ACE、ACE2基因在急性主动脉夹层和冠心病患者中表达的差异性研究

梁敏，李阳，张尔永

(四川大学华西医院心脏大血管外科，四川 成都 610041)

主动脉夹层虽总体发病率不高，但近年来有增加的趋势，当主动脉夹层发生时，其死亡率较高，是严重危及患者生命的临床急重症。引起主动脉夹层发生的高危因素有高血压、动脉粥样硬化、血脂异常、吸烟、遗传因素、外伤等，主动脉瘤也是发生主动脉夹层的一个病因。但高血压、动脉粥样硬化以及动脉瘤在临床上并不少见，大多数并未转化为主动脉夹层，而主动脉夹层与遗传有一定关系，因此我们设想这些疾病中可能某些基因的表达有差异而导致主动脉夹层在某些患者中易发生。

肾素－血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)是机体重要的内分泌调节系统，在高血压、动脉粥样硬化等的发生发展及水钠潴留中有着重要的调节作用。血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme，ACE)和血管紧张素转换酶2(angiotensin converting enzyme2，ACE2)共同作用于RAS系统，互相拮抗，目前国内外研究发现ACE和ACE2两者与心血管疾病如高血压、冠心病、心功能衰竭、心室肥厚、糖尿病、代谢综合征等疾病有关。

由此我们通过完成本实验以了解ACE、ACE2及其基因是否在主动脉夹层的发生发展中起到一定作用。

1 材料和方法

1.1 临床资料

实验分为主动脉夹层组、冠心病组以及对照组，对照组为无心血管疾病的正常成年人。共收集2011年3月至2012年10月68例血液样本，其中急性主动脉夹层34例，冠心病21例，对照组13例;有ACEI及ARB制剂服用史及马凡综合征患者未纳入本实验。患者具体临床资料，见表1。

表1 患者临床资料

所有患者均于入院后第2天清晨空腹采静脉血2 mL送检血浆ACE浓度。

上述患者实施手术时于术中取动脉壁组织，放入液氮罐中后转运至－70℃冰箱内保存，后续用于mRNA检测;实施开胸手术并取得主动脉壁组织者主动脉夹层12例，冠心病16例。未取得主动脉壁组织原因为:主动脉夹层组9例行介入治疗，8例非手术治疗，5例术前死亡;冠心病组2例非手术治疗，3例术中所取主动脉壁组织太少而弃用。

1.2 组织中ACE及ACE2mRNA表达的检测

用Trizol法提取组织总RNA，将提取的总RNA样本利用逆转录酶反转录成cDNA。采用BIO-RAD公司的iScriptTMcDNA Synthesis Kit，在PCR仪上进行扩增，完成后将cDNA标本置于－20℃冰箱保存备用，用于后续real time-PCR检测，反应条件为:95 ℃预变性180 s→然后95℃10 s，59℃10 s，72℃10 s循环40次→最后从65℃按0.5℃/s增量至95℃结束反应。ACE、ACE2及β-actin的基因引物及长度资料，见表2。

表2 ACE、ACE2及β-actin的基因引物序列和PCR扩增产物资料

1.3 统计学分析

结果用均值±标准差表示，应用SPSS17.0进行统计。各组中性别、高血压史及糖尿病史构成比差异采用卡方检验，当每组频数＜5时采用精确概率法检验;各组间血清ACE浓度、ACE mRNA表达和ACE2 mRNA表达差异比较采用单因素方差分析;P＜0.05有统计学意义。

2 结果

2.1 各组间患者血清ACE浓度比较

主动脉夹层组 ACE浓度为(17.9±7.9)U/L，冠心病组 ACE 浓度为(33.5±8.1)U/L，对照组ACE浓度为(38.4±4.8)U/L。主动脉夹层组与冠心病组间比较P＜0.001，冠心病和正常人群组间比较P＞0.05，各组间差异有统计学意义。

2.2 各组间患者组织中ACE表达结果

ACE在主动脉夹层组中的表达为(0.227±0.378);冠心病组中的表达为(7.086 ±7.693)，P ＜0.05。组间差异有统计学意义。

2.3 各组间患者组织中ACE2表达结果

ACE2在主动脉夹层组中的表达为(0.766±0.859);冠心病组中的表达为(9.613 ±11.543)，P＜0.05。组间差异有统计学意义。

2.4 各组间患者组织中ACE/ACE2比值比较

ACE/ACE2的比值在主动脉夹层组中的表达为(0.414±0.449);冠心病组中的表达为(0.811 ±0.256)。主动脉夹层组明显低于冠心病组，且有统计学意义(P ＜0.05)。

3 讨论

ACE是一种含锌的金属蛋白酶，主要存在于脉管系统中。ACE将无活性的Ang I转化为强缩血管的 Ang II［1］，后者作用于 AT1，使血管收缩、刺激醛固酮分泌，导致血压升高;同时，ACE还可以水解缓激肽，使其灭活，而缓激肽可释放NO、前列腺素等内皮细胞因子舒张血管并抑制血管平滑肌细胞增殖。另外，ACE还可水解其他多种血管活性肽。研究表明AngⅡ可导致超氧阴离子(O2-)、过氧化氮(OONO-)、过氧化氢(H2O2)生成，产生强烈缩血管作用，并诱导多种炎症因子，激活巨噬细胞和单核细胞，诱发炎症反应;同时诱导促进血管平滑肌增殖，血管重构，导致血管壁损伤和促进动脉粥样硬化。另外，炎症反应可激活活性氧簇，引起组织的氧化应激反应，而氧化应激在心血管疾病中起重要作用［2－3］，包括可导致动脉粥样硬化，高血压，冠心病等;同时，活性氧簇可激活 MMPs(基质金属蛋白酶)，MMP-1，MMP-2，MMP-9 在多项试验中已证实与主动脉夹层/动脉瘤的发生有关［4－5］。因此，AngII可能促进主动脉夹层的发生［6］，同时有研究显示RAS系统在腹主动脉瘤的发生中起到一定作用［7］。

虽然实验发现在心衰、高血压、心绞痛等心血管疾病中 ACE活性在疾病组明显升高［8－10］，但在本实验中通过检测外周静脉血ACE浓度显示了与之矛盾的结果。主动脉夹层组ACE浓度均降低，并且有统计学意义(P＜0.05);而冠心病组和对照组ACE浓度无明显变化。这一变化与升主动脉壁中ACE mRNA的表达是一致的，主动脉夹层组的ACE mRNA表达较冠心病组低，且两两之间有统计学差异(P ＜0.05)。

造成这种现象的原因我们推测可能为:(1)主动脉夹层发生后机体变化导致ACE降低。ACE可以通过作用于Ang I使其转化为AngⅡ，而AngⅡ也可调节ACE，目前有研究表明，AngII可以通过AT1-ERK(细胞外信号调节)/p38 MAP(有丝分裂原激活蛋白)激酶通路上调 ACE，同时下调 ACE2［11－12］。(2)ACE降低后导致主动脉夹层发生。ACE使Ang I转化为AngⅡ后产生缩血管作用，当ACE过度降低后，对血管的收缩作用下降，可能导致主动脉壁张力发生改变，而这种张力的改变可能在一定程度上导致了主动脉夹层的发生，但本实验例数偏少，还需进一步扩大样本研究来证实是否存在这种关系。另外，本实验主动脉夹层组患者均为急性主动脉夹层，慢性主动脉夹层患者是否也存在类似结果则不得而知，尚需进一步实验验证。

过去认为在RAS系统中仅存在ACE-AngⅡ-AT1轴，但在 2000 年 Donoghue［13］和 Tipnis 等［14］分别证实ACE还存在另一种同源物质，也就是血管紧张素转换酶2(ACE2)。由此发现RAS系统还存在另一分支系统:ACE2-Ang(1-7)-Mas轴。ACE2同ACE一样也为一种含锌的金属蛋白酶，研究表明，ACE2的金属催化区域与ACE有42%是一致的［13］，编码ACE2的基因含18个外显子和编码ACE的基因含17个外显子相仿［14］。ACE2在人体内的分布不如ACE广泛，主要分布于心脏、肾脏、睾丸、肺、动脉、静脉、脑等组织，其中回肠分布最多，在心脏血管内皮细胞以及肾脏组织分布也较多［15］。ACE2可以使AngII分解成Ang(l-7)，另外，ACE2还可以直接作用于AngI，使其分解成Ang(l-9)，Ang(l-9)再在ACE的作用下分解成 Ang(l-7)，同时 ACE2分解AngII的效率是 AngI的400倍［16］。而 Ang(1-7)生理功能主要为舒张血管、降低血压、改善冠脉灌注和内皮功能，抑制心肌细胞的肥大、抑制心肌成纤维细胞的增殖、对血管平滑肌细胞也同样有抑制作用。体外实验还证实ACE2能分解包括运动升压素、去精氨酸缓激肽等在内的其他血管活性肽末端氨基酸残基［17］。ACE2还能催化分解 aPelin-13和apelin-16的活性，aPelin一13可引起离体冠状动脉的收缩［18］。ACE2还能刺激机体产生NO、前列腺素、缓激肽等舒血管物质。因为ACE2的生理作用表现与ACE相反，国内外多项研究已提示ACE2可稳定粥样斑块、减少血小板粘附、抗血栓形成、减少炎症反应、促进心肌重构，降低血压等［19－24］，故目前文献普遍观点认为ACE2在心血管疾病中起到保护性作用。

本实验中，ACE2 mRNA在升主动脉壁中的表达显示主动脉夹层组明显低于冠心病组，分别为(0.766 ±0.859)(9.613 ±11.543)，差异有统计学意义(P＜0.05)。该结果提示ACE2在主动脉夹层的发生中可能起到一定作用，当ACE2表达减少时，对心血管系统的保护作用减弱，使患者易在动脉粥样硬化的基础上发生主动脉夹层。

结合ACE mRNA在升主动脉壁中表达结果观察，主动脉夹层组的ACE表达较低，证实ACE2在主动脉夹层发生中可能具有保护作用。但本实验无正常人升主动脉壁ACE和ACE2的表达结果，对其在正常人中的表达情况尚无法知晓。

此外有研究显示ACE与ACE2比例失衡与心血管疾病发生有一定关系［8］，我们在本实验中也观察了ACE与ACE2比值在各组间的差异，结果显示ACE/ACE2比值在主动脉夹层组和冠心病组中分别为(0.414 ±0.449)，(0.811 ±0.256)。统计分析显示主动脉夹层组与冠心病组比例差异有统计学意义(P＜0.05)，提示ACE与ACE2比例失衡与不同疾病的发生可能有一定关系。

总之，该实验显示血浆ACE浓度，ACE和ACE2基因表达在主动脉夹层中显著降低，为RASS系统在主动脉夹层发生中的作用提供了证据。但是，ACE和ACE2表达在主动脉夹层的发病过程中是如何变化的尚不得而知，需要后续进一步的研究来证实。

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