血管紧张素Ⅱ2型受体与缺血性脑卒中的研究进展

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(南华大学医学院组织学与胚胎学教研室,湖南 衡阳 421001)

·文献综述·

血管紧张素Ⅱ2型受体与缺血性脑卒中的研究进展

彭凤玲，莫中成*，龙双涟

(南华大学医学院组织学与胚胎学教研室,湖南 衡阳 421001)

脑卒中是一种神经血管疾病，是导致长期残疾和死亡的首要病因。研究发现，血管紧张素Ⅱ 2 型受体(AT2R)可能参与了缺血性脑损伤及认知功能障碍过程，它们影响着正常的神经可塑性和学习记忆等认知功能。近年来，AT2R 在大脑中的调节功能相关研究日益增多，本文对脑组织中AT2R活化在缺血性脑卒中的作用及调节机制相关进展进行综述。

脑卒中；血管紧张素Ⅱ2型受体；信号通路

脑卒中是一种神经血管疾病，中医俗称为“中风”，是导致长期残疾和死亡的首要病因。据不完全统计全世界每年会有 1500 万人患上脑卒中。然而目前，脑卒中后患者很少有安全有效的治疗方法选择，而且，脑卒中患者唯一可用的药物治疗溶栓剂、组织型纤溶酶原激活剂(tissue-type plasminogenactivator，t-PA)必须严格的在中风发病时间 4.5 小时时间窗内给予[1]。所以，开发新的可以改善中风结果的治疗方法具有非常重要的医学价值。

越来越多的证据表明，肾素—血管紧张素系统(renin angiotensin system，RAS)在脑血管疾病如脑卒中发挥着重要的神经保护作用。近年来研究发现在脑内存在有独立的 RAS 系统[2]，并在脑内发现几乎所有的 RAS 成分，它们影响着正常的神经可塑性和学习记忆等认知功能。越来越多的研究显示中枢系统 RAS 可能参与了缺血性脑损伤及认知功能障碍过程，它们影响着正常的神经可塑性和学习记忆等认知功能。血管紧张素II (Angiotensin Ⅱ，Ang II) 是 RAS 中重要的生物活性成分，主要有两种 G 蛋白偶联受体亚型，分别是血管紧张素 1 型受体(Angiotensin Ⅱ type 1 receptor，AT1R)和血管紧张素2型受体(Angiotensin Ⅱ type 2 receptor，AT2R)。AT1R 与 AngII 结合后被激活，发挥着收缩血管、调节血管张力并维持内环境稳定、参与氧化应激和炎症反应等功能[3]。而在脑、心血管系统AT2R与 AngII 结合后促进血管舒张，抑制生长，降低促炎性细胞因子的表达，增加抗炎细胞因子的表达。此外，既往研究表明，AT2R上调可抑制AT1R诱导的器官组织重塑作用[4]。然而，AT2R 在大脑中的调节功能还不是十分清楚，在这里我们将对脑中 AT2R激活对缺血性脑卒中认知功能和神经再生作用的影响进行综述。

1 AT2R 在大脑中的表达

AT2R 是一个由 363 个氨基酸构建组成的分子量为 60～140 kD 的G蛋白耦联受体家族成员，人类 AT2R 基因有 92.6 % 的氨基酸序列与鼠同源，人、大鼠和小鼠 AT2R 基因已被克隆[5]。AT2R 最显著的特点是其在大多数胎儿组织中表达丰富，包括结缔组织、胃肠道间充质、骨骼系统、大动脉、肾上腺和脑等几乎所有组织，这就说明 AT2R 对胎儿时期各系统的发育可能均起着非常重要的作用。然而在成人组织中， AT2R 的表达迅速下降，主要表达于肾上腺髓质、肾脏、心脏、血管内皮、肺脏、卵巢、子宫及大脑。在大脑中，AT2R 不仅表达于血管壁，在丘脑、下丘脑和特定脑干核也有表达。在成人大脑中 AT2R 的表达主要是集中在调控运动活动区、学习区、感官区和选定的边缘系统结构。多种因素共同调节着 AT2R 的表达，细胞内 Ca2+浓度升高、生长因子、AngⅡ 、去甲肾上腺素、蛋白激酶C激活等均能使 AT2R 的表达下调；细胞内 Na+浓度升高、白细胞介素1β、胰岛素样生长因子、胰岛素、干扰素调节因子1等均能使 AT2R 表达上调。文献[5]报道，在病理条件下如缺血，AT2R 表达的含量可上调。这就说明 AT2R 在神经组织的生长、修复和再生中可能发挥着重要的作用。

2 AT2R在脑卒中发病中的作用

研究发现在大脑缺血区域周围 AT2R 的表达明显增加[6-7]。这就说明 AT2R 在大脑发育及脑缺血疾病中发挥着重要作用。研究表明，AT2R激动剂C21可能通过增加神经营养因子的活性，减轻脑组织炎症，促进抗氧化作用和促血管生成，发挥着神经保护和改善卒中预后的功能[8]。研究显示，脑卒中后应用AT2R激动剂C21可起到减少梗死面积和促进神经功能恢复的保护作用[9]。Iwanami，等[10]报道，在造血细胞中的 AT2R 对中风后神经系统的保护起着重要作用。AT2R 激动剂CGP42112 对糖剥夺后神经细胞的死亡起保护作用，而且能改善梗死区细胞功能[2]。

有研究者[3]用腔内诱导长丝技术对AT2R缺失型小鼠进行大脑中动脉闭塞造成局灶性脑缺血损伤，检测了AT2R在缺血性脑损伤中可能的作用。实验结果显示，与野生型小鼠相比，AT2R基因敲除小鼠中脑缺血区域显著增加；在大脑中动脉闭塞24小时后神经系统功能缺陷更明显；超氧阴离子在闭塞侧产生增加更明显，并伴有NADPH氧化酶(Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH oxidase)的活性增加；而且，与野生型小鼠相比， AT2R缺失型小鼠中脑外周血流量减少量显著减少，核心区域无明显变化。这些结果表明AT2R的刺激对缺血性脑损伤具有保护作用，可能是通过对脑血流量和超氧化物生成的调节而产生作用的。此外，血管紧张素受体阻滞剂(Angiotensin II receptor antagonists，ARB)类药物缬沙坦治疗能使氧化应激反应减弱、脑血流量增加和脑缺血面积的减少，但这些作用在AT2R缺失型小鼠中被减弱[11]，这表明AT2R的活化在缺血性脑损伤保护作用中具有重要作用。研究显示，AT2R基因敲出小鼠与野生型小鼠相比，前者大脑中动脉闭塞后所形成的脑缺血损伤程度更严重，而且应用AT1R拮抗剂后对缺血造成损伤和神经功能缺陷作用更强[12]。中风前或后应用AT2R激动剂CGP42112可使梗死区域缩小和行为障碍下降，AT2R阻滞剂能阻断大脑中动脉闭塞后血管紧张素受体阻滞剂对大脑的保护作用[13]。

3 AT2R在认知功能调节中的作用

报道显示，AT2R在管控学习和运动活动区域均有表达，而且中风后表达上调[14]。研究表明，AT2R可促进神经细胞的分化和再生过程，AT2R活化在缺血性脑血管疾病发生过程中发挥着促进神经元存活和轴突再生的作用[15]。局灶性脑损伤后，AT2R能阻止神经元损伤进一步加重或激活神经修复系统。研究显示[16]，MCA 闭塞后，脑缺血侧的AT2R RNA表达明显增加，而且AT2R缺失型小鼠与野生型小鼠相比，评价学习记忆认知功能的被动回避率明显受到损害。另外ARB类药物治疗，能防止野生型小鼠认知能力的下降，但这种作用弱于AT2R缺失型小鼠[14]。这些结果表明AT2R激活在神经修复系统治疗中非常重要，AT2R的激活可能可以预防脑卒中后认知能力的下降。

AT2R刺激诱导神经细胞株NG108-15细胞和PC12细胞神经突起的生长和神经丝蛋白的调节。此外，遗传学方法表明男性和女性精神发育迟滞患者的X染色体上AT2R发生了突变，这就表明AT2R基因与人类大脑的发育和神经成熟息息相关。AT2R缺失型小鼠表现出了中枢神经系统的异常，这也支持了AT2R在学习能力和认知功能中的重要作用这一观点。然而， AT2R刺激对神经分化和保护作用的具体机制还不十分清楚。

4 AT2R激活的信号转导通路

AT2R 与配体结合后，立即引发 AT2R 构象的改变，从而激活胞内靶蛋白的磷酸化级联反应，进而引发一系列生物学行为变化。AT2R 激活后主要通过介导以下三条信号途径发挥作用：(1)丝氨酸/苏氨酸磷酸酶途径，(2)缓激肽/NO/ cGMP信号通路，(3)磷脂酶 A2 信号途径。

丝氨酸/苏氨酸磷酸酶途径：研究显示，AT2R 通过丝裂原活化蛋白激酶 (Mitogen-activated protein kinases，MAPK)信号通路增强利尿、排钠作用参与了血压的调节活化[17]。有研究者利用大鼠缺血再灌注模型，给予 MAPK 抑制剂可通过抑制 MAPK 信号转导通路介导的炎症反应，防止缺血引起的脑损伤[18]。活化后AT2R 激活的磷酸酶有：MAPK磷酸酶(MAPK phosphatase-1，MKP-1)，蛋白磷酸酶2(protein phosphatase 2,PP2A)和SH2结构域酪氨酸磷酸酶(SH2 domaincontaining tyrosine phosphatase,SHP-1)。AT2R激活MKP-1和PP2A后可抑制细胞外信号调节激酶(extracellular signa1regulated kinase 1/2，ERK1/2)的激活，ERK1/2 信号通路诱导的细胞凋亡，产生促生长、分化等作用。活化的 SHP-1 抑制 ERK1/2 和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)氧化酶(由AT1R调节14)，因而减弱内皮细胞的氧化应激反应。

缓激肽/NO/cGMP信号通路：AT2R激活B2R，活化的B2R通过PKA介导的信号通路诱导内皮一氧化氮合酶(eNOS)磷酸化调节位点Ser 633 和Ser 1177 的磷酸化。使NO的生成增加，NO激活鸟苷酸环化酶(soluble guanylate cyclase,sGC)，使GTP合成cGMP，进而产生舒张血管的效应。研究表明，AT2R 通过激活缓激肽-NO-cGMP 通路，干扰 AT1R 参与的血压调节，调节血管舒张来平衡 AT1R 的血管收缩作用[19]。

Guilluy 等[20]描述了血管平滑肌细胞中另一种缓激肽/NO/cGMP信号通路，AT2R通过SHP-1激活CK2，活化的CK2导致 STE20相关激酶(Ste20-related kinase，SLK)磷酸化，磷酸化SLK数量的增加可不依赖于eNOS、PKA和PKG 与 RhoA 磷酸化调节位点Ser188作用，导致 RhoA 的磷酸化和失活紊乱，引起血管扩张。研究显示，电针可通过拮抗 cAMP/PKA/CREB 信号转导通路相关蛋白的异常明显提高阿尔茨海默病大鼠的空间探索能力和学习记忆功能[21]。

磷脂酶A2信号途径：AT2R 同样能调节磷脂酶A2(phospholipase A2,PLA2)活性和花生四烯酸(arachidonic acid,AA)的形成，后者可调节钾电流，可导致细胞膜超极化和兴奋性降低。这个作用对交感神经活动的调节显得尤为重要。AT2R通过此途径减少白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)的表达参与抗炎途径[22]。

近年来，关于 AT2R 激活后在神经保护效应和增强神经分化能力作用过程中所引发的可能信号机制研究者们把目光转向了甲基磺酸敏感蛋白2(methyl methanesulphonate sensitive 2，MMS2)。MMS2是一个泛素结合酶变异家庭成员，可与 Ubc13 形成复合物，这一复合物与基因的修复密切相关[23]。中枢神经系统损伤中 DNA 损伤的发生与修复机制中的不足平衡失调与神经退行性疾病相关。最近，报道显示，MMS2 在胚胎发育后期大鼠大脑中高表达，在中枢神经系统成熟过程中明显下降[24]。RNA干扰 MMS2 处理神经元后未能表现出轴突生长和突触形成[25]。此外，在脑缺血区，野生型小鼠 MMS2 增加，而 AT2R 缺失型小鼠却没有；大脑中动脉闭塞后，与对照组小鼠相比，脑室内 MMS2-siRNA 的小鼠可造成被动回避率更大的损害；而且， AT2R 缺失型小鼠可表现出社会交往能力的障碍[16]。然而，AT2R 在行为异常中的角色还需要进一步解决。

有研究者用大鼠神经细胞进行试验检测了MMS2的表达是否受血管紧张素Ⅱ的影响，结果显示血管紧张素Ⅱ能增加MMS2 mRNA的表达，使用ARB后使作用进一步增强，而且AT2R激动剂CGP42112A可以使MMS2 mRNA的表达显著增加，结果提示AT2R激活能增加神经元中MMS2的表达[25]。此外，与对照组相比， MMS2-siRNA处理组明显抑制AT2R诱导成熟神经细胞标记物表达的增加[26]。研究显示， AT2R相互作用蛋白(AT2R-interacting protein,ATIP)选择性地结合AT2R的C-端而不与AT1R相结合，AT2R结合到ATIP，使受体酪氨酸激酶反式失活及细胞生长抑制。ATIP被认为是一种局限在线粒体中无处不在的肿瘤抑制蛋白。ATIP表达于AT2R表达丰富的组织。因此， ATIP似乎可作为通过AT2R介导的潜在的新的早期生长成分和/或分化调节信号级联。

研究显示[25]，AT2R刺激形成一种ATIP和SHP-1复合物，这一复合物在MMS2激活后被转运到细胞核；此外，增加MMS2的表达能介导DNA分化抑制因子1(inhibitor of DNA differentiation 1,Id1)蛋白水解及促进DNA的修复。ID1蛋白调节着哺乳动物神经系统的发展。AT2受体诱导Id1蛋白水平的降低，其降低蛋白能被干扰MMS2 RNA处理后恢复，表明MMS2可以通过泛素—蛋白酶体系统促进Id1蛋白水解[27]。因此，我们推断AT2R刺激后MMS2在DNA修复途径中的作用并进行量化的基础在干细胞中的基因组DNA经紫外网站辐射。AT2R刺激能减少DNA的损坏，与进行干扰MMS2 RNA处理能减弱DNA修复功能，表明AT2R诱导MMS2表达上调，并能通过MMS2增加DNA修复功能[28]。

5 AT2R活化在细胞治疗脑卒中的潜在作用

最近，细胞治疗作为一种新的恢复中风恢复期受损神经元和保护神经元在中风急性期免受缺血再灌注损伤的治疗方法受到关注。据报道，造血干细胞、神经干细胞、骨髓间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSC)和脐血均可用于中风后细胞治疗[29]。MSC的特点是能在一些非造血功能组织具有自我更能力，其多能性能分化成各种组织，如成纤维细胞，骨骼、肌肉和软骨。MSC也可以分泌生长因子和细胞因子入大脑保护神经元。据报道， MSC移植通过AT2R信号转导通路能减弱脑卒中脑损伤和神经功能损害[30]。然而，脑卒中后MSC对神经起保护作用的具体机制还不是很清楚。

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10.15972/j.cnki.43-1509/r.2016.06.025

2016-04-06；

2016-07-08

湖南省自然科学基金项目(2016JJ6133).

*通讯作者，E-mail:zhchmo@hotmail.com；E-mail:898381647@qq.com.

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