运动对高血压心肌血管紧张素Ⅱ/一氧化氮系统的影响

　　作者：仇大勇,张燕,张钧　　作者单位：1.南京师范大学泰州学院体育系，江苏 泰州 225300;2.扬州大学运动人体科学研究所

　　【摘要】运动作为治疗高血压病主要手段之一，能降低血压，有效降低心肌血管紧张素(Ang)Ⅱ水平，提高一氧化氮(NO)水平，其机制可能是提高血管紧张素转换酶(ACE)2的表达及其活性，或提高AngⅡ受体1的表达及其活性，从而提高AngⅡ与其受体结合力，达到降低AngⅡ的目的。

　　【关键词】 运动;高血压,血管紧张素Ⅱ,一氧化氮

　　WHO 预测到2020 年心血管疾病为世界范围内最共同的死因。糖尿病、吸烟和高血压是其最主要的危险因素 。高血压被认为是一种环境和遗传因素共同作用的多基因疾病。人类高血压发病中90% 为原发性高血压，同时约有60%的高血压患者伴有不同程度的心肌肥厚。

　　肾素-血管紧张素系统(RAS)是哺乳动物体内一种重要的激素调节系统，对正常的心血管系统发育、电解质和体液平衡、血压调节以及病理状态下心血管系统结构与功能重塑起着重要的作用。研究表明[1]，RAS不仅存在于循环系统中，而且存在于血管壁、心脏、肾脏和肾上腺等组织中，通过旁分泌、自分泌以及胞内分泌等途径共同参与对靶器官的调节。新近观点认为，局部组织内的RAS激活可能在心血管疾病的病理发展中起着重要的作用。基础与临床研究均证实，血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)和AngⅠ型受体拮抗剂对高血压、充血性心力衰竭、心梗后心室重构以及肾脏疾病有肯定的疗效。在经典的RAS途径中，血管紧张素转换酶(ACE)分解血AngⅠ，生成Ang Ⅱ。Ang Ⅱ是主要的活性介质，通过与体内细胞膜上特异性的Ang受体结合，对机体产生重要的生物学效应;ACE是AngⅡ生成的主要限速酶，而AT1-受体(R)是AngⅡ生物学效应的主要介导者。近年来，随着RAS一些新成员的发现以及功能的逐步阐明，使人们意识到RAS组成的复杂性。另外，一些新观点，新理念的建立与完善也拓展了人们对RAS的认知领域。研究显示，RAS内可能存在着许多相互拮抗的调节机制。最初人们发现，AngⅡ两种特异性受体AT1-R和AT2-R，它们所介导的生物学效应相对抗。随着研究深入，陆续发现了Ang(1-7)和AngⅡ，ACE和ACE2等，ACE2与Ang1-7能对抗ACE与AngⅡ的作用，调节心血管、肾脏功能，并参与降低血压和心血管保护作用。

　　1 ACE2的生物学特征

　　新近研究发现的ACE2是一种与啮齿类动物及人类ACE同源的含锌金属蛋白酶[2,3]。2000年，Donoghue[2]和Tipinis[3]分别从人类心衰左心室cDNA文库和人淋巴瘤cDNA文库中克隆出了一种新型的ACE同族物，命名为ACE2/ACEH。尽管ACE2与ACE在某些序列上存在着完全相同性(ACE2的锌金属肽酶活性位点序列与ACE序列有42%完全相同)，但是ACE2的分布比ACE局限得多。最新研究表明[4]，ACE2主要在心脏，肾脏以及睾丸和胃肠道出现高表达，在中枢神经系统和淋巴组织表达则较少。ACE2 主要分布于心脏和肾脏血管内皮细胞,而在远端肾小管的上皮细胞和冠状血管、肾血管的平滑肌细胞则只有少量分布。ACE2最适pH值为6.5，其活性受Fe2+、Cl-影响[5]。有研究表明[6]，SHR和盐敏感性高血压大鼠(SBH)模型在发生高血压后ACE2 在mRNA 水平和蛋白水平均是低表达的。许昌声等[7]研究显示， 6月龄SHR大鼠肾脏，心脏及胸主动脉中ACE表达明显高于魏凯氏大鼠(WKY)组，而ACE2表达明显低于WKY。并且这种降低可以被AngⅡ1-R(AT1 )拮抗剂阻断,说明AngⅡ能够通过其AT1 受体被阻断升高ACE2的表达。Ferrario[8]的实验证实对大鼠应用ACE1(赖诺普利)和AT1受体拮抗剂(氯沙坦)后血压下降的同时ACE2、mRNA分别升高了4.7和2.8倍。应用氯沙坦后ACE2的酶活性也有明显的升高，但赖诺普利对ACE2酶活性的影响不大。

　　作为一种单羧基肽酶，ACE2能水解AngI生成Ang(1-9)，后者可在其它肽酶的作用下进一步生成Ang(1-7);另外还能直接水解AngⅡ生成Ang(1-7)，其催化AngⅡ的效率是AngⅠ的400倍[9]。研究显示Ang(1-7)通过与自身受体结合，介导着与AngⅡ相拮抗的生物学效应。因而推断在RAS中，ACE2可能通过生成Ang(1-7)以及减少AngⅡ，发挥着对机体有益的作用。有证据表明[10]，ACE2是心血管功能的重要调节者，同时与高血压、糖尿病肾病、糖尿病、心衰及心梗等疾病有着密切的联系。

　　除了参与血管紧张素多肽的降解外，ACE2还参与其它肽系统内的多肽降解，这些相互作用的调节系统在疾病的发生发展过程中的重要意义有待进一步研究阐明。另外研究还发现[11]，ACE2能促进一些受体(如缓激肽2型受体)在细胞膜上与AT1受体形成杂二聚体，通过受体间的相互作用，直接影响着AT1受体的功能。

　　2 Ang(1-7)的生理学作用

　　Ang(1-7)能够舒张血管、降低血压、利尿、利钠,调节水、盐、电解质平衡,还有抗增殖[12]，抑制心肌细胞肥大的作用。叶自林等研究表明[13]，用Ang1-7干预SHR大鼠肾脏，会使肾脏中AngⅡ的AT1受体表达下调。也有研究表明[12]，大剂量Ang1-7可与AngⅡ竞争AT1受体。何建桂等研究表明[14]，外源性Ang -(1-7) 抑制了SD大鼠心肌中AT1受体mRNA 的表达。AngⅡ的生理作用是收缩血管，升高血压，促进心肌细胞肥大和增殖。也有研究表明，Ang -(1-7)能预防和降低实验性高血压大鼠血压。

　　3 AngⅡ/NO系统

　　3.1 AngⅡ对NO的调节

　　AngⅡ 可以通过降解缓激肽来减少NO 的生成,又因促进氧化应激诱导自由基的产生而加速NO的灭活。国内有报道[15]指出,在培养新生大鼠的心肌细胞和非心肌细胞中均能检测到内皮型一氧化氮合成酶(eNOS)的mRNA,并且心肌细胞表达高于非心肌细胞,而在AngⅡ作用6 h、12 h、24 h 后,心肌细胞的 eNOS mRNA 表达明显减少,并且这种NOS 基因的表达受蛋白激酶(PKC)的调节[16]。Yuichi 等[17]在培养的牛动脉内皮细胞(bovine aortic endothelial cells,BAEC) 中用PKC 抑制剂十字孢碱(staurosporine),可增加eNOS 的mRNA 表达,它们之间呈剂量依赖关系, 并且当PKC 的活性增强时,eNOS 的mRNA 表达减少,所以PKC 可使NOS 磷酸化,致使它的催化活性降低。在大鼠心肌细胞,AngⅡ 在减少心肌细胞NO 的含量时也存在着明显的计量关系[18],AngⅡ 的受体拮抗剂saralasin 可明显地抑制AngⅡ 对NO 生成的影响。但用PKC 的激动剂佛波酯(PMA) 处理过的心肌细胞,NO 生成明显减少,一氧化氮合成酶(NOS)的抑制剂L硝基-精氨酸甲酯(L-NAME)可加强此抑制效应,而且staurosporine 可明显消弱AngⅡ 减少心肌细胞NO的效应。我们推断,AngⅡ 可能是其受体由PKC 介导,通过抑制NOS活性而抑制NO生成的。

　　3.2 NO对AngⅡ 及其受体的影响

　　NO是小分子气体，可在许多细胞与组织合成。合成NO 的前体为L-精氨酸(L-Arg)，在eNOS催化下合成NO。心肌细胞本身含有NOS，可自身合成NO。NO可作为细胞信使分子激活鸟苷酸环化酶，在心血管、神经、免疫等系统中起重要的信息传递作用。NO 具有扩张冠脉、改善心脏血液供应、缩小心肌梗塞范围、抑制心律失常以及抗自由基损伤、抗血小板粘附和聚集等作用。心脏局部存在着RAS，心脏的RAS在心肌细胞的生长过程中起重要的作用。心肌细胞的RAS和NO 合成系统之间相互影响，NO可以通过环磷鸟苷(cGMP)依赖的蛋白激酶途径调节L型钙离子流和抑制心肌收缩功能，同时降低耗氧量。

　　有研究表明[19]，NO 自身可以抑制血管平滑肌细胞(VSMC)的生长。其次,使用NO 的供体刺激VSMC 24 h 后,AT1 受体的mRNA 表达水平降低了90%,AT1 受体的数量减少了60%;使用了基因转录抑制剂后,这种效应消失了;eNOS 的抑制剂也同样可以使AngⅡ 的受体水平提高[20] 。这些体内的证据表明,NO 的产生可以下调AngⅡ 受体的表达,但其中精确的细胞调节机制却不很清楚。我们推测:第一,NO 可能通过直接抑制AT1 的转录启动区来抑制AT1 的表达。比如,核转录因子NF-КB 样的序列出现在AT1 受体基因启动子的上游地区,NO 可以降低NF-КB 样区的活性。Tabuchi 等[21]研究显示,NO 可以促使AP21 的活性减弱,促使神经细胞死亡。第二,NO 是抗氧自由基的因子。由于NO 能直接灭活氧自由基，而NOS 被抑制后,活性氧的增加可诱导炎性基因在NF-КB 等转录因子的作用下进一步表达。因此,这可能是由于eNOS 被抑制后的一个心血管的炎性变化使AT1 水平上调[20]。

　　4 ACE2与AngⅡ/NO系统

　　钟久昌等研究表明[11]，ACE2 mRNA表达与血清NO水平成正相关，可能是ACE2抑制AngⅡ/AT1的作用和促进Ang1-7的生成，导致血清NO上升，血压下降。其机制可能为： ACE2 ① AngⅡAng1-7Mas结合ACE-B2交叉对话(crosstalk)BK(缓激肽) NO↑

　　②ACE限制性BK类似物效应↑ B2(缓激肽2型受体)敏感性↑NO↑

　　③AT1-B2异源二聚体形成↑AT1同源二聚体作用↓氧化应激↓O-2和H2O2 ↓NO消耗↓

　　④AngⅡ↓与AT1结合作用↓PKC(蛋白激酶C)↓eNOS↑NO↑

　　5 SHR大鼠心肌中的ACE、ACE2、AngⅡ及其受体

　　有研究表明，SHR大鼠与WKY鼠相比，心脏中的ACE2的表达是下调的，而AT1受体(AT1R)表达则明显升高。但李倩虹[21]等研究表明，SHR大鼠AngⅡ的AT1R表达比WKY鼠低。郑永红等研究表明，SHR大鼠心肌中的ACE mRNA 和AT1R mRNA的表达均高于WKY大鼠。林清等研究表明，SHR大鼠心肌中AngⅡ含量显著高于WKY鼠、AT1R mRNA和ACE2 mRNA均较WKY大鼠低。何昆仑[23]等研究表明，与WKY 大鼠比SHR大鼠血浆和心肌AngⅡ分别升高21 816% 和10 112% (P<0.01,P<0.01 )。钟久昌等研究表明，SHR大鼠心肌中ACE2 mRNA表达和血清NO含量与WKY鼠比较明显降低，而AT1是增加的。

　　6 运动与ACE2、Ang1-7、ACE、AngⅡ及其受体

　　有关运动对ACE2及Ang1-7的影响国内外均未见相关报道，但运动对ACE、AngⅡ及其受体影响的报道则较多。

　　有研究表明，SHR大鼠的心肌和血浆中AngⅡ含量均高于WKY大鼠，血压和心脏指数也同样高于WKY大鼠。运动对SHR大鼠心肌和血浆中AngⅡ含量影响的报道也很多，李昭波等研究表明[24]，SHR大鼠进行10周的游泳训练，训练后的SHR大鼠收缩压和舒张压以及心肌中AngⅡ含量均显著下调，而血浆中AngⅡ含量变化并不大。李维根的研究表明[25]，急性衰竭性运动后心肌组织呈嗜酸性缺血缺氧性改变,心肌AngⅡ 含量降低了43%,血浆AngⅡ 的含量在运动后增加了83%。1999年，田振军[26]等以SD大鼠为实验对象，发现一般负荷时，心肌和循环中AngⅡ含量及肾素和ACE活性均显著升高，过渡训练时，心肌局部AngⅡ含量显著下降，循环血浆中AngⅡ含量及肾素和ACE活性均显著升高。2001年，唐小梅等则报道[27]，90 min游泳负荷组SD大鼠血浆和心肌中AngⅡ均显著下降，150 min游泳负荷组SD大鼠血浆中AngⅡ含量明显上升，而心肌中AngⅡ含量则只有下降趋势。李颜合等研究表明[28]，中等强度的运动可使肾脏中AngⅡ的AT1受体表达下调，而大强度训练则可以使表达增加。但是运动对SHR大鼠心脏中AngⅡ的AT1受体表达的影响未见报道。

　　7 展 望

　　运动作为治疗高血压病的主要手段之一，能有效改善高血压患者的血压。运动能有效降低高血压大鼠心肌中AngⅡ水平，增加NO水平，但是其机制还不十分清楚。运动是否直接作用于心肌ACE2，使其表达增加或/和活性增强，从而降低AngⅡ水平，还是通过使其受体1活性或/和活性增强，降低AngⅡ水平，提高NO水平，还有待进一步研究。

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