肾素-血管紧张素系统与阿尔茨海默病

孙金霞,王 静(综述),吴 芹(审校)

(盐城卫生职业技术学院医学检验学院，江苏 盐城 224005)

阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是一种以进行性认知障碍和记忆力损害为主的中枢神经系统退行性疾病。目前在美国约有450万AD患者[1]，全世界每年确诊的新病例翻番[2]。65岁以上的老年人中，年龄每增加5岁，患病率增加一倍。仅在美国，AD患者的治疗和护理的相关费用已超过700亿美元[3]。AD的相关研究的重点在于减缓、停止甚至扭转AD的进展。近年来的研究发现，降压药物，尤其是血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme,ACE)抑制剂和血管紧张素受体阻断剂，能够减缓AD的发病进程，降低其发病率[4]。本文对脑中肾素-血管紧张素系统，特别是ACE抑制剂作为AD药物的作用及血管紧张素4受体(angiotensin Ⅳ receptor，AT4)等方面进行综述。

1 AD概述

AD是一种受多因素制约和影响的退行性疾病。AD的主要病理改变是淀粉样斑块、神经纤维缠结及基底前脑胆碱能神经元丢失。虽然AD的病因假说存在多种，但还没有一种假说能够完全解释AD的病理现象和发生过程。脑细胞外β淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)包括Aβ1-40和Aβ1-42在脑内异常沉积，是AD的典型特征，大多研究者认为这是该病的主要发病机制[5]。对早发家族性AD进行研究发现，在Aβ加工过程中，淀粉样前体蛋白、早老蛋白1和早老蛋白2上存在点突变[6-7]。突变改变了Aβ1-40和Aβ1-42的沉积速率，且皮质中Aβ1-42的聚集与认知功能减退呈正性相关。事实上，不同时期Aβ1-40和Aβ1-42之间的比率不同，在早期，Aβ1-40的量远远大于Aβ1-42，约占分泌的总Aβ的90%[8]；随着AD的发展，不溶性的Aβ1-42的量迅速上升，而Aβ1-40却很少增长[9]；最终，Aβ1-42是淀粉样蛋白斑块的主要形式。这样看来，Aβ1-42和Aβ1-40对神经元的存活率发挥着相反的作用，Aβ1-40保护神经元免受重金属毒性，而Aβ1-42则促进了神经毒性[10-11]。

2 肾素-血管紧张素系统

哺乳动物脑内多个区域存在肾素-血管紧张素系统。简述之，血管紧张素原是血管紧张素肽的前体蛋白，肾素作用于血管紧张素原的N端，形成无升压活性的十肽血管紧张素Ⅰ(angiotensin，AngⅠ)，AngⅠ在ACE的催化下，去除C端的组氨酸和亮氨酸，形成具有强烈收缩血管而使血压升高作用的八肽血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,AngⅡ)。AngⅡ在谷氨酰氨基肽酶A的作用下，失去N端的天冬氨酸生成七肽的Ang Ⅲ，它能促使醛固酮释放，还能导致血压升高。模性丙氨酰氨基肽酶N将AngⅢ的N端精氨酸切下，形成六肽的AngⅣ。AngⅣ进一步被羧肽酶P、丙基寡肽酶转换成Ang(3-7)。内肽酶类(如糜蛋白酶)能够切开缬氨酸、酪氨酸、异亮氨酸残基，二肽酰羧肽酶切开组氨酸-脯氨酸间的连接，减少AngⅣ和Ang(3-7)，使得肽碎片和氨基酸组分失活[12]。

AngⅡ还可以通过另外的途径转变为Ang(3-7)。首先羧肽酶P切除苯丙氨酸，然后通过ACE作用于Ang(1-9)切除二肽苯丙氨酸-组氨酸。之后，谷氨酰氨基肽酶A作用于Ang(1-7)的天冬氨酸-精氨酸间的肽键上，形成Ang(2-7)。Ang(2-7)在模性丙氨酰氨基肽酶N作用下转变成Ang(3-7)(见图1)。

Ang:血管紧张素;ACE:血管紧张转化酶;AP-A:谷氨酰氨基肽酶A;AP-N:模性丙氨酰氨基肽酶N;Carb-P:羧肽酶P;PO:丙基寡肽酶

图1肾素-血管紧张素系统通路[12]

当AngⅡ和AngⅢ与受体AT1及AT2型完全结合时，AngⅠ失活。AngⅣ和Ang(3-7)对AT1和AT2的亲和力低，但对AT4具有较高亲和力和高特异性。

2.1AngⅡ和AT1和AT2亚型 AT1是一种G蛋白偶联的受体，通过磷脂酶C及钙传递信号。血管紧张素配体结合到AT1上，诱导受体蛋白构象变化，激活G蛋白，进而介导信号转导。已发现两种AT1亚型，即AT1A和AT1B，两者间有92%～95%的同源性。

AT2亚型是有7个跨膜域的G蛋白偶联受体，但不与G蛋白结合，而可能通过蛋白酪氨酸磷酸酶介导信号传递。它与大鼠AT1的氨基酸序列只有32%～34%的一致性。虽然AT2与7跨膜家族受体成员结构特征一致，但与该组蛋白间不具有功能相似性。

2.2AngⅣ和AT4亚型 AngⅣ与AT1和AT2位点的亲和力很弱，其介导经典血管紧张素依赖的功能的作用远远低于AngⅡ和AngⅢ，所以一度认为AngⅣ无生物活性，直到发现并确定AngⅣ的特异结合位点AT4亚型。AT4亚型不同于AT1和AT2，已知配体不能与AT4位点结合。已知125I-AngⅣ能反向、饱和、高亲和力地结合到AT4位点。在多种哺乳动物的组织，包括肾上腺、膀胱、大肠、心脏、肾脏、前列腺、脑、脊髓中普遍发现AT4位点的存在。

迄今为止，AT4还未被克隆和测序。已经确定AngⅣ(及AngⅣ类似物)与亮氨酸-缬氨酸-缬氨酸hemorphin-7(即LVV-H7)一样，有效促进空间学习能力，这可采用Morris水迷宫，或Barnes(Barnes circular maze)圆形迷宫来完成空间学习任务测得。研究发现，AngⅣ和LVV-H7通过促进海马神经元对葡萄糖的摄取，从而有利于认知过程[13]。然而，AT4的鉴定和信号机制尚未确定。

3 ACE与AD

3.1ACE对Aβ的降解作用 ACE抑制了Aβ的聚集、沉淀和纤维形成，从而使大鼠细胞毒性降低[14]。ACE抑制剂(赖诺普利)的应用抑制了ACE的保护作用。已经确定ACE可在多个位点对Aβ1-42进行剪切，从而形成Aβ1-40[15]。用ACE抑制剂对老年淀粉样前体蛋白转基因小鼠的短期给药不会增加脑中Aβ的形成，但长期给药会增强Aβ1-42沉积。

3.2ACE抑制剂在学习和记忆中的作用 ACE在肾素-血管紧张素系统中发挥着至关重要的作用。ACE抑制剂，如卡托普利、依那普利、赖诺普利和培哚普利，是降压首选药物。这些药物显著减少AngⅠ向AngⅡ的转换，降低AngⅡ的合成。然而，AngⅠ的增加可能会导致Ang(1-9)的合成增加，从而转化为Ang(1-7)、Ang(2-7)和Ang(3-7)(图1)。ACE抑制剂通过减少AngⅡ的合成，来消除AngⅡ对乙酰胆碱释放的抑制作用，从而促进认知功能。现已证实，ACE抑制剂可以改善认知，并能减少出血性或缺血性脑血管意外后的血管性痴呆的发生[4]。此外，ACE抑制剂对轻度认知功能障碍患者具有稳定认知功能作用[16-17]，且能减缓AD患者认知下降的速度[18]。但也有报道得出相反结论[19]。

ACE抑制剂对于AD患者的临床认知促进作用，可能有5个原因。①AngⅡ的形成干扰了记忆获得。因此，阻断AngⅡ的形成将促进认知过程。②AngⅡ的阻断，释放了被抑制的钾诱导的乙酰胆碱，从而有利于记忆的巩固和恢复。③P物质能够增加脑啡肽酶(脑部降解Aβ的主要物质)的活性[20]，从而有助于Aβ的降解。④AngⅣ及AngⅣ类似物可使AT4亚型活化，如同Ang(3-7)有利于学习和记忆功能[21-22]。预计采用ACE抑制剂进行治疗，有可能增加AngⅠ，而AngⅠ会形成Ang(1-9)和Ang(1-7)，继而增加Ang(2-7)、Ang(3-7)的形成，从而增加了AT4的活化和促进记忆功能。⑤AngⅣ促进了大鼠海马中钾诱导的乙酰胆碱的释放，表明大脑胆碱能系统至少部分介导了AT4介导的记忆增强作用[23]。

4 AD的新治疗靶点—AT4

许多记忆的促进作用初步归结到AngⅡ，是由于AngⅡ转换为AngⅢ，再转换为AngⅣ作用在AT4亚型上。这也与大量的研究发现是一致的，AngⅠ水平的增加，转化为Ang(1-9)，然后转化为AngⅡ、Ⅲ、Ⅳ和Ang(3-7)，从而促进认知过程(见图1)。

这样看来，AT4适合作为AD的治疗靶点。以下多个研究成果也支持了该观点。①AT4亚型在脑中主要分布于新皮质、海马、杏仁核及基底核，与预期的介导认知过程的中心区一致。②长时程相增强(long term potentiation)是学习和记忆储存的功能单位。AT4能够促进长时程相增强从N-甲基-D-天冬氨酸受体依赖的长时程相增强上分离，表明它是一个非谷氨酸能的信号通道[24]。③AT4至少能通过三种不同的钙通道增加钙的内化作用，是快速且显著的细胞信号活动[24]。④AngⅡ向AngⅢ再向AngⅣ的转化似乎对于AngⅡ介导的纹状体中多巴胺的释放，以及海马中乙酰胆碱的释放是必须的[25]。

AngⅣ类似物，如Nle1-AngⅣ(Nle1是一种保护氨基酸的修饰基团)能够提高多种老年痴呆动物模型的认知功能，但半衰期短，不能透过血脑屏障，限制了它的临床运用。可以采取两种方式去获得合适的活性分子，一种是通过从Nle1-AngⅣ的C端去除氨基酸的同时来监测认知活动来获得；或采取多种修饰手段来获得稳定、能透过血脑屏障且能提高认知的活性分子[26]。目前，多数研究致力于老年痴呆动物模型上确定这些分子的活性谱以及寻找相关类似物。能够透过血脑屏障的AngⅣ类似物代表了一个新的极具前景的AD治疗方法。

5 结 语

AD的病因和发病机制复杂，是多种发病因素共同参与的异质性疾病。目前，没有一种AD治疗方法能从根本上停止其病理的退行性变，多根据不同病因及假设发病机制，形成不同的药物治疗策略。目前研究者在AD的治疗中尝试运用不同的新方法，如非甾体类消炎药、选择性的环加氧酶2抑制剂、抗-淀粉样蛋白药物等来清除细胞的Aβ，正在开发的药品有Aβ聚合抑制剂、γ-分泌酶调节因子、抗淀粉样蛋白抗体、甲基结合蛋白衰减剂等。大样本临床试验前的首要问题是这些方法的安全性。从目前研究情况看来，开发稳定的能透过血脑屏障的AngⅣ类似物分子来活化AT4，将是治疗AD，有利于患者的认知的可行性方法。

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