在高血压发病过程中Rho/Rho激酶系统的作用

李岿 赵丽

1 Rho/Rho激酶概述

神经递质和细胞因子等作用于相应的受体，引起相应受体的兴奋，然后借助于G-蛋白将信息传递到细胞内。G-蛋白大体上分两大类。其中Rho就是其中之一。Rho是哺乳类动物Ras基因超家族的一个亚群，被称为小GTP结合蛋白。Rho主要作用是调节细胞内肌动蛋白骨架，与细胞的变形、运动、细胞分裂等有关，并调节平滑肌收缩过程中对钙的敏感性[1]。Rho分有活化型和失活型两种，通常大部分是以和GDP结合的形式存在的。在激动剂等细胞外刺激因素作用下，GDP结合型转变为GTP结合型而被活化。活化的Rho向下游分子传递信息。Rho的靶蛋白中，具有代表性的就是Rho激酶[2]。近年来人们普遍认为Rho激酶与高血压、肺动脉高压、冠脉痉挛、蛛网膜下腔出血后的脑血管痉挛、动脉硬化、血栓形成、冠脉术后再狭窄，以及心功能不全等心血管系统疾病有关，认为它是心血管病发病病因的重要组成部分[3]。本文就Rho与高血压发病的关系做一个简单的介绍。

2 血管平滑肌收缩与Rho激酶

众所周知，血管平滑肌的收缩是由细胞内Ca2+浓度升高诱发的，与血管平滑肌收缩直接相关的是肌球蛋白轻链的磷酸化。细胞内Ca2+浓度升高时，Ca2+与钙调蛋白(CaM)结合，形成复合物，此复合物可通过活化肌球蛋白轻链激酶(MLCK)，使肌球蛋白轻链(MLC)磷酸化，进而使肌球蛋白重链头部的Mg-ATP酶活化，其释放的能量可使肌动蛋白和间桥旋转进而引起平滑肌收缩[4]。当细胞内Ca2+浓度下降时，Ca2+从与CaM结合上解离下来，MLCK失活，这时肌球蛋白脱磷酸化酶(MP)的活性占优势，MLC的磷酸化水平下降，结果使平滑肌松弛。

如上所述，平滑肌是通过改变MLCK和MP活性之间的平衡，来改变MLCK的磷酸化程度，从而进行自身张力的调节。然而，在血管紧张素Ⅱ和内皮素-Ⅰ等激动剂作用下，会使Ca2+敏感性亢进，引发较高水平的MLC磷酸化，从而使平滑肌产生较高的张力[5]。在诱发该现象的过程中，低分子量的G蛋白Rho和Rho激酶，发挥着重要的作用[6]。MP是由肌球蛋白结合亚基(MYPT1)、酶促亚基(PPIe)及M20等三部分组成。Rho激酶，通过使MYPT1的第696位的苏氨酸残基或使第853位的苏氨酸残基磷酸化，抑制MP活化[7-8]，Rho激酶可使依赖于MP抑制蛋白CPI-17的第38位苏氨酸残基磷酸化，通过抑制MP的活性，可使Ca2+敏感性亢进[9]。通过以上信号转导，Rho激酶可引起非依赖于Ca2+浓度的强烈的血管收缩。另外，MP活化会使Ca2+敏感性下降，诱导舒张。到目前为止，虽然上述信号转导通路并未充分阐明，然而人们普遍认为与NO/cGMP通路有关的Rho活性的抑制与该舒张作用有关[10-11]。

3 高血压与Rho/Rho激酶

Uehata等发现了Y-27632这一选择性Rho激酶抑制剂对各种高血压模型大鼠给药，均有显著的降压作用，而对正常大鼠血压无影响。根据这一现象提出了Rho/Rho信号传递系统与高血压发病有关[12]。后来，又发现在自发性高血压大鼠血管平滑肌上，Rho激酶抑制剂可抑制新福林等激动剂引起的血管收缩，其抑制程度较正常大鼠的血管强。长期给予Rho激酶抑制剂法舒地尔(fasudil)可显著抑制血管中膜变厚及血管周围的纤维化。人在给予Rho激酶抑制剂法舒地尔后，高血压患者上肢血管阻力减少，血流量增多，均比正常人明显。这说明，Rho激酶与高血压患者外周血管阻力增大有关。总之，从种种报道来看，Rho激酶在高血压患者血压升高的发病机制中具有重要的作用[13-14]。

为了阐明高血压发病中，Rho/Rho激酶信息系统的作用机制，TakemotM等，采用从正常大鼠胸主动脉分离培养的血管平滑肌细胞，研究了激动剂作用下，RhoA活化和MP磷酸化对RhoA/Rho激酶信号传递系统的影响[15]。当血管紧张素Ⅱ作用于血管平滑肌细胞后，RhoA会显著被激活，用8-bromo-cGMP(100M)预处理，血管紧张素Ⅱ对RhoA的活化作用完全被抑制。另外，在血管紧张素Ⅱ作用下，血管平滑机细胞上的MYPT1(Thr696)的磷酸化水平会显著升高，用8-bromo-cGMP(100M)或Y-27632(10M)预处理，会明显抑制该磷酸化作用。由此可见，在血管平滑肌细胞上，8-bromo-cGMP和Y-27632均可抑制血管紧张素Ⅱ引起的RhoA活化、Rho激酶活化及MP磷酸化。从而又进一步证明了U-46619和内皮素-1等血管收缩剂也可引起MYPT1(Thr696)的磷酸化，在血管平滑肌细胞上，激动剂确实能引起RhoA/Rho激酶介导的MYPT1(Thr696)磷酸化。

Seko T等采用连续给予L-NAME,抑制NO合成，造成血管内皮损伤，制备了高血压动物模型[15]，在该动物模型上研究了Y-27632的作用。在7～8周龄的SD大鼠，将L-NAME连续给药3周，其收缩压升至(152±7)mmHg，比给药前升高了(37±5.5)mmHg。而Y-27632(30mg/kg)口服给药后，L-NAME组大鼠，从1小时开始出现降压作用，5小时收缩压降至最低，下降了(32±14)mmHg，持续降压作用达7小时，而对照组动物则没有降压作用。由此可见，Y-27632对内皮损伤的高血压模型动物有显著的降压作用。在研究作为NO供体的Isosorbide mononitrate(ISMN)(30mg/kg)口服给药时发现，在L-NAME组大鼠有明显的降压作用，ISMN对自发性高血压大鼠则无显著降压作用，因此，认为ISMN对内皮损伤型高血压有特异性效果。

Y-27632不仅与高血压的发病有关，而且对高血压模型大鼠有明显的降压作用，由此可以推断RhoA/Rho激酶信号传递系统与高血压病具有密切的联系。MorishitaR等为了研究在高血压病中，Rho激酶活化的机制，采用各种抗体分别研究了胸主动脉肌球蛋白轻链磷酸化相关因子，如RhoA、Rho激酶、CPI-17、MYPT1、MLCK等量的变化，然而在制备的各种高血压动物模型上，均未发现其与对照组之间的显著差异。因此，又对高血压大鼠和正常大鼠间胸主动脉RhoA活化水平进行了比较研究，结果表明，高血压模型的活化型RhoA明显升高。另外，有研究表明，在肾性高血压模型动物中，肾素-血管紧张素系统明显亢进[16]。在自发高血压大鼠中，组织血管紧张素Ⅱ水平显著增高[17]。在DOCA盐负荷模型及自发性高血压大鼠中，均发现血中内皮素-1升高[18]。在L-NAME负荷模型动物中，DOCA盐负荷模型动物中，可见内皮机能障碍和NO生成抑制，而在自发性高血压大鼠和肾性高血压模型中则未发现此种现象[16]。如此可见，虽然高血压发病病因不同，出现的一些现象不同，但均有RhoA活化诱导Rho激酶活化这一共同现象发生，这说明该型号传导系统在高血压发病过程中发挥着主要的作用。

为了研究自发性高血压大鼠血管RhoA活化的机制，有人用来源于大鼠主动脉的血管平滑肌细胞进行了研究。在细胞水平的研究结果表明，自发性高血压大鼠的血管平滑肌细胞与正常大鼠血管平滑肌细胞相比，RhoA活化程度显著增强。在对血管平滑肌细胞给予血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂缬沙坦后，自发性高血压大鼠的血管平滑肌细胞活化型RhoA明显减少。给予α1受体拮抗剂哌唑嗪，则未见显著变化。虽然细胞内cAMP浓度、cGMP浓度与正常大鼠血管平滑肌细胞相比无显著差异，而cGMP依赖性蛋白激酶Iα(cGKIα)的表达则显著下降了。由此可见，在自发性高血压大鼠的血管平滑肌细胞上，作为RhoA活化的机制，血管紧张素Ⅱ在自发性高血压大鼠的血管平滑肌细胞上生成亢进，可能是因为RhoA活化。至于cGKIα表达减少，则可能是抑制RhoA活化的NO/cGMP/cGK信号传导系统下调所致[18]。

本文就Rho/Rho激酶系统与高血压发病关系的研究进展做了一个简单的介绍。从目前的研究来看，RhoA可以说在高血压病的发病过程中起到了一个分子启动因子的作用。Rho/Rho激酶系统在诱导血管过度收缩方面发挥着至关重要的作用。

[1] Hall A.Rho GTPases and the actin cytoskeleton[J].Science,1998,279(5350):509-514.

[2] Kaibuchi K,et al.Regulation of the cytoskeleton and cell adhesion by the Rho family GTPases in mammalian cells[J].Annu Rev Biochem.1999,68(1):459-486.

[3] Shimokawa H,et al.Rho-kinase is an important therapeutic target in cardiovascular medicine[J].Arteriorscler Thromb Vasc Biol.2005,25(9):1767-1775.

[4] Somlyo AP,et al.Signal transduction and regulation in smooth muscle[J].Nature.1994,372(2):231-236.

[5] Somlyo AP,et al.Ca2+sensitivity of smooth muscle and nonmuscle myosin II:modulated by G proteins, kinases,and myosin phosphatase[J].Physiol Rev 2003:83(4):1325-1358.

[6] Ito M,et al.Intracellular signaling pathways for norepinephrineand endothelin-1-mediated regulation of myocardial cell apoptosis[J].Mol Cell Biochem.2004,259(1-2):197-209.

[7] Muranyi A,et al.Phosphorylation of Thr695 and Thr850 on the myosin phosphatase target subunit: inhibitory effects and occurrence in A7r5 cells[J].FEBS Lett.2005,579(29):6611-6615.

[8] Koyama M,et al.Agonist-induced activation of the RhoA/Rho kinase(ROCK)pathway results in inhibition of myosin phosphatase and maintenance of myosin light chain[J].FEBS Lett.2000,475(3):197-200.

[9] Surks HK,et al.Regulation of myosin phosphatase by a specific interaction with cGMP-dependent protein kinase I alpha[J].Science.1999,286(9):1583-1587.

[10] Lee MR,et al.Cyclic GMP causes Ca2+desensitization in vascular smooth muscle by activating the myosin light chain phosphatase[J].J.Biol.Chem.1997(8),272:5063-5068.