Ангиотензин 1-7 - пептид, повышающий резистентность сердца к ишемии и реперфузии: нарративный обзор

В 1987 г. советский физиолог Ф.З. Меерсон постулировал существование в организме стресс-реализующих и стресс-лимитирующих систем [1]. К стресс-реализующим факторам можно отнести катехоламины, глюкокортикоиды, минералокортикоиды и ангиотензин II. К стресс-ли-митирующим факторам относятся опиоидные пептиды и ангиотензин 1-7. Установлено, что ангиотензин II играет негативную роль в регуляции толерантности сердца к ишемии/реперфузии (И/Р) и способствует неблагоприятному ремоделированию сердца [2, 3]. Продукт энзиматической деградации ангиотензина II – ангиотензин 1-7, напротив, повышает толерантность сердца к действию И/Р и препятствует ремоделированию сердца [4–6].

История открытия ангиотензина 1-7 и Mas-рецептора

В 1986 г. группа M. Wigler обнаружила в злокачественных клетках эпидермоидной карциномы человека (human epidermoid carcinoma) белок, названный авторами открытия Mas-окогеном (mas oncogene), который предположительно отвечал за малигнизацию клеток [7]. Этот белок был гидрофобным, состоял из 325 аминокислотных остатков и имел семь трансмембранных доменов, то есть был похож по структуре на G-белок сопряженный рецептор. В 1988 г. эта же группа установила, что Mas-белок экспрессируется клетками гиппокампа и коры головного мозга крысы [8].

В 1995 г. R. Metzger и соавт. [9] обнаружили, что Mas мРНК не только в головном мозге, но и в периферических органах, включая сердце, поэтому они стали называть Mas-белок не онкогеном, а протоонкогеном, тем самым подчеркивая, что этот белок может не вызывать малигни-зацию клеток. К сожалению, исследователи не представили количественных данных по уровню Mas мРНК в органах и тканях. Присутствие Mas мРНК в миокарде было подтверждено другими исследователями [10].

Таким образом, Mas-белок пополнил список орфанных (orphan – от греч. «сирота») рецепторов, к которым не найден эндогенный агонист. В 2005 г. Mas-белок перестал быть орфанным, было обнаружено, что эндогенным агонистом Mas-рецептора является ангиотензин 1-7 [11]. Показано, что через 7 дней после перманентной (без реперфузии) коронароокклюзии уровень экспрессии Mas-белка не менялся, а через 21 день после коронароокклюзии содержание Mas-белка в миокарде крыс уменьшалось на 40% [12]. Согласно данным W. Zhao и соавт. [13], перманентная коронароокклюзия приводит к увеличению экспрессии Mas-белка в инфарктном миокарде крыс. Через 3 дня после коронароокклюзии уровень Mas-белка в миокарде увеличивается в 6 раз, на 7-й и 14-й день – в 5 раз, на 28-й день он был выше, чем у контрольных животных в 3 раза.

Присутствие Mas-белка в ткани миокарда было продемонстрировано H. Xu соавт. [14]. Авторы сообщают, что коронароокклюзия (30 мин) и реперфузия (120 мин) не влияют на экспрессию ангиотензина 1-7 и Mas-белка в миокарде крыс [10]. К сожалению, исследователи не представили количественных данных, поскольку полученные ими сведения были основаны на результатах вестерн-блоттинга, который не позволяет давать количественную оценку экспрессии белков.

Ангиотензин 1-7 является продуктом протеолитической конверсии ангиотензинов, он был впервые обнаружен в мозге крысы в 1983 г. [15]. Концентрация ангиотензина 1-7 в сыворотке крови крыс составляет 150 нг/л (167 пмоль/л) [16]. Содержание ангиотензина 1-7 в ткани миокарда крыс определяли ELISA-наборами, оно составило 0,2 нг/мг белка [14].

Рецепторы ангиотензина 1-7

С какими G-белками сопряжен Mas-рецептор? От ответа на этот вопрос зависит понимание того, каков молекулярный механизм инфаркт-лимитирующего действие ангиотензина 1-7. Установлено, что рецепторы, обеспечивающие толерантность сердца к И/Р (опиоидные, каннабиноидные, брадикининовые, аденозиновые), сопряжены с Gi/o-, Gq-. G11-белками [17–19]. Есть данные, что Mas-рецептор сопряжен G11-белком [11]. Показано, что Mas-рецептор сопряжен с Gq/11-белками [20]. Установлено, что стимуляция Mas-рецептора приводит к активации эндотелиальной NO-синтазы [21].

Есть данные, что ангиотензин 1-7 может активировать ангиотензиновый АТ2 рецептор, который сопряжен с Gi/o-белками [22]. Сообщают, что ангиотензин 1-7 может связываться с ангиотензиновым АТ1 рецептором, вызывая его интернализацию (инактивацию) при участии β-аррестинов, то есть проявляет свойства антагониста АТ1 рецепторов [23]. Способность ангиотензина 1-7 ингибировать АТ1 рецептор подтверждают другие исследователи [24]. Вместе с тем показано, что ангиотензин 1-7 в большой концентрации 0,5 мкмоль/л может вызывать вазоконстрикцию за счет активации АТ1 рецепторов [25].

Однако в исследованиях, выполненных in vitro на клетках, экспрессирующих АТ1 и АТ2 рецепторы, было продемонстрировано, что сродство ангиотензина 1-7 к этим рецепторам в 1100 и 500 раз ниже, чем у ангиотензина II [26], поэтому маловероятно, что ангиотензин 1-7 является эндогенным антагонистом или агонистом рецепторов ангиотензина II. Исследователи не смогли получить убедительных данных о том, что ангиотензин 1-7 активирует Mas-рецептор [26]. Константа ингибирования (Ki) АТ1 рецептора ангиотензином 1-7 равна 233 нмоль, Ki для АТ2 рецептора составляет 288 нмоль [26]. Как мы уже отмечали выше, концентрация ангиотензина 1-7 в сыворотке крови крыс составляет 167 пмоль/л [16], поэтому представляется маловероятным, что эндогенный ангиотензин 1-7 может взаимодействовать с АТ1 и АТ2 рецепторами.

Таким образом, продемонстрировано, что Mas-рецептор сопряжен с Gq/11-белками. Кардиоваскулярные эффекты эндогенного ангиотензина 1-7, по всей видимости, являются результатом активации Mas-рецептора. Однако некоторые исследователи исключают взаимодействие ангиотензина 1-7 с Mas-рецептором [26]. Маловероятно, что эндогенный ангиотензин 1-7 взаимодействует с АТ1 и АТ2 рецепторами, поскольку имеет низкую аффинность к этим рецепторам. Инъекция экзогенного ангиотензина 1-7 может привести к стимуляции Mas- и АТ2 рецептора и блокаде АТ1 рецептора, поскольку вводимая доза пептида может быть достаточна для взаимодействия с тремя указанными рецепторами.

Кардиопротекторный эффект ангиотензина 1-7 при И/Р сердца

Изолированное перфузируемое сердце крысы было подвергнуто коронароокклюзии (15 мин) и реперфузии [27]. Ангиотензин 1-7, присутствующий в перфузионном растворе в конечной концентрации 0,22 нмоль/л, предотвращал развитие желудочковой тахикардии и желудочковой фибрилляции. Антагонист Mas-рецептора A-779 (2 нмоль/л) устранял антиаритмический эффект ангиотензина 1-7 [27]. Изолированное сердце крысы подвергали И/Р [28]. Пептидный агонист Mas-рецепторов CGEN-856S (40 пмоль/л) предупреждал появление реперфузионных аритмий. Перфузия изолированного сердца раствором, содержащим ангиотензин 1-7 (0,22 нмоль/л) до и после ишемии, способствовала восстановлению сократимости сердца во время реперфузии [29]. A-779 устранял инотропный эффект ангиотензина 1-7. Изолированные сердца обычных мышей и сердца мышей с нокаутом Mas-рецептора были подвергнуты И/Р. Оказалось, что сердца мышей, лишенных Mas-рецептора, более чувствительные к И/Р, чем сердца обычных мышей [30]. Следовательно, эндогенный ангиотензин 1-7 обеспечивает толерантность сердца к И/Р. Изолированное сердце крысы подвергали И/Р [31].

Предварительная перфузия сердца раствором, содержащим ангиотензин 1-7 (1 нмоль/л), способствовала восстановлению сократимости сердца во время реперфузии [31]. Изолированные сердца спонтанно гипертензивных крыс (spontaneously hypertensive rats, SHR) с сахарным диабетом подвергали И/Р [32]. Предварительное внутрибрюшинное введение крысам ангиотензина 1-7 (576 мкг/кг = 640 нмоль/кг) способствовало восстановлению сократимости сердца при реперфузии [32].

Изолированные перфузируемые сердца крысы подвергали коронароокклюзии (15 мин) и реперфузии (30 мин) [35]. Предварительная перфузия (30 мин) сердец раствором, содержащим ангиотензин 1-7 (1 нмоль/л), способствовала улучшению сократимости сердца во время реперфузии. Инъекция индометацина, ингибитор циклооксигеназы (5 мг/кг, внутрибрюшинно), перед изоляцией сердца устраняла инотропный эффект ангиотензина 1-7 [35]. Исследователи заключили, что циклооксигеназа участвует в кардиопротекторном эффекте ангиотензина 1-7. Изолированные кардиомиоциты крысы подвергали гипоксии/реоксигенации, что вызывало Ca2+-перегруз-ку кардиомиоцитов [36]. Добавление в среду инкубации клеток ангиотензина 1-7 (10 нмоль/л) предотвращало появление Ca2+-перегрузки кардиомиоцитов. Кальциевая перегрузка играет важную роль в реперфузионном повреждении сердца [34], поэтому ее уменьшение можно рассматривать как фактор, способствующий повышению толерантности сердца к И/Р.

Кардиомиобласты крыс H9C2 подвергали воздействию гипоксии/реоксигенации [37]. Ангиотензин 1-7 (80 нмоль/л) увеличивал выживаемость клеток и ингибировал апоптоз. Изолированное сердце крысы подвергали коронароокклюзии (30 мин) и реперфузии (30 мин) [38]. Перфузия сердца раствором, содержащим ангиотензин 1-7 (10 нмоль/л), способствовала уменьшению размера инфаркта в 3 раза, уменьшала выброс креатинкиназы, увеличивала давление, развиваемое левым желудочком (ДРЛЖ), снижала реперфузионное увеличение конечного диастолического давления (КДД), увеличивала коронарный проток. Перфузию раствором, содержащим ангиотензин 1-7, начинали за 5 мин до восстановления коронарного протока и продолжали в течение 10 мин после возобновления реперфузии [38]. Следовательно, можно утверждать, что ангиотензин 1-7 предупреждает реперфузионное повреждение сердца.

Изолированное сердце крысы подвергали коронаро-окклюзии (30 мин) и реперфузии (30 мин) [39]. Во время возобновления коронарной перфузии сердце перфузировали (10 мин) раствором, содержащем ангиотензин 1-7, что приводило к уменьшению выброса из миокарда креа-тинкиназы и лактатдегидрогеназы, маркеров некроза клеток. Перфузию раствором, содержащим ангиотензин 1-7, начинали за 5 мин до возобновления коронарной перфузии и продолжали в течение 10 мин после возобновления коронарного протока. Блокаторы Mas-рецептора (A779 и D-Pro7- ангиотензин 1-7) устраняли кардиопротекторный эффект ангиотензина 1-7 [39]. Представленные данные указывают на то, что активация Mas-рецепторов повышает толерантность сердца к реперфузии.

У крыс воспроизводили 30-минутную коронароокклю-зию и последующую реперфузию [5]. Избыточную экспрессию Mas-рецептора в ткани миокарда обеспечивали с помощью инъекции лентивируса в левый желудочек. Повышенная экспрессия Mas-рецептора вызывала улучшение сократимости левого желудочка во время реперфузии [5].

Таким образом, получены данные о том, что экзогенный ангиотензин 1-7 вызывает увеличение толерантно- сти сердца к ишемии и реперфузии за счет активации Mas-рецептора. Способность ангиотензина 1-7 предупреждать реперфузионное повреждение кардиомиоцитов и улучшать восстановление сократимости сердца при реперфузии указывает на то, что агонисты Mas-рецептора могут найти применение в профилактике реперфузионных повреждений сердца у пациентов с острым инфарктом миокарда (ОИМ) и чрескожными коронарными вмешательствами (ЧКВ).

Вместе с тем обращает на себя внимание тот факт, что почти все исследования с использованием ангиотензина 1-7 выполнены in vitro . По всей видимости, это связано с тем, что ангиотензин 1-7 в крови подвергается быстрому энзиматическому гидролизу. На наш взгляд, применение в клинической практике могут найти энзимоустойчивые пептидные аналоги ангиотензина 1-7 или непептидные агонисты Mas-рецептора.

Роль киназ и NO-синтаз в кардиопротекторном эффекте ангиотензина 1-7

Известно, что в инфаркт-лимитирующем эффекте пре- и посткондиционирования важную роль играют следующие киназы: протеинкиназа С (ПКС), фосфоинози-тид-3-киназа (phosphoinositide 3-kinase, PI3K), киназа-1/2, регулируемая внеклеточным сигналом (extracellular signal-regulated kinases-1/2, ERK1/2), митоген-активируе-мая протеинкиназа киназа-1/2 (mitogen-activated protein kinase kinase-1/2, MEK1/2), Akt-киназа, 5’-аденозинмо-нофосфат (АМФ)-активируемая протеинкиназа (AMP-activated protein kinase, AMPK), протеинкиназа G (ПКG), Янус-киназа 2 (Janus kinase-2, JAK2) [17]. Есть данные о том, что активация NO-синтазы также повышает толерантность сердца к И/Р [17]. Можно было предположить, что эти же киназы и NO-синтазы участвуют в кардиопро-текторном эффекте ангиотензина 1-7.

В 1996 г. было показано, что ангиотензин 1-7 (3 мкмоль/л) вызывает дилатацию изолированных коронарных артерий собаки за счет активации NO-синтазы при участии эндогенного брадикинина, поскольку антагонист брадикининовых B2-рецепторов Hoe 140 устраняет вазодилатацию [40]. Ангиотензин 1-7 (1–10 мкмоль/л) усиливал продукцию супероксидного радикала и NO изолированными эндотелиоцитами [41]. Следует отметить, что исследователи использовали высокие концентрации ангиотензина 1-7 (1–10 мкмоль/л), в которых он может взаимодействовать с АТ1 и АТ2 рецепторами [26], поэтому осталось неясным, является ли вазодилатация следствием активации Mas-рецептора или результатом взаимодействия ангиотензина 1-7 с АТ1 и АТ2 рецепторами.

Было обнаружено, что ангиотензин 1-7 (100 нмоль/л) усиливает продукцию NO изолированными эндотелио-цитами [21]. Антагонист Mas-рецептора A-779 устранял этот эффект ангиотензина 1-7. Следовательно, увеличение продукции NO связано с активацией Mas-рецептора. Сообщают, что ангиотензин 1-7 (10 нмоль/л) стимулирует продукцию NO изолированными кардиомиоцитами за счет стимуляции Mas-рецептора и активации эндотелиальной NO-синтазы [42, 43].

Следовательно, стимуляция Mas-рецептора приводит к усилению продукции NO кардиомиоцитами и эн-дотелиоцитами. Сообщают, что NO-синтаза принимает участие в кардиопротекторном эффекте эндогенного ангиотензина 1-7 [38]. В какой мере кардиопротекторный эффект экзогенного ангиотензина 1-7 зависит от стимуляции NO-синтазы, неизвестно. В исследовании, выполненном на изолированных кардиомиоцитах, было определено, что ангиотензин 1-7 активирует NO-синтазу и стимулирует синтез цГМФ растворимой гуанилил-циклазой [44]. цГМФ является активатором ПКG, которая обеспечивает толерантность сердца к И/Р [17]. Продемонстрировано, что ангиотензин 1-7 (10 мкмоль/л) стимулирует синтез оксида азота в изолированных кардиомиоцитах крысы [45]. Антагонист Mas-рецептора A-779 устранял этот эффект ангиотензина 1-7. Следовательно, стимуляция Mas-рецептора приводит к активации синтеза NO кардиомиоцитами.

Сообщают, что внутривенное введение крысам ангиотензина 1-7 (8 пмоль/кг = 7,2 мкг/кг) приводит к стимуляции JAK2, Akt и PI3K в миокарде крыс [46]. Эти киназы обеспечивают толерантность сердца к И/Р [17]. Стимуляция Akt и PI3K происходит за счет активации Mas-рецептора, а активация JAK2 за счет активации AT1-рецепто-ра. Как мы уже сообщали выше, ангиотензин 1-7 имеет низкое сродство к AT1 рецептору [26], поэтому для стимуляции AT1 рецептора требуется доза ангиотензина 1-7 более 233 нмоль/кг. Осталось неясным, как ангиотензин 1-7 в столь малой дозе (8 пмоль/кг) может стимулировать AT1 рецептор.

Эта же группа исследователей сообщила, что ангиотензин 1-7 (0,08–800 пмоль/кг) не влияет на активность ERK1/2 в миокарде крыс, но в дозе 8 пмоль/кг вызывает фосфорилирование signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) [47], который обеспечивает толерантность сердца к И/Р [17]. Показано, что антагонист Mas-рецепторов D-Ala7-ангиотензин 1-7 (80 пмоль/кг) не влияет на ангиотензин 1-7 индуцированное фосфорилирование STAT3. Однако лозартан, антагонист AT1-ре-цептора, устраняет указанный эффект ангиотензина 1-7 [47]. Учитывая низкое сродство ангиотензина 1-7 к AT1 рецептору, достоверность полученных данных вызывает сомнение. Показано, что внутривенное введение ангиотензина 1-7 (6 мкг/кг/ч) приводит к активации PI3K, NO-синтазы и Akt в ткани миокарда [48].

Ангиотензин 1-7 (500 нмоль/л) активирует ERK1/2 в клетках H9C2 [49]. Эта концентрация достаточна для стимуляции Mas-, АТ1 и АТ2 рецепторов [26], поэтому осталось неясным, с активацией какого рецептора связан указанный эффект ангиотензина 1-7. В исследовании, выполненном на клетках 293T, экспрессирующих Mas-рецептор, было продемонстрировано, что ангиотензин 1-7 (1 мкмоль/л) активирует ERK1/2 [50]. Исследователи утверждают, что этот эффект связан с активацией Mas-рецептора [50]. Осталось неясным, если эффект действительно связан с активацией Mas-рецептора, зачем нужно было использовать столь высокую концентрацию ангиотензина 1-7.

Ангиотензин 1-7 (100 нмоль/л) активирует NO-синтазу и PI3K в изолированных кардиомиоцитах [51]. Способность ангиотензина 1-7 (1 мкмоль/л) стимулировать PI3K была продемонстрирована на клетках H9C2 [52]. Антагонист Mas-рецептора A-779 устранял этот эффект ангиотензина 1-7. Следовательно, активация Mas-рецептора приводит к стимуляции PI3K.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют, что активация Mas-рецептора может способствовать увеличению толерантности сердца к И/Р за счет стимуляции NO-синтазы, PI3K, Akt и, возможно, ERK1/2 и ПКG. Остается неясной роль AMPK и ПКС в кардиопро-текторном эффекте ангиотензина 1-7.

Гипотетический конечный эффектор ангиотензина 1-7

Гипотетическим конечным эффектором ишемического пре- и посткондиционирования являются АТФ-чув-ствительные (КАТФ) К+-каналы и переходная пора митохондриальной проницаемости (mitochondrial permeability transition pore, MPT-пора) [17]. Были основания полагать, что какие-то из этих структур принимают участие в кар-диопротекторном эффекте ангиотензина 1-7. Сообщают, что антиноцицептивный эффект ангиотензина 1-7 при периферическом введении связан с активацией NO-синтазы, растворимой гуанилилциклазы и КАТФ-каналов [53]. Подобные молекулярные структуры присутствуют в ткани миокарда, поэтому логично предположить, что они ответственны за кардиопротекторный эффект ангиотензина 1-7. Это предположение нуждается в экспериментальном подтверждении. Данные о способности ангиотензина 1-7 оказывать влияние на состояние МРТ-поры отсутствуют.

Заключение

Представленные данные указывают на то, что ангиотензин 1-7 может предупреждать как ишемические, так и реперфузионные повреждения сердца. Ангиотензин 1-7 не только предотвращает гибель кардиомиоцитов, но и улучшает сократимость сердца во время реперфузии, поэтому можно говорить о перспективах применения его энзимоустойчивых аналогов в клинической практике при лечении ОИМ.

Кардиопротекторный эффект ангиотензина 1-7 связан с активацией Mas-рецептора, который сопряжен с Gq/11-белками. В кардиопротекторном эффекте ангиотензина 1-7 участвуют следующие ферменты: NO-синтаза, растворимая гуанилилциклаза, PI3K, Akt, возможно, ПКG и ERK1/2. Роль ПКС и AMPK в этом эффекте не изучена. Молекулярная природа конечного эффектора инфаркт-лимитирующего действия ангиотензина 1-7 не выяснена. Возможно, этим конечным эффектором является сарколеммальный КАТФ-канал или митохондриальный КАТФ-канал.