中樞神經(jīng)系統(tǒng)腎素（原）受體參與高血壓發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

唐欣穎，匡澤民，盧璽峰

自從腎素（原）受體[（pro）renin receptor，PRR]被發(fā)現(xiàn)以來，其在脂質(zhì)代謝[1]、腎臟纖維化[2]、糖尿病視網(wǎng)膜病變[3]、糖尿病心肌病[4]等方面的作用逐漸被認(rèn)知。有研究顯示中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR與高血壓密切相關(guān)[5-6]，其通過血管緊張素（angiotensin，Ang）Ⅱ依賴性和非AngⅡ依賴性方式來調(diào)節(jié)血壓，為高血壓的發(fā)病機(jī)制研究提供了新途徑，從而使中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR有可能成為高血壓治療的新靶點(diǎn)。通過查閱文獻(xiàn)，本文就中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR參與高血壓發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 中樞神經(jīng)系統(tǒng)腎素（原）受體介紹

PRR又被稱為氫離子轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶溶酶體輔助蛋白2，是由X染色體上的ATP6AP2基因編碼，350個(gè)氨基酸組成的Ⅰ型單次跨膜蛋白[7]。PRR可以被絲氨酸蛋白酶furin和解整合素金屬蛋白酶19（recombinant A disintegrin and metalloprotease 19，ADAM19）切割，存在3種不同的分子形式：①全長的PRR；②可溶性的PRR，只含胞外段；③M8.9（8.9kDa），由跨膜段和胞內(nèi)段組成。不同分子形式的PRR發(fā)揮不同的功能作用，介導(dǎo)不同的病理生理學(xué)效應(yīng)。

PRR存在于多種組織器官，如心臟、肝臟、腎臟、胰腺、肌肉、卵巢、胎盤等。中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR在腦的各個(gè)區(qū)域廣泛表達(dá)：在穹窿下器、下丘腦室旁核、頭側(cè)延髓腹外側(cè)區(qū)、孤束核等心血管調(diào)節(jié)中樞里，PRR僅在神經(jīng)元細(xì)胞中表達(dá)；而在大腦的外側(cè)皮質(zhì)中，星形膠質(zhì)細(xì)胞也能檢測到PRR免疫染色；另外，小膠質(zhì)細(xì)胞中也存在PRR的表達(dá)[8]。

2 中樞神經(jīng)系統(tǒng)腎素（原）受體調(diào)節(jié)血壓的機(jī)制

2.1 依賴于腎素-血管緊張素系統(tǒng)的機(jī)制 眾所周知，高血壓的主要發(fā)病機(jī)制之一依賴于循環(huán)的腎素-血管緊張素系統(tǒng)（renin-angiotensin system，RAS）。然而，已有多項(xiàng)研究證實(shí)，不僅僅是循環(huán)的RAS，多種組織器官包括大腦中還存在局部RAS，并且也參與血壓調(diào)節(jié)[9-10]。腦AngⅡ已被證明有促進(jìn)交感神經(jīng)興奮，造成血壓升高、口渴，釋放血管加壓素等作用。然而，由于大腦的腎素水平低，酶的活性不足以介導(dǎo)AngⅡ的形成和下游效應(yīng)，內(nèi)源性腦RAS是否具有功能一直存在爭議；另一方面，循環(huán)腎素不能穿過血腦屏障，循環(huán)中的腎素、AngⅡ不能到達(dá)除室周器官外的大部分腦區(qū)，這表明大腦中AngⅡ是局部產(chǎn)生的。PRR的發(fā)現(xiàn)為大腦局部RAS激活研究提供了新思路，腦AngⅡ可能存在一種新的產(chǎn)生途徑。既往認(rèn)為，RAS激活起始于腎素，腎素原是腎素的非活性前體，其本身不具有酶活性。然而Geneviève Nguyen等[11]發(fā)現(xiàn)腎素原與PRR結(jié)合后，分子構(gòu)象發(fā)生顯著變化，暴露腎素原的酶活性位點(diǎn)，這稱為非蛋白水解激活。非蛋白水解激活使其能夠像腎素一樣，裂解血管緊張素原產(chǎn)生AngⅠ，繼而產(chǎn)生AngⅡ。而且，腦組織中腎素原濃度水平是腎素的10倍，這為有效結(jié)合PRR提供了有利條件。

Li Wencheng等[12]向野生型小鼠腦室中灌注腎素原，發(fā)現(xiàn)小鼠的血壓和心率迅速上升，而使用AngⅡ受體阻滯劑或Ang轉(zhuǎn)化酶抑制劑，能阻斷腦室內(nèi)灌注腎素原所導(dǎo)致的血壓和心率的上升；向神經(jīng)元PRR敲除小鼠的腦室中灌注腎素原后發(fā)現(xiàn)，小鼠的血壓和心率沒有上升；另外，同時(shí)向野生型小鼠和神經(jīng)元PRR敲除小鼠的腦室中灌注腎素，兩組小鼠血壓均升高；而同時(shí)灌注腎素原，只由野生型小鼠的血壓升高；更重要的是，敲除神經(jīng)元中的PRR基因后，可防止醋酸脫氧皮質(zhì)酮（deoxycorticosterone acetate，DOCA）-鹽誘導(dǎo)的高血壓的發(fā)生。以上研究顯示：①AngⅡ是腦室灌注腎素原的主要活性產(chǎn)物；②腦中腎素原與神經(jīng)元PRR結(jié)合后，發(fā)生非蛋白水解激活，是腦AngⅡ產(chǎn)生的關(guān)鍵因素；③中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR通過局部RAS激活，在血壓調(diào)節(jié)中具有重要作用。

Silvana G.Cooper等[13]首次將人腦穹窿下器PRR表達(dá)定位于神經(jīng)元細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞，為局部AngⅡ的形成理論奠定了基礎(chǔ)，并證實(shí)高血壓患者中穹窿下器PRR表達(dá)水平升高，且PRR免疫反應(yīng)活性與收縮壓正相關(guān)（r=0.559，P=0.013）。結(jié)合前面Li Wencheng等[12]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以推斷，PRR表達(dá)增多是導(dǎo)致高血壓的原因，而不是高血壓導(dǎo)致的結(jié)果。

2.2 非腎素-血管緊張素系統(tǒng)的機(jī)制 盡管已有研究表明中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR通過大腦局部RAS參與高血壓的病理過程，但其具體的發(fā)病機(jī)制仍存在爭議[14]。Sun Yuan等[15]認(rèn)為正常生理?xiàng)l件下發(fā)生PRR與腎素原的相互作用可能性不大，PRR對血壓的調(diào)節(jié)作用更可能是通過非RAS機(jī)制。原因在于體外實(shí)驗(yàn)中與PRR結(jié)合所需要的腎素原水平是正常生理水平的1000倍以上，理論上腎素原與PRR在體內(nèi)結(jié)合并不容易。而且，最近一項(xiàng)小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腎臟PRR敲除不影響腎臟AngⅡ產(chǎn)生以及RAS依賴性的血壓調(diào)節(jié)[16]。

Li Wencheng等[17]設(shè)計(jì)了一種新的PRR拮抗劑——PRO20，它是腎素原前段20個(gè)氨基酸多肽，可競爭性與PRR結(jié)合。研究人員向小鼠腦室內(nèi)注入PRO20，可改善由腎素原或DOCA-鹽誘導(dǎo)的高血壓，以及表達(dá)人類腎素和人類血管緊張素原的雙轉(zhuǎn)基因小鼠遺傳性高血壓，并且減少大腦AngⅡ的形成。但PRO20的機(jī)制是否是阻斷大腦PRR與腎素原的結(jié)合仍值得進(jìn)一步研究。A.H.Jan Danser等[18]認(rèn)為，Li Wencheng等[17]的實(shí)驗(yàn)中，腦室內(nèi)注入PRO20雖然降低了DOCA-鹽誘導(dǎo)的高血壓小鼠大腦AngⅡ水平，血壓也恢復(fù)正常，但大腦AngⅡ的水平仍然比野生型小鼠水平高出3～4倍；并且，人類血管緊張素原的雙轉(zhuǎn)基因小鼠血漿AngⅡ升高4倍，表現(xiàn)為高血壓，腦室內(nèi)注射PRO20也能降低其血壓。因此，如果這種轉(zhuǎn)基因小鼠的高血壓不是由于血漿AngⅡ升高激活循環(huán)RAS所致，那么PRO20可能在腦外起其他作用，例如類似腎素抑制劑的效果。目前無法斷定PRO20的作用是否是通過抑制PRR與腎素原結(jié)合來阻斷RAS。Silvana G.Cooper等[13]的實(shí)驗(yàn)雖然在一定程度上提供了PRR激活RAS途徑的支持證據(jù)，由于穹窿下器不存在血腦屏障，理論上服用RAS阻斷劑應(yīng)該會起到降壓效果，但是研究者發(fā)現(xiàn)，不管是否服用了RAS阻斷劑，高血壓患者穹窿下器PRR水平?jīng)]有發(fā)生改變，這表明穹窿下器PRR可能還同時(shí)通過RAS之外的途徑來調(diào)節(jié)血壓。

關(guān)于非RAS途徑中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR調(diào)節(jié)血壓的相關(guān)研究不多。Michael J.Huber等[19]證明，下丘腦室旁核PRR通過激活活性氧（reactive oxygen species，ROS）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和激活蛋白-1（activator protein-1，AP-1），通過ROS-AP-1-iNOS信號通路誘導(dǎo)交感神經(jīng)興奮，從而發(fā)揮非AngⅡ依賴性功能參與血壓調(diào)節(jié)。隨后，Soledad Pitra等[20]證實(shí)下丘腦PRR的激活能刺激大細(xì)胞神經(jīng)分泌細(xì)胞和室旁核神經(jīng)元放電，這涉及AngⅡ依賴性和非AngⅡ依賴性機(jī)制，均與誘導(dǎo)神經(jīng)源性高血壓有關(guān)。

最近，Peng Hua等[21]開發(fā)了一種在神經(jīng)元特異性過表達(dá)人類PRR的轉(zhuǎn)基因小鼠模型，由于腎素原與血管緊張素原的酶促反應(yīng)具有高度物種特異性，從而切斷小鼠體內(nèi)發(fā)生AngⅡ依賴的傳導(dǎo)途徑。向腦室內(nèi)灌注腎素原能使小鼠血壓升高，研究者發(fā)現(xiàn)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-oxidase 4，NOX4）是誘導(dǎo)血壓升高的關(guān)鍵亞型，并且抑制細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）可降低NOX的活性，促使血壓的升高，這表明中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR介導(dǎo)的非AngⅡ依賴途徑可能是通過PRR-ERKNOX4機(jī)制來調(diào)節(jié)血壓，當(dāng)然更多其他非RAS途徑研究尚待進(jìn)一步發(fā)掘和證明。

3 展望

中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR與高血壓的關(guān)系密切，其具體發(fā)病機(jī)制還需要更多研究來完善。目前已知中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR不僅通過與腎素原結(jié)合，促進(jìn)腦AngⅡ形成，誘導(dǎo)神經(jīng)源性高血壓，還涉及非AngⅡ依賴性信號傳導(dǎo)，在調(diào)節(jié)血壓和靶器官損害方面都發(fā)揮關(guān)鍵作用。進(jìn)一步研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR拮抗劑，對于臨床上目前仍無法控制的高血壓治療上可能是一個(gè)突破點(diǎn)?？偟膩碚f，中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR相關(guān)研究一定程度上揭示了其參與高血壓發(fā)病的作用機(jī)制，并提示中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR拮抗劑將有可能成為治療高血壓的新靶點(diǎn)[22]。

當(dāng)然，研發(fā)新型中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR拮抗劑還存在諸多挑戰(zhàn)。其一，中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR具有多種重要作用，特異性敲除小鼠谷氨酸能神經(jīng)元PRR，導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)認(rèn)知障礙和神經(jīng)變性[23]，這就意味著新型PRR拮抗劑不能影響PRR對神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能。其二，理想的PRR拮抗劑不僅要干擾PRR與腎素原結(jié)合，阻斷RAS的進(jìn)一步激活，也要靶向針對PRR的非AngⅡ依賴性效應(yīng)，防止RAS以外的其他途徑誘導(dǎo)神經(jīng)源性高血壓的形成。其三，現(xiàn)有PRR拮抗劑例如柄區(qū)肽、PRO20都是肽衍生物，多肽分子量較高而無法穿過血腦屏障，而且多肽在血液循環(huán)中的相對不穩(wěn)定性，使其難以獲得良好的藥代動(dòng)力學(xué)曲線。

【點(diǎn)睛】中樞神經(jīng)系統(tǒng)PRR通過RAS及非RAS機(jī)制參與血壓的調(diào)節(jié)，其相關(guān)機(jī)制研究有利于開發(fā)新型PRR拮抗劑，并有可能成為高血壓治療的新靶點(diǎn)。