肾素-血管紧张素-醛固酮系统组成与作用
RAAS是由肾素、血管紧张素原(angiotensinogen,AGT)、血管紧张素转换酶(angiotensin-converting enzyme,ACE),以及血管紧张素(Ang)、醛固酮、血管紧张素受体等组成。
1.肾素 是由肾脏球旁细胞产生和分泌的一种蛋白水解酶,在其他组织中如脑、心脏、血管等也有发现。AGT为肾素底物,在肾素作用下,生成血管紧张素Ⅰ(AngⅠ)。除肾素之外,血管紧张素酶及组织蛋白酶亦可通过非肾素转化途径将AGT转化为AngⅠ。ACE是一种二肽羧基肽酶,存在于人的心脏、血管、肾、肺、脑等大多数组织中。AngⅠ在ACE作用下降解为AngⅡ,同时ACE能降解缓激肽。除ACE外,亦可通过非ACE转化途径,经组织蛋白酶G、组织纤溶酶原激活剂、弹性蛋白酶、糜酶(chymase)等直接作用于AngⅠ,使其转化成AngⅡ。
2.AngⅡ 是RAAS中最主要的生物活性肽,与相应受体结合实现广泛的生物学效应。AngⅡ受体有AT1、AT2、AT3、AT4四种亚型受体。AngⅡ主要作用于AT1受体和AT2受体。其中AT1受体主要分布在血管、肾上腺、心、肝、脑、肾等组织和器官,介导RAAS的大多数功能,主要有如下作用:①调节血管张力,以收缩血管为主;②上调交感神经系统的兴奋性;③促进细胞增生和肥大;④促凝血作用;⑤参与细胞凋亡;⑥促进醛固酮生成;⑦增加血管通透性和促新生血管形成。AT2在成人的脑组织、肾上腺髓质、子宫和卵巢等有表达。生理情况下,AT2受体抑制血管张力,参与细胞生长、修复与程序性细胞死亡。病理情况下,AT2受体上调可控制AT1和其他生长因子介导的细胞增殖,如内皮增殖、心肌梗死修复、心室肥厚等。AngⅡ参与了高血压、动脉粥样硬化、慢性心力衰竭、心肌梗死等心血管疾病的组织重建和许多其他疾病的发生发展。通过其受体AT1,AngⅡ可产生氧化应激、炎症、血管收缩、血栓形成、醛固酮分泌及增殖等作用,继而损害内皮功能,导致心、脑、肾、血管临床事件的发生。
3.血管紧张素1-7 近年来,对RAAS的深入研究,发现了一些新成员,其中最重要的是Ang 1-7和血管紧张素转换酶相关的羧肽酶,又称血管紧张素转换酶2(ACE2)。Ang 1-7通过Ang 1-7-Mas受体信号通路,起到拮抗AngⅡ作用。此外,Ang 1-7还可以促进下丘脑垂体后叶释放降压物质。RAAS对血压的调节可依赖于Ang 1-7与AngⅡ之间的平衡。Ang 1-7并不改变肾血流量或刺激醛固酮释放,而是通过磷脂酶A2途径抑制钠在肾小管上皮细胞转运并促进前列环素(PGI2)的生成,增加细胞膜通透性,来发挥排钠利尿作用;除此之外,Ang 1-7还能够抗血管平滑肌细胞增生。其可能机制为:①激活内皮一氧化氮合酶(NOS)和蛋白激酶B(AKT),通过Mas受体和磷酸肌醇3-激酶发挥作用;②使肌浆网钙离子三磷酸腺苷(ATP)酶表达水平降低,伴随有钙离子流的减少;③激活转录信号转导子与激活子3(STAT3)和STAT5a/b磷酸化;④通过Mas受体活性抑制AngⅡ刺激的细胞外信号调节激酶(ERK)1/2和Rho激活磷酸化过程;⑤通过在衰竭的心脏中激活钠泵,使细胞膜超级化,增加传导速度而产生降压作用。
4.ACE2 与ACE的分布一致,在体内广泛地发挥负性调节RAAS的作用。ACE2产生的Ang 1-9在抗心室重构中也具有不可忽视的作用。ACE2还具有抗血小板聚集效应,还可抑制Ang-Ⅱ导致的氧化应激、炎症和单核细胞的黏附,发挥心肌保护作用。
5.肾素(前体)受体(RRP) RRP广泛分布于心、脑和胎盘,在肝和肾也可发现低水平的RRP。RRP是肾素和肾素前体共同的功能性受体。肾素和肾素前体与RRP活性位点结合后分子构型发生改变,其非蛋白水解酶活性增加,激活AngⅡ依赖和非依赖的下游传导通路。肾素及其前体通过RRP激活ERK1/2及p38MAPKs信号通路,能够抑制超氧化物歧化酶(SOD)表达,上调炎症因子血管细胞黏附分子1(VCAM-1)蛋白和白介素-6(IL-6)表达;同时还可引起AKT磷酸化,并激活核转录因子P65,最终导致血管收缩、肥厚和纤维化。(https://www.daowen.com)
6.Ang 1-12 是Ang家族中最新发现的成员,由12种氨基酸组成,作用类似于AngⅡ,主要通过抑制副交感神经,导致交感和迷走神经失平衡。
心脏RAS至少存在下述作用:①正性肌力作用,心肌细胞产生的AngⅡ以自分泌方式,直接作用于心肌AT1R受体,产生正性变力作用;或通过旁分泌方式,促进心交感神经末梢释放儿茶酚胺,间接增强心肌收缩力,其正性变力作用可被肾素抑制肽特异性抑制。②调节冠状动脉阻力,心肌产生的AngⅡ可直接作用于冠状动脉,或通过易化交感神经末梢递质释放引起冠状动脉收缩;还可刺激血管内皮细胞产生PGI2等舒张冠状动脉物质,参与冠状动脉血流量的调节。③致心肌肥大作用,局部产生的AngⅡ与心肌细胞AT1R受体结合,通过肌醇磷脂信使系统,可促进癌基因表达,进而促进心肌细胞RNA和蛋白质合成,促使心肌肥大,也促使心肌中成纤维细胞增生。
血管RAS在体内大、小动脉(如主动脉、肾动脉、冠状动脉和肠系膜动脉等)和静脉均有分布。其主要作用有:①血管舒缩作用,血管RAS对血管张力调节的途径有六种:AngⅡ直接作用于血管平滑肌细胞AT1R受体使血管收缩;易化血管壁肾上腺素神经末梢释放去甲肾上腺素;释放内皮素,减少NO生物活性,产生过氧化亚硝酸盐;刺激内皮细胞产生舒血管物质,如PGE2、PGI2和血管内皮细胞舒张因子;与NAP等其他心血管活性肽相互作用。②血管重塑和逆转重构,AngⅡ是一个重要的血管平滑肌细胞生长因子,促进血小板衍生生长因子、胰岛素样生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、转化生长因子β表达,导致血管平滑肌细胞和成纤维细胞增生。刺激基质糖蛋白和金属蛋白酶的生成,后者破坏细胞外基质,病理性增生、肥大的平滑肌细胞可合成更多的AngⅡ,使平滑肌细胞进一步增生,形成恶性循环。除了直接引起血管阻力增大外,还可导致血管结构的改变,即血管重构。此外促进动脉炎性反应,激活血小板的聚集和黏附作用,促进血栓及纤维化形成。
组织内肾素-血管紧张素系统局部作用于内皮细胞及平滑肌细胞,在血管病变之初及加重时起关键作用。ACE存在于各种组织与器官,不仅存在于内皮,也存在于间质和炎症细胞,同样组织ACE是心血管疾病、肾疾病中起关键作用的因子。高血压、糖尿病、高脂血症、吸烟等危险因子作用下,造成内皮损伤以及内皮功能不良,血管收缩和舒张失衡,血管平滑肌细胞生长,血管壁发生炎症或氧化状态下,组织ACE激活,从而造成心血管、肾脏损害。同时所致的Ang II生成增多,缓激肽降解增加,促进心血管病理性增生,心肌细胞增大,血管腔变窄。