內皮素-1在肺動脈高壓發病中作用的研究進展

王 琪程兆忠王鏡鑾韓偉忠李 國王麗君

（1、青島大學醫學院，山東 青島266000；2、青島大學附屬醫院，山東 青島266000）

目前，隨著醫學診斷技術的不斷發展，肺動脈高壓這一疾病的診斷率逐漸升高，伴隨著醫學分子水平和精準醫學研究領域的不斷拓展，內皮素已被證實在肺血管阻力增高和肺血管重塑起著不可或缺的作用。在機體正常生理情況下，肺血管的收縮與舒張存在一定的平衡，當這種平衡一旦被被打破時便會增加患肺動脈高壓的風險。研究發現這種平衡的紊亂與機體中的一些內分泌因子失調有關，內皮素-1（endothelin-1，ET-1）在其中扮演著重要角色。新型肺血管擴張劑的不斷問世延長肺動脈高壓患者的中位生存期，讓更多經右心漂浮導管試驗證實的急性肺血管反應陰性的肺動脈高壓患者從中獲益。

1 ET-1生物學特征

上世紀90年代，日本學者Yanagizawa[1]等從動物血管內皮中分離提純出一種具有收縮血管的活性多肽，首次命名其為內皮素（endothelin，ET），它由21個氨基酸殘基構成，并初次對其特征進行描述。研究至今，內皮素（endothelin，ET）家族有3種同分異構體，依次命名為內皮素-1（ET-1）、內皮素-2（ET-2）、內皮素-3（ET-3），三者源自不同的內皮素基因。這3種同分異構體均具有肺血管收縮的生物學活性，然而這一作用又有伯仲之分，其中ET-1的作用最強。研究發現，ET-1在心血管系統中起主導作用。ET家族的前體是以由203個氨基酸構成的前內皮素原的形式存在，在裂解酶及羧化酶的作用下逐步裂解為分子量較大的內皮素片段，最終在內皮素轉換酶（endothelin-converting enzyme，ECE）的作用下進一步分解、代謝成為具有21個氨基酸殘基構成的生物活性多肽，即內皮素。ET-1的釋放主要依賴于基因轉錄水平的調控，這一過程受許多因素包括c-fos、c-jun、急性時相反應調控元件、核因子AP-1和GATA-2的調節[2-4]。肺血管內皮有較多內皮素表達，國內外許多研究發現，在循環血量流經的器官如心、腎等血管內皮也有不同程度的內皮素表達。另外，白細胞和巨噬細胞等也存在少量的內皮素表達[5]。到目前為止，ET-1的促肺血管收縮作用最為顯著。除此此外，ET-1還具有促進血管內皮生成、誘導細胞分化成熟、刺激細胞有絲分裂和類細胞生長因子的作用。據報道，ET-1與肺血管疾病、心源性休克、慢性心力衰竭、尿毒癥、炎癥性腸病、良惡性腫瘤等疾病的發病機制密切相關[6]。

2 內皮素-1、受體與肺動脈高壓

2.1 內皮素受體

由內皮素受體（Endothelin receptors，ETR）介導的生物學活性大部分是通過G-蛋白偶聯受體傳導通路來完成，研究表明，內皮素受體屬于G-蛋白偶聯受體家族體系。目前為止，經驗證具有生物學效能且能夠介導肺血管收縮的內皮素受體有兩種，即內皮素受體-A和內皮素受體-B。另有研究發現，對ET-3具有高度親和力和選擇性的內皮素受體，部分學者命名為內皮素受體-C(ETC），然而至今人體組織中仍尚未發現[7]。內皮素受體-A和內皮素受體-B對不同的內皮素具有相對不同的選擇性和親和力，肺血管平滑肌細胞中具有較多的ETA表達，它對內皮素具有高選擇性。研究表明，ETA對ET-1和ET-2的選擇性和親和力均強于ET-3。不但肺血管平滑肌細胞中可表達ETB，而且肺血管內皮細胞也可表達ETB，因此它是一種非選擇性內皮素受體，然而它對上述三種內皮素在選擇性和親和力方面均無顯著差異。當ETA與內皮素結合生物學活性被激活時能夠介導肺血管收縮，較多研究支持，內皮素受體與內皮素結合后是通過激活G-蛋白偶聯受體通路來介導肺血管收縮效能[8]。另有一些研究表明，ETA發揮生物學活性首先激活鈣離子通道，繼而引起細胞外鈣離子內流導致細胞內鈣離子濃度升高，從而介導肺血管平滑肌收縮[9]，這種鈣離子通道是一種非選擇性離子通道，它存在于肺血管平滑肌表面。然而，ETB介導肺血管舒張的機制主要通過肺血管內皮生成一氧化氮和前列環素來完成[10]，后者可通過抑制前內皮素原-1的轉錄過程對ET-1生成發揮負反饋作用，因此這一過程有助于部分ET-1的清除[11]。

2.2 內皮素-1與肺動脈高壓

目前，全球公認的肺動脈高壓發生及發展的兩大病理生理是肺血管阻力增加（pulmonary vascular resistance，PVR）和肺血管重塑（pulmonary artery remodelling，PAR），然而內皮功能障礙又會加速這一進程。肺組織中過飽和的ET-1能夠導致ET家族對生物學介質的親和力和敏感性降低，同樣ET-1也是肺血管阻力增加和肺血管重塑發生、發展的觸發因素。相比不合并肺動脈高壓的患者而言，除了肺血管內皮外，內皮素-1和前內皮素原-1亦被證實在肌性動脈存在不同水平的表達[12]。據報道，ET-1表達水平的高低與PVR的增加以及與遠端肺血管損害的嚴重程度密切相關[13]。通過各種途徑進入肺循環的內皮素-1數量增多及內皮素-1的清除障礙能夠解釋為何合并肺動脈高壓的患者中循環血液中內皮素-1處于較高水平[14]。已被證實，一些與PAH相關的疾病，如結締組織疾病，先天性心臟病等均存在較高水平的血漿ET-1[15-20]。ET-1能夠作為骨形成蛋白受體-2（BMPR2）的配體，并與之緊密結合，繼而產生生物學反應。已被證實，骨形成蛋白受體-2（BMPR2）的突變與PVR的增加具有相關性。突變的BMPR-2多種多樣，其能夠截斷蛋白或改變保守區域，繼而干擾配體與BMPR-2相結合或影響激酶活性[21-24]。BMPR2的配體、BMP7以及部分BMP4能夠調節血管的收縮和舒張，這一過程是通過抑制平滑肌細胞ET-1的釋放和抑制血管壁的收縮反應來實現。在小鼠試驗中，過度表達的BMPR2已被證實能夠減弱肺動脈高壓對低氧的反應性。

3 ETR拮抗劑與肺動脈高壓

目前，內皮素受體拮抗劑（ETR）主要適用于經右心漂浮導管驗證的急性肺血管反應試驗陰性的肺動脈高壓患者。多項臨床試驗結果都已經證實，應用內皮素受體拮抗劑的肺動脈高壓實驗組較安慰劑組能夠明顯改善患者的主觀癥狀，客觀講，亦能顯著改善血流動力學指標，較多肺動脈高壓的患者能夠從中受益。此外，內皮細胞ETB受體還能發揮潛在的生物學活性，即一氧化氮、前列環素的釋放和清除循環中過飽和的內皮素[25-26]。同內皮素受體一樣，內皮素受體拮抗劑也有兩種，即選擇性ETR拮抗劑和非選擇性拮抗劑。ETB受體一旦被激活即可引起肺血管舒張，這樣能夠中和ETA受體介導的肺血管阻力增高的生物學作用，繼而延緩肺動脈高壓的進展。然而非選擇性受體拮抗劑不但能夠抑制ETA，亦能抑制ETB，因此它能夠抑制ETB激活后的舒張肺血管作用，這是為何非選擇性ETR拮抗劑研制過程受限制的原因。相反，選擇性ETR受體拮抗劑具有ETB受體激活后的肺血管舒張作用，同時又能抑制ETA受體介導的肺血管收縮，因此目前市場上多數內皮素受體拮抗劑緊緊圍繞ETA而設計研發。

3.1 波生坦

本世紀初，波生坦（Bosentan）被FDA批準用于肺動脈高壓患者的臨床治療，其不但可以抑制ETA亦能抑制ETB，因此被稱為雙重內皮素受體拮抗劑。波生坦對ETA受體較ETB受體具有較高的受體親和力，其半衰期約為7小時，而其生物利用度較低，約為50%[27]。波生坦的分解代謝主要由CYP2C9及3A4兩種同功酶來完成，這兩種同工酶屬于細胞色素P450酶系。由于華法林、地高辛的代謝同樣需要細胞色素P450來完成，因此波生坦與華法令、地高辛重疊使用時會發生相互作用。盡管他們之間在應用上并無明顯禁忌，由于細胞色素P450在肝臟細胞中高度表達，因此密切監測肝功能仍予以重視[28-32]。目前，國內外一致公認的波生坦口服劑量為250mg分兩次應用。肺動脈高壓患者初始劑量為62.5mg，每日2次（連用1個月），若此后無有明顯的肝功能異常（通常轉氨酶小于正常上限的3倍）可逐漸加量至125mg，每日2次。波生坦主要的副作用為肝功能異常，此外還包括血紅蛋白降低、血壓下降及外周水腫等[33-35]。

3.2 馬西替坦

除了波生坦具有雙重內皮素受體拮作用外，另一種應用于臨床肺動脈高壓治療的雙重受體拮抗劑為馬西替坦（Macitentan），其于2013年被批準使用，每日的口服劑量為10mg。馬西替坦是通過調整波生坦的化學結構使磺胺叔丁基苯磺酰胺部分的初始化來完成，調整后的化學結構再被一系列簡單烷基磺酰胺基團所取代。在藥理學方面，較波生坦更為顯著的是該藥增加了自身到達肺組織滲透性和高親和力。SERAPHIN實驗表明，應用馬西替坦治療的肺動脈高壓實驗組較安慰劑組支間相比，明顯的降低了疾病惡化的風險。此外，馬西替坦對6分鐘試驗、WHO功能分級和降低肺血管阻力都具有重要意義[36]。

3.3 安立生坦

安立生坦（Ambrisentan）能夠選擇性抑制ETA，與波生坦代謝不同的是其主要通過肝臟中的葡糖醛酸化途徑代謝分解，因此與華法林重疊時不存在相互作用的發生。通過對特發性PAH、結締組織相關PAH、厭食抑制癥和感染人類免疫缺陷病毒（HIV）的患者進行為期12周的觀察研究，安立生坦在6分鐘步行試驗、呼吸功能評分及WHO功能分級均有不同程度的提高，更為重要的是其能夠顯著降低肺循環阻力以及改善心臟射血功能[37]，繼而改善肺動脈高壓患者的預后，目前該藥我國已上市。

3.4 西他生坦

西他生坦（sitaxsentan）對ETA受體具有較高的選擇性，較ETB而言，其對ETA具有更為顯著的親和力，約為6500倍，半衰期為2-7小時。國內外研究已證實應用西他生坦會減少華法林約80%的劑量才能維持理想的INR目標值[38]。據報道，西他生坦嚴重副作用為肝功能損傷，甚至會有生命危險，2010年12月美國輝瑞制藥有限公司宣布將該藥從市場中緊急撤出，并叫停該藥的所有臨床試驗。

3.5 替唑生坦

以上所述藥物均為選擇性受體拮抗劑，而替唑生坦（tezosentan）具有非選擇性，其為極性較強的親水性內皮素受體拮抗劑，以往該藥的臨床試驗主要針對充血性心力衰竭（Congestive Heart Failure，CHF）患者，由于其對CHF的各項指標無明顯改善[39]，于2005年11月該藥研究被迫終止。目前該藥仍處于研發中。

3.6 聯合用藥

肺動脈高壓除了應用單一內皮素受體拮抗劑治療外，另有一些新型肺血管擴張劑聯合治療PAH的療效。研究發現，盡管波生坦會導致5型磷酸二酷酶抑制劑的生物利用度下降[39]，波生坦聯合西地非應用于PAH的效果可觀。謝艷麗等[39]對90名合并先天性心臟病的肺動脈高壓的患兒進行為期180天的研究發現，波生坦聯合西地那非的總體有效率為95.56%。此外，聯合應用波生坦與前列環素類藥物也被證明是安全有效的，并且后者會增強波生坦的療效[40-41]。據報道，一名患有進展性右心衰竭及重度PAH的女性患者在經過波生坦、他達拉非和貝前列素的三者聯合治療6個月后痊愈。然而，最近的freedom-c試驗對350例患者進行為期4個月的觀察研究發現，在應用波生坦/或西地那非的基礎上加用曲前列環素在6分鐘步行試驗和Borg呼吸困難評分上均不能讓肺動脈高壓患者明顯獲益[40]。

4展 望

目前，肺動脈高壓的發病率正逐年升高，但隨著對該病發病機制的不斷探索和對肺血管疾病精準醫學領域的不斷拓展，讓肺動脈高壓患者從靶向藥物尤其ETR拮抗劑的不斷問世中獲益，即便如此，部分藥物仍缺乏充足的循證醫學依據。期待不久的將來，ETR拮抗劑的研究領域逐步拓寬，讓更多肺動脈高壓患者從中受益。

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