血管紧张素Ⅱ信号通路与急性肺损伤

宋先斌(综述)，肖 军 (审校)

(桂林医学院附属医院重症医学科，广西桂林541001)

急性肺损伤(acute lung injury，ALI)/急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是一种由肺内、外致病因子导致的以进行性呼吸窘迫、难治性低氧血症和弥漫性肺部浸润为主要特征的急性呼吸衰竭综合征。ALI是ARDS的早期病变阶段。由于高病死率，几十年来ALI一直成为国内外医学界研究热点，随着医疗设备改进及抢救技术的提高，ALI的病死率仍高达40%［1］。随着研究的深入，近年来发现血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ，AngⅡ)与 ALI存在密切联系［2，3］，在此就 AngⅡ及其受体信号通路在 ALI中的作用予以概述。

1 AngⅡ概况

自从1898年Tigerstedt和Bergmann发现肾素以来，肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)已受到广泛研究。AngⅡ是RAS中最主要的活性蛋白，除了调节机体血压，还有上调致炎性因子表达、促进组织纤维增生、细胞凋亡和氧化应激反应等作用［4-7］。

1．1 AngⅡ的生物合成及水解 肾小球球旁细胞分泌的肾素，经血管紧张素原水解，形成血管紧张素Ⅰ(angiotensinⅠ，AngⅠ)，在血管紧张素转化酶(angiotensin-converting enzyme，ACE)的作用下，AngⅠ转化成AngⅡ。近年来研究发现，除了ACE能将AngⅠ转变成AngⅡ外，糜蛋白酶、组织蛋白酶G、胰凝乳蛋白酶抑制剂敏感性血管紧张素Ⅱ生成酶等也参与AngⅡ的生物合成［4］。AngⅡ生成后被ACE同源酶ACE2水解成Ang(1-7)，或被氨基肽酶水解成AngⅢ和AngⅣ。

1．2 AngⅡ主要受体 AngⅡ受体(angiotensin receptor，AT-R)有四种亚型，即 AT1-R、AT2-R、AT3-R和AT4-R，目前研究较多的是AT1-R和AT2-R。鼠类AT1-R还可再分为 AT1-a、AT1-b两个子亚型。AT1-R和AT2-R同属于七次跨膜的G蛋白耦联受体超家族。AT1-R广泛分布于全身多个组织、器官，AT2-R在胚胎组织中高度表达，出生后表达下降，但在诸如心肌梗死、心力衰竭、脉管损伤等病理条件下，AT2-R表达上调。AngⅡ结合受体后发挥生物学效应，AT1-R被认为是AngⅡ发挥生物学终末效应的调控点［8］，AT2-R介导的生物学效应可能与拮抗AT1-R有关。

1．3 AngⅡ信号通路 研究发现体内存在多种AngⅡ信号通路，AngⅡ激活这些信号通路后引发多种病理或生理效应。①G蛋白耦联信号通路:AngⅡ与AT1-R结合后耦联到Gα/G复合物上，激活磷脂酶C，产生三磷酸肌醇，再促发胞质内钙离子内流、活化肌球蛋白轻链激酶，最终导致血管收缩。②辅酶Ⅱ及活性氧信号通路:AngⅡ激活AT1受体，可显著提高辅酶Ⅱ的活性，生成更多的活性氧(reactive oxygen species，ROS)。目前认为ROS是个第二信使［8］，除了直接杀伤细胞之外，还可激活核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)等多种信号系统，上调炎性细胞因子的表达，促进炎症发生。③促分裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)信号通路:MAPK 包括细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)、JNK、p38 MAPK 三个亚家族，AngⅡ激活MAPK后引发炎性反应、细胞凋亡、纤维增生等多种效应。④AT1R、AT2R/NF-κB 通路:NF-κB 是个非常重要的转录因子，参与多种致炎因子基因的表达和调控。AngⅡ结合AT1R、AT2R后使抑制蛋白IκB发生磷酸化并迅即降解，NF-κB被激活后进行核转移、启动一系列基因的转录。激活后的NF-κB还可刺激编码血管紧张素原基因的表达，因而放大AngⅡ致炎效应［9］，在 AT1R、AT2R/NF-κB 通路中 AngⅡ的致炎作用主要是通过激活AT1R来实现。

2 AngⅡ信号通路在ALI中的作用

ALI主要病理特征是肺泡上皮和肺毛细血管内皮细胞通透性增高、广泛性肺泡、肺间质水肿、肺不张及透明膜形成;主要病理生理特点为肺顺应性降低、肺分流增加、通气/血流比值失衡。ALI易发展为ARDS，常并发多器官功能障碍综合征或多器官功能衰竭。早期ALI即有炎性细胞入侵，引发急性炎性反应及肺细胞损伤性改变，随后出现胶原沉积、肺纤维化，加重肺组织结构的破坏。

2．1 AngⅡ信号通路诱导肺细胞凋亡 细胞凋亡(apoptosis)是细胞在基因控制下的一种自主、有序的死亡，是机体维持内环境稳定的一种自我调节机制。在肺脏发育或肺损伤炎症消散时通过凋亡消除一些废弃的细胞被视为是正常的生理反应，但不适当的刺激造成肺细胞凋亡程度过低或过度会导致肺部疾病的产生。肺细胞异常凋亡导致肺上皮屏障功能损伤，近年来被认为是ALI、肺水肿产生的重要机制［2］。在肺细胞凋亡途径中FasL/Fas信号通路起主导作用，且ALI患者肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中FasL、Fas浓度水平与病死率成正相关［10］。研究发现，AngⅡ可诱导肺细胞凋亡，且与激活FasL/Fas系统有关［11］，血管紧张素转换酶抑制剂(angiotensin converting enzyme inhibitors，ACEI)和AngⅡ受体阻断剂(angiotensin receptor blockers，ARB)则能显著减轻肺细胞凋亡［11，12］。Lee 等［12］发现，AngⅡ可诱导牛肺动脉内皮细胞凋亡，且凋亡程度与AngⅡ剂量有关。Zhuang等［2］给大鼠气管内滴注AngⅡ6 h后发现，大鼠肺泡上皮细胞内标定的DNA片段显著增加，但同时灌注 caspase抑制剂ZVAD-fmk或AngⅡ受体1阻断剂losartan能抑制DNA片段的增加;他们在滴注AngⅡ前15 min静脉注射荧光标定的白蛋白，6 h后发现大鼠BALF中出现较多标定的白蛋白;因红细胞在ALI时可进入肺泡腔，他们通过测量BALF中血红蛋白来估算红细胞的数量，结果发现滴注AngⅡ后BALF中血红蛋白的量明显增加。以上研究结果表明，AngⅡ通过AT1受体能显著诱导肺上皮细胞凋亡，导致肺泡上皮屏障功能破坏、通透性增高。

2．2 AngⅡ信号通路参与ALI炎性反应 RAS是个调节机体血压及水钠平衡的内分泌系统，近年来发现，其中主要成员 AngⅡ是个多效分子［13，14］，除了影响血流动力学外，还能调节炎性介质的表达，介导炎性反应，而肺内炎性介质、抗炎介质之间的失衡是ALI发病的关键环节。Liu等［3］在脂多糖诱导的大鼠ALI动物模型中发现，损伤组肺组织中有广泛炎性细胞浸润，AngⅡ、AT1R 水平升高，NF-κB结合DNA活性、肿瘤坏死因子α RNA表达水平明显增高，预先给予氯沙坦干预则明显抑制 AngⅡ效应。Jerng等［15］在机械通气所致肺损伤实验中证实，大潮气量通气后肺组织损伤明显，AngⅡ、AT1R mRNA水平升高，单核细胞炎性蛋白2、肿瘤坏死因子α mRNA显著增高，NF-κB活性增强，给予ACE抑制剂Captopril或氯沙坦预处理能明显改善肺部炎症、降低炎性因子水平及NF-κB活性。Zhu等［16］直接给予大鼠皮下注射AngⅡ后行肺组织病理学检查，发现肺组织有明显的水肿、炎性细胞浸润、肺不张、肺泡出血等ALI表现，若给予氯沙坦则能明显减轻肺损伤程度。上述实验表明，AngⅡ有致炎效应且与ALI发病关系密切。

AngⅡ致炎机制:①活化 NF-κB，调控多种致炎因子的表达;②激活MAPK信号通路，包括 ERK、JNK、p38通路，其中JNK、p38和炎症关系密切;③介导氧化应激，生成的ROS除直接杀伤组织细胞外，还可上调炎性介质表达。而AngⅡ与炎性介质之间还可通过交互对话的方式相互调节。Sekiguchi等［17］发现，灌注AngⅡ后，心肌细胞通过激活NF-κB增加肿瘤坏死因子α的合成，后者又会刺激ACE生成，导致AngⅡ合成增多，如此往复形成正反馈回路，放大损伤效应。

AngⅡ通过上述途径诱导大量的炎性因子(白细胞介素6、8，肿瘤坏死因子α)、黏附分子(细胞间黏附分子1、血管细胞黏附分子1)、趋化因子(单核细胞趋化蛋白1、细胞因子诱导中性粒细胞化学趋化因子)的表达，诱导炎性细胞(中性粒细胞、巨噬细胞等)迁移至损伤部位并释放炎性介质及细胞因子加重肺损伤。在AngⅡ诱导的促炎因子中，白细胞介素8和细胞因子诱导中性粒细胞化学趋化因子与中性粒细胞的激活、迁移关系最密切［1］，而中性粒细胞激活、迁移是ALI发病的一个标志性事件，且BALF中中性粒细胞的浓度与ALI病重程度及预后有关［1］。

2．3 AngⅡ信号通路与肺纤维化 在ALI早期急性炎性反应阶段即有肺组织纤维化发生［18］，给予机械通气的ARDS患者肺纤维化更明显［19］。肺纤维化病理表现主要为成纤维细胞大量增殖及胶原沉积，最终导致瘢痕形成和肺组织结构破坏，从而影响肺功能。据Rocco等［19］报道，53%机械通气的 ARDS患者行肺活检可发现肺纤维化，ARDS患者尸检出现肺纤维概率达55%，ARDS患者肺纤维化后病死率达57%，可见肺纤维化与ALI/ARDS预后关系密切。目前认为转化生长因子β(transforming growth factor，TGF-β)在肺纤维化进程中有着至关重要的作用:它可刺激成纤维细胞增殖及聚集;增加胶原基因的转录率、能抑制胶原蛋白水解酶生成、减少胶原蛋白的降解，最终导致组织内胶原蛋白合成增加;诱导肺成纤维细胞合成和分泌细胞外基质。研究证实AngⅡ可以促进肺纤维化，且这一作用与上调TGF-β的表达关系密切。Marshall等［20］发现，AngⅡ能刺激胎儿或成人肺内成纤维细胞合成前胶原，给予氯沙坦或者TGF-β抗体能抑制这一效应，同一实验中发现，AngⅡ能明显上调TGF-β的表达;为进一步探索肺纤维化与AngⅡ、TGF-β之间的关系，他们给小鼠气管内滴注博来霉素复制肺纤维化模型并在滴注后第3、7、14、21天各个时间点给予检测。他们发现在滴注后第3天小鼠肺组织内AngⅡ即有明显升高，第14天达到高峰，而肺内胶原蛋白在博来霉素滴注后第14天(AngⅡ峰值日)后合成才明显增加，用免疫组化检测发现，在滴注后第14天肺组织TGF-β表达明显增强，给予氯沙坦或ACE抑制剂雷米普利干预后肺纤维化及TGF-β表达明显受到抑制。该研究表明，AngⅡ在ALI肺组织纤维化反应中有着非常重要的作用，而这一作用至少是通过上调TGF-β表达来实现。

随着深入研究，近年来发现 AngⅡ可以刺激TGF-β表达，RAS与TGF-β之间有着更为密切的关系。Abdul-Hafez等［21］发现，TGF-β 可以上调血管紧张素原mRNA的表达，因此AngⅡ合成也会增加。Martin等［22］发现，TGF-β 可以剂量和时间依赖的方式通过激活Smad或激酶信号途径(p38 MAPK、JNK)来刺激AT1R的表达从而增强AngⅡ的信号转导效应，由于TGF-β和AngⅡ之间这种相互增强关系，最终会导致AngⅡ介导肺纤维化效应的无限放大。

2．4 AngⅡ促进肺水肿发生 肺泡、肺间质性水肿是ALI主要病理特征之一，肺泡-毛细血管屏障受损、通透性增高是肺水肿发生的主要原因。Zhuang等［2］给大鼠气管内滴注AngⅡ诱导肺泡上皮屏障功能损伤后，肺泡内出现富含蛋白的水肿液，而在大鼠皮下注射AngⅡ也能诱导肺泡毛细血管通透性增高、肺水肿形成［16］，上述两个实验在给予氯沙坦后能显著减轻肺水肿产生，可见AngⅡ与肺水肿存在关联且与下列机制有关:诱导肺泡上皮细胞凋亡，使肺上皮屏障结构断裂;诱发肺组织炎性反应，最终导致肺泡毛细血管屏障功能受损、微血管通透性增加、肺水肿形成。此外，肺组织某些蛋白表达异常也可引发肺水肿。水通道蛋白(aquaporin，AQP)是一种与水通透性有关的膜内在蛋白质家族成员，参与维持细胞内水的转运平衡，目前已鉴定出多种AQP，其中AQP-1、AQP-5 表达下调与ALI肺水肿关系密切［23，24］。Jensen等［25］在大鼠双侧输尿管梗阻模型中发现，AngⅡ可以下调肾脏AQP的表达，而AT1受体阻断剂坎地沙坦可以阻断AngⅡ的效应、上调AQP的表达，改善尿路梗阻后受损的肾功能，可见，AngⅡ与AQP的表达存在关联。Cao等［26］在大鼠二次打击ALI模型中发现，肺组织湿重/干重比值(W/D比值)、AngⅡ都明显升高，肺组织AQP-1 mRNA表达明显减少，且AQP-1 mRNA表达水平与AngⅡ、肺组织W/D比值均呈负相关，在给予AngⅡ受体阻断剂干预后，AQP-l表达增加、肺水肿减轻，该研究表明，AngⅡ通过下调肺组织AQP-1mRNA表达，诱导肺水肿形成。

3 结语

AngⅡ与ALI发生、发展以及预后有密切关联，其在ALI炎性反应、肺细胞凋亡、肺纤维化及肺水肿等方面的作用越来越受到人们的关注，但AngⅡ对于ALI确切的致病机制以及 ACEI、ARB类药物防治ALI的临床应用前景有待于进一步深入研究，或许阻断AngⅡ信号通路的致病机制能为将来治疗ALI提供新的靶标及方法。

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