雌激素對組織腎素－血管緊張素系統(tǒng)介導(dǎo)的相關(guān)疾病的影響*

張方怡， 刁騰月， 潘 海， 張 巖

(上海理工大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究中心，上海200093)

腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system，RAS)是一個激素系統(tǒng)，當(dāng)大量失血或血壓下降時，這個系統(tǒng)會被啟動，用以協(xié)調(diào)體內(nèi)的長期血壓與細(xì)胞外液量(體液平衡)。主要的RAS組分包括腎素(renin)、血管緊張素原(angiotensinogen，AGT)、血管緊張素I(angiotensin I，Ang I)和血管緊張素II(Ang II)。AGT不斷地由肝臟釋放入血，腎素由腎小球入球動脈的球旁細(xì)胞分泌，分解AGT生成10肽物質(zhì)Ang I。位于血管和肺部內(nèi)皮細(xì)胞上的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(angiotensin-converting enzyme，ACE)分解Ang I的C末端2個氨基酸，生成含8肽的Ang II，其中Ang II是主要活性物質(zhì)，進(jìn)而通過與其1型受體(AT1R)和2型受體(AT2R)結(jié)合，介導(dǎo)一系列生理、病理反應(yīng)［1］。RAS還廣泛分布在各組織和器官，包括心、腦、肝、腎、血管、脂肪、骨髓等組織中［2-4］，組織RAS發(fā)揮自分泌、旁分泌和局部激素作用。RAS在心腦血管病［5］、糖尿病［6］、神經(jīng)系統(tǒng)疾病［7-8］和炎癥免疫性疾?。?］中都具有重要的病理生理作用，是人體內(nèi)多種疾病防治的調(diào)節(jié)系統(tǒng)和靶分子的作用部位。

心血管疾病是女性頭號殺手，死亡率超過所有類型的癌癥［10］。相對同年齡的絕經(jīng)后婦女和男性而言，年輕女性冠心病的發(fā)病率也升高［11］。研究表明，雌激素對組織RAS具有調(diào)控作用。例如，動物去卵巢后，血漿中AGT的濃度降低，生理水平的雌激素替代治療可以阻止AGT濃度的下降［12］。此外，去卵巢可以增加動脈中AT1R的表達(dá)，而生理劑量的雌激素可抑制這種趨勢;對去卵巢大鼠給予生理劑量的雌激素治療，可以降低腎上腺皮質(zhì)和腦部穹窿的AT1R與配體的親和性，而給予高劑量的雌激素會導(dǎo)致血漿、動脈和腎臟中ACE活性降低［13］?；诖耍疚木C述了雌激素對組織RAS的調(diào)控作用，為明晰各組織疾病的病理機制、開展有效防治工作、乃至藥物研發(fā)提供一個嶄新的角度。

1 雌激素對心血管RAS的作用

1．1 雌激素對心臟RAS的作用 在Xu等［14］的研究中發(fā)現(xiàn)，去卵巢大鼠左心室AT1R蛋白水平升高，而高劑量雌二醇(E2，125μg/d)治療后則下降。Fabris等［15］在實驗中發(fā)現(xiàn)，雌二醇通過下調(diào)自發(fā)性高血壓大鼠心肌ACE和AT1R表達(dá)而抑制心肌細(xì)胞凋亡。同樣，Dean等［13］也發(fā)現(xiàn)去卵巢后，大鼠左、右心室ACE活性增加，AT1R結(jié)合力增強，這表明E2具有潛在的抑制心臟RAS活性、減少Ang II生成的作用。

雌激素及其代謝物可以降低RAS組分renin、ACE和AT1R的表達(dá)水平，在基因和非基因水平上通過不同途徑抑制心肌肥厚，促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖。

1．2 雌激素對動脈血管RAS的作用 研究顯示，雌激素可調(diào)控動脈AT1R的表達(dá)。小鼠去卵巢5周后，動脈AT1R的mRNA含量和結(jié)合密度分別提高87%和60%，雌激素治療則逆轉(zhuǎn)這種變化［16］。Yung等［17］在研究雌激素缺乏引起的內(nèi)皮功能障礙是否與RAS有關(guān)時，通過免疫印跡和免疫組織化學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)，相對于假手術(shù)組，去卵巢大鼠動脈中ACE表達(dá)顯著升高，而在ACE抑制劑(ACEI，依那普利)治療組、血管緊張素II受體拮抗劑(ARB，纈沙坦)治療組中，ACE表達(dá)恢復(fù)正常;免疫組織化學(xué)檢測結(jié)果顯示，去卵巢大鼠主動脈血管中Ang II陽性細(xì)胞數(shù)顯著增加，依那普利降低Ang II表達(dá);去卵巢組主動脈AT1R蛋白表達(dá)顯著升高，纈沙坦可降低其表達(dá)。通過培養(yǎng)胸主動脈血管平滑肌細(xì)胞的體外實驗研究，也發(fā)現(xiàn)1μmol/L雌激素可以減少AT1R mRNA表達(dá)量 46%［18］。

為了研究性別差異對RAS調(diào)控血壓的影響，Sampson等［19］對雄鼠和雌鼠階段性注射Ang II，檢測動物血流動力學(xué)反應(yīng)和Ang II受體亞型的表達(dá)水平。結(jié)果顯示，在高劑量 Ang II(400 ng·kg－1·min－1，皮下注射)作用下，相對于雌鼠的血壓升高(24 mmHg±8 mmHg)，雄鼠血壓升高的更加顯著(42 mmHg±5 mmHg);低劑量的 Ang II(50 ng·kg－1·min－1，皮下注射)處理，降低了雌鼠動脈血壓(11 mmHg±4 mmHg)，而對于雄鼠血壓沒有影響，雌鼠血壓的下降可以被AT2R阻滯劑抑制。雌鼠左心室中AT2R的基因表達(dá)水平顯著高于雄鼠，而Ang II的注射會明顯降低雌鼠左心室AT2R mRNA表達(dá)［20-22］。由此可見，左心室AT2R的表達(dá)具有性別差異，而雌激素調(diào)控血壓的作用，主要與AT2R介導(dǎo)的信號通路有關(guān)。

長期低劑量注射Ang II可以通過AT2R介導(dǎo)的調(diào)節(jié)機制降低雌鼠血壓，為了驗證AT2R介導(dǎo)的降壓機制是否是雌激素依賴的，將雌性大鼠分為6組［23］:假手術(shù)組注射生理鹽水或者Ang II(50 ng·kg－1·min－1)、去卵巢組注射生理鹽水或Ang II、去卵巢后E2替代治療組以及去卵巢后同時E2替代治療和注射Ang II，測定結(jié)果表明，注射Ang II的假手術(shù)組雌鼠平均動脈血壓顯著降低(－10 mmHg±2 mmHg)，去卵巢后降壓反應(yīng)被抑制(+4 mmHg±2 mmHg)，而雌激素替代治療后血壓降低(－6 mmHg±2 mm-Hg)。因此，雌激素可以改變RAS對血管舒張的平衡調(diào)節(jié)，消除由Ang II引起的血管加壓行為。雌激素的該作用被應(yīng)用于臨床對絕經(jīng)后婦女高血壓的控制。

2 雌激素對腎臟RAS的作用

慢性腎臟疾病的進(jìn)展存在性別差異，男性患者較女性患者更易出現(xiàn)腎功能不全，并更易發(fā)展到終末期腎?。?4-25］。在終末期腎病中，女性患者的比例在絕經(jīng)后急劇升高。研究顯示，這些差異可能與腎臟RAS表達(dá)的性別差異以及雌激素對腎RAS的調(diào)控有關(guān)。動物實驗表明，腎臟中AT2R和ACE2的表達(dá)水平在雌鼠中顯著高于雄鼠［18，26］。通過卵巢切除和雌激素替代的實驗研究，顯示雌激素可上調(diào)腎臟AT2R mRNA及其蛋白表達(dá)水平。在對自發(fā)性高血壓大鼠的研究中也發(fā)現(xiàn)了相類似的結(jié)果［27］。

另外，Ang II的注射不影響腎臟AT2R mRNA表達(dá)，而經(jīng)高劑量注射Ang II后，雌性動物腎臟ACE2mRNA表達(dá)量高于雄性。Wistar大鼠去卵巢后2周和5周，腎臟中ACE含量提高40% ～75%，生理劑量E2治療能夠抑制ACE水平提高，超生理劑量E2處理2周后，可降低去卵巢大鼠腎臟ACE活性［13］。同樣，研究也發(fā)現(xiàn)，去卵巢動物經(jīng)超生理劑量E2處理3周后，腎臟ACE表達(dá)水平及其活性降低30%;去卵巢5周后，腎臟髓質(zhì)和皮質(zhì)AT1R豐度均升高，這種病理反應(yīng)被生理劑量E2抑制，而超生理劑量E2顯著降低AT1R水平［28］。

Ang II通過2種受體亞型AT1R及AT2R發(fā)揮一系列病理生理作用。AT1R介導(dǎo)的作用如血管收縮、系膜細(xì)胞肥大增生及促細(xì)胞外基質(zhì)合成等與腎臟疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，AT2R則介導(dǎo)與AT1R相抗衡的作用，故AT1R/AT2R比例的改變直接影響Ang II對局部組織的作用。研究發(fā)現(xiàn)，腎臟 AT1R和AT2R的表達(dá)都依賴于雌激素，去卵巢大鼠經(jīng)雌激素治療后，AT1R和AT2R表達(dá)均上升［29］。Oestreicher等［30］用NO合酶抑制劑L-NAME對高鹽飲食的雌性大鼠注射14 d，最后3 d進(jìn)行Ang II注射，模型鼠發(fā)生蛋白尿、腎小球損傷和腎內(nèi)小動脈纖維樣壞死，表明在低NO和高含量的Ang II條件下，腎臟損傷加劇，而E2介導(dǎo)的腎臟皮質(zhì)AT1R表達(dá)增加可能對腎血管有不利影響。雌激素可通過調(diào)節(jié)Ang II受體亞型間的表達(dá)比例，使AT2R表達(dá)增高，實現(xiàn)腎保護(hù)作用。

3 雌激素對腎上腺RAS的作用

去卵巢大鼠腎上腺AT1R表達(dá)水平增加主要集中在球狀帶和髓質(zhì)區(qū)［31］。Wu等［32］通過動物實驗，發(fā)現(xiàn)E2通過作用于腎上腺球狀帶區(qū)域，阻斷AT1R基因復(fù)制，降低AT1R表達(dá)豐度。E2通過誘導(dǎo)腎上腺AT1R表達(dá)減少［32-34］，進(jìn)而抑制Ang II誘導(dǎo)分泌醛固酮，雌激素可能通過這一機制實現(xiàn)其對心血管的保護(hù)作用。同樣，通過放射性免疫測定，發(fā)現(xiàn)相對于去卵巢組，雌激素降低了腎上腺AT1R最大結(jié)合能力的22%以及Ang II表達(dá)水平的39%。E2不影響腎上腺ACE的活性，但影響其表達(dá)量，去卵巢5周后，腎上腺髓質(zhì)的ACE密度增加了66%，而E2處理則明顯降低了這種增長［13］。

4 雌激素對腦組織RAS的作用

血管緊張素II是一種重要的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激的誘導(dǎo)物，可以在各組織中通過活化NADPH氧化酶復(fù)合物產(chǎn)生活性氧，同時可以引起與氧化壓力、炎癥反應(yīng)和老化有關(guān)的異常反應(yīng)，其中包括神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病。目前，流行病學(xué)研究表明，相比于同齡人，帕金森癥在絕經(jīng)后婦女中更易發(fā)生。男性患帕金森癥的概率是同齡絕經(jīng)后婦女的2倍［35］，這可能與多巴胺能神經(jīng)元變性存在性別差異有關(guān)。在老年女性中，雌激素的缺乏會導(dǎo)致黑質(zhì)中RAS活性升高，這種效應(yīng)被Ang II拮抗劑顯著降低［36］。

Rodriguez-Perez等［37］研究表明，E2可以顯著減少多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞死亡，而去卵巢小鼠經(jīng)AT1R拮抗劑處理，可以抑制多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞死亡，這提示RAS可能參與了雌激素對多巴胺能神經(jīng)元的調(diào)節(jié)。同時，去卵巢小鼠黑質(zhì)AT1R和ACE高表達(dá)，AT2R表達(dá)量則明顯下降，而E2可明顯逆轉(zhuǎn)此病理變化。在心梗大鼠模型中，發(fā)現(xiàn)E2可以增強腦細(xì)胞核中ACE和AT1R密度［38］，但是，研究發(fā)現(xiàn)，雌激素可以引起腦垂體增生，加強局部AT2R表達(dá)，降低AT1R表達(dá)［39］。以上研究表明，雌激素在腦組織中對AT1R和AT2R具有不同的調(diào)控作用。

5 雌激素對骨組織RAS的作用

研究表明，高血壓患者，尤其是老年女性，通常會出現(xiàn)骨丟失增加的現(xiàn)象［40］，而RAS抑制劑在臨床上常作為抗高血壓藥物使用。Shimizu等［41］通過滲透性微泵對去卵巢大鼠灌注Ang II(200 ng·kg－1·min－1)和不同劑量的ARB類藥物奧美沙坦(0．5、1、3 mg·kg－1·d－1)，并結(jié)合相關(guān)體外實驗，證實 Ang II 可 以 通 過 RANKL(receptor activator of NF-κB ligand)誘導(dǎo)破骨細(xì)胞成熟，加劇骨質(zhì)疏松，而ARB的使用則明顯降低了去卵巢引起的骨質(zhì)疏松，這為高血壓病人骨質(zhì)疏松的治療提供了新的途徑。

在2009年的一項研究中，通過對骨密度、耐酒石酸鹽酸性磷酸酶以及脫氧吡啶交聯(lián)的測定，明確了ACEI可以通過抑制骨組織RAS，從而減緩骨質(zhì)疏松的進(jìn)程［42］。Liu等［43］的研究也證實，將常用抗高血壓ACEI藥物卡托普利作用于去卵巢老年鼠，能夠增強老年鼠腰椎骨強度，促進(jìn)成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨形成。臨床研究顯示，ACEI可以降低骨折率，促進(jìn)骨代謝［44-45］。

因此，以上通過對RAS抑制劑的研究，表明抑制雌激素缺乏狀態(tài)下的骨組織RAS活性，能夠有效防治骨質(zhì)疏松，但是，雌激素對骨組織RAS的直接作用還有待進(jìn)一步研究。

6 小結(jié)

RAS廣泛存在于心臟、血管、腎臟、腎上腺、腦和骨骼等組織中，通過自分泌和旁分泌等方式參與機體代謝。RAS的組織病理生理學(xué)作用主要體現(xiàn)在RAS抑制劑如ACEI類藥物和ARB類藥物，它們已成為臨床心血管疾病如高血壓、心力衰竭和腎臟疾病如糖尿病腎病等病癥治療藥物的選擇。雌激素替代療法在治療絕經(jīng)后綜合癥中廣泛應(yīng)用，其對組織RAS中的不同調(diào)節(jié)作用則為臨床治療提供了新的作用靶點，通過進(jìn)一步的研究，將對研發(fā)防治組織RAS介導(dǎo)的各種疾病的有效藥物帶來新的啟示。