Renin-Angiotensin-System.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Key point of the lecture:,Idea,knowledge,How to get a good idea?,Phenomenon,Hypothesis,Theory,Design a effective experiment,3 basic principles,of designing a experiment:,Random,Control,repeat,Experiment,In 1898 Tigerstedt and Bergman,想到了一个好主意，他们用家兔肾脏盐水提取液给其他家兔注射后，有明显升高血压的作用，而其他器官的提取物则无此作用。于是他们把此升压物质命名为,Renin.,Question 1:,Does Renin increase BP,by the directive action?,Hypothesis:directive action,indirective action,Experiment,In vivo and in vitro,In 1940 Braun-Manendez,Page and Helmer,在不同的实验室同时纯化了,Renin,，并证明,Renin,只有与血浆作用后才引起血压升高，而,Renin,本身无此作用。,Question 2:,What is Renins nature?,Experiment,In 1940 Page and Helmer proved that Renin can,水解血浆中的一种蛋白样物质，使之成为具有收缩血管作用的肽，当时称之为,Hypertensin,。后来才改称为,Angiotensin.,Experiment,In 1954 Skeggs reported two kind of angiotensin,thai is angiotensin I(10 peptides)and angiotensin II(8 peptides).,Experiment,In 1967 Ng and Vane designed an interesting experiment:,将,angiotensin 1,通过狗肺循环时可迅速变为,angiotensin II,据此提出了,angiotensin converting enzyme(ACE).,Experiment,After then,some body discovered that,一种巴西洞蛇的蛇毒可抑制,ACE,，据此人们研究出了,Captopril,等一系列,ACE,抑制剂。随着,ACE,抑制剂的广泛应用，对其作用机制的认识也不断加深,发现了AT受体，,ACE,抑制剂不但能改变靶器官的功能，而且还能减轻甚至逆转靶器官的病理形态学改变，如心血管的增生肥厚等，对心血管疾病的治疗意义重大。,Summary,敏锐的发现问题,深入的思考问题,运用丰富的想象力提出假说,运用巧妙的实验验证假说,完善假说形成理论,二,RAS,的组成,：,按其部位：循环,RAS,和局部,RAS,。,按其成分：,Renin,，,Angiotensinogen,Angiotensin converting enzyme(ACE),Angiotensin(Ang),Angiotensin receptor(AT).,（一）Renin,Renin,是一种蛋白水解酶，血浆中,Renin,主要由肾小球旁器颗粒细胞合成，储存，释放。,Preprorein(406AA,55kD),prorein(386AA),renin,(340 AA).,Renin,可将,Angiotensinogen,转变成,Ang 1,。,Renin,分泌的调控：三条途径,1,神经机制：交感神经兴奋，激活球旁细胞上的,1,，,Renin,释放增加。,2,体液机制：,Ang II,血浆钠，钾水平增高，抗利尿激素抑制,Renin,释放；雌激素，孕激素则促进,Renin,释放。,3,压力机制：血压升高抑制释放，反之也反。,(二),Angiotensinogen,Angiotensinogen,为,Renin,的底物，主要在肝脏合成，肝外组织（如脑，肾）也能合成。人血浆中的,Angiotensinogen,属于,2,球蛋白，由,14,个氨基酸组成，因翻译后修饰（如糖基化）的差异，分子量在,55-65kD,之间，正常时的血浆浓度约,1mol/L.,Angiotensinogen,的合成和释放受,RAS,成分的反馈调节，,angiotensin II,刺激其合成，,Renin,则抑制之。这可解释用,ACEI,治疗期间,Angiotensinogen,浓度降低。此外，雌激素，糖皮质激素，甲状腺素等均能促进,Angiotensinogen,的合成和释放。,(,三),Angiotensin converting enzyme,(ACE),angiotensin converting enzyme(ACE),为二肽羧肽酶，人类,ACE,基因已被克隆，位于染色体,17q23,上，含,26,个外显子。其基本功能是,1,水解去掉,AngI,羧基端二肽，使无活性的,AngI,（,10,肽）转变成有活性的,AngII(8,肽,),；,2,降解缓激肽；,3,降解脑啡肽，神经紧张素，,P,物质，促黄体素释放激素等。,已证明,ACE,具有遗传多态性，在其第,16,个内含子存在两种等位基因，分别有,287,个碱基的插入（,Insertion,I,）和缺失（,Deletion,D,）。在纯合子,DD,型的血浆,ACE,水平为,II,型的两倍，杂合子,ID,型的则介于两者之间。近年发现,DD,基因型可能与冠心病心肌梗塞发病有关，但在不同人种尚无一致结论，似有种属和地区差异。,ACE 2主要分布在心脏、肾脏和睾丸,能水解血管紧张素(Ang),产生Ang 1-9,还能水解RAS中的主要物质Ang,产生具有血管扩张作用的Ang 1-7。研究表明ACE 2 可能在RAS中扮演与ACE相反的角色,达到血管收缩和舒张之间的平衡,与高血压、心力衰竭及糖尿病肾病等关系密切。,（四）Angiotensin,Angiotensin:Ang I,Ang II,Ang III,Ang IV,Ang 1-7,Ang 1-9.,活性最强的是,AngII,。,一般讲，第,8,位的苯丙氨酸对大多数激动剂活性是必需的。以丙氨酸或异亮氨酸取代第,8,位的苯丙氨酸可得到强的,AngII,受体阻断剂。,血管紧张素-(1-7)是肾素血管紧张素系统家族中的新成员,近来研究提示其有抗高血压、抑制血管平滑肌增殖和心肌细胞肥大、影响心脏神经电生理、抗血栓形成、调节水、电解质代谢平衡等作用,是血管紧张素(Ang)的内源性拮抗剂。,（五）Angiotensin receptor(AT),Angiotensin receptor(AT)AT1,AT2,AT3,AT4.,目前已知几乎所有,AngII,的药理作用都是,AT1,实现的，其余的作用尚不清楚。,AT1,是,G,蛋白偶联家族成员，具有,7,个跨膜区，,359,个氨基酸。,Angiotensinogen,Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8-His9-Leu10-,Leu11-Val12-Tyr13-Ser14,门冬 精 赖 酪 异亮 组 脯 苯丙 组 亮,亮 赖 酪 丝,Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8-His9-Leu10,Ang,I,Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8,Ang,II,Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8,Ang,III,Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8,Ang,IV,Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8-His9 Ang1-9,Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7 Ang1-7,循环 局部,肝-组织（心，脑，血管）,Angiotensinogen,肾脏Renin 组织Renin,Ang I-蛋白酶-,ACE ,Ang II,（Ang III，Ang IV，Ang1-9，Ang1-7）,AT,Effect,局部组织,RAS,心脏、血管壁、肾脏、脑等组织存在独立于循环,RAS,外的局部,RAS.,组织灌流、免疫组化、原位杂交等技术证明。,局部,RAS,与循环,RAS,的关系,循环,RAS,由肾素（肾近球细胞合成、分泌）、血管紧张素原（肝脏产生）、,ACE,（血管内皮细胞表面）血管紧张素等组成。局部组织,RAS,由两个来源：局部组织自身合成和简单扩散或胞吞作用从循环中摄取。所以局部,RAS,与循环,RAS,共同构成完整的,RAS,。,RAS,的信息传导途径,（一）,AT1,受体后的信息传导途径,特点,细胞对,Ang II,的反应呈多时相性,(1),几秒钟内即可激活,PLC,和电压依赖性钙通道,;,(2),几分钟内激活,PLD,、,PLA2,、,PK,和,MAP,激酶,;,(3),数小时才能启动基因转录和激活,NADH/NADPH,氧化酶,.,以血管平滑肌细胞（,VSMCS,）为例简述,AT1,受体后的信息传导途径,1,早期信息传导活动：磷脂酶的激活,（,1,）激活,PLC,：在培养的,VSMCS,内，,5,秒内,PLC,被激活，水解,PIP2,生成,IP3,和,DAG,。该反应过程短暂，,2 min,内可恢复到基础水平。,（,2）,激活,PLD,：,Ang II,激活,PLD,，水解磷脂酰胆碱，生成胆碱和磷脂酸。在,VSMCS,中，磷脂酸迅速水解生成,DAG.PLD,的激活迟于,PLC,Ang II,于,AT1,结合,1-2 min,后,PLD,激活，活性维持长达,1h,其间并不明显锐减,。,（,3,）激活,PLA2,：,Ang II,激活,PLA2,水解膜磷脂，释放花生四稀酸。,Ang II,几分钟内激活,PLA2,活性可维持,30 min,。花生四稀酸经环氧酶和脂氧酶两条途径分别生成前列腺素和白三烯等活性物质,这些花生四稀酸的活性代谢产物通过作用于其细胞膜上的受体而改变细胞的生物效应,.,脂氧酶途径在,VSMCS,肥大中起一定作用,.,花生四稀酸的活性代谢产物也可能参与,NADH/NADPH,氧化酶的激活,从而调节细胞的氧化代谢,.,2.,酪氨酸磷酸化和,MAP,激酶通路,Ang II,能诱导许多蛋白质酪氨酸残基的磷酸化，于生长因子和细胞受体“共享”某些传导信号，从而介导,Ang II,的促生长效应。,MAP,激酶是一个由丝氨酸蛋白激酶组成的超家族，涉及细胞的生长,分化,和转化。,AT1,受体介导,MAP,激酶的激活涉及多种蛋白激酶的调解。,3,长时信息活动：氧化状态的调控,在,Ang II,对,VSMCS,产生长时效应途径之一。诱导长时效应另一重要途径途径是,NADH/NADPH,氧化酶的激活。,Ang II,与受体结合后约,1 h,才被激活，活性状态可维持至少,24 h,。,NADH/NADPH,氧化酶将电子从,NADH/NADPH,转移至氧分子，生成超氧阴离子。,NADH/NADPH,氧化酶产生的超氧阴离子被,SOD,迅速岐化成,H2O2,促进细胞的脂质过氧化反应，脂质过氧化物和,H2O2,促进生长相关基因的表达（如有道原癌基因,c-fos.C-jun,的表达）以及激活细胞内的信息传导途径。,4,受体脱敏和信息传导域的建立,如前所述，,AT1,受体激活,PLC,反应约,5 min,内减弱，即受体脱敏。既往认为受体脱敏是因,Ang II,与受体结合后迅速内化（,internalization,）所致，现认为可能主要与,PKC,激活有关，因为,PKC,下调能保持,PLC,长时间活化。,与,PLC,脱敏相反，受体的磷酸化不影响,PLD,反应的信息传导途径。上述,AT1,受体内化只需,0.75 min,，,PLD,信息传导活动也大约在这时开始，并持续,1 h,。基于受体内化导致,PLC,脱敏与,PLD,活化，有作者认为说体在膜平面内定向移动至某一特定为点，建立信息传导域（,information conduction domain,），由此延长了信息传导活动。,RAS,的生物学作用,RAS,的主要活性物质是,Ang II,，通过作用于,AT1,和,AT2,受体而产生广泛而复杂的生物学作用。,（一）,action on vessel,1.,收缩血管：以肾和肠系膜血管床最敏感。,Ang II,能激动交感神经末梢突触前膜的,AT,受体，促进,NA,的释放，增强其缩血管效应。局部的,Ang II,也能引起缓慢的升压效应。,2 血管增生、重构：,Ang II,通过刺激血小板衍生生长因子（,PDGF,）、转化生长因子,-,（,TGF-,）、碱性成纤维细胞生长因子（,bFGF,）等生长因子的释放，间接调节血管平滑肌的生长。更重要的是,Ang II,作为一种心血管生长刺激因子能促进原癌基因（,c-fos,c-jun,c-myc,）的表达，导致血管增生、重构。,（二）,action on heart,1.,药理剂量的,Ang II,可产生正性肌力和正性变时效应。,2.,Ang II,可强烈收缩冠脉血管，也能促进内皮细胞内皮素的表达，后者可引起冠脉收缩和心肌肥大。,3.,Ang II,可激动心脏交感神经末梢突触前膜的,AT,受体，促进,NA,的释放。,4.,Ang II,促进心肌细胞肥大、成纤维细胞增殖。,5.,Ang II,可诱导心肌细胞凋亡,（三）,action on kidney,1.,调节肾血流量和肾小球滤过率，产生抗利尿作用。,2.Ang II,通过直接作用和促进醛固酮释放，增加近球小管钠的重吸收。,3.Ang II,直接作用于球旁细胞抑制肾素的释放，对,RAS,产生强大的负反馈作用,（四）,action on,adrenal gland,1.,Ang II,作用于肾上腺皮质球状带，促进醛固酮释放,2.,Ang II,作用于肾上腺髓质，促进儿茶酚胺释放,3.Ang II,作用于,AT2,受体，刺激牛肾上腺皮质细胞分泌内源性洋地黄物质,（五）,action on central nervous system,1,Ang II,作用于室周旁器官，引起渴觉，产生饮水行为。,2,Ang II,作用于延髓极后区室旁核神经元，产升压效应。,3,Ang II,参与中枢自主神经的传递与压力反射弧的调解。,4,Ang II,促进垂体加压素和摧产素的释放，增强促皮质激素释放因子的作用,Angiotensinogen,Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8-His9-Leu10-,Leu11-Val12-Tyr13-Ser14,门冬 精 赖 酪 异亮 组 脯 苯丙 组 亮 ,亮 赖 酪 丝,Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8-His9-Leu10,Ang,I,Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8,Ang,II,Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8,Ang,III,Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8,Ang,IV,Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7-Phe8-His9 Ang1-9,Asp1-Arg2-Val3-Tyr4-Ile5-His6-Pro7 Ang1-7,Ang III,Ang III,也作用于,AT,受体，生物效应与,Ang II,相似，缩血管效应仅为,Ang II,的,10%-20%,，但刺激肾上腺皮质合成和释放醛固酮的作用较强。,Ang IV,Ang IV,作用于,AT4,受体，在脑和肾皮质血流调解中起一定作用。,Ang1-7,Ang1-7,为新发现的,RAS,成员，具有拮抗,Ang,II,效应。,RAS,与心血管疾病及治疗,（一）,RAS,与慢性心力衰竭,慢性心力衰竭（,CHF,）是心血管疾病的重要并发症。心脏泵功能衰竭以及神经内分泌功能失调使其主要特点。,CHF,代偿早期神经内分泌系统及被激活，交感,-,肾上腺髓质以及,RAS,活性升高,NA,和,Ang II,增多，且两者相互作用，共同增强心肌收缩力，增加输出量，对早期维持心、脑、肾等重要器官正常功能和恢复血流动力学有积极的代偿作用。,神经内分泌过渡激活则失代偿,1.交感,-,肾上腺髓质以及,RAS,活性升高，导致外周阻力急剧升高，后负荷增加引起心脏射血锐减。,2.,Ang II,促进醛固酮释放，引起体内水钠潴留，增加心脏前负荷，促进心衰发展。,RAS,活性升高，可能影响心肌肌球蛋白,ATP酶,的活性，加重心肌能量利用障碍。,3.,心室重构：心脏超负荷引起心肌细胞肥大与非心肌细胞增生以及左室形态结构发生改变为特征的心室重构。心肌肥厚的发生发展中，同时存在心肌细胞的进行性丢失，并使心肌肥厚逐渐演变成心衰，这一过程可能与心肌细胞凋亡有关。,（二）,RAS,与高血压,高血压是以动脉血压升高为主要表现的全身性疾病或病理过程。,RAS,的过度激活是高血压发病的重要原因。,1,高血压时，循环,RAS,和局部,RAS,活性均升高。,Ang II,强烈收缩血管，刺激肾上腺髓质产生和释放儿茶酚胺，协同,NE,的缩血管效应以及促进其它缩血管物质的合成和释放，外周阻力增加，血压升高。,2,Ang II,激活组织,NADH/NADPH,氧化酶，促进超氧阴离子产生，氧化灭活舒血管因子,NO,，减弱舒血管效应，导致外周阻力进一步增加。,3,血管重构：高血压可引起动脉中层与内膜增厚，导致血管腔变窄和外周阻力增加。,4,Ang II,导致醛固酮增加，引起钠水潴留。,5,Ang II,兴奋血管运动中枢。,（三）RAS,与动脉粥样硬化（,AS,）,根据“损伤应答学说”，血管内皮细胞受损是发生的始动环节，而,RAS,活性的增高可能是引起血管内皮细胞受损的原因之一。,AS,早期冠脉组织中,ACE,活性即增加，,Ang II,生成增多。,Ang II,血管渗透因子（,VPF,）血管通透性增加,可促进组织因子等释放，诱导单核细胞趋化迁移至细胞表面早期内皮细胞功能不全,激活组织,NADH/NADPH,氧化酶，灭活,NO,，而加重内皮细胞受损单核细胞透过内皮间隙进入内皮下间隙，内皮细胞表面的,LDL,受体与,LDL,结合进入胞质被修饰，后者被单核细胞吞噬而转变成泡沫细胞堆积与血管内皮下。,Ang II,促进,LDL,的修饰，加速泡沫细胞的形成；,刺激血管平滑肌增殖,AT2,诱导内皮细胞凋亡,（四）RAS,与缺血性心肌病,1,Ang II,直接收缩冠脉血管，促进,NE,释放并增强,NE,的缩血管效应，导致心肌供血不足。,2,Ang II,有导纤溶酶原激活物抑制剂（,PAI,）的生成,血栓,3 Ang II,心脏重构（心肌细胞肥大，间质细胞增生，左室扩张）,Anti-RAS,药物研究进展,(,一,)Angiotensin Converting Enzyme Inhibitors(ACEI),最初发现的,ACEI,是从巴西洞蛇的毒液中提取出的多肽，后人工合成了卡托普利，现已开发此类药物,80,余种。按其结构分三种：含巯基类：,Captopril,Alacepril,等,;,含羧基类：,Ramipril,Enalapril,等；含磷酰基：,Fosinopril,等,。,Binds to active site,Binds to Zn ion,Binds more strongly,to Zn more active,Enalapril,Lisinopril,（二）,AT,拮抗剂,AT1,拮抗剂,:Losartan,Valsatan,Irbesartan,等。,AT2,拮抗剂：,PD123177,CGP42112A,等。(ACEI+,AT1,拮抗 心,AT2,表达增加 ),AT,拮抗剂在临床上具有与,ACEI,相似的用途。用于治疗高血压，心衰，心肌肥厚与心肌缺血，动脉硬化和肾脏保护。,Losartan,Valsartan,Candesartan,Angiotensin II Type 1 Receptor Blockers,美国心脏病学会（ACC）2008年会,ARB与ACEI的较量,大型循证医学ONTARGET首次比较了ARB与ACEI及ARB+ACEI对高血压高危患者预后的影响。此项研究共纳入25620例,55岁的心血管高危患者，历时5.5年。结果表明，替米沙坦与雷米普利同样有效，但副作用少；而联合治疗并不优于单药治疗，且副作用有所增加。,（三）肾素抑制剂,肾素作为,RAS,的第一个限速步骤，血管紧张素原是其唯一的底物，故抑制神速活性即可抑制整个,RAS,的功能。,肾素抑制剂包括肾素抗体（抗血清，单克隆抗体，,Fab,片段），肾素前体片段衍生物，血管紧张素原类似物。,肾素抗体虽能有效降低血浆肾素活性与血压，但因口服无效及反复应用可产生过敏反应，其临床应用受限。,肾素前体片段衍生物也能有效降低血浆肾素活性，但活性较弱。,血管紧张素原类似物对肾素具有高亲和力和强效抑制作用。现有品种分肽类（,Enalkiren,CGP-38560,等）和非肽类（,Remikiren,Zankiren,等）。,(四)抗血管紧张素原与抗,AT1,，,ACE,Renin,的基因治疗,（,血管紧张素原与,AT1,，,ACE,Renin,均是,RAS,中的蛋白组分，需特定的基因编码。故利用分子生物学的反义寡核苷酸技术，封闭基因和,mRNA,上的特定元件，阻止基因转录和,mRNA,翻译，产生抗,RAS,的作用。,Angiotensinogen,Angiotensin I,Angiotensin II,Angiotensin III,Renin,ACE,Aminopeptidase,Non-ACE,(,eg.Chymase,in heart,),Endopeptidase,Angiotensin 1-7,Releases ADH;PG;,Natriuretic;RVR;,BP(brain stem inj.),?Role in effects of ACEI,1 2 3 7 8 9 10,NH2-Asp-Arg-ValPro-Phe-COOH,1 2 3 7 8 9 10,NH2-Asp-Arg-ValPro-Phe-COOH,1 2 3 7 8,NH2-Arg-ValPro-Phe-COOH,2 3 7 8,NH2-Asp-Arg-ValPro-Phe-Hist-LeuCOOH,+,1.Renal Perfusion,Pressure,2.Na at Macula,Densa cells,3.,Sympathetic,nerve activity(-1),PG,The Renin-Angiotensin System,Angiotensin II,Vasoconstriction,Aldosterone,Secretion,Direct Renal,Sodium Retention,Thirst,ADH Release,Cardiac,Contractility,Sympathetic,Facilitation:,Central,Nerve terminal,(ganglionic?),Cardiac&Vascular,Hypertrophy,All known physiologic effects are mediated,by the angiotensin II type 1 receptor,ANGIOTENSIN II-SUPPORT OF THE BLOOD PRESSURE,ACE Inhibitor,AII Receptor Blocker,Blocks formation,of AII incompletely,Blocks Kininase II,Kinins,AII effects,&aldosterone,PROTECTION,Blocks,AT-1R,AT-2R,Free,More complete,Inhibition,of AII effects,Preserve,Anti-,proliferative,effect,