王夢(mèng)平，林云，劉建

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000)

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ACE2-Ang(1-7)-Mas軸與慢性腎臟病的關(guān)系

王夢(mèng)平，林云，劉建

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000)

慢性腎臟病(CKD)的發(fā)生、發(fā)展與腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)的過度激活有關(guān)，而RAS主要通過血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)-血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)-血管緊張素Ⅱ1型受體(AT1R)軸發(fā)揮生物學(xué)作用。近年研究發(fā)現(xiàn)，ACE2-Ang(1-7)-Mas軸具有拮抗ACE-AngⅡ-AT1R軸的作用，二者相互影響、交錯(cuò)復(fù)雜，共同調(diào)節(jié)腎臟的結(jié)構(gòu)和功能，參與腎臟病理生理過程。探索ACE2-Ang(1-7)-Mas軸的生物學(xué)功能有望為CKD的治療提供新的思路。

慢性腎臟疾??；血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2；血管緊張素(1-7)；Mas受體

腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)過度激活是慢性腎臟病(CKD)發(fā)生、發(fā)展的重要因素。其中，血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)為RAS的主要生物活性肽，其病理生理作用由AngⅡ1型受體(AT1R)和AngⅡ2型受體(AT2R)介導(dǎo)。AngⅡ結(jié)合AT1R后，可導(dǎo)致腎小球硬化和腎間質(zhì)纖維化，而AT2R介導(dǎo)的作用與AT1R相反。目前，RAS阻滯劑——血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)抑制劑(ACEIs)、血管緊張素受體拮抗劑(ARBs)已用于臨床，并證實(shí)能延緩CKD的進(jìn)展。近年研究發(fā)現(xiàn)，除經(jīng)典RAS外，ACE2-Ang(1-7)-Mas軸亦參與CKD的發(fā)病過程，并與經(jīng)典RAS軸及其成分相互作用，共同調(diào)節(jié)腎臟的結(jié)構(gòu)和功能。本文結(jié)合文獻(xiàn)就ACE2-Ang(1-7)-Mas軸與CKD的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸成員的特征

1.1 ACE2 ACE2屬于鋅蛋白酶家族[1]，相對(duì)分子質(zhì)量為120 kD，編碼基因位于人X染色體短臂，含有18個(gè)外顯子。ACE2在腎內(nèi)動(dòng)靜脈的內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞、近端腎小管上皮細(xì)胞高表達(dá)，在壁層上皮細(xì)胞中表達(dá)，在腎小球臟層上皮細(xì)胞、遠(yuǎn)端小管和集合管上皮細(xì)胞低表達(dá)，而在系膜區(qū)和腎小球內(nèi)皮細(xì)胞不表達(dá)[2]。ACE2由羧基端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域、包含鋅離子結(jié)合膜體的活性部位、跨膜結(jié)構(gòu)域、氨基末端信號(hào)肽構(gòu)成，與ACE有40%的氨基酸序列同源性，但它們具有不同的底物特異性[3]。ACE2只有一個(gè)活性位點(diǎn)，能水解AngⅡ生成Ang(1-7)，或水解AngⅠ生成Ang(1-9)，后者被ACE或其他中性肽鏈內(nèi)切酶(NEP)水解，形成Ang(1-7)，從而調(diào)節(jié)體內(nèi)AngⅡ和Ang(1-7)平衡。ACE2對(duì)AngⅡ的活性約是AngⅠ的約400倍，而且對(duì)ACEI不敏感。

1.2 Ang(1-7) Ang(1-7)是由天冬氨酸、精氨酸、纈氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、組氨酸及脯氨酸組成的活性七肽，相對(duì)分子質(zhì)量為899 kD。Ang(1-7)存在于血液循環(huán)中，亦可通過腎臟局部產(chǎn)生[4]，Ang(1-7)可通過ACE2或其他肽類[如脯氨酰-肽鏈內(nèi)切酶(PEP)和脯氨酰-羧肽酶(PCP)]水解AngⅡ生成。ACE2也能水解AngⅠ生成Ang(1-9)，后者被ACE或其他NEP水解，形成Ang(1-7)。Ang(1-7)還可由一些肽鏈內(nèi)切酶直接水解AngⅠ生成，包括腦啡肽酶、PEP和NEP[5]。此外，Ang(1-7)還可結(jié)合AT2R，但這種結(jié)合作用親和力很低[6]。近年研究發(fā)現(xiàn)，Ang(1-7)對(duì)D型Mas相關(guān)性G蛋白耦聯(lián)受體有微弱的激活作用，提示這種受體可能通過Ang(1-7)發(fā)揮作用[7]。

Ang(1-7)易被血漿中的蛋白水解酶水解，其半衰期為10～15 s。有研究發(fā)現(xiàn)，綿羊大腦皮層、孤立的腎小管和人近曲腎小管上皮細(xì)胞中的Ang(1-7)肽鏈內(nèi)切酶能將Ang(1-7)水解為無活性的Ang(1-4)[8]。口服的Ang(1-7)在胃腸道中很快降解，無法進(jìn)入血液循環(huán)。Sabharwal等[9]在Sgcd-/-小鼠飲用水中加入羥丙基-β-環(huán)糊精包被的Ang(1-7)后，發(fā)現(xiàn)其能恢復(fù)Sgcd-/-小鼠體內(nèi)AngⅡ-AT1R軸與Ang(1-7)-Mas軸平衡、降低骨骼肌氧化應(yīng)激和纖維化。但Frank等[10]發(fā)現(xiàn)，靜脈內(nèi)應(yīng)用環(huán)糊精可導(dǎo)致大鼠近端小管上皮細(xì)胞空泡樣改變、細(xì)胞崩解、無特定結(jié)構(gòu)的礦化。此外，有研究利用脂質(zhì)體包被Ang(1-7)和硫醚環(huán)化Ang(1-7)的給藥方式可增加大鼠Ang(1-7)的生物利用度。

1.3 Mas受體 Mas受體是一種G蛋白耦聯(lián)受體，含有7個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，具有很強(qiáng)的疏水性，其基因定位于6號(hào)染色體[11]。Mas受體與AT2R具有30%的氨基酸序列同源性，故二者具有一些相似的生理特性。Mas受體可在多種組織中表達(dá)，如心臟、腎臟、睪丸等[12]。有研究發(fā)現(xiàn)，小鼠腎臟中存在Mas mRNA，且絕大多數(shù)存在于腎皮質(zhì)。有報(bào)道指出，腎臟入球小動(dòng)脈、近端腎小管、髓袢升支粗段、集合管都有功能性Mas受體表達(dá)，并且當(dāng)腎臟缺血時(shí)其表達(dá)水平升高[13]。Ang(1-7)與Mas受體結(jié)合后可抑制NADH氧化酶、蛋白激酶C(PKC)、TGF-β、絲裂原活化蛋白激酶、NF-κB表達(dá)，促進(jìn)NO合成，同時(shí)Mas受體可與AT1R形成二聚體導(dǎo)致后者失活。通過上述作用發(fā)揮抗炎、抗纖維化、抑制細(xì)胞增殖、舒張血管等作用。

2 ACE2-Ang(1-7)-Mas軸與CKD的關(guān)系

2.1 與糖尿病腎病(DN)的關(guān)系 眾所周知，ACE-AngⅡ-AT1R軸過度激活是DN的發(fā)病機(jī)制之一。有研究發(fā)現(xiàn)，人重組血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(hrACE2)能降低血漿和腎皮質(zhì)中AngⅡ水平，同時(shí)能升高血漿和腎皮質(zhì)中Ang(1-7)水平，從而降低PKC和蛋白激酶β1濃度、促進(jìn)NADPH氧化酶亞基的表達(dá)和活性正常化，最終改善糖尿病(DM)小鼠尿白蛋白排泄、腎小球肥大和系膜區(qū)基質(zhì)沉積。Nadarajah等[14]研究發(fā)現(xiàn)，DM小鼠足細(xì)胞ACE2過表達(dá)可降低腎臟AngⅡ水平，降低AngⅡ介導(dǎo)的TGF-β生成，從而改善足細(xì)胞凋亡、足細(xì)胞蛋白丟失等。表明ACE2可調(diào)節(jié)體內(nèi)AngⅡ和Ang(1-7)平衡，并通過其下游信號(hào)通路發(fā)揮腎臟保護(hù)作用。Mori等[15]研究發(fā)現(xiàn)，Ang(1-7)可抑制信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)表達(dá)，并恢復(fù)沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1表達(dá)，從而改善DM小鼠的腎臟炎癥、氧化應(yīng)激和纖維化。Zhang等[16]研究發(fā)現(xiàn)，Ang(1-7)可減少NADPH氧化酶和PKC介導(dǎo)的腎臟氧化應(yīng)激、TGF-β1/Smad3、內(nèi)皮生長因子信號(hào)，從而改善DM腎損傷。Giani等[17]研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)泵入Ang(1-7)100 ng/(kg·min)14天，可改善ZDF大鼠蛋白尿、血肌酐、腎臟纖維化。但Shao等[18]研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)泵入Ang(1-7) 25 μg/(kg·h)6周，可增加腎內(nèi)ACE mRNA表達(dá)、降低腎內(nèi)ACE2 mRNA表達(dá)，同時(shí)增加腎內(nèi)AT1R和TGF-β表達(dá)、降低腎內(nèi)AT2R和Mas受體表達(dá)，提高尿蛋白和血肌酐水平。目前，多數(shù)研究表明，ACE2-Ang(1-7)-Mas軸可通過拮抗ACE-AngⅡ-AT1R軸，抑制PKC、NADPH氧化酶、TGF-β、STAT3，從而改善DN。但也有相反觀點(diǎn)認(rèn)為其可加重糖尿病腎損害。研究結(jié)果的差異可能與動(dòng)物類型和年齡、藥物作用時(shí)間和劑量、實(shí)驗(yàn)測量工具有關(guān)，也可能因?yàn)锳ng(1-7)有內(nèi)源性和外源性之分，二者對(duì)腎臟產(chǎn)生的影響不用有關(guān)。ACE2-Ang(1-7)-Mas軸在DN中的作用仍有待進(jìn)一步研究。

2.2 與高血壓腎損傷的關(guān)系 在高血壓腎損傷中，AngⅡ可介導(dǎo)NADPH氧化酶系統(tǒng)激活，產(chǎn)生大量活性氧，促進(jìn)腎臟纖維化。Lo等[19]研究發(fā)現(xiàn)，hrACE2可升高自發(fā)性高血壓(SHR)大鼠血漿中AngⅡ水平、降低Ang(1-7)水平，并且抑制腎臟中AngⅡ介導(dǎo)的NADPH氧化酶系統(tǒng)激活，從而減少腎臟氧化應(yīng)激。Giani等[20]研究發(fā)現(xiàn)，Ang(1-7)可降低SHR大鼠腎組織中TNF、IL-6和NF-κB水平，從而緩解nephrin丟失、蛋白尿和腎臟纖維化；還可改善SHR大鼠的平均動(dòng)脈壓、尿量、蛋白尿增加和腎小球、腎內(nèi)小動(dòng)脈和腎內(nèi)動(dòng)脈損傷指數(shù)升高。上述研究結(jié)果提示，ACE2-Ang(1-7)-Mas軸可能對(duì)高血壓腎病有腎臟保護(hù)作用；ACE2-Ang(1-7)-Mas軸可通過拮抗ACE-AngⅡ-AT1R軸及其下游信號(hào)通路、促進(jìn)NO合成發(fā)揮作用。

2.3 與梗阻性腎病(UUO)的關(guān)系 Liu等[21]在單側(cè)輸尿管UUO小鼠中發(fā)現(xiàn)，ACE2基因敲除可增加腎內(nèi)AngⅡ水平，促進(jìn)AngⅡ誘導(dǎo)的Smurf2依賴的腎內(nèi)Smad7泛素降解，增強(qiáng)TGF-β/Smad和NF-κB信號(hào)，繼而促進(jìn)腎臟炎癥和纖維化。Kim等[22]采用Ang(1-7) 24 μg/(kg·h)治療UUO大鼠，發(fā)現(xiàn)Ang(1-7)可抑制TGF-β1/Smad信號(hào)、恢復(fù)G2/M期細(xì)胞周期停滯，以及抑制AT1R表達(dá)，從而抑制腎臟纖維化和腎臟細(xì)胞凋亡。但有研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)泵入Ang(1-7) 6、24、62 μg/(kg·h)均可增加UUO小鼠腎臟a-SMA和TGF-β表達(dá)、增加NADPH氧化酶活性、腎小管細(xì)胞凋亡和腎間質(zhì)巨噬細(xì)胞浸潤，其機(jī)制尚不完全清楚，但至少部分通過非Mas受體通路實(shí)現(xiàn)[23]。上述結(jié)果提示，ACE2-Ang(1-7)-Mas軸可影響UUO小鼠腎臟AngⅡ、AT1R水平和NADPH氧化酶、TGF-β/Smad和NF-κB信號(hào)，從而參與UUO間質(zhì)炎癥反應(yīng)和纖維化及小管凋亡過程，但其作用機(jī)制仍存在爭議，有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

2.4 與IgA腎病的關(guān)系 有研究表明，小兒IgA腎病系膜增生與腎小球ACE2表達(dá)增加有明顯相關(guān)性[24]。但腎小球ACE2表達(dá)增加也可能是小兒IgA腎病早期代償反應(yīng)，該研究并未闡明ACE2是否促進(jìn)或阻止小兒IgA腎病。Mizuiri等[25]研究發(fā)現(xiàn)，IgA腎病患者腎小球ACE表達(dá)增加，腎小管間質(zhì)和腎小球ACE2表達(dá)降低，ACE和ACE2表達(dá)變化可能參與機(jī)體對(duì)腎臟損傷的應(yīng)答反應(yīng)。上述研究表明，ACE和ACE2都參與IgA腎病的疾病過程，二者可能分別發(fā)揮促進(jìn)和抑制IgA腎病進(jìn)展作用，但其具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，ACE2-Ang(1-7)-Mas軸可拮抗ACE-AngⅡ-AT1R軸，從而抑制腎臟炎癥、氧化應(yīng)激、纖維化、足細(xì)胞凋亡等，二者相互影響、交錯(cuò)復(fù)雜，共同調(diào)節(jié)腎臟的結(jié)構(gòu)和功能，參與腎臟病理生理過程。ACE2-Ang(1-7)-Mas軸有望為CKD的治療提供新的靶點(diǎn)，但其具體作用機(jī)制尚有待于進(jìn)一步研究。

[1] Ocaranza MP, Michea L, Chiong M, et al. Recent insights and therapeutic perspectives of angiotensin-(1-9) in the cardiovascular system[J]. Clin Sci (Lond), 2014,127(9):549-557.

[2] Hamming I, Timens W, Bulthuis ML, et al. Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis[J]. J Pathol, 2004,203(2):631-637.

[3] Mendoza-Torres E, Oyarzun A, Mondaca-Ruff D, et al. ACE2 and vasoactive peptides: novel players in cardiovascular/renal remodeling and hypertension[J]. Ther Adv Cardiovasc Dis, 2015,9(4):217-237.

[4] Fraga-Silva RA, Ferreira AJ, Dos Santos RA. Opportunities for targeting the angiotensin-converting enzyme 2/angiotensin-(1-7)/mas receptor pathway in hypertension[J]. Curr Hypertens Rep, 2013,15(1):31-38.

[5] Etelvino GM, Peluso AA, Santos RA. New components of the renin-angiotensin system: alamandine and the MAS-related G protein-coupled receptor D[J]. Curr Hypertens Rep, 2014,16(6):433.

[6] Bosnyak S, Jones ES, Christopoulos A, et al. Relative affinity of angiotensin peptides and novel ligands at AT1 and AT2 receptors[J]. Clin Sci (Lond), 2011,121(7):297-303.

[7] Gembardt F, Grajewski S, Vahl M, et al. Angiotensin metabolites can stimulate receptors of the Mas-related genes family[J]. Mol Cell Biochem, 2008,319(1-2):115-123.

[8] Wilson BA, Cruz-Diaz N, Marshall AC, et al. An angiotensin-(1-7) peptidase in the kidney cortex, proximal tubules, and human HK-2 epithelial cells that is distinct from insulin-degrading enzyme[J]. Am J Physiol Renal Physiol, 2015,308(6):F594-F601.

[9] Sabharwal R, Cicha MZ, Sinisterra RD, et al. Chronic oral administration of Ang-(1-7) improves skeletal muscle, autonomic and locomotor phenotypes in muscular dystrophy[J]. Clin Sci (Lond), 2014,127(2):101-109.

[10] Frank DW, Gray JE, Weaver RN. Cyclodextrin nephrosis in the rat[J]. Am J Pathol, 1976,83(2):367-382.

[11] Villela D, Leonhardt J, Patel N, et al. Angiotensin type 2 receptor (AT2R) and receptor Mas: a complex liaison[J]. Clin Sci (Lond), 2015,128(4):227-234.

[12] Ohishi M, Yamamoto K, Rakugi H. Angiotensin (1-7) and other angiotensin peptides[J]. Curr Pharm Des, 2013,19(17):3060-3064.

[13] Santos RA, Ferreira AJ, Verano-Braga T, et al. Angiotensin-converting enzyme 2, angiotensin-(1-7) and Mas: new players of the renin-angiotensin system[J]. J Endocrinol, 2013,216(2):R1-R17.

[14] Nadarajah R, Milagres R, Dilauro M, et al. Podocyte-specific overexpression of human angiotensin-converting enzyme 2 attenuates diabetic nephropathy in mice[J]. Kidney Int, 2012,82(3):292-303.

[15] Mori J, Patel VB, Ramprasath T, et al. Angiotensin 1-7 mediates renoprotection against diabetic nephropathy by reducing oxidative stress, inflammation, and lipotoxicity[J]. Am J Physiol Renal Physiol, 2014,306(8):F812-F821.

[16] Zhang K, Meng X, Li D, et al. Angiotensin(1-7) attenuates the progression of streptozotocin-induced diabetic renal injury better than angiotensin receptor blockade[J]. Kidney Int, 2015,87(2):359-369.

[17] Giani JF, Burghi V, Veiras LC, et al. Angiotensin-(1-7) attenuates diabetic nephropathy in Zucker diabetic fatty rats[J]. Am J Physiol Renal Physiol, 2012,302(12):F1606-F1615.

[18] Shao Y, He M, Zhou L, et al. Chronic angiotensin (1-7) injection accelerates STZ-induced diabetic renal injury[J]. Acta Pharmacol Sin, 2008,29(7):829-837.

[19] Lo J, Patel VB, Wang Z, et al. Angiotensin-converting enzyme 2 antagonizes angiotensin Ⅱ-induced pressor response and NADPH oxidase activation in Wistar-Kyoto rats and spontaneously hypertensive rats[J]. Exp Physiol, 2013,98(1):109-122.

[20] Giani JF, Munoz MC, Pons RA, et al. Angiotensin-(1-7) reduces proteinuria and diminishes structural damage in renal tissue of stroke-prone spontaneously hypertensive rats[J]. Am J Physiol Renal Physiol, 2011,300(1):F272-F282.

[21] Liu Z, Huang XR, Chen HY, et al. Loss of angiotensin-converting enzyme 2 enhances TGF-beta/Smad-mediated renal fibrosis and NF-κB-driven renal inflammation in a mouse model of obstructive nephropathy[J]. Lab Invest, 2012,92(5):650-661.

[22] Kim CS, Kim IJ, Bae EH, et al. Angiotensin-(1-7) attenuates kidney injury due to obstructive nephropathy in rats[J]. PLoS One, 2015,10(11):e0142664.

[23] Zimmerman DL, Zimpelmann J, Xiao F, et al. The effect of angiotensin-(1-7) in mouse unilateral ureteral obstruction[J]. Am J Pathol, 2015,185(3):729-740.

[24] Urushihara M, Seki Y, Tayama T, et al. Glomerular angiotensin-converting enzyme 2 in pediatric IgA nephropathy[J]. Am J Nephrol, 2013,38(5):355-367.

[25] Mizuiri S, Hemmi H, Arita M, et al. Increased ACE and decreased ACE2 expression in kidneys from patients with IgA nephropathy[J]. Nephron Clin Pract, 2011,117(1):c57-c66.

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劉建(E-mail： 834300205@qq.com)

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