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腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)在眼科疾病中的研究進(jìn)展

2015-04-15 17:47趙江月張勁松
解放軍醫(yī)藥雜志 2015年6期
關(guān)鍵詞:腎素醛固酮眼壓

劉 野,趙江月,張勁松

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腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)在眼科疾病中的研究進(jìn)展

劉 野,趙江月,張勁松

腎素-血管緊張素系統(tǒng);視網(wǎng)膜;糖尿病視網(wǎng)膜病變;青光眼

自從1898年Tigerstedt R等發(fā)現(xiàn)腎素以來,對腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS)的研究已有近百年的歷史。由于其在調(diào)節(jié)血壓和維持電解質(zhì)平衡的過程中起著重要作用而一直受到廣泛關(guān)注。近幾年來,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在人體的一些器官可以獨立表達(dá)RAAS系統(tǒng),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(tǒng)中的所有成分均在睫狀體和視網(wǎng)膜中有所表達(dá),并且其參與房水形成和視網(wǎng)膜血管的發(fā)育,因此其功能失調(diào)可以導(dǎo)致青光眼以及視網(wǎng)膜血管性疾病[1]。本文就眼部RAAS系統(tǒng)與眼科相關(guān)疾病的研究進(jìn)展做一綜述。

1 RAAS系統(tǒng)簡介

RAAS系統(tǒng)是一個激素系統(tǒng)。在失血或血壓下降等因素刺激下,這個系統(tǒng)會被啟動,用以協(xié)助調(diào)節(jié)體內(nèi)的長期血壓與細(xì)胞外液量(體液平衡)。當(dāng)血壓降低時,腎臟分泌腎素。腎素催化血管緊張素原水解產(chǎn)生血管緊張素Ⅰ(ANGⅠ)。ANGⅠ基本沒有生物學(xué)活性,而是經(jīng)血管緊張素轉(zhuǎn)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(jié)合,從而達(dá)到降低血壓的目的[2]。此外AngⅡ還能刺激腎上腺皮質(zhì)分泌醛固酮。醛固酮通過與其受體鹽皮質(zhì)激素受體(MR)結(jié)合而促進(jìn)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(tǒng)存在于血液循環(huán)中,被稱為經(jīng)典概念的RAAS系統(tǒng)。而近年來,研究發(fā)現(xiàn)在一些器官中具有于經(jīng)典RAAS系統(tǒng)之外的“獨立”RAAS系統(tǒng),而眼睛正是其中之一。有研究發(fā)現(xiàn),視網(wǎng)膜中的腎素原、腎素、AngⅡ的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于血漿,而由于血-視網(wǎng)膜屏障的存在,血漿中的AngⅡ等不能通過該屏障進(jìn)入視網(wǎng)膜,這無疑說明視網(wǎng)膜具有合成AngⅡ的能力。另外,該系統(tǒng)中的其他物質(zhì),如AT1R、AT2R、 醛固酮、MR、Mas受體等均在眼組織中有表達(dá),并且發(fā)揮著重要作用。

2 RAAS系統(tǒng)在正常視網(wǎng)膜發(fā)育過程中的作用

在視網(wǎng)膜發(fā)育的早期,包括腎素、腎素原、ACE、AT1R、AT2R在內(nèi)的RAS系統(tǒng)均在視網(wǎng)膜細(xì)胞內(nèi)有所表達(dá)[3]。其中腎素、腎素原、ACE在出生后第1天即出現(xiàn)在視網(wǎng)膜內(nèi)[3],且ACE的表達(dá)量逐漸增加。而AT2受體的表達(dá)情況則與ACE相反。在出生后第1天,AT2的表達(dá)量最高,隨后逐漸減少[4]。RAAS系統(tǒng)出現(xiàn)的時間與視網(wǎng)膜內(nèi)層血管形成、神經(jīng)分化、突觸形成的時間相吻合。因此,有學(xué)者提出RAAS系統(tǒng)很可能在這些過程中起著重要作用。

轉(zhuǎn)基因鼠研究證實了RAAS系統(tǒng)在視網(wǎng)膜血管發(fā)育中的作用。該研究使用了m(Ren2)轉(zhuǎn)基因鼠,這種鼠的特點是其高度表達(dá)腎素和AngⅡ。通過比較發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象說明網(wǎng)膜發(fā)育早期AngⅡ的高表達(dá)可以加速血管的生長。而隨后報導(dǎo)的1例早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變的病例報告也證實了RAAS系統(tǒng)在視網(wǎng)膜血管發(fā)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(chǎn)下的兩名嬰兒在沒有長期吸氧史的情況下均出現(xiàn)了內(nèi)層視網(wǎng)膜血管出現(xiàn)嚴(yán)重的分化障礙,血管生長不良,視網(wǎng)膜組織缺氧等一系列變化,并最終發(fā)展為早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變 。該病例也證明了RAAS系統(tǒng),尤其是ANGⅡ,在視網(wǎng)膜血管生長過程中的促進(jìn)作用。

3 RAAS與早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變

早產(chǎn)兒視網(wǎng)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(chǎn)兒,其未血管化的視網(wǎng)膜發(fā)生纖維血管膜增生、收縮,并進(jìn)一步引起牽拉性視網(wǎng)膜脫離和失明的一種視網(wǎng)膜血管病變[5]。2001年公布的1份針對此病的發(fā)病率而進(jìn)行的多中心流行病學(xué)調(diào)查顯示:在發(fā)達(dá)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(shù)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(shù)而造成視功能損傷。

研究發(fā)現(xiàn),在ROP患兒血清中,腎素原表達(dá)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(dǎo)視網(wǎng)膜病變(oxygen-induced-retinopathy, OIR)模型中發(fā)現(xiàn),其眼內(nèi)的腎素水平升高[9],且AT1R和AT2R的表達(dá)量明顯高于正常大鼠[3]。而抑制RAAS系統(tǒng)可以減少OIR模型中的新生血管情況[10-11]。這一現(xiàn)象的具體機制尚未完全明確,但相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)抑制RAAS系統(tǒng)可以導(dǎo)致新生血管生長因子(VEGF)和VEGF-2的表達(dá)量下降[9],而VEGF已被公認(rèn)為是新生血管生成的重要調(diào)節(jié)因子。這可能是抑制RAAS系統(tǒng)可以改善ROP病變的原因之一。 另外,RAAS系統(tǒng)的抑制能改善OIR模型中的膠質(zhì)細(xì)胞改變。而膠質(zhì)細(xì)胞在視網(wǎng)膜血管化的過程中發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用[12-13]。

4 RAAS與糖尿病視網(wǎng)膜病變

糖尿病視網(wǎng)膜病變是糖尿病常見的并發(fā)癥之一。根據(jù)近期一個大規(guī)模多中心流行病學(xué)調(diào)查結(jié)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(wǎng)膜病變[14]。大量證據(jù)表明,高血壓患者是糖尿病視網(wǎng)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(fā)癥的發(fā)生與發(fā)展。鑒于RAAS系統(tǒng),尤其是AngⅡ在新生血管形成方面的重要作用以及視網(wǎng)膜已被證實具有獨立的RAAS系統(tǒng),有學(xué)者推測RAAS系統(tǒng)的失調(diào)可能是引起糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)生和發(fā)展的因素之一。

研究表明,糖尿病視網(wǎng)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(dá)量均顯著升高,而阻斷AngⅡ可緩解血-視網(wǎng)膜屏障破壞的發(fā)生[17];AngⅡ可以改變視網(wǎng)膜周細(xì)胞之間的縫隙連接[18];ACE可以減少人視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)緊密連接蛋白ZO-1的表達(dá)。此外,VEGF已經(jīng)被證實在糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)展中起重要作用。在動物實驗中發(fā)現(xiàn),從糖尿病發(fā)生早期開始,VEGF的表達(dá)量已開始升高[19],而抑制RAAS系統(tǒng),不論是通過抑制ACE還是通過抑制AT1R,都能阻止VEGF的表達(dá)升高[20-21]。除動物實驗以外,Chaturvedi等[22]發(fā)現(xiàn)使用AT1R阻斷劑可以降低糖尿病患者糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)生率并減緩其進(jìn)展。這些研究成果揭示了RAAS系統(tǒng)在糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)生發(fā)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(tǒng)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(jīng)節(jié)細(xì)胞的逐步死亡,患者的視力進(jìn)行性下降并不隨著眼壓的降低而得到緩解。因此,很多科學(xué)家一直致力于研究出具有降眼壓和視神經(jīng)保護(hù)的雙重作用的藥物。而RAAS系統(tǒng)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(xì)胞分泌。而RAAS系統(tǒng)內(nèi)的多個組分包括腎素原、ACE、ACE2、AT1R都被發(fā)現(xiàn)在睫狀體中有所表達(dá)[23],其中AT1R更是被發(fā)現(xiàn)在無色素上皮細(xì)胞中有表達(dá)[24],而這種細(xì)胞正是參與房水形成的主要細(xì)胞類型。在此基礎(chǔ)上,研究發(fā)現(xiàn)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(guī)模回顧性研究發(fā)現(xiàn)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(yōu)于對照組[26]。這些研究都證明了RAAS系統(tǒng)參與了眼壓的形成與變化過程,通過阻斷該系統(tǒng)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(fā)現(xiàn),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(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)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(wǎng)膜缺血再灌注損傷的研究中,應(yīng)用ACEI和AT1R阻斷劑的大鼠,其損傷后第7天視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)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(tǒng)所產(chǎn)生的視神經(jīng)保護(hù)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(tǒng)與青光眼的發(fā)生發(fā)展有關(guān),通過阻斷該系統(tǒng)可以產(chǎn)生降低眼壓,保護(hù)視神經(jīng)的雙重效果。

6 討論與展望

盡管很多研究發(fā)現(xiàn)AngⅡ在正常網(wǎng)膜功能及視網(wǎng)膜血管疾病的發(fā)生發(fā)展中具有重要的調(diào)節(jié)作用,但是其內(nèi)在的具體機制尚未完全明確。另外,對于RAAS系統(tǒng)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(shù)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(yù)的視網(wǎng)膜保護(hù)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(jìn)一步導(dǎo)致視網(wǎng)膜病變,其作用機制可能是通過最近才發(fā)現(xiàn)的腎素受體 而并非之前所認(rèn)為的AngⅡ。近期報道的以高血壓大鼠為模型的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn),阻斷腎素可以獲得和阻斷ANGⅡ相近的器官保護(hù)效果[31-32]。Tenkumo等[33]通過建立視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷模型,發(fā)現(xiàn)損傷后視網(wǎng)膜內(nèi)腎素原表達(dá)增高,而應(yīng)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(jīng)損傷,但其具體機制有待深入研究。另外,RAAS系統(tǒng)中的其他組成成分也可能參與了例如OIR、DR等疾病的進(jìn)展,例如醛固酮以及其作用受體MR。其中MR廣泛存在于視網(wǎng)膜內(nèi)的血管、神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞中。Liu等[34]發(fā)現(xiàn),通過Spironolactone抑制MR可以減輕視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷。這無疑反映了Aldosterone在視網(wǎng)膜血管病變中發(fā)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(lián)合治療較之單獨治療可以提供更好的心肌保護(hù)作用從而提高患者的存活率[35]。而目前關(guān)于這種聯(lián)合治療對于上文提到的幾種眼科疾病效果如何的相關(guān)文獻(xiàn)報??傊M管目前針對RAAS系統(tǒng)對于眼科疾病的研究已不算少數(shù),但大多數(shù)的研究均圍繞AngⅡ而展開,而很少針對系統(tǒng)中其他的組分。

RAAS系統(tǒng)有著調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜正常功能和加速視網(wǎng)膜病變發(fā)展的雙重作用。視網(wǎng)膜內(nèi)具有獨立的RAAS系統(tǒng),這一系統(tǒng)可能參與了神經(jīng)元、膠質(zhì)以及網(wǎng)膜血管化的調(diào)節(jié),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(jīng)元功能失調(diào)。而在臨床實驗中,阻斷RAAS系統(tǒng),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(wǎng)膜病變的進(jìn)展情況。相信隨著對RAAS系統(tǒng)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(yīng)用到眼科疾病的治療之中。

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國家自然科學(xué)基金面上項目(81371003,81470617)

110001 沈陽,中國醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院眼科 中國醫(yī)科大學(xué)眼科醫(yī)院 遼寧省晶狀體學(xué)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)

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