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 α-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PLCβ，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PKCε被认为是Ang II／Gq途径的主要下游信号分子之一。PKCε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ERK1／2和磷酸化的ERK1／2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JNK[5]。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-κB的激活 NF-κB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-κB以非活化的形式结合在抑制性蛋白IκBs（IκBα，IκBβ，IκBε）上存在于胞浆中，当IκB磷酸化之后可以激活NF-κB，NF-κB转位进入核中，激活多种炎症基因的表达[9]。 然而，NF-κB作为一个转录因子，NF-κB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-κB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-κB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-κB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-κB的[10]。 NF-κB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-α促进炎症反应。即NF-κB的活化有促进炎症反应的作用。然而有研究认为，NF-κB在心肌重塑方面有重要作用。Shunichi Kawano等人用NF-κB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-κB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-κB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。[14] Xiao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-κB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-κB，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-α，IL-1β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] 。