ACE2-Ang(1-7)-Mas軸的生物學功能及其下游信號通路

崔立建，劉瑞霞，王 艷，陰赪宏

(首都醫(yī)科大學 附屬北京友誼醫(yī)院 感染內(nèi)科， 北京 100050)

腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system，RAS) 是一種經(jīng)典的循環(huán)酶通路，是體內(nèi)重要的體液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。血管緊張素Ⅱ(angiotensinⅡ，AngⅡ)是此通路的重要代謝產(chǎn)物，在RAS中起重要作用。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2 (angiotensin-coverting enzyme 2，ACE2)可水解AngⅡ為Ang(1-7)，Ang(1-7)的主要受體為Mas受體，共同構成ACE2-Ang(1-7)-Mas軸，起到拮抗ACE-AngⅡ-AT1R經(jīng)典軸的作用。以往對Mas的研究集中在對其功能的研究，近年出現(xiàn)很多對其信號傳導通路的研究報道，現(xiàn)針對ACE2-Ang(1-7)-Mas軸生物學作用及其下游信號傳導通路進行綜述。

1 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸概述

1.1 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸的構成

1.1.1 ACE2：ACE2 是2000年從人淋巴癌和心力衰竭患者cDNA庫克隆出的人類ACE第一個同源基因[1- 2]。其編碼的蛋白是一個由805個氨基酸組成的相對分子質(zhì)量為120 ku的Ⅰ型跨膜鋅-金屬肽酶。ACE2可催化AngⅠ形成Ang(1-9)，后者經(jīng)ACE轉(zhuǎn)化為Ang(1-7)。ACE2對AngⅡ的親和力是對AngⅠ的400倍，相比其他底物，ACE2和AngⅡ的親和力是目前所知最高的，故催化AngⅡ轉(zhuǎn)化為Ang(1-7)是ACE2最重要的功能。ACE2只有一個催化結(jié)構域，傳統(tǒng)的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑不能抑制ACE2的活性。在器官水平，ACE2表達于心臟、腎臟、睪丸、肺、動靜脈、胰腺、子宮內(nèi)膜、消化道、腦、鼻、口腔和眼等處；在細胞水平，ACE2主要見于血管內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞、心肌細胞和心肌成纖維細胞等。

1.1.2 Ang(1-7)：Ang(1-7)是序列為Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro、具有生物學活性的血管緊張素代謝的片段，主要由ACE2裂解掉AngⅡ第8位苯丙氨酸生成。Ang(1-7)也可由下列途徑生成：中性肽鏈內(nèi)切酶(neutral endopeptidase，NEP)或脯氨酸肽鏈內(nèi)切酶(postproline endopeptidase，PE)作用于AngⅠ，使其去掉位于第7位脯氨酸與第8位苯丙氨酸的肽鏈上的3個氨基酸殘基而生成Ang(1-7)；ACE2水解AngⅠ羧基端的亮氨酸殘基生成9肽的Ang(1-9)，再由NEP或ACE水解Ang(1-9)生成Ang(1-7)(圖1)。Ang(1-7)能產(chǎn)生血管舒張、抗炎、抗血管壁及心室重構、利鈉利尿和改善內(nèi)皮功能等與AngⅡ相反的生物學功能[3]。Ang(1-7)主要分布在血液、心臟、腎臟和血管等處。

1.1.3 Mas：人類Mas編碼具有325個氨基酸殘基的受體，而大鼠和小鼠的Mas受體含有324個氨基酸殘基。Mas基因具有高度保守性，其編碼的蛋白是一種典型的G蛋白偶聯(lián)受體，是Ang(1-7)的內(nèi)在受體，Mas轉(zhuǎn)染可增加Ang(1-7)的活性，這種效應能被Ang(1-7)特異性拮抗劑A779抑制。Ang(1-7)通過作用于Mas受體發(fā)揮抗血管生成、舒張血管、抗增殖、抗纖維化、抗血栓等作用，對神經(jīng)可塑性、記憶和焦慮具有重要調(diào)節(jié)作用[4]。Mas在心臟、腎臟、睪丸、肝臟、腦、血管內(nèi)皮和卵巢中均有表達。

NEP.中性肽鏈內(nèi)切酶；PE.脯氨酸肽鏈內(nèi)切酶圖1 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸的組成及Ang(1-7)的 生成途徑Fig 1 Composition of ACE2-Ang(1-7)-Mas axis and pathways for the formation of Ang(1-7)

1.2 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸在心血管系統(tǒng)中的作用

RAS系統(tǒng)是血壓動態(tài)平衡的主要參與者，并顯著影響高血壓的病理生理過程。ACE2位于人類的X染色體上，與高血壓的病理過程有關。ACE2對血壓調(diào)節(jié)的可能機制主要是ACE2降解AngⅡ產(chǎn)生Ang(1-7)抵消了AngⅡ的縮血管作用。Ang(1-7)擴管降壓的具體機制可能與促進AngⅡ2型受體的激活及血管AngⅡ1型受體的部分抑制，改善血管內(nèi)皮功能，加強ACE抑制藥、血管緊張素受體阻斷藥等藥物的降壓作用，釋放舒張血管物質(zhì)如緩激肽、前列腺素和NO等有關。

通過病毒轉(zhuǎn)染ACE2過表達能升高Ang(1-7)的濃度，減小心肌細胞直徑，降低心?、?、Ⅲ型膠原蛋白的沉積，降低心肌ACE、AngⅡ的濃度，明顯改善心室重構[5]。ACE2過表達在AngⅡ誘導的心肌梗死后和自發(fā)性高血壓大鼠模型中均表現(xiàn)出顯著的抗心室重構作用。而ACE2基因缺失使壓力負荷和心肌梗死動物模型心臟及血清AngⅡ濃度均明顯增加，并加強AngⅡ的作用，使心室重構標志物表達、心肌纖維化標志物基因表達改變更加明顯，病理性重構和心功能惡化程度更加明顯[6]。

敲除心肌梗死大鼠的ACE2基因后，心肌梗死區(qū)具有更高水平的AngⅡ和更低水平的Ang(1-7)，表明ACE2可能通過調(diào)節(jié)Ang(1-7)而參與心肌梗死后心力衰竭的發(fā)生發(fā)展。心肌梗死的大鼠Ang(1-7)能改善血管內(nèi)皮功能，延緩心肌梗死后心力衰竭的發(fā)展[7]。

此外，ACE2-Ang(1-7)-Mas軸還具有抗心律失常、抗心肌纖維化、中樞性降壓、抗動脈粥樣硬化等作用。

1.3 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸在腎臟的作用

ACE2 通過拮抗ACE、AngⅡ的作用，發(fā)揮其抗腎臟纖維化的功效。ACE2減輕腎臟纖維化發(fā)生的可能途徑：1)ACE2通過增加 Ang(1-7) 的生成和促進血管內(nèi)皮釋放NO，發(fā)揮其擴張血管、抗炎性反應及抗氧化應激功效，拮抗AngⅡ介導的促腎臟纖維化作用[8]。2)ACE2通過抑制腎臟組織轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factorβ1，TGF-β1)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)及Janus激酶-轉(zhuǎn)錄激活子磷酸化信號，進而減少腎臟成纖維細胞增生及纖維蛋白的生成[9]。3)醛固酮通過促進TGF-β與MAPK磷酸化信號、纖維蛋白原及膠原合成，促使腎小球系膜細胞增殖及足細胞凋亡加重腎小球硬化及纖維化[10]。而ACE2通過對抗AngⅡ的作用，可降低醛固酮釋放，改善腎臟纖維化的形成。

Ang(1-7)具有保護近端腎小管細胞作用，Ang(1-7)可以完全抑制近端腎小管細胞中由AngⅡ激活的促分裂素原活化蛋白激酶的磷酸化過程，而這一效應可被Mas受體拮抗劑A779所阻斷，表明近端腎小管中Ang(1-7)通過拮抗局部AngⅡ的作用來發(fā)揮其保護作用。

ACE2-Ang(1-7)-Mas軸具有利鈉利尿、調(diào)節(jié)水電解質(zhì)平衡的作用。一方面是由于Ang(1-7)可以擴張腎臟血管，增加腎臟血流灌注；另一方面，Ang(1-7)能抑制腎小管局部Na+和HCO3-的重吸收，產(chǎn)生利尿、排鈉作用。

1.4 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸在肝臟的作用

ACE2-Ang(1-7)-Mas軸具有抗肝纖維化的作用。實驗證明在CCl4誘導的纖維化大鼠肝臟中以及加入AngⅡ處理的肝星狀細胞中，ACE2 mRNA及蛋白、Mas 受體mRNA的表達是上調(diào)的[11]；ACE2基因敲除小鼠與野生小鼠相比表現(xiàn)出更嚴重的肝纖維化[12]。應用ACE2重組體進行治療，可明顯減輕慢性肝損傷導致的肝纖維化。同時，Ang(1-7)具有抗肝纖維化，間接降低門脈壓力的作用。給膽總管結(jié)扎大鼠灌注Ang(1-7)能減輕肝纖維化的程度。

1.5 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸在胰腺的作用

ACE2-Ang(1-7)-Mas軸在重癥胰腺炎小鼠胰腺組織中表達上調(diào)，并且重癥胰腺炎促使小鼠血循環(huán)中Ang(1-7)表達增加[13]。有研究顯示與癌旁正常胰腺組織標本的胰腺導管細胞相比，導管癌細胞中ACE2蛋白僅有微弱表達；通過小干擾RNA技術封閉胰腺癌細胞系中ACE2的表達后，胰腺癌細胞的增殖明顯加強，提示ACE2在胰腺癌細胞中可抑制其異常增殖，胰腺癌中存在著因ACE2下調(diào)導致的功能缺失。Mas敲除的FVB/N小鼠出現(xiàn)血脂異常、胰島素水平升高，出現(xiàn)葡萄糖耐量異常和胰島素敏感性下降，提示Mas受體在胰島素抵抗發(fā)生發(fā)展中的作用。最近關于胰島局部RAS的存在和其對胰島功能的作用為應用RAS阻斷劑減少2型糖尿病發(fā)生的相關臨床實驗提供了一種新的解釋。

1.6 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸與炎性反應

ACE2對炎性細胞的趨化募集以及炎性因子的釋放起負向調(diào)節(jié)作用。在ACE2基因敲除和基因轉(zhuǎn)化模型中ACE2負向調(diào)節(jié)NADPH(reduced form of nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate,NADPH)氧化酶活性、炎性細胞浸潤和炎性因子表達，其作用可能是通過降解AngⅡ，或是生成Ang(1-7)，或是兩者共同作用。Ang(1-7)發(fā)揮作用可能通過兩方面: 一是通過抑制AngⅡ，一是其本身的直接作用。Ang(1-7)通過Mas受體不僅可單獨促進樹突狀細胞ERK1/2(extracellular signal-regulated kinase，ERK)磷酸化，還可增強AngⅡ通過AT2R促進的ERK1/2信號途徑激活，同時ERK1/2信號途徑可抑制Th1細胞分化，從而減少促炎性因子的產(chǎn)生，同時誘導Th2細胞分化，產(chǎn)生抗炎性因子IL-10等[14]。Ang(1-7)和內(nèi)皮細胞結(jié)合后，還可刺激NO、前列腺素和內(nèi)皮衍生性舒張因子產(chǎn)生，這也可能是Ang(1-7)抗炎性反應的機制之一。

2 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸下游信號通路

2.1 MAPK通路

Mas與MAPK信號通路密切相關，Ang(1-7)能夠通過Mas調(diào)節(jié)下游的ERK、P38、JNK(c-jun N-terminal kinase，JNK)信號通路。Ang(1-7)通過Mas活化酪氨酸磷脂酶-1，從而抑制AngⅡ激活的MAPK通路，起到抑制細胞增殖、抑制纖維化、抑制炎性反應等保護作用。在腎小管上皮細胞系，Ang(1-7)通過Mas抑制高糖誘導的ERK1/2 和P38磷酸化，進而抑制高糖刺激的上皮細胞向間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化[15]。在血管平滑肌細胞和心肌細胞中，Ang-(l-7)通過Mas抑制AngⅡ激活的 ERK 從而抑制細胞增殖。Ang-(1-7)能夠通過抑制血清激活的ERK通路抑制人肺癌細胞系的增殖。肝星狀細胞中，Ang(1-7)通過Mas 受體抑制AngⅡ激活的ERK 信號通路，從而抑制肝臟纖維化。

2.2 AKT信號通路

AKT又稱蛋白激酶B，在不同的組織和病理生理狀況下Mas可以參與不同的AKT信號通路，發(fā)揮機體保護作用。奧美沙坦治療心肌炎大鼠能夠上調(diào) Mas 表達，激活AKT信號通路，提高了心肌功能。Ang(1-7)可能通過Mas/PI3K/AKT 通路促進心房鈉尿肽分泌，從而起到心臟保護作用[16]。在胰島素耐受大鼠代謝綜合征模型肝臟、骨骼肌和脂肪組織中，Ang(1-7) 通過Mas激活AKT，調(diào)控胰島素信號通路，增強胰島素敏感性，改善代謝綜合征[17]。Ang(1-7)也能夠通過抑制AKT和MAPK信號通路來抑制肺癌細胞的遷移和增殖[18]。

2.3 環(huán)單磷酸鳥苷/蛋白激酶G(cGMP/PKG)通路

Ang(1-7) 增加NO的生成，升高cGMP的濃度，cGMP激活PKG,PKG激活后能夠在多種水平調(diào)節(jié)胞內(nèi)Ca2+濃度，Ang(1-7)與AngⅡ共同調(diào)節(jié)胞內(nèi)Ca2+平衡。Ca2+可與鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶結(jié)合使其活化，引起胞質(zhì)中T細胞活化核因子去磷酸化轉(zhuǎn)移至細胞核，作用于核內(nèi)鋅指轉(zhuǎn)錄因子GATA-6，引起肥大基因轉(zhuǎn)錄，而Ang(1-7)與Mas結(jié)合激活NO-cGMP-PKG通路，這可以抑制鈣通道開啟，從而阻斷Ca2+-鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶-T細胞活化核因子通路所引起的心肌細胞肥大。另外，Ang(1-7)可降低磷酸化糖原合酶激酶-3β的磷酸化水平，而后者是鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶的有效抑制因子，能阻止活化的T細胞核因子N-末端的絲氨酸磷酸化，抑制其轉(zhuǎn)錄肥大相關基因。在心肌細胞和腎小管細胞中，Ang(1-7)通過激活胞內(nèi)cGMP/PKG通路，升高房鈉肽和腦鈉肽，這些利鈉肽是AngⅡ重要的內(nèi)源性拮抗劑，發(fā)揮抗水鈉潴留、抗增殖、抗纖維化、抗炎性反應作用[19]。

2.4 c-Src通路

Src家族是非受體型酪氨酸激酶，接受膜表面酪氨酸激酶受體和細胞因子受體下傳的信號，影響ERK1/2、P38、JNK及NADPH氧化酶等多種下游因子，參與心室重構等心血管疾病發(fā)生發(fā)展。Ang(1-7)使含Src同系物2的酪氨酸磷酸酶2磷酸化而加強其與c-Src的聯(lián)系，從而抑制c-Src的活性，此作用可被Mas受體抑制劑A779阻斷。Ang(1-7)可抑制脂多糖孵育的巨噬細胞中Src家族Lyn、Lck和Fgr蛋白的活性，并能抑制腫瘤壞死因子-α和白細胞介素-6的產(chǎn)生，Src特異性抑制劑PP2可加強Ang(1-7)的抗炎性反應作用，證明Src部分介導了Ang(1-7)的抗炎性反應作用[20]。此外，Ang(1-7)可抑制AngⅡ引起的ERK1/2、P38活化，此作用可被Src特異性抑制劑SU6656所抑制，表明Src對MAPK通路具有重要作用[21]。

ACE2-Ang(1-7)-Mas軸的作用所涉及的信號機制非常復雜，還可能與鈣信號通路、RhoA/ROCK2、鈣調(diào)蛋白依賴性激酶Ⅱ (CaMKⅡ)、核因子NF-κB等信號機制有關[22- 23]。

3 展望

作用于ACE2-Ang(1-7)-Mas軸的藥物還處于臨床前試驗階段。例如：Mas激動劑Ang(1-7)非肽類似物AVE0991已在apoE基因敲除小鼠和高血壓大鼠上分別證明有延緩動脈粥樣硬化進展和降壓作用。ACE2-Ang(1-7)-Mas軸發(fā)揮功能依賴下游信號傳導通路，因此在信號通路水平阻斷或調(diào)控某些位點可能成為治療臨床疾病的新方向。如：P38 MAPK特異性抑制劑SB203580能通過抑制P38 MAPK酶活性，調(diào)控炎性介質(zhì)和細胞因子產(chǎn)生。

綜上所述，ACE2-Ang(1-7)-Mas軸具有廣泛的生物學功能，相信藥物干預ACE2-Ang(1-7)-Mas軸及其下游信號傳導通路會為臨床治療相應疾病提供新方案和治療靶標。

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