內(nèi)皮素與氧化應激

張永田，官清華，嚴思敏，丁啟龍

（中國藥科大學藥學醫(yī)學基礎(chǔ)實驗教學中心，江蘇南京211198）

內(nèi)皮素與氧化應激

張永田，官清華，嚴思敏，丁啟龍

（中國藥科大學藥學醫(yī)學基礎(chǔ)實驗教學中心，江蘇南京211198）

氧化應激貫穿于高血壓、動脈粥樣硬化等多種心血管疾病的病理過程。內(nèi)皮素是一種收縮血管的多肽，在心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用。本文現(xiàn)總結(jié)氧化應激和內(nèi)皮素主要在高血壓中的作用，旨在為后續(xù)的研究提供系統(tǒng)性文獻基礎(chǔ)的同時也為探索相關(guān)疾病的治療和病理機制以及新藥開發(fā)提供新的思路。

氧化應激；內(nèi)皮素；過氧化物；高血壓

心血管領(lǐng)域中內(nèi)皮素和氧化應激的研究一直是熱門話題，但兩者之間的確切關(guān)系所知甚少。研究表明內(nèi)皮素通過激活還原型輔酶Ⅱ（NADPH）氧化酶刺激過氧化物產(chǎn)生，同時活性氧也能刺激內(nèi)皮素產(chǎn)生，這些變化如何參與血管功能障礙的發(fā)病機制過程還不清楚。本綜述將重點關(guān)注內(nèi)皮素與高血壓和其他心血管疾病中的氧化應激關(guān)系。

1 內(nèi)皮素

內(nèi)皮素（Endothelin，ET）是1998年Yanagisawa及其同事從豬主動脈內(nèi)皮細胞培養(yǎng)液中分離到的一種由21個氨基酸組成的血管活性多肽，是迄今為止所知的最強的血管收縮物質(zhì)［1］。內(nèi)皮素家族由3種血管活性多肽（ET－1，ET－2和ET－3）構(gòu)成，它們對血管功能起到重要作用，其中ET－1最為重要并且得到廣泛的研究，成熟的內(nèi)皮素亞型構(gòu)成兩種細胞表面受體（ETA和ETB）的配體，這兩種受體都屬于G蛋白偶聯(lián)受體超家族［2，3］。盡管一些類型的細胞包括心肌細胞，平滑肌細胞，纖維母細胞或者上皮細胞能夠合成和釋放ET－1到細胞外基質(zhì)中，但是最重要的生物來源是來自于內(nèi)皮細胞［1，4］。研究表明，ET－1參與心肌缺血／再灌注病理生理過程［5，6］。另外，血漿游離ET－1水平和肺動脈高壓嚴重程度密切相關(guān)［7］已有波生坦、安立生坦等用于肺動脈高壓的臨床治療并取得了一定療效。

2 氧化應激

活性氧是具有未成對的電子自由基包括羥自由基、過氧化氫、過氧硝酸鹽、次氯酸甚至一氧化氮，能氧化蛋白質(zhì)和脂質(zhì)從而改變其功能。氧化應激是指機體遭受內(nèi)源性或者外源性有害刺激時，打破了活性氧的產(chǎn)生和清除的動態(tài)平衡狀態(tài)導致體內(nèi)活性氧產(chǎn)生過剩、抗氧化能力減弱，造成脂質(zhì)、核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子發(fā)生功能性變化而形成的一種嚴重影響機體正常生命活動的應激狀態(tài)。氧化應激也就是氧化劑和抗氧化劑之間的失衡，在許多心血管疾病包括高血壓的發(fā)病機制中起到重要作用。

3 內(nèi)皮素與氧化應激的關(guān)系

研究表明，內(nèi)皮素收縮血管的作用取決于超氧陰離子的產(chǎn)生［8，9］。關(guān)于具體內(nèi)皮素受體亞型對過氧化物產(chǎn)生的作用的信息非常少。大多數(shù)內(nèi)皮素通過血管平滑肌上的ETA受體調(diào)節(jié)收縮血管作用，而位于血管內(nèi)皮細胞上的ETB受體通過刺激釋放內(nèi)皮依賴的舒張血管物質(zhì)如一氧化氮來抵消這些作用［10］。Wedgwood等［8］報道表明，在培養(yǎng)肺動脈平滑肌細胞中內(nèi)皮素能依賴于ETA受體刺激過氧化物產(chǎn)生。離體大鼠主動脈中內(nèi)皮素能刺激過氧化物形成，但是需要拮抗ETA和ETB兩種受體才能完全抑制這種效應［11］。ETB受體的確已被證實能刺激人類臍靜脈內(nèi)皮細胞和交感神經(jīng)元中活性氧產(chǎn)生［12，13］。ETA受體和ETB受體似乎都促進去氧皮質(zhì)酮（DOCA）食鹽高血壓模型中過氧化物產(chǎn)生增加［12，14］。然而越來越多證據(jù)表明，內(nèi)皮誘導的過氧化物產(chǎn)生增加受NADPH氧化酶調(diào)節(jié)［13］，主動脈環(huán)中內(nèi)皮素依賴的增加過氧化物能被一氧化氮合酶和NADPH氧化酶抑制劑所抑制，這表明內(nèi)皮素導致一氧化氮合酶解偶聯(lián)［15］。

相關(guān)證據(jù)表明，內(nèi)皮素似乎能增加氧化應激，但是這些作用本身并不是內(nèi)皮素導致高血壓的主要原因。Amiri等［16］的研究開發(fā)了一個靶向血管內(nèi)皮細胞過表達的老鼠來確定對血壓，血管形態(tài)和氧化應激的影響。這些老鼠血壓正常是由于抗氧化劑治療能恢復內(nèi)皮依賴性的血管舒張損傷。維持正常動脈壓是通過增加ETB受體活化作用。氧化應激的影響可能是由于觀察到的NADPH氧化酶表達增加。Sedeek等［17］使用了內(nèi)皮素慢性輸液的模型導致動脈壓升高和氧化應激。另外一組老鼠同時服用超氧化物歧化酶（SOD）模擬物、Tempol、內(nèi)皮素，內(nèi)皮素沒有產(chǎn)生高血壓或者提高氧化應激這表明內(nèi)皮依賴的高血壓依賴于過氧化物產(chǎn)生。與此相反，Elmarakby等［18］使用相同的內(nèi)皮素輸液模型，盡管Tempol能降低氧化應激，但是沒有觀察到任何對動脈壓升高的影響。因為兩組都用類似的方案和內(nèi)皮素注入的劑量以及類似的老鼠，這些矛盾的觀察結(jié)果的原因還不清楚。

內(nèi)皮或者腎小管不表達ETB受體的老鼠高鹽飲食會導致高血壓［19］。這個新高血壓模型與血漿中內(nèi)皮素水平升高和血管氧化應激增加有關(guān)聯(lián)［20］。內(nèi)皮素升高被認為是由于通過ETB受體去除循環(huán)中的內(nèi)皮素降低，所以導致ETA受體受到內(nèi)皮素更大的刺激。事實上，在ETB受體缺陷的大鼠中，阻斷內(nèi)皮素ETA受體能阻止鹽誘導的高血壓的發(fā)展同時也能阻止血管氧化應激的增加［20］。這些研究結(jié)果與內(nèi)皮素誘導氧化應激導致高血壓這一假設是一致的。然而氧化應激的降低是由于去除ETA受體活性還是直接降低血管壓力還不清楚。

使用藥理學的慢性阻斷ETB受體模型的研究產(chǎn)生不同的結(jié)果。與ETB受體缺陷的基因模型類似，慢性ETB受體阻斷導致鹽依賴性的高血壓，該過程能被ETA拮抗劑阻斷［21］，該高血壓也與氧化應激增加有關(guān)聯(lián)［22］。高鹽飲食的動物服用SOD模擬物，Tempol阻止慢性阻斷ETB受體誘導的高血壓的發(fā)展，但是5天后，Tempol的抗高血壓效果不再明顯。正常鹽飲食，Tempol對ETB拮抗劑導致高血壓中的動脈血壓升高沒有影響。在高鹽飲食動物中這個Tempol的“逃脫”抗高血壓作用的機制可能與該模型中產(chǎn)生過氧化氫有關(guān)。高鹽飲食動物中不阻斷ETB受體過氧化物似乎也會產(chǎn)生。去除ETB受體功能只是增強了這種效果。Tempol處理動物，過氧化物被清除，同時過氧化氫產(chǎn)生。隨著時間的推移，過氧化氫繼續(xù)增加直到腎臟排泄鹽的能力受損。目前關(guān)于過氧化氫合成地點尚不清楚，但是尿過氧化氫被認為能反應腎臟或者至少腎髓質(zhì)中的水平。Makino等［23］最近研究表明，長期注射過氧化氫到大鼠腎髓質(zhì)導致高血壓。

在不同動物模型中內(nèi)皮素經(jīng)常隨著過氧化物增加而升高。Ortiz等［24］顯示慢性血管緊張素Ⅱ誘導的高血壓模型中非選擇性內(nèi)皮素受體拮抗劑波生坦降低脂質(zhì)氧化。此外，該組調(diào)查者還發(fā)現(xiàn)使用抗氧化劑能降低血管緊張素Ⅱ誘導的內(nèi)皮素生成改變，這表明內(nèi)皮素和過氧化物之間存在惡性循環(huán)［25］。一些報道表明，內(nèi)皮細胞和血管平滑肌細胞中的活性氧增加內(nèi)皮素生成［26～29］。在培養(yǎng)的內(nèi)皮細胞中，過氧化物和過氧化氫都能增加內(nèi)皮素合成［26］。然而Saito等人報道出矛盾的結(jié)果，過氧化氫能降低內(nèi)皮素mRNA和蛋白合成［30］。顯然這些結(jié)果沒能清楚理解內(nèi)皮素如何控制ROS產(chǎn)生，反之亦然。

4 結(jié)論

我們對于內(nèi)皮素和氧化應激之間的關(guān)系還處于起步階段。收集迄今已經(jīng)發(fā)表的研究，很明顯得出內(nèi)皮素刺激過氧化物產(chǎn)生以及增加氧化應激。同時氧化應激也影響內(nèi)皮素的合成與分泌。導致內(nèi)皮素的高血壓效應的氧化應激增加程度還不太清楚。盡管內(nèi)皮素誘導的氧化應激似乎對高血壓的影響很小，但是它還是會影響鹽水平衡和血管功能。所以內(nèi)皮素誘導的氧化應激如何影響其他形式的血管功能障礙可能更加重要。內(nèi)皮素誘導的氧化應激在動脈粥樣硬化或者對環(huán)境壓力的反應中作用的關(guān)注甚少。

［1］ Yanagisawa M，Kurihara H，Kimura S，et al.A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells［J］.Nature，1988，332（6163）：411－415.

［2］Arai H，Hori S，Aramori I，et al.Cloning and expression of a cDNA encoding an endothelin receptor［J］.Nature，1990，348（6303）：730－732.

［3］Sakurai T，Yanagisawa M，Takuwa Y，et al.Cloning of a cDNA encoding a non－isopeptide－selective subtype of the endothelin receptor［J］.Nature，1990，348（6303）：732－735.

［4］Miyauchi T，Masaki T.Pathophysiology of endothelin in the cardiovascular system［J］.Annu Rev Physiol，1999，61：391－415.

［5］Gilbert JS，Babcock SA，Granger JP.Hypertension produced by reduced uterine perfusion in pregnant rats is associated with increased soluble fms－like tyrosine kinase－1 expression［J］.Hypertension，2007，50（6）：1142－1147.

［6］Alexander BT，Rinewalt AN，Cockrell KL，et al.Endothelin type a receptor blockade attenuates the hypertension inresponse to chronic reductions in uterine perfusion pressure［J］.Hypertension，2001，37（2 Pt2）：485－489.

［7］Pollock DM.Renal endothelin in hypertension［J］.Curr Opin Nephrol Hypertens，2000，9（2）：157－164.

［8］Wedgwood S，Dettman RW，Black SM.ET－1 stimulates pulmonary arterial smoothmuscle cell proliferation via induction of reactive oxygen species［J］.Am JPhysiol Lung Cell Mol Physiol，2001，281（5）：L1058－L1067.

［9］Liu X，Deng Y，Shang J，et al.Effect of NADPH oxidase inhibitor apocynin on the expression of hypoxia－induced factor－1αand endothelin－1 in rat carotid body exposed to chronic intermittent hypoxia［J］.JHuazhong Univ Sci Technolog Med Sci，2013，33（2）：178－184.

［10］Schiffrin EL.Endothelin and endothelin antagonists in hypertension［J］.JHypertens，1999，16（12）：1891－1895.

［11］Sánchez A，Martínez P，Mu?oz M，et al.Endothelin－1 contributes to endothelial dysfunction and enhanced vasoconstriction through augmented superoxide production in penile arteries from insulin－resistant obese rats：role of ET（A）and ET（B）receptors［J］.Br JPharmacol，2014，171（24）：5682－5695.

［12］Dai X，Galligan JJ，Watts SW，et al.Increased O2*－production and upregulation of ETB receptors by sympathetic neurons in DOCA－salt hypertensive rats［J］.Hypertension，2004，43（5）：1048－1054.

［13］Dong F，Zhang X，Wold LE，et al.Endothelin－1 enhances oxidative stress，cell proliferation and reduces apoptosis in human umbilical vein endothelial cells：role of ETB receptor，NADPH oxidase and caveolin－1［J］.Br J Pharmacol，2005，145（3）：323－333.

［14］Callera GE，Touyz RM，Teixeira SA，et al.ETA receptor blockade decreases vascular superoxide generation in DOCA－salt hypertension［J］.Hypertension，2003，42（4）：811－817.

［15］Sánchez A，Martínez P，Mu?oz M，et al.Endothelin－1 contributes to endothelial dysfunction and enhanced vasoconstriction through augmented superoxide production in penile arteries from insulin－resistant obese rats：role of ET（A）and ET（B）receptors［J］.Br JPharmacol，2014，171（24）：5682－5695.

［16］Amiri F，Virdis A，Neves MF，et al.Endothelium－restricted overexpression of human endothelin－1 causes vascular remodeling and endothelial dysfunction［J］.Circulation，2004，110（15）：2233－2240.

［17］Sedeek MH，Llinas MT，Drummond H，et al.Role of reactive oxygen species in endothelin－induced hypertension［J］.Hypertension，2003，42（4）：806－810.

［18］Elmarakby AA，Loomis ED，Pollock JS，etal.NADPH oxidase inhibition attenuates oxidative stress but not hypertension produced by chronic ET－1［J］.Hypertension，2005，45（2）：283－287.

［19］Gariepy CE，Ohuchi T，Williams SC，et al.Salt－sensitive hypertension in endothelin－B receptor－deficient rats［J］.JClin Invest，2000，105（7）：925－933.

［20］Elmarakby AA，Dabbs Loomis E，Pollock JS，et al.ETA receptor blockade attenuates hypertension and decreases reactive oxygen species in ETB receptor－deficient rats［J］.JCardiovasc Pharmacol，2004，44：S7－S10.

［21］Pollock DM，Pollock JS.Evidence for endothelin involvement in the response to high salt［J］.Am JPhysiol Renal Physiol，2001，281（1）：F144－F150.

［22］Williams JM，Pollock JS，Pollock DM.Arterial pressure response to the antioxidant tempol and ETB receptor blockade in rats on a high－salt diet［J］.Hypertension，2004，44（5）：770－775.

［23］Makino A，Skelton MM，Zou AP，et al.Increased renal medullary H2O2leads to hypertension［J］.Hypertension，2003，42（1）：25－30.

［24］Ortiz MC，Sanabria E，Manriquez MC，et al.Role of endothelin and isoprostanes in slow pressor responses to angiotensin II［J］.Hypertension，2001，37（2）：505－510.

［25］Ortiz MC，Manriquez MC，Romero JC，et al.Antioxidants block angiotensin II－induced increases in blood pressure and endothelin［J］.Hypertension，2001，38（3 Pt 2）：655－659.

［26］Yura T，F(xiàn)ukunaga M，Khan R，et al.Free－radical－generated F2－isoprostane stimulates cell proliferation and endothelin－1 expression on endothelial cells［J］.Kidney Int，1999，56（2）：471－478.

［27］Khler J，Ewert A，Weckmüller J，etal.Oxidative stress increases endothelin－1 synthesis in human coronary artery smoothmuscle cells［J］.JCardiovasc Pharmacol，2001，38（1）：49－57.

［28］Kaehler J，Sill B，Koester R，et al.Endothelin－1 mRNA and protein in vascular wall cells is increased by reactive oxygen species［J］.Clin Sci，2002，103（48）：176S－178S.

［29］Ruef J，Moser M，KüblerW，et al.Induction of endothelin－1 expression by oxidative stress in vascular smooth muscle cells［J］.Cardiovascular Pathol，2001，10（6）：311－315.

［30］Saito T，Itoh H，Chun TH，et al.Coordinate regulation of endothelin and adrenomedullin secretion by oxidative stress in endothelial cells［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2001，281（3）：H1364－H1371.

Endothelin and oxidative sress

ZHANG Yong-tian，GUAN Qing-hua，YAN Si-min，DING Qi-long
（Experimental Teaching Center of Basic Medical Pharmacy，China Pharmaceutical University，Nanjing 211198，China）

Oxidative sress plays an important role in pathological process ofmany cardiovascular diseases，including hypertension and atherosclerosis.Endothelin，a vasoconstrictor peptide，plays an important role in the occurrence and development of cardiovascular disease.This paper summarized the role of oxidative stress and endothelin in hypertension，intending to provide the basis for the subsequentsystematic literature research and also to explore the treatmentof pathologicalmechanisms and development of new drugs and related diseases provide new ideas.

Oxidative sress；Endothelin；Superoxide；Hypertension

R393

A

2095－5375（2015）07－0417－003

張永田，女，研究方向：心血管藥理，E－mail：yongtianxuehua＠163.com

丁啟龍，男，副教授，研究方向：心血管藥理，Tel：025－86185309，E－mail：g637cpu＠163.com