腎素-血管緊張素系統在急性呼吸窘迫綜合征發(fā)生發(fā)展中作用的研究進展

林化，李超乾

(1廣西中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院,南寧 530023；2廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院)

急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)是指由肺內和肺外的各種致病因素所導致的急性彌漫性肺損傷以及進而發(fā)展的急性呼吸衰竭，主要臨床表現為呼吸窘迫、頑固性低氧血癥和呼吸衰竭，肺部影像學表現為雙肺滲出性病變。為強調ARDS為一動態(tài)發(fā)病過程，以及對不同發(fā)展階段的患者按嚴重程度進行分級，以往曾用急性肺損傷(ALI)代表該病的早期和病情較輕的階段，而ARDS代表后期病情較嚴重的階段；2012年發(fā)表在JAMA上的ARDS柏林定義則取消了ALI命名，將本病統一稱為ARDS[1]，原ALI相當于現在的輕癥ARDS。盡管ARDS的診治標準日趨規(guī)范，但其依然具有較高的病死率[2]，其發(fā)病機制以及如何選擇更有效的治療方案一直是國內外研究的熱點。腎素-血管緊張素系統(RAS)是機體的一個重要的體液調節(jié)系統，不僅具有調節(jié)水鹽平衡和維持血壓的作用，還對心、肺、腎等器官具有重要的調節(jié)作用。近年的許多研究發(fā)現，RAS與ARDS的發(fā)生發(fā)展密切相關，并且ARDS存在局部RAS穩(wěn)態(tài)失衡。現就RAS在ARDS發(fā)生發(fā)展中的作用進行綜述。

1　RAS概述

腎素是由腎近球細胞合成和分泌的一種酸性蛋白酶，可以催化由肝臟合成釋放的血管緊張素原生成血管緊張素Ⅰ (Ang Ⅰ)。血管緊張素轉化酶(ACE)在肺部表達豐富，可以水解AngⅠ生成血管緊張素Ⅱ(Ang Ⅱ)。AngⅡ進一步被酶解生成AngⅢ。AngⅠ、Ang Ⅱ和AngⅢ被不同的酶水解生成不同肽鏈片段的血管緊張素。AngⅢ還可進一步水解生成AngⅣ。Ang Ⅱ通過與血管緊張素受體(AT-R)結合發(fā)揮其生物學效應。AT-R主要有AT1-R、AT2-R、AT3-R和AT4-R四種亞型，其中AT1-R在全身多個組織器官均有分布。ACE、Ang Ⅱ與AT1-R構成了RAS中一個重要的分支：ACE/Ang Ⅱ/AT1-R軸，具有調節(jié)血壓和促進炎癥、細胞增生與凋亡、纖維化以及促進氧化應激反應等作用。

ACE2于2000年被初次發(fā)現，是一種在結構上與ACE具有同源性但生物學活性卻截然不同的羧肽酶，主要存在于心、腎、肺及睪丸等器官。ACE2可以水解Ang Ⅱ生成血管緊張素1-7(Ang1-7)。Ang1-7與其特異性受體Mas結合后發(fā)揮舒張血管、抗炎、抗增生及纖維化和抗肺泡上皮細胞凋亡等作用。ACE2、Ang1-7和Mas構成了RAS的另一個分支：ACE2/Ang1-7/Mas軸，該分支能對抗ACE/Ang Ⅱ/AT1-R軸的作用。

因此，RAS存在二條調節(jié)軸，二者相互拮抗、相互協調，不僅在維持機體內環(huán)境的穩(wěn)定中具有重要的意義，在ARDS的發(fā)生發(fā)展過程中也發(fā)揮著不同的作用。

2　 RAS對ARDS炎癥反應的影響

2.1ACE/Ang Ⅱ促進ARDS炎癥反應ARDS的一個主要病理特征是肺內或全身炎癥失控致肺微血管通透性增高，肺泡腔滲出富含蛋白質的液體，導致肺水腫及透明膜形成。因此，肺毛細血管及肺泡的炎性損傷是導致ARDS肺水腫的重要機制。Ang Ⅱ能調節(jié)炎性介質的表達，介導炎性反應。有研究[3]顯示，Ang Ⅱ主要通過AT1-R促使腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素1β(IL-1β)等多種炎癥因子生成，誘導或加重ALI的發(fā)生、發(fā)展。Jerng等[4]研究發(fā)現，大潮氣量機械通氣可導致肺組織出現明顯損傷，同時Ang Ⅱ、AT1-R、TNF-α及單核細胞炎性蛋白2 mRNA表達增高，核因子κB(NF-κB)活性增強。Liu等[5]研究表明，脂多糖(LPS)誘導的ALI大鼠模型的肺組織存在廣泛炎性細胞浸潤，Ang Ⅱ、AT1-R表達升高，同時NF-κB結合DNA活性及TNF-α mRNA表達也明顯增高。上述研究說明，Ang Ⅱ具有致炎效應并在ARDS的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。

目前認為，Ang Ⅱ主要通過激活AT1-R/NF-κB通路、促分裂原激活蛋白激酶(MAPK)信號通路、輔酶Ⅱ以及活性氧信號通路等，調節(jié)炎癥因子及趨化因子的表達；同時，誘導中性粒細胞等炎性細胞遷移至損傷部位，釋放炎性介質及細胞因子加重肺損傷。其中，MAPK信號通路包括細胞外信號調節(jié)激酶(ERK)、c-Jun N-terminal kinase(JNK)及p38 MAPK三個亞家族。Shen等[6]研究發(fā)現，在給小鼠行盲腸結扎術后半小時注射AT-R阻斷劑(ARB)氯沙坦，可明顯減輕膿毒癥引起的肺損傷病理改變，同時減少TNF-α、IL-6的表達，而該作用主要是通過抑制肺組織NF-κB通路的激活和IκB的降解以及抑制p38 MAPK、ERK1/2和JNK的磷酸化實現的。此外，Ang Ⅱ還可以通過誘導單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)的表達，促進炎癥反應[7]。

Liu等[5]在LPS誘導的ALI大鼠模型中發(fā)現，預先給予氯沙坦干預能明顯抑制Ang Ⅱ的致炎效應。Jerng等[4]研究發(fā)現，給予血管緊張素轉換酶抑制劑(ACEI)卡托普利或氯沙坦預處理能明顯改善肺部炎癥、降低炎性因子水平及NF-κB活性。因此，抑制ACE/Ang Ⅱ活性或阻斷Ang Ⅱ激活炎癥反應的通路，有可能是改善ARDS時肺組織炎性損傷、減輕肺水腫的有效途徑。

2.2ACE2/Ang1-7抑制ARDS炎癥反應ACE2/Ang1-7是ACE/Ang Ⅱ的內源性拮抗劑，具有抑制ARDS炎癥反應的作用。Li等[8]研究發(fā)現，ACE2過表達可以明顯減輕LPS誘導的ALI程度及炎癥因子釋放，抑制ACE2表達則加重肺損傷及炎癥反應；ACE2可以通過抑制ERK/NF-κB信號途徑的激活，從而改善LPS介導的ALI。Wosten-van Asperen等[9]研究表明，應用循環(huán)型Ang1-7可明顯減輕ARDS大鼠肺組織的炎癥反應，改善肺損傷。可見，提高機體內ACE2/Ang1-7的表達及活性能減輕ARDS肺組織的炎癥反應，從而改善肺損傷。

3　RAS對ARDS肺細胞凋亡的影響

細胞凋亡是由基因控制的細胞自主的有序死亡，是機體為維持內環(huán)境穩(wěn)定的一種自我調節(jié)機制，但是過度異常的細胞凋亡會導致器官結構的損傷破壞，引起功能異常。近年來認為，肺細胞異常凋亡導致肺泡上皮屏障功能損傷，是ARDS時肺水腫產生的一個重要因素。

3.1ACE/Ang Ⅱ促進ARDS肺細胞凋亡Chopra等[10]研究表明，FasL/Fas信號通路在肺細胞凋亡途徑中起主導作用，且ALI患者的支氣管肺泡灌洗液(BALF)中FasL及Fas水平與病死率呈正相關。Ang Ⅱ可通過激活FasL/Fas系統誘導肺細胞凋亡，ACEI則能顯著減輕Ang Ⅱ誘導的肺細胞凋亡[11]。有研究顯示，給大鼠氣管內滴注Ang Ⅱ 6 h后，大鼠肺泡上皮細胞內標定的DNA片段顯著增加，而同時灌注AT1-R阻斷劑能抑制DNA片段的增加；在滴注Ang Ⅱ前15 min靜脈注射熒光標定的白蛋白，6 h后大鼠BALF中出現較多標定的白蛋白，并且BALF中血紅蛋白的量也明顯增加[12]。由此可見，Ang Ⅱ不僅可以通過介導炎性反應，使肺泡毛細血管屏障功能受損、微血管通透性增加形成肺水腫，還可以誘導肺泡上皮細胞凋亡，導致肺上皮屏障結構斷裂進一步加重肺水腫。

3.2 ACE2/Ang1-7抑制ARDS肺細胞凋亡與ACE/Ang Ⅱ促進肺細胞凋亡不同，多項研究顯示ACE2/Ang1-7對ARDS的肺細胞凋亡具有抑制作用。有研究[13]表明，ACE2可以通過抑制miR-4262抑制ALI期間的肺血管內皮細胞凋亡。Ji等[14]的研究也證實，ACE2介導的miR-4262通過Bcl-2顯著降低了ALI的肺內皮細胞凋亡。此外，ACE2/Ang1-7/Mas軸還可以通過抑制JNK/NF-κB途徑減輕LPS介導的肺微血管內皮細胞凋亡及炎癥反應[15]。還有研究[16]發(fā)現，丹參酮ⅡA能通過調節(jié)ACE2/Ang1-7軸起到改善博來霉素介導的大鼠肺細胞凋亡的作用。因此，上調ACE2/Ang1-7的表達和活性能減少ARDS的肺細胞凋亡。

4　RAS對ARDS肺纖維化的影響

肺纖維化也是ARDS一個重要的病理改變，在ARDS早期急性炎性反應階段即有肺組織纖維化發(fā)生。肺纖維化時，由于成纖維細胞大量增殖及膠原沉積，最終導致瘢痕形成和肺組織結構破壞，從而影響肺功能。Rocco等[17]研究發(fā)現，ARDS患者發(fā)生肺纖維化的比例高，并且ARDS患者發(fā)生肺纖維化后有較高的病死率，提示肺纖維化與ARDS的預后存在相關性。在ARDS中，ACE/Ang Ⅱ起到了促進肺纖維化的作用，而ACE2/Ang1-7則發(fā)揮了抑制肺纖維化的作用。

4.1ACE/Ang Ⅱ促進ARDS肺纖維化有研究[18]表明，在放射性肺損傷晚期，即在肺纖維化形成演變過程中血清ACE水平迅速回升，提示ACE與肺損傷纖維化的形成關系密切。轉化生長因子β(TGF-β)在肺纖維化進程中發(fā)揮著至關重要的作用。Marshall等[19]研究表明，Ang Ⅱ能明顯上調TGF-β的表達，并刺激胎兒或成人肺內成纖維細胞合成前膠原，給予氯沙坦或TGF-β抗體能抑制這一效應；利用博來霉素氣管內滴注復制小鼠肺纖維化模型，第3天小鼠肺組織內Ang Ⅱ明顯升高，第14天則達到高峰，并且肺組織TGF-β表達明顯增強，此時肺內膠原蛋白合成明顯增加；給予雷米普利(ACEI類藥物)或氯沙坦干預后，TGF-β表達及肺纖維化明顯受到抑制。同時還有研究發(fā)現，TGF-β可以通過時間和劑量依賴的方式刺激AT1-R的表達，從而增強Ang Ⅱ的信號轉導效應，提示TGF-β與Ang Ⅱ在肺纖維化的發(fā)病機制中可能具有協同作用[20]。Abdul-Hafez等[21]研究表明，TGF-β可以通過上調血管緊張素原mRNA的表達，促進Ang Ⅱ的合成增加。以上研究說明，Ang Ⅱ不僅可以通過上調TGF-β促進ARDS的肺纖維化，并且由于TGF-β和Ang Ⅱ之間的相互增強關系，進一步放大了Ang Ⅱ介導肺纖維化的效應。因此，抑制ACE/Ang Ⅱ的表達及活性，有助于改善ARDS的肺纖維化。

4.2ACE2/Ang1-7抑制ARDS肺纖維化ACE2/Ang1-7不僅能對抗ACE/Ang Ⅱ促進ARDS炎癥反應及肺細胞凋亡的作用，還能改善ARDS的肺纖維化。Rey-Parra等[22]研究發(fā)現，ACE2可以防止博來霉素誘導的肺纖維化，改善博來霉素誘導的肺損傷。Zambelli等[23]的研究表明，Ang1-7可以改善實驗性ARDS的氧合，同時減輕細胞浸潤及纖維化。同時有研究[24]顯示，Ang1-7可以通過Mas受體改善ALI的肺纖維化。Meng等[25]研究顯示，ACE2/Ang1-7/Mas軸能通過抑制MAPK/NF-κB通路改善肺纖維化。而且ACE2/Ang1-7還能夠誘導自噬，降低AngⅡ誘導的膠原和NOX4水平，從而抑制博來霉素誘導的肺纖維化，而Mas拮抗劑A779則明顯降低了ACE2/Ang1-7的保護作用[26]。在肺纖維化中，過表達Ang1-7或通過口服給藥方式給予Ang1-7，可以使肺纖維化得到抑制，肺功能得以改善[27]。此外，還有研究[28]發(fā)現ACE2/Ang1-7/Mas軸通過抑制NOX4來源的ROS介導的RhoA/Rho通路改善肺纖維化。由此可見，ACE2/Ang1-7/Mas軸能夠抑制ARDS的肺纖維化進程。

5　局部RAS在ARDS中存在穩(wěn)態(tài)失衡

RAS不只是一個全身的循環(huán)分泌系統，在心、腦、肺、血管、腎、腎上腺等器官都存在獨立的局部RAS。有研究顯示，獨立于循環(huán)內分泌系統的局部RAS在ALI/ARDS的發(fā)病過程中發(fā)揮了重要的作用[29]。有研究[30]發(fā)現，后肢缺血再灌注引起的ALI小鼠模型中存在循環(huán)和局部的RAS紊亂，表現為ACE/Ang Ⅱ表達上調及ACE2/Ang1-7表達下調。Wosten-Van Asperen等[31]研究發(fā)現，在PICU機械通氣的ARDS患者的BALF中ACE活性增強，而ACE2活性下降。Reis等[32]的研究表明，LPS誘導的ARDS大鼠模型的局部ACE/Ang Ⅱ軸活性上調，而ACE2/Ang1-7軸活性降低。以上研究表明，ARDS存在肺組織局部RAS穩(wěn)態(tài)失衡。有研究表明，ACEI類藥物卡托普利不僅對LPS誘導的肺損傷具有保護作用，對LPS引起肺微血管內皮細胞的細胞毒性也具有保護作用，而這些保護作用至少部分與調節(jié)ACE和ACE2的表達平衡及抑制MAPK的激活有關。由于ACE/Ang Ⅱ軸通過介導炎癥反應、促進肺細胞凋亡和肺纖維化等多個方面的作用促進ARDS進展，而ACE2/Ang1-7軸則對ARDS具有保護作用，因此調節(jié)RAS局部穩(wěn)態(tài)失衡對改善ARDS的肺損傷具有重要的意義。

綜上所述，ACE/Ang Ⅱ在ARDS的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了重要的促進作用，而作為RAS中重要的負向調節(jié)物質，ACE2/Ang1-7對ARDS具有一定的保護作用；并且，ARDS存在局部RAS穩(wěn)態(tài)失衡，因此調節(jié)局部RAS的穩(wěn)態(tài)失衡，抑制ACE/Ang Ⅱ活性或阻斷其通路將有利于改善ARDS的肺損傷。這為治療ARDS提供了新的研究方向，值得進一步深入探討。然而,目前利用ACEI、ARB類藥物、ACE2重組蛋白、Ang1-7等防治ARDS仍主要局限于基礎研究，其在臨床治療中能否發(fā)揮令人滿意的效果仍有待于進一步驗證。