内皮素与肾脏疾病研究进展华西医科大学附属第一医院肾内科(610041) 庄 斌 综述 屈燧林 审校摘 要 内皮素(ET)是一种调节肾脏功能的生物活性肽,它可以由多种肾脏细胞产生,并与之结合,发挥广泛的生物学效应。
目前对内皮素的研究主要集中于内皮素受体拮抗剂和内皮素转换酶抑制剂,由此进一步阐明肾脏疾病的机理,探求新的治疗途径,本文将对这方面近几年的研究进展作一介绍。
关键词 内皮素 肾脏 受体 拮抗剂 内皮素(endothelin,ET)是Y anagisawa于1988年发现的,它是目前已知的最强的缩血管物质之一,在很多肾脏疾病的起源上起着重要作用。
ET及其在疾病中的生理病理作用,经过十余年的研究开始逐步明晰,目前研究的重点主要在内皮素受体拮抗剂和内皮素转换酶抑制剂,并由此进一步阐明疾病的发病机理,探求新的治疗途径。
1 ET的特点1.1 ET的结构ET家族成员都是由21个氨基酸组成的活性多肽,其结构中有两对链内二硫键,但此二硫键对于ET缩血管活性的表达并不是必需的[1]。
目前发现人及哺乳动物体内有ET21、ET22、ET23,它们的结构及功能有许多相似之处,但不同的ET在基因定位、组织表达、前体原及前体的氨基酸组成及其与受体的结合等方面都存在一定差异。
1.2 ET的合成ET21是存在于肾脏的ET主要形式,人类ET21的基因由很多转录因子调控,TPA和Ionomysin可以迅速上调ET21前体(pp ET21)的mRNA。
pp ET21mRNA极不稳定,寿命很短,半衰期大约15分钟,且其半衰期不受TPA和Ionomysin影响。
这表明人类内皮细胞ET21的产生是可以通过细胞内信号传递系统调节转录基因来进行控制[2]。
人类ET21mRNA翻译为一212氨基酸多肽,又被二元内肽酶分开产生38氨基酸多肽,即大ET21。
大ET21在细胞内和细胞外被ET转换酶转换为成熟的ET21。
近来证实ET转换酶有两种:ECE21和ECE22。
ECE21适合于中性环境,而ECE22在酸性环境(pH5.5)具有活性。
ECE21定位于细胞膜上,既可转化内源性的大ET21,又可转化外源性的大ET21;ECE22在高尔基体内将内源性的大ET21转化为ET21[3]。
1.3 ET的清除ET能迅速地被肺、肝、肾从循环中清除。
肾中有多种ET 降解酶,这些蛋白酶与脑磷脂酶相关,适应酸性pH环境,不能被金属蛋白酶抑制,其性质尚未完全清楚[8]。
ET的B受体在ET的清除过程中可能也起到重要作用。
1.4 ET受体所有哺乳动物的内皮素受体都起源于两个分离基因。
人类A受体(ET A R)包含427个氨基酸,对三种ET的结合能力为ET1>ET2>ET3。
人类B受体(ET B R)包含442个氨基酸,对所有ET的结合能力相同。
药理学研究表明,ET B R可能存在亚类。
另有第三种受体ETAX,是在有爪蟾蜍(Xenopus Laevis)卵母细胞的卵泡膜上发现的[4]。
所在类型的ET受体都属于G蛋白结合受体超家族。
ET21与其受体的相互作用特点引人关注,因为它通常可以延长生物学效应。
这种效应与它们的不可逆结合有部分相关。
2 ET与肾脏ET可以由多种肾脏细胞产生,并与之结合,主要通过自分泌或旁分泌的方式产生生物学效应。
目前发现肾脏血管比其它部位的血管对ET21缩血管效应的敏感性强,这种独特的敏感性可能与ET21受体密集地集中于肾脏阻抗性血管的血管平滑肌上有关,此外肾血管能产生大量丰富的ET21,局部地作用以调节肾血流(RBF)和肾小球滤过率(GFR)。
2.1 ET在肾脏的产生和调节绝大部分ET21是由肾小球的血管内皮细胞产生释放的,并作用于血管平滑肌。
多种因素可以调节内皮细胞释放ET21。
增加ET21释放的因素包括:①通过受体介导的细胞内钙离子的动员和内皮细胞内的蛋白激酶C的激活调节ET前体原mRNA的表达;②蛋白激酶C的激活导致c2J un蛋白的合成和迅速去磷酸化,继而c2J un蛋白与TPA反应性成分的结合力增加,使ET前体原mRNA的表达增加;③内皮细胞中ET21的释放要受细胞内Ca2+的释放和Ca2+2钙调素复合体的调控[5];④82Epi2前列腺素F2α,在氧化剂损伤时可能有助于ET21水平的增高[6];⑤促红细胞生成素(EPO)与ET合成和释放的关系,目前尚有争议,有实验表明EPO通过钙的调节而刺激血管内皮细胞合成ET,引起高血压,但也有研究并未证实这一观察[6]。
而激活c GMP和NO的因素,如扩血管物质、抗凝物质(肝素、缓激肽、PGE2、PGI2、NO、心钠素)等可以抑制内皮细胞产生ET21。
另外,持续高水平的切应力可以抑制内皮细胞ET21的释放,进一步的观察发现低水平的切应力激活P KC,而持续高水平的切应力c GMP,说明切应力程度和持续时间是细胞反应的重要因素[8]。
3 ET拮抗剂、ECE抑制剂及其研究进展4712000年第20卷4期3.1 ET拮抗剂、ECE抑制剂目前已发现一系列肽类和非肽类ET拮抗剂,按照其阻断受体分为非选择性和选择性两类。
选择性拮抗剂对ET A R和ET B R都有拮抗作用,如L749,329、TA K2044、Ro4622005等;非选择性拮抗只对ET A R或ET B R有拮抗作用,如BQ2123、A127722、BMS182874等只作用于ET A R,而BQ2788等只作用于ET B R。
ECE抑制剂,如磷酸阿米酮、FR901533等通过抑制ET 转换酶,阻断大ET21转换为成熟ET21。
ECE21和ECE22均可被磷酸阿米酮抑制,ECE22对其的敏感度较ECE21高250倍;但被FR901533抑制的水平无差别。
这些药物的使用仍限于实验室阶段,为揭示疾病的发病机理提供手段,而非选择性拮抗剂已开始进行临床应用研究[3,9]。
3.2 ET拮抗剂、ECE抑制剂在肾脏疾病的研究和治疗中的进展从前期临床研究、健康志愿者和有限的试验病人中得到的资料可以表明,ET21拮抗剂在多种肾脏疾病都有潜在的临床效果[10]。
同种肾移植后的鼠给予小剂量CsA,用ET A R拮抗剂LU35252处理后,并不改变其收缩压和舒张压,但几乎可以完全避免慢性移植肾病[11]。
实验性肾动脉狭窄的鼠,持续给予ET A R拮抗剂LU127043,不能改变血浆肾素活性和高血压发生的时间,但可以减轻左心室肥大[12]。
在慢性心衰病人,ET A R拮抗剂对全身和肾血管的扩血管效应较ECE抑制剂强,但ECE抑制剂可减少那些激活程度与慢性心衰的严重程度呈比例的神经体液因子的分泌[13]。
3.2.1 缺血性肾衰 ET介导了缺血引起的急性肾功衰。
试验表明,在缺血性肾衰初期,血浆肌酐水平增高,ET21基因表达上调。
在肾缺血发生后,ECE抑制剂磷酸阿米酮可以抑制肾小管钠的丢失,减少蛋白尿,增加肾小球滤过率。
ET受体拮抗剂能减少单核/巨噬细胞浸润并降低纤维母细胞的胶原Ⅳ的聚集;细胞凋亡减少,而细胞增殖增加[14]。
但是,也有人认为,在缺血性肾衰时肾小球ET受体数量和亲和性无改变,这就不支持增加的肾小球ET在缺血性肾衰时改变肾血流动力学的作用。
因此是否对这种患者用ET受体拮抗剂或ECE抑制剂仍有争议。
3.2.2 中毒性肾损害 ET21在中毒相关性肾病中起着重要作用,ET拮抗剂及ECE抑制剂在其治疗上也就起到了相当关键的作用。
3.2.2.1 环孢霉素(CsA) ET介导了CsA诱导的急性肾血管收缩。
CsA在30～60分钟内迅速增加pp ET21mRNA在肾小球的表达而使血浆ET21水平升高。
继后在注射后6小时出现ECE21、ET A R和ET B RmRNA表达下降,注射后24小时血清肌酐升高,ECE21mRNA的表达在所有肾单位中均出现下调,在肾小球和髓质中蛋白质也下调[15]。
Cavarape等的实验也表明[16],注射CsA可导致一过性的平均脉压(MAP)升高和持续性的肾小球血流量(G BF)的下降,这是由于弓动脉和叶间动脉近段的收缩。
给予选择性的ET A R拮抗剂BQ2123,可降低MAP,增加G BF,扩张肾小球前血管;而给予非选择性拮抗剂PD145065,也可降低MAP,但也降低G BF,收缩大的肾小球前血管。
由此说明CsA对肾的缩血管效应是ET在大的肾小球前血管产生而介导的,可以通过阻断ET A R而得到避免,而阻断ET B R并不能减轻CsA的作用。
3.2.2.2 放射造影剂 放射造影剂肾病是以急性肾灌注下降为特征的。
早期的研究表明造影剂可以刺激内皮细胞释放ET2 1,主要由ET A R介导了ET所致的肾功能改变。
使用高选择性的ET A R拮抗剂可以显著地抑制由造影剂引起的肾灌注下降、肾滤过率下降和髓质肾小管升支的坏死[17]。
3.2.2.3 细菌毒素 革兰氏阴性杆败菌血症和内毒素血症造成组织血管扩张和肾血管收缩,导致败血症性休克和急性肾功能衰竭。
内毒素的脂多糖直接刺激内皮细胞释放ET21,并增加肾组织的ET21水平。
试验表明,注射脂多糖可以引起平均动脉压、动脉血pH、动脉血氧分压、肾血流、肌酐清除率、尿量、尿渗透压的降低。
无论是否使用非选择性ET受体拮抗剂(TA K2 044),血浆ET21水平均有明显升高。
如在注射脂多糖之前给予TA K2044,并不影响脂多糖诱发的低血压,但可以避免代谢性酸中毒和低氧血症,改善脂多糖所致的肾血流、肌酐清除率、尿量、尿渗透压的降低。
而单独给予TA K2044时并不出现这些改变。
这表明ET21在内毒素血症所伴发的肾血流动力学和肾机能损害中起重要作用,ET受体拮抗剂有助于治疗内毒素血症的急性肾功衰[18]。
3.2.3 伴有细胞增生和/或基质堆积的肾小球疾病 ET21除影响肾血流动力学之外,还刺激过度的细胞增生和/或细胞外基质形成。
诸多证据表明增生性肾小球肾炎的起病与ET21有关:①在实验动物的系膜增生性肾小球肾炎中,肾脏pp ET21的mRNA 在疾病诱发后6天发生表达上调,恰与系膜细胞增生、巨噬细胞浸润至肾小球以及肾小球PD GF B链mRNA表达增加的时间一致[19];②ET21是一个很强的丝裂原,在体内以自分泌或旁分泌的方式介导很多细胞因子的促细胞增生效应[20];③ET受体拮抗剂在实验动物的系膜增生性肾小球肾炎中使系膜细胞增生减低[19]。
ET21也有助于细胞外基质成分的过度堆积纤维化。
它能增加肾脏细胞纤维素和胶原的合成,升高金属蛋白酶组织抑制剂的水平,促进刺激基质堆积的细胞因子的释放。
ET21受体拮抗剂可以减少肾小球肾炎实验动物模型的基质堆积。
另外还发现对糖尿病缓慢给予ET受体拮抗剂能降低肾小球胶原、层粘连蛋白、TNF2α、TGF2β、PD GF、F GF的mRNA的水平。
