內(nèi)皮素1及其受體在心血管疾病中作用的研究進(jìn)展

陳 芳，王 麗，朱中玉，高傳玉，王憲沛，徐 予

內(nèi)皮素(Endothelin，ET)是由21個(gè)氨基酸組成的多肽，其主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌，具有收縮血管的作用[1-2]。內(nèi)皮素家族包括3個(gè)成員，即內(nèi)皮素1(ET-1)、內(nèi)皮素2(ET-2)和內(nèi)皮素3(ET-3)，其分布和生理作用各不相同。內(nèi)皮素受體包括內(nèi)皮素A受體(ETA)和內(nèi)皮素B受體(ETB)兩種，ETA表達(dá)于肌細(xì)胞，主要與ET-1和ET-2相結(jié)合；ETB表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞、表皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞以及內(nèi)分泌細(xì)胞等，可與3種內(nèi)皮素相結(jié)合。在內(nèi)皮素家族中，ET-1對(duì)心血管的作用尤為突出。近年研究表明，ET-1參與了肺動(dòng)脈高壓、高血壓、糖尿病等多種疾病的病理生理過(guò)程，內(nèi)皮素轉(zhuǎn)化酶(ECE)抑制劑及內(nèi)皮素受體拮抗劑已開(kāi)始用于試驗(yàn)性治療上述疾病[2-4]。

1　ET-1的來(lái)源與代謝

血管內(nèi)皮細(xì)胞是內(nèi)皮素的主要來(lái)源，除此之外，血管平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、心肌細(xì)胞也可分泌內(nèi)皮素。血管緊張素Ⅱ、缺氧、剪切力等均可促進(jìn)ET-1的分泌，其機(jī)制可能是通過(guò)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子GATA序列(GATA-2)、果蠅表皮生長(zhǎng)因子(Smad)、核因子κB(NF-κB)及缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)等激活內(nèi)皮素轉(zhuǎn)錄基因[5]。ET-1的前體為1個(gè)含有203個(gè)氨基酸的片段，經(jīng)剪切形成含38～39個(gè)氨基酸的多肽，最后經(jīng)內(nèi)皮素轉(zhuǎn)化酶1(ECE-1)和內(nèi)皮素轉(zhuǎn)化酶2(ECE-2)加工形成含有21個(gè)氨基酸的ET-1；ET-1主要通過(guò)下游的兩個(gè)G蛋白偶聯(lián)受體(ETA和ETB)發(fā)揮作用。血管平滑肌細(xì)胞ETA激活后可介導(dǎo)血管平滑肌收縮及增殖，而ETB作用恰恰相反，內(nèi)皮素B受體1型(ETB1)激活后可促進(jìn)一氧化氮(NO)、前列環(huán)素2(PGI2)等血管舒張劑的釋放，加快ET-1在肺臟、腎臟及肝臟的清除；內(nèi)皮素B受體2型(ETB2)亦位于血管平滑肌細(xì)胞，其縮血管作用在機(jī)體正常狀態(tài)下較弱，但在高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化等病理狀態(tài)下作用尤為突出[6-7]。

2　ET-1與冠心病

冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成最終會(huì)導(dǎo)致心肌梗死、心力衰竭等心血管惡性事件的發(fā)生。研究表明，心絞痛、心肌梗死等心臟疾病可導(dǎo)致血漿游離ET-1水平升高；在心肌缺血再灌注模型中，ET-1及內(nèi)皮素受體表達(dá)水平均升高。ET-1參與了心肌缺血/再灌注病理生理過(guò)程[8-10]。

機(jī)體組織局部生成的ET-1可以通過(guò)旁分泌、自分泌作用促進(jìn)心肌修復(fù)以及梗死后心臟重塑。心肌缺血早期，ET-1對(duì)心臟起保護(hù)作用。外源性ET-1的心臟保護(hù)作用類似于缺血預(yù)適應(yīng)，通過(guò)激活ETA下游蛋白酶C(PKC)通路及三磷腺苷(ATP)敏感的鉀離子通道而發(fā)揮作用[10]。但是，持續(xù)高水平的ET-1可以導(dǎo)致心肌肥厚、心臟異常重構(gòu)，繼而導(dǎo)致心血管惡性事件的發(fā)生。ET-1/ETA通路可以促進(jìn)心臟成纖維細(xì)胞增殖、黏附分子高表達(dá)、膠原蛋白沉積及心臟纖維化。ET-1受體拮抗劑可以有效改善冠心病患者心力衰竭癥狀、減小梗死面積、促進(jìn)血流恢復(fù)，具有抗缺血/再灌注作用[1，11-12]。

在心臟缺血性疾病中，交感神經(jīng)系統(tǒng)的過(guò)度激活以及去甲腎上腺素的過(guò)度釋放在心臟功能重構(gòu)以及心律失常的發(fā)生中起著舉足輕重的作用。交感神經(jīng)節(jié)中存在ETA和ETB，ETA可以促進(jìn)交感神經(jīng)分泌去甲腎上腺素，而ETB作用與其相反。選擇性ETA受體拮抗劑以及內(nèi)皮素受體拮抗劑可以有效減少去甲腎上腺素的分泌，減少心肌缺血再灌注引起的心律失常。外源性ET-1亦可引起去甲腎上腺素過(guò)度釋放，選擇性ETB受體拮抗劑以及ETB基因敲除均可促進(jìn)去甲腎上腺素過(guò)度釋放，導(dǎo)致心律失常[13-15]。因此，ETB可通過(guò)減少去甲腎上腺素的生成而減少缺血引起的心血管惡性事件的發(fā)生[15]。

ET-1的前體——big ET-1，其生理作用與ET-1類似，但須經(jīng)ECE轉(zhuǎn)化為ET-1。心肌梗死后，ECE的活性以及表達(dá)水平均明顯升高。選擇性ECE拮抗劑SM-19712和FR901533均可有效降低心肌梗死后血漿ET-1水平。在體和離體試驗(yàn)表明，外源性big ET-1的作用類似于ET-1[16]，但也有研究認(rèn)為外源性big ET-1在缺血引起的室性心律失常中起保護(hù)作用，其作用與內(nèi)源性ET-1不同。亦有研究證明，心律失常患者血漿ET-1水平升高，外源性big ET-1可通過(guò)抑制缺血/再灌注、降低去甲腎上腺素過(guò)度灌流而保護(hù)心臟功能，聯(lián)用外源性big ET-1抑制劑及選擇性ETB受體拮抗劑使得上述作用消失。外源性big ET-1可能通過(guò)轉(zhuǎn)化為ET-1而作用于ETB，促進(jìn)NO釋放，減少去甲腎上腺素生成，對(duì)心臟起保護(hù)作用[17]。

有研究表明，腎臟ECE亞型ECE-1和ETB存在于同一部位，二者在心臟中亦可能在某些部位共存。ECE-1有4種異構(gòu)體，內(nèi)源性和外源性big ET-1轉(zhuǎn)化酶異構(gòu)體不同，內(nèi)源性big ET-1經(jīng)細(xì)胞內(nèi)ECE-1a轉(zhuǎn)化，而外源性big ET-1經(jīng)細(xì)胞膜上的ECE-1b轉(zhuǎn)化，ECE-1b和ETB受體位置接近，因此，外源性big ET-1轉(zhuǎn)化生成的ET-1首先作用于ETB受體，進(jìn)而起到心臟保護(hù)作用[15]。

隨機(jī)雙盲臨床試驗(yàn)REACH-1和ENABLE均未能證實(shí)ET-1受體拮抗劑如波生坦等可改善心力衰竭患者癥狀，而上述臨床試驗(yàn)均因ET-1受體拮抗劑的長(zhǎng)期肝臟毒性作用而被迫終止。因此，雖然部分實(shí)驗(yàn)研究證明ET-1受體拮抗劑可能改善心肌梗死后心臟重塑，但是其臨床應(yīng)用仍有待進(jìn)一步研究[15]。

3　ET-1與肺動(dòng)脈高壓

肺臟可以合成ET-1且存在ETA和ETB兩種受體，其中ETB主要負(fù)責(zé)清除循環(huán)中的游離ET-1，其清除比例占50%以上。肺動(dòng)脈壓力升高、肺動(dòng)脈重構(gòu)、右室肥厚是肺動(dòng)脈高壓的主要表現(xiàn)。ET-1和肺動(dòng)脈高壓密不可分，血漿游離ET-1水平和肺動(dòng)脈高壓嚴(yán)重程度密切相關(guān)，ET-1水平可反映肺動(dòng)脈高壓嚴(yán)重程度[16-17]。

在肺動(dòng)脈高壓大鼠模型中，肺泡灌洗液和心臟組織中ET-1水平明顯升高。右室ET-1水平升高可能是由于肺動(dòng)脈高壓導(dǎo)致的右心負(fù)荷加重，而ET-1可以促進(jìn)心肌細(xì)胞生長(zhǎng)[18]，因此，心臟高表達(dá)ET-1可能促進(jìn)右室肥厚病程進(jìn)展，選擇性ET受體拮抗劑可以減緩右室肥厚的病程進(jìn)展。

選擇性ETA受體拮抗劑和非選擇性內(nèi)皮素受體拮抗劑在肺動(dòng)脈高壓的治療中均有效，但二者誰(shuí)更為有效仍存在爭(zhēng)議。有研究表明，非選擇性內(nèi)皮素受體拮抗劑治療肺動(dòng)脈高壓更為有效，抑制ETB可以加強(qiáng)ETA受體拮抗劑的作用，選擇性ETA受體拮抗劑與選擇性ETB受體拮抗劑聯(lián)合應(yīng)用的療效優(yōu)于其單獨(dú)運(yùn)用[19-20]。雖然在ETB基因敲除小鼠模型中肺動(dòng)脈高壓更為嚴(yán)重，但藥物實(shí)驗(yàn)卻得出相反的結(jié)論，其機(jī)制可能與ETB被拮抗后ETA以及ET-1的激活受到抑制有關(guān)[21]。

4　ET-1與高血壓

部分高血壓被證明與ET-1相關(guān)，尤其是腎性高血壓。ET-1主要經(jīng)由腎臟代謝，腎功能損害或腎動(dòng)脈窄縮患者更容易引起難治性高血壓，且患者血漿ET-1水平遠(yuǎn)高于正常對(duì)照組。分析原因可能是腎功能損害患者ET-1代謝t1/2延長(zhǎng)，血漿ET-1水平增高，進(jìn)而引起血壓進(jìn)一步升高，但內(nèi)髓集合管處的ET-1水平降低，其抑制鈉和水重吸收的作用被減弱，水鈉潴留而導(dǎo)致高血壓[22-23]。

研究表明，在高鹽引起的高血壓大鼠模型中，心臟組織ET-1水平較普通大鼠升高。長(zhǎng)期應(yīng)用選擇性ETA受體拮抗劑和非選擇性內(nèi)皮素受體拮抗劑可明顯改善血壓情況，而ETB受體拮抗劑則可加重血壓升高，ETB基因敲除亦可得到相同結(jié)果。ET-1/ETA在高血壓的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起重要作用，其機(jī)制可能是通過(guò)增加血管收縮、加重血管以及腎臟損傷而導(dǎo)致高血壓[24-25]。

5　小結(jié)

內(nèi)皮素及其受體在心血管系統(tǒng)中的作用不容小覷，已有波生坦、安立生坦等用于肺動(dòng)脈高壓的臨床治療并取得了一定療效，但目前為止，其應(yīng)用仍然較為局限。因此，進(jìn)一步對(duì)內(nèi)皮素及其受體進(jìn)行研究并揭示其在心血管疾病中的作用具有重要的臨床意義，可為心血管疾病的治療奠定基礎(chǔ)。

1Yanagisawa M，Kurihara H，Kimura S，et al.A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells[J].Nature，1988，332(6163)：411-415.

2Levin ER.Endothelins as cardiovascular peptides[J].Am J Nephrol，1996，16(2)：246-251.

3Rich S，McLaughlin VV.Endothelin receptor blockers in cardiovascular disease[J].Circulation，2003，108(18)：2184-2190.

4Agapitov AV，Haynes WG.Role of endothelin in cardiovascular disease[J].J Renin Angiotensin Aldosterone Syst，2002，3(1)：1-15.

5Matsumura Y，Kuro T，Kobayashi Y，et al.Exaggerated vascular and renal pathology in endothelin-B receptor-deficient rats with deoxycorticosterone acetate-salt hypertension[J].Circulation，2000，102(22)：2765-2773.

6董武松，李馨欣，楊俊.內(nèi)皮素-1在心血管系統(tǒng)中的作用[J].國(guó)際心血管病雜志，2012，39(3)：153-155.

7Roberts JM，Taylor RN，Musci TJ，et al.Preeclampsia：an endothelial cell disorder[J].Am J Obstet Gynecol，1989，161(5)：1200-1204.

8Gilbert JS，Babcock SA，Granger JP.Hypertension produced by reduced uterine perfusion pressure in pregnant rats is associated with increased soluble fms-like tyrosine kinase-1 expression[J].Hypertension，2007，50(6)：1142-1147.

9Alexander BT，Rinewalt AN，Cockrell KL，et al.Endothelin type a receptor blockade attenuates the hypertension in response to chronic reductions in uterine perfusion pressure[J].Hypertension，2001，37(2 Pt 2)：485-489.

10Roberts JM，Taylor RN，Goldfien A.Clinical and biochemical evidence of endothelial cell dysfunction in the pregnancy syndrome preeclampsia[J].Am J Hypertens，1991，4(1)：700-708.

11Facemire CS，Nixon AB，Griffiths R，et al.Vascular endothelial growth factor receptor 2 controls blood pressure by regulating nitric oxide synthase expression[J].Hypertension，2009，54(3)：652-658.

12Pollock JS，Pollock DM.Endothelin and NOS1/nitric oxide signaling and regulation of sodium homeostasis[J].Curr Opin Nephrol Hypertens，2008，17(1)：70-75.

13Granger JP，Abram S，Stec D，et al.Endothelin，the kidney，and hypertension[J].Curr Hypertens Rep，2006，8(4)：298-303.

14Hynynen MM，Khalil RA.The vascular endothelin system in hypertension-recent patents and discoveries[J].Recent Pat Cardiovasc Drug Discov，2006，1(1)：95-108.

15Schiffrin EL.Vascular endothelin in hypertension[J].Vascul Pharmacol，2005，43(1)：19-29.

16Pollock DM.Renal endothelin in hypertension[J].Curr Opin Nephrol Hypertens，2000，9(2)：157-164.

17鄭曉可.慢性阻塞性肺疾病合并肺動(dòng)脈高壓患者血清C-反應(yīng)蛋白和內(nèi)皮素-1水平測(cè)定及臨床意義研究[J].中國(guó)全科醫(yī)學(xué)，2012，15(9)：2899.

18Wu FT，Stefanini MO，Mac Gabhann F，et al.A systems biology perspective on sVEGFR1：its biological function，pathogenic role and therapeutic use[J].J Cell Mol Med，2010，14(3)：528-552.

19Signore C，Mills JL，Qian C，et al.Circulating angiogenic factors and placental abruption[J].Obstet Gynecol，2006，108(2)：338-344.

20Maynard SE，Min JY，Merchan J，et al.Excess placental soluble fms-like tyrosine kinase 1(sFlt1) may contribute to endothelial dysfunction，hypertension，and proteinuria in preeclampsia[J].J Clin Invest，2003，111(5)：649-658.

21Ahmad S，Ahmed A.Elevated placental soluble vascular endothelial growth factor receptor-1 inhibits angiogenesis in preeclampsia[J].Circ Res，2004，95(9)：884-891.

22Martinez-Maldonado M.Hypertension in end-stage renal disease[J].Kidney Int，1998，54(S68)：S67.

23李青霞，龐曉.原發(fā)性高血壓患者清晨血壓升高與血漿內(nèi)皮素和血管緊張素Ⅱ的相關(guān)性研究[J].中國(guó)全科醫(yī)學(xué)，2012,15(1)：164.

24Nagamatsu T，F(xiàn)ujii T，Kusumi M，et al.Cytotrophoblasts up-regulate soluble fms-like tyrosine kinase-1 expression under reduced oxygen：an implication for the placental vascular development and the pathophysiology of preeclampsia[J].Endocrinology，2004，145(11)：4835-4838.

25Nevo O，Soleymanlou N，Wu Y，et al.Increased expression of sFlt-1 in in vivo and in vitro models of human placental hypoxia is mediated by HIF-1[J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2006，291(4)：R1085-R1093.