Nat Commun 山东大学齐鲁医院张文程教授团队揭示ACEI类药物卡托普利改善内皮功能障碍和降低血压的新机制

心血管疾病在世界范围内具有非常高的发病率和死亡率，而高血压是心血管疾病发生发展的主要危险因素之一。尽管有大量的研究探讨了高血压的多样性病因，但进一步探索其发病机制并寻找新的治疗靶点仍旧迫在眉睫。在高血压的众多病理生理机制中，内皮功能障碍是其中的重要因素，被认为是微血管和大血管病变发生的前兆。ACEI类药物作为心血管疾病治疗的基石之一，其作用范围十分广泛，主要机制是通过抑制AngII的生成和抑制缓激肽的降解发挥药理作用。山东大学齐鲁医院张文程团队近期研究发现，ACEI通过内皮细胞中转录因子Sp1/Sp3发挥促血管新生作用(Nat Commun. 2023;14(1):731)。然而，ACEI改善内皮功能障碍的机制尚未被深入探究。

Sp1和Sp3是特异性蛋白/Krüppel-like因子(Sp/KLF)转录因子家族的成员，该家族由具有三个锌指结构域的蛋白质组成，可以特异性识别富含鸟嘌呤的基因启动子区域(GC-box和GT-box)。转录因子Sp1和Sp3在哺乳动物的各类细胞中广泛表达，Sp1基因敲除小鼠的胚胎无法存活到第10.5天，表现出包括心血管系统在内的各个系统发育异常。Sp3基因敲除小鼠发育迟缓，导致产前或出生时因心脏畸形等发育障碍而死亡。考虑到Sp1/Sp3在心血管系统发育中的重要意义，其在内皮细胞及相关血管疾病中的作用亟待进一步研究。

2023年9月21日，山东大学齐鲁医院络病理论创新转化全国重点实验室张文程教授团队在Nature Communications杂志在线发表了题为“Endothelial Sp1/Sp3 are essential to the effect of captopril on blood pressure in male mice”的研究论文。本研究首次揭示转录因子Sp1/Sp3在血压及内皮功能调节中的重要作用，进一步深入研究发现ACEI类药物卡托普利(captopril)通过缓激肽B1受体上调Sp1/Sp3，实现降压和改善内皮功能，为诠释ACEI药理作用提供了更广阔的思路。

首先，研究者发现在高血压患者及AngII诱导的高血压模型小鼠的动脉内皮中，Sp1/Sp3的表达量显著降低。同时体外实验表明，AngII、ET-1、H₂O₂作用于内皮细胞可导致Sp1/Sp3的表达量随时间梯度下降。

随后，研究者构建了他莫昔芬诱导的内皮特异性Sp1/Sp3双敲小鼠，发现从7周龄起敲除小鼠血压升高，针对肠系膜动脉的血管张力实验证实敲除小鼠的内皮依赖性血管舒张功能显著下降，40周龄时敲除小鼠出现了显著的心脏肥大及心功能障碍。研究者发现，Sp1/Sp3抑制剂光辉霉素作用也可导致小鼠出现高血压及内皮功能障碍，进一步表明Sp1/Sp3在维持内皮功能和血压稳定中的重要作用。

研究者探索了Sp1/Sp3影响血压的下游机制，通过转录组测序及一系列分子实验，发现Sp1/Sp3可结合于AMPKα1和AMPKα2的启动子区域并促进其转录。实验表明，Sp1/Sp3敲除导致AMPKα1和AMPKα2表达降低，小窝蛋白Caveolin-1表达升高，从而结合eNOS并抑制其活性，导致内皮功能障碍和高血压。而在敲除小鼠中利用病毒过表达AMPKα，可显著改善敲除小鼠的高血压及内皮功能障碍表型。

接下来，研究者尝试利用ACEI类药物卡托普利治疗敲除小鼠，发现与对照小鼠相比，在正常生理状态及AngII诱导的高血压模型中均无法改善由Sp1/Sp3敲除导致的高血压及内皮功能障碍，说明Sp1/Sp3很可能介导卡托普利的药理作用。

体内体外实验表明，卡托普利可不依赖于缓激肽而直接激活缓激肽B1受体，上调Sp1/Sp3表达，进一步研究得知卡托普利通过HDAC1去乙酰化Sp1/Sp3并抑制其泛素化降解，从而导致下游通路激活。

综上所述，该研究发现了内皮细胞中Sp1/Sp3是影响高血压和内皮功能障碍的重要蛋白，Sp1/Sp3通过调控AMPKα1和AMPKα2转录发挥作用，明确内皮细胞中 Sp1/Sp3介导了卡托普利的部分药理作用，阐明卡托普利直接通过缓激肽B1受体上调Sp1/Sp3的分子机制。该研究为治疗高血压和内皮功能障碍提供了新的靶点，为探索ACEI新的药理作用提供了思路。

山东大学齐鲁医院张文程教授为论文的通讯作者，齐鲁医院心内科博士后吕翰林和普外科姜秀新为论文共同第一作者。该研究工作获得国家自然科学基金、山东省自然科学杰出青年基金等项目资助。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-41567-1