血管紧张素转化酶2对心血管系统作用的研究新进展

　　作者：梁胜，王邦宁，陈大年    作者单位：安徽医科大学第一附属医院心内科，安徽 合肥 230022;安徽医科大学2004级硕士研究生。 　　【关键词】  血管紧张素；心血管疾病；研究

　　基金项目：安徽省教育厅基金资助项目（2006KJ378B）　　肾素一血管紧张素系统（RAS）是涉及心血管系统疾病发病的一个重要环节，它对血压、血流和内环境的调节起着十分重要作用。2000 年，随着一种新型羧基肽酶血管紧张素转化酶2（angiotensin|converting enzyme 2，ACE 2）的发现及其功能的进一步阐明，人们认识到 RAS远比先前了解的更为复杂［1，2］。本文就ACE 2的特性以及其与心血管系统的相互联系进行综述。

　　1  ACE2的结构与分布

　　ACE2是第一个被发现的人类ACE同类酶。目前ACE2基因已鉴定出来。ACE2包含一个金属蛋白酶激活位点，一个明显的信号肽和一个跨膜域。相比ACE的分布广泛，ACE2分布具有组织器官特异性，仅存于心脏、肾脏和睾丸；且免疫组织化学结果显示ACE2蛋白主要存在于心肌内血管（包括中等冠状动脉和小冠状动脉、毛细血管、小静脉等）和肾小管上皮及肾内血管的内皮，而血管平滑肌细胞和一些大血管外膜的局部仅有少量存在。Hanner[3]等发现人类胃肠系统也有相对高水平的ACE2表达，特别是在回肠、空肠、十二指肠、盲肠、结肠等。

　　2  ACE2的生化特性

　　2.1  ACE2的底物及作用方式

　　尽管ACE2与ACE有相同的底物，其中最重要的是 Ang I；但二者确有各自不同的底物。ACE2只有一个酶活性的催化位点结构域，将Ang I基端的亮氨酸裂解产生9肽的血管紧张素 1-9[Ang-（1-9）]；而ACE是一种2肽酶，它每次可以从底物的核基端裂解掉一个2肽。在催化效率上，作为  ACE2主要底物的Ang Ⅱ是AngⅠ的 400倍[4]。ACE2将Ang Ⅱ羧基末端的苯丙氨酸裂解而生成7肽的血管紧张素1-7[Ang-（1-7）]。因此，从某种意义上讲，ACE2与ACE在底物水平上存在竞争。

　　Donoghe[1]将转染的中国仓鼠卵巢细胞作为分泌ACE2的来源，发现底物Ang-（1-9）并不能被 ACE2裂解成为8肽的 Ang Ⅱ，这可能与 ACE2的底物特异性有关。Crackower等[5]在制造 ACE2基因缺陷的小鼠模型中发现：小鼠体内的AngⅡ水平会升高，并且上调心脏内的多种缺氧诱导基因水平，引起严重的心脏收缩功能障碍。

　　ACE2除了作为一种新的血管紧张素转换酶而裂解多种血管紧张素肽外，它的底物还包括有去精氨酸缓激肽（Des|Arg|bradykinin）、神经降压素(neurotensin）、力啡肽（dynorphin）、运动升压素(kinetinsin)、apelin13、apelin36等。

　　2.2  ACE2抑制剂

　　Huang[6]等通过实验发现：ACE2的功能并不被卡托普利等转化酶抑制剂所抑制，它有自己的选择性抑制剂。这有助于我们更好地认识ACE2在心血管功能的调节方面的特殊作用。在实验过程中，实验者构建了6个限制性肽文库。这些ACE2结合肽依据对ACE2活性的影响被分为5类，其中第1、2、3类肽抑制作用的强度分别是无、弱、中等；而第4、5类肽对ACE2的抑制作用的强度分别是强、非常强。稳态酶活力分析提示这些强的ACE2抑制剂均不能被ACE2所水解，且它们不能抑制ACE，故说明此类抑制剂对ACE2确实有专一性。实验中还发现它们可抑制ACE2对Ang Ⅰ的作用。

　　Tipnis[2]等将 Ang Ⅰ、AngⅡ等作为ACE2底物，并在反应体系中分别加人卡托普利及EDTA，结果观察到ACE2裂解底物的活性不能被药物ACE1抑制，而可以被金属络合剂-EDTA抑制，这也证明了ACE2的确为一种金属蛋白酶。

　　2.3  ACE2的代谢产物及生理作用

　　ACE2可转化为 Ang Ⅰ（1-9），但它在体内的功能并不清楚。Ang-（1-9）和Ang Ⅰ均是ACE的作用底物，若Ang（1-9）含量增加，则与其发生反应的ACE也增加；而与Ang Ⅰ发生反应的 ACE减少，进而使血管紧张素Ⅱ（Ang Ⅱ）的产量减少，发挥对心血管系统的有益作用。这表明Ang-（1-9）可作为一个内源性ACE的竞争性抑制剂。Boehm等[7]发现：Ang-（1-9）可被ACE转换成具有血管舒张作用的Ang-（1-7）。

　　ACE2可转化Ang Ⅱ为Ang -（1-7）。Ang （1-7）在体内是心血管重要的调节因子，具有强大的舒血管活性，有降低血压，促进细胞凋亡和抑制细胞增殖的作用；它可促进一氧化氮（NO）和前列腺素（PGs)的合成和释放，对Ang Ⅱ的促进细胞增殖及升压作用具有拮抗效应。现在大多数研究者认为合成 Ang（1-7）的途径主要有两条：一条是 Ang -（1-9）经 ACE转化而成，另一条是 Ang Ⅱ经 ACE2转化而成，且Vickers等[4]发现这条合成 Ang-（1-7）的途径是主要的，为前一途径的400倍。

　　国内曾武涛等[8]指出：Ang（1-7）可抑制 Ang  Ⅱ诱导的心肌细胞原癌基因 c-fos表达，此作用能被 Ang-（1-7）特异性阻断剂 A-779阻断。另有实验证实 Ang-（1-7）能抑制 Ang Ⅱ诱导的心肌细胞肥大[9]。有研究表明：Ang-（1-7）一旦形成可迅速被水解，特别是被 ACE水解[10]。当 ACEI存在时，在循环血中 Ang-（1-7）浓度升高的倍数与 AngⅡ浓度接近[11]。造成 Ang-（1-7）浓度升高的原因可能是由于 Ang-（1-7）降解减少和 Ang Ⅰ浓度的升高。Santos等[12]指出：Ang-（1-7）可由 Ang Ⅰ和 Ang Ⅱ经组织肽酶作用转化而成，组织肽酶包括中性内肽酶、脯氨酸内肽酶、脯氨酸波肽酶；AT1受体阻滞剂的长期应用也可引起Ang-（1-7）浓度的升高，提示 Ang-（1-7）与AngⅡ作用相拮抗。

　　关于Ang-（1-7）作用的受体目前研究不多，Neves等[13]用雄性 SD大鼠的肠系膜动脉作实验发现；Ang-（1-7）可使内皮素-1预收缩的动脉舒张，其舒张效应有剂量依赖性，且可被选择性Ang-（1-7）受体阻断剂D-[Ala(7)]-Ang（1-7）阻断，CV-Ⅱ 974和Losartan亦可消除Ang-（1-7）的动脉舒张效应，但AT2受体阻断剂PD 123 319无阻断效应。由此可推断Ang-（1-7）受体对D-[Ala(7)]-Ang（1-7），CV-Ⅱ  974和Losartan均敏感。Santos等[12]对通过实验证明Ang-（1-7）是 G蛋白偶联受体 Mas的内生性配体，因编码 Mas的基因被敲除后可完全消除肾脏中Ang-（1-7）的结合。故我们有理由认为 Mas是 Ang-（1-7）的高亲和力功能受体。

　　ACE2及其转换产物Ang-（1-9），Ang-（1-7）在人类心血管系统的功能调节中发挥着非常重要的作用。ACE2不仅作用于Ang-（1-9），Ang-（1-7）等2种底物，同时还作用于其他多肽，如作用于运动升压素，刺激肥大细胞脱颗粒，增强血管通透性；作用于神经降压素，发挥对神经、血管、消化系统的作用；作用于缓激肽的一种类似物-去-精氨酸9缓激肽，后者与内皮细胞上的βl型受体结合，该受体主要在受损与有炎症的局部组织中表达，起扩张局部血管的作用[1，14]。

　　3  ACE2和心血管系统

　　3.1  ACE2与高血压

　　Crackower等[5]在高血压大鼠模型中观察到，ACE2 mRNA表达及 ACE2蛋白水平在动物模型中有明显下降。以色列盐敏感大鼠经4周的高盐饮食后，随血压逐渐增高，ACE2蛋白表达进一步下降。ACE2基因敲除大鼠（ACE2-/-)出现了严重的心脏收缩功能障碍，但未使血压的自身稳定发生改变。而在ACE2基因和ACE基因均敲除（ACE2-/-/ACE-/-）的大鼠中，血压没有变化。研究认为，2基因的失活可能引起某些代偿机制来维持血压正常，例如通过一氧化氮或apelin机制。

　　Crackower等[4]还认为，ACE2基因是此类高血压动物模型X染色体上数量性状遗传位点（QTL）的候补基因，能影响高血压复杂表型的表达。如前所述，ACE2及 ACE均参与了 AngⅠ、Ang Ⅱ等多种血管活性肽的代谢，而且 Ang Ⅱ在血压调节方面的作用已形成了共识，故可推断在体内血压水平上ACE2及 ACE各自发挥着相应的调节作用。Turner等[15]从分离 ACE2基因（ACE2-/-鼠）的小鼠中发现：血压的自身稳定井没有发生改变，但确实有心脏的功能严重损害表现，如左心室壁轻度变薄，心肌收缩力严重下降等，但没有心肌间质纤维化和心肌细胞肥大，提示ACE2可能参与了缺血心肌的保护作用。

　　近来也有人报道原发性高血压似乎与 ACE 2无明显关联。目前 ACE 2对血压的调节机制尚不明确，是 ACE 2表达下降形成高血压，还是在低血压患者中 ACE 2表达过度，有待进一步研究[16]。在基因研究方面，国内已有人报道：ACE2等位基因 A／G多态性同患有高血压伴代谢综合症的中国病人密切相关[17]。

　　3.2  ACE2与心律失常

　　Donoghue[18]在制造的表达人类ACE2基因的转基因小鼠模型中发现：出生第 1周内的转基因小鼠体表心电图正常；至第2周，与同窝正常小鼠组相比，所有的转基因小鼠均进展为一度房室传导阻滞；至第3周，所有的转基因小鼠均进展为完全性房室传导阻滞，其中有近一半出现频发室性期前收缩，程序刺激可使63％的转基因小鼠诱导出现室性心动过速。此后1/3的转基因小鼠死亡，2例是由于持续性室性心动过速进展为室颤死亡，另有2例是猝死。对照组中无一例出现房室传导阻滞、室性期前收缩和死亡。利用 QRT－PCR方法，显示 4周龄的转基因小鼠心脏缝隙连接蛋白40、43的表达水平下降了71％，此蛋白在维持心脏电活动的正常方面发挥着重要作用。因此，研究认为，转基因小鼠心脏过度表达ACE2将引起缝隙连接的重构，导致诸如完全性房室传导阻滞、持续性室性心动过速和室颤等进展性、严重的心脏传导、节律紊乱。

　　3.3  ACE2与心肌缺血性疾病

　　Crackowe[5]等研究发现，ACE2-/-大鼠的心脏功能明显降低，超声心动图可见左心室壁轻度变薄，左室圆周纤维缩短率及短轴缩短率下降，而且在高龄大鼠及雄性大鼠更为明显，但没有观察到心肌间质纤维化和心肌细胞肥大，左心室重量以及与体质量之比均没有变化。此外还观察到多种缺氧诱导基因如PAI-1、BNIP3的表达上调。进一步行侵人性血流动力学检测，ACE2-/-大鼠左心室压力的最大变化速率、最小变化速率及主动脉压力均明显下降；再者，ACE2-/-大鼠体内Ang Ⅱ水平升高，而在ACE2基因和ACE基因均敲除（ACE2-/-/ACE-/-）的大鼠，亦即缺失 Ang Ⅱ，心脏功能是正常的，因此认为作为 ACE的最主要产物 Ang Ⅱ，成为 ACE2-/-大鼠心脏功能明显损害的原因。由此表明，ACE2与ACE有相互抗衡作用，包括ACE2对Ang Ⅱ的代谢、底物水平上的竞争，使得 ACE2在体内心脏功能的调节方面发挥着重要作用。

　　Donoghue等[1]认为，由于 ACE2在心脏中的作用能诱导局部血管的舒张效应，故在急性缺血时能维持心肌的血液灌注，并推测这种效应可能与 Ang-（1-7）有关。Goulter等[18]在健康供体、原发性扩张性心肌病(IDC）、缺血性心肌病(ICM）三组患者的左心室游离壁心肌中检测了ACE m RNA、ACE2 m RNA、心钠素（atrial naiuretic factofor,ANF)mRNA的表达，发现IDC组及ICM组ACE mRNA的表达分别比健康供体组增加了3.1倍和2.4倍；ACE2 mRNA的表达在 IDC组及 ICM组分别增加了 2.4倍和1.8倍；而 ANF m RNA的表达在 IDC组及ICM组分别增加了 13倍和8倍；有意义的是，研究发现健康供体的心肌ACE2 m RNA的表达要高于ACE mRNA的表达，在排除由于引物设计效率不同的因素后，研究认为 ACE：ACE2 m RNA表达水平比率在不同物种和不同组织之间会有相应的变化。同时 Golter等[19]还发现：在心力衰竭等RAS过度激活的病理生理状态下，ACE2的表达上调，生成具有改善心脏功能的Ang-（1-7），降低Ang Ⅱ水平，从而在 RAS中起到平衡调节作用。

　　4  总结与前景展望

　　ACE2的首次发现距今己有6年余，它提示RAS要远比想象中复杂的多。基于它参与了AngⅠ、Ⅱ等多种血管活性肽的代谢，这将为防治心血管疾病提供新的思路和方向。

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