血管紧张素原研究进展

　　摘要　人血管紧张素原（angiotensinogen, aGT）是由452个氨基酸构成的球状糖蛋白。人AGT基因全长13kb，含5个外显子和4个内含子，位于染色体1q42～43区。AGT的主要功能是作为肾素的底物在调节血压上发挥重要作用。转基因小鼠的构建和应用使AGT在调节血压中的作用得到更深入的认识。AGT的合成不仅受激素的调节，更主要的是受基因转录水平的调控。已发现几种顺式作用因子和反式调节元件影响AGT基因的转录。迄今已经在AGT基因内含子、外显子和调控序列发现了多种基因变异。

　　关键词：血管紧张素原；结构与功能；转基因动物；基因变异；高血压病

　　高血压是一种严重危害人类健康的疾病。大量的研究和调查表明，高血压的发病具有遗传因素和环境因素。研究发现30％血压的变化与遗传因素有关。近10年来，从分子遗传学角度研究人类高血压病已取得很大进展。原发性高血压系多基因遗传性疾病，随着分子生物学技术的进步和发展，探索和确定原发性高血压的关键或特定基因已为人们所关注。

　　肾素—血管紧张素系统（RAS）的基因是迄今止研究最广泛的高血压相关基因。该系统在血压的调控和高血压的发病中具有重要作用。因此人们对该系统基因的研究尤为重视。

　　本文将对血管紧张素原（AGT）基因的结构、AGT蛋白的特性、功能、组织分布、调节、基因变异及其在高血压病中的作用作一综述。

　　1 AGT基因结构

　　AGT基因结构目前已经搞清楚，人AGT基因定位于1号染色体长臂42～43区（1q42～43区）。人类AGT cDNA由1455个核苷酸组成，编码含有485个氨基酸的蛋白质。AGT基因由5个外显子和4个内含子构成，全长13kb。AGT基因先表达出前体。成熟AGT由452个氨基酸残基构成，N端10个氨基酸相当于血管紧张素Ⅰ（AngⅠ），余下部分为切去AngⅠ的AGT部分。AGT基因编码区3'端后为带有二种poly a信号的非翻译序列，提示存在2种mRNA，其长度相差200个单核苷酸。

　　2 AGT的特性

　　人AGT是球状糖蛋白，随糖基化程度的不同分子量在55～65kDa之间。AGT是肾素作用的底物。在血循环，它被肾素水解生成无活性的血管紧张素Ⅰ（AngⅠ，10肽），后者在肺等器官内皮细胞血管紧张素转化酶（angiotensinⅠ—converting enzyme, ACE）作用下，从AngⅠ C端切除两个氨基酸生成具有血管收缩活性的8肽，即血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）。血管紧张素Ⅱ除具有刺激血管收缩引起血压升高的作用外，还具有促进醛固酮分泌，引起Na+贮留活性。由于ACE催化的反应不是限速反应，因此，作为RAS酶系中第一步限速反应底物的AGT，在AngⅠ及AngⅡ的生成以及血压调节及高血压的形成上具有十分重要的作用。

　　3 AGT的合成、分布及功能

　　AGT主要在肝脏合成，血浆AGT主要来自肝脏。此外，脑、大动脉、肾脏、肾上腺及脂肪组织也能合成AGT。最近发现，RAS除通过内分泌系统实现其功能外，血管紧张素的产生也在局部自分泌/旁分泌水平的发挥调节作用。

　　AGT作为肾素的底物在调节血压上具有重要作用。在一组547例较大样本的研究中，高血压患者和其后代血浆AGT水平较血压正常者明显升高。Watt等发现，血浆AGT水平在高血压患者后代高于血压正常者的后代。2例肝细胞肿瘤患者肝脏产生大量AGT mRNA，同时其血压亦明显升高。由此可见，血浆AGT浓度增加可使血压升高。

　　AGT在调节血压中的作用，还通过构建产生AGT转基因动物得到证实。Kimura等构建了大鼠全AGT基因序列的转基因小鼠，小鼠肝脏及脑AGT过度表达，可引起高血压。Fukamizu等构建了肾素-血管紧张素嵌合系统的转基因小鼠，发现仅同时携带两种基因的转基因小鼠可引起高血压，且对captopril敏感。此外，Padrazzini等反义AGT基因的构建及实验亦间接支持血浆AGT的浓度与调节AngⅡ的生成及血压有关。

　　AGT的其它作用还有作为急性炎症的反应蛋白，在局部拮抗炎症反应引起的血管扩张，因而可能有助于维持血压。

　　4 AGT的调节

　　4.1 激素调节 很多激素，如糖皮质激素（特别是地塞米松）、雌激素、AngⅡ和甲状腺素均能刺激AGT的合成和释放。这些激素能使大鼠肝脏和肝外组织（如胰腺细胞和脂肪细胞）AGT mRNA合成增加。

　　4.2 转录的调节 对AGT合成的调节，主要为转录水平的调节[1]。最近对小鼠的研究表明，小鼠AGT基因近端启动子序列（-96～+22）是成纤维细胞分化成脂肪细胞时AGT基因表达必需的序列[2]。一种肝脏特异因子（AGF2）可与AGT基因近端启动子元件（-96～+52）特异结合，另一个非特异的核因子（AGF3­）可与AGT基因启动子核心元件（-6～+22）结合。且这两种因子具有协同作用[2]。在人HepG2细胞中一种广泛表达的核因子（AGT基因启动子核心序列结合蛋白，AGCF1）可与AGT基因5'端启动子元件-25～-1之间的序列（又称为AGCE1）结合[3]，该元件位于TATA盒和转录起始位点之间。AGCE1在激活AGT转录，特别是通过下游核心元件激活AGT转录上起主要的调节作用。几种核因子可以结合在ACCE1的5'或3'部位，AGCE1可能在AGT转录启动的总速度以及决定AGT基因的表达类型上发挥重要调节作用。AGT基因的这些调控序列对AGT的合成十分重要。目前已发现了在AGT基因这一序列几个变异体，如20A→C，-18C→T和-6G→A等，然而仅AGCE1-6G→A的突变对AGT的合成有影响[3,4]。

　　5 AGT基因变异与原发性高血压

　　5.1 gT微卫星序列 人AGT基因3'端下游存在一段GT微卫星序列，长约113～133bp，在欧洲白种人中，已鉴定出112种长度多态类型，不同类型在人群中的分布频率为0.005至0.17之间不等，异质性高达75％。由于这段序列多态类型多，在人群中的异质性高，故可作为识别特定个体AGT基因型的可靠标记，以观察不同的AGT基因型与血压表型的关系。在对美国盐湖城和法国巴黎的379对高血压患者同胎对（sibling pairs）的分析中，发现AGT基因3'-端(GT)n等位基因与高血压存在连锁关系。在患重度高血压同胎对（舒张压大于100mmHg或正在接受2到3种抗高血压药物治疗者）中共有同一AGT(GT)n等位基因比率高出对照群体17％。此外研究还发现，年龄在60岁以下高血压患者中至少3％～6％与该基因座的突变有关。在上述同样的人群中，未发现RAS的其它基因如肾素基因、ACE基因或AngⅡtypeⅠ受体基因与高血压存在连锁关系。Caulfield等在英国人群也发现AGT基因3'-端(GT)n等位基因与原发性高血压存在强的连锁。此外，Caulfield等还在非洲-加勒比血统的受累同胎对中也发现(GT)n等位基因与高血压之间的连锁关系。这些研究显示，不同种族人群原发性高血压具有相似的遗传基础。

　　5.2 AGT M235T基因变异 Jeunemaitre等1992年报道了5种AGT基因的错义突变。其中仅M235T及T174M在人群中频率较高，引起人们广泛兴趣。M235T突变导致编码产物第235号甲硫氨酸变为苏氨酸。在白种人，AGT235T等位基因频率为0.35；在亚洲人为～0.75；在非洲人最高，为～0.93。M235T突变与高血压和血浆AGT水平相关联。M235T变异与原发性高血压的关系在不同的种族人群得到了证实。对美国盐湖城和法国巴黎白种人高血压患者研究表明，M235T变异体（即235T）的等位基因频率均高于正常对照，特别在重度高血压患者更明显（0.5 vs 0.38）；有轻到中度高血压史患者其频率亦高于对照。在日本人群中，也发现AGT235T等位基因与血压呈弱的相关[5]。

　　AGT 235T等位基因可能是使钠重吸引增加和血压增高的基因之一。然而，也有一些研究未发现AGT235T等位基因与高血压相关[6,7]。最近，4组样本量较大的研究均证实了M235T和原发性高血压相关[8～10]。

　　AGT 235T等位基因可轻度增加血浆AGT浓度。Jeunemaitre等1992年发现AGT235T等位基因携带者其血浆AGT浓度无论男女均较对照增高约20％。Bloen等发现携带235TT基因型的美国白人儿童其血浆AGT浓度高于235MM基因型者13％，非洲裔美国儿童血浆AGT平均浓度较白人儿童高19％，但因为235M等位基因频率低而未作相关性分析。Busjahn等最近报导，在双生子AGT235T等位基因携带者，血浆AGT浓度亦有增加的趋势[11]。

　　由上述研究可见，AGT m235T突变可引起血浆AGT水平轻度增加，导致AngⅠ和AngⅡ增加，最终引起血压升高。这可能是M235T突变产生高血压的重要原因。最近，Yanai等(1996)[3]和Inoue(1997)[4]均发现AGT基因启动子调控元件(AGCE1)-6处G→A的突变与AGT→235T等位基因转录从而增加AGT含量增加，可能是AGT-6G→A突变影响AGT基因转录增加所致。目前多认为AGT m235T突变不是功能性的。它可能是AGT基因-6G→A突变的遗传标记。

　　5.3 AGT基因的其它变异 AGT基因的另一错义突变是T174M，该突变导致编码产物第174号苏氨酸变为甲硫氨酸，该变异与M235T呈完全连锁不平衡。T174M突变与原发性高血压的关系在一些研究中也得到了证实，Morise等发现174M等位基因在高血压患者高于正常对照[12]；Iwai则发现TT基因型与血压有关；在174例北美Hutteritte brethren人，发现174M等位基因与收缩压在男性相关联，进一步研究发现其对收缩压的影响为常染色体显性遗传[13]。

　　此外，Gimenenz-Roqueplo等报道了1例AGT第248们半胱氨酸取代酪氨酸残基[14]。杂合子家系成员血浆AGT浓度降低40％，AngⅠ的产生率也较其它家族成员降低，可能是由于AGT c248突变后导致糖基化和分泌蛋白发生异常，使AGT分泌降低。抗AGT单抗对野生型和突变体蛋白的结合相差7.5倍，但肾素催化AngⅠ产生的速率未见差异。

　　6 AGT基因变异与其它疾病

　　近年来，随着对AGT基因变异研究的进一步深入，对AGT基因突变与其它疾病的关系进行了很多研究。主要有（1）妊娠高血压：Arngrimsson等发现，在冰岛和苏格兰患者同胎对AGT基因的GT微卫星序列和先兆子痫存在连锁。Ward等发现在白种人和日本人AGT m235T突变和先兆子痫相关。Kobash1995年也在日本人先兆子痫患者和对照研究中证实了上述结果。但是，Wilton和Morgan等则没有证实在白种人M235T突变与先兆子痫有关。这可能与他们选择的样本量较小有关。（2）冠心病：Ishigemi认为，235T等位基因频率在冠脉造影证实的冠心病人增高。Katsuya认为235T等位基因携带者患冠心病和心肌梗塞的危险性均增高数倍。Kamitani则认为，235TT基因型和ACE dD基因型同时携带者，心肌梗塞发生率增高。但是，Jeunemaitre等则未发现235TT和ACE dD同时携带者与冠脉狭窄程度的关系。这可能与他们选择的不同人种有关。（3）糖尿病肾病：Fogarty等在胰岛素依赖性糖尿病（IDDM）人群发现AGT m235T变异与糖尿病肾病相关。Marre等认为，同时携带AGT 235T和ACE d等位基因在糖尿病肾病合并症的产生中具有更大的危险性。（4）肥胖：Kanai等认为AGT在肥胖性高血压中发挥作用。Triet等发现，BMI＞26kg/m2高血压患者中，174M等位基因携带者较174T携带者加数倍。（5）心肌肥厚：Ishanov等在日本人发现M235T基因变异与心肌肥厚相关[15]。

　　总之，血管紧张素原在原发性高血压的发病中具有重要作用。随着分子生物学理论和技术的发展，通过相关基因变异等研究途径，找出高血压发病的关键基因是可能的。相信在不久的将来，对于象高血压这样多基因遗传性疾病，可望从基因水平提示其发病本质，为从遗传学角度防治本病提供新的途径。

　　*华西医科大学附一院内科实验室

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