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张抒扬 三甲
张抒扬 主任医师
北京协和医院 心内科

ACEI保护血管内皮作用机制的研究进展

内皮是主要的血管紧张性调节物,内皮功能是指在内皮依赖性刺激下,内皮通过其产生的血管活性物质,调节血管正常的舒缩反应并保持血液的流动性。内皮功能障碍主要表现为内皮依赖性舒张功能障碍。近年来,对动脉粥样硬化形成过程的深入研究发现,内皮功能障碍是其起始和促进因素。早期阻止或减慢内皮功能障碍的发生发展、对内皮进行长效保护成为防治心血管疾病新的热点和研究方向。北京协和医院心内科张抒扬

从治疗为主转向预防为主是里程碑地位的新医学理念,我们迫切希望找到一种安全有效适用范围广的保护血管内皮药物,延缓心血管疾病的发生发展。在现有的6大类一线降压药中,在改善内皮功能方面,ACEI居于首位。从1996年Mancini GB等[1]第一次在临床试验中肯定了ACEI对内皮功能障碍的改善作用,到最新的大规模临床试验(欧洲培哚普利治疗稳定性冠脉疾病降低心脏事件研究,EUROPA)充分肯定了其在保护内皮功能方面,明显优于ARB类药物。十多年间,关于ACEI与内皮功能关系的研究逐步深入,发现了多个可能的机制,进一步指导临床用药。本文就这十年研究做一回顾,总结ACEI保护血管内皮的主要机制,探索其疗效。

1.  ACEI促进一氧化碳(Nitric Oxide, NO)介导的舒血管作用

1.1   ACEI提高内皮一氧化碳合成酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)的表达和活性

研究证明,内皮一氧化碳合成酶(eNOS)产生的NO介导了多种心血管保护效应[2]。NO在eNOS的作用下,由L-精氨酸转化而来。NO受升高的血流量(导致内皮受压刺激增加)及缓激肽、溶血素、乙酰胆碱及一系列循环因子的刺激而释放。NO通过对鸟苷酸环化酶中的铁原子作用,激活鸟苷酸环化酶,升高细胞内cGMP水平,使平滑肌细胞内钙减少,引起平滑肌松弛。Xiao-Ping Yang等[3]1999年的动物实验表明: 敲除eNOS基因的小鼠eNOS-/-与正常小鼠相比,心肌缺血发作时对ACEI的治疗反应显著降低,提示ACEI通过影响eNOS的功能从而增加NO生成促进血管舒张。Shinichi Kanno等[4]2001年在肺动脉高压小鼠身上的实验取得了类似的结果。H. Morawietz等[5]2006年发表的研究选取了要做冠脉旁路手术的患者,按照他们之前是否服用ACEI分成两组,在冠脉旁路手术中取心肌活检,测量细胞中eNOS mRNA的表达。揭示了在冠心病和心力衰竭患者中,ACEI治疗组患者体内的eNOS mRNA表达与对照组相比,显著升高。直接证明了ACEI能够促进体内eNOS的表达和活性。

 

1.2  ACEI减少缓激肽(Bradykinin)降解

缓激肽是在激肽释放酶的作用下由激肽原生成的血管活性物质。在体内,缓激肽很快被降解(半衰期小于30s),由于它的半衰期短,一般认为,它在组织合成,起局部效应。缓激肽和缓激肽B2受体(BKB2R)结合能够促进内皮细胞NO和前列环素的释放,引起血管舒张。James V. Gainer等[6]在1999年发表的研究中,在高血压人群和血压正常人群中,分别设立试验组和对照组。对试验组,先给予缓激肽拮抗剂,再给予ACEI(卡托普利);对照组,只给予ACEI。高血压组和血压正常组的结果都表明,缓激肽拮抗剂明显减弱了ACEI的降压作用。说明ACEI的一部分降压作用是通过缓激肽来实现的。现已证实[7],血管紧张素转化酶(Angiotensin-converting enzyme inhibitor, ACE)是缓激肽酶中最重要的一种,它对缓激肽有很高的亲和力并能将其降解。ACEI能通过对ACE的抑制而延长内皮附近的缓激肽的半衰期,从而促进NO和前列环素的释放,增强血管内皮的舒血管功能。

 

1.3 关于1.1和1.2的几点说明

以上两个途径都是通过NO发挥作用的,于是我们产生疑问它们是不是一条通路上的?也就是说,ACEI是否通过减少缓激肽降解来促进eNOS的活性从而导致NO释放增多?关于第一个途径,目前没有研究探索在缓激肽缺失的动物体内ACEI能否直接引起eNOS表达上调。关于第二个途径,M. A. Hassan Talukder等在2004年发表的研究[8]中发现,在eNOS缺失的小鼠eNOS-/-体内,缓激肽同样可以引起冠状动脉的扩张,但神经细胞一氧化碳合酶(nNOS)抑制剂和鸟苷酸环化酶抑制剂可以大大减弱eNOS-/-小鼠体内缓激肽扩血管的作用,提示缓激肽通过多条途径保护血管内皮功能。

 

2. ACEI抑制血管紧张素II(Ang II)依赖性内皮氧化应激

Ang II损伤内皮功能的主要机制之一是通过激活NAD(P)H氧化酶系统使内皮细胞和血管平滑肌细胞产生超氧自由基[9-10]。这些超氧自由基和NO反应的速率很快,能够直接使NO失活,并产生过氧化亚硝酸盐。更进一步的,过氧化亚硝酸盐和其他氧化剂能够氧化作为eNOS主要辅助因子的四氢生物喋呤,破坏NO产生途径[11]。解体的eNOS还进一步加重了内皮的氧化应激,导致eNOS抑制物ADMA的降解酶DDAH失活[12]。这个恶性循环大大破坏了NO介导的内皮功能。很明显,ACEI通过抑制ACE能够减少Ang II的产生,也就打破了这个恶性循环链,保护了内皮功能。

近年来,有观点[13]将缓激肽和血管紧张素II的比值作为疗效的衡量标准,认为其值升高可使得血管eNOS的活性增大,对预防心血管事件具有重要意义。研究[14]表明,ACEI(培哚普利)可显著升高血管壁组织中缓激肽/Ang II比值,起到对血管的保护作用。

 

3. ACEI促进内皮素(Endothelin,ET)的产生

   ET作为血管内皮细胞衍生的收缩因子是机体缺血、缺氧情况下产生的一种致损伤因子,在高血压动脉粥样硬化病人体内常常能检测到过高的ET-1水平。早在1996年,就已经有研究[15]表明,ACEI能够显著降低正常人或糖尿病病人体内ET水平,缓解内皮介导的舒张功能障碍。其机制可能是ACEI减少了ET的抑制剂Ang II的产生,从而促进了ET的产生和释放。最近几年国内研究ACEI与血管内皮功能关系的临床试验大多采用ET作为疗效的指标,2008年有研究[16]使用贝那普利治疗慢性心衰的患者,治疗10周后,患者体内的ET水平显著性降低。2009年有研究[17]使用福辛普利治疗老年冠心病患者,治疗8个月后患者的血清ET-1浓度明显降低,肱动脉内皮压力依赖性舒张反应明显改善。这些研究都说明了ACEI可以通过降低ET浓度改善血管内皮功能。

 

4. ACEI促进内皮依赖性超极化因子(Endothelium-Derived Hyperpolarizing Factor,EDHF)的释放

近几年的多个研究同时证明了在NO和前列环素被抑制的情况下,内皮细胞还能通过另一种物质维持血管内平衡,这就是EDHF。现在认为,EDHF是内皮细胞产生并释放的一种物质或电信号,它能超极化血管平滑肌细胞,使其舒张,扩张血管直径。EDHF已被作为衡量内皮功能的重要指标之一[18]。研究表明,EDHF的扩血管作用与动脉直径相关,对小动脉的影响明显强于大动脉。提示EDHF在器官血流调节、周围血管阻力调节方面可能起着重要的作用。在血管内皮损伤,NO调节作用异常的情况下,EDHF可以起到代偿调节的作用[15]。Kenichi Goto等[19]的动物实验,给予治疗1组小鼠ACEI(依那普利),治疗组2盐酸肼苯哒嗪和氢氯噻嗪,并设空白对照。结果表明,治疗组1和治疗组2的降血压作用相当,但是通过电生理实验测量膜电位发现,治疗1组的由乙酰胆碱启动EDHF介导的超极化作用明显强于治疗2组和对照组。说明ACEI能够促进EDHF的释放,保护内皮功能,并且这种作用独立于降血压作用。这其中的机制并不明确,但现在发现的EDHF的几个有趣的特性值得注意。动物实验[18]表明,EDHF的代偿调节作用有明显的性别差异。在缺失了eNOS和COX-1(环氧合酶)的小鼠身上观察EDHF介导的小动脉舒张作用:在雌鼠身上,EDHF可以完全代偿,动物的平均动脉压不受影响;而在雄鼠身上,代偿结果不满意,动物产生高血压。后来在小鼠肠系膜动脉和尾动脉以及兔子生殖器动脉上的研究也取得了类似的结果[18],暗示内皮介导的血管舒张作用可能存在性别差异,女性体内是EDHF起主要作用,而男性体内是NO起主要作用。还有动物实验表明EDHF的作用会随着年龄的增长而减弱[19],提示它可能与老年人内皮损伤、好发高血压有关。这种动脉直径相关、性别相关、年龄相关的EDHF调节的研究目前还处于起步阶段,对其本身的探索已进行了诸多试验,2009年最新的一份研究[20]表明S-亚硝基硫醇有可能就是神秘的EDHF,但还缺乏更多的证据。同时,关于EDHF的实验还停留在动物实验阶段,对EDHF更深入的探索相信能够在保护内皮功能方面给予我们新的启示。

 

5. ACEI促进Ang-(1-7)生成

新近的研究发现了RAA系统的一个新分支,ACE2-Ang-(1-7)-Mas轴。Ang-(1-7)主要由ACE2(ACE的一种同源物)水解AngI或Ang II生成,并由ACE降解为无活性的Ang-(1-5)。Mas为血管内皮细胞表达的Ang-(1-7)的特异性受体[21-22]。Mariana B.L等[23]2007年发表的研究发现,向血压正常的小鼠体内短期注射AVE0991(Ang-(1-7)的非肽类似物)能够显著增强动脉内缓激肽的降血压作用,但AVE0991的这种由缓激肽介导的降压作用能够被eNOS抑制剂(L-NAME)或Mas受体阻滞物(A-779)完全阻断,体外的实验也同时表明AVE0991的降压过程涉及了NO的释放。由此可以推测,Ang-(1-7)促进缓激肽降压舒血管的作用机制中包括了Mas受体的特异性结合和eNOS介导的NO释放。ACEI能够抑制ACE,增加Ang-(1-7)产生的主要原料Ang I的浓度,并促进ACE2的活性,增加Ang-(1-7)的生成,同时通过抑制ACE减少Ang-(1-7)的降解,共同升高Ang-(1-7)的含量,促进其实现内皮介导的血管舒张功能。研究表明[24],ACEI的使用可以使Ang-(1-7)的量增加25-50倍之多。目前Ang-(1-7)在生理情况下的调节机制还不明确,进一步的研究有可能使其成为心血管疾病治疗的新靶点。

 

6. ACEI抗内皮细胞凋亡,促其再生

6.1 ACEI抗内皮细胞凋亡

内皮细胞每3个月发生1次凋亡和再生的循环,一旦打破这种凋亡和再生的平衡,血管内皮的完整性便被破坏。有研究[25]表明,异常的血管内皮细胞凋亡是促进动脉粥样硬化发生和发展的重要因素。EUROPA的亚研究之一PERTINENT研究[26]观察了培哚普利治疗对内皮细胞凋亡的影响。结果表明,培哚普利8 mg/d治疗1年降低患者内皮细胞凋亡率达31%(P<0.05),证明其能显著降低冠心病患者异常增高的内皮细胞凋亡水平。目前认为其机制是培哚普利可抑制促凋亡因子AngII和肿瘤坏死因子TNF-α的产生,并升高抗凋亡因子缓激肽水平,恢复AngII和BK水平的平衡。

 

6.2 ACEI增加内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPCs)数量,改善其功能

   内皮祖细胞是一种起源于骨髓的原始细胞,在生理或病理因素作用下,骨髓中的EPCs进入外周血循环,并在一定条件下可定向分化为成熟的内皮细胞。有研究[27]证明,新生血管中25%的内皮细胞是由EPCs分化而来的,血管修复部分依赖于血中的内皮祖细胞在损伤部位的粘附、聚集、增值、分化形成新的血管内皮。因此,EPCs在修复内皮功能、促进再内皮化、延缓动脉粥样硬化形成上有着重要的作用[28]。除此之外,EPCs还能促进eNOS的生成,在缺血状态下加强内皮功能[29]。EUROPA研究中,心肌梗死患者使用培哚普利8mg/d治疗7-10天,EPCs数量显著增加,证明了ACEI促进EPCs生成,促进内皮细胞再生的作用。而在同一个研究中,ARB的治疗没有使EPCs增多。

 

综上所述,血管内皮功能障碍可能是导致循环内环境失衡的重要原因,ACEI保护血管内皮功能的机制主要是通过上述6大途径。在复杂的内环境中,各个途径不是相互独立的,而是互相影响。如缓激肽可以影响NO的释放,也参与了Ang-(1-7)的作用过程;抗内皮细胞凋亡作用也涉及了Ang II和缓激肽水平的调节。人为地划分出6个途径只是为了帮助理解和总结。另外值得一提的是,ACEI的所有种类药物在改善血管内皮功能方面的作用程度差异较大,研究表明[30-31],高亲和力的ACEI比低亲和力的ACEI具有更强的作用,提示我们作为目前改善内皮功能的首选用药, ACEI大类下的不同药物应该区别研究,其新适应症和新用法有待进一步的探索。可以预见,ACEI在保护血管内皮功能方面将大有作为。

 

 

参考文献

 

[1] Mancini GB, Henry GC, Macaya C, O’Neill BJ, Pucillo AL, Carere RG, Wargovich TJ, Mudra H, Lu¨scher TF, Klibaner MI, et al. Angiotensinconverting enzyme inhibition with quinapril improves endothelial vasomotor dysfunction in patients with coronary artery disease: the TREND (Trial on Reversing ENdothelial Dysfunction) study[J]. Circulation, 1996, 94:258 –265.

[2] Gewaltig MT, Kojda G. Vasoprotection by nitric oxide:mechanisms and therapeutic potential[J]. Cardiovasc Res, 2002, 55:250–60.

[3] Xiao-Ping Yang, Yun-He Liu, Edward G. Shesely, Manohar Bulagannawar,Fang Liu, Oscar A. Carretero. Endothelial Nitric Oxide Gene Knockout Mice Cardiac Phenotypes and the Effect of Angiotensin-Converting Enzyme Inhibitor on Myocardial Ischemia/Reperfusion Injury[J]. Hypertension, 1999, 34:24-30.

[4] Shinichi Kanno, Yi-Jen L. Wu, Paul C. Lee,Timothy R. Billiar, Chien Ho. Angiotensin-Converting Enzyme Inhibitor Preserves p21 and Endothelial Nitric Oxide Synthase Expression in Monocrotaline-Induced Pulmonary Arterial Hypertension in Rats[J]. Circulation, 2001, 104:945-950.

[5] H. Morawietz, S. Rohrbach, U. Rueckschloss, E. Schellenberger, K. Hakim,H.-R. Zerkowski, G. Kojda, D. Darmer, J. Holtz.Increased cardiac endothelial nitric oxide synthase expression in patients taking angiotensin-converting enzyme inhibitor therapy[J]. European Journal of Clinical Investigation , 2006, 36: 705–712.

[6] Gainer JV, Morrow JD, Loveland A, King DJ, Brown NJ. Effect of bradykininreceptor blockade on the response to angiotensin-converting-enzyme inhibitor in normotensive and hypertensive subjects[J]. N Engl J Med, 1998, 339:1285–1292.

[7] Domenic A Sica.Combination Angiotensin-Converting Enzyme Inhibitor and Angiotensin Receptor Blocker Therapy: Its Role in Clinical Practice[J]. J Clin Hypertens, 2003,5[6]:414-420.

[8] M. A. Hassan Talukder, MBBS, Takako Fujiki, Keiko Morikawa, Minako Motoishi, Hiroshi Kubota, Tsuyoshi Morishita, Masato Tsutsui, Akira Takeshita,  Hiroaki Shimokawa. Up-Regulated Neuronal Nitric Oxide Synthase Compensates Coronary Flow Response to Bradykinin in Endothelial Nitric Oxide Synthase-Deficient Mice[J]. J Cardiovasc Pharmacol,  2004, 44:437–445.

[9] Landmesser U, Cai H, Dikalov S, McCann L, Hwang J, Jo H, et al. Role of p47(phox) in vascular oxidative stress and hypertension caused by angiotensin II[J]. Hypertension, 2002, 40:511–515.

[10] Li JM, Shah A. Mechanism of endothelial cell NADPH oxidase activation by angiotensin II. Role of the p47phox subunit[J]. J Biol Chem, 2003, 278:12094–12100.

[11] Landmesser U, Dikalov S, Price SR, McCann L, Fukai T, Holland SM, et al.Oxidation of tetrahydrobiopterin leads to uncoupling of endothelial nitric oxide synthase in hypertension: role of the NAD(P)H Oxidase[J]. J Clin Invest, 2003, 111:1201–1209.

[12] Ulf Landmesser, Helmut Drexler. Effect of angiotensin II type 1 receptor antagonism on endothelial function: role of bradykinin and nitric oxide[J]. Journal of Hypertension, 2006, 24 (suppl 1):S39–S43.

[13] Good Friend TL, Elliott ME, Catt KJ. Angiotensin receptors and their antagonist[J]. N Engl J Med, 1996, 33 :1649 - 1654.

[14] Ceconi Claudio, Francolini Gloria, Olivares Adriana, Comini Laura, Bachetti Tiziana, Ferrari Roberto. Angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitors have different selectivity for bradykinin binding sites of human somatic ACE[J]. European journal of pharmacology , 2007, 577(1-3):1-6.

[15] Desideri, Giovambattista, Ferri, Claudio, Bellini, Cesare, De Mattia, Giancarlo, Santucci, Anna. Effects of ACE Inhibition on Spontaneous and Insulin-Stimulated Endothelin-1 Secretion: In Vitro and In Vivo Studies[J]. Diabetes, 1997, 46(1):81-86.

[16] 宋月霞,钟雪莲,韩素桂,王希柱,张小民,宋巧凤.贝那普利对原发性高血压患者生长素水平和内皮功能影响的临床研究[J]。中国现代医学杂志, 2008, 18(1).

[17] 王敏莲, 邓凤梅.福辛普利对老年冠心病患者内皮功能影响的临床观察[J]. 微循环学杂志, 2009,19(1):39-4.

[18] Luksha L, Agewall S, Kublickiene K. Endothelium-derived hyperpolarizing factor in vascular physiology and cardiovascular disease[J]. Atherosclerosis, 2009, 202 (2): 330–44.

[19]Kenichi Goto, Koji Fujii, Uran Onaka, Isao Abe, Masatoshi Fujishima. Angiotensin-Converting Enzyme Inhibitor Prevents Age-Related Endothelial Dysfunction[J]. Hypertension, 2000, 36:581-587.

[20] Wendy W. Batenburg, Mariette H.W. Kappers, Melissa J. Eikmann, Serge N.A. Ramzan, Rene´ de Vries, A.H. Jan Danser. Light-induced vs. bradykinin-induced relaxation of coronary arteries: do S-nitrosothiols act as endothelium-derived hyperpolarizing factors[J]? Journal of Hypertension, 2009, 27:1631–1640.

[21] Singer I,Dawn B,Calzada N ,et a1.Atrial fibrillation:a delayed presentation of traumatic tricuspid valve incompetence[J].Cardiology,1998, 89(4):303-305.

[22] Santos RAS, Ferreira AJ, Pinheiro SV, Sampaio WO, Touyz R, Campagnole-Santos MJ. Angiotensin-(1-7) and its receptor as a potential targets for new cardiovascular drugs[J]. Expert Opin Investig Drugs, 2005, 14:1019-1031.

[23] Mariana B.L. Carvalho, Fernanda V. Duarte, Raphael Faria-Silva, Beatrix Fauler, Leonor T. da Mata Machado, Renata D. de Paula, Maria J. Campagnole-Santos, Robson A.S. Santos. Evidence for Mas-Mediated Bradykinin Potentiation by the Angiotensin-(1-7) Nonpeptide Mimic AVE 0991 in Normotensive Rats[J]. Hypertension, 2007, 50:762-767.

[24] Brosnihan KB, Li P, Ferrario CM. Angiotensin-(1-7) dilates canine coronary arteries through kinins and nitric oxide[J]. Hypertension, 1996, 27(3 Pt 2):523-528.

[25] Erling Falk. Pathogenesis of Atherosclerosis[J]. J Am J coll Cardiol, 2006, 47:C7-12.

[26] Ceconi C, Fox KM, Remme WJ, Simoons ML, Bertrand M, Parrinello G, Kluft C, Blann A, Cokkinos D, Ferrari R, EUROPA investigators. PERTINENT investigators and the statistical committee. ACE inhibition with perindopril and endothelial function. Results of a substudy of the EUROPA study: PERTINENT[J]. Cardiovasc Res, 2007, 73:237–246.

[27] Colleran P N,Tanner M A,Latcham S L,et al.An acute exercise bout is associated with increases in endothelial progenitor cell number[J]. FASEB Journal,2005, 19(5):A1659.

[28] Zhao X H,Huang L,Yin Y G,et al.Autologous endothelial progenitor cells transplantation promoting endothelial recovery in mice[J]. Transplant International,2007, 20(8):712-721.

[29] Masaaki I,Hiromi N,Atsushi I,et al.Endothelial progenitor cells are rapidly recruited to myocardium and mediate protective effect of ischemic preconditioning via “imported” nitric oxide synthase activity[J]. Circulation, 2005, 111(9):1114-1120.

[30] Ceconi C, Francolini G, Olivares A, Comini L, Bachetti T, Ferrari R. Angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitors have different selectivity for bradykinin binding sites of human somatic ACE[J]. Eur J Pharmacol, 2007, 577:1–6.

[31] Ceconi C, Francolini G, Bastianon D, Gitti GL, Comini L, Ferrari R. Differences in the effect of angiotensin-converting enzyme inhibitors on the rate of endothelial cell apoptosis: in vitro and in vivo studies[J]. Cardiovasc Drugs Ther, 2007, 21:423–429.

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