ACE2-Ang(1-7)-Mas轴的生物学功能及其下游信号通路

崔立建，刘瑞霞，王 艳，阴赪宏

(首都医科大学 附属北京友谊医院 感染内科， 北京 100050)

肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS) 是一种经典的循环酶通路，是体内重要的体液调节系统。血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ，AngⅡ)是此通路的重要代谢产物，在RAS中起重要作用。血管紧张素转换酶2 (angiotensin-coverting enzyme 2，ACE2)可水解AngⅡ为Ang(1-7)，Ang(1-7)的主要受体为Mas受体，共同构成ACE2-Ang(1-7)-Mas轴，起到拮抗ACE-AngⅡ-AT1R经典轴的作用。以往对Mas的研究集中在对其功能的研究，近年出现很多对其信号传导通路的研究报道，现针对ACE2-Ang(1-7)-Mas轴生物学作用及其下游信号传导通路进行综述。

1 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴概述

1.1 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴的构成

1.1.1 ACE2：ACE2 是2000年从人淋巴癌和心力衰竭患者cDNA库克隆出的人类ACE第一个同源基因[1- 2]。其编码的蛋白是一个由805个氨基酸组成的相对分子质量为120 ku的Ⅰ型跨膜锌-金属肽酶。ACE2可催化AngⅠ形成Ang(1-9)，后者经ACE转化为Ang(1-7)。ACE2对AngⅡ的亲和力是对AngⅠ的400倍，相比其他底物，ACE2和AngⅡ的亲和力是目前所知最高的，故催化AngⅡ转化为Ang(1-7)是ACE2最重要的功能。ACE2只有一个催化结构域，传统的血管紧张素转化酶抑制剂不能抑制ACE2的活性。在器官水平，ACE2表达于心脏、肾脏、睾丸、肺、动静脉、胰腺、子宫内膜、消化道、脑、鼻、口腔和眼等处；在细胞水平，ACE2主要见于血管内皮细胞、平滑肌细胞、心肌细胞和心肌成纤维细胞等。

1.1.2 Ang(1-7)：Ang(1-7)是序列为Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro、具有生物学活性的血管紧张素代谢的片段，主要由ACE2裂解掉AngⅡ第8位苯丙氨酸生成。Ang(1-7)也可由下列途径生成：中性肽链内切酶(neutral endopeptidase，NEP)或脯氨酸肽链内切酶(postproline endopeptidase，PE)作用于AngⅠ，使其去掉位于第7位脯氨酸与第8位苯丙氨酸的肽链上的3个氨基酸残基而生成Ang(1-7)；ACE2水解AngⅠ羧基端的亮氨酸残基生成9肽的Ang(1-9)，再由NEP或ACE水解Ang(1-9)生成Ang(1-7)(图1)。Ang(1-7)能产生血管舒张、抗炎、抗血管壁及心室重构、利钠利尿和改善内皮功能等与AngⅡ相反的生物学功能[3]。Ang(1-7)主要分布在血液、心脏、肾脏和血管等处。

1.1.3 Mas：人类Mas编码具有325个氨基酸残基的受体，而大鼠和小鼠的Mas受体含有324个氨基酸残基。Mas基因具有高度保守性，其编码的蛋白是一种典型的G蛋白偶联受体，是Ang(1-7)的内在受体，Mas转染可增加Ang(1-7)的活性，这种效应能被Ang(1-7)特异性拮抗剂A779抑制。Ang(1-7)通过作用于Mas受体发挥抗血管生成、舒张血管、抗增殖、抗纤维化、抗血栓等作用，对神经可塑性、记忆和焦虑具有重要调节作用[4]。Mas在心脏、肾脏、睾丸、肝脏、脑、血管内皮和卵巢中均有表达。

NEP.中性肽链内切酶；PE.脯氨酸肽链内切酶图1 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴的组成及Ang(1-7)的 生成途径Fig 1 Composition of ACE2-Ang(1-7)-Mas axis and pathways for the formation of Ang(1-7)

1.2 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在心血管系统中的作用

RAS系统是血压动态平衡的主要参与者，并显著影响高血压的病理生理过程。ACE2位于人类的X染色体上，与高血压的病理过程有关。ACE2对血压调节的可能机制主要是ACE2降解AngⅡ产生Ang(1-7)抵消了AngⅡ的缩血管作用。Ang(1-7)扩管降压的具体机制可能与促进AngⅡ2型受体的激活及血管AngⅡ1型受体的部分抑制，改善血管内皮功能，加强ACE抑制药、血管紧张素受体阻断药等药物的降压作用，释放舒张血管物质如缓激肽、前列腺素和NO等有关。

通过病毒转染ACE2过表达能升高Ang(1-7)的浓度，减小心肌细胞直径，降低心肌Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白的沉积，降低心肌ACE、AngⅡ的浓度，明显改善心室重构[5]。ACE2过表达在AngⅡ诱导的心肌梗死后和自发性高血压大鼠模型中均表现出显著的抗心室重构作用。而ACE2基因缺失使压力负荷和心肌梗死动物模型心脏及血清AngⅡ浓度均明显增加，并加强AngⅡ的作用，使心室重构标志物表达、心肌纤维化标志物基因表达改变更加明显，病理性重构和心功能恶化程度更加明显[6]。

敲除心肌梗死大鼠的ACE2基因后，心肌梗死区具有更高水平的AngⅡ和更低水平的Ang(1-7)，表明ACE2可能通过调节Ang(1-7)而参与心肌梗死后心力衰竭的发生发展。心肌梗死的大鼠Ang(1-7)能改善血管内皮功能，延缓心肌梗死后心力衰竭的发展[7]。

此外，ACE2-Ang(1-7)-Mas轴还具有抗心律失常、抗心肌纤维化、中枢性降压、抗动脉粥样硬化等作用。

1.3 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在肾脏的作用

ACE2 通过拮抗ACE、AngⅡ的作用，发挥其抗肾脏纤维化的功效。ACE2减轻肾脏纤维化发生的可能途径：1)ACE2通过增加 Ang(1-7) 的生成和促进血管内皮释放NO，发挥其扩张血管、抗炎性反应及抗氧化应激功效，拮抗AngⅡ介导的促肾脏纤维化作用[8]。2)ACE2通过抑制肾脏组织转化生长因子β1(transforming growth factorβ1，TGF-β1)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)及Janus激酶-转录激活子磷酸化信号，进而减少肾脏成纤维细胞增生及纤维蛋白的生成[9]。3)醛固酮通过促进TGF-β与MAPK磷酸化信号、纤维蛋白原及胶原合成，促使肾小球系膜细胞增殖及足细胞凋亡加重肾小球硬化及纤维化[10]。而ACE2通过对抗AngⅡ的作用，可降低醛固酮释放，改善肾脏纤维化的形成。

Ang(1-7)具有保护近端肾小管细胞作用，Ang(1-7)可以完全抑制近端肾小管细胞中由AngⅡ激活的促分裂素原活化蛋白激酶的磷酸化过程，而这一效应可被Mas受体拮抗剂A779所阻断，表明近端肾小管中Ang(1-7)通过拮抗局部AngⅡ的作用来发挥其保护作用。

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴具有利钠利尿、调节水电解质平衡的作用。一方面是由于Ang(1-7)可以扩张肾脏血管，增加肾脏血流灌注；另一方面，Ang(1-7)能抑制肾小管局部Na+和HCO3-的重吸收，产生利尿、排钠作用。

1.4 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在肝脏的作用

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴具有抗肝纤维化的作用。实验证明在CCl4诱导的纤维化大鼠肝脏中以及加入AngⅡ处理的肝星状细胞中，ACE2 mRNA及蛋白、Mas 受体mRNA的表达是上调的[11]；ACE2基因敲除小鼠与野生小鼠相比表现出更严重的肝纤维化[12]。应用ACE2重组体进行治疗，可明显减轻慢性肝损伤导致的肝纤维化。同时，Ang(1-7)具有抗肝纤维化，间接降低门脉压力的作用。给胆总管结扎大鼠灌注Ang(1-7)能减轻肝纤维化的程度。

1.5 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在胰腺的作用

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在重症胰腺炎小鼠胰腺组织中表达上调，并且重症胰腺炎促使小鼠血循环中Ang(1-7)表达增加[13]。有研究显示与癌旁正常胰腺组织标本的胰腺导管细胞相比，导管癌细胞中ACE2蛋白仅有微弱表达；通过小干扰RNA技术封闭胰腺癌细胞系中ACE2的表达后，胰腺癌细胞的增殖明显加强，提示ACE2在胰腺癌细胞中可抑制其异常增殖，胰腺癌中存在着因ACE2下调导致的功能缺失。Mas敲除的FVB/N小鼠出现血脂异常、胰岛素水平升高，出现葡萄糖耐量异常和胰岛素敏感性下降，提示Mas受体在胰岛素抵抗发生发展中的作用。最近关于胰岛局部RAS的存在和其对胰岛功能的作用为应用RAS阻断剂减少2型糖尿病发生的相关临床实验提供了一种新的解释。

1.6 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴与炎性反应

ACE2对炎性细胞的趋化募集以及炎性因子的释放起负向调节作用。在ACE2基因敲除和基因转化模型中ACE2负向调节NADPH(reduced form of nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate,NADPH)氧化酶活性、炎性细胞浸润和炎性因子表达，其作用可能是通过降解AngⅡ，或是生成Ang(1-7)，或是两者共同作用。Ang(1-7)发挥作用可能通过两方面: 一是通过抑制AngⅡ，一是其本身的直接作用。Ang(1-7)通过Mas受体不仅可单独促进树突状细胞ERK1/2(extracellular signal-regulated kinase，ERK)磷酸化，还可增强AngⅡ通过AT2R促进的ERK1/2信号途径激活，同时ERK1/2信号途径可抑制Th1细胞分化，从而减少促炎性因子的产生，同时诱导Th2细胞分化，产生抗炎性因子IL-10等[14]。Ang(1-7)和内皮细胞结合后，还可刺激NO、前列腺素和内皮衍生性舒张因子产生，这也可能是Ang(1-7)抗炎性反应的机制之一。

2 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴下游信号通路

2.1 MAPK通路

Mas与MAPK信号通路密切相关，Ang(1-7)能够通过Mas调节下游的ERK、P38、JNK(c-jun N-terminal kinase，JNK)信号通路。Ang(1-7)通过Mas活化酪氨酸磷脂酶-1，从而抑制AngⅡ激活的MAPK通路，起到抑制细胞增殖、抑制纤维化、抑制炎性反应等保护作用。在肾小管上皮细胞系，Ang(1-7)通过Mas抑制高糖诱导的ERK1/2 和P38磷酸化，进而抑制高糖刺激的上皮细胞向间充质细胞转化[15]。在血管平滑肌细胞和心肌细胞中，Ang-(l-7)通过Mas抑制AngⅡ激活的 ERK 从而抑制细胞增殖。Ang-(1-7)能够通过抑制血清激活的ERK通路抑制人肺癌细胞系的增殖。肝星状细胞中，Ang(1-7)通过Mas 受体抑制AngⅡ激活的ERK 信号通路，从而抑制肝脏纤维化。

2.2 AKT信号通路

AKT又称蛋白激酶B，在不同的组织和病理生理状况下Mas可以参与不同的AKT信号通路，发挥机体保护作用。奥美沙坦治疗心肌炎大鼠能够上调 Mas 表达，激活AKT信号通路，提高了心肌功能。Ang(1-7)可能通过Mas/PI3K/AKT 通路促进心房钠尿肽分泌，从而起到心脏保护作用[16]。在胰岛素耐受大鼠代谢综合征模型肝脏、骨骼肌和脂肪组织中，Ang(1-7) 通过Mas激活AKT，调控胰岛素信号通路，增强胰岛素敏感性，改善代谢综合征[17]。Ang(1-7)也能够通过抑制AKT和MAPK信号通路来抑制肺癌细胞的迁移和增殖[18]。

2.3 环单磷酸鸟苷/蛋白激酶G(cGMP/PKG)通路

Ang(1-7) 增加NO的生成，升高cGMP的浓度，cGMP激活PKG,PKG激活后能够在多种水平调节胞内Ca2+浓度，Ang(1-7)与AngⅡ共同调节胞内Ca2+平衡。Ca2+可与钙调神经磷酸酶结合使其活化，引起胞质中T细胞活化核因子去磷酸化转移至细胞核，作用于核内锌指转录因子GATA-6，引起肥大基因转录，而Ang(1-7)与Mas结合激活NO-cGMP-PKG通路，这可以抑制钙通道开启，从而阻断Ca2+-钙调神经磷酸酶-T细胞活化核因子通路所引起的心肌细胞肥大。另外，Ang(1-7)可降低磷酸化糖原合酶激酶-3β的磷酸化水平，而后者是钙调神经磷酸酶的有效抑制因子，能阻止活化的T细胞核因子N-末端的丝氨酸磷酸化，抑制其转录肥大相关基因。在心肌细胞和肾小管细胞中，Ang(1-7)通过激活胞内cGMP/PKG通路，升高房钠肽和脑钠肽，这些利钠肽是AngⅡ重要的内源性拮抗剂，发挥抗水钠潴留、抗增殖、抗纤维化、抗炎性反应作用[19]。

2.4 c-Src通路

Src家族是非受体型酪氨酸激酶，接受膜表面酪氨酸激酶受体和细胞因子受体下传的信号，影响ERK1/2、P38、JNK及NADPH氧化酶等多种下游因子，参与心室重构等心血管疾病发生发展。Ang(1-7)使含Src同系物2的酪氨酸磷酸酶2磷酸化而加强其与c-Src的联系，从而抑制c-Src的活性，此作用可被Mas受体抑制剂A779阻断。Ang(1-7)可抑制脂多糖孵育的巨噬细胞中Src家族Lyn、Lck和Fgr蛋白的活性，并能抑制肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6的产生，Src特异性抑制剂PP2可加强Ang(1-7)的抗炎性反应作用，证明Src部分介导了Ang(1-7)的抗炎性反应作用[20]。此外，Ang(1-7)可抑制AngⅡ引起的ERK1/2、P38活化，此作用可被Src特异性抑制剂SU6656所抑制，表明Src对MAPK通路具有重要作用[21]。

ACE2-Ang(1-7)-Mas轴的作用所涉及的信号机制非常复杂，还可能与钙信号通路、RhoA/ROCK2、钙调蛋白依赖性激酶Ⅱ (CaMKⅡ)、核因子NF-κB等信号机制有关[22- 23]。

3 展望

作用于ACE2-Ang(1-7)-Mas轴的药物还处于临床前试验阶段。例如：Mas激动剂Ang(1-7)非肽类似物AVE0991已在apoE基因敲除小鼠和高血压大鼠上分别证明有延缓动脉粥样硬化进展和降压作用。ACE2-Ang(1-7)-Mas轴发挥功能依赖下游信号传导通路，因此在信号通路水平阻断或调控某些位点可能成为治疗临床疾病的新方向。如：P38 MAPK特异性抑制剂SB203580能通过抑制P38 MAPK酶活性，调控炎性介质和细胞因子产生。

综上所述，ACE2-Ang(1-7)-Mas轴具有广泛的生物学功能，相信药物干预ACE2-Ang(1-7)-Mas轴及其下游信号传导通路会为临床治疗相应疾病提供新方案和治疗靶标。

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