內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)對心血管功能的調(diào)節(jié)作用

周廣海，金松南，文今福

(泰山醫(yī)學院1.動脈粥樣硬化研究所、2.藥學院藥物研究所山東泰安 271000)

體內(nèi)存在與大麻活性成分△9-四氫大麻酚(△9-THC)的作用類似的脂類物質(zhì)——花生四烯乙醇胺(anandamide，AEA)和(2-arachidonoylglycerol，2-AG)，均屬于內(nèi)源性大麻素。自從90年代初發(fā)現(xiàn)體內(nèi)存在大麻素受體-1(endocannabinoid receptor-1，CB1)和大麻素受體-2(endocannabinoid receptor-2，CB2)之后，由此而形成了機體內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)(endocannabinoid system，ECS)的理論。目前認為ECS主要由大麻素受體、內(nèi)源性配體以及配體合成、失活的相關(guān)酶類共同構(gòu)成［1］。

CB1主要存在于中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)，但亦存在于各種外周組織包括心臟和血管;CB2主要在免疫系統(tǒng)和造血細胞表達，而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心臟中亦有表達［2-3］。最近有報道［4-5］，內(nèi)源性大麻素可引起血管擴張、心動過緩、降壓、抑制心肌收縮、抗炎和保護內(nèi)皮細胞等效應，提示大麻素在心血管疾病防治中有潛在的應用前景。目前ECS對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的研究已有較多報道，但是其對心血管功能的調(diào)節(jié)作用報道相對較少。因此，本文主要以ECS對心血管功能的調(diào)節(jié)作用進行綜述，這有助于了解ECS在心血管功能調(diào)節(jié)中的生理學和病理生理學意義。

1 生理狀態(tài)下ECS對心血管功能的調(diào)節(jié)作用

1.1心臟效應在心房肌細胞共同存在屬于G-蛋白偶聯(lián)受體的CB1和CB2受體，當CB1受體激活時出現(xiàn)cAMP減少、K+通道激活、Ca2+通道抑制和心房肌收縮減弱的效應，而CB2受體激活時則出現(xiàn)相反的效應［6］。目前內(nèi)源性大麻素通過CB1受體而參與心血管功能調(diào)節(jié)的相關(guān)報道較多。研究表明［7］，內(nèi)源性大麻素AEA和CB1受體激動劑HU-210呈濃度依賴性地降低心房肌收縮力。這種現(xiàn)象與交感神經(jīng)突觸前CB1受體可抑制去甲腎上腺素釋放的報道［8］相一致。而且HU-210降低心率、心肌收縮和舒張速率的效應可被CB1受體拮抗劑SR141716A(利莫那班)所阻斷［9］。內(nèi)源性大麻素還可通過非CB受體依賴性途徑，即與電壓門控性鉀(Kv)通道相互作用，調(diào)節(jié)Kv通道的功能，使通道由慢失活轉(zhuǎn)為明顯的快速失活。例如，內(nèi)源性大麻素AEA和2-AG通過非大麻素受體依賴性的途徑阻斷心臟Kv1.5通道和Kv4.3通道，抑制超快速延遲整流鉀電流和瞬時外向鉀電流的產(chǎn)生，進而影響心臟動作電位的時程［10-11］。這些提示ECS可參與心肌舒縮功能和心率的調(diào)節(jié)。

1.2血管效應內(nèi)源性大麻素AEA可發(fā)揮降壓和血管舒張作用［12］。此效應與以下幾個途徑有關(guān):①在大鼠腸系膜動脈的研究顯示，AEA作為內(nèi)皮依賴性超極化因子(EDHF)通過激活K+通道舒張血管，說明AEA通過EDHF途徑能發(fā)揮舒血管作用［13］;②AEA激活CB1受體，抑制外周血管交感神經(jīng)活性［12］;③AEA激活非選擇性的陽離子通道，即辣椒素受體(TRPV)通道，誘導活性因子如環(huán)氧二十碳烯酸(EETs)而發(fā)揮舒血管作用［14］;④在家兔腸系膜動脈的研究顯示，AEA產(chǎn)生的內(nèi)皮依賴性舒張效應可被縫隙連接抑制劑18α-甘草次酸阻斷，表明AEA通過改變縫隙連接可引起血管舒張［15］。最近越來越多的研究表明［16-17］，AEA介導的不同血管舒張作用不依賴于G蛋白偶聯(lián)的CB1或CB2受體，而是與內(nèi)皮細胞中存在的能激活eNOS產(chǎn)生NO的一種受體有關(guān)。但是這一新的受體目前未得到證實。

1.3其他CB1受體抑制劑利莫那班能抑制食欲而降低肥胖患者的體重，改善血脂、胰島素抵抗和代謝綜合癥等，降低心血管病危險因素［18-19］。

2 病理生理狀態(tài)下ECS對心血管功能的調(diào)節(jié)作用

2.1高血壓已證實大麻素物質(zhì)包括內(nèi)源性大麻素和合成的類似物均有多種心血管效應，這些效應在血壓正常的動物中不明顯，而在高血壓動物中則明顯增強［20］。自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)心臟和大動脈內(nèi)皮中CB1受體表達明顯升高，而在短期內(nèi)阻斷CB1受體則出現(xiàn)SHR血壓升高和左心室收縮功能增強的效應;脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)是AEA水解酶，當抑制FAAH時AEA水平升高，且升高的AEA通過激活CB1受體，降低血壓、心肌收縮力和血管張力，使SHR血壓恢復到正常水平，但是正常大鼠血壓并不受CB1拮抗劑和FAAH抑制劑的影響［21-22］。此外，F(xiàn)AAH-/-小鼠血壓和心臟功能表現(xiàn)出正常，表明生理狀態(tài)下AEA在心血管功能調(diào)節(jié)中不起主要作用［23］。這些提示ECS在高血壓病理狀態(tài)下心血管功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。

2.2動脈粥樣硬化動脈粥樣硬化(AS)是一種慢性的血管炎癥性疾病，其斑塊破裂所致的血栓形成是導致心腦血管疾病嚴重后果的主要原因。炎癥刺激引起血管平滑肌細胞增殖和遷移在AS的形成中發(fā)揮重要作用。促炎因子TNF-α能明顯上調(diào)CB2受體表達，而CB2受體激動劑JWH-133和HU-308呈劑量依賴性地減弱TNF-α引起的血管平滑肌細胞的遷移和增殖，說明CB2受體活化能抑制AS的發(fā)展［24］。炎癥細胞向動脈內(nèi)膜下遷移是AS形成過程中的關(guān)鍵步驟。大麻素類物質(zhì)能夠影響巨噬細胞、T淋巴細胞等多種炎性細胞的趨化和遷移。通過激活CB2受體，可抑制TNF-α誘導的單核細胞向內(nèi)皮下轉(zhuǎn)移和單核細胞與內(nèi)皮細胞的黏附［21］。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AAH-/-大鼠體內(nèi)AEA水平增高，氧化應激、炎癥和凋亡水平較低，年齡相關(guān)性心功能下降程度較輕;AEA還能抑制冠脈內(nèi)皮細胞TNF-α誘導的細胞間黏附分子-1(ICAM-1)和血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)表達、抑制核因子 κB(NF-κB)的激活［25］。WIN55212-2 是一種化學合成的大麻素類似物，對大麻素受體CB1、CB2有較高的親和力。上述類似的效應亦出現(xiàn)在apoE-/-小鼠和RAW264.7巨噬細胞中，WIN55212-2通過CB2受體激活，抑制炎癥因子表達、活性氧生成和NF-κB的激活，并降低巨噬細胞黏附和浸潤，進而抑制AS的發(fā)生和發(fā)展［26］?？梢奅CS通過激活CB2受體而調(diào)節(jié)炎性細胞的趨化和遷移來抑制AS的進程。另有研究報道［27］，CB2-/-能促使AS的形成和發(fā)展，主要是通過增加病變區(qū)巨噬細胞和血管平滑肌細胞的數(shù)量、降低病變區(qū)的細胞凋亡、改變細胞外基質(zhì)成分而上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)的水平。后者水平升高可降解纖維帽中的膠原纖維，易導致纖維帽變薄，增加斑塊的不穩(wěn)定性。因此，激活CB2受體可作為治療AS的有效靶點。

2.3心肌缺血/再灌注缺血所引起的組織損傷是致死性疾病的主要原因。心肌缺血/再灌注(I/R)后缺血心肌組織恢復血液供應時，大量氧自由基、細胞內(nèi)鈣超載和白細胞激活等直接損傷重新獲得血液供應的心肌細胞，其主要表現(xiàn)為:大量的氧自由基攻擊細胞膜磷脂中的多聚不飽和脂肪酸，引起膜脂質(zhì)過氧化，線粒體腫脹、溶解、多聚核糖體解聚、脫落及溶酶體外漏等;Na+-Ca2+交換增加，細胞膜、線粒體膜、肌漿網(wǎng)膜等生物膜損傷而通透性增加，使胞內(nèi)鈣濃度急劇上升，線粒體的氧化磷酸化功能障礙;ATP酶、磷脂酶、蛋白酶、核酶等多種酶激活，進而破壞細胞結(jié)構(gòu);中性粒細胞在心肌組織大量浸潤，釋放大量有害因子而直接損傷心?。?8］。

在大鼠離體心臟灌流模型中，心肌缺血前給予大麻素受體激動劑WIN55212-2預處理，能明顯地恢復I/R的心功能，包括左心室發(fā)展壓、左心室內(nèi)壓最大上升速率和下降速率的恢復，這些效應被CB1受體阻斷劑AM251或CB2受體阻斷劑AM630阻斷，提示大麻素受體激動劑通過CB1和CB2受體，保護心肌細胞，防止I/R引起的損傷［29］。利用I/R小鼠模型的研究亦表明［30］，對小鼠施行左冠狀動脈結(jié)扎30 min后再灌注造模時，再灌注前5 min腹腔注射CB2選擇性激動劑JWH-133(20 mg·kg-1)能明顯降低心肌梗死面積，此效應與梗死心肌氧化應激和中性粒細胞浸潤減少有關(guān)，提示預防性地給予大麻素激動劑可降低心肌梗死面積。然而，并不是所有的實驗都支持ECS激活對I/R心肌有保護作用。Maslov等［31］利用大鼠離體心臟灌流模型的實驗結(jié)果表明，在缺血之前給予選擇性CB1受體激動劑HU-210灌注10 min，加重再灌注時的心肌收縮障礙，主要表現(xiàn)為降低左心室發(fā)展壓、左心室內(nèi)壓最大上升速率和下降速率;選擇性CB1或CB2受體拮抗劑預處理對再灌注時心肌收縮無影響。推測ECS激活對I/R心功能的不同影響可能與CB受體激動劑的種類和劑量有關(guān)，需待進一步研究證實。

2.4心衰心肌梗死后心衰是由I/R導致的細胞死亡、重塑和收縮紊亂造成的。Defer等［32］曾對CB2受體在I/R引起的細胞死亡、纖維化和心臟功能紊亂中的作用進行了研究。結(jié)果表明，I/R后24 h時CB2-/-和野生型心臟梗死面積增加，而再灌注時給予CB2激動劑JWH-133(3 mg·kg-1)結(jié)果，只有野生型的心臟梗死面積減小;I/R后3 d時CB2-/-心臟出現(xiàn)大面積損傷，伴有凋亡和重塑增加;I/R后到4周時CB2-/-心臟導致嚴重的纖維化和左心室功能紊亂，而野生型的心臟功能恢復正常。以JWH-133(1 μmol·L-1)處理心肌細胞和成纖維細胞結(jié)果，從CB2-/-心臟分離出的兩種細胞中H2O2所致的死亡率均明顯升高，而從野生型心臟分離出的兩種細胞中存活率則均增加;在CB2-/-心臟中H2O2誘導的心肌成纖維細胞活性增加，而在野生型心臟中其活性則降低。提示CB2受體激活通過直接抑制心肌細胞和成纖維細胞死亡，且降低心肌成肌纖維細胞活性，防止I/R后心衰的進程，從而發(fā)揮心臟的保護作用。

人正常左心室組織中內(nèi)源性大麻素受體CB1、CB2均等表達，但是嚴重慢性心衰時CB1、CB2表達發(fā)生變化。Weis等［33］用實時定量PCR和免疫組化法的研究表明，嚴重慢性心衰患者左心室內(nèi)CB1受體下調(diào)0.7倍，而CB2受體表達增加11倍;心衰患者血漿中內(nèi)源性大麻素水平亦明顯升高，主要與CB1受體結(jié)合的AEA升高3.5倍，而與兩種受體有相似親和力的2-AG則升高7倍。這提示心衰患者ECS向與CB2受體方向偏移。

綜上所述，ECS不僅在正常生理狀態(tài)下對心血管功能穩(wěn)態(tài)起關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)作用，而且在高血壓、動脈粥樣硬化、缺血/再灌注等多種心血管疾病狀態(tài)下還能發(fā)揮重要的有益效應。作為循環(huán)激素的心房鈉尿肽，具有與ECS相似的心血管作用，如舒張血管、抑制心肌收縮、保護內(nèi)皮細胞等。關(guān)于ECS和心房鈉尿肽之間究竟有何關(guān)系有待進一步研究。對于ECS心血管作用機制的不斷深入研究，為多種心血管疾病的防治將會提供新的途徑。

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