ACE2、Ang(1-7)在肠道炎症反应中的作用研究进展

沈梦蝶 王梦瑶 孟立娜

肾素-血管紧张素系统（RAS）是体内重要的体液调节系统，主要存在于肾脏、心血管系统中，在维持水电解质平衡、调控血压和炎症反应中发挥重要作用，可在机体内产生一系列级联反应。研究发现，肠道中也有RAS成分表达，其重要的活性物质血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）除了对血流动力学有调节作用外，还可以直接激活炎症细胞，作为一种炎性因子调节众多与炎症相关的细胞因子、趋化因子、黏附分子及细胞外基质蛋白的表达，从而在炎症反应中发挥重要作用[1]。传统的ACE-AngⅡ-AT1R轴并不是RAS系统的唯一信号通路[2]，血管紧张素转换酶（ACE）同族物——血管紧张素转换酶2（ACE2）、血管紧张素1-7[Ang（1-7）]及其受体 Mas等也组成了 ACE2-Ang（1-7）-Mas轴[3-4]，对组织器官发挥多重保护作用。目前临床认为，肠道炎症损伤发生可能与肠黏膜屏障功能异常、炎症介质过度释放等有关，ACE2和Ang（1-7）可能在肠道炎症反应中发挥了重要的作用，但具体机制尚不明确。本文就ACE2、Ang（1-7）在肠道炎症反应中的作用研究进展综述如下。

1 ACE2、Ang（1-7）的生物学特性

2000年，研究者分别从心脏衰竭患者左心室cDNA文库和人淋巴瘤cDNA文库中克隆出一种新型的ACE同族物，将其命名为ACE2[5]。具有羧肽酶催化活性的ACE2为Ⅰ型跨膜糖蛋白，主要由3部分组成，分别为42个氨基酸组成的细胞质内尾端、跨膜结构域和细胞外金属蛋白酶锌结合域（HEMGH），其金属蛋白结合域序列与ACE具有42%的同源性。尽管ACE2和ACE结构相似，但ACE2在机体中的分布比ACE局限得多，且两者的催化活性有显著的差异。体外试验发现，ACE2可分别作用于AngⅠ和AngⅡ，且对AngⅡ的催化效率是对AngⅠ的400倍，生成重要的舒血管物质Ang（1-7）[6]，通过抑制ACE-AngⅡ-AT1R轴减少对器官组织的炎性损伤，具有拮抗和平衡ACE的作用[7-9]，抑制经典RAS系统。10～12周的小鼠敲除ACE2基因后，其组织和血清中AngⅡ水平至少升高2倍以上，很可能与ACE2催化AngⅡ生成Ang（1-7）的效率下降有关；但血清和组织中AngⅠ的水平并未升高，使得AngⅡ/AngⅠ比值增加[10-11]。因此，ACE2一方面通过下调AngⅡ水平减少AngⅡ血管收缩、氧化等效应，另一方面也增加了舒血管物质Ang（1-7）生成，进一步拮抗AngⅡ的作用。

Ang（1-7）作为RAS系统中负反馈调节的基础具有重要的生物活性，广泛表达于机体心、脑、肾、血管等多种组织器官内。Ang（1-7）在机体内可由AngⅠ和AngⅡ分解生成，主要有3条途径：（1）在脯氨酰肽链内切酶(PE)或中性肽链内切酶（NEP）的作用下，AngⅠ直接转化生成 Ang（1-7）；（2）在 ACE2 的作用下，裂解 AngⅡ第 8 位苯丙氨酸残基生成Ang（1-7）；（3）AngⅠ在 NEP或 ACE的作用下从C端移除一个亮氨酸生成无活性的Ang（1-9），再水解生成Ang（1-7）[12]。其中第 2条途径是Ang（1-7）生成的主要方式。目前研究证实，Ang（1-7）具有舒张血管、改善内皮功能、抗氧化应激、抗增殖、保护血管内皮等生物学效应，是AngⅡ的内源性拮抗因子，被认为是对抗AngⅡ作用最强的舒血管物质之一[13]。Ang（1-7）一方面通过抑制AngⅡ减轻炎症反应，另一方面通过本身的直接作用发挥抗炎效应。Ang（1-7）可下调AT1R，降低AngⅡ与AT1R的亲和力；同时亦可与AT1R结合，竞争性抑制AngⅡ与AT1R的结合，对循环、泌尿及消化系统等诸多方面具有调节与保护作用[14]。

2 ACE2、Ang（1-7）在肠道炎症反应中的作用

ACE-AngⅡ-AT1R经典轴是体内重要的调控系统，不仅是肾脏和心血管功能的主要调节系统，还与炎症反应关系十分密切[1,15]。其中AngⅡ是RAS系统中最重要的活性成分，可促进血管收缩、细胞增殖、凝血活性和炎症反应等[16]，作用于肠道细胞膜上的AT1受体（亦部分作用于AT2受体），不仅增加血管通透性，还可刺激MAPK家族等信号通路通过磷酸化级联反应激活下游的转录因子诱导炎症相关因子的表达，使肠道炎症反应加剧[17]。局部AngⅡ水平增高，病灶部位肠上皮细胞受炎症介质刺激分泌多种炎性因子，如TNF-α、IL-6、转化生长因子β1（TGF-β1）等，这些促炎因子能趋化肠黏膜固有层炎性细胞，放大炎症反应，使得促炎与抗炎平衡破坏，引起肠道组织炎性损伤[14]。Khajah等[18]研究发现，DSS诱导的结肠炎小鼠结肠黏膜中AngⅡ、ACE2表达增加，Ang（1-7）表达也明显增加；当腹腔注射给予外源性Ang（1-7）后，AngⅡ表达减少，p38、ERK1/2、Akt信号通路的磷酸化作用均被明显抑制，在组织学水平中表现为结肠黏膜损伤及溃疡好转，表明Ang（1-7）可通过降低AngⅡ表达水平，以及下调与炎症相关信号通路磷酸化发挥抗炎作用。Ang（1-7）也可通过Mas受体直接抑制ERK1/2和NF-κB等信号通路活化，减轻肠道的炎性损伤[18]。Hashimoto等[6]在ACE2基因敲除的DSS诱导结肠炎小鼠体内发现，小鼠结肠溃疡损伤严重，结肠组织中AngⅡ浓度明显增加，予以重组可溶性ACE2（rsACE2）后，AngⅡ浓度较前降低。这说明ACE2可降低结肠中AngⅡ浓度，减轻结肠组织损伤。ACE2可直接作用于p38 MAPK、ERK1/2等信号通路，抑制相关炎性因子的释放，增加抗炎因子如IL-10等的表达水平，进一步减轻肠道炎症反应[19-20]。这些研究结果表明，ACE2-Ang（1-7）-Mas轴可拮抗ACEAngⅡ-AT1R/AT2R轴，抵消其大部分损伤效应，维持RAS系统自稳调节与相对平衡[21]，发挥肠道保护作用。

在肠道炎症发生、发展过程中，氧化应激也被认为是导致肠道损伤的关键因素[22]。肠道上皮细胞氧化和抗氧化作用的动态平衡在维持肠道内环境稳态中扮演着重要角色，主要表现为活性氧簇（ROS）的产生和清除之间的平衡。一定水平的ROS在维持机体的正常生理功能过程中具有重要意义，但过量时会对DNA和细胞膜等结构造成严重的氧化损伤[23]。在炎性损伤的肠道组织中，AngⅡ表达增加，激活了肠上皮细胞中的NADPH氧化酶，使得ROS水平明显增高。大量产生的ROS可直接引起肠道的氧化应激反应，对肠道组织和细胞造成损伤[24-25]，因此NADPH氧化酶在肠道炎症的发生、发展中起到了重要的作用。ACE2通过调节血管紧张素多肽的代谢减少AngⅡ的生成，达到降低氧化应激水平的目的，Oudit等[26]为了研究ACE2基因对氧化应激反应的影响，在ACE2基因敲除小鼠体内发现NADPH氧化酶活性增加，ROS大量生成，导致氧化应激反应增强及炎症形成。由此推测，ACE2可能参与NADPH氧化酶活性的负向调节，可降低机体内ROS的浓度、炎性细胞浸润和炎性因子表达，从而降低机体的氧化应激及炎症反应。也有文献报道，Ang（1-7）可促进肠道平滑肌细胞释放一氧化氮（NO），抑制AngⅡ介导的ROS过度表达，亦可通过NO途径干预NF-κB的活化[27-28]，对肠道组织产生保护作用。同时，动物实验也证实ACE2和Ang（1-7）对部分炎性疾病，如糖尿病肾病和动脉粥样硬化等具有治疗作用，ACE2-Ang（1-7）-Mas轴对炎症反应具有抑制作用[29]。有研究者发现Ang（1-7）具有部分促炎作用，但大多数研究结果还是认为Ang（1-7）可抑制炎症反应的发生、发展，认为Ang（1-7）对肠道炎症产生负向调节作用[26,30-31]。

3 小结

ACE2-Ang（1-7）-Mas轴作为RAS的重要分支是调控内环境稳态的重要系统，在肠道组织中有广泛分布。ACE2可产生具有血管舒张活性和抗增生作用的Ang（1-7），提供一个与AngⅡ抗衡的舒血管物质。而Ang（1-7）可通过调节一些信号分子的表达和活性，如AngⅡ、p38MAPK、ERK1/2信号通路等发挥舒张血管、改善细胞增殖、抗炎等作用。在肠道炎症状态下，ACE2、Ang（1-7）和AngⅡ平衡失调，ACE2和Ang（1-7）表达降低。因此，纠正 ACE2、Ang（1-7）和 AngⅡ的失衡状态，上调 ACE2、Ang（1-7）在肠道中的表达可能是肠道炎症防治的有效策略。ACE2、Ang（1-7）的发现为肠道炎症反应的研究开辟了新途径，然而组织的RAS是一个非常复杂的系统，各组分之间存在着多条信号传导通路，且ACE和ACE2均为非特异性蛋白酶，可作用于多种底物，因此具体机制仍有待进一步研究。目前对于肠道中ACE2、Ang（1-7）的探索尚在初期阶段，ACE2、Ang（1-7）将可能为肠道炎症相关性疾病的治疗提供新的靶点，改变未来肠道炎症的治疗策略。