ACE2-Ang(1-7)-Mas轴与慢性肾脏病的关系

王梦平，林云，刘建

(西南医科大学附属医院，四川泸州646000)



ACE2-Ang(1-7)-Mas轴与慢性肾脏病的关系

王梦平，林云，刘建

(西南医科大学附属医院，四川泸州646000)

慢性肾脏病(CKD)的发生、发展与肾素-血管紧张素系统(RAS)的过度激活有关，而RAS主要通过血管紧张素转换酶(ACE)-血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)-血管紧张素Ⅱ1型受体(AT1R)轴发挥生物学作用。近年研究发现，ACE2-Ang(1-7)-Mas轴具有拮抗ACE-AngⅡ-AT1R轴的作用，二者相互影响、交错复杂，共同调节肾脏的结构和功能，参与肾脏病理生理过程。探索ACE2-Ang(1-7)-Mas轴的生物学功能有望为CKD的治疗提供新的思路。

慢性肾脏疾病；血管紧张素转换酶2；血管紧张素(1-7)；Mas受体

肾素-血管紧张素系统(RAS)过度激活是慢性肾脏病(CKD)发生、发展的重要因素。其中，血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)为RAS的主要生物活性肽，其病理生理作用由AngⅡ1型受体(AT1R)和AngⅡ2型受体(AT2R)介导。AngⅡ结合AT1R后，可导致肾小球硬化和肾间质纤维化，而AT2R介导的作用与AT1R相反。目前，RAS阻滞剂——血管紧张素转换酶(ACE)抑制剂(ACEIs)、血管紧张素受体拮抗剂(ARBs)已用于临床，并证实能延缓CKD的进展。近年研究发现，除经典RAS外，ACE2-Ang(1-7)-Mas轴亦参与CKD的发病过程，并与经典RAS轴及其成分相互作用，共同调节肾脏的结构和功能。本文结合文献就ACE2-Ang(1-7)-Mas轴与CKD的关系进行综述。

1 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴成员的特征

1.1 ACE2 ACE2属于锌蛋白酶家族[1]，相对分子质量为120 kD，编码基因位于人X染色体短臂，含有18个外显子。ACE2在肾内动静脉的内皮细胞和平滑肌细胞、近端肾小管上皮细胞高表达，在壁层上皮细胞中表达，在肾小球脏层上皮细胞、远端小管和集合管上皮细胞低表达，而在系膜区和肾小球内皮细胞不表达[2]。ACE2由羧基端胞质结构域、包含锌离子结合膜体的活性部位、跨膜结构域、氨基末端信号肽构成，与ACE有40%的氨基酸序列同源性，但它们具有不同的底物特异性[3]。ACE2只有一个活性位点，能水解AngⅡ生成Ang(1-7)，或水解AngⅠ生成Ang(1-9)，后者被ACE或其他中性肽链内切酶(NEP)水解，形成Ang(1-7)，从而调节体内AngⅡ和Ang(1-7)平衡。ACE2对AngⅡ的活性约是AngⅠ的约400倍，而且对ACEI不敏感。

1.2 Ang(1-7) Ang(1-7)是由天冬氨酸、精氨酸、缬氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、组氨酸及脯氨酸组成的活性七肽，相对分子质量为899 kD。Ang(1-7)存在于血液循环中，亦可通过肾脏局部产生[4]，Ang(1-7)可通过ACE2或其他肽类[如脯氨酰-肽链内切酶(PEP)和脯氨酰-羧肽酶(PCP)]水解AngⅡ生成。ACE2也能水解AngⅠ生成Ang(1-9)，后者被ACE或其他NEP水解，形成Ang(1-7)。Ang(1-7)还可由一些肽链内切酶直接水解AngⅠ生成，包括脑啡肽酶、PEP和NEP[5]。此外，Ang(1-7)还可结合AT2R，但这种结合作用亲和力很低[6]。近年研究发现，Ang(1-7)对D型Mas相关性G蛋白耦联受体有微弱的激活作用，提示这种受体可能通过Ang(1-7)发挥作用[7]。

Ang(1-7)易被血浆中的蛋白水解酶水解，其半衰期为10～15 s。有研究发现，绵羊大脑皮层、孤立的肾小管和人近曲肾小管上皮细胞中的Ang(1-7)肽链内切酶能将Ang(1-7)水解为无活性的Ang(1-4)[8]。口服的Ang(1-7)在胃肠道中很快降解，无法进入血液循环。Sabharwal等[9]在Sgcd-/-小鼠饮用水中加入羟丙基-β-环糊精包被的Ang(1-7)后，发现其能恢复Sgcd-/-小鼠体内AngⅡ-AT1R轴与Ang(1-7)-Mas轴平衡、降低骨骼肌氧化应激和纤维化。但Frank等[10]发现，静脉内应用环糊精可导致大鼠近端小管上皮细胞空泡样改变、细胞崩解、无特定结构的矿化。此外，有研究利用脂质体包被Ang(1-7)和硫醚环化Ang(1-7)的给药方式可增加大鼠Ang(1-7)的生物利用度。

1.3 Mas受体 Mas受体是一种G蛋白耦联受体，含有7个跨膜结构域，具有很强的疏水性，其基因定位于6号染色体[11]。Mas受体与AT2R具有30%的氨基酸序列同源性，故二者具有一些相似的生理特性。Mas受体可在多种组织中表达，如心脏、肾脏、睾丸等[12]。有研究发现，小鼠肾脏中存在Mas mRNA，且绝大多数存在于肾皮质。有报道指出，肾脏入球小动脉、近端肾小管、髓袢升支粗段、集合管都有功能性Mas受体表达，并且当肾脏缺血时其表达水平升高[13]。Ang(1-7)与Mas受体结合后可抑制NADH氧化酶、蛋白激酶C(PKC)、TGF-β、丝裂原活化蛋白激酶、NF-κB表达，促进NO合成，同时Mas受体可与AT1R形成二聚体导致后者失活。通过上述作用发挥抗炎、抗纤维化、抑制细胞增殖、舒张血管等作用。

2 ACE2-Ang(1-7)-Mas轴与CKD的关系

2.1 与糖尿病肾病(DN)的关系 众所周知，ACE-AngⅡ-AT1R轴过度激活是DN的发病机制之一。有研究发现，人重组血管紧张素转换酶2(hrACE2)能降低血浆和肾皮质中AngⅡ水平，同时能升高血浆和肾皮质中Ang(1-7)水平，从而降低PKC和蛋白激酶β1浓度、促进NADPH氧化酶亚基的表达和活性正常化，最终改善糖尿病(DM)小鼠尿白蛋白排泄、肾小球肥大和系膜区基质沉积。Nadarajah等[14]研究发现，DM小鼠足细胞ACE2过表达可降低肾脏AngⅡ水平，降低AngⅡ介导的TGF-β生成，从而改善足细胞凋亡、足细胞蛋白丢失等。表明ACE2可调节体内AngⅡ和Ang(1-7)平衡，并通过其下游信号通路发挥肾脏保护作用。Mori等[15]研究发现，Ang(1-7)可抑制信号传导与转录激活因子3(STAT3)表达，并恢复沉默信息调节因子2相关酶1表达，从而改善DM小鼠的肾脏炎症、氧化应激和纤维化。Zhang等[16]研究发现，Ang(1-7)可减少NADPH氧化酶和PKC介导的肾脏氧化应激、TGF-β1/Smad3、内皮生长因子信号，从而改善DM肾损伤。Giani等[17]研究发现，连续泵入Ang(1-7)100 ng/(kg·min)14天，可改善ZDF大鼠蛋白尿、血肌酐、肾脏纤维化。但Shao等[18]研究发现，持续泵入Ang(1-7) 25 μg/(kg·h)6周，可增加肾内ACE mRNA表达、降低肾内ACE2 mRNA表达，同时增加肾内AT1R和TGF-β表达、降低肾内AT2R和Mas受体表达，提高尿蛋白和血肌酐水平。目前，多数研究表明，ACE2-Ang(1-7)-Mas轴可通过拮抗ACE-AngⅡ-AT1R轴，抑制PKC、NADPH氧化酶、TGF-β、STAT3，从而改善DN。但也有相反观点认为其可加重糖尿病肾损害。研究结果的差异可能与动物类型和年龄、药物作用时间和剂量、实验测量工具有关，也可能因为Ang(1-7)有内源性和外源性之分，二者对肾脏产生的影响不用有关。ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在DN中的作用仍有待进一步研究。

2.2 与高血压肾损伤的关系 在高血压肾损伤中，AngⅡ可介导NADPH氧化酶系统激活，产生大量活性氧，促进肾脏纤维化。Lo等[19]研究发现，hrACE2可升高自发性高血压(SHR)大鼠血浆中AngⅡ水平、降低Ang(1-7)水平，并且抑制肾脏中AngⅡ介导的NADPH氧化酶系统激活，从而减少肾脏氧化应激。Giani等[20]研究发现，Ang(1-7)可降低SHR大鼠肾组织中TNF、IL-6和NF-κB水平，从而缓解nephrin丢失、蛋白尿和肾脏纤维化；还可改善SHR大鼠的平均动脉压、尿量、蛋白尿增加和肾小球、肾内小动脉和肾内动脉损伤指数升高。上述研究结果提示，ACE2-Ang(1-7)-Mas轴可能对高血压肾病有肾脏保护作用；ACE2-Ang(1-7)-Mas轴可通过拮抗ACE-AngⅡ-AT1R轴及其下游信号通路、促进NO合成发挥作用。

2.3 与梗阻性肾病(UUO)的关系 Liu等[21]在单侧输尿管UUO小鼠中发现，ACE2基因敲除可增加肾内AngⅡ水平，促进AngⅡ诱导的Smurf2依赖的肾内Smad7泛素降解，增强TGF-β/Smad和NF-κB信号，继而促进肾脏炎症和纤维化。Kim等[22]采用Ang(1-7) 24 μg/(kg·h)治疗UUO大鼠，发现Ang(1-7)可抑制TGF-β1/Smad信号、恢复G2/M期细胞周期停滞，以及抑制AT1R表达，从而抑制肾脏纤维化和肾脏细胞凋亡。但有研究发现，持续泵入Ang(1-7) 6、24、62 μg/(kg·h)均可增加UUO小鼠肾脏a-SMA和TGF-β表达、增加NADPH氧化酶活性、肾小管细胞凋亡和肾间质巨噬细胞浸润，其机制尚不完全清楚，但至少部分通过非Mas受体通路实现[23]。上述结果提示，ACE2-Ang(1-7)-Mas轴可影响UUO小鼠肾脏AngⅡ、AT1R水平和NADPH氧化酶、TGF-β/Smad和NF-κB信号，从而参与UUO间质炎症反应和纤维化及小管凋亡过程，但其作用机制仍存在争议，有待进一步研究证实。

2.4 与IgA肾病的关系 有研究表明，小儿IgA肾病系膜增生与肾小球ACE2表达增加有明显相关性[24]。但肾小球ACE2表达增加也可能是小儿IgA肾病早期代偿反应，该研究并未阐明ACE2是否促进或阻止小儿IgA肾病。Mizuiri等[25]研究发现，IgA肾病患者肾小球ACE表达增加，肾小管间质和肾小球ACE2表达降低，ACE和ACE2表达变化可能参与机体对肾脏损伤的应答反应。上述研究表明，ACE和ACE2都参与IgA肾病的疾病过程，二者可能分别发挥促进和抑制IgA肾病进展作用，但其具体机制仍有待进一步研究。

综上所述，ACE2-Ang(1-7)-Mas轴可拮抗ACE-AngⅡ-AT1R轴，从而抑制肾脏炎症、氧化应激、纤维化、足细胞凋亡等，二者相互影响、交错复杂，共同调节肾脏的结构和功能，参与肾脏病理生理过程。ACE2-Ang(1-7)-Mas轴有望为CKD的治疗提供新的靶点，但其具体作用机制尚有待于进一步研究。

[1] Ocaranza MP, Michea L, Chiong M, et al. Recent insights and therapeutic perspectives of angiotensin-(1-9) in the cardiovascular system[J]. Clin Sci (Lond), 2014,127(9):549-557.

[2] Hamming I, Timens W, Bulthuis ML, et al. Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis[J]. J Pathol, 2004,203(2):631-637.

[3] Mendoza-Torres E, Oyarzun A, Mondaca-Ruff D, et al. ACE2 and vasoactive peptides: novel players in cardiovascular/renal remodeling and hypertension[J]. Ther Adv Cardiovasc Dis, 2015,9(4):217-237.

[4] Fraga-Silva RA, Ferreira AJ, Dos Santos RA. Opportunities for targeting the angiotensin-converting enzyme 2/angiotensin-(1-7)/mas receptor pathway in hypertension[J]. Curr Hypertens Rep, 2013,15(1):31-38.

[5] Etelvino GM, Peluso AA, Santos RA. New components of the renin-angiotensin system: alamandine and the MAS-related G protein-coupled receptor D[J]. Curr Hypertens Rep, 2014,16(6):433.

[6] Bosnyak S, Jones ES, Christopoulos A, et al. Relative affinity of angiotensin peptides and novel ligands at AT1 and AT2 receptors[J]. Clin Sci (Lond), 2011,121(7):297-303.

[7] Gembardt F, Grajewski S, Vahl M, et al. Angiotensin metabolites can stimulate receptors of the Mas-related genes family[J]. Mol Cell Biochem, 2008,319(1-2):115-123.

[8] Wilson BA, Cruz-Diaz N, Marshall AC, et al. An angiotensin-(1-7) peptidase in the kidney cortex, proximal tubules, and human HK-2 epithelial cells that is distinct from insulin-degrading enzyme[J]. Am J Physiol Renal Physiol, 2015,308(6):F594-F601.

[9] Sabharwal R, Cicha MZ, Sinisterra RD, et al. Chronic oral administration of Ang-(1-7) improves skeletal muscle, autonomic and locomotor phenotypes in muscular dystrophy[J]. Clin Sci (Lond), 2014,127(2):101-109.

[10] Frank DW, Gray JE, Weaver RN. Cyclodextrin nephrosis in the rat[J]. Am J Pathol, 1976,83(2):367-382.

[11] Villela D, Leonhardt J, Patel N, et al. Angiotensin type 2 receptor (AT2R) and receptor Mas: a complex liaison[J]. Clin Sci (Lond), 2015,128(4):227-234.

[12] Ohishi M, Yamamoto K, Rakugi H. Angiotensin (1-7) and other angiotensin peptides[J]. Curr Pharm Des, 2013,19(17):3060-3064.

[13] Santos RA, Ferreira AJ, Verano-Braga T, et al. Angiotensin-converting enzyme 2, angiotensin-(1-7) and Mas: new players of the renin-angiotensin system[J]. J Endocrinol, 2013,216(2):R1-R17.

[14] Nadarajah R, Milagres R, Dilauro M, et al. Podocyte-specific overexpression of human angiotensin-converting enzyme 2 attenuates diabetic nephropathy in mice[J]. Kidney Int, 2012,82(3):292-303.

[15] Mori J, Patel VB, Ramprasath T, et al. Angiotensin 1-7 mediates renoprotection against diabetic nephropathy by reducing oxidative stress, inflammation, and lipotoxicity[J]. Am J Physiol Renal Physiol, 2014,306(8):F812-F821.

[16] Zhang K, Meng X, Li D, et al. Angiotensin(1-7) attenuates the progression of streptozotocin-induced diabetic renal injury better than angiotensin receptor blockade[J]. Kidney Int, 2015,87(2):359-369.

[17] Giani JF, Burghi V, Veiras LC, et al. Angiotensin-(1-7) attenuates diabetic nephropathy in Zucker diabetic fatty rats[J]. Am J Physiol Renal Physiol, 2012,302(12):F1606-F1615.

[18] Shao Y, He M, Zhou L, et al. Chronic angiotensin (1-7) injection accelerates STZ-induced diabetic renal injury[J]. Acta Pharmacol Sin, 2008,29(7):829-837.

[19] Lo J, Patel VB, Wang Z, et al. Angiotensin-converting enzyme 2 antagonizes angiotensin Ⅱ-induced pressor response and NADPH oxidase activation in Wistar-Kyoto rats and spontaneously hypertensive rats[J]. Exp Physiol, 2013,98(1):109-122.

[20] Giani JF, Munoz MC, Pons RA, et al. Angiotensin-(1-7) reduces proteinuria and diminishes structural damage in renal tissue of stroke-prone spontaneously hypertensive rats[J]. Am J Physiol Renal Physiol, 2011,300(1):F272-F282.

[21] Liu Z, Huang XR, Chen HY, et al. Loss of angiotensin-converting enzyme 2 enhances TGF-beta/Smad-mediated renal fibrosis and NF-κB-driven renal inflammation in a mouse model of obstructive nephropathy[J]. Lab Invest, 2012,92(5):650-661.

[22] Kim CS, Kim IJ, Bae EH, et al. Angiotensin-(1-7) attenuates kidney injury due to obstructive nephropathy in rats[J]. PLoS One, 2015,10(11):e0142664.

[23] Zimmerman DL, Zimpelmann J, Xiao F, et al. The effect of angiotensin-(1-7) in mouse unilateral ureteral obstruction[J]. Am J Pathol, 2015,185(3):729-740.

[24] Urushihara M, Seki Y, Tayama T, et al. Glomerular angiotensin-converting enzyme 2 in pediatric IgA nephropathy[J]. Am J Nephrol, 2013,38(5):355-367.

[25] Mizuiri S, Hemmi H, Arita M, et al. Increased ACE and decreased ACE2 expression in kidneys from patients with IgA nephropathy[J]. Nephron Clin Pract, 2011,117(1):c57-c66.

四川省教育厅科研计划(14ZA0136)。

刘建(E-mail： 834300205@qq.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.40.038

R692

A

1002-266X(2016)40-0110-03

2016-05-22)