血管紧张素II在心肌重构中的作用.doc

李丹 陈鹏举 孔迅 孔令英 陈晓鹏 范宇 90401111 90401103 90401110 90401109 90401104 90401105血管紧张素II在心肌重构中的作用 04临床一班 摘要：血管紧张素II（AngII）过量作用于机体除了其增加心脏前后负荷的作用外，其本身可引起心肌重塑。心肌重塑是心衰时的一种代偿机制，但同时又使心肌的形状和功能改变，加速心衰的进程。AngII可以通过多种方式诱导心脏结构性的功能改变，不仅影响心肌细胞重塑，而且对心肌的细胞外基质的改变也起重要作用。关于AngII这方面研究有重要意义不仅在于可增进对心衰的机制的了解，也在于为临床治疗和开发新药提供前景。高血压或心功能不全代偿期时肾素-血管紧张素系统（RAS）激活，血管紧张素II（AngII）大量增多。它可引起机体一系列的反应，包括强大的缩血管作用，增加交感神经末梢释放去甲肾上腺素（NA），以及增加醛固酮、ADH的表达，使机体水钠潴留。虽然这一系列反应是维持心输出量的一种代偿机制，但同时加重心脏负担，引发心力衰竭，冠心病等心血管事件。而近年来发现AngII可直接诱导和促进心脏重构，加速心衰的进程。AngII对心肌重塑的作用包括影响心肌细胞的表型和形态，促进成纤维细胞增生和心肌纤维化，影响心肌细胞外基质的沉积与降解。1、 AngII促进心肌细胞重塑无论是心肌细胞还是非心肌细胞，AngII可诱导早期c-fos, c-jun, jun B, Egr-1, c-myc等基因表达上调，这些基因可以使非心肌细胞增生，心肌细胞胎儿型蛋白质，如skeletal -actin和ANF等1。肌动蛋白结构向胎儿型转变，导致心肌肥大。目前所知的AngII作用都为通过AT1受体介导，而AT2受体作用机制不清。AngII促进心肌细胞肥大包括诸多分子信号转导途径：1.1 丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）途径AngII有两个受体AT1和AT2。AngII可通过作用于AT1受体，介导心脏肥大，而AT2则拮抗AT1介导的作用。AT1受体是一种G蛋白耦连受体，AngII与AT1结合，导致Gq的激活，进而激活PLC，促进PI-4，5-P2水解生成IP3和DAG，进一步增加胞内Ca2+和PKC。增加的Ca2+可以通过CaN蛋白和CaMK蛋白促进心肌肥大。而PKC被认为是Ang IIGq途径的主要下游信号分子之一。PKC进一步激活MAPK后，使下游的p38、JNKs、ERKs磷酸化，继而迅速磷酸化相关蛋白质，包括一些转录因子。转录因子即启动基因转录使心肌表达蛋白（如ANF等）引起心肌的肥大2。MAPKK1/2-ERK1/2途径被认为是主要介导心肌肥大的通路。有研究显示ERK1/2在急性室内容量增加时表达增加3.实验表明MAPKK1/2-ERK1/2途径促进心脏向心性肥大，表现为室间隔和左室后壁增厚，组织学上ANF上调等 3 。AngII可以通过功能增强和含量增加两种方式激活下游的效应蛋白，介导心肌肥大的发生与发展。如AngII可以诱导乳鼠心肌细胞内ERK12和磷酸化的ERK12蛋白表达显著增高，进而诱导心肌肥大4。用小鼠的肾上腺球状带细胞原代培养表明，Ang II可以激活p42/p44 MAPK和p38 MAPK，但不激活JNK5。Ang II通过激活p42/p44 MAPK和p38 MAPK抑制细胞增值、维持细胞的肥大。而在小鼠心肌梗死模型中，p38, JNK, MAPK p44/p42 和磷脂酶MKP-1的活性上调6。这提示Ang II在心肌梗死中可能有类似的作用。杨永建等人的调查结果显示：轻度心衰患者通过ERK的激活使原癌基因c - myc、c - myb、c - jun表达而诱导心肌肥大、增殖过程；而重度心衰患者ERK激活不明显，而以JNK激活为主, 诱导细胞凋亡、坏死, 影响心肌收缩力, 在心功能恶化中发挥重要作用7。其他信号途径可与MAPK信号途径相互作用而参与AngII介导的心肌重建。如Jak/STAT信号途径可以抑制MAPK信号而阻止心肌重构8。在表达Jak2的细胞系，AngII可以在短时间内使ERK2活性显著增加，但在30分钟内回到基线水平。而在Jak2-/-细胞系，ERK2的活性在120分钟内并没有下降。另外，细胞分裂素活化蛋白激酶磷酸酶-1(MKP-1）在表达Jak2的细胞表达，但不在Jak2-/-的细胞表达。MKP-1可以使MAPK蛋白脱磷酸化而抑制它的活性。这说明Jak2可以通过MKP-1抑制AngII诱导的ERK2的活性。而Jak2减少或失活则可使AngII的负性作用增强。1.2 NF-B的激活NF-B是一个蛋白质异二聚体，含65和50kD两个亚基。在大多数细胞中，NF-B以非活化的形式结合在抑制性蛋白IBs（IB，IB，IB）上存在于胞浆中，当IB磷酸化之后可以激活NF-B，NF-B转位进入核中，激活多种炎症基因的表达9。然而，NF-B作为一个转录因子，NF-B在心血管疾病以及心脏重构中同样也发挥了很大的作用。有证据表明，在肾组织和血管中NF-B的激活可以被ACEI（ACE抑制剂）和ARB（AngII受体拮抗剂）所抑制，提示NF-B作为转录因子可能在AngII发挥作用时扮演了重要角色。Peter Zahradka等的研究提供了确切的证据证明，在AngII所导致的平滑肌游走和增殖过程中，NF-B起到了信号转导的作用，同时在通过G1/S检验点的时候，cyclin E的表达也是依赖于NF-B的10。NF-B是炎性因子基因表达需要的转录因子。而AngII可以通过表达一系列炎性因子如TNF-促进炎症反应。即NF-B的活化有促进炎症反应的作用。然而有研究认为，NF-B在心肌重塑方面有重要作用。Shunichi Kawano等人用NF-B亚基p50被破坏的小鼠与正常小鼠作对照，高剂量AngII使对照组鼠的心脏重构，而实验组鼠心脏重构较轻。且实验显示，JNK的磷酸化受阻，说明NF-B与JNK的磷酸化有关系 11。而前面已提到JNK磷酸化为MAPK通路的一个环节，可导致心肌肥大，提示NF-B有可能直接参与心肌重塑。1.3 ROS与心肌肥大另外，新有研究显示AngII可通过导致细胞的氧化应激使心肌肥大。Kazufumi Nakamura的研究显示抗氧化剂可减弱AngII引起的心肌细胞重塑，并证明AngII引起心肌肥大的部分原因是产生ROIs（反应氧中介物）12。后证明AngII通过NAPD/NAPDH氧化酶导致超氧化物的产生13 。ROIs作为信号转导通路的一环节，进一步可激活MAPK途径和上调IL-6而导致心肌肥大。14Xiao等发现，心肌细胞用活性氧清除剂MnTMPyP预处理后或抑制NADPH氧化酶的活性，能完全抑制a1-AR激动剂诱导的ERK1/2 激活，直接给予H2O2 或维生素K5能激活ERK1/2,此作用能被MnTMPyP预处理抑制，抑制产生活性氧的其他系统，如线粒体电子传递链，对a1-AR激动剂诱导的ERK1/2 均无影响，表明活性氧可通过激活Ras-MEK11/2-ERK1/2信号途径进行传导诱导心肌细胞肥大15。S. Hirotani发现AngII可通过ROS直接快速而暂时性地上调MAPKKK（ASK-1），ASK1是在TNF-a介导细胞凋亡中起重要作用的分子，研究发现过度表达ASK1还可使NF-B活化进一步导致心肌肥大16。目前对活性氧介导心肌细胞肥大的分子机制还研究较少，还需要作进一步研究。1.4其他另有研究认为AngII还可通过激活Rho/Rho激酶途径导致心肌细胞重塑。Yi-Xin Wang等人皮下定速给予apoE-KO鼠AngII，后观察到鼠的心脏增大，心肌细胞肥大，心肌间质及血管周围纤维化，ANP和胶原III上调。给予Rho激酶的抑制剂fasudil，心肌肥大，间质纤维化，ANP和胶原III表达上调减弱，且为计量依赖关系。这些说明了AngII促心肌肥大的作用至少有一部分是通过激活Rho/Rho激酶途径导致的17 。除了AngII的激动受体，引起信号转导直接导致的心肌肥大以外，AngII还可通过上调TGF-b, TNF的表达来间接导致这一效果。它们以自分泌或旁分泌的形式加速心肌肥大。18 AngII可能通过PKC途径上调TNF表达，而TNF同样有诱导心肌细胞肥大的作用 19。TNF与AngII作用有许多交叉点，如通过MAPK通路，通过ROIs等20 。2、 AngII促进心肌纤维化心力衰竭引起的心脏重构多伴随心脏的纤维化。主要由于心脏的成纤维细胞被激活，大量增值并分泌胶原纤维等细胞外基质成分。很多研究证明AngII可以通过AT1受体介导成纤维细胞的增殖，细胞外基质（ECM）的沉积，黏附因子如osteopontin的表达和分泌。Hiroaki Kawano等人的研究显示AngII激动心脏成纤维细胞表面的AT1引起：细胞原癌基因表达，增加的MAPK活性和DNA合成从而促进细胞增殖；上调TGF-b1，基质蛋白质和PAI-1（可抑制基质金属蛋白酶的活性）的表达从而加速纤维化；促进成纤维细胞与胶原纤维I，III的黏附；这些都可导致心脏的纤维化21。值得提出的是TGF-b1不仅使成纤维细胞增殖，而且诱导其表型转换为肌纤维母细胞，ECM如胶原，蛋白多糖，纤连蛋白的沉积 18 。随着研究的深入，细胞因子在心力衰竭进程性恶化中的作用开始受到人们的重视。AngII可通过作用于AT1受体，启动一系列信号转导途径，最终激活NF-B，包括炎性因子在内的许多细胞因子及细胞黏附分子表达上调，促进心脏纤维化。而有研究发现炎性因子如TNF-，IL-1又可上调成纤维细胞上的AT1数目，加速AngII引起的心肌纤维化22。结缔组织生长因子（CTGF）在心肌梗死后表达上调，并可促使MI后的心力衰竭（HF）转化为慢性HF。Mohammed Shakil Ahmed等人研究发现AngII可使心脏间质的成纤维细胞表达CTGF上调。许多研究证明上调的CTGF可以引起许多组织的纤维化和血管的硬化。体外试验证明CTGF可促进成纤维细胞合成和分泌细胞外基质（主要为胶原纤维I和纤连蛋白）23 Yi-Xin Wang的研究显示Rho激酶与AngII导致的心脏纤维化有关。Rho激酶的抑制剂fasudil可减少成纤维细胞合成分泌胶原纤维，在其他的研究中也显示Rho激酶抑制剂可减少PAI-1的合成24。一些研究还显示AngII诱导在血管周围的纤维化比在心肌间质纤维化更明显突出。3、 AngII促进细胞外基质的降解，诱导和促进心脏重构心肌的细胞外基质为网状结构，连接心肌细胞并起机械支撑作用，对维持心脏的结构具有重要作用。在心力衰竭的发展进程中，由于MMP为主的蛋白水解酶降解心肌的细胞外基质，从而破坏心脏的形状，促进心肌重塑。目前认为AngII可活化MMP，进而导致心肌细胞外基质的降解。Hiroyuki Takenaka等人将有心室向心性肥大的CHF小鼠模型分为两组，一组对照，另一组给予ARB（AT1受体阻断剂），对比两组后期的左心室重组发现，ARB组鼠的生存率比对照组高，左心室的形状和功能也保持得比对照组好。更重要的是，ARB组鼠心脏的ECM密度较对照组高，且MMP-2, -9, -13的量低于对照组。这就说明阻断AT1可以降低MMP的活性从而减少ECM的讲解，维持心脏的形状 25 。此研究还显示，AngII介导的MMP的活化至少一部分是通过氧化应激实现的，表现为GPX-1, NADPH 氧化酶含量在ARB组的降低。这在其他研究中也得到证实。氧化应激可激活MMP，同时氧化TIMP（MMP抑制物）而是其抑制MMP的功能失效 26，27 。另外，AngII还可能通过激活NF-kB而上调MMP的表达。另外，AngII激活MMP后，使组胺结合的上皮生长因子（HB-EGF）从细胞膜上脱落，与心肌细胞和成纤维细胞EGF受体结合并使其激活，EGF受体为受体酪氨酸激酶（RTK），启动下游的MAPK途径可导致心肌肥大和纤维化28。总之，心肌细胞外基质的沉积和降解失衡，使心脏部分纤维化，部分ECM过多降解，都加速了心肌重塑的进程。总结和展望：AngII在心室重塑中有很重要的作用。除了其水钠潴留，增加室内容量导致心肌受到的牵张力增大或是增加醛固酮导致心肌重塑外，其本身可以通过许多途径诱导和促进心肌重塑。在心理衰竭的临床治疗上，ACEI（减少AngII生成）和ARB（阻断AT1受体）都在预防和逆转心室重塑上起到了很好的疗效。目前关于AngII导致心肌重塑的机制并没有完全透彻，可能因为其本身可通过很多途径发挥作用，是个复杂的过程。进一步的研究了解AngII的作用途径可能能够为开发阻断AngII负性作用的新药物提供良好前景。 参考文献：1Sadoshima J, Jahn L, Takahashi T, Kulik T, Izumo S. 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