RAS系统中负向调控因子与心肌纤维化的关系＊

刘爱东(综述)，潘贵书(审校)

(遵义医学院生理学教研室，贵州遵义 563099)

心肌纤维化(myocardial fibrosis，MF)是心肌间质成纤维细胞增殖和胶原沉积过分表达，造成单位质量心肌中胶原的含量、浓度或容积分数(collagen volume fraction，CVF)明显高于正常值的病理表现［1］。当胶原过度沉积会使心肌僵硬度增加，胶原容积分数增加2～3倍导致心脏舒张功能障碍，增加4倍以上将导致心脏舒张功能和收缩功能均受损。MF是多种心脏疾病发展到一定阶段的共同病理改变，是心肌重构的主要表现之一，目前已证实多种体液因素，如血管紧张素II(angiotensinII，AngII)、醛固酮、内皮素和转化生长因子－β1(TGF－β1)等均参与MF的发病过程，但MF确切的发病机制目前尚未完全阐明。在影响心肌纤维化发生、发展的诸多因素中，AngII起着至为关键的作用。在心脏内，AngII既可以由循环肾素－血管紧张素系统(renin－angiotensin－systerm，RAS)产生，也可以由局部RAS产生。近年来研究发现，在RAS系统中存在负向调控的作用物质(如血管紧张素转换酶2，血管紧张素1－7，等)，其重要性越来越受到关注。因此，对RAS系统中的负向作用物质与心肌纤维化的关系综述如下。

1 血管紧张素转换酶2

血管紧张素转换酶2(angiotensin converting enzyme 2，ACE2)是在2000年由两个研究小组几乎同时发现的［2，3］，是 RAS 的新成员，与血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme，ACE)是同源物。不如ACE分布广泛，ACE2有一定的组织特异性，其主要分布于心脏、睾丸、肾脏、结肠、小肠、卵巢、肺脏、血管内皮细胞、动脉平滑肌细胞［4］。

ACE2是由805个氨基酸组成的I型膜结合糖蛋白，相对分子质量120KD，分为胞浆内尾端、跨膜结构域和胞外锌金属蛋白酶催化区(HEMGH)，具有羧肽酶的特性。可被乙二胺四乙酸(EDTA)抑制，但不能被传统的ACE抑制剂(如培哚普利)抑制。ACE2可将AngII分解成血管紧张素(1－7)(angiotensin 1－7，Ang 1－7)，另外，ACE2还可以直接催化血管紧张素I(angiotensinI，AngI)分解形成血管紧张素(1－9)(angiotensin 1－9，Ang 1－9)，Ang(1－9)又可以在ACE的作用下分解成Ang(1－7)。ACE2对AngII的亲和力是对AngI的400倍［5］。ACE2与AngII的亲和力是目前所知的所有酶中最高的，所以，催化AngII转化为Ang－(1－7)是ACE2重要的功能。

ACE2蛋白不仅在细胞膜上有表达，还存在一种可溶解的分泌形式［2，6］，也具有催化特性，其分泌形式可作用于多种具有血管活性功能的底物，如 Neurotensin、Kinetensin、apelin －13、强啡肽、运动升压素等，多角色、多途径地参与血管调节功能，但具体的病理生理学意义还不明确。ACE2这些特点说明ACE2是一种多功能酶，其活性可以通过旁分泌或自分泌的途径起作用，其主要功能是将缩血管肽转化为舒血管肽从而使这两种肽类的作用处于平衡，这对局部RAS的功能影响尤为重要，并且也是调控靶器官损害机制的重要因素之一。

ACE2可通过改变体内RAS活化水平在心肌纤维化发生中起着重要作用。据报道［7］，在10～12周龄敲除ACE2基因小鼠出现严重的心肌收缩功能障碍，且血浆和组织中，Ang II水平至少升高2倍，但在对小鼠ACE基因进行第二次基因敲除，结果第二次突变可以完全逆转ACE2敲除后引起的心脏功能缺陷。另有报道，在敲除ACE2基因的小鼠进行主动脉结扎缩窄术而形成高血压动物模型，观察到ACE2表达缺失使小鼠在高血压情况下AngII表达增高7．5倍，并产生严重的心肌肥大和心室扩张，而在仅有高血压而无ACE2表达缺失的鼠中AngII表达仅增高5倍，两者之间有显著差异［8］。自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rat，SHR)的ACE2蛋白质水平低于Wistar Kyoto大鼠，仅为 Wistar Kyoto 大鼠的 51%［9］。Huentelman［10］等将载有ACE2基因的慢病毒注入动物心脏，建立了ACE2高表达的高血压和心肌纤维化大鼠模型，发现过表达的ACE2明显改善AngII介导的心肌细胞肥大及心肌纤维化程度，但高血压情况无明显改善。Carlos［11］等用同样的方法导致SHR心脏ACE2高表达，其结果是SHR的心脏收缩、舒张功能以及心肌间质纤维化程度得到明显改善。Zhao［12］等通过心肌注射腺病毒包装的ACE2，高活性和高表达的ACE2可以减弱心肌心肌梗死的心肌纤维化并增加左室射血分数，明显改善心功能。以上研究提示，ACE2为组织RAS系统激活后的关键性负性调节因子，具有心脏保护作用。

2 血管紧张素(1－7)和Mas受体

Ang1－7是RAS系统的一个具有生物活性的独立成员，由天门冬氨酸、精氨酸、缬氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、组氨酸、脯氨酸(Asp－Arg－Va1－Tyr－Iie–His－Pro)组成的七肽，相对分子质量为899KD，分子式为 C41H62N12O11，在 －20℃下保存时性质比较稳定。Ang1－7的催化途径以由中性肽链内切酶(neutralendopep tidase，NEP)和羟脯酰肽链内切酶(prolylendopep tidase，PEP)水解AngI直接生成，或者通过ACE2水解AngII生成。其降解代谢主要在肺基底膜和肾皮质进行，依赖ACE降解生成无活性的Ang1－7的代谢主要由ACE降解为无活性的血管紧张素(1－5)(angiotensin1 －5，Ang1 －5)。

Ang1－7已被证实是 RAS中一个关键的血管保护肽，是最强的舒血管活性物质之一，有扩张血管、抗细胞增殖以及利钠利尿作用，在完整的心脏中，Ang1－7具有抗心律失常及抗纤维化的作用［13］。有实验证明Ang1－7能防止由AngII诱导或去氧皮质酮醋酸盐治疗引起的心肌纤维化［14］;大鼠体内高表达的Ang1－7可抑制去甲肾上腺素诱导的心肌细胞肥大［15］。慢性灌注Angl－7可改善糖尿病大鼠模型的心脏结构与功能［16］以及心肌梗塞大鼠的心脏收缩及舒张功能。在不影响血压的情况下，Ang1－7慢性灌注明显缓解高血压大鼠的心肌纤维化［17］。Angl－7过表达可明显抑制心脏收缩功能障碍、心肌肥大和胶原蛋白的表达［18］。Grobe［19］等研究发现Ang1－7还可以部分逆转AngII灌注导致大鼠心肌肥厚以及心肌间质纤维化，但血压无明显变化，表明Ang1－7并非通过降低血压途径来间接逆转心肌重塑。

Mas受体是Ang1－7的特异性受体，是由mas原癌基因编码的G蛋白偶联受体，含有7个疏水跨膜结构域。大量的研究表明，Angl－7通过Mas受体的介导而进行舒张血管、降低机体血压、抑制心肌重塑、改善内皮功能、抗细胞增殖等作用［20－24］，还具有利尿利钠和心肌细胞肥大、诱导细胞凋亡等作用［25－28］。Mas受体拮抗剂 A －779 可抑制Mas转染增加的Ang1－7活性，在Mas基因敲除的大鼠易发生心肾功能损害，阻止了Ang1－7在小鼠肾脏中的结合从而抑制Ang1－7对主动脉的舒张反应。英嵩崧［29］等实验发现 Ang1－7可抑制AngII诱导的Rock2mRNA，此作用可被Mas受体拮抗剂A779抑制，表明Mas受体在体内可以对抗AT1R的作用。最近对脑组织、心脏、肠系膜血管等组织试验及细胞实验证明了MasR与血管紧张素II 1型受体(angiotensin II type－1 receptor，AT1R)存在交叉作用，它们联合介导Ang1－7的诸多生理效应。

Ang1－7通过Mas受体发挥拮抗AngII的功能，干预AngII介导的血管重构和心肌重塑，而且Ang1－7的血管舒张功能除了Mas受体与Ang1－7相互作用有关以外，还与其他机制相关，这取决于血管直径和血管所属区域［30］。D－Pro7－Ang－(1－7)(一种Ang1－7的抑制剂)可抑制Ang1－7在SD大鼠主动脉环上引起的血管舒张作用，但Ang1－7的此项作用不被特异性Mas受体拮抗剂A－779所影响，表明在血管床上存在Ang1－7的不同结合位点，可能还有其他的受体亚型存在［31］。

3 血管紧张素受体II 2型受体

血管紧张素受体II 2型受体 (angiotensin II type－2 receptor，AT2R)属于G蛋白耦联受体超家族成员，包含7个跨膜区，由363个氨基酸组成，分子量为41220KD。AT2R和 AT1R二者仅有32%～34%的序列同源性。AT2R主要分布在胚胎组织中，在成人AT2R表达少，主要分布在心肌、血管、平滑肌及内皮细胞和血管周围的神经纤维上［32］，在新生及7日龄SHR肾脏内AT2R表达多于野生型大鼠，但在成年SHR动脉内AT2R表达少于野生型大鼠，说明其数量随年龄增长而逐渐下降。在心肌肥厚、MJ、心肌病、心脏衰竭等病理状态下AT2R表达增加［33］，显示 AT2R在不同发育阶段、不同种属、组织类型及病理生理状态下数量表达存在差异。有研究发现AT2R的G等位基因与A等位基因的活性不同［34］，而且其基因的变化与高血压及高血压引起的左室肥厚(LVH)相关［35］，提示AT2R基因多个位点的多态性与心脑血管疾病有关。

研究认为，AT2R抑制心肌肥厚及成纤维细胞的增殖［36］，参与并影响心脏重构进程［33］。AT2R激活后具有拮抗AT1R功能的作用，AT2R抑制AT1介导的Rho A的磷酸化和磷脂酶D的激活，从而抑制血管平滑肌细胞的收缩［37］，AT2R兴奋后也可激活缓激肽/NO/cGMP级联反应引起血管扩张、血压下降，平衡AT1R介导的血管收缩效应［38］。将AT2R基因转染到SHR，可减轻SHR的心肌细胞肥大，降低其纤维化程度［39，40］。Yan［41］等发现AT2R转基因小鼠左心室的肥大现象减轻，这主要与AT2R引起心肌细胞的直径和胶原含量的减少有关。Pavel［42］等认为，AngII受体类型之间的相互作用是间接性的，可能涉及某些激素或基因机制:AT2受体的表达量可能在一定程度上对AT1R的转录和表达有调节作用，同时AT2受体激动剂还具有阻断细胞质中AT1R的作用。有些试验表明，AT1R拮抗剂可导致AT2R放大激活。

由于AT2R参与抑制不同组织细胞的生长和增殖，促进细胞的分化、凋亡，调节水盐代谢和神经细胞的活动，还具有舒张血管，调节血压的作用，因此AT2R被认为可能是一种潜在的心脏和血管的保护性受体。

但也有不同的报道，AT2R可同一种在心脏显著表达的转录因子即前髓细胞性锌指蛋白(PLZF)相互作用，诱发心脏的肥大［43］。在AT2R基因缺失或者过度表达的转基因小鼠中，AT2R也不影响心肌细胞的肥大［44］。Angelo 等［45］利用腺病毒编码使AT1R与AT2R在分离培养的心肌细胞上表达，结果发现细胞上单独表达AT1R时，AngII能够通过丝裂原活化蛋白激酶途径从而诱导心肌细胞肥大，但在培养液中滴定AT2R时并不能逆转AngII诱导的心肌细胞肥大;同样当心肌细胞上单独表达AT2R时，AngII也能诱导心肌细胞的肥大;结果表明AT2R并不直接对抗AT1R的作用。

4 展望

RAS系统是心血管病变发展的关键环节，通过全身及局部受体产生血流动力学改变和大量细胞因子(如TGF－β，CTGF)、炎症因子(如 IL－6、IL－1β、MCP－1)等参与而起作用的。以往对RAS的研究主要集中在ACE－AngII－AT1受体轴上，ACE被认为是该系统的中最重要的一个关键酶，AngII是主要的活性肽。ACE的活性与体内AngII的水平成正比。随着对RAS系统不断的深入研究和完善，发现了 AT2R、ACE2、Ang(1－7)及其Mas受体、组织局部的RAS系统等。

ACE2－Ang(1－7)－Mas受体轴被称为RAS的第2代谢轴，是RAS另一条重要途径，被认为是ACE－Ang II－AT1R的反向调节轴，二者相互作用维持RAS平衡。Ang1－7是一内源性AngII的拮抗剂。AT2R在心血管系统的作用是复杂的，而现已发现，AT1R拮抗剂与AT1R结合后，能促进AngII与 AT2R的结合，从而激活 AT2R，这与AT2R激动剂的作用相同，所以 AT2R被称作“AT1R的天然拮抗剂”。因此ACE2－Ang(1－7)－Mas受体轴和AT2R均成为研究热点，受到越来越多的关注。这不仅为心血管疾病的防治提供了新的思路，而且 ACE2、Ang(1－7)和 AT2受体的激动剂，在治疗心血管疾病等方面具有较好的临床应用前景。

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