血管緊張素II在心肌重構(gòu)中的作用

李丹 陳鵬舉 孔迅 孔令英 陳曉鵬 范宇 血管緊張素II在心肌重構(gòu)中的作用 04臨床一班 摘要：血管緊張素II（AngII）過(guò)量作用于機(jī)體除了其增加心臟前后負(fù)荷的作用外，其本身可引起心肌重塑。心肌重塑是心衰時(shí)的一種代償機(jī)制，但同時(shí)又使心肌的形狀和功能改變，加速心衰的進(jìn)程。AngII可以通過(guò)多種方式誘導(dǎo)心臟結(jié)構(gòu)性的功能改變，不僅影響心肌細(xì)胞重塑，而且對(duì)心肌的細(xì)胞外基質(zhì)的改變也起重要作用。關(guān)于AngII這方面研究有重要意義不僅在于可增進(jìn)對(duì)心衰的機(jī)制的了解，也在于為臨床治療和開(kāi)發(fā)新藥提供前景。高血壓或心功能不全代償期時(shí)腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）激活，血管緊張素II（AngII）大量增多。它可引起機(jī)體一系列的反應(yīng)，包括強(qiáng)大的縮血管作用，增加交感神經(jīng)末梢釋放去甲腎上腺素（NA），以及增加醛固酮、ADH的表達(dá)，使機(jī)體水鈉潴留。雖然這一系列反應(yīng)是維持心輸出量的一種代償機(jī)制，但同時(shí)加重心臟負(fù)擔(dān)，引發(fā)心力衰竭，冠心病等心血管事件。而近年來(lái)發(fā)現(xiàn)AngII可直接誘導(dǎo)和促進(jìn)心臟重構(gòu)，加速心衰的進(jìn)程。AngII對(duì)心肌重塑的作用包括影響心肌細(xì)胞的表型和形態(tài)，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增生和心肌纖維化，影響心肌細(xì)胞外基質(zhì)的沉積與降解。1、 AngII促進(jìn)心肌細(xì)胞重塑無(wú)論是心肌細(xì)胞還是非心肌細(xì)胞，AngII可誘導(dǎo)早期c-fos, c-jun, jun B, Egr-1, c-myc等基因表達(dá)上調(diào)，這些基因可以使非心肌細(xì)胞增生，心肌細(xì)胞胎兒型蛋白質(zhì)，如skeletal -actin和ANF等1。肌動(dòng)蛋白結(jié)構(gòu)向胎兒型轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致心肌肥大。目前所知的AngII作用都為通過(guò)AT1受體介導(dǎo)，而AT2受體作用機(jī)制不清。AngII促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大包括諸多分子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑：1.1 絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑AngII有兩個(gè)受體AT1和AT2。AngII可通過(guò)作用于AT1受體，介導(dǎo)心臟肥大，而AT2則拮抗AT1介導(dǎo)的作用。AT1受體是一種G蛋白耦連受體，AngII與AT1結(jié)合，導(dǎo)致Gq的激活，進(jìn)而激活PLC，促進(jìn)PI-4，5-P2水解生成IP3和DAG，進(jìn)一步增加胞內(nèi)Ca2+和PKC。增加的Ca2+可以通過(guò)CaN蛋白和CaMK蛋白促進(jìn)心肌肥大。而PKC被認(rèn)為是Ang IIGq途徑的主要下游信號(hào)分子之一。PKC進(jìn)一步激活MAPK后，使下游的p38、JNKs、ERKs磷酸化，繼而迅速磷酸化相關(guān)蛋白質(zhì)，包括一些轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子即啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄使心肌表達(dá)蛋白（如ANF等）引起心肌的肥大2。MAPKK1/2-ERK1/2途徑被認(rèn)為是主要介導(dǎo)心肌肥大的通路。有研究顯示ERK1/2在急性室內(nèi)容量增加時(shí)表達(dá)增加3.實(shí)驗(yàn)表明MAPKK1/2-ERK1/2途徑促進(jìn)心臟向心性肥大，表現(xiàn)為室間隔和左室后壁增厚，組織學(xué)上ANF上調(diào)等 3 。AngII可以通過(guò)功能增強(qiáng)和含量增加兩種方式激活下游的效應(yīng)蛋白，介導(dǎo)心肌肥大的發(fā)生與發(fā)展。如AngII可以誘導(dǎo)乳鼠心肌細(xì)胞內(nèi)ERK12和磷酸化的ERK12蛋白表達(dá)顯著增高，進(jìn)而誘導(dǎo)心肌肥大4。用小鼠的腎上腺球狀帶細(xì)胞原代培養(yǎng)表明，Ang II可以激活p42/p44 MAPK和p38 MAPK，但不激活JNK5。Ang II通過(guò)激活p42/p44 MAPK和p38 MAPK抑制細(xì)胞增值、維持細(xì)胞的肥大。而在小鼠心肌梗死模型中，p38, JNK, MAPK p44/p42 和磷脂酶MKP-1的活性上調(diào)6。這提示Ang II在心肌梗死中可能有類(lèi)似的作用。楊永建等人的調(diào)查結(jié)果顯示：輕度心衰患者通過(guò)ERK的激活使原癌基因c - myc、c - myb、c - jun表達(dá)而誘導(dǎo)心肌肥大、增殖過(guò)程；而重度心衰患者ERK激活不明顯，而以JNK激活為主, 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、壞死, 影響心肌收縮力, 在心功能惡化中發(fā)揮重要作用7。其他信號(hào)途徑可與MAPK信號(hào)途徑相互作用而參與AngII介導(dǎo)的心肌重建。如Jak/STAT信號(hào)途徑可以抑制MAPK信號(hào)而阻止心肌重構(gòu)8。在表達(dá)Jak2的細(xì)胞系，AngII可以在短時(shí)間內(nèi)使ERK2活性顯著增加，但在30分鐘內(nèi)回到基線(xiàn)水平。而在Jak2-/-細(xì)胞系，ERK2的活性在120分鐘內(nèi)并沒(méi)有下降。另外，細(xì)胞分裂素活化蛋白激酶磷酸酶-1(MKP-1）在表達(dá)Jak2的細(xì)胞表達(dá)，但不在Jak2-/-的細(xì)胞表達(dá)。MKP-1可以使MAPK蛋白脫磷酸化而抑制它的活性。這說(shuō)明Jak2可以通過(guò)MKP-1抑制AngII誘導(dǎo)的ERK2的活性。而Jak2減少或失活則可使AngII的負(fù)性作用增強(qiáng)。1.2 NF-B的激活NF-B是一個(gè)蛋白質(zhì)異二聚體，含65和50kD兩個(gè)亞基。在大多數(shù)細(xì)胞中，NF-B以非活化的形式結(jié)合在抑制性蛋白IBs（IB，IB，IB）上存在于胞漿中，當(dāng)IB磷酸化之后可以激活NF-B，NF-B轉(zhuǎn)位進(jìn)入核中，激活多種炎癥基因的表達(dá)9。然而，NF-B作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，NF-B在心血管疾病以及心臟重構(gòu)中同樣也發(fā)揮了很大的作用。有證據(jù)表明，在腎組織和血管中NF-B的激活可以被ACEI（ACE抑制劑）和ARB（AngII受體拮抗劑）所抑制，提示NF-B作為轉(zhuǎn)錄因子可能在AngII發(fā)揮作用時(shí)扮演了重要角色。Peter Zahradka等的研究提供了確切的證據(jù)證明，在AngII所導(dǎo)致的平滑肌游走和增殖過(guò)程中，NF-B起到了信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用，同時(shí)在通過(guò)G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)的時(shí)候，cyclin E的表達(dá)也是依賴(lài)于NF-B的10。NF-B是炎性因子基因表達(dá)需要的轉(zhuǎn)錄因子。而AngII可以通過(guò)表達(dá)一系列炎性因子如TNF-促進(jìn)炎癥反應(yīng)。即NF-B的活化有促進(jìn)炎癥反應(yīng)的作用。然而有研究認(rèn)為，NF-B在心肌重塑方面有重要作用。Shunichi Kawano等人用NF-B亞基p50被破壞的小鼠與正常小鼠作對(duì)照，高劑量AngII使對(duì)照組鼠的心臟重構(gòu)，而實(shí)驗(yàn)組鼠心臟重構(gòu)較輕。且實(shí)驗(yàn)顯示，JNK的磷酸化受阻，說(shuō)明NF-B與JNK的磷酸化有關(guān)系 11。而前面已提到JNK磷酸化為MAPK通路的一個(gè)環(huán)節(jié)，可導(dǎo)致心肌肥大，提示NF-B有可能直接參與心肌重塑。1.3 ROS與心肌肥大另外，新有研究顯示AngII可通過(guò)導(dǎo)致細(xì)胞的氧化應(yīng)激使心肌肥大。Kazufumi Nakamura的研究顯示抗氧化劑可減弱AngII引起的心肌細(xì)胞重塑，并證明AngII引起心肌肥大的部分原因是產(chǎn)生ROIs（反應(yīng)氧中介物）12。后證明AngII通過(guò)NAPD/NAPDH氧化酶導(dǎo)致超氧化物的產(chǎn)生13 。ROIs作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的一環(huán)節(jié)，進(jìn)一步可激活MAPK途徑和上調(diào)IL-6而導(dǎo)致心肌肥大。14Xiao等發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞用活性氧清除劑MnTMPyP預(yù)處理后或抑制NADPH氧化酶的活性，能完全抑制a1-AR激動(dòng)劑誘導(dǎo)的ERK1/2 激活，直接給予H2O2 或維生素K5能激活ERK1/2,此作用能被MnTMPyP預(yù)處理抑制，抑制產(chǎn)生活性氧的其他系統(tǒng)，如線(xiàn)粒體電子傳遞鏈，對(duì)a1-AR激動(dòng)劑誘導(dǎo)的ERK1/2 均無(wú)影響，表明活性氧可通過(guò)激活Ras-MEK11/2-ERK1/2信號(hào)途徑進(jìn)行傳導(dǎo)誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大15。S. Hirotani發(fā)現(xiàn)AngII可通過(guò)ROS直接快速而暫時(shí)性地上調(diào)MAPKKK（ASK-1），ASK1是在TNF-a介導(dǎo)細(xì)胞凋亡中起重要作用的分子，研究發(fā)現(xiàn)過(guò)度表達(dá)ASK1還可使NF-B活化進(jìn)一步導(dǎo)致心肌肥大16。目前對(duì)活性氧介導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大的分子機(jī)制還研究較少，還需要作進(jìn)一步研究。1.4其他另有研究認(rèn)為AngII還可通過(guò)激活Rho/Rho激酶途徑導(dǎo)致心肌細(xì)胞重塑。Yi-Xin Wang等人皮下定速給予apoE-KO鼠AngII，后觀察到鼠的心臟增大，心肌細(xì)胞肥大，心肌間質(zhì)及血管周?chē)w維化，ANP和膠原III上調(diào)。給予Rho激酶的抑制劑fasudil，心肌肥大，間質(zhì)纖維化，ANP和膠原III表達(dá)上調(diào)減弱，且為計(jì)量依賴(lài)關(guān)系。這些說(shuō)明了AngII促心肌肥大的作用至少有一部分是通過(guò)激活Rho/Rho激酶途徑導(dǎo)致的17 。除了AngII的激動(dòng)受體，引起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)直接導(dǎo)致的心肌肥大以外，AngII還可通過(guò)上調(diào)TGF-b, TNF的表達(dá)來(lái)間接導(dǎo)致這一效果。它們以自分泌或旁分泌的形式加速心肌肥大。18 AngII可能通過(guò)PKC途徑上調(diào)TNF表達(dá)，而TNF同樣有誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大的作用 19。TNF與AngII作用有許多交叉點(diǎn)，如通過(guò)MAPK通路，通過(guò)ROIs等20 。2、 AngII促進(jìn)心肌纖維化心力衰竭引起的心臟重構(gòu)多伴隨心臟的纖維化。主要由于心臟的成纖維細(xì)胞被激活，大量增值并分泌膠原纖維等細(xì)胞外基質(zhì)成分。很多研究證明AngII可以通過(guò)AT1受體介導(dǎo)成纖維細(xì)胞的增殖，細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的沉積，黏附因子如osteopontin的表達(dá)和分泌。Hiroaki Kawano等人的研究顯示AngII激動(dòng)心臟成纖維細(xì)胞表面的AT1引起：細(xì)胞原癌基因表達(dá)，增加的MAPK活性和DNA合成從而促進(jìn)細(xì)胞增殖；上調(diào)TGF-b1，基質(zhì)蛋白質(zhì)和PAI-1（可抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的活性）的表達(dá)從而加速纖維化；促進(jìn)成纖維細(xì)胞與膠原纖維I，III的黏附；這些都可導(dǎo)致心臟的纖維化21。值得提出的是TGF-b1不僅使成纖維細(xì)胞增殖，而且誘導(dǎo)其表型轉(zhuǎn)換為肌纖維母細(xì)胞，ECM如膠原，蛋白多糖，纖連蛋白的沉積 18 。隨著研究的深入，細(xì)胞因子在心力衰竭進(jìn)程性惡化中的作用開(kāi)始受到人們的重視。AngII可通過(guò)作用于AT1受體，啟動(dòng)一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，最終激活NF-B，包括炎性因子在內(nèi)的許多細(xì)胞因子及細(xì)胞黏附分子表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)心臟纖維化。而有研究發(fā)現(xiàn)炎性因子如TNF-，IL-1又可上調(diào)成纖維細(xì)胞上的AT1數(shù)目，加速AngII引起的心肌纖維化22。結(jié)締組織生長(zhǎng)因子（CTGF）在心肌梗死后表達(dá)上調(diào)，并可促使MI后的心力衰竭（HF）轉(zhuǎn)化為慢性HF。Mohammed Shakil Ahmed等人研究發(fā)現(xiàn)AngII可使心臟間質(zhì)的成纖維細(xì)胞表達(dá)CTGF上調(diào)。許多研究證明上調(diào)的CTGF可以引起許多組織的纖維化和血管的硬化。體外試驗(yàn)證明CTGF可促進(jìn)成纖維細(xì)胞合成和分泌細(xì)胞外基質(zhì)（主要為膠原纖維I和纖連蛋白）23 Yi-Xin Wang的研究顯示Rho激酶與AngII導(dǎo)致的心臟纖維化有關(guān)。Rho激酶的抑制劑fasudil可減少成纖維細(xì)胞合成分泌膠原纖維，在其他的研究中也顯示Rho激酶抑制劑可減少PAI-1的合成24。一些研究還顯示AngII誘導(dǎo)在血管周?chē)睦w維化比在心肌間質(zhì)纖維化更明顯突出。3、 AngII促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的降解，誘導(dǎo)和促進(jìn)心臟重構(gòu)心肌的細(xì)胞外基質(zhì)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，連接心肌細(xì)胞并起機(jī)械支撐作用，對(duì)維持心臟的結(jié)構(gòu)具有重要作用。在心力衰竭的發(fā)展進(jìn)程中，由于MMP為主的蛋白水解酶降解心肌的細(xì)胞外基質(zhì)，從而破壞心臟的形狀，促進(jìn)心肌重塑。目前認(rèn)為AngII可活化MMP，進(jìn)而導(dǎo)致心肌細(xì)胞外基質(zhì)的降解。Hiroyuki Takenaka等人將有心室向心性肥大的CHF小鼠模型分為兩組，一組對(duì)照，另一組給予ARB（AT1受體阻斷劑），對(duì)比兩組后期的左心室重組發(fā)現(xiàn)，ARB組鼠的生存率比對(duì)照組高，左心室的形狀和功能也保持得比對(duì)照組好。更重要的是，ARB組鼠心臟的ECM密度較對(duì)照組高，且MMP-2, -9, -13的量低于對(duì)照組。這就說(shuō)明阻斷AT1可以降低MMP的活性從而減少ECM的講解，維持心臟的形狀 25 。此研究還顯示，AngII介導(dǎo)的MMP的活化至少一部分是通過(guò)氧化應(yīng)激實(shí)現(xiàn)的，表現(xiàn)為GPX-1, NADPH 氧化酶含量在ARB組的降低。這在其他研究中也得到證實(shí)。氧化應(yīng)激可激活MMP，同時(shí)氧化TIMP（MMP抑制物）而是其抑制MMP的功能失效 26，27 。另外，AngII還可能通過(guò)激活NF-kB而上調(diào)MMP的表達(dá)。另外，AngII激活MMP后，使組胺結(jié)合的上皮生長(zhǎng)因子（HB-EGF）從細(xì)胞膜上脫落，與心肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞EGF受體結(jié)合并使其激活，EGF受體為受體酪氨酸激酶（RTK），啟動(dòng)下游的MAPK途徑可導(dǎo)致心肌肥大和纖維化28?？傊?，心肌細(xì)胞外基質(zhì)的沉積和降解失衡，使心臟部分纖維化，部分ECM過(guò)多降解，都加速了心肌重塑的進(jìn)程。總結(jié)和展望：AngII在心室重塑中有很重要的作用。除了其水鈉潴留，增加室內(nèi)容量導(dǎo)致心肌受到的牽張力增大或是增加醛固酮導(dǎo)致心肌重塑外，其本身可以通過(guò)許多途徑誘導(dǎo)和促進(jìn)心肌重塑。在心理衰竭的臨床治療上，ACEI（減少AngII生成）和ARB（阻斷AT1受體）都在預(yù)防和逆轉(zhuǎn)心室重塑上起到了很好的療效。目前關(guān)于AngII導(dǎo)致心肌重塑的機(jī)制并沒(méi)有完全透徹，可能因?yàn)槠浔旧砜赏ㄟ^(guò)很多途徑發(fā)揮作用，是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。進(jìn)一步的研究了解AngII的作用途徑可能能夠?yàn)殚_(kāi)發(fā)阻斷AngII負(fù)性作用的新藥物提供良好前景。 參考文獻(xiàn)：1Sadoshima J, Jahn L, Takahashi T, Kulik T, Izumo S. 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