脑内肾素-血管紧张素系统在帕金森病发病机制中的作用研究

（川北医学院附属医院神经内科，四川 南充 637000）

肾素-血管紧张素系统（RAS）是人体中最重要的体液调节系统，其所有成分均是血管紧张素原通过一系列反应生成[1]，以内分泌RAS、旁分泌RAS 和细胞内RAS 等三种形式存在于各个组织系统中[2，3]。近期Ang1-7、G 蛋白偶联受体MAS（MASR）[4-6]、alamandine 及其受体MrgD[7,8]等RAS 新成分和脑内RAS 的发现为人们认识RAS 提供了新的思路。大量研究发现，脑内RAS 成分具有神经保护和神经损伤两种相反的作用，而AngⅡ/AT1-R、AngⅡ/AT2-R、AngⅣ/AT4-R、Ang1-7/MASR 等成分与神经变性疾病有关，尤其是多巴胺通路内的RAS 与帕金森病（parkinson disease，PD）密切相关。本文主要就RAS及其成分在PD 中的作用、胚胎干细胞移植及基因干预治疗PD 等策略进行报道，旨在为临床治疗PD提供参考。

1 RAS 与PD

PD 是中老年人第二大常见神经变性疾病，其典型的病理改变是α-突触核蛋白（α-synuclein）在神经元胞体内沉积，路易小体及路易神经突起形成，多巴胺能神经元缺失以及存活黑质致密部神经元DA水平降低，从而使黑质纹状体系统乙酰胆碱和多巴胺（dopamine，DA）失衡，患者以静止性震颤、运动迟缓和肌强直等运动症状为主要表现，常伴睡眠障碍、自主神经功能紊乱和精神障碍等非运动症状（nonmotor symptom，NMS）。蛋白质稳态受损（导致蛋白聚集）、线粒体功能障碍、氧化应激、炎症反应、致病基因突变等均参与PD 发生发展[9]。经典的RAS 被认为是一个调节心血管功能及体内水盐平衡的循环激素系统，血管紧张素肽是由前体蛋白血管紧张素原通过几种酶转化途径获得，十肽AngⅠ是由肾素作用于血管紧张素原的氨基末端形成，AngⅠ被锌金属蛋白酶血管紧张素转换酶（ACE）水解为八肽AngⅡ，AngⅡ被氨基肽酶A 转化为七肽AngⅢ，AngⅢ又被氨基肽酶B 转化为六肽AngⅣ，AngⅡ可被ACE2 转化为七肽Ang1-7，其中AngⅡ是其主要效应因子[10]。AngⅡ和AngⅢ是AT1 及AT2 受体的充分激动剂，AngⅣ与AT1 及AT2 受体的亲和力低，但对AT4 受体有较高的亲和力及选择性。在发育过程中，AT2-R 在脑组织高水平表达，但成年后显著下降[11]。AngⅠ在生理上不活跃，但其代谢物AngⅡ和AngⅢ通过AT1 和AT2 受体介导加压和舒张作用，AngⅣ也通过AT1-R 发挥较弱的加压反应[12]。研究发现[13]，人黑质纹状体通路存在RAS 成分，DA 神经元和胶质细胞表面存在AT1-R、AT2-R，且在人黑质致密部的神经胶质细胞和DA 神经元表面存在AngⅠ、AngⅡ、肾素-前肾素受体，同时在细胞质和细胞核水平也发现了血管紧张素原、血管紧张素受体[14]，提示人黑质神经元存在细胞内RAS。RAS 还与PD 有关，AngⅡ/AT1-R 激活NADPH 氧化酶产生大量活性氧（ROS）损伤DA 神经元，而AngⅡ/AT2-R通过拮抗AT1-R 的作用发挥神经保护作用。AngⅣ/AT4-R 与HGF/C-MetR 参与神经保护，特别是为变性的DA 神经元提供保护，而Ang1-7/MASR 可能参与AT1-R 相关的炎症调节，起到神经保护作用。同时，铁稳态、雌激素、衰老等均与RAS 相关，可间接影响黑质纹状体系统。还有研究发现RAS 基因表达的改变也与PD 有关[15]。以上证据均提示RAS 可能全面参与PD 的发病。

1.1 AT1-R、AT2-R、AngⅡ与PD AngⅡ/AT1-R 介导血管收缩、细胞增殖和纤维化、醛固酮释放和炎症反应[16，17]，而AngⅡ/AT2-R 发挥促进血管扩张、抑制增殖和抗炎等相反作用[16]。AngⅡ的作用随着AT1-R 与AT2-R 比率不同而不同，在AT1-R 为主要受体亚型的组织细胞内，AT1-R 的有害作用可能会掩盖AT2-R 的裨益作用；而在AT2-R 表达较为丰富的组织细胞内，则其保护作用强于AT1-R 的有害作用。目前已证实AT1-R、AT2-R 广泛存在于人脑组织内，PD 中AT1-R 及AT2-R 主要集中于尾状核、壳核及黑质等脑区[13]。后续的PD 模型研究发现AngⅡ通过与AT1-R 结合导致氧化应激和小胶质细胞炎症，引起DA 神经元凋亡，而AT1-R 拮抗剂（ARB）或ACEI 可以拮抗上述作用，减少DA 神经元凋亡[11，18，19]。目前AngⅡ介导的DA 神经元凋亡的机制尚不清楚，可能是AngⅡ通过与AT1-R 结合激活NADPH 氧化酶，在小胶质细胞内产生大量ROS，高浓度ROS 直接损伤DA 神经元，同时RAS 还介导促炎基因扩增，通过促进小胶质细胞活化间接损伤DA 神经元。另外，RAS 作为第二信使在DA 神经元和小胶质细胞中参与炎症反应，加剧氧化应激和小胶质细胞炎症反应而损伤DA 神经元[20，21]，其中小胶质细胞内RhoA-Rho-Kinase（RhoA/ROCK）通路激活参与MTPP 诱导DA 神经元变性，并与AngⅡ/AT1-R 导致小胶质细胞炎症反应、DA 神经元损伤显著相关[19]。Saito M 等[22]发现，AngⅡ通过AT1-R 降低AT2-R mRNA 稳定性介导AT2-R 表达下调，提示AT1-R 可介导AT2-R 表达水平下调；而ACEI和ARB 通过减少AngⅡ表达、抑制AngⅡ与AT1-R结合发挥神经保护作用。体外实验发现，在有AT1-R 和AT2-R 拮抗剂的情况下，AngⅡ激活的RAS 仍然可以减轻α-synuclein 介导的毒性并减少错构蛋白聚集，提示AngⅡ还可以通过其他机制如AT4-R发挥神经保护作用[23]。AngⅡ/AT1-R/NADPH 促氧化通路是细胞内ROS 主要来源外，线粒体也是ROS的一大来源，SIRT3 参与线粒体活性氧稳态并可在大脑表达，保护神经元免受氧化应激及神经变性。黑质多巴胺系统中过度激活的AngⅡ/AT1-R/NADPH促氧化通路使黑质SIRT3 表达下降时，DA 神经元更易受ROS 攻击，而黑质SIRT3 表达降低时会增加AT1-R 表达进一步促使氧化应激，这一通路是导致DA 神经元凋亡的重要机制，提示SIRT3 可能是PD治疗的新靶点。ARB 可以通过间接调节SIRT3 的表达发挥神经保护作用[24]，还可以通过抑制血管生成因子（EVGF）和IL-1β 表达改善PD 左旋多巴诱发的运动障碍[25]。AT2-R 在病理状态下表达水平有增高，AT2-R 表达上调可以抑制过度激活AT1-R 介导的有害作用，减轻神经损伤，发挥神经保护作用[26，27]，其可能的机制是AT2-R 通过抑制NADPH 氧化酶的活性减少氧化应激损伤[28]。Rodriguez-Pallares J 等[29]研究还发现AngⅡ与AT2-R 结合可以促进中脑前体细胞向DA 神经元分化，而胰岛素样因子和IL-1β 可以上调AT2-R 表达，从而产生大量成熟的DA，未来有可能用于临床治疗PD。

1.2 AngⅣ、AT4-R、HGF/C-Met 与PD AT4 受体主要分布于尾状核、新皮质、苍白球、海马、丘脑等脑区[12]，这些脑区域与认知相关，此外血管内皮细胞和平滑肌细胞也有分布[30]，而C-Met 受体位于海马的谷氨酸能突触，且主要分布在突触后膜[31]，肝细胞生长因子（HGF）为多功能细胞因子，可刺激靶细胞生长、增加细胞能动性、营养神经，中枢神经系统发现其存在。AngⅣ/AT4-R 具有神经保护作用，使脑血管扩张、脑血流增加[30]，促进纹状体DA 释放[31]；此外，AngⅣ与AT4-R 结合还可以提高记忆能力和空间学习能力，并增强长时程增强效应（LTP），诱导海马树棘突和突触的形成，刺激海马神经的形成[32，33]，这与HGF/C-Met 介导的作用相似[31]，而AT4-R 拮抗剂可有力阻滞氯沙坦在空间学习、记忆、神经炎症、运动迟缓等发面的益处，故认为ARB 可能通过促进AngⅡ向AngⅣ转化，增加AngⅣ与AT4-R 结合发挥神经保护作用[33]。研究发现，HGF 过度表达可减轻6-OHDA 诱导的大鼠DA 神经元损伤，HGF/C-Met 的激活可能对包括PD 在内的神经变性疾病及神经元存活具有保护作用。此外，HGF 能诱导人体多能干细胞向DA 神经元分化[34]，促进大鼠中脑酪氨酸羟化酶阳性神经元的发育及其对DA 的摄取[31]，对DA神经元变性有保护作用。AngⅣ类似物Dihexa 因其口服活性、小分子、疏水性、代谢稳定故易穿透血脑屏障并激活HGF/C-Met[35]，从而发挥神经保护作用，未来有可能用于治疗PD。

1.3 Ang1-7、MASR 与PD Ang1-7 是一种七肽血管紧张素，由AngⅠ或AngⅡ通过ACEI 转化生成，G 蛋白偶联受体MAS（MASR）是Ang1-7 的主要受体[36]，作为RAS 新成员在脑内发挥神经保护作用。Oliveira-Lima OC 等[37]研究发现MASR 还参与免疫反应，调节炎症。MASR 在大鼠DA 神经元和人黑质、纹状体、海马细胞胞膜上广泛分布；此外Ang1-7、MASR 在大鼠黑质部细胞内的线粒体和胞核上也有分布，其主要功能是调节线粒体和胞核的超氧化物水平[5,36]，提示细胞内也存在Ang1-7/MASR。Ang1-7/MASR 神经保护的机制是Ang1-7 通过MASR 抑制AngⅡ/AT1-R/NADPH 通路的活性，减少ROS 产生实现的。同时，Ang1-7 通过激活MASR 增加黑质线粒体和胞核NO 水平，减轻AngⅡ导致的ROS 增加的影响[5，36，38]。Costa-Besada MA 等[36]研究还发现Ang1-7/MASR 的功能随年龄增长而不断下降，可增加与年龄相关的神经变性的易感性。研究发现，纹状体内Ang1-7 与MASR 结合可改善PD 神经毒性相关运动功能和肌肉协调，一方面，其通过上调MASR 下游靶点（p-PI3K/p-Akt/p-CREB/BDNF），不仅可使TrKB 磷酸化正反馈上调纹状体MASR 水平，还能增加黑质酪氨酸羟化酶（TH）表达和纹状体DA 含量；另外，其可通过抑制纹状体AT-1R/MAPKp38/NF-kB p65/NADPH 通路减少炎症反应和氧化应激损伤，因此Ang1-7 可以通过增加DA 含量、抗炎抗氧化来保护神经细胞治疗PD[5]。Rocha NP 等[39]研究还发现PD 患者外周血AngⅠ、AngⅡ和Ang1-7 水平降低，并与抑郁程度有关，提示RAS 成分的改变可能是导致PD 非运动症状的原因之一，外周血RAS 成分的测定可能作为一种评估抑郁程度的方法。

2 RAS 与其基因表达、铁稳态、雌激素、衰老、DA 及PD

目前研究认为，铁稳态、雌激素、DA、衰老均与黑质中的RAS 有关。铁稳态功能障碍已被证明与PD 等神经变性疾病有关，在多巴胺系统中，过多的AngⅡ与AT1-R 结合导致小胶质细胞铁蛋白的降解和不稳定铁水平的增加，而后者的增加可导致ROS 增加和氧化应激损伤，从而加剧小胶质细胞炎症反应和DA 神经元氧化损伤[40]。Rodriguez-Perez AI 等[41]研究发现，雄性大鼠RAS 活性明显高于雌激素稳定的雌性大鼠，雄性大鼠AT1 表达升高，AT2表达降低，ACE 活性和NADPH 活性升高，导致AngⅡ增加，AngⅡ/AT1-R/NADPH 轴产生的ROS 增加，从而造成神经元损伤。雌激素使黑质AT1-R 和NADPH 活性下调、AT2-R 上调，提示雌激素与PD、脑内RAS 有关。流行病学研究报道，绝经后妇女PD发病率高于同龄的绝经前妇女[42]，且男性PD 患病率大约是同龄绝经前女性患病率2 倍[41]，以上表明雌激素替代治疗可用于治疗PD。此外，衰老是PD 最显著的危险因素，然而衰老并不导致DA 神经元丢失，可能通过增加DA 神经元对损伤的易损性而增加PD 的发生风险。目前关于衰老影响PD 发生的机制尚未完全明确，但衰老可能与促炎、促氧化有关，从而导致DA 神经元对有害因素的过度反应。Villar-Cheda B 等[10]通过对老龄大鼠的研究发生，随着年龄的增长，DA 受体和DA 功能下调导致促氧化和促炎AT1-R 通路上调，而使用AT1-R 拮抗剂可抑制老龄大鼠与AT1 相关的炎症、氧化应激及多巴胺能易损性，提示DA 可以调节血管紧张素受体，AT1-R 拮抗剂也可用于治疗PD。RAS 与DA 存在相互影响，作为一种潜在的代偿机制，DA 消耗可诱导RAS 上调；然而，过度激活的RAS 会加剧NADP氧化酶活性、氧化应激和小胶质细胞炎症反应，促进DA 神经元丢失。DA 变化也会导致血管紧张素受体改变，慢性DA 能失神经支配可使AT1-R 及AT2-R表达上调和NADPH 氧化酶复合物活性显著增加，而予以L-dopa 后则降低。研究发现，DA 还可在纹状体非DA 神经元即含AADC 的神经元或表达TH 的神经元中合成，在黑质纹状体多巴胺系统发生功能障碍时，可以代偿合成DA 改善PD 症状。此外RAS基因表达改变与PD 存在很强相关性，如AGTR1 基因编码AT1-R 与核酸氧化相关，并在PD 患者尸检中发现黑质AGTR1 表达下降；此外ACE 基因的多态性可能是PD 的危险因素[11]。

3 总结

脑内RAS 的发现是最近关于PD 研究的重要成果，不仅RAS 成分之间相互联系，RAS 与铁稳态、雌激素和衰老也存在紧密联系。通过对RAS 的干预，可以减轻DA 神经元的氧化应激损伤和炎症反应，是PD 治疗的新靶点。此外，RAS 基因调控、雌激素替代疗法、非多巴胺能神经元协同合成DA 等可能成为治疗PD 的新方法。