运动降低高血压机制中的ACE2途径研究

仇大勇，张 燕



运动降低高血压机制中的ACE2途径研究

仇大勇，张 燕

南京师范大学泰州学院体育与健康教育学院，江苏泰州，225300。

肾素-血管紧张素系统与心血管疾病有着复杂而密切的联系。近年来，研究证实一种新型的血管紧张素转换酶ACE2参与了包括血管紧张素在内的多种肽的代谢过程，在心血管疾病的病理生理方面发挥着重要作用。本实验通过运动对SHR大鼠心肌ACE2mRNA表达的影响，探讨运动降低高血压可能的机制。研究结果显示：8周游泳运动，使得运动的T组SHR大鼠心肌AngⅡ较不运动的S组SHR大鼠显著降低；而ACE2mRNA表达上，运动能显著提高SHR大鼠的ACE2mRNA的表达，但并不能达到正常大鼠的水平；运动能有效提高SHR大鼠心肌和血清中NO的含量。

运动；高血压；心肌；ACE2mRNA；途径

高血压是一种心血管综合征，其受遗传和环境等多种因素影响。如今高血压已成为威胁人类健康的重要病症之一，其发病与人体内部调节系统改变有着密切关系，其中以肾素-血管紧张素系统（RAS）的调节异常最为显著。在一段时间内，人们对肾素-血管紧张素系统的认识，主要集中在血管紧张素原被分解为血管紧张素Ⅱ（AngⅡ），AngⅡ与AT1受体结合，以实现小血管收缩、促炎性反应、醛固酮释放、促纤维化等作用。2000年，人们发现了血管紧张素转化酶2（ACE2），ACE2是一种新型的羧基肽酶，它的发现也引领人们对肾素-血管紧张素系统进行了全新的认识。血管紧张素转换酶2（ACE2）ACE的同源物，是由805个氨基酸组成的膜结合糖蛋白，基因定位于X染色体p22段，包含18个外显子[1]。ACE2在体内分布广泛，但主要集中在心、肾及睾丸内有大量表达。ACE2与ACE虽为同族物，但其在肾素-血管紧张素系统中作用，与ACE相反。ACE2与AngⅡ的亲和力非常高，在RAS中可以将AngⅡ水解为Ang1-7，而Ang1-7是 AngⅡ一种内源性的对抗剂，Ang1-7能与其特异性受体Mas结合，实现降低血压，保护心血管功能的作用。

运动是公认的防治高血压的有效手段之一，其防治高血压的机制一直是研究的热点和重点。运动降低高血压的机制大致包括心脏、血管的生理结构变化以及调节系统改变（主要集中在神经调节和体液调节的改变）。本研究通过游泳运动对自发性高血压大鼠（SHR大鼠）心肌和血浆中AngⅡ含量的变化、心肌ACE2mRNA表达的情况以及心肌和血清中NO含量的变化，来探讨运动降低高血压可能的机制。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选用雄性自发性高血压大鼠16只，随机分为安静对照组（S组和90min运动组（T组）各8只，选用8只Wistar雄性大鼠作为正常对照组（C组），每组大鼠年龄均为6周龄，体重190—200g。

大鼠采取分笼饲养，各笼4只，按国家标准固定混合饲料喂养，各组大鼠每天自由进食饮水。运动组大鼠进行适应性游泳1周，时间分别为40、50、60、70、80、90 min，以后每天游泳90min，每天上午游泳1次，每周运动6天，休息1天，直至游满8周。

1.2 研究方法

取大鼠血液和心肌组织。应用酶联免疫吸附法测定指标蛋白水平，RT-PCR法测定指标表达水平。所有采集的实验数据以均值±标准差（X±S），采用SPSS19.0统计分析软件进行统计分析，统计学显著性为<0.05，非常显著性为<0.01。

2 结 果

2.1 不同组别大鼠心肌和血浆AngⅡ含量比较

血管紧张素Ⅱ主要通过旁分泌和/或自分泌调节组织细胞生长，具有促心肌肥大的生长因子样作用，并在心肌肥大发展过程中，促进心肌细胞体积增大，加速蛋白质合成。

表1 不同组别大鼠心肌和血浆中AngⅡ含量比较

#：与C组对照组比较<0.05；**：与C组对照组比较<0.01；*：与S组对照组比较<0.01

本研究结果显示，3组大鼠心肌AngⅡ含量之间存在着差异，SHR对照组（S组）心肌AngⅡ含量高于Wistar正常对照组（C组）大鼠心肌AngⅡ含量（<0.05）；SHR运动组（T组）心肌AngⅡ含量显著低于SHR对照组（S组）心肌AngⅡ含量（<0.01）；而SHR运动组（T组）心肌AngⅡ含量略低于Wistar正常组（C组）心肌AngⅡ含量（p>0.05），但无统计学意义。

各组别大鼠血浆中AngⅡ含量也有差异，SHR对照组（S组）血浆AngⅡ含量显著高于Wistar正常对照组（C组）大鼠血浆AngⅡ含量（<0.01）；SHR运动组（T组）血浆AngⅡ含量略低于SHR对照组（S组）血浆AngⅡ含量（p>0.05），但无统计学意义；SHR运动组（T组）血浆AngⅡ含量显著高于Wistar正常对照组（C组）大鼠血浆AngⅡ含量（<0.01）。

图1 不同组别大鼠心肌和血浆中AngⅡ含量分布图

2.2 不同组别大鼠心肌ACE2mRNA表达情况

ACE2作为ACE的同族物，在心、肾及睾丸中分布最多，其直接能将AngⅡ分解成具有舒血管作用的活性物质Ang1-7，Ang1-7主要与其特异性受体Mas结合发挥作用。

表2 三组大鼠心肌ACE2 mRNA表达情况

#：与C组对照组比较 P<0.05；**：与C组对照组比较 P<0.01；*：与S组对照组比较P<0.05

C组    S组    T组

图2 不同组别大鼠心肌ACE2mRNA表达水平分布图

通过对不同组别的大鼠心肌ACE2 mRNA表达的对比分析，SHR对照组（S组）心肌ACE2 mRNA的表达显著低于wistar正常对照组（C组）大鼠的心肌ACE2 mRNA的表达（<0.01）；SHR运动组（T组）心肌ACE2 mRNA的表达高于SHR对照组（S组）心肌ACE2 mRNA的表达（<0.05）；SHR运动组（T组）心肌ACE2 mRNA的表达明显低于wistar正常对照组（C组）大鼠心肌ACE2 mRNA的表达（<0.05）。

2.3 不同组别大鼠心肌和血清NO含量的影响

NO是小分子气体，在许多细胞和组织中合成。其在体内起着信息传递、扩张冠状动脉、改善心脏血液供应等作用。

表3 各组大鼠心肌和血清中NO含量的影响比较

#：与C组对照组比较<0.05

**：与C组对照组比较<0.01

*：与S组对照组比较<0.05

图3 各组别大鼠心肌和血清中NO含量分布图

3组大鼠心肌NO含量检测结果表明，SHR对照组（S组）的心肌NO含量明显低于wistar正常对照组（C组）和SHR运动组（T组）心肌NO含量（<0.05）；SHR运动组（T组）心肌NO含量略高于wistar正常对照组（C组）大鼠心肌NO含量（>0.05），但无统计学意义。

各组大鼠血清中NO含量检测结果表明，SHR对照组（S组）的血清NO含量，明显低于wistar正常对照组（C组）（<0.01）和SHR运动组（T组）（<0.05）的血清NO含量。SHR运动组（T组）大鼠血清NO含量略高于wistar正常组对照组（C组）大鼠血清NO含量（p>0.05），但无统计学意义。

3 讨 论

随着社会的发展，经济条件的改善，出行和劳作方式的改变，使得人们体力活动越来越少。体力活动不足是全球多种慢性病发生发展的重要危险因素。高血压已成为全球公共卫生难题之一，而运动作为高血压的非药物治疗的有效手段，已得到愈来愈多的国家和地区的支持。运动能对高血压起到有效地防治作用，但其机制尚未完全阐明。

3.1 8周游泳运动对SHR大鼠心肌和血浆AngⅡ含量的影响

运动对血管紧张素Ⅱ影响的研究报道相当多见。急性衰竭性运动和过度训练都可造成心肌AngⅡ含量降低了和血浆AngⅡ的含量增加[2] [3]。本研究通过对不同组别的大鼠的对比研究，结果表明游泳运动对SHR大鼠心肌和血浆AngⅡ含量的影响，主要还是发生心肌中，游泳运动能有效降低自发性高血压大鼠心肌AngⅡ的含量，而对其血浆AngⅡ的含量影响并不大。有学者认为，由于心肌释放的血管紧张素Ⅱ可能只是部分进入了血液循环，而更多的作用于心肌细胞和冠状动脉的局部，使冠脉收缩，心肌收缩力加强[4]。8周的游泳运动能有效降低SHR大鼠心肌AngⅡ含量，从而减少冠状动脉和心肌收缩的不利影响因素，来实现控制血压和降低由AngⅡ诱发的高血压心肌肥厚的危险。但是游泳运动并不能够有效的降低循环血液中的AngⅡ的含量，这可能与影响循环血液中AngⅡ的因素较多有关。

3.2 8周游泳运动对自发性高血压大鼠心肌ACE2 mRNA表达的影响

ACE2基因上，X染色体有一个定量特性位点是与高血压的定量位点是相同，表明ACE2与高血压存在着一定的关系[5]。有研究显示， ACE2的mRNA和蛋白质水平随着血压的增加而显著降低[6]。Yagil等[6]认为ACE2通过负平衡ACE的活性调节血管张力，并作为防止高血压的发生的保护蛋白。有人对ACE2基因敲除的小鼠研究发现，ACE2基因敲除的小鼠，并没有出现较正常小鼠血压异常升高现象[7]。但对ACE2基因敲除小鼠，静脉推注血管紧张素Ⅱ后，ACE2基因敲除小鼠的血浆ACE2、AngⅡ水平是对照组的3倍，血压也明显增高，而对照组血压并没有发生明显改变[8]。Crackower等[9]报道，敲出ACE2基因的小鼠，其心脏组织中AngⅡ水平明显上升，并出现严重的心脏功能损害。有研究显示[10]，运动训练后的SHR大鼠出现血压降低的同时，血浆ACE2和Ang1-7水平明显升高。

研究通过游泳训练对SHR大鼠心肌ACE2mRNA表达的影响，来探索运动通过ACE2影响高血压的途径。研究结果显示，自发性高血压大鼠心肌ACE2mRNA的水平是低于正常Wistar大鼠的（p<0.01）；而通过8周的游泳运动，能够有效提高SHR大鼠的心肌ACE2mRAN表达水平（<0.05），但并未达到wistar正常对照组水平（<0.05）。在心肌中，ACE2能将缩血管物质血管紧张素Ⅱ分解为舒血管物质血管紧张素1-7。因此，8周游泳运动能降低心肌血管紧张素Ⅱ的含量，很可能是通过增加了心肌ACE2的表达，使得心肌AngⅡ分解增加。

3.3 运动对心肌和血清NO含量的影响

NO在高血压发病中的作用越来越被重视。高血压发病学中的多个机制都与NO的合成和（或）释放异常有关[11]。一氧化氮的合成部位广泛，但内源性NO产生的主要位于血管内皮细胞。一氧化氮能够与血管平滑肌细胞SGC结合，来降低细胞内钙离子浓度下降，从而使血管平滑肌松弛，血管扩张，血压下降[12]。NO也可能通过抑制ET而发挥舒血管和降压的作用[13]。本研究发现，自发性高血压大鼠S组血清中NO含量与正常组C组相比，呈现出显著降低（<0.01），提示高血压的发生、发展与机体内源性NO的含量有相关联。而运动T组与自发性高血压大鼠S组相比，血清中NO含量明显提高（<0.05），而对各组心肌中NO含量比较时，也发现出现同步结果，说明运动能有效改善自发性高血压大鼠内源性NO的含量。有研究[14]表明，运动可以有效改善心肌组织一氧化氮合酶的活性，增加心肌和血清NO合成和释放。有人研究[15]认为，自发性高血压大鼠体内血清NO降低与心、肾组织中ACE2表达水平呈正相关，且与血压呈负相关。本研究表明，运动可能通过ACE2-Ang1-7-Mas途径激活Akt，促进eNOS释放，从而实现对NO的调节。

研究结果表明，ACE2在运动改善自发性高血压大鼠血压状况的可能机制为：8周游泳运动通过上调ACE2mRNA的表达，来促进AngⅡ向Ang1-7分解，以对抗AngⅡ的作用，并通过ACE2-Ang1-7-Mas途径激活eNOS/Akt通路，来实现对自发性高血压大鼠血压的调节。

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Study on the ACE2 Pathway in the Mechanism of Exercise Reduction in Hypertension

QIU Dayong, ZHANG Yan

Institute of P.E., Nanjing Normal University Taizhou College, Taizhou Jiangsu, 225300, China.

Renin-angiotensin system and cardiovascular diseases have a complex and closely linked. In recent years, research has shown that a new type of angiotensin-converting enzyme (ACE2), including the participation of angiotensin peptide, a variety of metabolic processes in the path physiology of cardiovascular disease play an important role. This study was revealed the movement of the SHR rat heart ACE2mRNA expression, movement to explore possible mechanisms to reduce high blood pressure. The results showed: 8 weeks swimming, making the movement group T SHR myocardial Ang Ⅱ group S than not exercising SHR rats significantly decreased; while ACE2mRNA expression, exercise can significantly improve the SHR rats ACE2mRNA expression, but not reach the level of normal rats; movement can effectively improve the SHR rat myocardium and serum NO content.

Exercise; Hypertension; Myocardial; ACE2mRNA; Pathway

1007―6891（2017）02―0035―03

10.13932/j.cnki.sctykx.2017.02.10

G804.52

A

2016-10-13

2017-01-14