腎素-血管緊張素-醛固酮系統在眼科疾病中的研究進展

劉 野，趙江月，張勁松

?

腎素-血管緊張素-醛固酮系統在眼科疾病中的研究進展

劉 野，趙江月，張勁松

腎素-血管緊張素系統;視網膜；糖尿病視網膜病變；青光眼

自從1898年Tigerstedt R等發現腎素以來，對腎素-血管緊張素-醛固酮系統(renin-angiotensin-aldosterone system， RAAS)的研究已有近百年的歷史。由于其在調節血壓和維持電解質平衡的過程中起著重要作用而一直受到廣泛關注。近幾年來，科學家發現在人體的一些器官可以獨立表達RAAS系統，其中包括：心臟、腎上腺、卵巢、胸腺以及眼睛。越來越多的研究表明，RAAS系統中的所有成分均在睫狀體和視網膜中有所表達，并且其參與房水形成和視網膜血管的發育，因此其功能失調可以導致青光眼以及視網膜血管性疾病[1]。本文就眼部RAAS系統與眼科相關疾病的研究進展做一綜述。

1 RAAS系統簡介

RAAS系統是一個激素系統。在失血或血壓下降等因素刺激下，這個系統會被啟動，用以協助調節體內的長期血壓與細胞外液量(體液平衡)。當血壓降低時，腎臟分泌腎素。腎素催化血管緊張素原水解產生血管緊張素Ⅰ(ANGⅠ)。ANGⅠ基本沒有生物學活性，而是經血管緊張素轉化酶(angiotensin converting emzyme， ACE)剪切C-末端兩個氨基酸殘基而形成血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)。AngⅡ有兩個主要受體分別為AT1R和AT2R，其中AT1R具有較高的生物活性，AngⅡ通過AT1R可以使血管收縮，從而使血壓升高，因此，目前很多的降血壓藥物都是通過阻斷AT1R，阻止其與AngⅡ的結合，從而達到降低血壓的目的[2]。此外AngⅡ還能刺激腎上腺皮質分泌醛固酮。醛固酮通過與其受體鹽皮質激素受體(MR)結合而促進腎臟對水和鈉離子的重吸收，繼而增加體液容量，升高血壓。 以上所述的RAAS系統存在于血液循環中，被稱為經典概念的RAAS系統。而近年來，研究發現在一些器官中具有于經典RAAS系統之外的“獨立”RAAS系統，而眼睛正是其中之一。有研究發現，視網膜中的腎素原、腎素、AngⅡ的濃度遠遠高于血漿，而由于血-視網膜屏障的存在，血漿中的AngⅡ等不能通過該屏障進入視網膜，這無疑說明視網膜具有合成AngⅡ的能力。另外，該系統中的其他物質，如AT1R、AT2R、 醛固酮、MR、Mas受體等均在眼組織中有表達，并且發揮著重要作用。

2 RAAS系統在正常視網膜發育過程中的作用

在視網膜發育的早期，包括腎素、腎素原、ACE、AT1R、AT2R在內的RAS系統均在視網膜細胞內有所表達[3]。其中腎素、腎素原、ACE在出生后第1天即出現在視網膜內[3]，且ACE的表達量逐漸增加。而AT2受體的表達情況則與ACE相反。在出生后第1天，AT2的表達量最高，隨后逐漸減少[4]。RAAS系統出現的時間與視網膜內層血管形成、神經分化、突觸形成的時間相吻合。因此，有學者提出RAAS系統很可能在這些過程中起著重要作用。

轉基因鼠研究證實了RAAS系統在視網膜血管發育中的作用。該研究使用了m(Ren2)轉基因鼠，這種鼠的特點是其高度表達腎素和AngⅡ。通過比較發現出生后第7天，該鼠較正常SD大鼠，其眼底的血管分布范圍更大。這一現象說明網膜發育早期AngⅡ的高表達可以加速血管的生長。而隨后報導的1例早產兒視網膜病變的病例報告也證實了RAAS系統在視網膜血管發育中的作用。該報告中1位在懷孕期間服用了ACE抑制劑的母親，其產下的兩名嬰兒在沒有長期吸氧史的情況下均出現了內層視網膜血管出現嚴重的分化障礙，血管生長不良，視網膜組織缺氧等一系列變化，并最終發展為早產兒視網膜病變 。該病例也證明了RAAS系統，尤其是ANGⅡ，在視網膜血管生長過程中的促進作用。

3 RAAS與早產兒視網膜病變

早產兒視網膜病變(retinopathy of prematurity， ROP)是指在孕38周以下，低出生體重，長時間吸氧的早產兒，其未血管化的視網膜發生纖維血管膜增生、收縮，并進一步引起牽拉性視網膜脫離和失明的一種視網膜血管病變[5]。2001年公布的1份針對此病的發病率而進行的多中心流行病學調查顯示：在發達國家中，大約68%出生體重小于1251 g的嬰兒均不同程度的患有此病[6]。即使對于那些僅患有輕度病變的嬰兒，其視功能也顯著差于正常對照組[7]。雖然目前可以通過光凝術控制此種病變中異常血管的生長，但是這類治療方案會不可避免的造成視功能損傷。因此研究人員一直希望能從分子水平上有效地抑制異常血管生長，從而避免因手術而造成視功能損傷。

研究發現，在ROP患兒血清中，腎素原表達量明顯高于正常值[8]。此外，在模擬ROP病變特點而制作的大鼠氧誘導視網膜病變(oxygen-induced-retinopathy, OIR)模型中發現，其眼內的腎素水平升高[9]，且AT1R和AT2R的表達量明顯高于正常大鼠[3]。而抑制RAAS系統可以減少OIR模型中的新生血管情況[10-11]。這一現象的具體機制尚未完全明確，但相關研究發現抑制RAAS系統可以導致新生血管生長因子(VEGF)和VEGF-2的表達量下降[9]，而VEGF已被公認為是新生血管生成的重要調節因子。這可能是抑制RAAS系統可以改善ROP病變的原因之一。 另外，RAAS系統的抑制能改善OIR模型中的膠質細胞改變。而膠質細胞在視網膜血管化的過程中發揮著重要的指導作用[12-13]。

4 RAAS與糖尿病視網膜病變

糖尿病視網膜病變是糖尿病常見的并發癥之一。根據近期一個大規模多中心流行病學調查結果，幾乎所有的1型糖尿病患者和約60%的2型糖尿病患者會患非增殖型糖尿病視網膜病變[14]。大量證據表明，高血壓患者是糖尿病視網膜病變的高危人群[15]。另外，也有研究證實RAAS阻斷劑可以減少糖尿病心血管并發癥的發生與發展。鑒于RAAS系統，尤其是AngⅡ在新生血管形成方面的重要作用以及視網膜已被證實具有獨立的RAAS系統，有學者推測RAAS系統的失調可能是引起糖尿病視網膜病變發生和發展的因素之一。

研究表明，糖尿病視網膜病變患者玻璃體中腎素原、腎素、AngⅡ濃度均高于正常人[16]。在糖尿病大鼠模型中，AngⅡ、AT1R和AT2R表達量均顯著升高，而阻斷AngⅡ可緩解血-視網膜屏障破壞的發生[17]；AngⅡ可以改變視網膜周細胞之間的縫隙連接[18]；ACE可以減少人視網膜內皮細胞內緊密連接蛋白ZO-1的表達。此外，VEGF已經被證實在糖尿病視網膜病變發展中起重要作用。在動物實驗中發現，從糖尿病發生早期開始，VEGF的表達量已開始升高[19]，而抑制RAAS系統，不論是通過抑制ACE還是通過抑制AT1R，都能阻止VEGF的表達升高[20-21]。除動物實驗以外，Chaturvedi等[22]發現使用AT1R阻斷劑可以降低糖尿病患者糖尿病視網膜病變的發生率并減緩其進展。這些研究成果揭示了RAAS系統在糖尿病視網膜病變發生發展中的重要作用，同時也為該病的治療提供了新的思路。

5 RAAS系統與青光眼

青光眼是主要的致盲眼病之一。目前青光眼的治療藥物作用機制主要是降低眼壓。然而，雖然這類藥物可以降低眼壓，但是由于神經節細胞的逐步死亡，患者的視力進行性下降并不隨著眼壓的降低而得到緩解。因此，很多科學家一直致力于研究出具有降眼壓和視神經保護的雙重作用的藥物。而RAAS系統的阻斷劑正是候選之一。

總所周知，眼壓形成的重要因素之一為房水是由睫狀體上皮細胞分泌。而RAAS系統內的多個組分包括腎素原、ACE、ACE2、AT1R都被發現在睫狀體中有所表達[23]，其中AT1R更是被發現在無色素上皮細胞中有表達[24]，而這種細胞正是參與房水形成的主要細胞類型。在此基礎上，研究發現無論ACEI還是AT1R阻斷劑都具有降低眼壓的效果[25]。此外，一個小規模回顧性研究發現服用ACEI的正常眼壓型青光眼患者的視力損害情況要明顯優于對照組[26]。這些研究都證明了RAAS系統參與了眼壓的形成與變化過程，通過阻斷該系統可以得到降低眼壓的作用。

另外，近期有研究通過建立大鼠慢性青光眼模型發現，建立模型后第10周，每天口服AT1R阻斷劑的青光眼大鼠其視網膜神經節細胞存活率比未服藥的青光眼大鼠高大約38%[27]。而另一個大鼠視網膜缺血再灌注損傷的研究中，應用ACEI和AT1R阻斷劑的大鼠，其損傷后第7天視網膜神經細胞存活率也顯著高于對照組[28]。上述研究雖然沒能揭示抑制RAAS系統所產生的視神經保護的具體機制，但其效果已毋庸置疑。綜合目前的研究狀況，RAAS系統與青光眼的發生發展有關，通過阻斷該系統可以產生降低眼壓，保護視神經的雙重效果。

6 討論與展望

盡管很多研究發現AngⅡ在正常網膜功能及視網膜血管疾病的發生發展中具有重要的調節作用，但是其內在的具體機制尚未完全明確。另外，對于RAAS系統中，其他組成成分的作用研究，目前才剛剛起步。在臨床方面，目前仍有很多問題需要深入研究[29-30]。如針對上文中提到的OIR和DR的大多數研究都通過阻斷ACE或AT1R作用以消除AngⅡ的損傷作用，但是這些藥物干預的視網膜保護作用并不完全。這可能是由于其對AngⅡ及其他成分的抑制作用不完全。如腎素原在糖尿病患者的玻璃體中含量增高 ，并進一步導致視網膜病變，其作用機制可能是通過最近才發現的腎素受體 而并非之前所認為的AngⅡ。近期報道的以高血壓大鼠為模型的相關研究中發現，阻斷腎素可以獲得和阻斷ANGⅡ相近的器官保護效果[31-32]。Tenkumo等[33]通過建立視網膜缺血再灌注損傷模型，發現損傷后視網膜內腎素原表達增高，而應用腎素原抑制劑阿利吉倫可以顯著減輕缺血再灌注后所造成的視神經損傷，但其具體機制有待深入研究。另外，RAAS系統中的其他組成成分也可能參與了例如OIR、DR等疾病的進展，例如醛固酮以及其作用受體MR。其中MR廣泛存在于視網膜內的血管、神經元、膠質細胞中。Liu等[34]發現，通過Spironolactone抑制MR可以減輕視網膜缺血再灌注損傷。這無疑反映了Aldosterone在視網膜血管病變中發揮著重要的作用。另外，諸如EPHESUS之類的臨床試驗證實了對于心力衰竭患者，同時阻斷AT1R和MR的聯合治療較之單獨治療可以提供更好的心肌保護作用從而提高患者的存活率[35]。而目前關于這種聯合治療對于上文提到的幾種眼科疾病效果如何的相關文獻報。總之，盡管目前針對RAAS系統對于眼科疾病的研究已不算少數，但大多數的研究均圍繞AngⅡ而展開，而很少針對系統中其他的組分。

RAAS系統有著調節視網膜正常功能和加速視網膜病變發展的雙重作用。視網膜內具有獨立的RAAS系統，這一系統可能參與了神經元、膠質以及網膜血管化的調節，但具體機制尚未完全闡明。研究表明在OIR和DR的動物實驗中，通過加入ACE或者AT1R的阻滯劑可以改善新生血管形成和神經元功能失調。而在臨床實驗中，阻斷RAAS系統，無論是用ACEI(阻斷ACE)還是ARB(阻斷AT1R)，均可以改善糖尿病患者的糖尿病視網膜病變的進展情況。相信隨著對RAAS系統了解的不斷深入，在不久的將來，將會有更為有效的治療方法應用到眼科疾病的治療之中。

[1] Tuhina Prasad, Amrisha Verma, Qiuhong L. Expression and cellular localization of the Mas receptor in the adult and developing mouse retina[J].Mol Vis, 2014,20:1443-1455.

[2] Downie L E, Vessey K, Miller A,etal. Neuronal and glial cell expression of angiotensin II type 1 (AT1) and type 2 (AT2) receptors in the rat retina[J].Neuroscience, 2009,161(1):195-213.

[3] Sarlos S, Wilkinson-Berka J L. The renin-angiotensin system and the developing retinal vasculature[J].Invest Ophthalmol Vis Sci, 2005,46(3):1069-1077.

[4] Sarlos S, Rizkalla B, Moravski C J,etal. Retinal angiogenesis is mediated by an interaction between the angiotensin type 2 receptor, VEGF, and angiopoietin[J].Am J Pathol, 2003,163(3):879-887.

[5] Hard A L, Wennerholm U B, Niklasson A,etal. Severe ROP in twins after blockage of the renin-angiotensin system during gestation[J].Acta Paediatr, 2008,97(8):1142-1144.

[6] Cryotherapy for Retinopathy of Prematurity Cooperative Group. Multicenter Trial of Cryotherapy for Retinopathy of Prematurity: ophthalmological outcomes at 10 years[J].Arch Ophthalmol, 2001,119(8):1110-1118.

[7] O'Connor A R, Stephenson T, Johnson A,etal. Long-term ophthalmic outcome of low birth weight children with and without retinopathy of prematurity[J].Pediatrics, 2002,109(1):12-18.

[8] Yokota H, Nagaoka T, Mori F,etal. Prorenin levels in retinopathy of prematurity[J].Am J Ophthalmol, 2007,143(3):531-533.

[9] Moravski C J, Kelly D J, Cooper M E,etal. Retinal neovascularization is prevented by blockade of the renin-angiotensin system[J].Hypertension, 2000,36(6):1099-1104.

[10]Downie L E, Pianta M J, Vingrys A J,etal. AT1 receptor inhibition prevents astrocyte degeneration and restores vascular growth in oxygen-induced retinopathy[J].Glia, 2008,56(10):1076-1090.

[11]Hatzopoulos K M, Vessey K A, Wilkinson-Berka J L,etal. The vasoneuronal effects of AT1 receptor blockade in a rat model of retinopathy of prematurity[J].Invest Ophthalmol Vis Sci, 2014,55(6):3957-3970.

[12]Dorrell M I, Friedlander M. Mechanisms of endothelial cell guidance and vascular patterning in the developing mouse retina[J].Prog Retin Eye Res, 2006,25(3):277-295.

[13]Gariano R F, Sage E H, Kaplan H J,etal. Development of astrocytes and their relation to blood vessels in fetal monkey retina[J].Invest Ophthalmol Vis Sci, 1996,37(12):2367-2375.

[14]Klein R, Klein B E, Moss S E,etal. The Wisconsin Epidemiologic Study of Diabetic Retinopathy: XVII. The 14-year incidence and progression of diabetic retinopathy and associated risk factors in type 1 diabetes[J].Ophthalmology, 1998,105(10):1801-1815.

[15]UK Prospective Diabetes Study Group. Tight blood pressure control and risk of macrovascular and microvascular complications in type2 diabetes: UKPDS 38[J].BMJ, 1998,317(7160):703-713.

[16]Funatsu H, Yamashita H, Ikeda T,etal. Relation of diabetic macular edema to cytokines and posterior vitreous detachment[J].Am J Ophthalmol, 2003,135(3):321-327.

[17]Kim J H, Kim J H, Yu Y S,etal. Blockade of angiotensin II attenuates VEGF-mediated blood-retinal barrier breakdown in diabetic retinopathy[J].J Cereb Blood Flow Metab, 2009,29(3):621-628.

[18]Kawamura H, Kobayashi M, Li Q,etal. Effects of angiotensin II on the pericyte-containing microvasculature of the rat retina[J].J Physiol, 2004,561(Pt 3):671-683.

[19]Qaum T, Xu Q, Joussen A M,etal. VEGF-initiated blood-retinal barrier breakdown in early diabetes[J].Invest Ophthalmol Vis Sci, 2001,42(10):2408-2413.

[20]Zheng Z, Chen H, Xu X,etal. Effects of angiotensin-converting enzyme inhibitors and beta-adrenergic blockers on retinal vascular endothelial growth factor expression in rat diabetic retinopathy[J].Exp Eye Res, 2007,84(4):745-752.

[21]Zheng Z, Chen H, Ke G,etal. Protective effect of perindopril on diabetic retinopathy is associated with decreased vascular endothelial growth factor-to-pigment epithelium-derived factor ratio: involvement of a mitochondria-reactive oxygen species pathway[J].Diabetes, 2009,58(4):954-964.

[22]Chaturvedi N, Porta M, Klein R,etal. Effect of candesartan on prevention (DIRECT-Prevent 1) and progression (DIRECT-Protect 1) of retinopathy in type 1 diabetes: randomised, placebo-controlled trials[J].Lancet, 2008,372(9647):1394-1402.

[23]Cullinane A B, Leung P S, Ortego J,etal. Renin-angiotensin system expression and secretory function in cultured human ciliary body non-pigmented epithelium[J].Br J Ophthalmol, 2002,86(6):676-683.

[24]Wheeler-Schilling T H, Kohler K, Sautter M,etal. Angiotensin II receptor subtype gene expression and cellular localization in the retina and non-neuronal ocular tissues of the rat[J].Eur J Neurosci, 1999,11(10):3387-3394.

[25]Vaajanen A, Vapaatalo H, Kautiainen H,etal. Angiotensin (1-7) reduces intraocular pressure in the normotensive rabbit eye[J].Invest Ophthalmol Vis Sci, 2008,49(6):2557-2562.

[26]Hirooka K, Baba T, Fujimura T,etal. Prevention of visual field defect progression with angiotensin-converting enzyme inhibitor in eyes with normal-tension glaucoma[J].Am J Ophthalmol, 2006,142(3):523-525.

[27]Yang H, Hirooka K, Fukuda K,etal. Neuroprotective effects of angiotensin II type 1 receptor blocker in a rat model of chronic glaucoma[J].Invest Ophthalmol Vis Sci, 2009,50(12):5800-5804.

[28]Fukuda K, Hirooka K, Mizote M,etal. Neuroprotection against retinal ischemia-reperfusion injury by blocking the angiotensin II type 1 receptor[J].Invest Ophthalmol Vis Sci, 2010,51(7):3629-3638.

[29]Danser A H J, Vanden Dorpel M A, Deinum J，etal. Renin, prorenin, and immunoreactive rennin in vitreous fluid from eyes with and without diabetic retinoapthy[J].J Clin Endocrinol Metab, 1989,68：160-167.

[30]Nguyen G, Delarue F, Burckle C,etal. Pivotalrole of the renin/proren in receptor in angiotensinⅡ production and cellular responses to renin[J].J Clin Invest, 2002,109(11):1417-1427.

[31]Solomon S D, Appelbaum E, Manning W J,etal. Effect of the direct Renin inhibitor aliskiren, the Angiotensin receptor blocker losartan, or both on left ventricular mass in patients with hypertension and left ventricular hypertrophy[J].Circulation, 2009,119(4):530-537.

[32]Persson F, Rossing P, Reinhard H,etal. Renal effects of aliskiren compared with and in combination with irbesartan in patients with type 2 diabetes, hypertension, and albuminuria[J].Diabetes Care, 2009,32(10):1873-1879.

[33]Tenkumo K, Hirooka K, Sherajee S J,etal. Effect of the renin inhibitor aliskiren against retinal ischemia-reperfusion injury[J].Exp Eye Res, 2014,122:110-118.

[34]Liu Y, Hirooka K, Nishiyama A,etal. Activation of the aldosterone/mineralocorticoid receptor system and protective effects of mineralocorticoid receptor antagonism in retinal ischemia-reperfusion injury[J].Exp Eye Res, 2012,96(1):116-123.

[35]Pitt B, Williams G, Remme W,etal. The EPHESUS trial: eplerenone in patients with heart failure due to systolic dysfunction complicating acute myocardial infarction. Eplerenone Post-AMI Heart Failure Efficacy and Survival Study[J].Cardiovasc Drugs Ther, 2001,15(1):79-87.

國家自然科學基金面上項目(81371003，81470617)

110001 沈陽，中國醫科大學附屬第四醫院眼科 中國醫科大學眼科醫院 遼寧省晶狀體學重點實驗室

張勁松，E-mail:cmu4h-zjs@126.com

R77

A

2095-140X(2015)06-0110-04

10.3969/j.issn.2095-140X.2015.06.029

2015-02-11 修回時間：2015-03-15)