血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的作用研究現(xiàn)狀

王琳 鄭恩來(lái) 張珂欣 冷吉燕 楊斯童

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院，吉林 長(zhǎng)春 130021)

腎素-血管緊張素(Ang)-醛固酮系統(tǒng)(RAS)在心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。近年來(lái)隨著人們對(duì)RAS的不斷深入研究發(fā)現(xiàn)，由血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)2參與的ACE2-Ang-(1～7)-G蛋白耦聯(lián)(MAS)軸,具有舒張血管、抑制心血管重構(gòu)等作用。ACE2的基因多態(tài)性也和動(dòng)脈粥樣硬化(AS)存在相關(guān)性。本文對(duì)ACE2與AS的相關(guān)性研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 AngⅡ?qū)е翧S的機(jī)制

RAS作為心血管系統(tǒng)功能的主要調(diào)節(jié)因子，對(duì)AS的發(fā)生和發(fā)展有重要作用。

AngⅡ是RAS的主要活性成分，主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞及血管平滑肌細(xì)胞分泌，由血ACE催化AngⅠ生成，與兩個(gè)MAS受體，即AngⅡ受體1(AT1R)和AngⅡ受體2(AT2R)結(jié)合產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，且AngⅡ與這兩個(gè)不同的受體結(jié)合所產(chǎn)生的作用是相反的，其中主要通過(guò)作用于 AT1R發(fā)揮作用〔1〕。

AngⅡ通過(guò)誘導(dǎo)前列腺素的合成而引起血管通透性增加；AngⅡ作用于AT1R誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)和分泌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，而血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子是生理和病理?xiàng)l件下血管再生、血管通透性增加及炎癥反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子。AngⅡ介導(dǎo)血管壁細(xì)胞分泌P選擇素、細(xì)胞間黏附分子(ICAM)、血管細(xì)胞黏附分子(VCAM)、單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP)-1、白細(xì)胞介素和腫瘤壞死因子(TNF)-α等細(xì)胞因子和趨化因子，趨化白細(xì)胞和單核細(xì)胞向血管壁內(nèi)遷移并進(jìn)一步分泌細(xì)胞因子和趨化因子，進(jìn)而使血管炎癥反應(yīng)加劇。AngⅡ通過(guò)作用于AT1R誘導(dǎo)血管壁細(xì)胞分泌表皮生長(zhǎng)因子、胰島素樣生長(zhǎng)因子、血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF)引起平滑肌細(xì)胞增生或肥大；AngⅡ通過(guò)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子、金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)-1的表達(dá)促進(jìn)血管壁的纖維化。

血凝素樣氧化型低密度脂蛋白受體(LOX-1)是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種能夠攝取氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)的新型受體?？梢栽谘軆?nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、血小板及纖維細(xì)胞表達(dá)，其主要功能是介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞攝取 ox-LDL，并促使內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)VCAM-1，從而推動(dòng)AS的病理進(jìn)程。隨著泡沫細(xì)胞的形成，LOX-1 的表達(dá)越明顯〔2，3〕。

RAS作為心血管系統(tǒng)對(duì)AS斑塊的組成也有一定影響作用。AngⅡ可以通過(guò)調(diào)整巨噬細(xì)胞的吞噬作用、增加活性氧的產(chǎn)生及活化基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)而增加纖維帽的不穩(wěn)定性，進(jìn)而增加斑塊的不穩(wěn)定性〔4〕。

2 ACE2概述

2000年Tikellis等〔5〕先在人類心力衰竭心室互補(bǔ)脫氧核糖核酸(cDNA)文庫(kù)中發(fā)現(xiàn)了人類第一個(gè)ACE同源基因-ACE2，ACE2有一個(gè)明顯的信號(hào)肽、一個(gè)獨(dú)特的金屬蛋白酶活性位點(diǎn)和一個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，ACE2與ACE的金屬蛋白酶的催化結(jié)構(gòu)域有42%是相同的，提示它們是由同一個(gè)祖先基因演變而來(lái)的。 ACE2表達(dá)于動(dòng)物和人類的AS斑，見(jiàn)于不同類型的受損細(xì)胞中，如內(nèi)皮血細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。

ACE2可以通過(guò)裂解AngⅡ C-末端苯丙氨酸生成Ang-(1～7)，ACE2還可以裂解AngⅠ生成Ang-(1～9)，這兩種多肽普遍被認(rèn)為具有保護(hù)作用。而Ang(1～9)最終可被ACE或其他酶催化形成Ang-(1～7)，因ACE2催化AngⅡ的活性是催化AngⅠ活性的360倍，因而ACE2主要是通過(guò)將AngⅡ轉(zhuǎn)換為Ang-(1～7)發(fā)揮作用的〔6〕。Ang-(1～7)是MAS受體的內(nèi)源性配體，MAS受體是一種細(xì)胞表面受體，在心血管系統(tǒng)高度表達(dá)。

3 ACE2對(duì)心血管系統(tǒng)的病理生理作用

3.1ACE2對(duì)AS的影響 ACE2的過(guò)表達(dá)增加粥樣斑塊的穩(wěn)定性，可以抑制AS病變的進(jìn)一步加重。相反，低密度脂受體(LDLR)或載脂蛋白(Apo)E缺陷的小鼠，ACE2的缺失可以加速AS的惡化。ACE2復(fù)制缺陷重組腺病毒轉(zhuǎn)染治療AS，可以使ApoE基因敲除小鼠斑塊中MCP-1、CD68、VCAM-1和E-選擇素的表達(dá)明顯低于未轉(zhuǎn)染ACE2的基因?qū)φ战M，表明ACE2基因治療抑制了MCP-1、CD68、VCAM-1和E-選擇素的表達(dá)，降低AS的丙二醛(MDA)水平，提高AS的總超氧化物歧化酶(T-SOD)水平，減輕了氧化應(yīng)激，進(jìn)而減輕了血管炎癥反應(yīng)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)ACE2基因治療降低了主動(dòng)脈斑塊內(nèi)脂質(zhì)含量，提示ACE2有保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞功能，抑制AS的作用〔7〕。Zhang等〔8〕用ACE2轉(zhuǎn)染人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)也得出了上述結(jié)論。

Ang Ⅱ明顯促進(jìn)了體外培養(yǎng)的HUVEC的 LOX-1基因及蛋白的表達(dá)，而ACE2 轉(zhuǎn)染明顯抑制了其 LOX-1蛋白的表達(dá)。此外，ACE2 轉(zhuǎn)染明顯抑制了大鼠動(dòng)脈硬化斑塊內(nèi) LOX-1蛋白的表達(dá)，表明 ACE2 轉(zhuǎn)染通過(guò)抑制 LOX-1蛋白的表達(dá)而具有抗動(dòng)脈硬化作用〔8〕。

作為RAS的另一成員，Ang-(1～7)與 Ang Ⅱ的作用相反，它可以抗AS。Zhang等〔8〕發(fā)現(xiàn)Ang-(1～7)可以通過(guò)抑制平滑肌細(xì)胞(SMC)增殖和遷移，而抑制大鼠球囊損傷后的頸動(dòng)脈新生內(nèi)膜的形成。Angela等〔9〕研究發(fā)現(xiàn)，給高膽固醇血癥的小鼠輸注Ang-(1～7)可以縮小其AS斑塊的面積，改善血管內(nèi)皮細(xì)胞功能。另外，長(zhǎng)期輸注Ang-(1～7)可以增加斑塊膠原蛋白的含量，減少M(fèi)MP-9的表達(dá)及中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，進(jìn)而增加斑塊的穩(wěn)定性〔10〕。Ang-(1～7)可以抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞還原型輔酶Ⅱ〔NAD(P)H〕氧化酶對(duì)NAD(P)H的氧化作用，繼而抑制超氧陰離子生成，減少其對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞促凋亡作用〔11〕。Ang-(1～7)通過(guò)與其特異性受體MAS結(jié)合，活化或抑制細(xì)胞內(nèi)多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子水平上拮抗AngⅡ的作用。A779是Ang-(1～7)特異性受體MAS的阻斷劑，它能夠阻斷Ang-(1～7)與MAS受體的結(jié)合，從而使Ang-(1～7)不能發(fā)揮心血管保護(hù)作用。

Trojanowicz等〔12〕也發(fā)現(xiàn)，慢性腎病患者的單核細(xì)胞及中性粒細(xì)胞ACE mRNA水平明顯升高，AngⅡ表達(dá)上調(diào)，而ACE2表達(dá)下調(diào)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)ACE的過(guò)表達(dá)可以明顯抑制ACE2的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)AS的進(jìn)展。

綜合以上研究得出RAS主要分為兩個(gè)軸，即ACE-AngⅡ-AT1R軸和ACE2-Ang-(1～7)-MAS軸，這兩個(gè)軸通常對(duì)血管細(xì)胞起相反作用。

3.2ACE2對(duì)血壓的影響 Li等〔13〕首次證明了鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的高血壓大鼠大腦皮質(zhì)和海馬區(qū)的Ang-(1～7)的水平和Ang-(1～7)-MAS-神經(jīng)型一氧化氮合酶(nNOS)通路下調(diào)。向STZ誘導(dǎo)的糖尿病自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)側(cè)腦室注射Ang-(1～7)，3 w后其收縮壓明顯下降，這種作用可被MAS受體阻斷劑A779抑制，而對(duì)非糖尿病高血壓大鼠沒(méi)有上述作用，但Ang-(1～7)對(duì)血糖沒(méi)有影響。Ang-(1～7)通過(guò)MAS1受體依賴的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對(duì)高鹽飲食誘導(dǎo)的高血壓大鼠模型產(chǎn)生血管舒張作用〔14〕。Ang-(1～7)可以通過(guò)磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)依賴途徑增加體外培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞NO的產(chǎn)生，增加內(nèi)皮依賴性血管舒張功能。Ang-(1～7)經(jīng)側(cè)腦室給藥與經(jīng)外周給藥對(duì)血壓影響不同，其原因還需進(jìn)一步探索。

3.3ACE2對(duì)心肌重塑及心功能的影響 心肌重塑和心功能改變與心肌Ang-(1～7)和MAS受體減少有關(guān)。在一項(xiàng)對(duì)心肌梗死大鼠模型的研究中，將慢病毒介導(dǎo)的Ang-(1～7)直接注射到結(jié)扎的冠狀動(dòng)脈前降支，發(fā)現(xiàn)Ang-(1～7)能抑制心肌肥厚，抑制左室壁變薄〔15〕。在對(duì)大鼠心臟成纖維細(xì)胞的體外研究中發(fā)現(xiàn)，Ang-(1～7)通過(guò)抑制AngⅡ介導(dǎo)的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)1和ERK2磷酸化水平以及增加雙特異性磷酸酶(DUSP)1的活性，從而抑制絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)的活性，抑制細(xì)胞前列腺素E2的生成，進(jìn)而抑制心肌細(xì)胞肥大〔16〕。在對(duì)異丙腎上腺素誘導(dǎo)的大鼠心力衰竭模型的研究中發(fā)現(xiàn)，心力衰竭改變了左室和心肌細(xì)胞對(duì)Ang-(1～7)的功能應(yīng)答，Ang-(1～7)增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，對(duì)左室和心肌細(xì)胞產(chǎn)生正性肌力及松弛效應(yīng)，增加左室充盈，改善左室動(dòng)脈耦合及機(jī)械效率，這些作用由Ang-(1～7)作用于MAS受體，進(jìn)而激活NO/環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷(cGMP)信號(hào)通路，抑制AngⅡ?qū)е碌男募≈厮?，而且Ang-(1～7)也可以通過(guò)抑制鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶/NFAT信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，減弱AngⅡ的作用〔17〕。Ang-(1～7)作用于ACE2基因敲除的壓力超負(fù)荷引起的心力衰竭小鼠，可使左室短軸縮短率(FS)、左室舒張末壓、左室內(nèi)壓最大上升速率(+dp/dtmax)、左室內(nèi)壓最大下降速率(-dp/dtmax)正?；?，同時(shí)心臟重量、肥大標(biāo)記的表達(dá)水平及NADPH氧化酶衰減也趨于正?；nat等〔18〕發(fā)現(xiàn)MAS缺陷小鼠心臟中Ⅰ型膠原蛋白、Ⅱ型膠原蛋白及纖維鏈接蛋白表達(dá)增多。Ang-(1～9)對(duì)心肌重塑與Ang-(1～7)有相似的作用，但是通過(guò)獨(dú)立的作用機(jī)制完成的，Bader等〔19〕發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，經(jīng)滲透微泵輸注Ang-(1～9)4 w可使腦卒中易感性自發(fā)性高血壓大鼠心臟纖維化下降50%。

3.4ACE2對(duì)心律失常的作用 Ang-(1～7)對(duì)心功能不全模型不僅可以改善或維持心肌收縮力，還有抗心律失常的作用。在慢性心房快速起搏犬心房，Ang-(1～7)可以抑制心房起搏引起的ERK1/2 mRNA表達(dá)增加及心房纖維化，有效減少房顫的發(fā)生，縮短房顫持續(xù)時(shí)間。

Zhang等〔20〕體外研究證明，Ang Ⅱ-AT1R介導(dǎo)的ERK/MAP激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可能是AngⅡ下調(diào)ACE2表達(dá)的重要機(jī)制，阻斷AngⅡ-AT1R介導(dǎo)的ERK/P38MAP激酶信號(hào)通路有效地阻斷Ang Ⅱ?qū)CE2表達(dá)的抑制作用。

4 ACE2作為生物學(xué)標(biāo)記

Kalta等〔21〕也認(rèn)為心力衰竭的心臟ACE2 mRNA明顯增多，同時(shí)其水解產(chǎn)物 Ang-(1～7)也在心力衰竭患者的心室中高度聚集。原發(fā)性心肌病的心臟組織中ACE2活性也會(huì)升高。在慢性腎臟病(CKD)3～5期患者中，循環(huán)中ACE2基線活性越高，無(wú)癥狀A(yù)S風(fēng)險(xiǎn)越大，表明在冠心病發(fā)病前，ACE2可以作為心血管風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物〔12〕。高膽固醇飲食組新西蘭白兔AS斑塊中ACE2活性及Ang-(1～7)的含量顯著高于對(duì)照組。Fraga-Silva等〔22〕還發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定動(dòng)脈粥樣硬化斑塊ACE2活性較易損斑塊低，提示在AS和AS進(jìn)展的不同時(shí)期ACE2的活性不同。

5 已發(fā)現(xiàn)的ACE2激活劑

Fraga-Silva等〔22〕證明，重氮氨苯脒(diminazene)可使低剪應(yīng)力所致大鼠頸動(dòng)脈斑塊內(nèi)ACE2表達(dá)上調(diào)，使斑塊膠原蛋白的含量增加，MMP-9蛋白表達(dá)下調(diào)及巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)減少，使ICAM-1、VCAM-1表達(dá)下調(diào)，而對(duì)震蕩剪應(yīng)力所致大鼠頸動(dòng)脈斑塊沒(méi)有上述作用，但在該研究中，diminazene并未使斑塊面積縮小，可能與diminazene治療時(shí)間較短有關(guān)。重氮氨苯脒乙酰甘氨酸鹽(DIZE)通過(guò)激活 ACE2-Ang-(1～7)-MAS軸，抑制人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞p38MAPK，ERK1/2，應(yīng)激活化蛋白激酶(JNK)，核因子(NF)-κB 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而抑制脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)〔23〕。DIZE可以增加對(duì)照組和尿毒癥組大鼠腎皮質(zhì)ACE2活性，但對(duì)體外腎皮質(zhì)膜 ACE2活性沒(méi)影響〔24〕。與鹽水對(duì)照組相比，DIZE呈劑量依賴性降低血壓正常大鼠的平均動(dòng)脈壓，進(jìn)一步通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)探究其機(jī)制發(fā)現(xiàn)，DIZE可呈劑量依賴性的引起離體主動(dòng)脈環(huán)的松弛，DIZE是通過(guò)激活內(nèi)源性ACE2使血壓下降的，但高濃度的DIZE抑制ACE2活性〔25〕。

6 展 望

目前，我們主要是通過(guò)ACE-AngⅡ-AT1R軸阻滯劑ACE抑制劑(ACEI)、Ang受體拮抗劑(ARB)阻斷相關(guān)信號(hào)通路，產(chǎn)生抑制AS、降壓、抑制心肌重構(gòu)、改善心臟功能、改善腎臟功能作用，進(jìn)而保護(hù)心、腎等相關(guān)臟器。那么今后，ACE2-Ang-(1～7)-MAS軸可以作為研制新藥的新思路，凡是能夠促進(jìn)ACE2、Ang-(1～7)、MAS表達(dá)，增加其活性及抑制其降解的藥物均能對(duì)心、腎等重要臟器產(chǎn)生相應(yīng)的保護(hù)作用。

ACE2與腦鈉肽(BNP)類似，不但可以作為心血管系統(tǒng)的保護(hù)因子，還可以作為心血管系統(tǒng)疾病的診斷及判斷預(yù)后的指標(biāo)。

目前雖然有研究者對(duì)ACE2激動(dòng)劑進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，但并未有ACE2激動(dòng)劑應(yīng)用于臨床的報(bào)道，而且目前用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的ACE2激動(dòng)劑是一種殺蟲(chóng)劑，其作用機(jī)制未完全清楚，所以ACE2激動(dòng)劑及ACE2-Ang-(1～7)-MAS軸相關(guān)活性藥物應(yīng)用于臨床可能還會(huì)有很長(zhǎng)的路要走。