在高血壓發病過程中Rho/Rho激酶系統的作用

李巋 趙麗

1 Rho/Rho激酶概述

神經遞質和細胞因子等作用于相應的受體，引起相應受體的興奮，然后借助于G-蛋白將信息傳遞到細胞內。G-蛋白大體上分兩大類。其中Rho就是其中之一。Rho是哺乳類動物Ras基因超家族的一個亞群，被稱為小GTP結合蛋白。Rho主要作用是調節細胞內肌動蛋白骨架，與細胞的變形、運動、細胞分裂等有關，并調節平滑肌收縮過程中對鈣的敏感性[1]。Rho分有活化型和失活型兩種，通常大部分是以和GDP結合的形式存在的。在激動劑等細胞外刺激因素作用下，GDP結合型轉變為GTP結合型而被活化?；罨腞ho向下游分子傳遞信息。Rho的靶蛋白中，具有代表性的就是Rho激酶[2]。近年來人們普遍認為Rho激酶與高血壓、肺動脈高壓、冠脈痙攣、蛛網膜下腔出血后的腦血管痙攣、動脈硬化、血栓形成、冠脈術后再狹窄，以及心功能不全等心血管系統疾病有關，認為它是心血管病發病病因的重要組成部分[3]。本文就Rho與高血壓發病的關系做一個簡單的介紹。

2 血管平滑肌收縮與Rho激酶

眾所周知，血管平滑肌的收縮是由細胞內Ca2+濃度升高誘發的，與血管平滑肌收縮直接相關的是肌球蛋白輕鏈的磷酸化。細胞內Ca2+濃度升高時，Ca2+與鈣調蛋白(CaM)結合，形成復合物，此復合物可通過活化肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)，使肌球蛋白輕鏈(MLC)磷酸化，進而使肌球蛋白重鏈頭部的Mg-ATP酶活化，其釋放的能量可使肌動蛋白和間橋旋轉進而引起平滑肌收縮[4]。當細胞內Ca2+濃度下降時，Ca2+從與CaM結合上解離下來，MLCK失活，這時肌球蛋白脫磷酸化酶(MP)的活性占優勢，MLC的磷酸化水平下降，結果使平滑肌松弛。

如上所述，平滑肌是通過改變MLCK和MP活性之間的平衡，來改變MLCK的磷酸化程度，從而進行自身張力的調節。然而，在血管緊張素Ⅱ和內皮素-Ⅰ等激動劑作用下，會使Ca2+敏感性亢進，引發較高水平的MLC磷酸化，從而使平滑肌產生較高的張力[5]。在誘發該現象的過程中，低分子量的G蛋白Rho和Rho激酶，發揮著重要的作用[6]。MP是由肌球蛋白結合亞基(MYPT1)、酶促亞基(PPIe)及M20等三部分組成。Rho激酶，通過使MYPT1的第696位的蘇氨酸殘基或使第853位的蘇氨酸殘基磷酸化，抑制MP活化[7-8]，Rho激酶可使依賴于MP抑制蛋白CPI-17的第38位蘇氨酸殘基磷酸化，通過抑制MP的活性，可使Ca2+敏感性亢進[9]。通過以上信號轉導，Rho激酶可引起非依賴于Ca2+濃度的強烈的血管收縮。另外，MP活化會使Ca2+敏感性下降，誘導舒張。到目前為止，雖然上述信號轉導通路并未充分闡明，然而人們普遍認為與NO/cGMP通路有關的Rho活性的抑制與該舒張作用有關[10-11]。

3 高血壓與Rho/Rho激酶

Uehata等發現了Y-27632這一選擇性Rho激酶抑制劑對各種高血壓模型大鼠給藥，均有顯著的降壓作用，而對正常大鼠血壓無影響。根據這一現象提出了Rho/Rho信號傳遞系統與高血壓發病有關[12]。后來，又發現在自發性高血壓大鼠血管平滑肌上，Rho激酶抑制劑可抑制新福林等激動劑引起的血管收縮，其抑制程度較正常大鼠的血管強。長期給予Rho激酶抑制劑法舒地爾(fasudil)可顯著抑制血管中膜變厚及血管周圍的纖維化。人在給予Rho激酶抑制劑法舒地爾后，高血壓患者上肢血管阻力減少，血流量增多，均比正常人明顯。這說明，Rho激酶與高血壓患者外周血管阻力增大有關?？傊?，從種種報道來看，Rho激酶在高血壓患者血壓升高的發病機制中具有重要的作用[13-14]。

為了闡明高血壓發病中，Rho/Rho激酶信息系統的作用機制，TakemotM等，采用從正常大鼠胸主動脈分離培養的血管平滑肌細胞，研究了激動劑作用下，RhoA活化和MP磷酸化對RhoA/Rho激酶信號傳遞系統的影響[15]。當血管緊張素Ⅱ作用于血管平滑肌細胞后，RhoA會顯著被激活，用8-bromo-cGMP(100M)預處理，血管緊張素Ⅱ對RhoA的活化作用完全被抑制。另外，在血管緊張素Ⅱ作用下，血管平滑機細胞上的MYPT1(Thr696)的磷酸化水平會顯著升高，用8-bromo-cGMP(100M)或Y-27632(10M)預處理，會明顯抑制該磷酸化作用。由此可見，在血管平滑肌細胞上，8-bromo-cGMP和Y-27632均可抑制血管緊張素Ⅱ引起的RhoA活化、Rho激酶活化及MP磷酸化。從而又進一步證明了U-46619和內皮素-1等血管收縮劑也可引起MYPT1(Thr696)的磷酸化，在血管平滑肌細胞上，激動劑確實能引起RhoA/Rho激酶介導的MYPT1(Thr696)磷酸化。

Seko T等采用連續給予L-NAME,抑制NO合成，造成血管內皮損傷，制備了高血壓動物模型[15]，在該動物模型上研究了Y-27632的作用。在7～8周齡的SD大鼠，將L-NAME連續給藥3周，其收縮壓升至(152±7)mmHg，比給藥前升高了(37±5.5)mmHg。而Y-27632(30mg/kg)口服給藥后，L-NAME組大鼠，從1小時開始出現降壓作用，5小時收縮壓降至最低，下降了(32±14)mmHg，持續降壓作用達7小時，而對照組動物則沒有降壓作用。由此可見，Y-27632對內皮損傷的高血壓模型動物有顯著的降壓作用。在研究作為NO供體的Isosorbide mononitrate(ISMN)(30mg/kg)口服給藥時發現，在L-NAME組大鼠有明顯的降壓作用，ISMN對自發性高血壓大鼠則無顯著降壓作用，因此，認為ISMN對內皮損傷型高血壓有特異性效果。

Y-27632不僅與高血壓的發病有關，而且對高血壓模型大鼠有明顯的降壓作用，由此可以推斷RhoA/Rho激酶信號傳遞系統與高血壓病具有密切的聯系。MorishitaR等為了研究在高血壓病中，Rho激酶活化的機制，采用各種抗體分別研究了胸主動脈肌球蛋白輕鏈磷酸化相關因子，如RhoA、Rho激酶、CPI-17、MYPT1、MLCK等量的變化，然而在制備的各種高血壓動物模型上，均未發現其與對照組之間的顯著差異。因此，又對高血壓大鼠和正常大鼠間胸主動脈RhoA活化水平進行了比較研究，結果表明，高血壓模型的活化型RhoA明顯升高。另外，有研究表明，在腎性高血壓模型動物中，腎素-血管緊張素系統明顯亢進[16]。在自發高血壓大鼠中，組織血管緊張素Ⅱ水平顯著增高[17]。在DOCA鹽負荷模型及自發性高血壓大鼠中，均發現血中內皮素-1升高[18]。在L-NAME負荷模型動物中，DOCA鹽負荷模型動物中，可見內皮機能障礙和NO生成抑制，而在自發性高血壓大鼠和腎性高血壓模型中則未發現此種現象[16]。如此可見，雖然高血壓發病病因不同，出現的一些現象不同，但均有RhoA活化誘導Rho激酶活化這一共同現象發生，這說明該型號傳導系統在高血壓發病過程中發揮著主要的作用。

為了研究自發性高血壓大鼠血管RhoA活化的機制，有人用來源于大鼠主動脈的血管平滑肌細胞進行了研究。在細胞水平的研究結果表明，自發性高血壓大鼠的血管平滑肌細胞與正常大鼠血管平滑肌細胞相比，RhoA活化程度顯著增強。在對血管平滑肌細胞給予血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑纈沙坦后，自發性高血壓大鼠的血管平滑肌細胞活化型RhoA明顯減少。給予α1受體拮抗劑哌唑嗪，則未見顯著變化。雖然細胞內cAMP濃度、cGMP濃度與正常大鼠血管平滑肌細胞相比無顯著差異，而cGMP依賴性蛋白激酶Iα(cGKIα)的表達則顯著下降了。由此可見，在自發性高血壓大鼠的血管平滑肌細胞上，作為RhoA活化的機制，血管緊張素Ⅱ在自發性高血壓大鼠的血管平滑肌細胞上生成亢進，可能是因為RhoA活化。至于cGKIα表達減少，則可能是抑制RhoA活化的NO/cGMP/cGK信號傳導系統下調所致[18]。

本文就Rho/Rho激酶系統與高血壓發病關系的研究進展做了一個簡單的介紹。從目前的研究來看，RhoA可以說在高血壓病的發病過程中起到了一個分子啟動因子的作用。Rho/Rho激酶系統在誘導血管過度收縮方面發揮著至關重要的作用。

[1] Hall A.Rho GTPases and the actin cytoskeleton[J].Science,1998,279(5350):509-514.

[2] Kaibuchi K,et al.Regulation of the cytoskeleton and cell adhesion by the Rho family GTPases in mammalian cells[J].Annu Rev Biochem.1999,68(1):459-486.

[3] Shimokawa H,et al.Rho-kinase is an important therapeutic target in cardiovascular medicine[J].Arteriorscler Thromb Vasc Biol.2005,25(9):1767-1775.

[4] Somlyo AP,et al.Signal transduction and regulation in smooth muscle[J].Nature.1994,372(2):231-236.

[5] Somlyo AP,et al.Ca2+sensitivity of smooth muscle and nonmuscle myosin II:modulated by G proteins, kinases,and myosin phosphatase[J].Physiol Rev 2003:83(4):1325-1358.

[6] Ito M,et al.Intracellular signaling pathways for norepinephrineand endothelin-1-mediated regulation of myocardial cell apoptosis[J].Mol Cell Biochem.2004,259(1-2):197-209.

[7] Muranyi A,et al.Phosphorylation of Thr695 and Thr850 on the myosin phosphatase target subunit: inhibitory effects and occurrence in A7r5 cells[J].FEBS Lett.2005,579(29):6611-6615.

[8] Koyama M,et al.Agonist-induced activation of the RhoA/Rho kinase(ROCK)pathway results in inhibition of myosin phosphatase and maintenance of myosin light chain[J].FEBS Lett.2000,475(3):197-200.

[9] Surks HK,et al.Regulation of myosin phosphatase by a specific interaction with cGMP-dependent protein kinase I alpha[J].Science.1999,286(9):1583-1587.

[10] Lee MR,et al.Cyclic GMP causes Ca2+desensitization in vascular smooth muscle by activating the myosin light chain phosphatase[J].J.Biol.Chem.1997(8),272:5063-5068.