肾素-血管紧张素-醛固酮系统在眼科疾病中的研究进展

刘 野，赵江月，张劲松



肾素-血管紧张素-醛固酮系统在眼科疾病中的研究进展

刘 野，赵江月，张劲松

肾素-血管紧张素系统;视网膜；糖尿病视网膜病变；青光眼

自从1898年Tigerstedt R等发现肾素以来，对肾素-血管紧张素-醛固酮系统(renin-angiotensin-aldosterone system， RAAS)的研究已有近百年的历史。由于其在调节血压和维持电解质平衡的过程中起着重要作用而一直受到广泛关注。近几年来，科学家发现在人体的一些器官可以独立表达RAAS系统，其中包括：心脏、肾上腺、卵巢、胸腺以及眼睛。越来越多的研究表明，RAAS系统中的所有成分均在睫状体和视网膜中有所表达，并且其参与房水形成和视网膜血管的发育，因此其功能失调可以导致青光眼以及视网膜血管性疾病[1]。本文就眼部RAAS系统与眼科相关疾病的研究进展做一综述。

1 RAAS系统简介

RAAS系统是一个激素系统。在失血或血压下降等因素刺激下，这个系统会被启动，用以协助调节体内的长期血压与细胞外液量(体液平衡)。当血压降低时，肾脏分泌肾素。肾素催化血管紧张素原水解产生血管紧张素Ⅰ(ANGⅠ)。ANGⅠ基本没有生物学活性，而是经血管紧张素转化酶(angiotensin converting emzyme， ACE)剪切C-末端两个氨基酸残基而形成血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)。AngⅡ有两个主要受体分别为AT1R和AT2R，其中AT1R具有较高的生物活性，AngⅡ通过AT1R可以使血管收缩，从而使血压升高，因此，目前很多的降血压药物都是通过阻断AT1R，阻止其与AngⅡ的结合，从而达到降低血压的目的[2]。此外AngⅡ还能刺激肾上腺皮质分泌醛固酮。醛固酮通过与其受体盐皮质激素受体(MR)结合而促进肾脏对水和钠离子的重吸收，继而增加体液容量，升高血压。 以上所述的RAAS系统存在于血液循环中，被称为经典概念的RAAS系统。而近年来，研究发现在一些器官中具有于经典RAAS系统之外的“独立”RAAS系统，而眼睛正是其中之一。有研究发现，视网膜中的肾素原、肾素、AngⅡ的浓度远远高于血浆，而由于血-视网膜屏障的存在，血浆中的AngⅡ等不能通过该屏障进入视网膜，这无疑说明视网膜具有合成AngⅡ的能力。另外，该系统中的其他物质，如AT1R、AT2R、 醛固酮、MR、Mas受体等均在眼组织中有表达，并且发挥着重要作用。

2 RAAS系统在正常视网膜发育过程中的作用

在视网膜发育的早期，包括肾素、肾素原、ACE、AT1R、AT2R在内的RAS系统均在视网膜细胞内有所表达[3]。其中肾素、肾素原、ACE在出生后第1天即出现在视网膜内[3]，且ACE的表达量逐渐增加。而AT2受体的表达情况则与ACE相反。在出生后第1天，AT2的表达量最高，随后逐渐减少[4]。RAAS系统出现的时间与视网膜内层血管形成、神经分化、突触形成的时间相吻合。因此，有学者提出RAAS系统很可能在这些过程中起着重要作用。

转基因鼠研究证实了RAAS系统在视网膜血管发育中的作用。该研究使用了m(Ren2)转基因鼠，这种鼠的特点是其高度表达肾素和AngⅡ。通过比较发现出生后第7天，该鼠较正常SD大鼠，其眼底的血管分布范围更大。这一现象说明网膜发育早期AngⅡ的高表达可以加速血管的生长。而随后报导的1例早产儿视网膜病变的病例报告也证实了RAAS系统在视网膜血管发育中的作用。该报告中1位在怀孕期间服用了ACE抑制剂的母亲，其产下的两名婴儿在没有长期吸氧史的情况下均出现了内层视网膜血管出现严重的分化障碍，血管生长不良，视网膜组织缺氧等一系列变化，并最终发展为早产儿视网膜病变 。该病例也证明了RAAS系统，尤其是ANGⅡ，在视网膜血管生长过程中的促进作用。

3 RAAS与早产儿视网膜病变

早产儿视网膜病变(retinopathy of prematurity， ROP)是指在孕38周以下，低出生体重，长时间吸氧的早产儿，其未血管化的视网膜发生纤维血管膜增生、收缩，并进一步引起牵拉性视网膜脱离和失明的一种视网膜血管病变[5]。2001年公布的1份针对此病的发病率而进行的多中心流行病学调查显示：在发达国家中，大约68%出生体重小于1251 g的婴儿均不同程度的患有此病[6]。即使对于那些仅患有轻度病变的婴儿，其视功能也显著差于正常对照组[7]。虽然目前可以通过光凝术控制此种病变中异常血管的生长，但是这类治疗方案会不可避免的造成视功能损伤。因此研究人员一直希望能从分子水平上有效地抑制异常血管生长，从而避免因手术而造成视功能损伤。

研究发现，在ROP患儿血清中，肾素原表达量明显高于正常值[8]。此外，在模拟ROP病变特点而制作的大鼠氧诱导视网膜病变(oxygen-induced-retinopathy, OIR)模型中发现，其眼内的肾素水平升高[9]，且AT1R和AT2R的表达量明显高于正常大鼠[3]。而抑制RAAS系统可以减少OIR模型中的新生血管情况[10-11]。这一现象的具体机制尚未完全明确，但相关研究发现抑制RAAS系统可以导致新生血管生长因子(VEGF)和VEGF-2的表达量下降[9]，而VEGF已被公认为是新生血管生成的重要调节因子。这可能是抑制RAAS系统可以改善ROP病变的原因之一。 另外，RAAS系统的抑制能改善OIR模型中的胶质细胞改变。而胶质细胞在视网膜血管化的过程中发挥着重要的指导作用[12-13]。

4 RAAS与糖尿病视网膜病变

糖尿病视网膜病变是糖尿病常见的并发症之一。根据近期一个大规模多中心流行病学调查结果，几乎所有的1型糖尿病患者和约60%的2型糖尿病患者会患非增殖型糖尿病视网膜病变[14]。大量证据表明，高血压患者是糖尿病视网膜病变的高危人群[15]。另外，也有研究证实RAAS阻断剂可以减少糖尿病心血管并发症的发生与发展。鉴于RAAS系统，尤其是AngⅡ在新生血管形成方面的重要作用以及视网膜已被证实具有独立的RAAS系统，有学者推测RAAS系统的失调可能是引起糖尿病视网膜病变发生和发展的因素之一。

研究表明，糖尿病视网膜病变患者玻璃体中肾素原、肾素、AngⅡ浓度均高于正常人[16]。在糖尿病大鼠模型中，AngⅡ、AT1R和AT2R表达量均显著升高，而阻断AngⅡ可缓解血-视网膜屏障破坏的发生[17]；AngⅡ可以改变视网膜周细胞之间的缝隙连接[18]；ACE可以减少人视网膜内皮细胞内紧密连接蛋白ZO-1的表达。此外，VEGF已经被证实在糖尿病视网膜病变发展中起重要作用。在动物实验中发现，从糖尿病发生早期开始，VEGF的表达量已开始升高[19]，而抑制RAAS系统，不论是通过抑制ACE还是通过抑制AT1R，都能阻止VEGF的表达升高[20-21]。除动物实验以外，Chaturvedi等[22]发现使用AT1R阻断剂可以降低糖尿病患者糖尿病视网膜病变的发生率并减缓其进展。这些研究成果揭示了RAAS系统在糖尿病视网膜病变发生发展中的重要作用，同时也为该病的治疗提供了新的思路。

5 RAAS系统与青光眼

青光眼是主要的致盲眼病之一。目前青光眼的治疗药物作用机制主要是降低眼压。然而，虽然这类药物可以降低眼压，但是由于神经节细胞的逐步死亡，患者的视力进行性下降并不随着眼压的降低而得到缓解。因此，很多科学家一直致力于研究出具有降眼压和视神经保护的双重作用的药物。而RAAS系统的阻断剂正是候选之一。

总所周知，眼压形成的重要因素之一为房水是由睫状体上皮细胞分泌。而RAAS系统内的多个组分包括肾素原、ACE、ACE2、AT1R都被发现在睫状体中有所表达[23]，其中AT1R更是被发现在无色素上皮细胞中有表达[24]，而这种细胞正是参与房水形成的主要细胞类型。在此基础上，研究发现无论ACEI还是AT1R阻断剂都具有降低眼压的效果[25]。此外，一个小规模回顾性研究发现服用ACEI的正常眼压型青光眼患者的视力损害情况要明显优于对照组[26]。这些研究都证明了RAAS系统参与了眼压的形成与变化过程，通过阻断该系统可以得到降低眼压的作用。

另外，近期有研究通过建立大鼠慢性青光眼模型发现，建立模型后第10周，每天口服AT1R阻断剂的青光眼大鼠其视网膜神经节细胞存活率比未服药的青光眼大鼠高大约38%[27]。而另一个大鼠视网膜缺血再灌注损伤的研究中，应用ACEI和AT1R阻断剂的大鼠，其损伤后第7天视网膜神经细胞存活率也显著高于对照组[28]。上述研究虽然没能揭示抑制RAAS系统所产生的视神经保护的具体机制，但其效果已毋庸置疑。综合目前的研究状况，RAAS系统与青光眼的发生发展有关，通过阻断该系统可以产生降低眼压，保护视神经的双重效果。

6 讨论与展望

尽管很多研究发现AngⅡ在正常网膜功能及视网膜血管疾病的发生发展中具有重要的调节作用，但是其内在的具体机制尚未完全明确。另外，对于RAAS系统中，其他组成成分的作用研究，目前才刚刚起步。在临床方面，目前仍有很多问题需要深入研究[29-30]。如针对上文中提到的OIR和DR的大多数研究都通过阻断ACE或AT1R作用以消除AngⅡ的损伤作用，但是这些药物干预的视网膜保护作用并不完全。这可能是由于其对AngⅡ及其他成分的抑制作用不完全。如肾素原在糖尿病患者的玻璃体中含量增高 ，并进一步导致视网膜病变，其作用机制可能是通过最近才发现的肾素受体 而并非之前所认为的AngⅡ。近期报道的以高血压大鼠为模型的相关研究中发现，阻断肾素可以获得和阻断ANGⅡ相近的器官保护效果[31-32]。Tenkumo等[33]通过建立视网膜缺血再灌注损伤模型，发现损伤后视网膜内肾素原表达增高，而应用肾素原抑制剂阿利吉伦可以显著减轻缺血再灌注后所造成的视神经损伤，但其具体机制有待深入研究。另外，RAAS系统中的其他组成成分也可能参与了例如OIR、DR等疾病的进展，例如醛固酮以及其作用受体MR。其中MR广泛存在于视网膜内的血管、神经元、胶质细胞中。Liu等[34]发现，通过Spironolactone抑制MR可以减轻视网膜缺血再灌注损伤。这无疑反映了Aldosterone在视网膜血管病变中发挥着重要的作用。另外，诸如EPHESUS之类的临床试验证实了对于心力衰竭患者，同时阻断AT1R和MR的联合治疗较之单独治疗可以提供更好的心肌保护作用从而提高患者的存活率[35]。而目前关于这种联合治疗对于上文提到的几种眼科疾病效果如何的相关文献报。总之，尽管目前针对RAAS系统对于眼科疾病的研究已不算少数，但大多数的研究均围绕AngⅡ而展开，而很少针对系统中其他的组分。

RAAS系统有着调节视网膜正常功能和加速视网膜病变发展的双重作用。视网膜内具有独立的RAAS系统，这一系统可能参与了神经元、胶质以及网膜血管化的调节，但具体机制尚未完全阐明。研究表明在OIR和DR的动物实验中，通过加入ACE或者AT1R的阻滞剂可以改善新生血管形成和神经元功能失调。而在临床实验中，阻断RAAS系统，无论是用ACEI(阻断ACE)还是ARB(阻断AT1R)，均可以改善糖尿病患者的糖尿病视网膜病变的进展情况。相信随着对RAAS系统了解的不断深入，在不久的将来，将会有更为有效的治疗方法应用到眼科疾病的治疗之中。

[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.

国家自然科学基金面上项目(81371003，81470617)

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R77

A

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

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2015-02-11 修回时间：2015-03-15)