内皮素1及其受体在心血管疾病中作用的研究进展

陈 芳，王 丽，朱中玉，高传玉，王宪沛，徐 予

内皮素(Endothelin，ET)是由21个氨基酸组成的多肽，其主要由血管内皮细胞分泌，具有收缩血管的作用[1-2]。内皮素家族包括3个成员，即内皮素1(ET-1)、内皮素2(ET-2)和内皮素3(ET-3)，其分布和生理作用各不相同。内皮素受体包括内皮素A受体(ETA)和内皮素B受体(ETB)两种，ETA表达于肌细胞，主要与ET-1和ET-2相结合；ETB表达于内皮细胞、表皮细胞、神经细胞以及内分泌细胞等，可与3种内皮素相结合。在内皮素家族中，ET-1对心血管的作用尤为突出。近年研究表明，ET-1参与了肺动脉高压、高血压、糖尿病等多种疾病的病理生理过程，内皮素转化酶(ECE)抑制剂及内皮素受体拮抗剂已开始用于试验性治疗上述疾病[2-4]。

1　ET-1的来源与代谢

血管内皮细胞是内皮素的主要来源，除此之外，血管平滑肌细胞、巨噬细胞、心肌细胞也可分泌内皮素。血管紧张素Ⅱ、缺氧、剪切力等均可促进ET-1的分泌，其机制可能是通过诱导转录因子GATA序列(GATA-2)、果蝇表皮生长因子(Smad)、核因子κB(NF-κB)及缺氧诱导因子-1(HIF-1)等激活内皮素转录基因[5]。ET-1的前体为1个含有203个氨基酸的片段，经剪切形成含38～39个氨基酸的多肽，最后经内皮素转化酶1(ECE-1)和内皮素转化酶2(ECE-2)加工形成含有21个氨基酸的ET-1；ET-1主要通过下游的两个G蛋白偶联受体(ETA和ETB)发挥作用。血管平滑肌细胞ETA激活后可介导血管平滑肌收缩及增殖，而ETB作用恰恰相反，内皮素B受体1型(ETB1)激活后可促进一氧化氮(NO)、前列环素2(PGI2)等血管舒张剂的释放，加快ET-1在肺脏、肾脏及肝脏的清除；内皮素B受体2型(ETB2)亦位于血管平滑肌细胞，其缩血管作用在机体正常状态下较弱，但在高血压、动脉粥样硬化等病理状态下作用尤为突出[6-7]。

2　ET-1与冠心病

冠状动脉粥样硬化斑块形成最终会导致心肌梗死、心力衰竭等心血管恶性事件的发生。研究表明，心绞痛、心肌梗死等心脏疾病可导致血浆游离ET-1水平升高；在心肌缺血再灌注模型中，ET-1及内皮素受体表达水平均升高。ET-1参与了心肌缺血/再灌注病理生理过程[8-10]。

机体组织局部生成的ET-1可以通过旁分泌、自分泌作用促进心肌修复以及梗死后心脏重塑。心肌缺血早期，ET-1对心脏起保护作用。外源性ET-1的心脏保护作用类似于缺血预适应，通过激活ETA下游蛋白酶C(PKC)通路及三磷腺苷(ATP)敏感的钾离子通道而发挥作用[10]。但是，持续高水平的ET-1可以导致心肌肥厚、心脏异常重构，继而导致心血管恶性事件的发生。ET-1/ETA通路可以促进心脏成纤维细胞增殖、黏附分子高表达、胶原蛋白沉积及心脏纤维化。ET-1受体拮抗剂可以有效改善冠心病患者心力衰竭症状、减小梗死面积、促进血流恢复，具有抗缺血/再灌注作用[1，11-12]。

在心脏缺血性疾病中，交感神经系统的过度激活以及去甲肾上腺素的过度释放在心脏功能重构以及心律失常的发生中起着举足轻重的作用。交感神经节中存在ETA和ETB，ETA可以促进交感神经分泌去甲肾上腺素，而ETB作用与其相反。选择性ETA受体拮抗剂以及内皮素受体拮抗剂可以有效减少去甲肾上腺素的分泌，减少心肌缺血再灌注引起的心律失常。外源性ET-1亦可引起去甲肾上腺素过度释放，选择性ETB受体拮抗剂以及ETB基因敲除均可促进去甲肾上腺素过度释放，导致心律失常[13-15]。因此，ETB可通过减少去甲肾上腺素的生成而减少缺血引起的心血管恶性事件的发生[15]。

ET-1的前体——big ET-1，其生理作用与ET-1类似，但须经ECE转化为ET-1。心肌梗死后，ECE的活性以及表达水平均明显升高。选择性ECE拮抗剂SM-19712和FR901533均可有效降低心肌梗死后血浆ET-1水平。在体和离体试验表明，外源性big ET-1的作用类似于ET-1[16]，但也有研究认为外源性big ET-1在缺血引起的室性心律失常中起保护作用，其作用与内源性ET-1不同。亦有研究证明，心律失常患者血浆ET-1水平升高，外源性big ET-1可通过抑制缺血/再灌注、降低去甲肾上腺素过度灌流而保护心脏功能，联用外源性big ET-1抑制剂及选择性ETB受体拮抗剂使得上述作用消失。外源性big ET-1可能通过转化为ET-1而作用于ETB，促进NO释放，减少去甲肾上腺素生成，对心脏起保护作用[17]。

有研究表明，肾脏ECE亚型ECE-1和ETB存在于同一部位，二者在心脏中亦可能在某些部位共存。ECE-1有4种异构体，内源性和外源性big ET-1转化酶异构体不同，内源性big ET-1经细胞内ECE-1a转化，而外源性big ET-1经细胞膜上的ECE-1b转化，ECE-1b和ETB受体位置接近，因此，外源性big ET-1转化生成的ET-1首先作用于ETB受体，进而起到心脏保护作用[15]。

随机双盲临床试验REACH-1和ENABLE均未能证实ET-1受体拮抗剂如波生坦等可改善心力衰竭患者症状，而上述临床试验均因ET-1受体拮抗剂的长期肝脏毒性作用而被迫终止。因此，虽然部分实验研究证明ET-1受体拮抗剂可能改善心肌梗死后心脏重塑，但是其临床应用仍有待进一步研究[15]。

3　ET-1与肺动脉高压

肺脏可以合成ET-1且存在ETA和ETB两种受体，其中ETB主要负责清除循环中的游离ET-1，其清除比例占50%以上。肺动脉压力升高、肺动脉重构、右室肥厚是肺动脉高压的主要表现。ET-1和肺动脉高压密不可分，血浆游离ET-1水平和肺动脉高压严重程度密切相关，ET-1水平可反映肺动脉高压严重程度[16-17]。

在肺动脉高压大鼠模型中，肺泡灌洗液和心脏组织中ET-1水平明显升高。右室ET-1水平升高可能是由于肺动脉高压导致的右心负荷加重，而ET-1可以促进心肌细胞生长[18]，因此，心脏高表达ET-1可能促进右室肥厚病程进展，选择性ET受体拮抗剂可以减缓右室肥厚的病程进展。

选择性ETA受体拮抗剂和非选择性内皮素受体拮抗剂在肺动脉高压的治疗中均有效，但二者谁更为有效仍存在争议。有研究表明，非选择性内皮素受体拮抗剂治疗肺动脉高压更为有效，抑制ETB可以加强ETA受体拮抗剂的作用，选择性ETA受体拮抗剂与选择性ETB受体拮抗剂联合应用的疗效优于其单独运用[19-20]。虽然在ETB基因敲除小鼠模型中肺动脉高压更为严重，但药物实验却得出相反的结论，其机制可能与ETB被拮抗后ETA以及ET-1的激活受到抑制有关[21]。

4　ET-1与高血压

部分高血压被证明与ET-1相关，尤其是肾性高血压。ET-1主要经由肾脏代谢，肾功能损害或肾动脉窄缩患者更容易引起难治性高血压，且患者血浆ET-1水平远高于正常对照组。分析原因可能是肾功能损害患者ET-1代谢t1/2延长，血浆ET-1水平增高，进而引起血压进一步升高，但内髓集合管处的ET-1水平降低，其抑制钠和水重吸收的作用被减弱，水钠潴留而导致高血压[22-23]。

研究表明，在高盐引起的高血压大鼠模型中，心脏组织ET-1水平较普通大鼠升高。长期应用选择性ETA受体拮抗剂和非选择性内皮素受体拮抗剂可明显改善血压情况，而ETB受体拮抗剂则可加重血压升高，ETB基因敲除亦可得到相同结果。ET-1/ETA在高血压的发生发展过程中起重要作用，其机制可能是通过增加血管收缩、加重血管以及肾脏损伤而导致高血压[24-25]。

5　小结

内皮素及其受体在心血管系统中的作用不容小觑，已有波生坦、安立生坦等用于肺动脉高压的临床治疗并取得了一定疗效，但目前为止，其应用仍然较为局限。因此，进一步对内皮素及其受体进行研究并揭示其在心血管疾病中的作用具有重要的临床意义，可为心血管疾病的治疗奠定基础。

1Yanagisawa M，Kurihara H，Kimura S，et al.A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells[J].Nature，1988，332(6163)：411-415.

2Levin ER.Endothelins as cardiovascular peptides[J].Am J Nephrol，1996，16(2)：246-251.

3Rich S，McLaughlin VV.Endothelin receptor blockers in cardiovascular disease[J].Circulation，2003，108(18)：2184-2190.

4Agapitov AV，Haynes WG.Role of endothelin in cardiovascular disease[J].J Renin Angiotensin Aldosterone Syst，2002，3(1)：1-15.

5Matsumura Y，Kuro T，Kobayashi Y，et al.Exaggerated vascular and renal pathology in endothelin-B receptor-deficient rats with deoxycorticosterone acetate-salt hypertension[J].Circulation，2000，102(22)：2765-2773.

6董武松，李馨欣，杨俊.内皮素-1在心血管系统中的作用[J].国际心血管病杂志，2012，39(3)：153-155.

7Roberts JM，Taylor RN，Musci TJ，et al.Preeclampsia：an endothelial cell disorder[J].Am J Obstet Gynecol，1989，161(5)：1200-1204.

8Gilbert JS，Babcock SA，Granger JP.Hypertension produced by reduced uterine perfusion pressure in pregnant rats is associated with increased soluble fms-like tyrosine kinase-1 expression[J].Hypertension，2007，50(6)：1142-1147.

9Alexander BT，Rinewalt AN，Cockrell KL，et al.Endothelin type a receptor blockade attenuates the hypertension in response to chronic reductions in uterine perfusion pressure[J].Hypertension，2001，37(2 Pt 2)：485-489.

10Roberts JM，Taylor RN，Goldfien A.Clinical and biochemical evidence of endothelial cell dysfunction in the pregnancy syndrome preeclampsia[J].Am J Hypertens，1991，4(1)：700-708.

11Facemire CS，Nixon AB，Griffiths R，et al.Vascular endothelial growth factor receptor 2 controls blood pressure by regulating nitric oxide synthase expression[J].Hypertension，2009，54(3)：652-658.

12Pollock JS，Pollock DM.Endothelin and NOS1/nitric oxide signaling and regulation of sodium homeostasis[J].Curr Opin Nephrol Hypertens，2008，17(1)：70-75.

13Granger JP，Abram S，Stec D，et al.Endothelin，the kidney，and hypertension[J].Curr Hypertens Rep，2006，8(4)：298-303.

14Hynynen MM，Khalil RA.The vascular endothelin system in hypertension-recent patents and discoveries[J].Recent Pat Cardiovasc Drug Discov，2006，1(1)：95-108.

15Schiffrin EL.Vascular endothelin in hypertension[J].Vascul Pharmacol，2005，43(1)：19-29.

16Pollock DM.Renal endothelin in hypertension[J].Curr Opin Nephrol Hypertens，2000，9(2)：157-164.

17郑晓可.慢性阻塞性肺疾病合并肺动脉高压患者血清C-反应蛋白和内皮素-1水平测定及临床意义研究[J].中国全科医学，2012，15(9)：2899.

18Wu FT，Stefanini MO，Mac Gabhann F，et al.A systems biology perspective on sVEGFR1：its biological function，pathogenic role and therapeutic use[J].J Cell Mol Med，2010，14(3)：528-552.

19Signore C，Mills JL，Qian C，et al.Circulating angiogenic factors and placental abruption[J].Obstet Gynecol，2006，108(2)：338-344.

20Maynard SE，Min JY，Merchan J，et al.Excess placental soluble fms-like tyrosine kinase 1(sFlt1) may contribute to endothelial dysfunction，hypertension，and proteinuria in preeclampsia[J].J Clin Invest，2003，111(5)：649-658.

21Ahmad S，Ahmed A.Elevated placental soluble vascular endothelial growth factor receptor-1 inhibits angiogenesis in preeclampsia[J].Circ Res，2004，95(9)：884-891.

22Martinez-Maldonado M.Hypertension in end-stage renal disease[J].Kidney Int，1998，54(S68)：S67.

23李青霞，庞晓.原发性高血压患者清晨血压升高与血浆内皮素和血管紧张素Ⅱ的相关性研究[J].中国全科医学，2012,15(1)：164.

24Nagamatsu T，Fujii T，Kusumi M，et al.Cytotrophoblasts up-regulate soluble fms-like tyrosine kinase-1 expression under reduced oxygen：an implication for the placental vascular development and the pathophysiology of preeclampsia[J].Endocrinology，2004，145(11)：4835-4838.

25Nevo O，Soleymanlou N，Wu Y，et al.Increased expression of sFlt-1 in in vivo and in vitro models of human placental hypoxia is mediated by HIF-1[J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2006，291(4)：R1085-R1093.