運(yùn)動降低高血壓機(jī)制中的ACE2途徑研究

仇大勇，張 燕

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運(yùn)動降低高血壓機(jī)制中的ACE2途徑研究

仇大勇，張 燕

南京師范大學(xué)泰州學(xué)院體育與健康教育學(xué)院，江蘇泰州，225300。

腎素-血管緊張素系統(tǒng)與心血管疾病有著復(fù)雜而密切的聯(lián)系。近年來，研究證實(shí)一種新型的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶ACE2參與了包括血管緊張素在內(nèi)的多種肽的代謝過程，在心血管疾病的病理生理方面發(fā)揮著重要作用。本實(shí)驗(yàn)通過運(yùn)動對SHR大鼠心肌ACE2mRNA表達(dá)的影響，探討運(yùn)動降低高血壓可能的機(jī)制。研究結(jié)果顯示：8周游泳運(yùn)動，使得運(yùn)動的T組SHR大鼠心肌AngⅡ較不運(yùn)動的S組SHR大鼠顯著降低；而ACE2mRNA表達(dá)上，運(yùn)動能顯著提高SHR大鼠的ACE2mRNA的表達(dá)，但并不能達(dá)到正常大鼠的水平；運(yùn)動能有效提高SHR大鼠心肌和血清中NO的含量。

運(yùn)動；高血壓；心??；ACE2mRNA；途徑

高血壓是一種心血管綜合征，其受遺傳和環(huán)境等多種因素影響。如今高血壓已成為威脅人類健康的重要病癥之一，其發(fā)病與人體內(nèi)部調(diào)節(jié)系統(tǒng)改變有著密切關(guān)系，其中以腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）的調(diào)節(jié)異常最為顯著。在一段時間內(nèi)，人們對腎素-血管緊張素系統(tǒng)的認(rèn)識，主要集中在血管緊張素原被分解為血管緊張素Ⅱ（AngⅡ），AngⅡ與AT1受體結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)小血管收縮、促炎性反應(yīng)、醛固酮釋放、促纖維化等作用。2000年，人們發(fā)現(xiàn)了血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2），ACE2是一種新型的羧基肽酶，它的發(fā)現(xiàn)也引領(lǐng)人們對腎素-血管緊張素系統(tǒng)進(jìn)行了全新的認(rèn)識。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（ACE2）ACE的同源物，是由805個氨基酸組成的膜結(jié)合糖蛋白，基因定位于X染色體p22段，包含18個外顯子[1]。ACE2在體內(nèi)分布廣泛，但主要集中在心、腎及睪丸內(nèi)有大量表達(dá)。ACE2與ACE雖為同族物，但其在腎素-血管緊張素系統(tǒng)中作用，與ACE相反。ACE2與AngⅡ的親和力非常高，在RAS中可以將AngⅡ水解為Ang1-7，而Ang1-7是 AngⅡ一種內(nèi)源性的對抗劑，Ang1-7能與其特異性受體Mas結(jié)合，實(shí)現(xiàn)降低血壓，保護(hù)心血管功能的作用。

運(yùn)動是公認(rèn)的防治高血壓的有效手段之一，其防治高血壓的機(jī)制一直是研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。運(yùn)動降低高血壓的機(jī)制大致包括心臟、血管的生理結(jié)構(gòu)變化以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)改變（主要集中在神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的改變）。本研究通過游泳運(yùn)動對自發(fā)性高血壓大鼠（SHR大鼠）心肌和血漿中AngⅡ含量的變化、心肌ACE2mRNA表達(dá)的情況以及心肌和血清中NO含量的變化，來探討運(yùn)動降低高血壓可能的機(jī)制。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選用雄性自發(fā)性高血壓大鼠16只，隨機(jī)分為安靜對照組（S組和90min運(yùn)動組（T組）各8只，選用8只Wistar雄性大鼠作為正常對照組（C組），每組大鼠年齡均為6周齡，體重190—200g。

大鼠采取分籠飼養(yǎng)，各籠4只，按國家標(biāo)準(zhǔn)固定混合飼料喂養(yǎng)，各組大鼠每天自由進(jìn)食飲水。運(yùn)動組大鼠進(jìn)行適應(yīng)性游泳1周，時間分別為40、50、60、70、80、90 min，以后每天游泳90min，每天上午游泳1次，每周運(yùn)動6天，休息1天，直至游滿8周。

1.2 研究方法

取大鼠血液和心肌組織。應(yīng)用酶聯(lián)免疫吸附法測定指標(biāo)蛋白水平，RT-PCR法測定指標(biāo)表達(dá)水平。所有采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差（X±S），采用SPSS19.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計學(xué)顯著性為<0.05，非常顯著性為<0.01。

2 結(jié) 果

2.1 不同組別大鼠心肌和血漿AngⅡ含量比較

血管緊張素Ⅱ主要通過旁分泌和/或自分泌調(diào)節(jié)組織細(xì)胞生長，具有促心肌肥大的生長因子樣作用，并在心肌肥大發(fā)展過程中，促進(jìn)心肌細(xì)胞體積增大，加速蛋白質(zhì)合成。

表1 不同組別大鼠心肌和血漿中AngⅡ含量比較

#：與C組對照組比較<0.05；**：與C組對照組比較<0.01；*：與S組對照組比較<0.01

本研究結(jié)果顯示，3組大鼠心肌AngⅡ含量之間存在著差異，SHR對照組（S組）心肌AngⅡ含量高于Wistar正常對照組（C組）大鼠心肌AngⅡ含量（<0.05）；SHR運(yùn)動組（T組）心肌AngⅡ含量顯著低于SHR對照組（S組）心肌AngⅡ含量（<0.01）；而SHR運(yùn)動組（T組）心肌AngⅡ含量略低于Wistar正常組（C組）心肌AngⅡ含量（p>0.05），但無統(tǒng)計學(xué)意義。

各組別大鼠血漿中AngⅡ含量也有差異，SHR對照組（S組）血漿AngⅡ含量顯著高于Wistar正常對照組（C組）大鼠血漿AngⅡ含量（<0.01）；SHR運(yùn)動組（T組）血漿AngⅡ含量略低于SHR對照組（S組）血漿AngⅡ含量（p>0.05），但無統(tǒng)計學(xué)意義；SHR運(yùn)動組（T組）血漿AngⅡ含量顯著高于Wistar正常對照組（C組）大鼠血漿AngⅡ含量（<0.01）。

圖1 不同組別大鼠心肌和血漿中AngⅡ含量分布圖

2.2 不同組別大鼠心肌ACE2mRNA表達(dá)情況

ACE2作為ACE的同族物，在心、腎及睪丸中分布最多，其直接能將AngⅡ分解成具有舒血管作用的活性物質(zhì)Ang1-7，Ang1-7主要與其特異性受體Mas結(jié)合發(fā)揮作用。

表2 三組大鼠心肌ACE2 mRNA表達(dá)情況

#：與C組對照組比較 P<0.05；**：與C組對照組比較 P<0.01；*：與S組對照組比較P<0.05

C組????S組????T組

圖2 不同組別大鼠心肌ACE2mRNA表達(dá)水平分布圖

通過對不同組別的大鼠心肌ACE2 mRNA表達(dá)的對比分析，SHR對照組（S組）心肌ACE2 mRNA的表達(dá)顯著低于wistar正常對照組（C組）大鼠的心肌ACE2 mRNA的表達(dá)（<0.01）；SHR運(yùn)動組（T組）心肌ACE2 mRNA的表達(dá)高于SHR對照組（S組）心肌ACE2 mRNA的表達(dá)（<0.05）；SHR運(yùn)動組（T組）心肌ACE2 mRNA的表達(dá)明顯低于wistar正常對照組（C組）大鼠心肌ACE2 mRNA的表達(dá)（<0.05）。

2.3 不同組別大鼠心肌和血清NO含量的影響

NO是小分子氣體，在許多細(xì)胞和組織中合成。其在體內(nèi)起著信息傳遞、擴(kuò)張冠狀動脈、改善心臟血液供應(yīng)等作用。

表3 各組大鼠心肌和血清中NO含量的影響比較

#：與C組對照組比較<0.05

**：與C組對照組比較<0.01

*：與S組對照組比較<0.05

圖3 各組別大鼠心肌和血清中NO含量分布圖

3組大鼠心肌NO含量檢測結(jié)果表明，SHR對照組（S組）的心肌NO含量明顯低于wistar正常對照組（C組）和SHR運(yùn)動組（T組）心肌NO含量（<0.05）；SHR運(yùn)動組（T組）心肌NO含量略高于wistar正常對照組（C組）大鼠心肌NO含量（>0.05），但無統(tǒng)計學(xué)意義。

各組大鼠血清中NO含量檢測結(jié)果表明，SHR對照組（S組）的血清NO含量，明顯低于wistar正常對照組（C組）（<0.01）和SHR運(yùn)動組（T組）（<0.05）的血清NO含量。SHR運(yùn)動組（T組）大鼠血清NO含量略高于wistar正常組對照組（C組）大鼠血清NO含量（p>0.05），但無統(tǒng)計學(xué)意義。

3 討 論

隨著社會的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)條件的改善，出行和勞作方式的改變，使得人們體力活動越來越少。體力活動不足是全球多種慢性病發(fā)生發(fā)展的重要危險因素。高血壓已成為全球公共衛(wèi)生難題之一，而運(yùn)動作為高血壓的非藥物治療的有效手段，已得到愈來愈多的國家和地區(qū)的支持。運(yùn)動能對高血壓起到有效地防治作用，但其機(jī)制尚未完全闡明。

3.1 8周游泳運(yùn)動對SHR大鼠心肌和血漿AngⅡ含量的影響

運(yùn)動對血管緊張素Ⅱ影響的研究報道相當(dāng)多見。急性衰竭性運(yùn)動和過度訓(xùn)練都可造成心肌AngⅡ含量降低了和血漿AngⅡ的含量增加[2] [3]。本研究通過對不同組別的大鼠的對比研究，結(jié)果表明游泳運(yùn)動對SHR大鼠心肌和血漿AngⅡ含量的影響，主要還是發(fā)生心肌中，游泳運(yùn)動能有效降低自發(fā)性高血壓大鼠心肌AngⅡ的含量，而對其血漿AngⅡ的含量影響并不大。有學(xué)者認(rèn)為，由于心肌釋放的血管緊張素Ⅱ可能只是部分進(jìn)入了血液循環(huán)，而更多的作用于心肌細(xì)胞和冠狀動脈的局部，使冠脈收縮，心肌收縮力加強(qiáng)[4]。8周的游泳運(yùn)動能有效降低SHR大鼠心肌AngⅡ含量，從而減少冠狀動脈和心肌收縮的不利影響因素，來實(shí)現(xiàn)控制血壓和降低由AngⅡ誘發(fā)的高血壓心肌肥厚的危險。但是游泳運(yùn)動并不能夠有效的降低循環(huán)血液中的AngⅡ的含量，這可能與影響循環(huán)血液中AngⅡ的因素較多有關(guān)。

3.2 8周游泳運(yùn)動對自發(fā)性高血壓大鼠心肌ACE2 mRNA表達(dá)的影響

ACE2基因上，X染色體有一個定量特性位點(diǎn)是與高血壓的定量位點(diǎn)是相同，表明ACE2與高血壓存在著一定的關(guān)系[5]。有研究顯示， ACE2的mRNA和蛋白質(zhì)水平隨著血壓的增加而顯著降低[6]。Yagil等[6]認(rèn)為ACE2通過負(fù)平衡ACE的活性調(diào)節(jié)血管張力，并作為防止高血壓的發(fā)生的保護(hù)蛋白。有人對ACE2基因敲除的小鼠研究發(fā)現(xiàn)，ACE2基因敲除的小鼠，并沒有出現(xiàn)較正常小鼠血壓異常升高現(xiàn)象[7]。但對ACE2基因敲除小鼠，靜脈推注血管緊張素Ⅱ后，ACE2基因敲除小鼠的血漿ACE2、AngⅡ水平是對照組的3倍，血壓也明顯增高，而對照組血壓并沒有發(fā)生明顯改變[8]。Crackower等[9]報道，敲出ACE2基因的小鼠，其心臟組織中AngⅡ水平明顯上升，并出現(xiàn)嚴(yán)重的心臟功能損害。有研究顯示[10]，運(yùn)動訓(xùn)練后的SHR大鼠出現(xiàn)血壓降低的同時，血漿ACE2和Ang1-7水平明顯升高。

研究通過游泳訓(xùn)練對SHR大鼠心肌ACE2mRNA表達(dá)的影響，來探索運(yùn)動通過ACE2影響高血壓的途徑。研究結(jié)果顯示，自發(fā)性高血壓大鼠心肌ACE2mRNA的水平是低于正常Wistar大鼠的（p<0.01）；而通過8周的游泳運(yùn)動，能夠有效提高SHR大鼠的心肌ACE2mRAN表達(dá)水平（<0.05），但并未達(dá)到wistar正常對照組水平（<0.05）。在心肌中，ACE2能將縮血管物質(zhì)血管緊張素Ⅱ分解為舒血管物質(zhì)血管緊張素1-7。因此，8周游泳運(yùn)動能降低心肌血管緊張素Ⅱ的含量，很可能是通過增加了心肌ACE2的表達(dá)，使得心肌AngⅡ分解增加。

3.3 運(yùn)動對心肌和血清NO含量的影響

NO在高血壓發(fā)病中的作用越來越被重視。高血壓發(fā)病學(xué)中的多個機(jī)制都與NO的合成和（或）釋放異常有關(guān)[11]。一氧化氮的合成部位廣泛，但內(nèi)源性NO產(chǎn)生的主要位于血管內(nèi)皮細(xì)胞。一氧化氮能夠與血管平滑肌細(xì)胞SGC結(jié)合，來降低細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度下降，從而使血管平滑肌松弛，血管擴(kuò)張，血壓下降[12]。NO也可能通過抑制ET而發(fā)揮舒血管和降壓的作用[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，自發(fā)性高血壓大鼠S組血清中NO含量與正常組C組相比，呈現(xiàn)出顯著降低（<0.01），提示高血壓的發(fā)生、發(fā)展與機(jī)體內(nèi)源性NO的含量有相關(guān)聯(lián)。而運(yùn)動T組與自發(fā)性高血壓大鼠S組相比，血清中NO含量明顯提高（<0.05），而對各組心肌中NO含量比較時，也發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)同步結(jié)果，說明運(yùn)動能有效改善自發(fā)性高血壓大鼠內(nèi)源性NO的含量。有研究[14]表明，運(yùn)動可以有效改善心肌組織一氧化氮合酶的活性，增加心肌和血清NO合成和釋放。有人研究[15]認(rèn)為，自發(fā)性高血壓大鼠體內(nèi)血清NO降低與心、腎組織中ACE2表達(dá)水平呈正相關(guān)，且與血壓呈負(fù)相關(guān)。本研究表明，運(yùn)動可能通過ACE2-Ang1-7-Mas途徑激活A(yù)kt，促進(jìn)eNOS釋放，從而實(shí)現(xiàn)對NO的調(diào)節(jié)。

研究結(jié)果表明，ACE2在運(yùn)動改善自發(fā)性高血壓大鼠血壓狀況的可能機(jī)制為：8周游泳運(yùn)動通過上調(diào)ACE2mRNA的表達(dá)，來促進(jìn)AngⅡ向Ang1-7分解，以對抗AngⅡ的作用，并通過ACE2-Ang1-7-Mas途徑激活eNOS/Akt通路，來實(shí)現(xiàn)對自發(fā)性高血壓大鼠血壓的調(diào)節(jié)。

[1] 陸蓓莉，吳瓏芝.血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2的研究進(jìn)展[J].中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)，2013（23）：29~30.

[2] 李維根.運(yùn)動性與高血壓性心肌肥大時心源性活性肽變化比較[J].中國運(yùn)動醫(yī)學(xué)雜志，2000（19）：27～28.

[3] 田振軍.過度負(fù)荷大鼠心臟左室心肌纖維及微血管變化的研究[J].體育與科學(xué)，1995，16（6）：29.

[4] 王道平，許 玲.運(yùn)動與血管緊張素Ⅱ[J].福建體育科技，2001，8（4）：28~29.

[5] Duka I, Kintsamshvili E, Gavras J, et. Vasoaetive potential of the B一1 brady-kinin Reeep~rin normotension and hypertension[J].Circ Res, 2001, 88(3): 275~281.

[6] Yagil Y, Yagil C, Crackower M ,et 01. The protective role of ACE2 in hypertension [J].Am JHypertens, 2003, 16(5): 23A.36(1): 25~27.

[7] 李小莉，溫 悅.血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2的研究進(jìn)展.中國藥師[J]. 2010，13（4）：569~572.

[8] 盧卓強(qiáng)，ACE2-Ang（1-7）-Mas軸：心血管疾病治療的新靶點(diǎn)[J].國際心血管雜志，2009，36（1）：25~27.

[9] crackower MA, Sarao R, Oudit GY, et a1. angioten sin-converting enzyme is essential regulator of heart function[J]. J Cardovasc Oharmacol, 2005, 46(3): 274~279.

[10] GU Q.WANG B, ZHANG X F, et a1. Contribution ofrenin-angiotensin system to exercise-induced attenuation of aortic remodeling and improvement of endothelial function in spontaneously hypertensive rats [J]. Cardiovasc Pathol, 2014, 23(5): 298~305.

[11] Schmaier AH, The kallikrein-kinin and the rennin- angiotensin systems have a multilayered interaction [J]. Am J Physiol Regulatory Integrative Comp Physiol, 2003, 285: 1~13.

[12] 王曉揚(yáng).一氧化氮的研究進(jìn)展[J].中國醫(yī)學(xué)理論與實(shí)踐.2002，2002（2）：235~236.

[13] 牟冬生.一氧化氮的研究進(jìn)展[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報，2001，18（1）：40~42.

[14] 歐和生，王曉紅，柴三葆，等.內(nèi)源性一氧化碳與一氧化氮在高血壓發(fā)病的相互作用研究[J].中國應(yīng)用生理學(xué)雜志，2000，16（2）：172~175.

[15] 劉洪珍，孔喜良.運(yùn)動對人體血清一氧化氮含量和一氧化氮合酶活性影響的研究[J].曲阜師范大學(xué)學(xué)報.2002，28（2）：99~101.

Study on the ACE2 Pathway in the Mechanism of Exercise Reduction in Hypertension

QIU Dayong, ZHANG Yan

Institute of P.E., Nanjing Normal University Taizhou College, Taizhou Jiangsu, 225300, China.

Renin-angiotensin system and cardiovascular diseases have a complex and closely linked. In recent years, research has shown that a new type of angiotensin-converting enzyme (ACE2), including the participation of angiotensin peptide, a variety of metabolic processes in the path physiology of cardiovascular disease play an important role. This study was revealed the movement of the SHR rat heart ACE2mRNA expression, movement to explore possible mechanisms to reduce high blood pressure. The results showed: 8 weeks swimming, making the movement group T SHR myocardial Ang Ⅱ group S than not exercising SHR rats significantly decreased; while ACE2mRNA expression, exercise can significantly improve the SHR rats ACE2mRNA expression, but not reach the level of normal rats; movement can effectively improve the SHR rat myocardium and serum NO content.

Exercise; Hypertension; Myocardial; ACE2mRNA; Pathway

1007―6891（2017）02―0035―03

10.13932/j.cnki.sctykx.2017.02.10

G804.52

A

2016-10-13

2017-01-14