虽然高血压治疗药物种类较多且不断更新换代,但高血压控制效果仍难令人满意。1997年,美国关于预防、检测、评估和治疗高血压全国联合委员会第六次报告显示,在接受治疗的高血压患者中只有27.4％的患者血压得以控制。此外,这些药物还存在作用时间较短(不超过24h)、毒副作用较大(高血钾、低血压、咳嗽和不可逆肾损害等)、需终生服用等缺点[2]。中国人群中高血压发病率1958～1959年为5.11％,1979～1980年为7.73％,而1991年则达到11.26％,说明中国高血压发病率呈上升趋势[3]。由于传统的高血压治疗药物无法预防高血压发生和降低高血压发病率,因此,开展新的高血压防治方法的研究十分迫切和必要。
人类基因组计划的完成和后基因组计划的实施为高血压的治疗提供了新思路。研究表明,高血压是一种多基因遗传性疾病,具有家族聚集倾向,是一些基因结构及表达异常的结果,因此高血压基因治疗的研究是目前高血压治疗研究的热点。高血压基因治疗包括正义(基因转移)和反义(基因抑制)两种方式。
1. 正义基因治疗高血压
正义基因治疗高血压是指以脂质体、腺病毒或逆转录病毒为载体,通过静脉注射或靶组织局部注射将目的基因转染到体内,使之表达相应蛋白以达到治疗高血压的目的。
1.1 肾上腺髓质素基因肾上腺髓质素(adrenomedullin,ADM)在心肌细胞、血管平滑肌细胞(vascularsmoothmusclecell,VSMC)和内皮细胞中均有表达,ADM具有扩张血管、抑制VSMC增殖迁移、增加肾血流量和促进钠排泄等作用。Chao等[4]将构建的人ADMcDNA质粒通过尾静脉注射转染7周龄的自发性高血压大鼠(SHR),结果发现一次性注射ADM质粒后,ADM在肾、心和肺等组织中均稳定表达,并引起血压明显下降,持续5周以上;在第一次转染5周后再追加注射一次,降压效果可继续维持3周,血压最多可下降2.93kPa。该实验提示转染人ADM基因可长时间降低血压。
1.2 心房利尿肽基因心房利尿肽(atrialnatriureticpeptide,ANP)家族由三个成员组成,包括心钠素、脑钠素及C型ANP,是由17个氨基酸组成的环状结构。ANP主要有扩张血管、降低血压、抑制VSMC增殖和利钠利尿等作用。Lin等[5]以腺病毒为载体将人ANP基因转染高盐饮食诱发的高血压大鼠(DSS),单次静脉注射ANP基因3d后,即引起血压下降并持续5周以上,血压最高降低4.37kPa,免疫学检测发现,ANP在心、肺、肾等器官中均有表达。ANP转染后肾血流、肾小球滤过率、钠排出量、尿量和尿cGMP水平明显增加。形态学检测亦发现心肌肥厚、肾小球硬化、肾小管及动脉增厚等现象明显减轻,表明转染ANP基因对高血压有较好的治疗效应。
1.3 一氧化氮合酶基因内皮细胞产生的NO有参与血压、血流调节、抑制血小板聚集、抑制内皮细胞和VSMC增殖等作用。Lin等[6]以巨细胞病毒将一氧化氮合(nitricoxidesynthase,NOS)基因通过尾静脉注射转染SHR,单次注射后即可引起血压明显下降,持续5～6周,追加注射可维持10～12周,血压最大下降2.80kPa。对其他指标检测表明,NOS基因转染后,尿及动脉中cGMP水平、尿及血清中亚硝酸盐/硝酸盐水平均明显增高,但大鼠体重、心率、摄水量、饮食量和尿量等指标均无明显变化。说明NOS基因转染在高血压及心血管疾病的治疗中可能具有较理想的应用前景[7]。
1.4 血红素加氧酶基因血红素加氧酶(HO)能促进亚铁血红素转变为胆绿素,释放游离铁和一氧化碳,两者均参与血管张力调节。Sabaawy等[8]将载有人HO 1cDNA的逆转录病毒一次性注入5d龄SHR心肌中,结果发现大鼠表达HO 1并降低血压,HO 1基因表达表现为尿量减少、对动脉腔内压升高的反应性降低等。但值得注意的是,转染HO 1基因在降低大鼠血压的同时伴随明显的身体生长现象。
1.5 其他基因转染其他基因,如激肽释放酶(kallikrein)基因、肾素结合蛋白基因等也在高血压实验治疗中取得了一定效果,表明高血压的正义基因治疗是一种有前途的治疗方法。
2 反义基因治疗高血压
反义基因治疗高血压是近年兴起的一种高效、精确调控特定基因表达的新方法。其基本原理是:根据靶基因结构特点设计反义寡核苷酸(ASODN)分子,导入靶细胞或机体后与双链DNA结合形成三聚体(triplex)或与mRNA分子结合形成DNA RNA和RNA RNA杂合体,从而封闭或抑制特定基因的复制或表达,以减少其“下游”产物蛋白或酶的表达水平。目前,ASODN在恶性肿瘤、白血病、病毒感染性疾病(肝炎、流感等)、某些遗传性疾病及其他基因表达异常所致疾病的试验治疗中已取得较理想的疗效,且与传统治疗药物相比具有作用时间长、特异性强、毒副作用小等优点[9,10]。美国FDA于1998年批准第一个抗病毒反义药物进入临床后,反义基因治疗的研究步入了一个蓬勃发展的新阶段。
反义基因治疗高血压是指以脂质体、腺病毒或逆转录病毒为载体,通过静脉注射或靶组织局部注射将能与靶基因结合的ASODN转染到体内,使之抑制特定蛋白表达,从而治疗高血压。
2.1 Ⅰ型血管紧张素Ⅱ受体基因 Pachori等[11]以逆转录病毒将AT1R的ASODN转染SHR,可使大鼠血压持续下降,说明反义基因治疗高血压在理论和实践中都是可行的。此外,用转肾素基因大鼠建立高血压及其相关心肌肥厚动物模型,以逆转录病毒将AT1R的ASODN一次性注入新生大鼠心肌中,结果发现ASODN能长时间持续抑制AT1R在心血管组织中(包括心脏)的表达,虽然血压未降至正常水平,但心肌肥厚程度明显减轻;而对照组大鼠心肌肥厚在16d已非常严重,说明局部组织转染ASODN能产生较理想的治疗效果。
2.2 酪氨酸羟基酶基因 Kumai等[12]报道静脉注射酪氨酸羟基酶(TH)基因的ASODN可使SHR血压明显降低,肾上腺髓质中肾上腺素/去甲肾上腺素水平、TH酶活性和TH蛋白水平均明显下降,而给Wistar Kyoto大鼠静脉注射ASODN则对血压无明显影响,它能明显降低儿茶酚胺水平、TH酶活性及TH蛋白水平,说明全身应用抑制TH基因的ASODN对SHR的降压治疗是有效的。
2.3 血管紧张素原基因 AGT作为RAS的重要化合物,在人和动物高血压的发生、发展中起重要作用,资料显示全身应用AGT基因的ASODN能降低SHR血压水平。Kimura等[13]将重组腺病毒(recombinationadeno associatedvirus,rAAV)携带的AGT基因ASODN一次性注入5d龄的SHR心肌中,结果发现高血压发病推迟91d,且大鼠在成年后血压明显降低,并持续6个月。血压最大可降低3.07kPa,转染的ASODN在肝、肾、心脏中稳定发挥作用,能明显降低左室心肌肥厚和肝脏中AGT水平,且未见肝脏毒性作用发生。说明以rAAV转染AGT基因的ASODN能安全、稳定、长效地治疗高血压。
2.4 β1 肾上腺素能受体基因 β受体阻滞剂是高血压一线治疗药物,但因影响中枢神经系统和β2 肾上腺素能受体(β2 AR)而产生许多副作用。Zhang等[14]设计了特异性抑制β1 肾上腺素能受体(β1 AR)mRNA的ASODN,以期能克服传统β受体阻滞剂的缺点并产生长期降压效果。结果显示,单次静脉注射以阳离子脂质体为载体的ASODN能明显降低心肌β1 AR密度(30％～50％,持续18d),对β2 AR无影响,SHR血压最大可下降5.07kPa,持续20d,心率无明显下降,放射自显影检测脑组织中β1 AR无明显变化,而心、肾组织中则明显降低(P<0.05)。同时观察的β受体阻滞剂阿替洛尔(atenolol)对SHR降压作用只维持了10h,而且还能诱发心动过缓。研究结果表明,与传统的β受体阻滞剂相比,抑制β1 ARmRNA表达的ASODN能更长久、更稳定地降低血压,而对心率、β2 AR和中枢神经系统无明显影响。
2.5 血管紧张素转化酶基因 ACE在RAS和高血压中的重要作用已被大量研究所证实,ACE抑制剂是目前临床常用的一类高血压治疗药物。Wang等[15]重点研究了以下两个问题:(1)抑制ACEmRNA的ASODN能否预防幼年SHR发展为高血压;(2)以逆转录病毒载体将ASODN转染自发性高血压双亲大鼠,观察其抗高血压表型是否遗传给子代。结果发现,给5d龄SHR心肌注射以逆转录病毒为载体的ACE基因ASODN,能长时间适度降低血压,降低(1.12±0.20)kPa,且可以预防心血管及肾血管病理性变化的发生,并能减轻心室肥大,恢复肾动脉血压、受体依赖性收缩反应及内皮细胞功能;而转染相同基因的Wistar Kgoto大鼠血压无明显变化,表明RAS在高血压的发病中起重要作用,从基因水平抑制该系统可能是长期控制高血压的一种有效方法。
该研究一个独特的发现是转染ACE基因ASODN的自发性高血压双亲大鼠能够将其获得的抗高血压表型遗传给子代,其子代与亲代一样血压降低、心肌肥厚减轻、肾动脉兴奋偶联正常、肾动脉内皮细胞功能正常。Southern印迹法及聚合酶链反应(PCR)法检测结果表明,ACE基因ASODN已完整插入SHR亲代基因组并遗传给子代。这可能是子代SHR获得抗高血压表型的重要原因,该发现为具有家族遗传倾向的人类高血压的预防和控制提供了新思路。
2.6其他靶基因其他一些基因,如促甲状腺激素释放素 （thyrotropinreleasinghormone,TRH、）血管紧张素基因活化原 (angiotensingeneactivatingelements)、羧肽酶Y(carboxypeptidaseY)和c fos等基因的ASODN也具有降低血压和(或)抑制VSMC增殖等作用。
3． 结语
正义和反义基因治疗高血压所积累的大量实验资料充分说明基因治疗不但可以持续稳定降低血压,而且还可能从根本上控制高血压发生和控制高血压的家族遗传倾向,这是目前所有高血压治疗药物力所难及的。动物实验所取得的理想效果暗示着高血压基因治疗的临床研究已为时不远。但高血压基因治疗也面临着一些亟待解决的问题:(1)理想靶基因的选择,目前的资料多以单基因为靶点的治疗研究,而高血压是一种多基因调控性疾病,因此,选择多靶点(组合靶或网络靶)进行综合治疗应是高血压基因治疗研究的重要课题;(2)基因转运系统(如腺病毒、逆转录病毒、脂质体等)的转运效率和靶向性等需进一步提高,转运系统对人体的长期影响需进一步明确。在解决这些问题后,相信高血压的基因治疗会出现更加光明的前景。
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