血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2在慢性腎臟病中的研究進(jìn)展

方鴿 魯科達(dá)

慢性腎臟?。╟hronic kidney disease，CKD）的防治已成為世界各國(guó)所面臨的重要公共衛(wèi)生問(wèn)題，據(jù)流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全球范圍內(nèi)一般人群CKD的患病率達(dá)14.3%［1］，我國(guó)CKD患病率達(dá)10.8%［2］。腎素-血管緊張素系統(tǒng)（renin angiotensin system，RAS）通過(guò)維持血壓穩(wěn)態(tài)和電解質(zhì)平衡在心血管疾病和腎臟疾病中起重要作用，其過(guò)度激活與CKD進(jìn)展有關(guān)。血管緊張素轉(zhuǎn)化酶-血管緊張素Ⅱ-血管緊張素Ⅱ1型受體（angiotensin converting enzyme-angiotensinⅡ-angiotensinⅡ type 1 receptor，ACE-AngⅡ-AT1R）軸是目前公認(rèn)的RAS經(jīng)典軸。近年來(lái)，RAS新成員血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（angiotensin converting enzyme 2，ACE2）被發(fā)現(xiàn)具有腎臟保護(hù)機(jī)制，主要通過(guò)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2-血管緊張素（1-7）-Mas受體（angiotensin converting enzyme 2-angiotensin（1-7）-MAS receptor，ACE2-Ang（1-7）-MAS）軸發(fā)揮拮抗經(jīng)典軸的作用［3］，新軸的發(fā)現(xiàn)豐富RAS的內(nèi)涵。隨著對(duì)ACE2的不斷認(rèn)識(shí)，其可能成為防治CKD的重要靶點(diǎn)，本文對(duì)近年來(lái)ACE2在CKD中尤其是糖尿病腎病和IgA腎病的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 ACE2的結(jié)構(gòu)和功能

ACE2是首個(gè)人類(lèi)ACE同源物，是定位于X染色體上的Ⅰ型跨膜糖蛋白，分子量約120kDa。與ACE類(lèi)似，ACE2有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，包括氨基端催化結(jié)構(gòu)域和羧基端結(jié)構(gòu)域，氨基端催化結(jié)構(gòu)域中有一個(gè)活性位點(diǎn)即鋅金屬肽酶結(jié)構(gòu)域，與ACE金屬蛋白酶催化區(qū)域約有42%的氨基酸序列相同［4］，其活性受金屬蛋白酶結(jié)構(gòu)域蛋白（ADAM）17調(diào)節(jié)［5］。羧基端結(jié)構(gòu)域與一種非催化蛋白collectrin有48%的序列同源性，該蛋白有益于腎臟氨基酸吸收、胰腺β細(xì)胞增殖和胰島素分泌［6］。ACE2具有高度組織特異性，主要存在于人體心臟、腎臟和睪丸中，在大腦、肺和腸組織中也被發(fā)現(xiàn)［7］。ACE2能水解多種底物，尤其對(duì) AngⅡ有高度親和力，ACE2對(duì)AngⅡ的催化效率是AngⅠ的400倍［8］。ACE2直接將AngⅡ水解成Ang（1-7）或?qū)ngⅠ水解成血管緊張素（1-9）（Ang（1-9）），Ang（1-9）在ACE或中性?xún)?nèi)肽酶（NEP）作用下生成Ang（1-7）。除了依賴(lài)ACE2的途徑外，AngⅠ還可以通過(guò)脯氨酸內(nèi)肽酶直接產(chǎn)生Ang（1-7）［6］，但Ang（1-7）主要是通過(guò)ACE2對(duì)AngⅡ的作用產(chǎn)生的。

Ang（1-7）是由天冬氨酸、精氨酸、纈氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、組氨酸和脯氨酸組成的七肽［9］。Ang（1-7）拮抗RAS主要效應(yīng)肽AngⅡ，發(fā)揮血管舒張、抑制細(xì)胞生長(zhǎng)、抗血栓形成、抗炎和抗纖維化作用，與Mas受體激活有關(guān)［10］。Mas受體是一種七個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域的G蛋白耦聯(lián)受體，對(duì)Ang（1-7）具有較高的親和力［11］。Ang（1-7）與Mas受體結(jié)合可能涉及磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B/轉(zhuǎn)錄因子FoxO1（PI3K/AKT/FOXO1）信號(hào)通路激活［12］。ACE2-Ang（1-7）-Mas軸似乎代表RAS的內(nèi)源性反調(diào)節(jié)途徑，核心成員ACE2可能作為某些慢性疾病的治療靶點(diǎn)。

2 ACE2在CKD中的研究

RAS對(duì)于調(diào)控人類(lèi)腎臟有關(guān)鍵作用，AngⅡ是CKD進(jìn)展的主要因素。ACE2在腎小管上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、系膜細(xì)胞血管平滑肌細(xì)胞中高度表達(dá)［13］，促進(jìn)Ang（1-7）生成，減輕AngⅡ?qū)е碌哪I臟損傷。多種腎病模型表明ACE2的減少與腎小球和腎小管損傷及纖維化有關(guān)［14-15］，因此增加ACE2可能是減輕腎臟病進(jìn)展的有效策略。

2.1 ACE2與糖尿病腎病 RAS的異常激活在糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）進(jìn)展中起主要作用，高糖上調(diào)ACE的mRNA水平，增加AngⅡ，促進(jìn)DN患者腎臟炎癥和纖維化［16］。GORU等［15］報(bào)道ACE2在糖尿病動(dòng)物模型中的表達(dá)和活性降低，給雄性Akita小鼠補(bǔ)充人重組ACE2（rhACE2），結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠的蛋白尿、血漿AngⅡ水平下降，腎小球肥大和系膜基質(zhì)擴(kuò)張減輕。用ACE2激活劑乙酰二胺（DIZE）干預(yù)也觀察到類(lèi)似效果，DIZE降低Akita小鼠整個(gè)腎臟ACE mRNA表達(dá)，增加腎小球ACE2 mRNA表達(dá)，且顯著降低尿中ACE2水平。DN患者尿中ACE2增加，與近端腎小管功能障礙呈正相關(guān)，與腎小球?yàn)V過(guò)率（eGFR）呈負(fù)相關(guān)，大多數(shù)研究證實(shí)尿中ACE2活性不會(huì)被血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑（ACEI）和AT1R阻滯劑（ARB）改變，因此尿ACE2被列為預(yù)測(cè)早期DN進(jìn)展的良好生物標(biāo)志物［17］。核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）介導(dǎo)的腎內(nèi)RAS基因表達(dá)，導(dǎo)致糖尿病患者的腎損傷，研究發(fā)現(xiàn)［18］Nrf2基因缺失的糖尿病小鼠蛋白尿和腎小管間質(zhì)纖維化減輕，腎近端小管細(xì)胞中ACE2和Mas受體表達(dá)增加，ACE、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1（TGF-β1）表達(dá)降低。因此，增加ACE2表達(dá)在減輕DN腎損傷中極具潛力。目前，國(guó)內(nèi)外以ACEI/ARB類(lèi)藥物作為首選藥物控制DN，有研究報(bào)道［19］ARB類(lèi)藥物坎地沙坦在治療DN時(shí)存在劑量效應(yīng)，中高劑量坎地沙坦能改善糖尿病小鼠的蛋白尿和腎小管損傷，減少纖維化，增加ACE2、Mas表達(dá)，超高劑量卻加重腎損傷。徐晶等［20］發(fā)現(xiàn)由丹參、川芎、地龍、全蝎、水蛭組成的化瘀通絡(luò)中藥能上調(diào)ACE2、Mas mRNA及其蛋白的表達(dá)，激活A(yù)CE2-Ang（1-7）-Mas軸，發(fā)揮降尿蛋白作用，保護(hù)DN大鼠腎臟，且效果優(yōu)于對(duì)照組ARB類(lèi)藥物的干預(yù)作用。張艷霞等［21］發(fā)現(xiàn)鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（SGLT-2）抑制劑聯(lián)合ARB藥物比單用ARB藥物具有更好的降蛋白療效，SGLT-2抑制劑發(fā)揮降蛋白作用也可能與上調(diào)ACE2有關(guān)。因此，尋找激活A(yù)CE2-Ang（1-7）-Mas軸的靶向藥物是治療DN的重要策略。此外，研究發(fā)現(xiàn)［22］，ACE2 缺乏加劇女性糖尿病患者AngⅡ誘導(dǎo)的高血壓、蛋白尿和腎小球肥大，而加劇男性糖尿病患者AngⅡ介導(dǎo)的腎小球肥大、系膜擴(kuò)張和足細(xì)胞丟失，未來(lái)根據(jù)性別差異針對(duì)DN中RAS的研究將有明顯價(jià)值，并可能隨著性別導(dǎo)向的療法對(duì)腎臟病學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生影響。

2.2 ACE2和IgA腎病 腎內(nèi)RAS在IgA腎?。↖gA nephropathy，IgAN）進(jìn)展中扮演重要角色。與健康對(duì)照組比較，IgAN患者腎小球和腎小管間質(zhì)中ACE2表達(dá)減少，ACE表達(dá)增加［23］。然而，徐晉洋等［24］發(fā)現(xiàn)ACE2在IgAN患者腎小球區(qū)域的表達(dá)高于微小病變患者，隨著IgAN的進(jìn)展，ACE2在腎小球區(qū)域表達(dá)升高，且與IgA在腎小球中的沉積呈正相關(guān)。近期在CKD1-3期患者血清中也發(fā)現(xiàn)ACE、ACE2水平隨著CKD進(jìn)展而升高［25］。URUSHIHARA等［26］研究提示，體外培養(yǎng)的人系膜細(xì)胞在促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）刺激下產(chǎn)生ACE2 mRNA和蛋白，但在促纖維化因子 TGF-β1刺激下ACE2表達(dá)降低。由此可見(jiàn)，ACE2的表達(dá)在疾病不同階段會(huì)發(fā)生變化，早期階段較高水平的ACE2可能反映腎功能障礙，這可能是機(jī)體對(duì)腎臟損傷應(yīng)答的一種保護(hù)和代償機(jī)制，間質(zhì)纖維化時(shí)系膜細(xì)胞產(chǎn)生大量TGF-β1通過(guò)Smad2/3信號(hào)通路抑制ACE2基因轉(zhuǎn)錄［27］，因此在腎纖維化階段則表現(xiàn)出ACE2減少。目前臨床上RAS阻斷劑被廣泛運(yùn)用于IgAN，控制蛋白尿、延緩疾病的進(jìn)展。以ACE2為切入點(diǎn)，探索激活A(yù)CE2-Ang（1-7）-Mas軸的藥物可能對(duì)IgAN患者更具治療潛力。

2.3 ACE2與新型冠狀病毒肺炎疫情下的CKD 新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）是由嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥病毒2（SARS-CoV-2）導(dǎo)致的，ACE2是SARS-CoV-2的關(guān)鍵受體，SARS-CoV-2通過(guò)病毒表面刺突蛋白與人類(lèi)細(xì)胞表面的ACE2受體相互作用，使其感染不同的宿主細(xì)胞［28］。最新研究表明，人類(lèi)腎臟是SARS-CoV-2潛在感染的靶器官［29］，SARSCoV-2與ACE2受體結(jié)合下調(diào)ACE2，必然會(huì)破壞ACE2/ACE的平衡，導(dǎo)致AngⅡ水平增高，引發(fā)腎臟氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)等一系列損害。CKD是重癥感染COVID-19的危險(xiǎn)因素，CKD患者持續(xù)性全身炎癥和免疫抑制狀態(tài)增加感染COVID-19的幾率，且感染后死亡風(fēng)險(xiǎn)更高［30］。RAS阻斷劑在CKD中廣泛被應(yīng)用，能抑制ACE而反射性升高ACE2水平，理論上ACE2增加會(huì)加速SARS-CoV-2進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，增加感染風(fēng)險(xiǎn)，然而最近的數(shù)據(jù)支持RAS阻斷在COVID-19中的安全性［31-32］。對(duì)于新型冠狀肺炎患者繼發(fā)出現(xiàn)的腎損傷，張夏風(fēng)等［33］應(yīng)用培元宣化解毒方干預(yù)，取得良好療效，這與該方作用于核心靶點(diǎn)ACE2，調(diào)節(jié)RAS系統(tǒng)密切相關(guān)。

3 小結(jié)與展望

對(duì)ACE2-Ang（1-7）-Mas軸尤其是ACE2的研究不僅可以補(bǔ)充CKD發(fā)病機(jī)制，更有可能為其治療腎臟病提供新的思路和策略。ACE2是 AngⅡ介導(dǎo)腎臟損傷中的重要負(fù)調(diào)節(jié)因子，從ACE2論治CKD極具潛力。然而ACE2在腎臟病中與eGFR的聯(lián)系尚未完全明確，明確ACE2與eGFR的具體關(guān)系，將ACE2作為CKD治療的新靶點(diǎn)，激活A(yù)CE2-Ang（1-7）-Mas軸發(fā)揮腎臟保護(hù)功效，對(duì)研制以ACE2為靶點(diǎn)的新型藥物，具有重要的臨床價(jià)值。