糜酶与心血管疾病间关系的研究进展
发表时间：2011-06-22 浏览次数：481次
作者：赵晓燕，苏金林，张兴凯
作者单位： 解放军第五医院,宁夏 银川 750004 宁夏医科大学附属医院, 宁夏 银川 750004
【关键词】 糜酶;心血管;研究进展
心脏肥大细胞分泌的糜酶是近年发现的一种糜蛋白样的丝氨酸蛋白酶，广泛分布于心肌间质。自从发现血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)生成的旁路途径以来，糜酶与心血管疾病的关系日益受到关注[1]，本文就国内外研究进展综述如下。
1 糜酶的分子结构及生物学特性
糜酶最早发现于肥大细胞，因其结构与糜蛋白酶相似而得名。成熟的人糜酶由226个氨基酸组成，是一种分子量为29 kD的糖蛋白，两条糖链由3个二硫键相连，具有与其他丝氨酸蛋白酶相同的八肽保守序列及催化活性中心-三联氨基酸(Ser182，His45，Asp89)结构。人糜酶基因只有1个，定位于14号染色体，基因全长3 kb，含5个外显子和4个内含子。DNA结构分析表明，糜酶与已知的丝氨酸蛋白酶有高度同源性。人类的糜酶基因和cDNA已被克隆。糜酶属强碱性酶，作用的最适pH值为8-9，其活性能被糜酶抑素、豆类的胰蛋白酶抑制剂和苯甲基磺酰氟等丝氨酸蛋白酶抑制剂所抑制。离体实验发现，糜酶为目前已知的最强有力的局部组织血管紧张素Ⅰ(AngⅠ)转换酶，能将左心室组织匀浆中75%-80%的AngⅠ底物转换为Ang Ⅱ，而血管紧张素转换酶(ACE)仅转换11%。近年研究表明[2-4]，除了促进AngⅡ生成以外，糜酶还能促使大内皮素(ET-1)转化为ET-1(1-31)，并可激活基质金属蛋白酶(MMPs)和转化生长因子-β(TGF-β)的前体。
心脏糜酶主要由心脏的肥大细胞合成，内皮细胞和间质细胞也可分泌少量糜酶，心肌细胞未发现有分泌糜酶的功能。心脏糜酶主要分布于肥大细胞、内皮细胞及间质细胞中。肥大细胞受刺激后脱颗粒释放糜酶并定位于细胞间质。人类心室中糜酶的免疫活性和酶活性高于心房的2倍，左右心室之间无明显差别。血管糜酶主要位于血管外膜[5]，当血管受导管、移植物及其他强烈刺激后，血管壁内和粥样硬化斑块内的肥大细胞会增多，糜酶活性亦随之增高。
2 糜酶与心血管疾病的关系
大量研究表明[1,5-8]，糜酶与心血管疾病密切相关，在高血压病、心肌梗死、心肌病、心力衰竭、冠脉支架植入术后再狭窄、动脉粥样硬化(AS)及动脉瘤等疾病的发病中具有重要作用，但其确切的分子机制尚不明了。目前部分学者认为来源于肥大细胞的糜酶是病理状态下心血管组织AngⅡ生成的主要途径[5,6,8]，糜酶介导的AngⅡ参与诸多心血管疾病的发生和发展，并将在临床实践中应用血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)治疗无效的原因(诸如醛固酮脱逸、AngⅡ反跳等)归结于旁路产生的AngⅡ。但该观点尚未在体内实验中被证实，也未在学者中达成共识。
2.1 糜酶与高血压病：以往认为，循环的肾素-血管紧张素系统(RAS)在血压的调节上起重要作用。但后来发现[9]，在自发性高血压大鼠(SHR)血压升高的急性期，血浆肾素和ACE活性明显增高，但血管壁的糜酶活性无变化;在慢性期阶段，血浆肾素和ACE活性正常或偏低，而血管组织的糜酶活性和AngⅡ水平却是增高的，因此认为循环的RAS只在高血压的急性期对血压有调节作用，而血管组织中糜酶介导的AngⅡ可能参与高血压慢性期的血压调节。
2.2 糜酶与心肌梗死：急性心肌梗死后梗死区和非梗死区都发生明显的心肌纤维化。有学者[10]在仓鼠的心肌梗死模型上发现，左室心肌中糜酶阳性的肥大细胞数量在左前降支结扎术后第3d及第7d明显增加，同时糜酶活性从术后第1d即开始增加，并且一直维持至术后第56d。与对照组相比，口服糜酶抑制剂(CHI)可明显改善左室收缩压、舒张末压及平均动脉压等血流动力学参数，降低心肌梗死仓鼠的死亡率，而且该药物对ACE 无影响。该研究首次证明了心脏糜酶直接参与了实验动物的心肌梗死的发病过程。文献报道[11]，肥大细胞稳定剂曲尼司特能降低急性心梗大鼠心肌肥大细胞的数量，减少糜酶及TGF-β1的mRNA表达，改善左室收缩和舒张功能，但曲尼司特不能降低血浆和心肌AngⅡ水平。这说明曲尼司特与ACEI的作用机制不同，它可能是通过糜酶介导的TGF-β1途径抑制心肌纤维化。
2.3 糜酶与心力衰竭：神经内分泌的过度激活与心力衰竭的发生、发展，甚至恶化密不可分。在这一病理过程中，AngⅡ起至关重要的作用。自从发现心脏的糜酶后，人们对旁路产生的AngⅡ致心衰作用争论不休、观点不一，最新的人体研究结果[7]亦不能统一大家的认识。近年日本学者[12]观察了CHI对仓鼠急性心梗后心功能和生存率的影响，结果表明急性心梗3d后心肌组织的ACE和糜酶活性均明显增高，而CHI能抑制糜酶活性，却不抑制ACE活性;14d后CHI组的心功能和生存率两项重要指标均优于安慰剂组。有研究表明[13]，快速起搏诱发心衰后心脏糜酶表达明显增加，提示糜酶途径在心脏舒张功能减退伴随心肌纤维化过程中起重要作用。同时期内，亦有不少与上述观点截然相反的研究结果。意大利学者从心衰患者中取材，以观察心衰病程中AngⅡ形成与心功能的关系。结果表明，心衰的临床过程与AngⅡ形成密切相关，但该AngⅡ与ACE相关，而与糜酶无关，因为病程中仅发现ACE 的mRNA、而非糜酶的mRNA表达增高。动物实验发现，心肌病仓鼠的心功能不全与ACE活性密切相关，而与心肌糜酶无关，同时ACEI能明显改善心脏重构和心功能。目前认为，不论旁路途径生成的AngⅡ是否参与了心衰的病理生理过程，糜酶的确在心衰的发生、发展中具有重要作用[7,12,14]，应用CHI可能成为预防心力衰竭时心脏重构的一个重要策略。
2.4 糜酶与球囊损伤及移植物的血管增生：免疫细胞化学及原位杂交等方法均证实血管壁的糜酶在肥大细胞的分泌颗粒中合成和贮存。当血管受到导管损伤、移植物及其他强烈刺激后，肥大细胞发生脱颗粒，血管组织中的糜酶即被释放到细胞外，并立刻达到最大活性。弹性蛋白和胶原Ⅳ是血管基底膜中的主要成分，在维持血管弹性和AS斑块稳定性方面具有重要作用。MMP-9 的底物主要为弹性蛋白、胶原Ⅳ及胶原Ⅴ等。实验显示，MMP-9 活力升高是斑块破裂的重要原因[15]，在斑块组织及经皮腔内冠状动脉成形(PTCA)术后再狭窄的血管中糜酶活力显著升高[5]。因此，糜酶对MMP-9 的活化可能是血管发生重构的重要机制。在狗的移植静脉，糜酶活性增加10 倍，ACE 活性只增加1 倍，同时静脉内膜明显增生，内膜/中膜比值增加[8]。以上结果提示，糜酶在PTCA术后再狭窄及移植血管增生中起重要作用，肥大细胞稳定剂及CHI有望成为防治血管介入治疗后再狭窄的一种有效手段。
综上所述，心脏肥大细胞分泌的糜酶在心血管疾病的病理生理过程中具有重要作用，可能是心血管组织发生病理性重构的一个关键环节。因此，糜酶与心血管疾病密切相关，通过下调糜酶基因表达或抑制糜酶活性是否可以更有效地防治高血压病、冠心病、心肌梗死、心力衰竭以及PTCA术后再狭窄等疾病有待进一步研究。
【参考文献】
[1] Bacani C，Frishman W H.Chymase：a new pharmacologic target in cardiovascular disease[J].Cardiol Rev，2006，14：187-193.
[2] 鲁彦，林丽，袁文俊.内皮素家系的新成员-内皮素1-31[J].生理科学进展，2005，36(l)：41-44.
[3] Urata H.Chymase and matrix metalloproteinase[J].Hypertens Res，2007，30(1)：3-4.
[4] Lindstedt KA，Wang Y，Shiota N，et al.Activation of paracrine TGF-β1 signaling upon stimulation and degranulation of rat serosal mast cells：a novel function for chymase[J].FASEB J，2001，15(6)：1377-1388.
[5] Doggrell SA，Wanstall JC.Vascular chymase：pathophysiological role and therapeutic potential of inhibition[J].Cardiovasc Res，2004，61(4)：653-662.
[6] Doggrell SA，Wanstall JC.Cardiac chymase：pathophysiological role and therapeutic potential of chymase inhibitors[J].Can J Physiol Pharmacol，2005，83(2)：123-130.
[7] Batlle M，Pérez-Villa F，Lázaro A，et al.Correlation between mast cell density and myocardial fibrosis in congestive heart failure patients[J].Transplant Proc，2007，39(7)： 2347-2349.
[8] Miyazaki M，Takai S，Jin D，et al.Pathological roles of angiotensinⅡproduced by mast cell chymase and the effects of chymase inhibition in animal models[J].Pharmacol Ther，2006，112(3)：668-676.
[9] Kirimura K，akai S，Jin D，et al.Role of chymase-dependent angiotensinⅡformation in regulating blood pressure in spontaneously hypertensive rats[J].Hypertens Res，2005，28(5)： 457-464.
[10] Jin D，Takai S，Yamada M，et al.Possible roles of cardiac chymase after myocardial infarction in hamster hearts[J].Jpn J Pharmacol，2001，86(2)：203-214.
[11] 袁国会，杨钧国，张守焰.曲尼斯特对急性心肌梗死大鼠心肌纤维化的影响[J].临床心血管病杂志，2005，21(1)：52-53.[J]
[12] Jin D，Takai S，Yamada M，et al.Impact of chymase inhibitor on cardiac function and survival after myocardial infarction[J].Cardiovasc Res，2003，60(2)：413-420.
[13] Matsumoto T，Wada A，Tsutamoto T，et al.Chymase inhibition prevents cardiac fibrosis and improves diastolic dysfunction in the progression of heart failure[J].Circulation，2003，107 (20)：2555-2558.
[14] Palaniyandi SS，Nagai Y，Watanabe K，et al.Chymase inhibition reduces the progression to heart failure after autoimmune myocarditis in rats[J].Exp Biol Med，2007，232 (9)：1213-1221.
[15] Ii H，Hontani N，Toshida I，et al.Group IVA phospholipase A2-associated production of MMP-9 in macrophages and formation of atherosclerotic lesions[J].Biol Pharm Bull，2008，31(3)：363-368.
