ACE2、Ang(1-7)在腸道炎癥反應中的作用研究進展

沈夢蝶 王夢瑤 孟立娜

腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）是體內(nèi)重要的體液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要存在于腎臟、心血管系統(tǒng)中，在維持水電解質(zhì)平衡、調(diào)控血壓和炎癥反應中發(fā)揮重要作用，可在機體內(nèi)產(chǎn)生一系列級聯(lián)反應。研究發(fā)現(xiàn)，腸道中也有RAS成分表達，其重要的活性物質(zhì)血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）除了對血流動力學有調(diào)節(jié)作用外，還可以直接激活炎癥細胞，作為一種炎性因子調(diào)節(jié)眾多與炎癥相關的細胞因子、趨化因子、黏附分子及細胞外基質(zhì)蛋白的表達，從而在炎癥反應中發(fā)揮重要作用[1]。傳統(tǒng)的ACE-AngⅡ-AT1R軸并不是RAS系統(tǒng)的唯一信號通路[2]，血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）同族物——血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（ACE2）、血管緊張素1-7[Ang（1-7）]及其受體 Mas等也組成了 ACE2-Ang（1-7）-Mas軸[3-4]，對組織器官發(fā)揮多重保護作用。目前臨床認為，腸道炎癥損傷發(fā)生可能與腸黏膜屏障功能異常、炎癥介質(zhì)過度釋放等有關，ACE2和Ang（1-7）可能在腸道炎癥反應中發(fā)揮了重要的作用，但具體機制尚不明確。本文就ACE2、Ang（1-7）在腸道炎癥反應中的作用研究進展綜述如下。

1 ACE2、Ang（1-7）的生物學特性

2000年，研究者分別從心臟衰竭患者左心室cDNA文庫和人淋巴瘤cDNA文庫中克隆出一種新型的ACE同族物，將其命名為ACE2[5]。具有羧肽酶催化活性的ACE2為Ⅰ型跨膜糖蛋白，主要由3部分組成，分別為42個氨基酸組成的細胞質(zhì)內(nèi)尾端、跨膜結構域和細胞外金屬蛋白酶鋅結合域（HEMGH），其金屬蛋白結合域序列與ACE具有42%的同源性。盡管ACE2和ACE結構相似，但ACE2在機體中的分布比ACE局限得多，且兩者的催化活性有顯著的差異。體外試驗發(fā)現(xiàn)，ACE2可分別作用于AngⅠ和AngⅡ，且對AngⅡ的催化效率是對AngⅠ的400倍，生成重要的舒血管物質(zhì)Ang（1-7）[6]，通過抑制ACE-AngⅡ-AT1R軸減少對器官組織的炎性損傷，具有拮抗和平衡ACE的作用[7-9]，抑制經(jīng)典RAS系統(tǒng)。10～12周的小鼠敲除ACE2基因后，其組織和血清中AngⅡ水平至少升高2倍以上，很可能與ACE2催化AngⅡ生成Ang（1-7）的效率下降有關；但血清和組織中AngⅠ的水平并未升高，使得AngⅡ/AngⅠ比值增加[10-11]。因此，ACE2一方面通過下調(diào)AngⅡ水平減少AngⅡ血管收縮、氧化等效應，另一方面也增加了舒血管物質(zhì)Ang（1-7）生成，進一步拮抗AngⅡ的作用。

Ang（1-7）作為RAS系統(tǒng)中負反饋調(diào)節(jié)的基礎具有重要的生物活性，廣泛表達于機體心、腦、腎、血管等多種組織器官內(nèi)。Ang（1-7）在機體內(nèi)可由AngⅠ和AngⅡ分解生成，主要有3條途徑：（1）在脯氨酰肽鏈內(nèi)切酶(PE)或中性肽鏈內(nèi)切酶（NEP）的作用下，AngⅠ直接轉(zhuǎn)化生成 Ang（1-7）；（2）在 ACE2 的作用下，裂解 AngⅡ第 8 位苯丙氨酸殘基生成Ang（1-7）；（3）AngⅠ在 NEP或 ACE的作用下從C端移除一個亮氨酸生成無活性的Ang（1-9），再水解生成Ang（1-7）[12]。其中第 2條途徑是Ang（1-7）生成的主要方式。目前研究證實，Ang（1-7）具有舒張血管、改善內(nèi)皮功能、抗氧化應激、抗增殖、保護血管內(nèi)皮等生物學效應，是AngⅡ的內(nèi)源性拮抗因子，被認為是對抗AngⅡ作用最強的舒血管物質(zhì)之一[13]。Ang（1-7）一方面通過抑制AngⅡ減輕炎癥反應，另一方面通過本身的直接作用發(fā)揮抗炎效應。Ang（1-7）可下調(diào)AT1R，降低AngⅡ與AT1R的親和力；同時亦可與AT1R結合，競爭性抑制AngⅡ與AT1R的結合，對循環(huán)、泌尿及消化系統(tǒng)等諸多方面具有調(diào)節(jié)與保護作用[14]。

2 ACE2、Ang（1-7）在腸道炎癥反應中的作用

ACE-AngⅡ-AT1R經(jīng)典軸是體內(nèi)重要的調(diào)控系統(tǒng)，不僅是腎臟和心血管功能的主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)，還與炎癥反應關系十分密切[1,15]。其中AngⅡ是RAS系統(tǒng)中最重要的活性成分，可促進血管收縮、細胞增殖、凝血活性和炎癥反應等[16]，作用于腸道細胞膜上的AT1受體（亦部分作用于AT2受體），不僅增加血管通透性，還可刺激MAPK家族等信號通路通過磷酸化級聯(lián)反應激活下游的轉(zhuǎn)錄因子誘導炎癥相關因子的表達，使腸道炎癥反應加劇[17]。局部AngⅡ水平增高，病灶部位腸上皮細胞受炎癥介質(zhì)刺激分泌多種炎性因子，如TNF-α、IL-6、轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGF-β1）等，這些促炎因子能趨化腸黏膜固有層炎性細胞，放大炎癥反應，使得促炎與抗炎平衡破壞，引起腸道組織炎性損傷[14]。Khajah等[18]研究發(fā)現(xiàn)，DSS誘導的結腸炎小鼠結腸黏膜中AngⅡ、ACE2表達增加，Ang（1-7）表達也明顯增加；當腹腔注射給予外源性Ang（1-7）后，AngⅡ表達減少，p38、ERK1/2、Akt信號通路的磷酸化作用均被明顯抑制，在組織學水平中表現(xiàn)為結腸黏膜損傷及潰瘍好轉(zhuǎn)，表明Ang（1-7）可通過降低AngⅡ表達水平，以及下調(diào)與炎癥相關信號通路磷酸化發(fā)揮抗炎作用。Ang（1-7）也可通過Mas受體直接抑制ERK1/2和NF-κB等信號通路活化，減輕腸道的炎性損傷[18]。Hashimoto等[6]在ACE2基因敲除的DSS誘導結腸炎小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，小鼠結腸潰瘍損傷嚴重，結腸組織中AngⅡ濃度明顯增加，予以重組可溶性ACE2（rsACE2）后，AngⅡ濃度較前降低。這說明ACE2可降低結腸中AngⅡ濃度，減輕結腸組織損傷。ACE2可直接作用于p38 MAPK、ERK1/2等信號通路，抑制相關炎性因子的釋放，增加抗炎因子如IL-10等的表達水平，進一步減輕腸道炎癥反應[19-20]。這些研究結果表明，ACE2-Ang（1-7）-Mas軸可拮抗ACEAngⅡ-AT1R/AT2R軸，抵消其大部分損傷效應，維持RAS系統(tǒng)自穩(wěn)調(diào)節(jié)與相對平衡[21]，發(fā)揮腸道保護作用。

在腸道炎癥發(fā)生、發(fā)展過程中，氧化應激也被認為是導致腸道損傷的關鍵因素[22]。腸道上皮細胞氧化和抗氧化作用的動態(tài)平衡在維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中扮演著重要角色，主要表現(xiàn)為活性氧簇（ROS）的產(chǎn)生和清除之間的平衡。一定水平的ROS在維持機體的正常生理功能過程中具有重要意義，但過量時會對DNA和細胞膜等結構造成嚴重的氧化損傷[23]。在炎性損傷的腸道組織中，AngⅡ表達增加，激活了腸上皮細胞中的NADPH氧化酶，使得ROS水平明顯增高。大量產(chǎn)生的ROS可直接引起腸道的氧化應激反應，對腸道組織和細胞造成損傷[24-25]，因此NADPH氧化酶在腸道炎癥的發(fā)生、發(fā)展中起到了重要的作用。ACE2通過調(diào)節(jié)血管緊張素多肽的代謝減少AngⅡ的生成，達到降低氧化應激水平的目的，Oudit等[26]為了研究ACE2基因?qū)ρ趸瘧し磻挠绊?，在ACE2基因敲除小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)NADPH氧化酶活性增加，ROS大量生成，導致氧化應激反應增強及炎癥形成。由此推測，ACE2可能參與NADPH氧化酶活性的負向調(diào)節(jié)，可降低機體內(nèi)ROS的濃度、炎性細胞浸潤和炎性因子表達，從而降低機體的氧化應激及炎癥反應。也有文獻報道，Ang（1-7）可促進腸道平滑肌細胞釋放一氧化氮（NO），抑制AngⅡ介導的ROS過度表達，亦可通過NO途徑干預NF-κB的活化[27-28]，對腸道組織產(chǎn)生保護作用。同時，動物實驗也證實ACE2和Ang（1-7）對部分炎性疾病，如糖尿病腎病和動脈粥樣硬化等具有治療作用，ACE2-Ang（1-7）-Mas軸對炎癥反應具有抑制作用[29]。有研究者發(fā)現(xiàn)Ang（1-7）具有部分促炎作用，但大多數(shù)研究結果還是認為Ang（1-7）可抑制炎癥反應的發(fā)生、發(fā)展，認為Ang（1-7）對腸道炎癥產(chǎn)生負向調(diào)節(jié)作用[26,30-31]。

3 小結

ACE2-Ang（1-7）-Mas軸作為RAS的重要分支是調(diào)控內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要系統(tǒng)，在腸道組織中有廣泛分布。ACE2可產(chǎn)生具有血管舒張活性和抗增生作用的Ang（1-7），提供一個與AngⅡ抗衡的舒血管物質(zhì)。而Ang（1-7）可通過調(diào)節(jié)一些信號分子的表達和活性，如AngⅡ、p38MAPK、ERK1/2信號通路等發(fā)揮舒張血管、改善細胞增殖、抗炎等作用。在腸道炎癥狀態(tài)下，ACE2、Ang（1-7）和AngⅡ平衡失調(diào)，ACE2和Ang（1-7）表達降低。因此，糾正 ACE2、Ang（1-7）和 AngⅡ的失衡狀態(tài)，上調(diào) ACE2、Ang（1-7）在腸道中的表達可能是腸道炎癥防治的有效策略。ACE2、Ang（1-7）的發(fā)現(xiàn)為腸道炎癥反應的研究開辟了新途徑，然而組織的RAS是一個非常復雜的系統(tǒng)，各組分之間存在著多條信號傳導通路，且ACE和ACE2均為非特異性蛋白酶，可作用于多種底物，因此具體機制仍有待進一步研究。目前對于腸道中ACE2、Ang（1-7）的探索尚在初期階段，ACE2、Ang（1-7）將可能為腸道炎癥相關性疾病的治療提供新的靶點，改變未來腸道炎癥的治療策略。