高血壓
高血壓可由收縮血管物質過多或舒張血管物質缺乏引起。BK能誘導血管內皮產生舒張因子,如一氧化氮(NO)和PGI2等,從而引起擴張血管,降低外周血管阻力及調節腎臟組織對鈉鹽的排泄,參與機體血壓的調節。BK具有強大的利尿鈉效應,可使腎臟血流量增多,腎小管周圍毛細血管壓增高,抑制腎小管再吸收,并通過刺激入球小動脈壓力感受器及致密斑而產生利尿鈉作用。另一方面,BK可抑制遠端腎小管對鈉和水重吸收及抑制抗利尿激素的作用,從而促進水鈉排泄。在原發性高血壓和腎性高血壓患者中,血管對BK的降壓反應明顯增強,從而提示高血壓狀態下缺乏內源性激肽。KKS中很多成分不足可導致BK的產生減少,從而引起高血壓。1934年德國科學家Elliot等首次發現動脈壓升高患者尿KLK排泄減少。30多年后Margolius和Sharma等肯定了這一發現并觀察到部分原發性高血壓患者或自發性高血壓大鼠(SHR)尿中KLK的水平都顯著降低,而流行病學研究也發現,尿KLK水平與原發性高血壓患者的血壓呈反比。此外,一項針對心血管危險因素的遺傳因子的研究提示腎或尿KLK基因顯性表達可降低高血壓發生的危險[9]。黑人較白人尿中KLK水平低,黑人高血壓的發病率也較白人高。對非洲裔美國黑人的研究發現伴隨著腎臟鉀排泄的減少,尿KLK排泄在高血壓前期就出現顯著降低[9]。然而鉀及醛固酮分泌水平恢復到與白種人(高加索人)相似的水平并不能使黑人的尿KLK排泄正常。這些發現提示非洲裔美國黑人KLK生物合成水平較低是由于KLK基因本身因素引起。許多動物模型也同樣能發現尿KLK排泄減少,包括SHR及Dah1鹽敏感性大鼠(DDS)。Sharma等[10]觀察到過度表達腎臟組織KLK的轉基因小鼠血壓偏低,而給予組織KLK阻滯劑抑肽酶后可使血壓恢復。激肽可降低低鹽飲食的SHR的血壓,而給予激肽B2受體拮抗劑后血壓明顯升高。激肽酶Ⅱ(ACE)抑制劑通常被應用于臨床及實驗性高血壓的治療,它的抗高血壓作用與抑制激肽的生物降解及阻斷血管緊張素Ⅱ在腎臟的形成,從而使體內激肽水平增高有關,因為同時應用激肽抗體,其降壓作用便明顯削弱。激肽原缺乏大鼠(brown Norway-Katholiek)因不能產生激肽而在接受血管緊張素Ⅱ、高鹽飲食或脫氧皮質酮和鈉鹽刺激后比正常大鼠更早出現高血壓[11]。從以上客觀事實,可以得出這樣的結論,除原發性醛固酮增多癥這種因鹽皮質類固醇分泌過多的高血壓外,其余的高血壓都可能與腎臟KKS功能低下有關。BK的降壓作用通常是經過B2受體介導的。Sharma等[12]研究發現B2受體拮抗劑B5630能夠阻斷BK的降壓作用,此外還能抑制血管緊張素轉換酶抑制劑(ACEI)卡托普利的降壓作用,由此可推斷ACEI的降壓作用除減少BK的分解而增加血液中濃度外,還能阻止激肽B2受體失敏,促使受體功能上調[13]。較早的研究顯示,口服豬胰腺KLK可明顯降低高血壓患者的血壓[14],其缺點為降壓作用短暫,須反復給藥。給實驗動物靜脈注射提純的組織型KLK可引起快速而短暫的降壓效應[15],BK受體抑制劑艾替班特(HOE140)能阻斷此反應。已有多個應用組織KLK基因治療高血壓、逆轉左心室肥厚(LVH)、減輕腎功能損害等各種高血壓模型的研究展示轉基因治療降壓效果持久,且對心血管及腎臟疾病具有良好的保護作用。
心肌缺血
激肽與內皮細胞B2受體內結合,釋放NO及PGI2,發揮擴張血管和抗增殖效應,保存心肌高能磷酸物,增加對糖原的攝取和利用以對抗血管緊張素Ⅱ的作用,從而發揮維持心血管內環境穩定的作用。有證據表明KKS功能失調在心力衰竭的發病機制中發揮重要作用。Whalley等[16]報道心力衰竭心臟中微血管局部激肽生成減少,NO濃度下降。此外,在起搏誘導的狗的充血性心力衰竭模型中可觀察到在使用艾替班特選擇性阻斷B2受體后冠狀動脈血流及心肌收縮力下降,左心室舒張末壓升高[17] 。因此可以認為心血管KKS活性降低促進心力衰竭的發展。另一方面,缺血預適應是一種心肌保護現象,是指心肌經1~4次短時間(2~10 min)缺血對隨后的長時間缺血性損傷產生耐受性,細胞的損傷明顯減輕。其機制至今尚未完全闡明,已有的研究證實,缺血可觸發內源性自我保護,釋放一系列內源性活性物質,BK便是其中之一。BK在缺血早期就由心肌組織釋放,局部及全身性給予外源性BK可明顯增加冠狀動脈及毛細血管血流,改善心肌代謝[18]。Scholkens[19]研究證實在狗的冠狀動脈內注入BK能顯著降低缺血誘導的嚴重心律失常。BK冠狀動脈灌注可提高結扎冠狀動脈的SHR及WKY大鼠的存活時間,且該作用可被艾替班特抵消,提示BK對缺血預適應的心臟保護作用是由B2受體介導,通過激活信號轉導途徑產生NO和PGI2實現的[20]。對大鼠、狗及人的多個研究顯示激肽在心肌及全身缺氧缺血狀態下持續釋放,特別是急性心肌梗死后,這一過程提示激肽在心肌梗死時發揮保護作用。藥理學和遺傳學研究顯示KLK和激肽受體在缺血后被誘導活化是機體的自發性反應,以增加患部血液灌注,促進康復。因此急性心肌梗死后心肌BK量增加被認為是減少或限制梗死面積、增加心臟電穩定性、抑制再灌注心律失常的有益反應。隨著分子生物學和基因定位的研究,越來越多的證據表明KKS在心血管病理生理學中的重要性,也為我們發展以KKS為基礎治療心血管疾病提供了可能。
凝血功能
研究認為KKS部分作用與RAS系統相反[5]。在生理條件下,內皮細胞及其基質提供絲氨酸蛋白酶PRCP,激活激肽釋放酶原(PK)轉變為KLK。隨后激肽釋放酶激活FX Ⅱ[21],在與BK的前體激肽原結合后,無活性的PK轉化為KLK。接下來,PRCP介導的向KLK的轉化使激肽原轉變為BK。BK 與內皮細胞B2受體結合,刺激細胞內Ca2+動員,引起NO和前列腺素的釋放。通過同一受體,緩激肽還增加內皮儲存池組織型纖溶酶原激活劑(t?PA)釋放[22],發揮抗凝血作用。AngII刺激內皮細胞中纖溶酶原激活物抑制1(PAI?1)mRNA的表達,以劑量依賴方式升高血漿PAI?1水平[23],發揮促進血栓形成的作用,PRCP可降解Ang Ⅱ從而使PAI?1水平降低。血漿KLK可促進單鏈尿激酶和纖溶酶原的活化,發揮抗血栓形成作用。激肽原及降解產物也具有抗凝血酶活性。BK降解產物緩激肽(1?5)能通過與蛋白酶活化受體1和4上的凝血酶裂解部位結合,抑制凝血酶誘導的血小板聚集[24]。FXⅡ,PK和HMWK是參與內源性凝血的蛋白質,Merlo等[25]采用對照的方法對200名心肌梗死患者血中FXⅡ,FXⅠ,PK和HK的含量進行測定,發現FXⅠ,HMWK和PK水平顯著升高,表明它們對心肌梗死的發生可能起一定的作用。
LVH
LVH被認為是高血壓患者的獨立危險因素。BK能夠對抗主動脈結扎引起高血壓大鼠LVH的發展,這種抗心肌肥厚的效應能被B2受體拮抗劑艾替班特殊性及NO合酶抑制劑L?NNA抵消,說明BK是通過降低NO釋放來發揮抑制LVH的作用,證實在SHR大鼠LVH的發病機制中心血管KKS的缺乏占有重要作用,而心血管組織KLK及激肽原的活性降低是導致心臟BK減少的原因,因此心臟KKS組分的不足可能引起高血壓和LVH心肌功能障礙。在用ACEI雷米普利進行降壓及逆轉LVH的觀察中發現,大劑量雷米普利[1 mg/(kg·d)]共6周的治療可降低血壓,抑制LVH的發展,而給予小劑量雷米普利[10 μg/(kg·d)]6周后對血壓及血漿中ACE活性沒有影響,但阻止了主動脈結扎后引起的LVH。2種劑量雷米普利抗心肌肥厚的作用及大劑量雷米普利的降壓作用均可被B2受體拮抗劑艾替特及NO合酶抑制抵消。該研究說明KKS和RAS在阻止或延緩心室肥厚這一靶器官損害的重要作用,更支持了KKS是心血管保護因子的觀點。