内源性大麻素系统对心血管功能的调节作用

周广海，金松南，文今福

(泰山医学院1.动脉粥样硬化研究所、2.药学院药物研究所山东泰安 271000)

体内存在与大麻活性成分△9-四氢大麻酚(△9-THC)的作用类似的脂类物质——花生四烯乙醇胺(anandamide，AEA)和(2-arachidonoylglycerol，2-AG)，均属于内源性大麻素。自从90年代初发现体内存在大麻素受体-1(endocannabinoid receptor-1，CB1)和大麻素受体-2(endocannabinoid receptor-2，CB2)之后，由此而形成了机体内源性大麻素系统(endocannabinoid system，ECS)的理论。目前认为ECS主要由大麻素受体、内源性配体以及配体合成、失活的相关酶类共同构成［1］。

CB1主要存在于中枢和外周神经系统，但亦存在于各种外周组织包括心脏和血管;CB2主要在免疫系统和造血细胞表达，而在中枢神经系统和心脏中亦有表达［2-3］。最近有报道［4-5］，内源性大麻素可引起血管扩张、心动过缓、降压、抑制心肌收缩、抗炎和保护内皮细胞等效应，提示大麻素在心血管疾病防治中有潜在的应用前景。目前ECS对中枢神经系统的研究已有较多报道，但是其对心血管功能的调节作用报道相对较少。因此，本文主要以ECS对心血管功能的调节作用进行综述，这有助于了解ECS在心血管功能调节中的生理学和病理生理学意义。

1 生理状态下ECS对心血管功能的调节作用

1.1心脏效应在心房肌细胞共同存在属于G-蛋白偶联受体的CB1和CB2受体，当CB1受体激活时出现cAMP减少、K+通道激活、Ca2+通道抑制和心房肌收缩减弱的效应，而CB2受体激活时则出现相反的效应［6］。目前内源性大麻素通过CB1受体而参与心血管功能调节的相关报道较多。研究表明［7］，内源性大麻素AEA和CB1受体激动剂HU-210呈浓度依赖性地降低心房肌收缩力。这种现象与交感神经突触前CB1受体可抑制去甲肾上腺素释放的报道［8］相一致。而且HU-210降低心率、心肌收缩和舒张速率的效应可被CB1受体拮抗剂SR141716A(利莫那班)所阻断［9］。内源性大麻素还可通过非CB受体依赖性途径，即与电压门控性钾(Kv)通道相互作用，调节Kv通道的功能，使通道由慢失活转为明显的快速失活。例如，内源性大麻素AEA和2-AG通过非大麻素受体依赖性的途径阻断心脏Kv1.5通道和Kv4.3通道，抑制超快速延迟整流钾电流和瞬时外向钾电流的产生，进而影响心脏动作电位的时程［10-11］。这些提示ECS可参与心肌舒缩功能和心率的调节。

1.2血管效应内源性大麻素AEA可发挥降压和血管舒张作用［12］。此效应与以下几个途径有关:①在大鼠肠系膜动脉的研究显示，AEA作为内皮依赖性超极化因子(EDHF)通过激活K+通道舒张血管，说明AEA通过EDHF途径能发挥舒血管作用［13］;②AEA激活CB1受体，抑制外周血管交感神经活性［12］;③AEA激活非选择性的阳离子通道，即辣椒素受体(TRPV)通道，诱导活性因子如环氧二十碳烯酸(EETs)而发挥舒血管作用［14］;④在家兔肠系膜动脉的研究显示，AEA产生的内皮依赖性舒张效应可被缝隙连接抑制剂18α-甘草次酸阻断，表明AEA通过改变缝隙连接可引起血管舒张［15］。最近越来越多的研究表明［16-17］，AEA介导的不同血管舒张作用不依赖于G蛋白偶联的CB1或CB2受体，而是与内皮细胞中存在的能激活eNOS产生NO的一种受体有关。但是这一新的受体目前未得到证实。

1.3其他CB1受体抑制剂利莫那班能抑制食欲而降低肥胖患者的体重，改善血脂、胰岛素抵抗和代谢综合症等，降低心血管病危险因素［18-19］。

2 病理生理状态下ECS对心血管功能的调节作用

2.1高血压已证实大麻素物质包括内源性大麻素和合成的类似物均有多种心血管效应，这些效应在血压正常的动物中不明显，而在高血压动物中则明显增强［20］。自发性高血压大鼠(SHR)心脏和大动脉内皮中CB1受体表达明显升高，而在短期内阻断CB1受体则出现SHR血压升高和左心室收缩功能增强的效应;脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)是AEA水解酶，当抑制FAAH时AEA水平升高，且升高的AEA通过激活CB1受体，降低血压、心肌收缩力和血管张力，使SHR血压恢复到正常水平，但是正常大鼠血压并不受CB1拮抗剂和FAAH抑制剂的影响［21-22］。此外，FAAH-/-小鼠血压和心脏功能表现出正常，表明生理状态下AEA在心血管功能调节中不起主要作用［23］。这些提示ECS在高血压病理状态下心血管功能调节中发挥重要作用。

2.2动脉粥样硬化动脉粥样硬化(AS)是一种慢性的血管炎症性疾病，其斑块破裂所致的血栓形成是导致心脑血管疾病严重后果的主要原因。炎症刺激引起血管平滑肌细胞增殖和迁移在AS的形成中发挥重要作用。促炎因子TNF-α能明显上调CB2受体表达，而CB2受体激动剂JWH-133和HU-308呈剂量依赖性地减弱TNF-α引起的血管平滑肌细胞的迁移和增殖，说明CB2受体活化能抑制AS的发展［24］。炎症细胞向动脉内膜下迁移是AS形成过程中的关键步骤。大麻素类物质能够影响巨噬细胞、T淋巴细胞等多种炎性细胞的趋化和迁移。通过激活CB2受体，可抑制TNF-α诱导的单核细胞向内皮下转移和单核细胞与内皮细胞的黏附［21］。研究发现，FAAH-/-大鼠体内AEA水平增高，氧化应激、炎症和凋亡水平较低，年龄相关性心功能下降程度较轻;AEA还能抑制冠脉内皮细胞TNF-α诱导的细胞间黏附分子-1(ICAM-1)和血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)表达、抑制核因子 κB(NF-κB)的激活［25］。WIN55212-2 是一种化学合成的大麻素类似物，对大麻素受体CB1、CB2有较高的亲和力。上述类似的效应亦出现在apoE-/-小鼠和RAW264.7巨噬细胞中，WIN55212-2通过CB2受体激活，抑制炎症因子表达、活性氧生成和NF-κB的激活，并降低巨噬细胞黏附和浸润，进而抑制AS的发生和发展［26］。可见ECS通过激活CB2受体而调节炎性细胞的趋化和迁移来抑制AS的进程。另有研究报道［27］，CB2-/-能促使AS的形成和发展，主要是通过增加病变区巨噬细胞和血管平滑肌细胞的数量、降低病变区的细胞凋亡、改变细胞外基质成分而上调基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的水平。后者水平升高可降解纤维帽中的胶原纤维，易导致纤维帽变薄，增加斑块的不稳定性。因此，激活CB2受体可作为治疗AS的有效靶点。

2.3心肌缺血/再灌注缺血所引起的组织损伤是致死性疾病的主要原因。心肌缺血/再灌注(I/R)后缺血心肌组织恢复血液供应时，大量氧自由基、细胞内钙超载和白细胞激活等直接损伤重新获得血液供应的心肌细胞，其主要表现为:大量的氧自由基攻击细胞膜磷脂中的多聚不饱和脂肪酸，引起膜脂质过氧化，线粒体肿胀、溶解、多聚核糖体解聚、脱落及溶酶体外漏等;Na+-Ca2+交换增加，细胞膜、线粒体膜、肌浆网膜等生物膜损伤而通透性增加，使胞内钙浓度急剧上升，线粒体的氧化磷酸化功能障碍;ATP酶、磷脂酶、蛋白酶、核酶等多种酶激活，进而破坏细胞结构;中性粒细胞在心肌组织大量浸润，释放大量有害因子而直接损伤心肌［28］。

在大鼠离体心脏灌流模型中，心肌缺血前给予大麻素受体激动剂WIN55212-2预处理，能明显地恢复I/R的心功能，包括左心室发展压、左心室内压最大上升速率和下降速率的恢复，这些效应被CB1受体阻断剂AM251或CB2受体阻断剂AM630阻断，提示大麻素受体激动剂通过CB1和CB2受体，保护心肌细胞，防止I/R引起的损伤［29］。利用I/R小鼠模型的研究亦表明［30］，对小鼠施行左冠状动脉结扎30 min后再灌注造模时，再灌注前5 min腹腔注射CB2选择性激动剂JWH-133(20 mg·kg-1)能明显降低心肌梗死面积，此效应与梗死心肌氧化应激和中性粒细胞浸润减少有关，提示预防性地给予大麻素激动剂可降低心肌梗死面积。然而，并不是所有的实验都支持ECS激活对I/R心肌有保护作用。Maslov等［31］利用大鼠离体心脏灌流模型的实验结果表明，在缺血之前给予选择性CB1受体激动剂HU-210灌注10 min，加重再灌注时的心肌收缩障碍，主要表现为降低左心室发展压、左心室内压最大上升速率和下降速率;选择性CB1或CB2受体拮抗剂预处理对再灌注时心肌收缩无影响。推测ECS激活对I/R心功能的不同影响可能与CB受体激动剂的种类和剂量有关，需待进一步研究证实。

2.4心衰心肌梗死后心衰是由I/R导致的细胞死亡、重塑和收缩紊乱造成的。Defer等［32］曾对CB2受体在I/R引起的细胞死亡、纤维化和心脏功能紊乱中的作用进行了研究。结果表明，I/R后24 h时CB2-/-和野生型心脏梗死面积增加，而再灌注时给予CB2激动剂JWH-133(3 mg·kg-1)结果，只有野生型的心脏梗死面积减小;I/R后3 d时CB2-/-心脏出现大面积损伤，伴有凋亡和重塑增加;I/R后到4周时CB2-/-心脏导致严重的纤维化和左心室功能紊乱，而野生型的心脏功能恢复正常。以JWH-133(1 μmol·L-1)处理心肌细胞和成纤维细胞结果，从CB2-/-心脏分离出的两种细胞中H2O2所致的死亡率均明显升高，而从野生型心脏分离出的两种细胞中存活率则均增加;在CB2-/-心脏中H2O2诱导的心肌成纤维细胞活性增加，而在野生型心脏中其活性则降低。提示CB2受体激活通过直接抑制心肌细胞和成纤维细胞死亡，且降低心肌成肌纤维细胞活性，防止I/R后心衰的进程，从而发挥心脏的保护作用。

人正常左心室组织中内源性大麻素受体CB1、CB2均等表达，但是严重慢性心衰时CB1、CB2表达发生变化。Weis等［33］用实时定量PCR和免疫组化法的研究表明，严重慢性心衰患者左心室内CB1受体下调0.7倍，而CB2受体表达增加11倍;心衰患者血浆中内源性大麻素水平亦明显升高，主要与CB1受体结合的AEA升高3.5倍，而与两种受体有相似亲和力的2-AG则升高7倍。这提示心衰患者ECS向与CB2受体方向偏移。

综上所述，ECS不仅在正常生理状态下对心血管功能稳态起关键性的调节作用，而且在高血压、动脉粥样硬化、缺血/再灌注等多种心血管疾病状态下还能发挥重要的有益效应。作为循环激素的心房钠尿肽，具有与ECS相似的心血管作用，如舒张血管、抑制心肌收缩、保护内皮细胞等。关于ECS和心房钠尿肽之间究竟有何关系有待进一步研究。对于ECS心血管作用机制的不断深入研究，为多种心血管疾病的防治将会提供新的途径。

［1］Mouslech Z，Valla V.Endocannabinoid system:An overview of its potential in current medical practice［J］.Neuro Endocrinol Lett，2009，30(2):153-79.

［2］李素燕，颜玲娣，宫泽辉.大麻CB2受体在中枢神经系统的分布及其激动剂的药理作用［J］.中国药理学通报，2009，25(1):5-8.

［2］Li S Y，Yan L D，Gong Z H.Expression of Cannabinoid receptor 2 in the CNS and pharmacology of its agonists［J］.Chin Pharmacol Bull，2009，25(1):5-8.

［3］Shmist Y A，Goncharov I，Eichler M，et al.Delta-9-tetrahydrocannabinol protects cardiac cells from hypoxia via CB2 receptor activation and nitric oxide production［J］.Mol Cell Biochem，2006，283(1-2):75-83.

［4］Malinowska B，Kwolek G，Göthert M.Anandamide and methanandamide induce both vanilloid VR1-and cannabinoid CB1 receptor-mediated changes in heart rate and blood pressure in anaesthetized rats［J］.Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol，2001，364(6):562-9.

［5］Wheal A J，Bennett T，Randall M D，et al.Cardiovascular effects of cannabinoids in conscious spontaneously hypertensive rats［J］.Br J Pharmacol，2007，152(5):717-24.

［6］Sterin-Borda L，Del Zar C F，Borda E.Differential CB1 and CB2 cannabinoid receptor-inotropic response of rat isolated atria:endogenous signal transduction pathways［J］.Biochem Pharmacol，2005，69(12):1705-13.

［7］Bonz A，Laser M，Küllmer S，et al.Cannabinoids acting on CB1 receptors decrease contractile performance in human atrial muscle［J］.J Cardiovasc Pharmacol，2003，41(4):657-64.

［8］Kurz C M，Gottschalk C，Schlicker E，et al.Identification of a presynaptic cannabinoid CB1 receptor in the guinea-pig atrium and sequencing of the guinea-pig CB1 receptor［J］.J Physiol Pharmacol，2008，59(1):3-15.

［9］Maslov L N，Ermakov SIu，Lasukova O V，et al.Paticipation of cannabinoid receptors in the regulation of cardiac rhythm and cardiac contractility［J］.Ross Fiziol Zh Im I M Sechenova，2006，92(4):429-39.

［10］Barana A，Amorós I，Caballero R，et al.Endocannabinoids and cannabinoid analogues block cardiac hKv1.5 channels in a cannabinoid receptor-independent manner［J］.Cardiovasc Res，2010，85(1):56-67.

［11］Amorós I，Barana A，Caballero R，et al.Endocannabinoids and cannabinoid analogues block human cardiac Kv4.3 channels in a receptor-independent manner［J］.J Mol Cell Cardiol，2010，48(1):201-10.

［12］Kunos G，Batkai S，Offertaler L，et al.The quest for a vascular endothelial cannabinoid receptor［J］.Chem Phys Lipids，2002，121(1-2):45-56.

［13］de Wit C，Wölfle S E.EDHF and gap junctions:important regulators of vascular tone within the microcirculation［J］.Curr Pharm Biotechnol，2007，8(1):11-25.

［14］Di Marzo V，De Petrocellis L，Fezza F，et al.Anandamide receptors［J］.Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids，2002，66(2-3):377-91.

［15］Chaytor A T，Martin P E，Evans W H，et al.The endothelial component of cannabinoid-induced relaxation in rabbit mesenteric artery depends on gap junctional communication［J］.J Physiol，1999，520(2):539-50.

［16］O’Sullivan S E，Kendall D A，Randall M D.Heterogeneity in the mechanisms of vasorelaxation to anandamide in resistance and conduit rat mesentericarteries［J］.Br J Pharmacol，2004，142(3):435-42.

［17］McCollum L，Howlett A C，Mukhopadhyay S.Anandamide-medi-ated CB1/CB2 cannabinoid receptor-independent nitric oxide production in rabbit aortic endothelial cells［J］.J Pharmacol Exp T-her，2007，321(3):930-7.

［18］Ginsberg H N，Woods S C.The endocannabinoid system:potential for reducing cardiometabolic risk［J］.Obesity，2009，17(10):1821-9.

［19］汤劐菱，王莉莉，王 莉，等.利莫那班减肥作用及机制研究进展［J］.中国药理学通报，2007，23(7):844-7.

［19］Tang H L，Wang L L，Wang L，et al.Research progress on the antiobesity effects and mechanism of cannabinoid receptor type［J］.Chin Pharmacol Bull，2007，23(7):844-7.

［20］Pacher P，Bátkai S，Kunos G.The endocannabinoid system as an emerging target of pharmacotherapy［J］.Pharmacol Rev，2006，58(3):389-462.

［21］Bátkai S，Pacher P，Osei-Hyiaman D，et al.Endocannabinoids acting at cannabinoid-1 receptors regulate cardiovascular function in hypertension［J］.Circulation，2004，110(14):1996-2002.

［22］Ho W S，Gardiner S M.Acute hypertension reveals depressor and vasodilator effects of cannabinoids in conscious rats［J］.Br J Pharmacol，2009，156(1):94-104.

［23］Pacher P，Bátkai S，Osei-Hyiaman D，et al.:Hemodynamic profile，responsiveness to anandamide，and baroreflex sensitivityof mice lacking fatty acid amide hydrolase［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2005，289(2):H533-41.

［24］Rajesh M，Mukhopadhyay P，Haskó G，et al.CB2 cannabinoid receptor agonists attenuate TNF alpha induced human vascular smooth muscle cell proliferation and migration［J］.Br J Pharmacol，2008，153(2):347-57.

［25］Rajesh M，Mukhopadhyay P，Bátkai S，et al.CB2-receptor stimulation attenuates TNF-alpha-induced human endothelial cell activation，transendothelial migration of monocytes，and monocyte-endothelial adhesion［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2007，293(4):H2210-8.

［26］Zhao Y，Liu Y，Zhang W，et al.WIN55212-2 ameliorates atherosclerosis associated with suppression of pro-inflammatory responses in ApoE-knockout mice［J］.Eur J Pharmacol，2010，649(1-2):285-92.

［27］Netherland C D，Pickle T G，Bales A，et al.Cannabinoid receptor type 2(CB2)deficiency alters atherosclerotic lesion formation in hyperlipidemic Ldlr-null mice［J］.Atherosclerosis，2010，213(1):102-8.

［28］Yellon D M，Hausenloy D J.Myocardial reperfusion injury［J］.N Engl J Med，2007，357(11):1121-35.

［29］阮灿军，胡本容，汤 强，等.大麻素受体激动剂WIN55212-2对体外大鼠心肌缺血/再灌注损伤的保护作用［J］.华中科技大学学报(医学版)，2006，35(5):573-5.

［29］Ruan C J，Hu B R， Tang Q， et al. Protective effect of WIN5521222 on ischemia-reperfusion injury in isolated rat hearts［J］.Acta Med Univ Sci Technol Huazhong，2006，35(5):573-5.

［30］Montecucco F，Lenglet S，Braunersreuther V，et al.CB(2)cannabinoid receptor activation is cardioprotective in a mouse model of ischemia/reperfusion［J］.J Mol Cell Cardiol，2009，46(5):612-20.

［31］Maslov L N，Lasukova O V，Krylatov A V，et al.Role of cannabinoid receptors in the regulation of cardiac contractility during ischemia/reperfusion［J］.Bull Exp Biol Med，2006，142(5):557-61.

［32］Defer N，Wan J，Souktani R，et al.The cannabinoid receptor type 2 promotes cardiac myocyte and fibroblast survival and protects against ischemia/reperfusion-induced cardiomyopathy［J］.FASEB J，2009，23(7):2120-30.

［33］Weis F，Beiras-Fernandez A，Sodian R，et al.Substantially altered expression pattern of cannabinoid receptor 2 and activated endocannabinoid system in patients with severe heart failure［J］.J Mol Cell Cardiol，2010，48(6):1187-93.