葉賽，王伶，楊人強

(1.南昌大學第二附屬醫(yī)院心血管內科，江西 南昌 330006；2.南昌大學第二附屬醫(yī)院檢驗科，江西 南昌 330006）

ACE2是近年來發(fā)現(xiàn)重要的心血管保護因子，介導血管緊張素II向Ang1-7高效的轉化。越來越多的證據(jù)表明ACE2通過拮抗AngII起到心血管保護作用，并在治療心血管疾病方面具有很大的潛力，但同時ACE2受體也是β冠狀病毒（2019-nCOV）感染非常重要的靶點，介導病毒與宿主呼吸道黏膜上皮結合。

1 血管緊張素轉換酶2概述

1.1 ACE2結構、分布、作用ACE2基因位于X染色體[1]，人類ACE2是由805個氨基酸組成的ACE同系物，與ACE的催化結構域序列具有42%的一致性[2]。2000年Donoghue等人[3]首次從心衰患者cDNA文庫克隆ACE2基因。并發(fā)現(xiàn)ACE2是一種I型跨膜蛋白，分別含有一個信號肽、跨膜結構域和單個金屬蛋白酶，其活性位點中含有一個HEXXH鋅結合結構域，其胞外N端結構域包含催化位點和胞內C端尾部[4]。

ACE2主要表達于心臟、腎臟、睪丸、主動脈、胃腸道、視網膜和肺[5]。在心臟中，Northern印跡分析顯示ACE2 mRNA大小為3.4 kb，免疫組化顯示其主要定位于心室肌，心肌成纖維細胞和冠狀動脈，并且主要在冠狀動脈內皮細胞中表達[3,6]。

ACE2作為反向調節(jié)經典RAS系統(tǒng)重要的活性分子，其主要作用是降解AngII，通過從AngI和AngII的C端去除單個氨基酸，分別產生九肽Ang1-9和七肽Ang1-7，對代謝紊亂、高血壓和心力衰竭有保護作用[7-9]。臨床研究發(fā)現(xiàn)ACE為心腦血管事件發(fā)病的危險因素，動脈硬化患者血清ACE水平顯著升高[10]。ACE2活性和表達水平同時可作為預測心血管疾?。–VD）的分子標記物，在無CVD的健康個體中，循環(huán)中ACE2活性較低；在CVD患者，循環(huán)ACE2水平升高可預測冠脈疾病、房顫、心力衰竭等不良事件[11]。

1.2 ACE2-Ang1-7/1-9-MasR軸概述RAS由兩個分支組成，包括經典通路AngII/ACE/AT1R，非經典通路ACE2/Ang 1-7/MasR，這兩條通路作用相互對立，從而調節(jié)血管收縮和擴張，幫助維持血流動力學和穩(wěn)態(tài)[7-8]。ACE2通過兩條路徑發(fā)揮作用：通過水解AngI生成Ang1-9后進一步水解成Ang1-7；或直接水解AngII生成Ang1-7，并且后者的效率是前者的400-500倍[12]。據(jù)報道，Ang1-7可增加尿鈉排泄，減少血容量，并促進抗氧化和抗細胞增殖作用，激活MASR起到降低血壓作用，改善內皮功能，增加緩激肽和一氧化氮(NO)的釋放[13]。

2 A CE2在心臟損傷中的作用

2.1 ACE2在SRAS-COV2相關心臟損傷的作用由β冠狀病毒（2019-nCoV）所致的新型冠狀病毒肺炎患者常有心悸、胸悶、胸痛等臨床癥狀。臨床實驗室檢查發(fā)現(xiàn)存在心電圖、心功能、心肌酶譜等改變，合并慢性心血管疾病(如高血壓、心功能不全、冠心病)和老年人病情發(fā)展迅速,容易發(fā)展為重型、危重型[14-15]。一項對45 000例確診病例分析，結果表明合并心血管疾病患者的死亡率(10.5%)明顯高于無合并任何慢性疾病的死亡率（0.9%）[16]。病毒表面表達的棘突糖蛋白（Spike glycoprotein，S蛋白)存在受體結合域結構，其通過識別呼吸道上皮細胞膜表面ACE2受體胞外域頂端進入宿主細胞[17]，誘導病毒感染宿主,隨后病毒進入細胞依賴于跨膜蛋白絲氨酸酶2(Transmembrane protease serine 2，TMPRSS2）的啟動。Wrapp團隊證實2019-nCoV S蛋白與ACE2之間的結合強度是SARS-CoV的10～20倍,提示2019-nCoV傳染性更強[14,18-19]。

ACE2表達下調、炎癥、缺氧及代謝障礙等因素，與病毒相關心肌損傷發(fā)生發(fā)展密切相關。Liu等人發(fā)現(xiàn)SARS-CoV2引起病毒性心肌炎,病毒可能通過直接攻擊心肌細胞導致患者心肌酶譜明顯升高、心功能顯著下降，且血漿AngⅡ水平較健康人顯著升高[20-21]。S蛋白激活整合素-金屬蛋白酶17（A disintegrin and metalloprotease 17，ADAM17）剪切細胞膜上ACE2[22]，致ACE2表達下調，引起RAS系統(tǒng)失衡,使得AngⅡ相對增多[23]，激活絲裂原活化蛋白激酶信號通路并使轉化生長因子TGF-β表達上調，加重心肌纖維化，其中AngⅡ含量增加不僅引起血管內皮功能受損、血壓升高、同時減弱心肌收縮力,導致NADPH氧化酶,ROS生成增加。臨床初步觀察發(fā)現(xiàn),新型冠狀病毒感染患者體內炎性細胞因子水平顯著升高，Th1型促炎因子G-CSF、IP-10、MIP-1α、TNF-α等血清含量與患者嚴重程度呈正相關，SARS-CoV2感染通過炎癥反應及由Th1和Th2失衡引起的細胞因子風暴也可能是心肌損害的機制[24]。

2.2 ACE2在心力衰竭中的作用 一項前瞻性研究表明，Ang1-7/AngII比值降低與心力衰竭病情惡化和住院時間延長有關[25]。RAS系統(tǒng)失衡在心室重構及心衰進展中發(fā)揮重要作用。使用ACEI/ARB和鹽皮質激素受體拮抗劑對于降低射血分數(shù)的心衰HF-rEF顯示出臨床益處。心肌ACE2被上調，提示ACEI/ARB的有益作用部分由激活ACE2/Ang1-7軸介導[1]。重組人ACE2已經進行I/II期臨床試驗，分別降低血漿AngII和增加Ang 1-7的水平，ACE2干預在HF-pEF和HF-rEF模型中顯示出很大的益處。Ang1-7具有較強心臟保護作用，激活PI3K-Akt-eNOS通路，抑制蛋白激酶C(PKC)-p38 MAPK通路，抑制心肌纖維化。Ang1-7抑制醛固酮的分泌改善內皮功能障礙，抑制炎癥和心肌纖維化，糾正代謝功能障礙和逆轉心肌肥大[1,4]。Apelin通過激活G蛋白偶聯(lián)受體APJ在心血管疾病中發(fā)揮有益作用，研究證明Apelin上調ACE2的表達和活性，拮抗心肌細胞Ang II-AT1R軸，同時增強老年或心衰Ang1-7-Mas受體信號[26]?？傊?，ACE2的心臟保護作用可歸因于將AngI降解為Ang1-9，使得ACE作用的底物AngI減少；以及降解AngⅡ，產生Ang1-7，發(fā)揮心臟保護作用[4]。

2.3 ACE2在糖尿病心肌病及心肌梗死后重塑中的作用 利鈉肽(NPS)和RAS系統(tǒng)是糖尿病心肌病發(fā)生發(fā)展的主要原因[7-8]。1型糖尿?。═1D）大鼠心肌ACE2和Ang1-7水平降低，ACE/ACE2和AngII/Ang1-7比值增加。T1D大鼠TGF-β表達增加激活促纖維化信號，并降低其抑制劑Smad7在心臟中的表達。而且心臟組織凋亡標志物c-PARP和c-Caspase3表達增加[27]。NEP抑制劑和ACE2激活劑聯(lián)合治療糾正RAS和NPS系統(tǒng)，可顯著減輕糖尿病心肌病相關的代謝紊亂和心肌纖維化，明顯抑制NF-kB、TGF-β和凋亡信號通路活化。ACE2激活劑通過ACE2/Ang1-7/MasR或AT2R軸作用于sGC激活PI3K/AKT通路，提高血漿和心臟cGMP水平，使得H3K4Me2及其H3K4甲基轉移酶的表達正?；痆7-8,28]。ACE2基因敲除小鼠導致心肌纖維化肥厚和功能障礙。心臟NADP氧化酶活性增強,ROS生成，蛋白激酶C和基質金屬蛋白酶激活，導致心臟細胞外基質的降解增加[28-29]。CCAAT增強子結合蛋白β （CCAAT/enhancerbinding proteinβ，C/EBPβ),屬于堿性亮氨酸拉鏈轉錄因子家族，調控細胞生長和分化，并與ACE2啟動子序列結合，過表達C/EBPβ基因上調ACE2的表達，增加MMP-2的表達和活性，從而增加糖尿病小鼠ECM的降解，顯著減輕膠原沉積，抑制心肌細胞凋亡[30]。

心肌重構在冠心病的病理生理中發(fā)揮重要作用[31]。重氮氨苯脒乙酰甘氨酸鹽（Diminazene，DIZE）是ACE2特異性激活劑，研究表明DIZE可能通過激活ACE2/AT1R/MasR軸在急性心梗中起到保護作用，使得大鼠心梗面積顯著減小，CK和LDH水平降低，降低炎癥因子（TNF-a,IL-6）、COX-2和iNOS水平。ACE2調節(jié)急性心梗后心臟重塑，對心臟恢復至關重要[12]。DIZE能顯著減輕心肌梗死導致的左室短軸縮短率減少，提高左室內壓最大上升速率max-dp/dt，防止心室肥大[27]。ACE2-Ang1-7-MasR軸在心肌重構發(fā)展過程中發(fā)揮潛在的保護作用。奧美沙坦不僅通過阻斷AngII受體1(AT1R)，而且通過上調ACE2、Ang1-7和MasR的表達，抑制心肌局部AngII水平，馬松染色提示心肌膠原沉積減少，改善心肌梗死后心肌重構[31]。Ang1-7通過刺激心肌血管內皮生長因子D和基質金屬蛋白酶9的表達來促進血管生成，從而促進心臟修復和心室功能[31]。

2.4 ACE2在房顫中的作用 Walters團隊研究納入了58名陣發(fā)性房顫患者，20名持續(xù)性房顫，25名健康志愿者。結果表明房顫患者中血漿ACE2活性升高，持續(xù)性房顫升高程度最為顯著[32]。激活經典的RAS途徑，抑制非經典RAS途徑，可能通過直接和間接的機制來誘發(fā)房顫。直接機制通過心外膜脂肪細胞浸潤至心房肌，間接機制通過釋放炎性因子TNF-α、IL-6、MCP-1、MMP2/7、巨噬細胞表型轉換、心臟電重構[33-34]。

過表達ACE2減少瞬時受體電位M7型（Transient receptor potential melastatin 7，TRPM7）表達，TRPM7是表達在成纖維細胞表面的主要Ca2+通道，可促進TGF介導的纖維化。ACE2基因敲除小鼠的心外膜脂肪組織 （epicardial adipose tissue，EAT）炎癥反應加重，同時促炎細胞因子表達增加[33]。Ang1-7激活G蛋白偶聯(lián)受體MAS1，Ang1-7/MAS1軸通過減輕炎癥、纖維化和心臟電重構，同時擴張血管和抑制血栓形成，在治療房顫中發(fā)揮潛在作用[33]。

2.5 ACE2在阿霉素心肌病中的作用 阿霉素是臨床上廣泛用于治療急性白血病等惡性腫瘤的蒽環(huán)類藥物，其引起的心肌病心肌重構的機制仍未完全闡明?？赡芘c氧化應激，代謝異常，炎癥，心肌纖維化，心肌細胞凋亡，DNA和線粒體損傷有關。通過心肌注射過表達ACE2腺病毒基因治療阿霉素誘導的大鼠心肌病，發(fā)現(xiàn)可減少細胞凋亡、炎癥反應和氧化應激，減輕心肌纖維化，改善左室重構和心功能，明顯降低大鼠死亡率。過表達ACE2通過降低心肌AngII水平，增加心肌組織Ang1-7，激活AMPK和PI3K-AKT通路，抑制ERK1/2表達從而抑制TNF-α、VACM-1和ICAM-1炎癥因子浸潤，降低TGF-β1表達[35-37]。

3 結語與展望

綜上所述，RAS系統(tǒng)失衡在心肌損傷發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要的作用，作為RAS系統(tǒng)新成員的ACE2作用不容忽視，其通過多種途徑參與心肌損傷，同時可作為預測心血管疾病不良事件的分子標記物。應用重組人ACE2或ACE2激活劑未來可作為治療心血管疾病新策略。ACE2在新型冠狀病毒肺炎中發(fā)揮“雙重作用”，ACE2受體介導新型冠狀病毒與宿主呼吸道上皮細胞結合，是β冠狀病毒（2019-nCOV）感染非常重要的靶點，而病毒感染后通過多種途徑使得機體心肌組織ACE2水平下降，炎癥、缺氧及代謝障礙等，與新冠肺炎心肌損傷關系密切。通過降低ACE2受體與S蛋白親和力，或是抑制病毒入侵的關鍵步驟如TMPRSS2的啟動等過程。ACE2可以作為預防新型冠狀病毒感染靶點設計疫苗。并在機體感染后通過激活心肌中ACE2或使用重組人ACE2增加心肌組織表達水平，以糾正RAS系統(tǒng)紊亂，相信今后在各位學者的努力下ACE2在心肌損傷中越來越多的作用將會被闡明，為治療疾病提供理論依據(jù)，并改善患者的生存質量降低死亡率。