血管紧张素转换酶2对动脉粥样硬化的作用研究现状

王琳 郑恩来 张珂欣 冷吉燕 杨斯童

(吉林大学第一医院，吉林 长春 130021)

肾素-血管紧张素(Ang)-醛固酮系统(RAS)在心血管疾病的发生、发展中起重要作用。近年来随着人们对RAS的不断深入研究发现，由血管紧张素转换酶(ACE)2参与的ACE2-Ang-(1～7)-G蛋白耦联(MAS)轴,具有舒张血管、抑制心血管重构等作用。ACE2的基因多态性也和动脉粥样硬化(AS)存在相关性。本文对ACE2与AS的相关性研究进展进行综述。

1 AngⅡ导致AS的机制

RAS作为心血管系统功能的主要调节因子，对AS的发生和发展有重要作用。

AngⅡ是RAS的主要活性成分，主要由血管内皮细胞及血管平滑肌细胞分泌，由血ACE催化AngⅠ生成，与两个MAS受体，即AngⅡ受体1(AT1R)和AngⅡ受体2(AT2R)结合产生生物学效应，且AngⅡ与这两个不同的受体结合所产生的作用是相反的，其中主要通过作用于 AT1R发挥作用〔1〕。

AngⅡ通过诱导前列腺素的合成而引起血管通透性增加；AngⅡ作用于AT1R诱导平滑肌细胞和内皮细胞表达和分泌血管内皮生长因子，而血管内皮生长因子是生理和病理条件下血管再生、血管通透性增加及炎症反应的主要调节因子。AngⅡ介导血管壁细胞分泌P选择素、细胞间黏附分子(ICAM)、血管细胞黏附分子(VCAM)、单核细胞趋化蛋白(MCP)-1、白细胞介素和肿瘤坏死因子(TNF)-α等细胞因子和趋化因子，趋化白细胞和单核细胞向血管壁内迁移并进一步分泌细胞因子和趋化因子，进而使血管炎症反应加剧。AngⅡ通过作用于AT1R诱导血管壁细胞分泌表皮生长因子、胰岛素样生长因子、血小板源性生长因子(PDGF)引起平滑肌细胞增生或肥大；AngⅡ通过诱导转化生长因子-β、结缔组织生长因子、金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP)-1的表达促进血管壁的纤维化。

血凝素样氧化型低密度脂蛋白受体(LOX-1)是近年来发现的一种能够摄取氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)的新型受体。可以在血管内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞、血小板及纤维细胞表达，其主要功能是介导内皮细胞摄取 ox-LDL，并促使内皮细胞表达VCAM-1，从而推动AS的病理进程。随着泡沫细胞的形成，LOX-1 的表达越明显〔2，3〕。

RAS作为心血管系统对AS斑块的组成也有一定影响作用。AngⅡ可以通过调整巨噬细胞的吞噬作用、增加活性氧的产生及活化基质金属蛋白酶(MMP)而增加纤维帽的不稳定性，进而增加斑块的不稳定性〔4〕。

2 ACE2概述

2000年Tikellis等〔5〕先在人类心力衰竭心室互补脱氧核糖核酸(cDNA)文库中发现了人类第一个ACE同源基因-ACE2，ACE2有一个明显的信号肽、一个独特的金属蛋白酶活性位点和一个跨膜结构域，ACE2与ACE的金属蛋白酶的催化结构域有42%是相同的，提示它们是由同一个祖先基因演变而来的。 ACE2表达于动物和人类的AS斑，见于不同类型的受损细胞中，如内皮血细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞。

ACE2可以通过裂解AngⅡ C-末端苯丙氨酸生成Ang-(1～7)，ACE2还可以裂解AngⅠ生成Ang-(1～9)，这两种多肽普遍被认为具有保护作用。而Ang(1～9)最终可被ACE或其他酶催化形成Ang-(1～7)，因ACE2催化AngⅡ的活性是催化AngⅠ活性的360倍，因而ACE2主要是通过将AngⅡ转换为Ang-(1～7)发挥作用的〔6〕。Ang-(1～7)是MAS受体的内源性配体，MAS受体是一种细胞表面受体，在心血管系统高度表达。

3 ACE2对心血管系统的病理生理作用

3.1ACE2对AS的影响 ACE2的过表达增加粥样斑块的稳定性，可以抑制AS病变的进一步加重。相反，低密度脂受体(LDLR)或载脂蛋白(Apo)E缺陷的小鼠，ACE2的缺失可以加速AS的恶化。ACE2复制缺陷重组腺病毒转染治疗AS，可以使ApoE基因敲除小鼠斑块中MCP-1、CD68、VCAM-1和E-选择素的表达明显低于未转染ACE2的基因对照组，表明ACE2基因治疗抑制了MCP-1、CD68、VCAM-1和E-选择素的表达，降低AS的丙二醛(MDA)水平，提高AS的总超氧化物歧化酶(T-SOD)水平，减轻了氧化应激，进而减轻了血管炎症反应。同时还发现ACE2基因治疗降低了主动脉斑块内脂质含量，提示ACE2有保护内皮细胞功能，抑制AS的作用〔7〕。Zhang等〔8〕用ACE2转染人脐静脉内皮细胞(HUVEC)也得出了上述结论。

Ang Ⅱ明显促进了体外培养的HUVEC的 LOX-1基因及蛋白的表达，而ACE2 转染明显抑制了其 LOX-1蛋白的表达。此外，ACE2 转染明显抑制了大鼠动脉硬化斑块内 LOX-1蛋白的表达，表明 ACE2 转染通过抑制 LOX-1蛋白的表达而具有抗动脉硬化作用〔8〕。

作为RAS的另一成员，Ang-(1～7)与 Ang Ⅱ的作用相反，它可以抗AS。Zhang等〔8〕发现Ang-(1～7)可以通过抑制平滑肌细胞(SMC)增殖和迁移，而抑制大鼠球囊损伤后的颈动脉新生内膜的形成。Angela等〔9〕研究发现，给高胆固醇血症的小鼠输注Ang-(1～7)可以缩小其AS斑块的面积，改善血管内皮细胞功能。另外，长期输注Ang-(1～7)可以增加斑块胶原蛋白的含量，减少MMP-9的表达及中性粒细胞和巨噬细胞的浸润，进而增加斑块的稳定性〔10〕。Ang-(1～7)可以抑制血管内皮细胞还原型辅酶Ⅱ〔NAD(P)H〕氧化酶对NAD(P)H的氧化作用，继而抑制超氧阴离子生成，减少其对内皮细胞促凋亡作用〔11〕。Ang-(1～7)通过与其特异性受体MAS结合，活化或抑制细胞内多条信号转导通路，在细胞内信号分子水平上拮抗AngⅡ的作用。A779是Ang-(1～7)特异性受体MAS的阻断剂，它能够阻断Ang-(1～7)与MAS受体的结合，从而使Ang-(1～7)不能发挥心血管保护作用。

Trojanowicz等〔12〕也发现，慢性肾病患者的单核细胞及中性粒细胞ACE mRNA水平明显升高，AngⅡ表达上调，而ACE2表达下调，同时发现ACE的过表达可以明显抑制ACE2的表达，进而促进AS的进展。

综合以上研究得出RAS主要分为两个轴，即ACE-AngⅡ-AT1R轴和ACE2-Ang-(1～7)-MAS轴，这两个轴通常对血管细胞起相反作用。

3.2ACE2对血压的影响 Li等〔13〕首次证明了链脲佐菌素(STZ)诱导的高血压大鼠大脑皮质和海马区的Ang-(1～7)的水平和Ang-(1～7)-MAS-神经型一氧化氮合酶(nNOS)通路下调。向STZ诱导的糖尿病自发性高血压大鼠(SHR)侧脑室注射Ang-(1～7)，3 w后其收缩压明显下降，这种作用可被MAS受体阻断剂A779抑制，而对非糖尿病高血压大鼠没有上述作用，但Ang-(1～7)对血糖没有影响。Ang-(1～7)通过MAS1受体依赖的信号转导通路对高盐饮食诱导的高血压大鼠模型产生血管舒张作用〔14〕。Ang-(1～7)可以通过磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)依赖途径增加体外培养的内皮细胞NO的产生，增加内皮依赖性血管舒张功能。Ang-(1～7)经侧脑室给药与经外周给药对血压影响不同，其原因还需进一步探索。

3.3ACE2对心肌重塑及心功能的影响 心肌重塑和心功能改变与心肌Ang-(1～7)和MAS受体减少有关。在一项对心肌梗死大鼠模型的研究中，将慢病毒介导的Ang-(1～7)直接注射到结扎的冠状动脉前降支，发现Ang-(1～7)能抑制心肌肥厚，抑制左室壁变薄〔15〕。在对大鼠心脏成纤维细胞的体外研究中发现，Ang-(1～7)通过抑制AngⅡ介导的细胞外信号调节激酶(ERK)1和ERK2磷酸化水平以及增加双特异性磷酸酶(DUSP)1的活性，从而抑制丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的活性，抑制细胞前列腺素E2的生成，进而抑制心肌细胞肥大〔16〕。在对异丙肾上腺素诱导的大鼠心力衰竭模型的研究中发现，心力衰竭改变了左室和心肌细胞对Ang-(1～7)的功能应答，Ang-(1～7)增加细胞内钙离子浓度，对左室和心肌细胞产生正性肌力及松弛效应，增加左室充盈，改善左室动脉耦合及机械效率，这些作用由Ang-(1～7)作用于MAS受体，进而激活NO/环磷酸鸟苷(cGMP)信号通路，抑制AngⅡ导致的心肌重塑，而且Ang-(1～7)也可以通过抑制钙调神经磷酸酶/NFAT信号级联反应，减弱AngⅡ的作用〔17〕。Ang-(1～7)作用于ACE2基因敲除的压力超负荷引起的心力衰竭小鼠，可使左室短轴缩短率(FS)、左室舒张末压、左室内压最大上升速率(+dp/dtmax)、左室内压最大下降速率(-dp/dtmax)正常化，同时心脏重量、肥大标记的表达水平及NADPH氧化酶衰减也趋于正常化。Onat等〔18〕发现MAS缺陷小鼠心脏中Ⅰ型胶原蛋白、Ⅱ型胶原蛋白及纤维链接蛋白表达增多。Ang-(1～9)对心肌重塑与Ang-(1～7)有相似的作用，但是通过独立的作用机制完成的，Bader等〔19〕发现，与对照组相比，经渗透微泵输注Ang-(1～9)4 w可使脑卒中易感性自发性高血压大鼠心脏纤维化下降50%。

3.4ACE2对心律失常的作用 Ang-(1～7)对心功能不全模型不仅可以改善或维持心肌收缩力，还有抗心律失常的作用。在慢性心房快速起搏犬心房，Ang-(1～7)可以抑制心房起搏引起的ERK1/2 mRNA表达增加及心房纤维化，有效减少房颤的发生，缩短房颤持续时间。

Zhang等〔20〕体外研究证明，Ang Ⅱ-AT1R介导的ERK/MAP激酶信号转导通路可能是AngⅡ下调ACE2表达的重要机制，阻断AngⅡ-AT1R介导的ERK/P38MAP激酶信号通路有效地阻断Ang Ⅱ对ACE2表达的抑制作用。

4 ACE2作为生物学标记

Kalta等〔21〕也认为心力衰竭的心脏ACE2 mRNA明显增多，同时其水解产物 Ang-(1～7)也在心力衰竭患者的心室中高度聚集。原发性心肌病的心脏组织中ACE2活性也会升高。在慢性肾脏病(CKD)3～5期患者中，循环中ACE2基线活性越高，无症状AS风险越大，表明在冠心病发病前，ACE2可以作为心血管风险的生物标志物〔12〕。高胆固醇饮食组新西兰白兔AS斑块中ACE2活性及Ang-(1～7)的含量显著高于对照组。Fraga-Silva等〔22〕还发现，稳定动脉粥样硬化斑块ACE2活性较易损斑块低，提示在AS和AS进展的不同时期ACE2的活性不同。

5 已发现的ACE2激活剂

Fraga-Silva等〔22〕证明，重氮氨苯脒(diminazene)可使低剪应力所致大鼠颈动脉斑块内ACE2表达上调，使斑块胶原蛋白的含量增加，MMP-9蛋白表达下调及巨噬细胞浸润减少，使ICAM-1、VCAM-1表达下调，而对震荡剪应力所致大鼠颈动脉斑块没有上述作用，但在该研究中，diminazene并未使斑块面积缩小，可能与diminazene治疗时间较短有关。重氮氨苯脒乙酰甘氨酸盐(DIZE)通过激活 ACE2-Ang-(1～7)-MAS轴，抑制人视网膜色素上皮细胞p38MAPK，ERK1/2，应激活化蛋白激酶(JNK)，核因子(NF)-κB 信号转导通路，从而抑制脂多糖(LPS)诱导的炎症反应〔23〕。DIZE可以增加对照组和尿毒症组大鼠肾皮质ACE2活性，但对体外肾皮质膜 ACE2活性没影响〔24〕。与盐水对照组相比，DIZE呈剂量依赖性降低血压正常大鼠的平均动脉压，进一步通过体外实验探究其机制发现，DIZE可呈剂量依赖性的引起离体主动脉环的松弛，DIZE是通过激活内源性ACE2使血压下降的，但高浓度的DIZE抑制ACE2活性〔25〕。

6 展 望

目前，我们主要是通过ACE-AngⅡ-AT1R轴阻滞剂ACE抑制剂(ACEI)、Ang受体拮抗剂(ARB)阻断相关信号通路，产生抑制AS、降压、抑制心肌重构、改善心脏功能、改善肾脏功能作用，进而保护心、肾等相关脏器。那么今后，ACE2-Ang-(1～7)-MAS轴可以作为研制新药的新思路，凡是能够促进ACE2、Ang-(1～7)、MAS表达，增加其活性及抑制其降解的药物均能对心、肾等重要脏器产生相应的保护作用。

ACE2与脑钠肽(BNP)类似，不但可以作为心血管系统的保护因子，还可以作为心血管系统疾病的诊断及判断预后的指标。

目前虽然有研究者对ACE2激动剂进行了动物实验，但并未有ACE2激动剂应用于临床的报道，而且目前用于动物实验的ACE2激动剂是一种杀虫剂，其作用机制未完全清楚，所以ACE2激动剂及ACE2-Ang-(1～7)-MAS轴相关活性药物应用于临床可能还会有很长的路要走。