肾素－血管经张素系统分子药理学.ppt

肾素血管紧张素系统及其 抑制剂的分子机制,四川大学华西基础医学与法医学院药理教研室,肾素血管紧张素系统（RAS）包括： 肾素 血管紧张素原 血管紧张素转化酶 血管紧张素 血管紧张素受体。 RAS是循环内分泌系统。,RAS存在于许多局部组织。 如血管、脑、心、肾、肾上腺等组织。 以旁分泌腺、自分泌腺和胞内分泌方式调节器官、细胞的功能。,第一节 RAS的生物学,一、RAS的生物化学 （一）肾素renin 为天冬氨酸或酸性丝氨酸蛋白水解酶。 靠近肾小球入球小动脉壁上的颗粒细胞（球旁细胞） 前肾素原（preprorein） 进入血液 球旁细胞 肾素,合成,储存,释放,降解为有活性的,（1）肾内机制 肾小球入球小动脉灌注压降低（11.33kPa） 远曲小管中Na 浓度降低 （2）神经机制 肾交感神经张力增高 （3）体液机制 Ang浓度 ，血浆Na ，K ，ADH浓度 ， 雌激素 ，孕激素 。,促进肾素合成和释放的调节因素,（4）细胞内机制 胞内Ca2+ ，细胞内cAMP浓度多肽（AM）、腺苷酸环化酶（AC）活性增加、磷酸二酯酶（PDE）活性抑制、多巴胺。 Ang可产生强大负反馈作用而抑制其释放。 肾素在RAS中的作用 促进Ang合成，为Ang合成的重要第一步，使血管紧张素原转化为血管紧张素。,（二）血管紧张素原（Angiotensinogen）,肝、脑、肾中的2球蛋白。 血管紧张素原合成和释放的调节因素 (1) 促进：胰岛素、 Ang 、雌激素、 糖皮质激素、甲状腺素、炎症。 (2) 抑制：肾素 血管紧张素原在RAS中的作用： 为血管紧张素的合成原料。,（三）血管紧张素转化酶（ACE） 为二肽羧肽酶或肽基二肽酶。 广泛分布于全身，主要以胞外酶形式存在于各种细胞膜上。其中血管内皮细胞膜上最多。 基本功能： (1) 水解去掉AngI羧基端的二肽His9和Leu10，使AngI(10肽) Ang(8肽) (2) 降解缓激肽，也降解脑啡肽、神经紧张素、P物质、促黄体素释放激素。,影响ACE合成和释放的调节因素 (1) 遗传因素 (2) 疾病： 结节病，甲状腺毒，心肌梗死，炎症和修复过程中 (3) 激素： 糖皮质激素，雄激素，内皮素，生长因子 (4) 药物： ACEI,(四)血管紧张素 血管紧张素原 血管紧张素 血管紧张素,肾素,ACE,（14肽）,（10肽）,（8肽）,(五) 血管紧张素受体 1. 命名 AT。 亚型则在右下角加上数字。 如AT1、AT2等。 2. 分布 AT1：血管、肾上腺、心、肝、脑、肾。 AT2：胚胎组织、脑组织、肾上腺髓质、子宫、卵巢。,AT1受体亚型组织分布 心脏 1A1B 肺、肝、脑 1A1B 肾 1A1B 动脉 1A1B 肾上腺 1A=1B 脑垂体 1 B 1 A,3. AT1的生物学特性 所有已知的血管紧张素作用都是通过AT1介导。包括： 刺激心肌组织的细胞生长及正性变时、变力效应； 刺激血管平滑肌细胞分裂、增殖，收缩血管平滑肌； 刺激交感神经增加神经递质的释放刺激血管加压素及醛固酮分泌释放，控制水及尿钠排泄。,AT2受体可能与肾小管的重吸收功能、饮水行为的调节以及组织修复有关。 可能还参与脑血流的自动调节，介导内皮细胞合成NO。 此外，还参与生长、细胞增殖、凋亡和不同组织的再生。如抗细胞增殖、调节细胞凋亡的过程。,AT的作用类型及特点 分型 AT1 AT2 作用类型 G蛋白偶联受体 与配基亲和力 AngAng Ang=Ang 特异性激动剂 CGP42122 特异性拮抗剂 Losartan PD123117 EXP3174 PD123119 SKF108566 放射性受体 3H Losartan 3HEXP985 3H SKF108566 对巯基保护剂的影响 亲和力消失 亲和力增强 信号转导机制 IP3/DAG cGMP cAMP PTPase 基因 359个氨基酸，7 个跨膜区 363个氨基酸,二、RAS的信号传导途径 (一)AT1受体后的信号传导途径 1.磷脂酶的激活路径（早期） 磷脂酶C（PLC） PIP2 IP3、DAG 激活PKC，胞内储存Ca2+释放 激活PLD: Ang PLD 激活PKC DAG 胆碱、磷脂酸,水解,生成,磷酯酰胆碱,激活,水解,水解,（快速、短暂途径-几秒钟内激活，2分钟内恢复）,（稍慢、较持久途径-几分钟内激活，持续1h）,激活PLA2: Ang PLA2 前列腺素 花生四烯酸 白三烯 羟基二十碳四烯酸 脂氧素,膜磷脂,释放,环氧酶途径,脂氧酶途径,脂氧酶途径,脂氧酶途径,激活,水解,（稍慢、较持久途径-几分钟内激活，持续30min）,2. 酪氨酸磷酸化和MAP激酶通路 3. 受体脱敏和信号传导域的建立 4.长时信息活动：氧化状态的调控 (1)PLD反应途径 (2)NADH/NADPH氧化酶激活途径 NADH/NADPH氧化酶 O2 超氧阴离子 脂质过氧化物 H2O2 生长相关基因表达 PLA2、MAP激酶等途径 （二）AT2受体后的信号传导途径,e,SOD歧化,三、RAS的生物学作用,(一) 血管作用 1. 收缩血管（肾、肠系膜、冠状血管） Ang AT1（交感神经末梢突触前膜） 促进NE释放 2. 舒血管反应 Ang 内皮细胞AT1 释放EDRFNO、 3. 缓慢升压效应 局部Ang引起。,PGI2,4. 间接调节血管平滑肌的生长 通过刺激血小板衍生生长因子（ODGF）、转化生长因子-1（TGF 1 ）、碱性成纤维细胞生成因子（bFGF ）等生长因子的释放而产生。 作为心血管生长刺激因子促进原癌基因（c-fos，c-jun，c-myc）表达，引起血管增生、重构。,（二）促进心肌肥厚 机制： 促进内皮细胞内皮素1 mRNA表达； 促进心脏去甲释放； 刺激成纤维细胞增殖，增加TGF-1释放，继而促进心脏胞外基质蛋白合成、冠脉血管平滑肌和心肌细胞增殖； 活化PKC途径而增加Ca2浓度，诱导心肌细胞凋亡。,(三) 肾脏作用 1. 维持肾小球滤过率 低血容量下有意义。 2. 抗利尿作用 3.直接或促进醛固酮释放增加Na+重吸收； 4.抑制肾素释放，对RAS产生强大负反馈作 用。,(四) 肾上腺作用 促进醛固酮分泌，儿茶酚胺的释放 (五) 中枢神经系统作用 1. 产生饮水行为 2. 产生升压效应 3. 参与中枢自主神经的传递与压力反射弧调节 4. 促进垂体加压素和催产素的释放，促进促皮质激素释放因子作用，双向调节催乳素释放,四、局部组织RAS (一) 心脏RAS 各部位均有血管紧张素原、肾素、ACE基因表达。以右心房最多，心室次之，左心房最少。 (二) 血管RAS (三) 脑内RAS (四) 肾脏RAS,(五)局部RAS与循环RAS的关系,局部RAS独立于循环RAS 目前认为还可通过胞饮作用从血液中摄取肾素，以促进RAS作用,第二节 肾素-血管紧张素系统 与心血管疾病,一、RAS与慢性充血性心力衰竭（CHF） Ang强力缩血管，并诱导去甲释放、诱导内皮素-1(ET-1)生成，导致外周阻力增加而后负荷增加； 促醛固酮释放而使体内水钠潴留，增加心脏前负荷； 影响心肌球蛋白ATP酶活性，加重心肌能量利用障碍；,其中，局部RAS起重要作用： Ang促进心肌细胞mRNA转录和蛋白质合成; 或通过心肌细胞ET-1生成，间接介导心肌肥大； 该过程可能与激活PLC活化DAG、IP3等第二信使系统有关，由该系统再激活L-型钙通道，增加钙浓度而促进原癌基因表达及肽类生长因子表达。,二、RAS与高血压 直接或间接强烈收缩血管； 激活NADH/NADPH氧化反应途径，促进超氧离子产生，氧化灭活舒血管因子EDRF/NO，减弱舒血管效应； 促进血管平滑肌细胞增殖和增加胶原合成,三、RAS与动脉粥样硬化（AS） 诱导血管渗透因子（VPF）mRNA表达，血管壁通透性增加； VPF促进组织因子释放，诱导单核细胞趋化，迁移至内皮细胞表面，致内皮细胞功能不全； 激活NADH/NADPH 氧化途径，灭活NO而加重内皮损伤； 受损内皮细胞吸附单核细胞，经间隙进入内皮下，化学修饰的LDL可被间隙下巨噬细胞摄取、吞噬，并转变为泡沫细胞堆积于血管内膜下；,诱导病变血管内膜下平滑肌细胞增殖； 诱导内皮细胞凋亡。 四、RAS与缺血性心脏病 收缩冠脉血管，促进去甲效应； 诱导纤溶酶原激活物抑制剂（PAI-1）生成，引起血栓； 心脏重构：心肌细胞肥大、增生，间质增生、胶原合成增多，内皮细胞和冠脉小血管增生，左室扩张。,血管紧张素原 激肽原 肾素 肾素 ACEI 激肽释放酶 抑制剂 缓激肽 释放 血管紧张素 (ACE ) EDRFNO 激肽酶 PG 血管紧张素 AT1受体 阻断剂 AT受体 心肌肥大 降解 血管扩张 管壁增厚 醛固酮分泌 血管收缩 外周阻力 顺应性 水钠潴留 血压下降 血压升高,（）,（）,（）,（）,第三节 肾素血管紧张素系统抑制剂,一、血管紧张素转化酶抑制剂（ACEI） 卡托普利、依拉普利、赖诺普利、喹那普利、雷米普利、群多普利、贝那普利、美西普利、福辛普利、西拉普利、培哚普利等。 （一）降压作用 舒张动脉和静脉 2.增加心、脑、肾血流量 3.逆转心血管病理性重构,4. 促进内皮细胞保持完整的功能 作用机制,血管紧张素原 激肽原 肾素 肾素 ACEI 肽释放酶 抑制剂 缓激肽 释放 血管紧张素 (ACE ) EDRFNO 激肽酶 PG 血管紧张素 AT1受体 阻断剂 AT受体 心肌肥大 降解 血管扩张 管壁增厚 醛固酮分泌 血管收缩 外周阻力 顺应性 水钠潴留 血压下降 血压升高,（）,（）,（）,（）,ACEI活性与卡托普利结合示意图,Zn2+,H,O,-S CH2 CH C N CH C O,CH3,O-,+,血管紧张素转化酶,卡托普利,（二）抗充血性心力衰竭,1.降低心脏前后负荷，由此降低舒张期室壁张力和收缩期张力，改善心功能。 2. 降低外周阻力和平均动脉压，提高运动耐受量，增加心脏指数。 3.预防和逆转左室肥厚 使PKC、无法激活，降低细胞内钙释放和钙内流，由此抑制早期应答基因c-fos，c-jun，c-myc表达，抑制DNA合成而防止或逆转心肌肥厚。,4.抑制交感神经末稍释放NE和内皮细胞分泌内皮素1， 防止细胞内Ca2超负荷，降低心衰时心律失常发生率。 （三）抗心肌缺血作用 1.同抗充血性心力衰竭1、2、4作用； 2.保护组织细胞抗氧化机制，减轻氧自由基对缺血性心肌细胞损伤； 3.诱导预适应以减轻心肌缺血损伤。,（四）抗动脉粥样硬化 1.抑制循环和局部组织RAS活性： 巨噬细胞膜AT PLA2、PLC 胞内 Ca2+ LDL氧化修饰 原癌基因表达 血管平滑肌细 胞增殖、移行 2.预防经皮腔内冠脉成形术（PTCA）再 狭窄。,Ang,激活,促进,诱导,促进,ACEI,临床应用,高血压 充血性心力衰竭 冠心病 糖尿病性肾病,二、AT拮抗剂 有关AT拮抗剂的研究始于1976年。 第一个被发现的药物是肽类化合物：Saralasin(沙拉新)。 80年代初，日本学者首先发现了某些甲基咪唑的非肽类化合物，将其命名为S-8307, S-8308。并进行了结构修饰，由此得到了EXP6155，EXP6803。 后两个化合物分别较前两个化合物的效能强10倍和100倍。且产生剂量依赖性降血压作用。,Du Pont Merck制药公司以这类化合物为先导物，在90年代研制成可供口服、无激动活性的系列药物。 Losartan (洛沙坦)为第一个上市的AT拮抗剂。作为抗高血压药于1994年在瑞典用于临床。 1998年在中国上市（商品名COZAAR，科素亚）。,与AT1有高度亲和力，是强有力的、竞争性的、特异性的、无内在活性的AT1拮抗剂的代表药。 能与AT1产生高亲和力的结合而有效阻断Ang的生理病理作用，但不影响ACE或肾素活性，不增强缓激肽舒张血管反应，也不阻断其他在心血管系统调节中具有重要作用的激素受体、酶和离子通道。 目前用于临床的AT1拮抗剂已有十几种。,（一）分类 按药物化学结构分类： 1.二苯四咪唑类，以Losartan为代表。 2.非二苯四咪唑类，以Eprosartan 为代表。 3.非杂环类二苯四咪唑类，以Valsartan 为代表。 也可按作用于不同受体亚型进行分类： 1.选择性AT1拮抗剂 2.选择性AT2拮抗剂 3.AT1/ AT2双重（平衡型）受体拮抗剂,科素亚（洛沙坦Losartan ） 美国默沙东（ Merck SharpDohme）公司生产 1.对肾脏血流动力学的影响与ACEI相似，能拮抗Ang对肾脏入球小动脉与出球小动脉的收缩作用。 2.对高血压、糖尿病合并肾功能不全患者有保护作用。 3.促进尿酸排泄作用，对减轻高血压病人用利尿药后可能引起的高尿酸血症是有利。 4.长期应用能抑制左室肥厚和血管壁增厚。,海捷亚 氯沙坦50mg+氢氯噻嗪12.5mg 与其他抗高血压药物比，科素亚和海捷亚的主要优势是其良好的耐受性，副作用低。 科素亚和海捷亚是非肽类血管紧张素II受体拮抗剂类药物中处方量最大的药物，在全世界抗高血压药物中销量排位第三。,代 文 Diovan 配方：缬沙坦80mg+氢氯噻嗪12.5mg 1996年5月上市， 瑞士Novatis公司生产。 阿瓦普 Avapro（依贝沙坦 Irbesartan ） 1997年9月上市， 法国Sanofi公司生产。 可延缓糖尿病进展70%以上。能突出地保护肾脏；副作用少而轻，类似于缬沙坦。,弥卡斯Micardis（替米沙坦Telmisartan ） 1998年1月上市， 德国Boehringer Ingelheim公司生产 。 泰瓦坦Teveten（依普沙坦Eprosartan ） 1997年7月上市； 美国Smith Kine Beecham公司生产。 维迪阿Verdia（泰寿沙坦Tasosartan ） 1998年1月上市， 美国Home Products公司生产。,全球主要血管紧张素II受体阻断剂类抗高血压药品概况,目前国内主要使用的AT阻断剂品种,(二) AT拮抗剂的药理作用 1.降压作用 在抗高血压方面至少与其他同类药一样有效。与ACEI比较，其优势还在于： (1) 几乎没有禁忌症。并且与其他很多抗高血压药物都能合用。不引起皮肤过敏、中性白细胞降低、消化道反应等副作用。 (2) 不引起咳嗽、血管神经性水肿；无诱发肾功能衰竭的危险。,阻断其循环和局部组织中的Ang所致的动脉血管收缩、交感神经兴奋和压力感受器敏感性增加等效应。由此引起显著降压作用。 Gohlke等用洛沙坦长期干预有中风趋向的自发性高血压大鼠，在出生前至出生后20周，给予口服洛沙坦30mg/kg/d，与安慰剂组比较，可明显减少高血压的发生。,Medina等比较了卡托普利与洛沙坦对高血压的影响。 口服洛沙坦15mg/kg/d，疗程2周，与安慰剂组比，正常血压WKY大鼠和自发性高血压大鼠均产生有统计学意义的血压下降，并呈剂量依赖性，强压程度和持续时间优于卡托普利。 他们认为原因之一是洛沙坦对AT1的阻断作用更完全。,Tsunode等对住院的原发性高血压患者给予洛沙坦口服治疗，于2周内逐渐增加剂量至舒张压降至12.0 Kpa以下，平均用药量为59.44.7mg/kg/d，结果显示对心率和肾功能无明显影响。 总数约2900例原发性高血压患者的临床研究显示，50mg/d的AT阻断药其抗高血压作用与依那普利20mg/d相当。与氢氯噻嗪合用，能产生相加性降压效果。,2.改变心力衰竭血流动力学特征，减轻左心室肥厚 在高血压和心力衰竭患者中，Ang合成增加是促成心肌肥厚的主要原因之一。 AT拮抗剂可拮抗由AT受体介导的病理生理反应，抑制新及细胞增生，延迟或逆转心肌肥厚。 并通过改变病人血管阻力、降低动脉血压、左室充盈压、肺毛细血管楔压、心率、以及去甲肾上腺素水平，增加心指数而改善心力衰竭症状。其效果与ACEI相当。,用冠状动脉结扎引起的心肌梗死小鼠（面积4%），每天灌胃给予Losartan 40mg/kg，共14天，结果使左心室末期舒张压及容积下降，静脉顺应性增加，15mg/kg 使心肌肥厚减轻，但心脏功能未见明显改变。 大鼠口服Irbesastan 60mg/d，共16周，结果显示能防止总的、区域性的血管阻力增加，动脉管壁和心肌肥大以及心脏纤维化。,对心衰的治疗结果表明， Losartan 与卡托普利对改善充血性心力衰竭心肌的作用相似，但Losartan治疗组的总死亡率为4.8%(病例总数为352)，而卡托普利为8.7%(总数为370例)。提示Losartan 在该方面比卡托普利优越。,3.心肌梗死的对抗作用 使心肌缺血大鼠的心肌乳酸脱氢酶、肌酐激酶活性降低。 离体大鼠心脏灌流结果亦显示，Losartan能在灌流时给药情况下有效减少心脏室性心动过速的持续时间，而卡托普利、肾素抑制剂（如remikiren、enalkiren）等药物必须在灌流前和灌流时均给药情况下才有前述作用。,4.肾脏保护作用 改善血流动力学，减轻肾血管阻力，选择性扩张出球小动脉，降低肾小球内压力，降低蛋白尿。 对肾脏病（肾炎、肾病综合征、肾功衰）的阻断Ang作用较ACEI更彻底，更具特异性。如使出、入球小动脉阻力下降，致单个肾小球滤过率增加。,目前认为，Losartan的肾脏保护作用主要在于减轻肾小球节段性硬化、蛋白尿等症状的发展。而对广泛性肾损害、并伴有明显肾脏血流动力学改变的病人则可使之加重。,AT1拮抗剂对缓解肾病模型中的肾小球硬化作用强于ACEI。 此外，抑制肾间质炎症，缓解间质纤维化，刺激利钠效应，增加肾血流和肾小球滤过率，保护肾脏而延缓慢性肾功能不全的过程，延缓肾功能恶化。 由此可见，AT1拮抗剂具有较ACEI更好的保护肾脏作用。,三、肾素抑制剂,包括： 肾素抗体（抗血清、单克隆抗体、Fab片段）； 肾素前体的前片段合成衍生物； Pepstain(肽胺)同类物和血管紧张素原同类物。 血管紧张素原同类物为目前最为有效的肾素抑制药。,肾素抑制药： 1.肽类依那吉仑（enalkiren） 降低高血压患者血中Ang与醛固酮水平， 但该药口服生物利用度低，临床应用受限。 2.非肽类瑞米吉仑(remikiren) 降压作用强于依那吉仑，降压同时增加有 效肾血流量，显著降低平均动脉压和增加 心输出量。,四、抗血管紧张素原与抗AT1的 基因治疗,有可能成为治疗高血压的新途径。 抗血管紧张素原的反义寡聚脱氧核苷酸（ODNS），使动物肝脏血管紧张素原mRNA降低或抑制其表达，由此降低血中Ang水平，血压下降。 AT mRNA的反义寡聚脱氧核苷酸（ODNS）给予动物脑室内注射引起血压下降。,第四节 其他与RAS有关的药物 （一）作用于5-HT的降压药,5-羟色胺(5-HT)主要存在于脑组织，肠道嗜铬组织和血小板中。其受体根椐对不同配基的亲和力可分为7类，各类中又可分为若干受体亚型。5-HT1A受体主要分布于神经中枢、交感神经末稍及平滑肌细胞上，介导血管扩张，而5-HT2受体则导致血管收缩。 5-HT可通过HT2受体使体内缩血管物质如PGF2、血管紧张素、去甲肾上腺素的释放增多而使缩血管作用增强，也能刺激血管平滑肌细胞增殖。,酮舍林(Ketanserin)是高度选择性的HT2受体拮抗剂，兼有较弱的1-受体阻断作用，能干扰5-HT的缩血管作用， 降低外周血管阻力，器官血流增多， 血压下降，尚能阻断5-HT导致的血管平滑肌细胞增殖。,乌拉地尔(Urapidil)可阻断外周突触后膜1受体， 兼有兴奋中枢5-HT1A 受体、抑制外周交感神经张力作用， 增强副交感神经活动而降压。 本类药具有较强的血管扩张作用，因对中枢的5-HT1A 受体有兴奋作用而阻断反射性的心动过速。对心输出量，动脉压力感受器，心肺反射无影响。 由于5-HT在高血压的发病机制中的作用尚未完全阐明，因而尚未广泛用于降压治疗，也未见更新型的药物报道。,（二）神经肽Y抑制剂,神经肽Y(NPY)是一种含有36个氨基酸残基的多肽，在外周常与去甲肾上腺素共存于交感神经末梢。 NPY具有三种受体亚型(Y1，Y2，Y3)，广泛分布于中枢神经系统和外周多种组织和器官，参与多系统功能调节。心血管系统主要以Y1受体为主。 NPY具有缩血管，增强内源性缩血管物质与抑制内源性舒血管物质的效应，可致血管平滑肌细胞增殖和心肌肥厚。,在大脑主要以Y2受体为主，在海马区密度尤大，介导升压反应。 Y1主要分布于皮层，介导降压反应。在SHR的孤束核中Y2受体密度较WKY高25%。这些均提示NPY在高血压病发病中具相当重要的作用。 NPY的拮抗剂有肽类和非肽类两种，前者缺点是稳定性差，药效持续时间短。,Benextramine（贝那曲明）是一种较早出现的具有阻断NPY的作用的-受体阻滞剂，但在有效剂量时非特异副作用较多，临床应用受限。 本类药物中较有前途的-trinositol是一种肌醇类似物，对突触后膜Y1和Y2受体均具有高度特异性的阻断作用，经证实具有降压作用。,（三）心钠素(ANP)及内肽酶抑制剂(NEP-i),作为体内升压物质的天然拮抗剂，心钠素的药理特征几乎综合了各种降压药的特点，可通过其A型和B型受体激活腺苷酸环化酶，具有强大的利尿排钠和扩张血管作用。静脉灌注心钠素能产生明显的降压效果。 心钠素的生物半衰期很短，主要受中性内肽酶的降解。 中性内肽酶抑制剂能延长心钠素的半衰期， 提高血清心钠素、脑钠素、cAMP的浓度，降低血浆肾素水平。,已有小规模的临床实验证实NEP-i具有抗高血压作用， NEP-i与ACEI合用具有协同效果。因而NEP-i有望成为抗高血压新药。 心钠素C型受体介导心钠素从循环中清除，不具有激活腺苷酸环化酶的作用，其受体抑制剂同样具有延