腎素/腎素前體受體在高血壓中的進(jìn)展

顧婕 綜述 姜一農(nóng) 楊曉蕾 審校

(1.大連醫(yī)科大學(xué)，遼寧 大連 116000； 2.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 心血管病醫(yī)院，遼寧 大連 116000)

2002年，Nguyen等[1]報(bào)道并克隆出一種膜表面蛋白分子——腎素/腎素前體受體[(pro)renin receptor,(P)RR]，可與腎素及腎素前體結(jié)合，增強(qiáng)組織腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin-system,RAS)活性，同時(shí)誘導(dǎo)非RAS的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，如在絲裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)通路中引起細(xì)胞增殖，上調(diào)促轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)和纖維化因子等表達(dá)增加。隨后研究發(fā)現(xiàn)(P)RR的功能與V-ATPase有重要聯(lián)系，且(P)RR是Wnt通路必不可少的成員之一，與體內(nèi)酸堿平衡的調(diào)節(jié)、自噬降解及細(xì)胞增殖發(fā)育密切相關(guān)。(P)RR幾乎表達(dá)于體內(nèi)所有的組織中，參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展。無論是在血管緊張素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)依賴或非依賴的途經(jīng)中，(P)RR信號通路都與神經(jīng)源性高血壓、心肌病、腎小球硬化、脈絡(luò)膜新生血管等疾病的發(fā)生相關(guān)。

1 (P)RR的結(jié)構(gòu)

(P)RR是由350個(gè)氨基酸組成的相對分子質(zhì)量為35 000～39 000的跨膜蛋白，包括四個(gè)結(jié)構(gòu)域：與腎素和腎素前體結(jié)合的氨基末端、構(gòu)成胞外結(jié)構(gòu)的羧基末端，以及單次跨膜區(qū)和胞內(nèi)短二聚體尾。腎素/腎素前體與(P)RR結(jié)合后，會(huì)誘導(dǎo)其分子構(gòu)象發(fā)生變化，使抑制性前肽片段水解，暴露出活性部位，從而激活腎素(圖1)。

a

b

注：a圖(P)RR的結(jié)構(gòu)域和其水解片段，紅色箭頭為水解部位。N：氨基末端；C：羧基末端；SP：信號肽；TM：跨膜結(jié)構(gòu)域；ED：胞外結(jié)構(gòu)域；m8-9：V-ATPase的輔助蛋白。b圖(P) RR插入多功能的V-ATPase中。

圖1 (P)RR的基本結(jié)構(gòu)

(P)RR可被水解，其截?cái)嗟目缒^(qū)和在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的部分被認(rèn)為是空泡型H+-ATPase的一種相對分子質(zhì)量8 900的輔助蛋白(m8-9)(圖1)。此外，Cousin 等在幾種不同的細(xì)胞培養(yǎng)基中發(fā)現(xiàn)一種相對分子質(zhì)量28 000的可溶性腎素/腎素前體受體[soluble (pro)renin receptor,s(P)RR]，可由蛋白酶(如絲氨酸蛋白酶和金屬蛋白酶)切割全長(P)RR產(chǎn)生。

2 (P)RR的功能

2.1 (P)RR與MAPK通路

(P)RR由ATP6AP2基因編碼，定位于人類，猴子(黑猩猩、獼猴)，嚙齒類動(dòng)物(小鼠、大鼠)和其他哺乳動(dòng)物(如狗、牛)的X染色體，廣泛分布于心、腦、腎、肝、胎盤和胰腺等組織，但是其生理作用尚未完全闡明[1]。(P)RR的基因序列表明它擁有多重身份：H+載體、溶酶體輔助蛋白2、ATP酶、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)I型跨膜接頭前體。 因此，腎素/腎素前體與(P)RR的結(jié)合可以完全獨(dú)立于RAS，誘導(dǎo)信號產(chǎn)生。事實(shí)上，在腎小球系膜細(xì)胞、集合管細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞，以及單核細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞上，腎素/腎素前體與(P)RR結(jié)合會(huì)激活MAPK信號通路，增強(qiáng)細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase 1/2,ERK 1/2)的磷酸化，引起細(xì)胞增殖，增加TGF-β表達(dá)量，上調(diào)纖維化因子的表達(dá)水平，比如纖溶酶原激活物抑制劑(plasminogen activator inhibitor,PAI)，以及膠原蛋白和纖維連接蛋白等(圖2)。此外，在血管平滑肌細(xì)胞中，腎素/腎素前體與(P)RR結(jié)合會(huì)激活絲氨酸/蘇氨酸激酶；在心肌細(xì)胞中，會(huì)激活p38 MAPKs和熱休克蛋白27(Hsp27)，并調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)。

注：Wnt 與Frizzled、LRP5/6的復(fù)合物(Fz/LRP5/6)結(jié)合，使β-catenin的磷酸化被抑制，β-catenin進(jìn)入細(xì)胞核后與T細(xì)胞因子/淋巴細(xì)胞增強(qiáng)子復(fù)合物(T-cell factor/lymphocyte enhancer binding factor, TCF/LEF)結(jié)合，激活一系列基因轉(zhuǎn)錄。Fz/LRP5/6形成和其在運(yùn)輸囊泡內(nèi)磷酸化是Wnt/β-catenin 經(jīng)典途徑的關(guān)鍵過程。(P)RR和V-ATPase與其運(yùn)輸囊泡的磷酸化密切相關(guān)。ACE：血管緊張素轉(zhuǎn)化酶； COX：環(huán)氧合酶；(P)R：腎素受體。

圖2 (P)RR的功能和信號傳導(dǎo)

2.2 (P)RR與V-ATPase

另有研究表明(P)RR 對V-ATPase的完整性具有非常重要的作用。V-ATPase是多亞基蛋白質(zhì)，由V0質(zhì)子轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)域和V1泵結(jié)構(gòu)域，以及2種相關(guān)的蛋白：Ac45 和(P)RR構(gòu)成(圖1)。V-ATPase幾乎存在于所有類型的細(xì)胞中，主要在細(xì)胞內(nèi)的質(zhì)膜上，對膜泡的運(yùn)輸、蛋白降解及偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)具有重要作用。在一些細(xì)胞中，V-ATPase也大量存在于細(xì)胞膜上，例如，在集合管閏細(xì)胞膜上，V-ATPase用于調(diào)節(jié)全身酸堿平衡。另外，敲除(P)RR基因的心肌細(xì)胞和足細(xì)胞都呈現(xiàn)高度的空泡化并發(fā)生有害的自噬性降解[2]，而這種自噬缺陷則是由于V0亞基選擇性下調(diào)細(xì)胞內(nèi)囊泡脫氧造成[3]。敲除(P)RR基因的血管平滑肌細(xì)胞[4]，感光細(xì)胞[5]和輸尿管芽[6]也會(huì)出現(xiàn)缺乏V-ATPase功能相關(guān)的表型。因此，(P)RR對V-ATPase的結(jié)構(gòu)、功能、穩(wěn)定都是必不可少的。

2.3 (P)RR與經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin信號依賴于V-ATPase介導(dǎo)的磷酸化信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，而(P)RR在其中起著不可或缺的作用[7]，由于后者不具備RAS活性，因此可證實(shí)(P)RR有獨(dú)立于腎素/腎素前體的功能。Wnts是分泌性糖蛋白家族，經(jīng)典的Wnt信號已被證實(shí)對細(xì)胞生長發(fā)育非常重要。Cruciat等證實(shí)了(P)RR的消融會(huì)破壞V-ATPase完整性，而無法形成質(zhì)子梯度，阻礙Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的磷酸化(圖2)。在過表達(dá)(P)RR基因的大鼠模型中，不僅可見腎素/腎素前體與(P)RR結(jié)合的效應(yīng)，同時(shí)也可見與Wnt/β-catenin經(jīng)典信號通路相關(guān)的效應(yīng)[8]。在糖尿病患者及其動(dòng)物模型中，均可見腎小球和足細(xì)胞的Wnt/β-catenin信號增強(qiáng)[9]，啟動(dòng)下游TGF-β的表達(dá)增強(qiáng)，誘導(dǎo)包括纖溶酶原活化物抑制劑在內(nèi)的促纖維化因子的產(chǎn)生[10]。全(P)RR基因敲除的小鼠在胚胎早期即死亡，這可能與阻斷Wnt信號通路有關(guān)，因?yàn)閃nt信號通路是小鼠早期胚胎發(fā)育的必要條件，而這給(P)RR的研究帶來了許多困難。

3 (P)RR與高血壓

3.1 (P)RR與神經(jīng)源性高血壓

研究指出大腦是(P)RR表達(dá)的重要部位[11]。在控制全身電解質(zhì)平衡和調(diào)節(jié)心血管的功能方面，大腦中的RAS起著重要的作用，腦內(nèi)的AngⅡ被證實(shí)能夠增強(qiáng)交感神經(jīng)興奮活性，造成血壓升高、口渴等心血管功能紊亂和電解質(zhì)失衡[8]，尤其是會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)源性高血壓形成[12-13]；但是大腦中的腎素水平及酶活性很低，不足以介導(dǎo)AngⅡ的形成并引起其下游的影響，而循環(huán)中的腎素也不能通過血腦屏障，這就說明AngⅡ是在大腦局部內(nèi)形成。研究表明，在大腦中廣泛表達(dá)的(P)RR[14]可能是腦內(nèi)AngⅡ的主要來源[15]。因此，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，(P)RR主要通過AngⅡ的形成調(diào)節(jié)血壓，誘導(dǎo)神經(jīng)源性高血壓產(chǎn)生。

大腦中(P)RR的激活會(huì)刺激交感神經(jīng)和下丘腦室旁核神經(jīng)元放電活動(dòng)增加。(P)RR主要集中在垂體前葉，在室旁核和視上核與加壓素和催產(chǎn)素共定位，通過中樞控制水電解質(zhì)代謝和血壓。敲除自發(fā)性高血壓大鼠視上核的(P)RR，能改善年齡依賴性高血壓，降低心率和血管加壓素的釋放。特異性敲除神經(jīng)元(P)RR基因可以預(yù)防醋酸脫氧皮質(zhì)酮-鹽敏感性高血壓[13,16]。在醋酸脫氧皮質(zhì)酮-鹽敏感性高血壓模型中，模型組小鼠腦AngⅡ增加約是野生型的5倍，而特異性敲除神經(jīng)元(P)RR基因的模型小鼠中則不存在AngⅡ增加[16]。將腎素原前段20個(gè)氨基酸多肽作為(P)RR的拮抗劑注入腦內(nèi)，可以觀察到與氯沙坦相似的降壓效果[17]；但是其血漿AngⅡ水平仍是正常野生型小鼠的3～4倍，大腦皮層和下丘腦中AngⅡ也僅降低了約25%。因此，PRO20作為(P)RR的拮抗劑產(chǎn)生的降壓效應(yīng)，并不只是通過抑制RAS產(chǎn)生，還可能通過MAPK通路和Wnt通路等非AngⅡ依賴途徑產(chǎn)生降壓作用[17]。并且，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，(P)RR對血壓的調(diào)控作用不僅僅是通過RAS產(chǎn)生。

3.2 腎臟(P)RR與血壓的調(diào)節(jié)

在腎臟中，(P)RR定位于腎小管、腎小球系膜細(xì)胞、足細(xì)胞、遠(yuǎn)曲小管及集合管等，主要參與腎臟的發(fā)育[7,18]、尿液濃縮[19-20]、水鈉代謝及血壓調(diào)節(jié)[21]。研究表明，集合管(P)RR的表達(dá)水平在腎臟中最高，大鼠經(jīng)AngⅡ刺激后引起腎臟(P)RR的基因轉(zhuǎn)錄增加。而在AngⅡ非依賴途徑中，集合管(P)RR與腎素/腎素前體結(jié)合激活ERK 1/2、MAPK、PI3K等途徑。非選擇性過表達(dá)人(P)RR的轉(zhuǎn)基因大鼠，表現(xiàn)為正常血壓但存在進(jìn)展性腎病和蛋白尿[22]，選擇性動(dòng)脈平滑肌(P)RR過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因大鼠，表現(xiàn)出高血壓和心動(dòng)過速，但是未出現(xiàn)腎臟選擇腎臟表型的改變。也有研究表明，(P)RR通過集合管的上皮鈉通道蛋白參與Ang Ⅱ 誘導(dǎo)的高血壓調(diào)控[23-24]。這些研究說明腎臟(P)RR參與血壓與腎功能的調(diào)節(jié)[25]。

3.3 其他

脂肪細(xì)胞 (P)RR缺陷的小鼠，可以檢測到其血漿中的s(P)RR[26]和血壓[27]明顯增加。胎盤脂肪細(xì)胞(P)RR的過表達(dá)，以及孕婦血漿s(P)RR的水平升高均與妊娠期血壓升高相關(guān)[27]。在視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞上，腎素/腎素前體刺激(P)RR上調(diào)促進(jìn)血管生成和炎癥反應(yīng)[28]。因此，(P)RR在許多組織中都參與血壓的調(diào)控。

4 (P)RR與其他心血管疾病

氧化型低密度脂蛋白刺激人主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞可以引起(P)RR表達(dá)增加，說明(P)RR在動(dòng)脈粥樣硬化中具有一定作用[29]。心房顫動(dòng)患者血漿中(P)RR顯著增加，而小鼠心臟過表達(dá)(P)RR基因會(huì)誘導(dǎo)心房顫動(dòng)產(chǎn)生，心房特異性表達(dá)(P)RR基因則出現(xiàn)異常的心房電生理、心房肥大及纖維化，最終誘導(dǎo)心房顫動(dòng)產(chǎn)生[30]。

5 (P)RR的阻滯劑

除了前段20個(gè)氨基酸多肽可以作為(P)RR的拮抗劑外，柄區(qū)肽(HRP)也曾被認(rèn)為是(P)RR的一種拮抗劑；但是，很多文章都無法證明HRP可以阻斷腎素(前體)誘導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。甚至有人認(rèn)為HRP是(P)RR的部分激動(dòng)劑，還有人認(rèn)為與HRP結(jié)合的細(xì)胞并不表達(dá)(P)RR。因此，對 (P)RR阻滯劑的使用尚存在爭議。

6 結(jié)論

過去十幾年對(P)RR的研究顯示了其與RAS的密切關(guān)系，同時(shí)也證實(shí)了(P)RR的存在完全獨(dú)立于RAS的作用。它可能參與多個(gè)受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，在各種心血管疾病，尤其是高血壓等疾病中起著關(guān)鍵作用。雖然(P)RR拮抗劑的作用尚不能得到完全的證實(shí)，但是對(P)RR拮抗劑的研究對許多疾病的發(fā)生發(fā)展及治療都提供了新的思路及靶點(diǎn)。

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