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第一节
胎儿脑RAS的组成

一、血管紧张素原

在成年和胎儿动物模型上人们对血管紧张素原都进行了较为广泛的研究。其mRNA和蛋白均在成年脑组织中被检测出,而且其基因序列和肝脏相同。在胎儿脑组织,大鼠胎儿在孕第19天(embryonic day,E19)时可以检测到血管紧张素原的免疫活性。也有研究报道,在E18的大鼠胎儿的第三脑室内面的脉络膜和室管膜细胞上有血管紧张素原的存在。

人们用含有人血管紧张素原基因(human angiotensinogen,HAGT)的转基因小鼠来研究HAGT表达的发育调节。HAGT表达最早可以在胎儿E8.5检测到,从E9.5之后表达日趋增强。E16.5以上的胎鼠脑的HAGTmRNA呈中度表达。也有报道,胎鼠脑血管紧张素原mRNA在E15时可被检测出,其水平比E17~19时低大约10倍。Kalinyak等报道,从E15到E20,脑血管紧张素原mRNA比肝脏丰富,出生后12小时内,其水平增至胎儿水平的3倍,而肝脏则增至30倍。脑血管紧张素原mRNA及其蛋白表达量随发育程度而改变,提示很可能脑血管紧张素原对中枢神经系统的分化和/或增殖具有重要作用。

如上所述,在E18的大鼠胎儿的第三脑室内面的脉络膜和室管膜细胞上可检测出血管紧张素原的免疫活性。之后,在室旁核、视中核、弓状核的星形细胞都发现有血管紧张素原的免疫活性表达。在E20至出生后第0天,其免疫阳性的细胞密度和强度都快速递增,出生后其增长速度逐渐减慢。从脑血管紧张素原出现的时间来看,中枢RAS应该是在孕晚期才建立起来的。从其表达部位来看(脑血管紧张素原主要在胎儿下丘脑、丘脑、小脑及皮层神经元表达),提示它在胎儿的体液平衡,感觉运动的发育和脑成熟方面起重要作用。

二、肾素

在成年脑组织中,人们对肾素活性、蛋白及其mRNA都进行了深入细致的研究。但是在胎儿,这方面的研究十分有限。由于RAS的其他组分,如血管紧张素原,AT 1 R和AT 2 R在E19胎鼠都已经被检测到(见下文),说明胎儿脑肾素可能在此发育阶段或更早时期已经出现。的确,Sood等人采用免疫化学方法在E19胎鼠脑中检测到了肾素活性、血管紧张素原、ACE及AngⅡ,但是发现胎儿脑的肾素亚型与外周循环中的不同。

三、血管紧张素转化酶

血管紧张素转化酶(ACE,肽基二肽酶A;EC 3.4.15.1)是一种膜结合的金属蛋白酶,为RAS中的关键酶,可以将AngⅠ转化为AngⅡ(图3-1)。它不但存在于胎儿的外周系统,而且存在于胎儿的中枢系统。研究表明:人类脑的ACE免疫活性在胎儿时期已经出现,在大鼠和兔胎儿许多脑区可以检测到ACE mRNA和蛋白。在E19的胎鼠脑组织,可于脉络膜、SFO、垂体前叶检测到ACE。出生后,在尾状核发现有ACE活性。但是,ACE是否具有功能以及何时开始具备功能还有待于进一步研究。

有研究发现在成年动物,有些酶如褪黑素、糜酶、组织蛋白酶D等也与AngⅡ生成有关,但在胎儿时期这些酶的起源和功能还未见报道。

四、血管紧张肽

在成年大鼠、兔、灵长类动物的脑中,已证实有AngI、AngⅡ、AngIII和Ang-(1-7)的存在,且大鼠脑血管紧张肽的氨基酸序列和血浆中的相同。在成年鼠和狗中,人们对AngⅡ和Ang-(1-7)的研究最多。大鼠E20 的胎脑原代培养神经元可形成并释放AngⅡ。过去十年,对胎儿的系列研究证实了孕中晚期的绵羊胎脑中的AngⅡ已具备心血管和神经内分泌调控作用,详见后文介绍。

五、血管紧张素Ⅱ受体

(一)脑血管紧张素Ⅱ受体的发育

以往在成年模型上,人们对脑ATR也进行了系统的研究。ATR主要分为两类:AT 1 亚型和AT 2 亚型。RAS的重要生理功能如心血管功能调节、水钠平衡调节及激素分泌调节主要由AT 1 R介导。AT 1 亚型受体又可进一步分为AT 1a 和AT 1b 两种。胎脑的薄核、SFO、视前区、下丘脑PVN都有AT 1 R分布。在胎儿发育中期,垂体中的AT 1a 与AT 1b 受体表达量呈动态变化。在胎儿期和刚出生的大鼠脑垂体中,AT 1a 表达为主;随后以及成年大鼠的脑垂体中AT 1b mRNA的表达加强。在孕期第15天,胎鼠大脑中就可检测出AT 1a mRNA,第19天AT 1a mRNA的量达到高峰,出生后逐渐减少,而同时AT 1b mRNA的表达逐渐增高。

AT 2 R在胎儿时期也已经有表达。AT 2 R在胎儿的感觉系统中的表达很丰富,如中间膝状体(为听觉接替核),腹侧和背侧膝状体(整合来自视网膜的信号),上丘体(定位眼和头部的反射中心),副丘和下丘中(整合从脑干和脊髓的信号,从而维持运动协调)。在胎鼠发育期间,AT 2 R还出现在大脑的动脉、下橄榄核、舌下神经核的尾部、正中小脑核;在孕期13天,大鼠脑内的AT 2 mRNA在外侧下丘脑也有表达。此后,在前脑和后脑均有AT 2 R的表达。

有学说认为AT 2 R在胎儿体内占主导,而出生后逐渐变成AT 1 R在体内占主导。对于这一学说的正确理解应该是:其一,尽管有学说认为AT 2 R在胎儿体内占主导,但不等于胎儿体内所有部位中都一定是AT 2 R占主导。这种现象在胎脑中可能尤为突出。比如,对孕后期的胎脑下丘脑的SON和PVN,其中AT 1 R表达明显增高。其二,功能学研究也提示,在脑内局部注射AngⅡ引起的胎儿心血管反应和神经内分泌活动与AT 1 R的作用有关。我们对胎儿和成年脑AT 1 R和AT 2 R进行了比较,如图3-2。

图3-2 胎儿与成年脑的AT 1 R和AT 2 R分布和功能

Aa,B:胎儿与成年脑的AT 1 R和AT 2 R分布;Ab,随孕程增加,绵羊胎脑中AT 1 R的蛋白密度变化。AP:最后区(area postrema);LPBN:臂旁侧核(lateral parabrachial nucleus);MnPO:视前正中核(median preoptic nucleus);NTS:孤束核(nucleus of tractus solitarius);OVLT:终板血管器(organum vasculosum of the lamina terminals);PVN:室旁核(paraventricular nuclei);SFO:穹隆下器(subfornical organ);SON:视上核(supraoptic nuclei)。

(二)胎儿AT 1 R和AT 2 R在中枢神经系统中分布

表3-1 总结了胎儿脑中AT 1 R和AT 2 R的分布情况。

表3-1 大鼠胎儿脑中血管紧张素受体(AT 1 R,AT 2 R)的发育

“√,√√,√√√”分别代表免疫强度:轻,中,重。括号中数字代表大鼠胎龄天数。

(三)胎脑中的Ang(1-7)和Ang IV

在绵羊胎儿的研究表明,Ang(1-7)对胎儿的水电解质平衡起着重要调节作用。血管紧张素蛋白耦联的原癌基因Mas,可能是Ang(1-7)内在的结合位点。成年中枢神经系统中,Mas与SON和PVN中的AVP共存,在利尿-抗利尿和利钠抗利钠平衡中发挥重要作用。

与AT 1 R和AT 2 R比较,有关Ang IV的受体亚型AT 4 R的研究主要集中在成年脑中。现认为Ang IV主要在成年的学习、记忆和神经可塑性上起重要作用。但是在胎儿其存在、分布及相关功能还不清楚。最近有研究指出脑RAS的一些非经典的生理作用是由Ang IV受体系统AT 4 R介导的。AT 4 R亚型激动对学习记忆具有易化作用,提示脑RAS对正常的认知过程以及其在记忆相关功能障碍的治疗中的潜在作用。但是,对于Ang IV及其受体AT 4 R在胎儿的解剖和生理起源及功能还需要进一步的研究。 r6BKin2mqT3viqv8u8Pp4PaGYF3NBC3NhiTlu9w5tQZ4G7iRv2KpPNPe00qNU+rr

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