谢 晋 薛 军 赵自刚

(河北北方学院微循环研究所，河北 张家口 075000)

ACE-AngⅡ-AT1R/ACE2-Ang(1～7)-MasR轴与雌激素的关系

谢 晋 薛 军 赵自刚

(河北北方学院微循环研究所，河北 张家口 075000)

肾素血管紧张素系统；雌激素

肾素血管紧张素系统(RAS)是人体重要的内分泌调节系统，存在于血管、心脏、肾脏和肾上腺等组织中，共同参与靶器官功能的调节。生理条件下，它对心血管系统的正常发育与功能稳态、电解质和体液平衡、血压稳态等方面均有重要的调节作用。近年来认为，RAS拥有两条关键轴，血管紧张素转换酶(ACE)-血管紧张素(Ang)Ⅱ-Ang 1型受体(AT1R)与ACE2-Ang(1～7)-Mas受体(MasR)；两条轴的功能相反，二者平衡成为RAS发挥作用的重要基础。雌激素是一种G18类固醇激素，对女性生殖系统、心血管系统、免疫系统、中枢神经系统均具有一定的调节作用；同样，也通过调节RAS两条轴的表达参与了多种疾病的发生与发展。为此，本文重点综述RAS两条轴与雌激素的关系，以期针对RAS，拓展雌激素临床应用的新领域。

1 心血管系统疾病中RAS与雌激素的关系

RAS与心血管疾病的关系密切，2000年ACE2被Donoghue等〔1〕从人类心力衰竭cDNA文库中克隆出来。这个发现，提供了新的RAS代谢通路，使人们认识到RAS组成比想象的更加复杂。2003年，Yagil等〔2〕提出了RAS调节血压的两臂学说，即：RAS的经典通路ACE-AngⅡ-AT1R发挥着加压作用，另一通路ACE2-Ang(1-7)-MasR发挥着减压作用，两者相互平衡，相互协调，维护血压的稳定。Burrell等〔3〕发现心肌梗死患者梗死区与边缘区的ACE2 mRNA上调；Crackower等〔4〕发现ACE2-/-鼠的左心室室壁变薄，舒张末直径增大，收缩功能减退，在其基础上再敲除ACE基因，受损的心功能恢复正常；Huentelman等〔5〕给ACE2转基因小鼠注射AngⅡ后，心肌纤维化与肥厚程度均轻于野生型小鼠。此外，ACE2-Ang(1-7)-MasR可以看作是对AngⅡ作用的负反馈调节因素，对心肌蛋白合成与增殖起到抑制作用，减轻心肌细胞对缺血与炎症的敏感性〔6〕。这些研究表明，RAS对于心血管功能具有重要的调节作用，对于心肌纤维化、肥厚、结构损伤等过程具有一定的作用。

左室舒张功能障碍(LVDD)通过限制心排血量，加速神经内分泌激活导致心力衰竭。临床研究表明，LVDD有年龄特异性，绝经后雌激素缺乏的妇女发病率较高，且雌激素缺乏与高血压和左心室肥厚密切相关〔7〕，而这两者是LVDD的高危因素。动物实验研究显示，雌性路易斯鼠去势后，出现了血压升高、心脏舒张功能异常、左心室重塑、还原型辅酶Ⅱ(NADPH)氧化酶(NOX4)表达增高〔8〕。雌激素对动脉粥样硬化的抑制作用已被很多动物实验证实，雌激素长期治疗可以有效抑制动脉粥样硬化的发展〔9〕；这种长期作用与雌激素受体(ER)α与β的转录调节有关；17β雌二醇(E2)治疗去势小鼠可以减轻动脉粥样硬化，但对ERα-/-小鼠的治疗效果明显减少〔10〕。这些研究表明，雌激素与心血管疾病的发生密切相关。鉴于雌激素与RAS在心血管疾病发生中的分别作用，学者们开始关注了心血管疾病发生过程中雌激素与RAS关系，以期针对它们开展心血管疾病的防治。通过免疫印迹与免疫组化方法证实在去势大鼠动脉中的ACE表达增高，给予ACE抑制剂依那普利后，ACE表达正常；去势大鼠中AngⅡ与AT1R的表达增高，依那普利与氯沙坦可以分别降低其表达〔11〕。Ricchiuti等〔12〕的研究发现，雌激素治疗可提高去势的高盐饮食鼠AT1R表达。低剂量的雌激素与AT1R阻滞剂可以降低与更年期相关的炎症反应和氧化应激〔13〕。实验也发现，去势组中大鼠心肌ACE2蛋白与基因表达与假手术组无明显差别，然而雌激素干预显著降低了心肌ACE2的表达；去势组Ang(1～7)水平显著高于假手术组，这种增幅不仅可以被雌激素抵消且雌激素使Ang(1～7)水平显著低于假手术组；雌激素缺乏并不会影响未去势鼠的MasR表达，但能显著降低去势鼠的MasR表达〔8〕。这些研究表明，雌激素的有益作用与RAS表达是密不可分的。但是，也有研究显示，去势大鼠心脏ACE活性与表达、ATR表达与对照组相比无显著差异，在雌激素干预下，去势大鼠ACE、AT1R表达均未发生显著改变〔8〕；雌激素对醋酸去氧皮质酮(DOCA)盐高血压模型大鼠的AT1R表达无任何作用〔14〕；雌激素对心肌压力负荷模型AT1R的表达也无任何作用〔15〕。因此，雌激素对AT1R的调节可能取决于特定的动物模型、不同的动物品系、环境，或存在其他的调控机制，这也需要今后进一步关注。此外，存在于肾上腺皮质球状带与髓质的RAS发挥着调节心血管功能的作用，循环与局部的AngⅡ通过AT1R建立了在肾上腺球状带上的醛固酮与在肾上腺髓质上的儿茶酚胺合成与释放的调节机制〔16〕。醛固酮过多可以导致血压升高，提高外周与中枢交感神经活性，是动脉粥样硬化的重要危险因素〔17〕。Joffe等〔17〕的研究发现，去势组大鼠肾上腺皮质醛固酮的含量无明显变化，AT1R表达增高，去势大鼠经雌激素干预后，肾上腺皮质醛固酮含量明显下降。进一步的研究表明，雌激素可下调肾上腺皮质AT1R表达，使AngⅡ诱导醛固酮的分泌减少；上调肾上腺髓质AT2R表达，提高肾上腺髓质儿茶酚胺的合成与释放〔18〕。可见，雌激素的心血管保护作用还与调节肾上腺的RAS表达有关。上述研究表明，RAS中ACE-AngⅡ-AT1R轴高表达介导了心血管疾病的发生与发展，ACE2-Ang(1～7)-MasR轴高表达则有利于心血管功能与结构的保护；雌激素的有利作用是通过调节二者平衡实现的，相关机制有待深入研究。

2 肾损伤相关疾病中RAS与雌激素的关系

在ACE2被发现前，ACE-AngⅡ-AT1R对肾脏疾病进展发挥着促进钠水潴留、氧化应激、血管收缩、细胞增殖、炎症和纤维化的作用〔19〕。研究显示，与雄性相比，雌性动物在实验性高血压模型中表现出更轻程度的肾小球与肾间质损害〔20〕，AngⅡ作为RAS中发挥作用的活性成分，其表达与肾间质纤维化程度成正比。一般来说，AngⅡ发挥作用是通过其受体AT1R与AT2R实现的，AT1R与AT2R功能相抗衡，二者比例的变化直接影响AngⅡ的作用。在慢性肾脏病(CKD)早期，肾组织AT1R表达增加、AT2R表达下调，且早于肾小球内RAS的活化，AngⅡ通过AT1R介导血管收缩、系膜细胞肥大增生，故提示AT1R和AT2R表达的变化与CKD的发生、发展有关。研究报告，雌激素可明显上调AT2R在大鼠、小鼠肾脏中的表达，这个因素可能有助于发挥雌激素的保护作用〔21〕。

ACE2发现后，ACE2-Ang(1～7)-MasR可以通过引起尿钠增多、减少氧化应激、舒张血管、对抗增殖，通过上调一氧化氮与前列腺素浓度起到利尿作用，从而发挥肾脏保护作用〔19〕。在Ji等〔20〕的实验中，高血压去势组大鼠肾组织ACE2活性与假手术相比下降30%，且加重了肾小球的病理损伤，与高血压组相比肾小球硬化程度增加了1.7倍；雌激素干预后，ACE2活性得到逆转，肾组织损伤减轻。Brosnihan等〔22〕的实验证实在未敲除ERα的APOE-/-小鼠中，雌激素治疗可以下调肾组织ACE、ACE2、AT1R mRNA表达，上调AT2R mRNA表达；在去除ER的小鼠中，雌激素治疗上调了肾组织ACE mRNA表达；说明雌激素下调ACE mRNA表达的作用与ERα有关。此外有证据表明ACE/ACE2的比例对AngⅡ的产生与积累起到调节作用，ACE2表达减少使AngⅡ的浓度增高〔21〕。在一项止血带性休克的研究中显示，伴随着肢体缺血再灌注引起急性肾损伤的同时，小鼠肾组织ACE表达升高、ACE2表达下降，血清AngⅡ浓度增高、Ang(1～7)浓度下降，肾组织AngⅡ、Ang(1～7)浓度均增高；ACE2-/-小鼠在止血带性休克后表现出更为严重的肾损伤，ACE表达上调，存活率降低；ACE2转基因小鼠在止血带性休克后，肾损伤程度减轻，ACE表达恢复正常，存活率提高。结果表明，恢复ACE/ACE2平衡对于减轻止血带性休克引起的肾损伤具有重要的意义〔23〕。但雌激素是否对于恢复止血带性休克后肾组织ACE/ACE2平衡发挥有益的作用，还有待进一步研究。上述研究表明，RAS中ACE-AngⅡ-AT1R轴及ACE2-Ang(1～7)-MasR轴及其平衡对肾脏疾病进展有着重要作用；雌激素对多种肾病的有利作用与下调ACE-AngⅡ-AT1R轴、上调ACE2-Ang(1～7)-MasR轴表达有关，相关机制有待深入研究。

3 肺疾病中RAS与雌激素的关系

肺动脉高压是一种常见的肺血管疾病，以肺小血管重建为特征，最终导致右心衰竭。在持续低氧引起的缺氧性肺动脉高压模型上，发现单纯低氧、去势+低氧组大鼠肺小动脉管壁增厚与管腔变窄、肺动脉高压、右心室肥厚指数增加的同时，血浆、肺组织ACE活性、肺动脉ACE mRNA表达、血浆、肺组织AngⅡ含量及肺组织AT1R蛋白与mRNA表达均显著增高；给予外源性E2干预后，这些指标均显著下降至假手术组水平；结果表明ACE-AngⅡ-AT1R轴活性增高参与了缺氧性肺动脉高压的形成过程，其机制可能是通过促进肺小动脉收缩实现的，雌激素可通过下调ACE-AngⅡ-AT1R轴活性发挥抗肺动脉高压的作用〔24〕。在慢性吸烟(6个月)导致肺动脉高压大鼠模型上，发现慢性吸烟在引起大鼠右心室收缩压(RVSP)升高的同时，增加了肺组织ACE与AngⅡ的水平，降低了ACE2表达；AT1R抑制剂氯沙坦显著降低了RVSP及肺组织ACE与AngⅡ水平，提高了ACE2表达；研究结果表明，慢性吸烟通过影响肺组织ACE、ACE2的表达引起肺动脉高压，ACE、ACE2在吸烟导致肺动脉高压的病理过程中发挥重要作用〔25〕。Li等〔26〕在左肺切除后，采用注射野百合碱的方法建立了肺动脉高压模型，大鼠在出现肺动脉高压、心肌肥厚的同时，肺组织ACE、AngⅡ水平增高，ACE2、Ang(1～7)水平下降；ACE2激活剂resorcinolnaphthalein干预显著降低了肺组织ACE、AngⅡ水平，提高了ACE2、Ang(1～7)水平，降低了ACE/ACE2、AngⅡ/Ang(1～7)比值，减轻了肺动脉高压程度；resorcinolnaphthalein的有益作用被MasR抑制剂A-779废除；研究结果表明，ACE、ACE2在野百合碱致肺动脉高压的病理过程中发挥重要作用。临床研究也显示，肺动脉高压患者表现出低水平的血清ACE2活性〔27〕。为此，Bradford等〔28〕提出了针对调节RAS两条轴平衡治疗肺动脉高压的设想；但在某些肺动脉高压的发病过程中，雌激素与RAS的关系仍需进一步阐明，以期为肺动脉高压的治疗提供新的药物靶点。急性肺损伤(ALI)是多种严重致病因素导致的危重病理过程，以肺微血管高通透性为主要发病机制。研究者发现，肢体缺血再灌注在引起ALI的同时，也导致了小鼠肺组织ACE表达升高、ACE2表达下降，但肺组织AngⅡ、Ang(1～7)浓度均显著升高，且再灌注早期以Ang(1～7)浓度增高为主，后期以AngⅡ浓度增高为主，肺组织ACE/ACE2比值与循环血中Ang Ⅱ/Ang(1～7)比值均失衡；ACE2转基因恢复了ACE/ACE2、Ang Ⅱ/Ang(1～7)的平衡，ACE2-/-进一步加重了ACE/ACE2、Ang Ⅱ/Ang(1～7)失衡及肺损伤的程度；结果表明，高表达的ACE/Ang Ⅱ、低表达的ACE2/Ang(1～7)是肢体缺血再灌注引起ALI的重要机制，恢复ACE/ACE2平衡有利于减轻肢体缺血再灌注引起的ALI〔29〕。在LPS引起ALI的动物模型上，研究者发现ACE抑制剂卡托普利治疗能抑制LPS增加肺组织ACE/ACE2、Ang Ⅱ/Ang(1～7)比值的作用；该作用进一步在应用大鼠肺微血管内皮细胞(PMVECs)的体外实验中证实，且与抑制p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、细胞外信号调节激酶(ERK)1/2、 c-Jun氨基末端激酶(JNK)的磷酸化有关〔30〕；进一步的研究显示，慢病毒转染ACE2可恢复LPS刺激后PMVECs ACE/ACE2、提高Ang(1～7)水平、抑制p38 MAPK、JNK、NF-κB的磷酸化及凋亡与促炎介质的释放，该作用被ACE2基因沉默、MasR阻断剂A779所逆转，且JNK抑制剂阻断了ACE2基因沉默、A779的作用〔31〕。这些研究结果提示，调节RAS平衡减轻LPS诱导的ALI是通过MAPKs/NF-κB通路实现的。近年来的研究也显示，雌激素通过抑制PI3K/Akt/SGK1通路减轻LPS引起的ALI〔32〕，但雌激素干预ALI的机制是否与调节RAS平衡有关？还值得进一步研究。上述研究表明，ACE-AngⅡ-AT1R、ACE2-Ang(1～7)-MasR轴失衡参与了多种原因导致肺病的发生与发展；雌激素对某些肺损伤具有较好的作用，但对于雌激素与RAS关系在肺病发生机制中的作用研究较少，仍需要进一步观察。

综上所述，RAS两条关键轴ACE-AngⅡ-AT1R与ACE2-Ang(1～7)-MasR的平衡是发挥其生理功能、维持内环境稳定与自稳态的基础；RAS广泛参与机体多种生命活动的调节，RAS失衡是多种心血管疾病、肾病、肺病发生、发展的病理生理基础；以RAS为调节靶点的多种治疗措施或药物已广泛应用于这些疾病的治疗，取得了良好的效果；雌激素部分通过调节循环或局部组织RAS的表达，对相关疾病的治疗具有良好的作用。但雌激素对不同疾病发生发展中RAS表达的调控机制还不十分清楚，今后，应加强雌激素调节RAS机制的研究，以期针对RAS，拓展雌激素临床应用；同时，充实雌激素的药理学作用机制，为多种疾病的治疗提供新的药物靶点。

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〔2016-12-19修回〕

(编辑 袁左鸣)

R331.4

A

1005-9202(2017)19-4930-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.19.107

国家自然科学基金资助项目(81670446)

赵自刚(1974-)，男，博士，教授，硕士生导师，主要从事创伤休克的基础与临床研究。

谢 晋(1992-)，男，硕士，主要从事创伤休克的基础与临床研究。