血管平滑肌钙动员和钙敏感机制在高血压中的改变

汪 燕，周慧轩，王 莉

(上海交通大学附属第六人民医院麻醉科，上海 200233)

原发性高血压的发生机制复杂。在高血压实验模型和临床患者中，常发现动脉血管壁结构和功能的异常，包括:动脉血管壁增厚、血管收缩增强以及血管舒张减弱。上述因素共同导致血管平滑肌(vascular smooth muscle，VSM)张力增加，进而引起周围血管阻力和血压的升高。众所周知，VSM的张力大小与血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)内Ca2+离子浓度和肌丝对Ca2+的敏感性密切相关。高血压时，VSMC的钙动员和钙敏感机制均发生变化，促使VSM过度收缩。因此，本文拟针对高血压时，VSMC中钙动员和钙敏感的改变及其发生机制的最新研究进展作一简要阐述。

1 血管平滑肌收缩的调节机制

肌球蛋白是VSM的一种收缩蛋白，其20 ku的调节性轻链MLC20的磷酸化和去磷酸化是血管舒缩调控的终末路径，也是血管舒缩调节机制中信号转导的重要介质。而MLC20的磷酸化受MLCK和MLCP的双向调节。血管收缩剂与VSMC的膜受体结合，导致细胞膜磷酯酰肌醇双磷酸(phosphatidylinositol 4，5-bisphosphate，PIP2)水解，产生三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)和甘油二酯(diacylglycerol，DAG)。IP3与内质网上的Ca2+通道结合，促使内质网Ca2+释放。同时，激动剂通过激活细胞膜上的电压门控、受体门控等各种Ca2+通道，促进细胞外Ca2+内流。细胞内Ca2+与钙调蛋白(Calmodulin，CaM)结合形成钙 －钙调蛋白(Ca2+-CaM)复合物，进而激活MLCK，促进 MLC20磷酸化，导致肌动蛋白和肌球蛋白相互作用，引起VSM收缩［1－3］。除了上述Ca2+依赖的收缩机制外，在细胞内Ca2+浓度相等时，由激动剂诱导的血管收缩幅度和MLC20磷酸化水平明显大于单纯由去极化引起的收缩幅度和MLC20磷酸化水平，且VSM收缩幅度和细胞内Ca2+浓度并非严格的线性相关，说明在VSM收缩过程中，还有钙敏感机制的参与［4］。钙敏感机制主要是调节MLCP的磷酸化水平。PIP2分解生成的DAG激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，使其下游的MLCP抑制蛋白(PKC-potentiated phosphatase inhibitor protein-17 ku，CPI-17)发生磷酸化，抑制 MLCP，使 MLC20磷酸化水平增高，促进VSM收缩。另一方面，激动剂以及部分内流的Ca2+还可以激活小G蛋白RhoA，进而激活Rho相关激酶(Rho-associated kinase，ROCK)，使 MLCP的调节亚基MYPT1磷酸化，也抑制MLCP活性，使VSM收缩增强［6］。

2 血管平滑肌钙动员机制在高血压中的改变

原发性高血压的发病机制涉及多种因素。其中VSMC中Ca2+动员的异常，是高血压重要的病理生理改变之一。Ca2+动员包括两方面:①细胞外Ca2+内流，②肌浆网Ca2+释放。

2.1 细胞外Ca2+内流在高血压中的改变 与Wistar Kyoto大鼠(WKY)相比，在静息状态时自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rat，SHR)VSMC内的Ca2+浓度升高，由血管收缩剂诱导的 VSMC中Ca2+内流增加［5－6］。

研究者们发现存在于SHR的VSMC膜上的L型Ca2+通道 (L-type Ca2+channel，LTCC)，不仅表达程度比WKY高，而且敏感性也增强，使用LTCC的阻断剂后可以明显减少Ca2+内流［5，7］。Lawton 等［7］通过膜片钳技术观察到，不同周龄的SHR肠系膜动脉VSMC的Ca2+内流增加，利用Western blot的方法发现LTCC的α1c亚单位表达较对照组明显增高。所以，SHR肠系膜动脉VSMC收缩功能的增强可能是由于LTCC的密度增加、Ca2+通道的开放数量增多、以及LTCC对于触发Ca2+内流的各种因素的敏感性增强，从而使Ca2+内流增加，VSM收缩性增强。Santana等［8］研究表明，LTCC又称Cav1.2通道，是由穿孔亚基 Cav1.2α1和修饰亚基β和α2δ-1亚基组成的三聚体，在SHR的动脉VSMC膜上，LTCC表达的增加与修饰亚基α2δ-1的增加密切相关。Kharade等［9］用Ang-Ⅱ处理2周形成的高血压C57BL/6小鼠进行研究，发现在肠系膜动脉VSMC膜上，LTCC表达上调，其中，Cavβ3亚基是起关键作用的调节亚基。上述研究虽然均表明，在高血压模型中，LTCC表达增高，但是具体是何种亚基起决定性作用，尚存在争议。另外，Cox等［10］发现，VSMC膜上的电压依赖性Ca2+通道的失活特性在SHR和WKY中有差别，SHR的Ca2+通道失活的时间，以及从失活状态恢复的时间较WKY明显缩短。这也导致了SHR中电压依赖性Ca2+通道活性增强，Ca2+内流增加。

VSMC膜上除了LTCC外，还存在瞬时受体电位通道(transient receptor potential channel，TRPC)，以 TRPC 亚型为主，是一种非选择性阳离子通道。TRPC不仅可以直接介导Ca2+内流，还可以通过引起细胞膜去极化从而激活LTCC，增加 LTCC 的 Ca2+内流。近期研究发现［11－12，38］，SHR 动脉平滑肌上的TRPC表达比WKY多，米兰高血压大鼠的肠系膜VSMC膜上，TRPC6的表达增高，敲除TRPC基因或使用TRPC抑制剂均可以降低血压。那么TRPC的上游信号分子具体是什么呢?Wenzel等［13］研究发现，存在于基膜结构中的一种称之为层黏连蛋白九肽(laminin nonapeptide，LNP)的小分子肽具有较强的血管收缩作用，它通过激活非选择性阳离子通道，引起细胞膜去极化，进而导致Ca2+内流。由此推测，LNP在高血压的发生中可能起到了不可忽视的作用，但是尚未有充足的证据证实这一观点。

2.2 细胞内Ca2+库释放在高血压中的改变 在高血压模型SHR 中，肌浆网 Ca2+库的 Ca2+存储能力增强［5－6］。此外，Nomura和 Asano等［14－15］在研究 SHR 和 WKY 肌浆网对Ca2+的缓冲功能时发现，无论是在肠系膜动脉还是在颈动脉中，SHR的肌浆网对于外部Ca2+的重新摄取能力较WKY均有明显提高。

Linde等［16］对米兰高血压大鼠模型的离体肠系膜动脉的研究发现，血管收缩剂诱导肌浆网钙泵释放增加，细胞内Ca2+浓度与对照组相比明显增高。这可能是由于肌浆网IP3受体I型数量增加，以及肌浆网钙泵(SERCA2)表达增高。此外，他们还发现［17］，内源性毒毛花苷可以增强盐敏感性高血压大鼠的肌浆网膜上钙泵的表达，增加ATP诱导的肌浆网Ca2+释放，提示内源性毒毛花苷在盐敏感性高血压大鼠的钙动员改变中起重要作用。Yazawa等［18］分析了实验鼠骨骼肌细胞中的肌浆网后发现，肌浆网的膜上有一种名为“TRIC”(trimeric intracellular cation)的通道。带正电荷的K+可以经由这种通道进入肌浆网，从而保证肌浆网能够正常释放Ca2+。他们培育出一种“TRIC”通道缺损的小鼠。结果发现，这些实验鼠心肌细胞的肌浆网不能正常释放Ca2+，导致肌浆网内Ca2+蓄积，使小鼠出现重度心力衰竭。TRIC通道包括两种亚型，TRIC-A和TRIC-B。Yamazaki等［19］研究发现，TRIC-A基因的过表达可以使小鼠产生低血压表型，相反，敲除TRIC-A基因则可以使小鼠发生自发性高血压。上述研究表明，TRIC-A基因在调节血压中起关键作用。此外，他们还发现［20］，TRIC-A的单核苷酸多态性也大大增加了高血压的风险，限制了抗高血压药物的疗效。

3 血管平滑肌钙敏感机制在高血压中的改变

钙敏感机制主要包括由ROCK和PKC两种激酶介导的信号通路。高血压时，不仅VSM中Ca2+动员发生改变，肌丝对于Ca2+的敏感性也发生改变。

3.1 ROCK在高血压中的活性增强 ROCK在高血压模型和高血压患者中均被激活［21－22］。Uehata 等［23］的研究首次提出，Rho相关激酶介导的钙敏感性参与体内血压水平的调节，且在3种高血压大鼠模型中，Rho相关激酶介导的钙敏感性均增强。Ryu等［24］研究显示，在SHR模型的肠系膜动脉中，由鞘氨醇磷脂胆碱(sphingosylphosphorylcholine，SPC)诱导的动脉收缩幅度比WKY明显增高，同时Rho相关激酶介导的钙敏感性增强。Freitas等［25］通过对里昂高血压大鼠(LH)的研究发现，由α-肾上腺素受体激动剂诱导的血管收缩过程中，ROCK介导的钙敏感信号通路比正常血压的大鼠强，但是这一现象只存在于小动脉中。且和其他高血压模型不同的是，由ROCK诱导的LH小动脉平滑肌的过度收缩性不依赖于MYPT1和CPI-17的磷酸化，提示ROCK介导的抑制并不影响LH小动脉平滑肌的过度收缩性。Nunes等［26］发现在高血压患者的白细胞中，ROCK的活性增强，且ROCK抑制剂Y-27632或法舒地尔，以及一种新型的强选择性Rho激酶抑制剂SAR407899，均可以剂量依赖性地降低SHR的血压。

关于在高血压模型和高血压病人中，Rho/ROCK的活性增强的机制，Shi和马明明等［27－28］认为，这是 RAAS系统上调和活性氧自由基的产生增多的结果。这也许是高血压的病理生理机制之一。此外，近年来关于ROCK基因多态性与高血压发生关系的研究逐渐成为热点，且争议颇多。Liu等［29］对中国汉族人口心血管疾病与ROCK基因多态性做了相关分析，发现二者之间的相关性不显著。相反，Seasholtz等［30］则发现ROCK2的基因多态性与全身血压的改变密切相关。另外，Yao等［31］利用基因敲除技术敲除高血压小鼠的ROCK1或ROCK2基因，发现，ROCK2基因对于血压的调节起到了关键的作用。以上研究结果的差异，可能是由于物种及人群选择的偏倚，研究方法的差异等所致。

3.2 PKC活性在高血压中的改变 除了由ROCK介导的钙敏感机制外，PKC也可以通过使CPI-17磷酸化，抑制MLCP，参与钙敏感机制对VSM收缩的调节。在SHR的VSM中，PKC表达增高，活性增强。与WKY的主动脉相比，SHR由NE诱导的主动脉收缩反应更容易被PKC的抑制剂H-7抑制［32］。PKC激动剂PDBu促使PKC从细胞质迁移至细胞膜，这种现象在SHR中比WKY明显。PDBu可以引起持续的血管收缩和灌注压升高，这种效应可以被PKC抑制剂抑制，且对SHR的抑制效应比WKY更为明显［32］。说明PKC能够增强VSM收缩蛋白的钙敏感性，并且在高血压模型中被过度激活。PKC有很多亚型都参与了高血压中VSM对于激动剂的过度收缩反应。比如，Ca2+依赖的PKC-α在高血压时激活增高，且在VSM中过度表达;非Ca2+依赖的PKC-ε在增加肌丝钙敏感性中也起到关键作用，与高血压时血管过度收缩有关［33］。

与之相反的是，近来也有报道称［24］，PKC抑制剂对于SPC诱导的SHR肠系膜动脉的收缩幅度没有影响，PKC在血管收缩剂诱导的SHR血管收缩过程中作用不大。Bal等［34］在SHR和WKY离体股动脉中观察到，PKC的抑制剂对于SHR的股动脉收缩没有影响，但是能减弱WKY股动脉的收缩幅度，说明PKC在血管收缩中的作用，WKY比SHR更明显。Budzyn等［35］发现在SHR中，5-HT诱导的血管收缩反应增强，这与过氧化物离子水平增高以及NO的调节作用降低有关，但是与高血压时Rho激酶或PKC过度激活无关，至少在高血压早期与之无关。有研究表明［36］，G蛋白信号途径调节蛋白2(regulator of G protein signaling 2，RGS2)的表达水平与血压密切相关，Rgs2基因敲除的小鼠发生了高血压。在Ang-Ⅱ诱导血管收缩的同时，存在一条负反馈调节途径，即PKC-iPLA2β-PKA通路，导致RGS2转录水平增高，从而降低血压。由此可见，PKC抑制剂对于高血压模型的血管收缩效应的抑制作用不明显的研究结果，有可能是由于PKC介导的负反馈效应部分抵消了其过度激活引起的缩血管效应。

对于PKC在高血压中过度激活的机制尚不十分明确，Touyz等［37］研究发现，原发性高血压患者的RAAS系统过度激活，导致活性氧自由基产生增多，氧化应激水平较正常人明显升高，这与高血压中PKC活性增高密切相关。然而具体的机制还有待进一步研究。

4 小结

综上所述，在高血压发生发展过程中，VSMC的钙动员和肌丝对于Ca2+的敏感性均比正常明显增强，使用LTCC和TRPC的阻断剂，敲除TRPC基因或肌浆网上TRIC-A基因，均可以降低高血压 VSMC 中的钙动员程度［7，11，20］，而使用ROCK和PKC的抑制剂则可以减弱肌丝对于Ca2+的敏感性［26－27，33］。这为治疗原发性高血压提供了新靶点，即除了利用经典的Ca2+阻断剂治疗高血压外，还可以通过干扰细胞膜上TRPC的表达，抑制肌浆网TRIC-A基因的转录与翻译，以及通过抑制PKC和ROCK介导的钙敏感通路上的某一信号分子，从而达到治疗高血压的目的。然而，在高血压中，钙动员和钙敏感的过度激活具体是如何产生的及其与基因多态性之间的关系，其上游信号通路有哪些，钙动员和钙敏感相互之间有何种联系，二者对高血压时血管平滑肌过度收缩的贡献大小，以及各通路抑制剂作用的分子靶点是什么，还有待进一步研究。

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