ACE-AngⅡ-AT1R/ACE2-Ang(1～7)-MasR軸與雌激素的關系

謝 晉 薛 軍 趙自剛

(河北北方學院微循環研究所，河北 張家口 075000)

ACE-AngⅡ-AT1R/ACE2-Ang(1～7)-MasR軸與雌激素的關系

謝 晉 薛 軍 趙自剛

(河北北方學院微循環研究所，河北 張家口 075000)

腎素血管緊張素系統；雌激素

腎素血管緊張素系統(RAS)是人體重要的內分泌調節系統，存在于血管、心臟、腎臟和腎上腺等組織中，共同參與靶器官功能的調節。生理條件下，它對心血管系統的正常發育與功能穩態、電解質和體液平衡、血壓穩態等方面均有重要的調節作用。近年來認為，RAS擁有兩條關鍵軸，血管緊張素轉換酶(ACE)-血管緊張素(Ang)Ⅱ-Ang 1型受體(AT1R)與ACE2-Ang(1～7)-Mas受體(MasR)；兩條軸的功能相反，二者平衡成為RAS發揮作用的重要基礎。雌激素是一種G18類固醇激素，對女性生殖系統、心血管系統、免疫系統、中樞神經系統均具有一定的調節作用；同樣，也通過調節RAS兩條軸的表達參與了多種疾病的發生與發展。為此，本文重點綜述RAS兩條軸與雌激素的關系，以期針對RAS，拓展雌激素臨床應用的新領域。

1 心血管系統疾病中RAS與雌激素的關系

RAS與心血管疾病的關系密切，2000年ACE2被Donoghue等〔1〕從人類心力衰竭cDNA文庫中克隆出來。這個發現，提供了新的RAS代謝通路，使人們認識到RAS組成比想象的更加復雜。2003年，Yagil等〔2〕提出了RAS調節血壓的兩臂學說，即：RAS的經典通路ACE-AngⅡ-AT1R發揮著加壓作用，另一通路ACE2-Ang(1-7)-MasR發揮著減壓作用，兩者相互平衡，相互協調，維護血壓的穩定。Burrell等〔3〕發現心肌梗死患者梗死區與邊緣區的ACE2 mRNA上調；Crackower等〔4〕發現ACE2-/-鼠的左心室室壁變薄，舒張末直徑增大，收縮功能減退，在其基礎上再敲除ACE基因，受損的心功能恢復正常；Huentelman等〔5〕給ACE2轉基因小鼠注射AngⅡ后，心肌纖維化與肥厚程度均輕于野生型小鼠。此外，ACE2-Ang(1-7)-MasR可以看作是對AngⅡ作用的負反饋調節因素，對心肌蛋白合成與增殖起到抑制作用，減輕心肌細胞對缺血與炎癥的敏感性〔6〕。這些研究表明，RAS對于心血管功能具有重要的調節作用，對于心肌纖維化、肥厚、結構損傷等過程具有一定的作用。

左室舒張功能障礙(LVDD)通過限制心排血量，加速神經內分泌激活導致心力衰竭。臨床研究表明，LVDD有年齡特異性，絕經后雌激素缺乏的婦女發病率較高，且雌激素缺乏與高血壓和左心室肥厚密切相關〔7〕，而這兩者是LVDD的高危因素。動物實驗研究顯示，雌性路易斯鼠去勢后，出現了血壓升高、心臟舒張功能異常、左心室重塑、還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶(NOX4)表達增高〔8〕。雌激素對動脈粥樣硬化的抑制作用已被很多動物實驗證實，雌激素長期治療可以有效抑制動脈粥樣硬化的發展〔9〕；這種長期作用與雌激素受體(ER)α與β的轉錄調節有關；17β雌二醇(E2)治療去勢小鼠可以減輕動脈粥樣硬化，但對ERα-/-小鼠的治療效果明顯減少〔10〕。這些研究表明，雌激素與心血管疾病的發生密切相關。鑒于雌激素與RAS在心血管疾病發生中的分別作用，學者們開始關注了心血管疾病發生過程中雌激素與RAS關系，以期針對它們開展心血管疾病的防治。通過免疫印跡與免疫組化方法證實在去勢大鼠動脈中的ACE表達增高，給予ACE抑制劑依那普利后，ACE表達正常；去勢大鼠中AngⅡ與AT1R的表達增高，依那普利與氯沙坦可以分別降低其表達〔11〕。Ricchiuti等〔12〕的研究發現，雌激素治療可提高去勢的高鹽飲食鼠AT1R表達。低劑量的雌激素與AT1R阻滯劑可以降低與更年期相關的炎癥反應和氧化應激〔13〕。實驗也發現，去勢組中大鼠心肌ACE2蛋白與基因表達與假手術組無明顯差別，然而雌激素干預顯著降低了心肌ACE2的表達；去勢組Ang(1～7)水平顯著高于假手術組，這種增幅不僅可以被雌激素抵消且雌激素使Ang(1～7)水平顯著低于假手術組；雌激素缺乏并不會影響未去勢鼠的MasR表達，但能顯著降低去勢鼠的MasR表達〔8〕。這些研究表明，雌激素的有益作用與RAS表達是密不可分的。但是，也有研究顯示，去勢大鼠心臟ACE活性與表達、ATR表達與對照組相比無顯著差異，在雌激素干預下，去勢大鼠ACE、AT1R表達均未發生顯著改變〔8〕；雌激素對醋酸去氧皮質酮(DOCA)鹽高血壓模型大鼠的AT1R表達無任何作用〔14〕；雌激素對心肌壓力負荷模型AT1R的表達也無任何作用〔15〕。因此，雌激素對AT1R的調節可能取決于特定的動物模型、不同的動物品系、環境，或存在其他的調控機制，這也需要今后進一步關注。此外，存在于腎上腺皮質球狀帶與髓質的RAS發揮著調節心血管功能的作用，循環與局部的AngⅡ通過AT1R建立了在腎上腺球狀帶上的醛固酮與在腎上腺髓質上的兒茶酚胺合成與釋放的調節機制〔16〕。醛固酮過多可以導致血壓升高，提高外周與中樞交感神經活性，是動脈粥樣硬化的重要危險因素〔17〕。Joffe等〔17〕的研究發現，去勢組大鼠腎上腺皮質醛固酮的含量無明顯變化，AT1R表達增高，去勢大鼠經雌激素干預后，腎上腺皮質醛固酮含量明顯下降。進一步的研究表明，雌激素可下調腎上腺皮質AT1R表達，使AngⅡ誘導醛固酮的分泌減少；上調腎上腺髓質AT2R表達，提高腎上腺髓質兒茶酚胺的合成與釋放〔18〕。可見，雌激素的心血管保護作用還與調節腎上腺的RAS表達有關。上述研究表明，RAS中ACE-AngⅡ-AT1R軸高表達介導了心血管疾病的發生與發展，ACE2-Ang(1～7)-MasR軸高表達則有利于心血管功能與結構的保護；雌激素的有利作用是通過調節二者平衡實現的，相關機制有待深入研究。

2 腎損傷相關疾病中RAS與雌激素的關系

在ACE2被發現前，ACE-AngⅡ-AT1R對腎臟疾病進展發揮著促進鈉水潴留、氧化應激、血管收縮、細胞增殖、炎癥和纖維化的作用〔19〕。研究顯示，與雄性相比，雌性動物在實驗性高血壓模型中表現出更輕程度的腎小球與腎間質損害〔20〕，AngⅡ作為RAS中發揮作用的活性成分，其表達與腎間質纖維化程度成正比。一般來說，AngⅡ發揮作用是通過其受體AT1R與AT2R實現的，AT1R與AT2R功能相抗衡，二者比例的變化直接影響AngⅡ的作用。在慢性腎臟病(CKD)早期，腎組織AT1R表達增加、AT2R表達下調，且早于腎小球內RAS的活化，AngⅡ通過AT1R介導血管收縮、系膜細胞肥大增生，故提示AT1R和AT2R表達的變化與CKD的發生、發展有關。研究報告，雌激素可明顯上調AT2R在大鼠、小鼠腎臟中的表達，這個因素可能有助于發揮雌激素的保護作用〔21〕。

ACE2發現后，ACE2-Ang(1～7)-MasR可以通過引起尿鈉增多、減少氧化應激、舒張血管、對抗增殖，通過上調一氧化氮與前列腺素濃度起到利尿作用，從而發揮腎臟保護作用〔19〕。在Ji等〔20〕的實驗中，高血壓去勢組大鼠腎組織ACE2活性與假手術相比下降30%，且加重了腎小球的病理損傷，與高血壓組相比腎小球硬化程度增加了1.7倍；雌激素干預后，ACE2活性得到逆轉，腎組織損傷減輕。Brosnihan等〔22〕的實驗證實在未敲除ERα的APOE-/-小鼠中，雌激素治療可以下調腎組織ACE、ACE2、AT1R mRNA表達，上調AT2R mRNA表達；在去除ER的小鼠中，雌激素治療上調了腎組織ACE mRNA表達；說明雌激素下調ACE mRNA表達的作用與ERα有關。此外有證據表明ACE/ACE2的比例對AngⅡ的產生與積累起到調節作用，ACE2表達減少使AngⅡ的濃度增高〔21〕。在一項止血帶性休克的研究中顯示，伴隨著肢體缺血再灌注引起急性腎損傷的同時，小鼠腎組織ACE表達升高、ACE2表達下降，血清AngⅡ濃度增高、Ang(1～7)濃度下降，腎組織AngⅡ、Ang(1～7)濃度均增高；ACE2-/-小鼠在止血帶性休克后表現出更為嚴重的腎損傷，ACE表達上調，存活率降低；ACE2轉基因小鼠在止血帶性休克后，腎損傷程度減輕，ACE表達恢復正常，存活率提高。結果表明，恢復ACE/ACE2平衡對于減輕止血帶性休克引起的腎損傷具有重要的意義〔23〕。但雌激素是否對于恢復止血帶性休克后腎組織ACE/ACE2平衡發揮有益的作用，還有待進一步研究。上述研究表明，RAS中ACE-AngⅡ-AT1R軸及ACE2-Ang(1～7)-MasR軸及其平衡對腎臟疾病進展有著重要作用；雌激素對多種腎病的有利作用與下調ACE-AngⅡ-AT1R軸、上調ACE2-Ang(1～7)-MasR軸表達有關，相關機制有待深入研究。

3 肺疾病中RAS與雌激素的關系

肺動脈高壓是一種常見的肺血管疾病，以肺小血管重建為特征，最終導致右心衰竭。在持續低氧引起的缺氧性肺動脈高壓模型上，發現單純低氧、去勢+低氧組大鼠肺小動脈管壁增厚與管腔變窄、肺動脈高壓、右心室肥厚指數增加的同時，血漿、肺組織ACE活性、肺動脈ACE mRNA表達、血漿、肺組織AngⅡ含量及肺組織AT1R蛋白與mRNA表達均顯著增高；給予外源性E2干預后，這些指標均顯著下降至假手術組水平；結果表明ACE-AngⅡ-AT1R軸活性增高參與了缺氧性肺動脈高壓的形成過程，其機制可能是通過促進肺小動脈收縮實現的，雌激素可通過下調ACE-AngⅡ-AT1R軸活性發揮抗肺動脈高壓的作用〔24〕。在慢性吸煙(6個月)導致肺動脈高壓大鼠模型上，發現慢性吸煙在引起大鼠右心室收縮壓(RVSP)升高的同時，增加了肺組織ACE與AngⅡ的水平，降低了ACE2表達；AT1R抑制劑氯沙坦顯著降低了RVSP及肺組織ACE與AngⅡ水平，提高了ACE2表達；研究結果表明，慢性吸煙通過影響肺組織ACE、ACE2的表達引起肺動脈高壓，ACE、ACE2在吸煙導致肺動脈高壓的病理過程中發揮重要作用〔25〕。Li等〔26〕在左肺切除后，采用注射野百合堿的方法建立了肺動脈高壓模型，大鼠在出現肺動脈高壓、心肌肥厚的同時，肺組織ACE、AngⅡ水平增高，ACE2、Ang(1～7)水平下降；ACE2激活劑resorcinolnaphthalein干預顯著降低了肺組織ACE、AngⅡ水平，提高了ACE2、Ang(1～7)水平，降低了ACE/ACE2、AngⅡ/Ang(1～7)比值，減輕了肺動脈高壓程度；resorcinolnaphthalein的有益作用被MasR抑制劑A-779廢除；研究結果表明，ACE、ACE2在野百合堿致肺動脈高壓的病理過程中發揮重要作用。臨床研究也顯示，肺動脈高壓患者表現出低水平的血清ACE2活性〔27〕。為此，Bradford等〔28〕提出了針對調節RAS兩條軸平衡治療肺動脈高壓的設想；但在某些肺動脈高壓的發病過程中，雌激素與RAS的關系仍需進一步闡明，以期為肺動脈高壓的治療提供新的藥物靶點。急性肺損傷(ALI)是多種嚴重致病因素導致的危重病理過程，以肺微血管高通透性為主要發病機制。研究者發現，肢體缺血再灌注在引起ALI的同時，也導致了小鼠肺組織ACE表達升高、ACE2表達下降，但肺組織AngⅡ、Ang(1～7)濃度均顯著升高，且再灌注早期以Ang(1～7)濃度增高為主，后期以AngⅡ濃度增高為主，肺組織ACE/ACE2比值與循環血中Ang Ⅱ/Ang(1～7)比值均失衡；ACE2轉基因恢復了ACE/ACE2、Ang Ⅱ/Ang(1～7)的平衡，ACE2-/-進一步加重了ACE/ACE2、Ang Ⅱ/Ang(1～7)失衡及肺損傷的程度；結果表明，高表達的ACE/Ang Ⅱ、低表達的ACE2/Ang(1～7)是肢體缺血再灌注引起ALI的重要機制，恢復ACE/ACE2平衡有利于減輕肢體缺血再灌注引起的ALI〔29〕。在LPS引起ALI的動物模型上，研究者發現ACE抑制劑卡托普利治療能抑制LPS增加肺組織ACE/ACE2、Ang Ⅱ/Ang(1～7)比值的作用；該作用進一步在應用大鼠肺微血管內皮細胞(PMVECs)的體外實驗中證實，且與抑制p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、細胞外信號調節激酶(ERK)1/2、 c-Jun氨基末端激酶(JNK)的磷酸化有關〔30〕；進一步的研究顯示，慢病毒轉染ACE2可恢復LPS刺激后PMVECs ACE/ACE2、提高Ang(1～7)水平、抑制p38 MAPK、JNK、NF-κB的磷酸化及凋亡與促炎介質的釋放，該作用被ACE2基因沉默、MasR阻斷劑A779所逆轉，且JNK抑制劑阻斷了ACE2基因沉默、A779的作用〔31〕。這些研究結果提示，調節RAS平衡減輕LPS誘導的ALI是通過MAPKs/NF-κB通路實現的。近年來的研究也顯示，雌激素通過抑制PI3K/Akt/SGK1通路減輕LPS引起的ALI〔32〕，但雌激素干預ALI的機制是否與調節RAS平衡有關？還值得進一步研究。上述研究表明，ACE-AngⅡ-AT1R、ACE2-Ang(1～7)-MasR軸失衡參與了多種原因導致肺病的發生與發展；雌激素對某些肺損傷具有較好的作用，但對于雌激素與RAS關系在肺病發生機制中的作用研究較少，仍需要進一步觀察。

綜上所述，RAS兩條關鍵軸ACE-AngⅡ-AT1R與ACE2-Ang(1～7)-MasR的平衡是發揮其生理功能、維持內環境穩定與自穩態的基礎；RAS廣泛參與機體多種生命活動的調節，RAS失衡是多種心血管疾病、腎病、肺病發生、發展的病理生理基礎；以RAS為調節靶點的多種治療措施或藥物已廣泛應用于這些疾病的治療，取得了良好的效果；雌激素部分通過調節循環或局部組織RAS的表達，對相關疾病的治療具有良好的作用。但雌激素對不同疾病發生發展中RAS表達的調控機制還不十分清楚，今后，應加強雌激素調節RAS機制的研究，以期針對RAS，拓展雌激素臨床應用；同時，充實雌激素的藥理學作用機制，為多種疾病的治療提供新的藥物靶點。

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〔2016-12-19修回〕

(編輯 袁左鳴)

R331.4

A

1005-9202(2017)19-4930-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.19.107

國家自然科學基金資助項目(81670446)

趙自剛(1974-)，男，博士，教授，碩士生導師，主要從事創傷休克的基礎與臨床研究。

謝 晉(1992-)，男，碩士，主要從事創傷休克的基礎與臨床研究。