腎素-血管緊張素系統(tǒng)在兒童膀胱尿道功能障礙中的作用研究進(jìn)展

蘇佳鴻 綜述 李守林 審校

膀胱尿道功能障礙臨床表現(xiàn)各異，部分患兒治療效果不佳，尤其是神經(jīng)源性膀胱患兒，后期可引起各種嚴(yán)重的并發(fā)癥，甚至可引起致死性腎功能衰竭。 本綜述旨在探討泌尿系統(tǒng)局部腎素-血管緊張素系統(tǒng)作為兒童膀胱尿道功能障礙及其相關(guān)并發(fā)癥藥物治療新靶點(diǎn)的可能性。

一、腎素-血管緊張素系統(tǒng)（renin angitensin system，RAS）概述

RAS 包括經(jīng)典的ACE-AngⅡ-AT1 軸和新發(fā)現(xiàn)的ACE2-Ang（1-7）-Mas 軸，其中ACE-AngⅡ-AT1 軸在調(diào)節(jié)血壓、水電解質(zhì)平衡乃至器官重塑等方面發(fā)揮作用，而ACE2-Ang（1-7）-Mas 軸的作用尚不明確，主流觀點(diǎn)認(rèn)為其可能拮抗血管緊張素Ⅱ（angitotensin Ⅱ，AngⅡ）在疾病中的負(fù)面作用。

（一）ACE-AngⅡ-AT1 軸

AngⅡ是ACE-AngⅡ-AT1 軸的關(guān)鍵生物活性肽，作用于血管緊張素Ⅱ1 型受體（angiotensin Ⅱtype 1 receptor， AT1R）和血管緊張素Ⅱ2 型受體（angiotensin ⅡType 2 receptor，AT2R）兩種受體亞型。 其中，AT1R 介導(dǎo)AngⅡ的絕大部分生理作用，除了體液調(diào)節(jié)作用外，Ang Ⅱ還可以通過局部的RAS 調(diào)節(jié)多種器官系統(tǒng)的細(xì)胞生長和功能，在炎癥、器官重塑、腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移等方面也發(fā)揮重要作用，而AT2R 介導(dǎo)的功能尚不明確［1］。

（二）ACE2-Ang（1-7）-Mas 軸

RAS 生物活性終產(chǎn)物種類繁多，尤其是ACE2-Ang（1-7）-Mas 軸的發(fā)現(xiàn)為干預(yù)心血管及非心血管疾病帶來了許多新的可能性［1］。 1988 年，Santos等［2］首次在狗的腦干組織發(fā)現(xiàn)血管緊張素（1-7）［Angi otensin（1-7），Ang（1-7）］，并驗(yàn)證其由AngⅠ降解得到，但Ang（1-7）沿著繞過血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（angiotensin converting enzyme，ACE）的不同路線。2000 年，Tipnis 等［3］首次報(bào)道了血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（angiotensin converting enzyme 2，ACE2）將AngⅡ轉(zhuǎn)化為Ang（1-7）的能力，并確定它是Ang（1-7）形成過程中的關(guān)鍵酶。 而在當(dāng)時(shí)，Ang（1-7）一般被認(rèn)為是Ang Ⅰ和Ang Ⅱ的降解產(chǎn)物，是否具備生物活性尚存在爭議。 直到2003 年，Santos 等［4］證實(shí)G 蛋白偶聯(lián)受體Mas 是Ang（1-7）的特異性受體，再加上之后Mas 的拮抗劑A-779 及其激動(dòng)劑AVE0991 被發(fā)現(xiàn)，關(guān)于ACE2-Ang（1-7）-Mas 軸相關(guān)研究越來越多，才得出相對(duì)統(tǒng)一的結(jié)論，即Ang（1-7）具有與AngⅡ功能相反的保護(hù)作用［4-7］。 此外，RAS 抑制劑的部分臨床益處可能由ACE2／Ang（1-7）／Mas 軸介導(dǎo)。 有報(bào)道稱，ACEI 和ARBs 的應(yīng)用導(dǎo)致血漿Ang（1-7）的表達(dá)增加，其作用也可部分被Mas 拮抗劑A-779 阻斷或減弱［8，9］。

二、兒童膀胱尿道功能障礙性疾病的概述

正常的膀胱尿道功能是在膀胱和尿道括約肌正常發(fā)育的前提下，由神經(jīng)系統(tǒng)控制得以實(shí)現(xiàn)的。兒童一般在5 歲左右達(dá)到正常的排尿控制，然而17%～22%的兒童5 歲以后仍存在排尿功能異常，即膀胱尿道功能障礙，或稱下尿路功能障礙（lower urinary tract dysfunction，LUTD）［10］。 其臨床表現(xiàn)各異，國際兒童尿控協(xié)會(huì)將其分為：膀胱過度活動(dòng)（overactive bladder，OAB）、排尿延遲、膀胱活動(dòng)不足、日間排尿頻率異常、陰道反流、膀胱頸功能障礙和Giggle 尿失禁［11］。 目前針對(duì)LUTD 的治療主要包括原發(fā)病治療、保守治療、手術(shù)治療等。 部分患者治療效果不佳（尤其是神經(jīng)源性膀胱患者），后期由于膀胱內(nèi)壓持續(xù)增高合并長期上／下尿路感染（urinary tract infection，UTI），可導(dǎo)致膀胱壁纖維化、反流性腎病（reflux nephropathy，RN）和梗阻性腎病（obstructive nephropathy，ON）等嚴(yán)重并發(fā)癥，甚至引起致死性腎功能衰竭［11，12］。 難治性LUTD 仍是一個(gè)國際難題，目前可供選擇的藥物較少，泌尿系統(tǒng)局部RAS 或許有望成為膀胱尿道功能障礙藥物治療的新靶點(diǎn)。

三、RAS 與兒童膀胱尿道功能障礙性疾病

（一）RAS 參與完成膀胱尿道正常生理功能

正常的膀胱尿道生理功能是排尿動(dòng)作順利完成的基礎(chǔ)，局部RAS 在維持尿道張力和調(diào)節(jié)逼尿肌收縮兩方面可能起著重要作用。 Phull 等［13］闡述了局部RAS 在尿道括約肌中存在的兩大證據(jù)，一是局部血管緊張素及其前體的存在，二是局部AngⅡ受體的存在及其生物活性表達(dá)。 在功能上，AngⅡ引起尿道平滑肌收縮，并直接引起近端尿道閉合壓升高。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，神經(jīng)源性或肌源性所致的大鼠尿道括約肌功能障礙，可使用AngⅡ幫助暫時(shí)恢復(fù)其尿道張力，而特異性阻斷AT1R 可使尿道括約肌松弛而降低尿道張力［13］。

膀胱局部也存在RAS，且RAS 可對(duì)膀胱平滑肌細(xì)胞收縮活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 已有文獻(xiàn)報(bào)道在動(dòng)物以及人類的膀胱組織中發(fā)現(xiàn)了Ang Ⅱ受體［14，15］。Weaver 等［16］發(fā)現(xiàn)膀胱組織內(nèi)存在ACE，并將AngⅠ轉(zhuǎn)化為AngⅡ。 AngⅡ又通過旁分泌或自分泌的方式與鄰近平滑肌細(xì)胞的AT1R 和AT2R 相結(jié)合，從而引起膀胱平滑肌收縮，其中AT1R 在AngⅡ誘導(dǎo)的逼尿肌收縮中起主導(dǎo)作用，而AT2R 可能發(fā)揮抑制作用［13，17-19］。

（二）RAS 與下尿路癥狀（lower urinary tract symptoms，LUTS）

1． ACE-Ang Ⅱ-AT1R軸上調(diào)導(dǎo)致LUTS 的 發(fā)生：局部AngⅡ通過結(jié)合AT1R，部分參與到LUTD的發(fā)病中，引起各種LUTS［15，18］。 有報(bào)道稱，膀胱上皮和逼尿肌中的AT1R 上調(diào)與大鼠膀胱出口部分梗阻（partial bladder outlet obstruction，pBOO） 模型OAB 的發(fā)生有關(guān)［14］。 另外，膀胱局部AT1R 的上調(diào)還被認(rèn)為與年齡增長所致儲(chǔ)尿期和排尿期癥狀有關(guān)，一方面其可能通過激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）信號(hào)通路增加Connexin 43 表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致OAB；另一方面，其可能通過增加Ⅰ型膠原表達(dá)導(dǎo)致膀胱排空障礙和膀胱活動(dòng)不足［14，19］。 越來越多文獻(xiàn)顯示ACEI和ARBs 具有改善膀胱功能的作用。 動(dòng)物研究表明，替米沙坦和絡(luò)沙坦可抑制膀胱組織AT1R 的上調(diào)，從而改善OAB［14，20］。 Aikawa 等［17］發(fā)現(xiàn)坎地沙坦可提高梗阻膀胱的排尿效率，延長排尿間隔時(shí)間并增加排尿量，顯著減少膀胱殘余尿量。 ACEI 和ARBs 還可改善人類膀胱的功能，Hideaki 等［21］發(fā)現(xiàn)接受ARBs 治療的男性高血壓患者國際前列腺癥狀評(píng)分明顯低于接受其他降壓藥物治療的高血壓患者；Christopher 等［22］通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，ACEI 或ARBs可降低男性急迫性尿失禁（stress urinary incontinence，SUI）的發(fā)生率。

RAS 抑制劑通過降低尿道阻力，有助于改善尿道過度收縮相關(guān)LUTS，但同時(shí)也有可能引起或加重SUI。 研究表明，使用氯沙坦可抑制去卵巢大鼠尿道組織ACE 及AT1R、AT2R 等表達(dá)的上調(diào)，從而緩解尿道過度收縮相關(guān)LUTS［13，23］。 而服用ACEI／ARBs可導(dǎo)致人群（尤其是女性群體）SUI 發(fā)生率的提高，這可能與尿道張力降低相關(guān)，另一方面，服用ACEI的患者中有5%～35%會(huì)發(fā)生咳嗽，引起腹腔壓力增高，也可能導(dǎo)致或加重SUI［22，24］。

2． AT2R 及其他活性肽對(duì)下尿路癥狀的影響：AT2R 在生理和病理?xiàng)l件下對(duì)膀胱和尿道平滑肌的調(diào)節(jié)作用尚不清楚。 有研究表明，AT1R 和AT2R 在調(diào)節(jié)逼尿肌收縮過程中可能發(fā)揮拮抗作用。 Mori［25］報(bào)道了AT2R 在OAB 大鼠逼尿肌中表達(dá)增加，Petya 等［26］發(fā)現(xiàn)AT2R 阻滯劑PD 123319 顯著增加了由AngⅡ引起的逼尿肌收縮反應(yīng)強(qiáng)度和速度，這均提示膀胱功能障礙中AT1R 和AT2R 可能存在拮抗性上調(diào)，AT2R 可能通過激活NO 途徑抑制AT1R介 導(dǎo) 的 逼 尿 肌 收 縮［19，25，26］。 但 是，也 有 報(bào) 道 稱AT2R 抑制劑PD123319 會(huì)顯著降低大鼠的尿道阻力［13］。 此外，由AngⅡ酶解形成的人血管緊張素活性肽，如血管緊張素Ⅲ、Ⅳ以及Ang（1-7）等對(duì)AT2R表現(xiàn)出更強(qiáng)的選擇性，作為AT2R 的內(nèi)源性配體，這些證據(jù)有助于探討AT2R 或局部形成的AngⅡ代謝物在膀胱尿道功能改善方面的作用［27］。

（三）RAS 與膀胱纖維化

長期存在的LUTD（如逼尿肌收縮無力、尿道括約肌痙攣）可引起膀胱殘余尿量增多、膀胱內(nèi)壓增高等表現(xiàn)，而膀胱內(nèi)壓持續(xù)增高被認(rèn)為是進(jìn)一步導(dǎo)致膀胱結(jié)構(gòu)和功能破壞的誘因，可引起膀胱平滑肌細(xì)胞肥大、結(jié)締組織增生和神經(jīng)支配減少等病理改變，最終導(dǎo)致膀胱纖維化［28］。

1． ACE-AngⅡ-AT1 軸： ACE-AngⅡ-AT1 軸參與膀胱纖維化的發(fā)生、發(fā)展局部AngⅡ發(fā)揮營養(yǎng)因子的作用，促進(jìn)膀胱平滑肌細(xì)胞生長和膠原生成［29］。 類似于在其他器官重塑中的作用，AT1R 的激活在膀胱纖維化過程中扮演重要角色，其不僅增加了人肝素結(jié)合性表皮生長因子（human proheparin-binding EGF-like growth factor，HB-EGF）的表達(dá)，還通過激活ERK1／2 信號(hào)通路增加Connexin43 的表達(dá)，最終引起平滑肌細(xì)胞肥大和I 型膠原沉積等纖維化表現(xiàn)［19，29，30］。 這表明，AT1R 可能是藥物治療膀胱、纖維化的靶點(diǎn)。 有文獻(xiàn)報(bào)道，坎地沙坦可明顯降低BOO 大鼠膀胱組織中HB-EGF、轉(zhuǎn)化生子因子-β1（Transfer Growth Factor-β1，TGF-β1）和NADPH 氧化酶1（NADPH Oxidase 1，NOX1）等纖維化相關(guān)細(xì)胞因子的mRNA 表達(dá)水平；卡托普利、氯沙坦和替米沙坦等也可有效減輕pBOO 動(dòng)物膀胱纖維化程度［17，20，29］。 然而，早期也有報(bào)道稱，卡托普利和氯沙坦對(duì)2 ～4 周pBOO 大鼠模型的結(jié)構(gòu)沒有明顯改善，這可能與模型建立時(shí)間較短、梗阻膀胱尚且未發(fā)生明顯纖維化相關(guān)［31，32］。

2． AT2R 及ACE2-Ang（1-7）-Mas 軸：AT2R 的激活可抑制細(xì)胞增殖相關(guān)信號(hào)通路，有利于維持膀胱內(nèi)穩(wěn)態(tài)，其中最常見的是對(duì)絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）的抑制［33］。此外，AT2R 還可能激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma，PPARγ），通過促進(jìn)脂聯(lián)素（adiponectin，APN）的分泌達(dá)到抑制膀胱重塑的目的［19、34］。 研究表明，第二代ARBs（如替米沙坦）也可直接激活PPARγ，這也可能是其抗膀胱重塑的另一途徑［35］。

ACE2-Ang（1-7）-Mas 軸在膀胱纖維化方面的研究尚缺乏，但已有大量研究報(bào)告了Ang（1-7）在不同臟器中發(fā)揮抗纖維化和抗增殖作用，該作用由Mas介導(dǎo)，并被Mas 拮抗劑A-779 阻斷［36-39］。 Ang（1-7）的作用主要通過下調(diào)纖維化相關(guān)信號(hào)通路的分子表達(dá)來實(shí)現(xiàn)［39］。 TGF-β1 是目前公認(rèn)最重要的促纖維化細(xì)胞因子，研究表明，Ang（1-7）的使用可以明顯降低心肌細(xì)胞、肝組織和肺組織中TGF-β1 的表達(dá)水平，顯著緩解纖維化，而用A-779 阻斷Mas 可增加組織中TGF-β1 的水平［36，38，40］。 除了阻斷TGFβ1 的合成外，ACE2／Ang（1-7）／Mas 軸還可阻斷由AngⅡ、內(nèi)皮素和其他促纖維化分子介導(dǎo)的促纖維化事件。 例如，Ang（1-7）通過促進(jìn)前列環(huán)素的釋放來激活cAMP 依賴性蛋白激酶，或者通過抑制MAPK／ERK 信號(hào)通路，從而抑制血管平滑肌細(xì)胞生長［41，42］。

（四）RAS 與腎臟損傷

膀胱排空不完全和膀胱內(nèi)高壓長期存在，可引起膀胱輸尿管反流（vesicoureteral reflux，VUR）和腎積水，造成腎臟損傷，主要分為兩種類型。

實(shí)驗(yàn)性單側(cè)輸尿管梗阻（unilateralureteral obstruction，UUO）模型常被用于模擬ON，其很好地闡述了梗阻后腎臟局部RAS 的變化［43］。 ACE-AngⅡ-AT1R 軸在梗阻側(cè)腎臟中往往被過度激活，梗阻導(dǎo)致足細(xì)胞損傷，從而增加了腎內(nèi)AngⅡ水平，而AngⅡ反過來又促進(jìn)了腎臟損傷，形成惡性循環(huán)［44］。AT1R 是參與AngⅡ介導(dǎo)梗阻性腎損傷的主要受體。從血流動(dòng)力學(xué)看，Ang Ⅱ（尤其是腎內(nèi)AngⅡ）通過AT1R 直接收縮腎小動(dòng)脈，從而導(dǎo)致腎血流量（Renal Blood Flow，RBF）和腎小球?yàn)V過率（Glomerular Filtration Rate，GFR）下降，誘導(dǎo)腎組織氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)，促進(jìn)腎臟損傷［45］。 另外，RAS還影響UUO 同側(cè)腎臟前列腺素、心房鈉尿肽、一氧化氮、腺苷等主要血管擴(kuò)張因子以及內(nèi)皮素、加壓素等主要血管收縮因子的分泌，從而加重腎臟損傷［46］。 從分子層面看，腎內(nèi)Ang Ⅱ可促進(jìn)多種促炎、促增殖和促纖維化細(xì)胞因子的表達(dá)。 例如，AngⅡ通過與AT1R 結(jié)合增加了腎臟中核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）、α-平 滑 肌 肌 動(dòng) 蛋 白（αsmooth muscle actin，α-SMA）和TGF-β1 的表達(dá)，還引起單核細(xì)胞等炎癥細(xì)胞的浸潤，最終引起腎間質(zhì)纖維化［46-48］。 AT1R 還可激活caspase-3 級(jí)聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)梗阻側(cè)腎臟細(xì)胞凋亡［49］。 此外，血小板衍生因子、胰島素樣生長因子和人血管內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子1 等致?lián)p傷因子的表達(dá)也會(huì)隨著AT1R 的激活而增加［46］。

Ito 等［50］發(fā)現(xiàn)單純解除梗阻并不能終止腎臟損害，RAS 抑制劑的使用可有效延緩梗阻后進(jìn)展性腎功能喪失。 ACEI 和ARBs 可以降低腎內(nèi)Ang Ⅱ濃度，恢復(fù)梗阻側(cè)腎臟的RBF 和GFR，抑制炎癥和纖維化相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)，從而減輕炎癥細(xì)胞浸潤及腎臟纖維化［47，48，51］。 此外，ARBs 還可逆轉(zhuǎn)UUO側(cè)腎臟Na+-K+-ATP 酶和水通道蛋白-2 的下調(diào)，解除內(nèi)源性AT1R 激活所致的集合管泌H+功能抑制［51，52］。

關(guān)于AT2R 在ON 的作用尚存在爭議。 有學(xué)者認(rèn)為，AT2R 激活可減輕梗阻后腎間質(zhì)膠原纖維的積累。 Chow 等［54］發(fā)現(xiàn)AT2R 基因敲除UUO 小鼠的腎間質(zhì)纖維化更嚴(yán)重。 但是，Esteban 等［47］發(fā)現(xiàn)AT2R 在UUO 大鼠腎臟中的表達(dá)上調(diào)，只有同時(shí)阻斷AT1R 和AT2R 才能抑制UUO 側(cè)腎臟中巨噬細(xì)胞的浸潤，作者認(rèn)為AT2R 參與UUO 引起的腎臟損傷，至少在炎癥細(xì)胞募集方面發(fā)揮重要作用。

ACE2-Ang（1-7）-Mas 軸可能在ON 中發(fā)揮保護(hù)作用。 已有研究表明，Ang（1-7）可降低UUO 同側(cè)的腎血管阻力并提高其RBF，并通過下調(diào)AT1R 的表達(dá)來抑制腎臟TGF-β1／Smad 信號(hào)通路，進(jìn)而減輕炎癥細(xì)胞浸潤、細(xì)胞凋亡、纖維化等損傷，而使用Mas 受體拮抗劑A-779 治療則會(huì)加重UUO 側(cè)腎臟損傷及纖維化程度［55-57］。 另外，腎臟ACE2 升高也可降低NFκB 和TGF-β1／Smad 信號(hào)通路表達(dá)［58，59］。 然而，Esteban 和Zimmerman 等［57，60］發(fā)現(xiàn)外源性高劑量Ang（1-7）治療進(jìn)一步加重了Mas 基因敲除小鼠UUO 側(cè)腎臟的炎癥反應(yīng)和纖維化，Zimmerman 等［60］還發(fā)現(xiàn)Mas 拮抗劑A-779 加重正常小鼠UUO 梗阻側(cè)腎臟損傷，故其認(rèn)為Ang（1-7）的功能可能存在劑量依賴性，內(nèi)源性（低劑量）Ang（1-7）對(duì)UUO 的腎臟損傷有保護(hù)作用，外源性高劑量Ang（1-7）則可加重腎臟損傷，這表明Ang（1-7）在腎臟局部可能同時(shí)存在Mas 以外的受體。

長期存在的VUR 和UTI 可導(dǎo)致RN，部分患者最終演進(jìn)為終末期腎病。 如何盡早確定RN 的發(fā)生是小兒泌尿外科醫(yī)生最關(guān)心的問題，血漿腎素活性（plasma renin activity，PRA）與進(jìn)行性腎臟損害密切相關(guān)，可作為判斷VUR 患者（特別是低級(jí)別VUR 患者）是否需要接受外科治療及療效評(píng)價(jià)的可靠指標(biāo)，PRA 水平升高提示VUR 存在復(fù)發(fā)的可能［61］。作為治療RN 合并高血壓和（或）蛋白尿患者的首選藥物，RAS 抑制劑可有效控制血壓并減少尿蛋白［62］。 除此之外，ACEI 還可以降低PRA 水平并提高RN 腎臟的GFR 及分腎功能。 關(guān)于腎臟局部RAS 與RN 的研究目前較為缺乏，有報(bào)道稱，AT1R以及AT2R 在人RN 腎臟中的表達(dá)增加，但其與RN的關(guān)系仍有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，ACE-AngⅡ-AT1R 軸在膀胱尿道功能障礙及其引起的膀胱和腎臟損害作用已得到證實(shí)，AT1R 有望成為兒童膀胱尿道疾病及相關(guān)臟器并發(fā)癥藥物治療的新靶點(diǎn)，大部分觀點(diǎn)認(rèn)為ACEI、ARBs 通過拮抗AT1R 的作用改善下尿路功能并對(duì)膀胱和腎臟起保護(hù)作用，關(guān)于AT2R 和ACE2-Ang（1-7）-Mas 軸在膀胱尿道功能障礙相關(guān)病理變化尤其是膀胱重塑的具體作用還需要進(jìn)一步研究。