血管紧张素转移酶2-血管紧张素(1-7)-Mas轴在肾脏疾病发病机制中的作用

许成燕 综述 顾 勇 审校

肾素-血管紧张素系统(RAS)在维持正常血压和水、电解质、酸碱平衡中起至关重要的作用。而RAS过度兴奋和肾脏局部RAS高表达将加速肾脏疾病进程［1］。研究表明，在硬化性肾小球疾病中，血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)的释放和AngⅡ受体1(AT1)的激活，导致血管收缩、细胞增生和细胞外基质增多，是肾小球硬化的重要原因之一［2］。近来研究发现，一些RAS的新成员在肾小球中均有表达，且在肾脏疾病中也起重要作用，其中，血管紧张素转移酶2(ACE2)为生成血管紧张素(1-7)［Ang(1-7)］的主要酶类，分别将AngⅠ和AngⅡ降解为Ang(1-7)，Ang(1-7)与其特异性受体Mas结合，构成ACE2-Ang(1-7)-Mas轴，其与经典的RAS轴相互调节，在肾脏生理方面(如肾脏血流动力学、管球平衡)发挥重要的作用;同时，在慢性肾脏疾病中(如糖尿病肾病、肾小球肾炎、高血压等)亦发挥着协同或拮抗AngⅡ的复杂作用，其具体机制有待于更深入的研究。

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴的生物学特征

血管紧张素转移酶2(ACE2)ACE2是由805个氨基酸组成的膜结合糖蛋白，ACE2和ACE有着42%的同源性，但不被ACE抑制剂所阻断，它是生成Ang(1-7)的主要合成酶。一方面，ACE2将Ang I转化为Ang(1-9)，再由ACE作用转化为Ang(1-7);另一方面，ACE2直接将AngⅡ羧基端的苯丙氨酸水解，生成Ang(1-7)［3］。研究表明，ACE2水解AngⅡ的催化活性比水解AngⅠ高400倍［4］，因此，ACE2水解AngⅡ是生成Ang(1-7)的主要途径。

血管紧张素(1-7)［Ang(1-7)］Ang(1-7)是由Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro组成的7肽，其相对分子量为899.10Da，在肾脏、心脏、血管、脑、卵巢、子宫、胎盘等组织器官中均有表达。Ang(1-7)生成除前述的ACE2催化途径以外，在冠状动脉和近端肾小管刷状缘处，它主要由中性肽链内切酶(NEP)和羟脯酰肽链内切酶(PEP)水解AngⅠ而生成，最终由ACE或氨基肽酶降解为无活性的Ang(1-5)或Ang(1-4)及单肽双肽片段。目前，已证实Ang(1-7)是RAS中关键的血管保护肽之一，可拮抗AngⅡ导致的血管收缩、细胞增生、细胞外基质增多、巨噬细胞向内皮细胞趋化等不利因素［5］;除此之外，它还有一些特殊的生物学效应，如抑制血管生成、释放一氧化氮(NO)和前列腺素、血管舒张及抑制炎症等［6，7］。

Mas受体 尽管Ang(1-7)可能存在其他受体(如Megalin［8］)，但目前公认的受体仍然是Mas受体。Mas受体是由Mas原癌基因编码的7个跨膜结构的G蛋白偶联受体，其包含325个氨基酸残基，主要存在于人类、大鼠和小鼠的肾皮质中。研究表明，Mas基因敲除的大鼠，Ang(1-7)导致其血管舒张作用消失，且易发生心肾功能损害［9］;特异性Ang(1-7)受体拮抗剂D-Ala-7-Ang(1-7)(A-779)能阻断Mas受体与Ang(1-7)结合。这些结果表明，Mas受体为Ang(1-7)的特异性受体。

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在肾脏中的作用

RAS在肾脏局部的表达 肾脏是RAS作用的靶器官，研究表明，除血流动力学作用外，肾脏局部RAS的高表达，也在肾小球疾病的发生发展过程中起至关重要的作用，尤其是肾小球内皮细胞、系膜细胞和足细胞，几乎表达所有的RAS成分和相关酶类。Velez等［10］在不同时间间隔分别用1～2μMAngⅠ、AngⅡ和Ang(1-14)干预足细胞发现，足细胞主要表达Ang(1-7)。足细胞存在特有调节AngⅡ的通道，将循环AngⅡ和肾内RAS分开，可将球外系统AngⅡ、AngⅠ或血管紧张素原降解为Ang(1-7)，从而缓冲肾内局部AngⅡ，在维持肾小球正常生理中起重要作用;在近曲小管细胞核部位，免疫印记显示血管紧张素原、肾素、ACE、ACE2和Neprilysin均有表达［11］。当肾脏疾病进入慢性阶段后，局部RAS过度兴奋将启动肾脏硬化过程，出现肾小球硬化和肾间质纤维化，进而导致肾脏呈进行性、不可逆损伤。

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴与肾脏生理

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在肾血流动力学中的作用 在压力感受器反射正常或RAS未激活的状态下，Ang(1-7)并不会发挥持续的血管舒张的作用［12］。在病理状态下(如自发性高血压，肾性高血压)，Ang(1-7)呈剂量依赖性降低动脉压。同样，这种血管舒张反应亦见于大鼠离体血管、猪动脉和兔肾动脉。Ang(1-7)在离体血管中发挥舒张血管作用，且其受体旁的配体浓度较循环中高，因此，Ang(1-7)参与血管旁分泌的局部调节［13］。

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在管球平衡中的作用Ang(1-7)在调节水盐平衡方面的研究尚存在争议。DeSouza等［14］认为，输注Ang(1-7)可增加尿量和水钠排泄，此作用可被A-779逆转;进一步研究显示，在离体大鼠近端小管，Ang(1-7)抑制Na+-K+-三磷酸腺苷(ATP)活性，此作用可被AT2受体拮抗剂逆转;Henda等［15］报道，经Na+-K+-ATP抑制剂哇巴因预处理，将导致Ang(1-7)对离子转运依赖的氧消耗的抑制作用消失，以上结果与大鼠离体肾脏Ang(1-7)增加肾小球滤过率(GFR)、尿钠排泄和利尿作用的报道相符。亦有研究显示，AT1受体参与Ang(1-7)对水盐平衡调节［16］，低剂量的Ang(1-7)(10-12M)可增加液体重吸收，而高剂量Ang(1-7)(10-8M)则与之相反。另有相悖观点认为，Ang(1-7)与Mas受体结合，发挥抗利尿作用。Joyner等［17］报道，Ang(1-7)通过上调水通道蛋白1起到抗利尿的作用;同样，过表达Ang(1-7)融合蛋白的转基因大鼠，其基础尿量少于正常大鼠，而对GFR、尿钾(钠)或循环中血管加压素并无影响，由此表明，Ang(1-7)不依赖于血管加压素发挥抗利尿作用［18］。

有争议的结果可能与实验设计、麻醉和靶点特异性差异有关，导致Ang(1-7)在肾血流动力学和水盐排泄中的作用呈多样性，其中，Mas受体与AT1和AT2受体之间的相互作用可能与此相关。Kostenis等［19］报道，Mas和AT1受体之间可形成异寡聚体，Ang(1-7)引起缓激肽的释放导致血管舒张可能与AT2或Mas受体结合有关。由此推断，Ang(1-7)可能是AT1或AT2受体的内源性变构调节剂，可改变它们结合能力和功能。

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴与肾脏疾病

糖尿病肾病(DN) DN动物模型或患者肾组织ACE2mRNA或蛋白水平均有下降。Reich等［20］在对13例2型糖尿病患者和8例正常对照研究中，通过real-timePCR法对肾组织ACE2和ACE mRNA检测发现，在肾小球和近端肾小管ACE2mRNA的表达降低，而ACEmRNA升高。

Moon等［21］在KK-Ay/TaDN小鼠中发现，Ang(1-7)可改善AngⅡ介导的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶活性和活性氧(ROS)的产生以及降低系膜细胞经AngⅡ诱导的核因子κB(NF-κB)和丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)信号的应答，从而改善系膜细胞的增生、纤维连接蛋白和转化生长因子β1(TGF-β1)的产生;Oudit等［22］制备的重组人ACE2，同样能改善DN小鼠肾脏损伤，降低血压及NADPH氧化酶的活性，同时降低AngⅡ诱导的系膜细胞的细胞外基质增多，以及增加Ang(1-7)引起的信号应答;但有相反观点认为，在DN大鼠模型中，Ang(1-7)反而加重DN大鼠肾损伤和系膜基质的增多［23］。研究结果的差异可能与动物的类型、年龄、药物时间和剂量有关，是否存在细胞特异性的信号通路参与其中，亦有待进一步研究证实。

肾小球肾炎 在机体正常情况下，ACE/ACE2比值和AngⅡ/Ang(1-7)比值之间达到平衡状态，当肾脏病变时，在导致ACE水平升高的同时，ACE2水平下降，ACE/ACE2比值的降低，进一步导致AngⅡ升高和Ang(1-7)降低。Ang(1-7)在调节肾血流动力学和肾纤维化发病机制尚不完全清楚，但研究表明，使用阻断AngⅡ的ACEⅠ或血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂(ARB)药物后，血浆、尿液中Ang(1-7)水平显著升高［24］。在抗Thy-1.1抗体所致的肾炎大鼠模型中，给予Ang(1-7)不仅起到利尿、降低尿蛋白及抗纤维化的作用，如减少TGF-β、纤溶酶原激活物抑制因子1(PAI-1)、纤维连接蛋白及Ⅰ型胶原(ColⅠ)的mRNA表达，同时，Ang(1-7)可拮抗AngⅡ诱导的巨噬细胞增生及PAI-1的表达，起到抗炎的作用［25］;但Wouden等［26］在阿霉素肾炎大鼠模型的研究发现，ACEⅠ单独给药或ACEⅠ联合Ang(1-7)受体阻断剂A-779给药均可降低蛋白尿，而单独给予Ang(1-7)时，尽管ACEⅠ组和Ang(1-7)组血浆中Ang(1-7)的水平均升高，但并不能降低蛋白尿的发生。以上研究表明，在不同肾炎模型中，系统循环中的Ang(1-7)是否均起到肾脏保护作用尚不明确。

高血压 在正常人或动物的尿液中，均存在Ang(1-7)产物，而在高血压情况下，尿中Ang(1-7)含量显著减少。在高血压肾病中，AngⅡ激活细胞外调节蛋白激酶(ERK)1/2和p38MAPK通路，亦导致ACE上调和ACE2下调。如自发性高血压或肾性高血压模型中，外源性给予Ang(1-7)，动脉压呈剂量依赖性降低;在过表达肾素的转基因大鼠中使用Ang(1-7)拮抗剂或ACE2抑制剂，将导致一侧动脉夹闭加重高血压［27］;Iyer等［28］在自发性高血压大鼠(SHR)给予ACEⅠ和ARB同时输注抗Ang(1-7)的单克隆抗体，致使平均动脉压升高，表明Ang(1-7)有协同ARB和ACEⅠ的降压作用;同样，在AngⅡ诱导的高血压小鼠中，给予重组人ACE2将抑制AngⅡ的升压作用和增加血浆Ang(1-7)水平，导致血压下降［29］。Igase等［30］报道，给予ARB类药物能改善由高血压导致的肾小球硬化，这与血浆Ang(1-7)升高有关。因此，ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在高血压模型中对肾脏有保护作用。

其他 在肾大部分切除大鼠模型中，肾皮质ACE和髓质Mas受体表达增加，而皮髓质ACE2活性降低。Dilauro等［31］在小鼠5/6肾大切4周内，以ARB药物作为对照，无论单独给予ACE2抑制剂LMN-4760或联合ARB，在不改变血压的情况下，加重肾脏损伤和蛋白尿的产生，揭示了ACE2对慢性肾脏病(CKD)早期的肾脏保护作用。我们课题组在RAS、循环因子在人子痫前期蛋白尿发生中的相关性研究中发现，降低的Ang(1-7)浓度与子痫前期肾病足细胞损伤、丢失密切相关，且尿足细胞、血清和尿液Ang(1-7)、血管紧张素原(AGT)浓度在识别子痫前期中有诊断价值(未发表资料)。此外，我们亦发现，Ang-(1-7)可抑制AngⅡ诱导的内皮细胞管腔形成和降低内皮细胞Ang-2的表达，由此表明Ang-(1-7)具体抗增生能力(未发表资料)。

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴的机制研究 Hayashi等［32］研究显示，AngⅡ可诱导平滑肌细胞和内皮细胞的ERK1/2磷酸化增加、平滑肌细胞增生、巨噬细胞趋化及黏附，给予AT1受体阻断剂奥美沙坦可逆转这一效应，而再给予ACE2阻断剂或Mas受体拮抗剂A-779，奥美沙坦的作用显著减弱，由此表明，在平滑肌细胞和内皮细胞中，内源性ACE2通过上调Ang(1-7)及其Mas受体，部分拮抗AngⅡ介导的细胞应答;同样，新近Burns等［33］研究发现，Ang(1-7)可抑制由AngⅡ诱导的肾小管细胞的MAPK磷酸化和TGF-β1生成;在内皮细胞中Ang(1-7)通过与Mas受体结合，激活一氧化氮合成酶(eNOS)通路促进NO的释放，亦可激活酪氨酸磷酸酶，减少MAPK的激活和抑制NADPH氧化酶和ROS的产生，从而拮抗AngⅡ的作用介导血管舒张，抑制生长、抗炎、抗血栓形成。亦有研究表明，Ang(1-7)通过磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)依赖的Akt磷酸化途径刺激eNOS磷酸化和NO升高［34］，Gwathmey等［11］发现，Mas受体大量表达于肾皮质近曲小管细胞核部位，Ang-(1-7)(10-15～10-9M)呈剂量依赖性增加肾皮质细胞核NO的释放，因此，ACE2-Ang(1-7)-Mas轴对血管的舒张作用可能与其促进eNOS磷酸化和NO释放有关。以上研究表明，Ang(1-7)信号转导可能与多种信号途径相关，甚至表现出细胞和组织特异性，起到拮抗AngⅡ、舒张血管等复杂而重要的调节作用。

展 望

越来越多证据表明，ACE2-Ang(1-7)-Mas通路不仅对ACE-AngⅡ-AT1通路起到缓冲或拮抗作用，亦可能起协同作用。尽管众多研究显示ACE2-Ang(1-7)-Mas轴成分在心血管方面对机体有保护性作用［24，25］，如降低心律失常发生率、改善心肌重塑等。但在不同肾脏损伤模型中，Ang(1-7)的作用是复杂多样的，原因可能除Mas受体参与之外，还有其他未知受体参与其中。Ang(1-7)/Mas受体与AT1和AT2受体之间也存在相互联系［35］，Mas受体和AT1受体可形成异寡聚体，这种中间状态参与了两者之间对抗的维持［19］。ACE2-Ang(1-7)-Mas轴是肾脏局部RAS重要的成分，它与ACE-AngⅡ-AT1轴的相互关系及其在肾脏病理生理中的作用尚未完全阐明，其具体机制有待于更深入的研究。

1 Lai L，Chen J，Hao CM，et al.Aldosterone promotes fibronectin production through a Smad2-dependent TGF-beta1 pathway in mesangial cells.Biochem Biophys Res Commun，2006，348(1):70-75.

2 LemariéCA，Paradis P，Schiffrin EL，et al.New insights on signaling cascades induced by cross-talk between angiotensinⅡ and aldosterone.J Mol Med(Berl)，2008，86(6):673-678.

3 Fontana RJ，Bieliauskas LA，Back-Madruga C，et al.Cognitive function does not worsen during long-term low-dose peginterferon therapy in patients with chronic hepatitis C.Am J Gastroenterol，2010，105(7):1551-1560.

4 Rice GI，Thomas DA，Grant PJ，et al.Evaluation of angiotensinconverting enzyme(ACE)，its homologue ACE2 and neprilysin in angiotensin peptide metabolism.Biochem J，2004，383(Pt 1):45-51.

5 Hayashi N，Yamamoto K，Ohishi M，et al.The counterregulating role of ACE2 and ACE2-mediated angiotensin 1-7 signaling against angiotensin II stimulation in vascular cells.Hypertens Res，2010，33(11):1182-1185.

6 Anton L，Merrill DC，Neves LA，et al.Angiotensin-(1-7)inhibits in vitro endothelial cell tube formation in human umbilical vein endothelial cells through the AT(1-7)receptor.Endocrine，2007，32(2):212-218.

7 Thomas MC，Pickering RJ，Tsorotes D，et al.Genetic Ace2 deficiency accentuates vascular inflammation and atherosclerosis in the ApoE knockout mouse.Circ Res，2010，107(7):888-897.

8 Gonzalez-Villalobos R，Klassen RB，Allen PL，et al.Megalin binds and internalizes angiotensin-(1-7).Am J Physiol Renal Physiol，2006，290(5):F1270-F1275.

9 Lemos VS，Silva DM，Walther T，et al.The endothelium-dependent vasodilator effect of the nonpeptide Ang(1-7)mimic AVE 0991 is abolished in the aorta of mas-knockout mice.JCardiovasc Pharmacol，2005，46(3):274-279.

10 Velez JC，Bland AM，Arthur JM，et al.Characterization of reninangiotensin system enzyme activities in cultured mouse podocytes.Am JPhysiol Renal Physiol，2007，293(1):F398-F407.

11 Gwathmey TM，Westwood BM，Pirro NT，et al.Nuclear angiotensin-(1-7)receptor is functionally coupled to the formation of nitric oxide.Am J Physiol Renal Physiol，2010，299(5):F983-F990.

12 Ferrario CM.New physiological concepts of the renin-angiotensin system from the investigation of precursors and products of angiotensin I metabolism.Hypertension，2010，55(2):445-452.

13 Ferrario CM，Varagic J.The ANG-(1-7)/ACE2/mas axis in the regulation of nephron function.Am JPhysiol Renal Physiol，2010，298(6):F1297-F305.

14 De Souza AM，Lopes AG，Pizzino CP，et al.Angiotensin Ⅱ and angiotensin-(1-7)inhibit the inner cortex Na+-ATPase activity through AT2 receptor.Regul Pept，2004，120(1-3):167-175.

15 Handa RK，Ferrario CM，Strandhoy JW.Renal actions of angiotensin-(1-7):in vivo and in vitro studies.Am JPhysiol，1996，270(1 Pt 2):F141-F147.

16 Garcia NH，Garvin JL.Angiotensin 1-7 has a biphasic effect on fluid absorption in the proximal straight tubule.J Am Soc Nephrol，1994，5(4):1133-1138.

17 Joyner J，Neves LA，Stovall K，et al.Angiotensin-(1-7)serves as an aquaretic by increasing water intake and diuresis in association with downregulation of aquaporin-1 during pregnancy in rats.Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2008，294(3):R1073-R1080.

18 Ferreira AJ，Pinheiro SV，Castro CH，et al.Renal function in transgenic rats expressing an angiotensin-(1-7)-producing fusion protein.Regul Pept，2006，137(3):128-133.

19 Kostenis E，Milligan G，Christopoulos A，et al.G-protein-coupled receptor Mas is a physiological antagonist of the angiotensin II type 1 receptor.Circulation，2005，111(14):1806-1813.

20 Reich HN，Oudit GY，Penninger JM，et al.Decreased glomerular and tubular expression of ACE2 in patients with type 2 diabetes and kidney disease.Kidney Int，2008，74(12):1610-1616.

21 Moon JY，Tanimoto M，Gohda T，et al.Attenuating effect of angiotensin-(1-7)on angiotensin II-mediated NAD(P)H oxidase activation in type2 diabetic nephropathy of KK-A(y)/Ta mice.Am J Physiol Renal Physiol，2011，300(6):F1271-F1282..

22 Oudit GY，Liu GC，Zhong J，et al.Human recombinant ACE2 reduces the progression of diabetic nephropathy.Diabetes，2010，59(2):529-538.

23 Shao Y，He M，Zhou L，et al.Chronic angiotensin(1-7)injection accelerates STZ-induced diabetic renal injury.Acta Pharmacol Sin，2008，29(7):829-837.

24 Ferrario CM，Jessup J，Chappell MC，et al.Effect of angiotensinconverting enzyme inhibition and angiotensin II receptor blockers on cardiac angiotensin-converting enzyme2.Circulation，2005，111(20):2605-2610.

25 Zhang J，Noble NA，Border WA，et al.Infusion of angiotensin-(1-7)reduces glomerulosclerosis through counteracting angiotensin II in experimental glomerulonephritis.Am J Physiol Renal Physiol，2010，298(3):F579-F588.

26 van der Wouden EA，Henning RH，Deelman LE，et a1.Does angiotensin(1-7)contribute to the anti-proteinuric effect of ACE-inhibitors. J Renin Angiotensin Aldosterone Syst， 2005， 6(2):96-101.

27 Bürgelová M，Vanourková Z，Thumová M，et al.Impairment of the angiotensin-converting enzyme 2-angiotensin-(1-7)-Mas axis contributes to the acceleration of two-kidney，one-clip Goldblatt hypertension.J Hypertens，2009，27(10):1988-2000.

28 Iyer SN，Chappell MC，Averill DB，et al.V Vasodepressor actions of angiotensin-(1-7)unmasked during combined treatment with lisinopril and losartan.Hypertension，1998，31(2):699-705.

29 Wysocki J，Ye M，Rodriguez E，et al.Targeting the degradation of angiotensin II with recombinant angiotensin-converting enzyme 2:prevention of angiotensin II-dependent hypertension.Hypertension，2010，55(1):90-98.

30 Igase M，Strawn WB，Gallagher PE，et al.Angiotensin Ⅱ AT1 receptors regulate ACE2 and angiotensin-(1-7)expression in the aorta of spontaneously hypertensive rats.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2005，289(3):H1013-1019.

31 Dilauro M，Zimpelmann J，Robertson SJ，et al.Effect of ACE2 and angiotensin-(1-7)in a mouse model of early chronic kidney disease.Am JPhysiol Renal Physiol，2010，298(6):F1523-F1532.

32 Hayashi N，Yamamoto K，Ohishi M，et al.The counterregulating role of ACE2 and ACE2-mediated angiotensin 1-7 signaling against angiotensin II stimulation in vascular cells.Hypertens Res，2010，33(11):1182-1185.

33 Su Z，Zimpelmann J，Burns KD.Angiotensin-(1-7)inhibits angiotensin II-stimulated phosphorylation of MAP kinases in proximal tubular cells.Kidney Int，2006，69(12):2212-2218.

34 Hojs Fabjan T，Hojs R，Tetickovic E，et a1.Ischaemic stroke—impact of renal dysfunction on in-hospital mortality.Eur J Neurol，2007，14(12):1351-1356.

35 Castro CH，Santos RA，Ferreira AJ，et al.Evidence for a functional interaction of the angiotensin-(1-7)receptor Mas with AT1 and AT2 receptors in the mouse heart.Hypertension，2005，46(4):937-942.