王迪 ,李海軍 ,段世超 ,任靜 ,崔慧玲 ,趙茹夢

1河南大學(xué)人民醫(yī)院青光眼科 鄭州市,450003 2河南省人民醫(yī)院河南省眼科研究所 鄭州市,450003 3鄭州大學(xué)人民醫(yī)院青光眼科 鄭州市,450003

原發(fā)性開角型青光眼(primary open angle glaucoma,POAG) 是一組多因schlemm’s 管臨管組織(juxtacanalicular tissue,JCT) 的小梁網(wǎng)細(xì)胞(trabecular meshwork cells,TMC) 與schlemm’s 管內(nèi)皮細(xì)胞以及細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的結(jié)構(gòu)與功能障礙引起的房水小梁網(wǎng)外流途徑阻力增加、眼壓增高,從而致使特征性視神經(jīng)萎縮的致盲性眼病[1]。

維持房水的循環(huán)穩(wěn)態(tài)是正常眼壓均衡的基礎(chǔ),也是防治POAG 的有效策略,RAS 在維持多組織器官及血液系統(tǒng)的水、電解質(zhì)平衡中發(fā)揮重要的作用,眼球是RAS 調(diào)控的靶器官之一,但因血眼屏障的存在,內(nèi)分泌來源的RAS 組分難以有效發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng),因此眼前節(jié)局部RAS 對其影響更為顯著。但局部RAS 組分,尤其是重要的血管活性肽,血管緊張素Ⅱ(Angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ) 與Ang (1-7) 等如何引起POAG 患眼小梁組織中的TMC 及ECM 病理變化,調(diào)控房水動力學(xué)穩(wěn)態(tài),如何影響眼壓,其具體作用機制仍不太清楚,本文就眼局部RAS 的主要活性因子如何通過ACE2-Ang(1-7) -Mas 及ACE1-Ang Ⅱ-AT1R 等途徑作用于POAG 的致病機理的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 眼球局部RAS 組分表達

RAS 系統(tǒng)在1898 年由Robert Tigerstedt 與Per Bergman 首次闡述,其由數(shù)十種血管緊張素肽、肽酶和7 種受體組成,廣泛分布于全身多器官中。肝臟來源的血管緊張素原,由AGT基因編碼,在腎素作用下發(fā)生級聯(lián)反應(yīng),首先形成惰性AngⅠ,在血管緊張素轉(zhuǎn)化酶 (angiotensin convert enzyme,ACE) 作用下,水解后去除C 端二肽,形成八肽的Ang Ⅱ,其在氨基肽酶作用下,連續(xù)去除AngⅡ的N 端氨基酸,產(chǎn)生具有重要活性的七肽AngⅢ和六肽AngⅣ,Ang Ⅱ在羧肽酶ACE-2 作用下,裂解C 端,產(chǎn)生另一種七肽Ang (1-7)。各種血管緊張素肽與相應(yīng)G 蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合,主要通過ACE1-AngⅡ-AT1R 和ACE2-Ang (1-7) -Mas 兩個主要信號通路發(fā)生生物作用。

Ang Ⅱ是RAS 成分中的主要生物活性肽,與不同受體結(jié)合,介導(dǎo)不同的生物作用。Ang Ⅱ與Ang Ⅱ1 型受體(Ang Ⅱtype 1 receptor,AT1-R)結(jié)合,介導(dǎo)細(xì)胞增殖及ECM 重塑,Ang Ⅱ與AT2-R 結(jié)合引起的效應(yīng)與和AT1-R 結(jié)合引起的效應(yīng)相反,Ang Ⅱ與AT3-R、AT4-R 結(jié)合,介導(dǎo)纖溶酶原激活物抑制劑1 (plasminogen activator inhibitor 1,PAI-1) 的釋放,PAI-1 抑制基質(zhì)降解酶的激活,抑制ECM 分解[2]。Ang (1-7) 作用于Mas 受體,并產(chǎn)生與Ang Ⅱ相反的效果,Ang (1-7) 可進一步代謝成更短的Ang (3,4),與AT2R 結(jié)合,產(chǎn)生抗增殖和血管擴張生物學(xué)效應(yīng),發(fā)揮其降壓和利鈉作用[3]。RAS 新成員,Alamandine 化合物,是G蛋白偶聯(lián)受體MrgD 的內(nèi)源性配體,在結(jié)構(gòu)和功能上與Ang (1-7) 及其受體Mas 有相似之處。以上RAS 成分在全身及眼局部發(fā)揮著重要的生理及病理作用。

由于血眼屏障的因素,內(nèi)分泌來源的RAS 成分難以發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng),而研究表明RAS 在人眼組織中廣泛分布,并具有潛在的功能。Holappa等[4]采用ELISA 法測定白內(nèi)障患者與POAG 患者的房水中RAS 成分,證實房水中具有內(nèi)源性Ang(1-7),ACE2、ACE1 成分。Seki 等[5]的研究證實POAG 患者房水中具有活性腎素、ACE1 和ACE2的組分。Wagner 等[6]在人眼組織進行RAS 成分基因表達檢測,發(fā)現(xiàn)在腎素mRNA 陽性的組織中,血管緊張素原和ACE兩種基因表達也呈陽性,且獨立于循環(huán)系統(tǒng)并高于循環(huán)系統(tǒng)水平。Savaskan等[7]的研究也證實了ACE、Ang Ⅱ和AT1R 廣泛分布于人眼組織中,其中ACE 和Ang Ⅱ主要定位于睫狀體的非色素上皮細(xì)胞、小梁網(wǎng)細(xì)胞,以及眼后部的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、光感受器細(xì)胞等,而AT1R 雖然在所有眼組織中均有定位,但其強度較弱。Vaa anen 等[8]發(fā)現(xiàn)Mas-R 主要定位于視網(wǎng)膜核層和眼前段的結(jié)構(gòu),提示Mas-R 及其內(nèi)源性Ang (1-7)可能在眼組織的生理和病理過程中起一定作用。Yildiz 等[9]的研究發(fā)現(xiàn)RAS 在假性剝脫綜合征患者的房水腎素水平也較高,提示RAS 可能在假性剝脫綜合征發(fā)病過程中也發(fā)揮了一定作用。

在模式動物眼局部中也發(fā)現(xiàn)其具有獨立的RAS 系統(tǒng)。Brandt 等[10]在大鼠眼組織中,通過測量腎素mRNA 的表達,發(fā)現(xiàn)了鼠眼局部RAS 的存在。Luhtala 等[11]在豬眼組織中,發(fā)現(xiàn)睫狀體ACE1 活性高于視網(wǎng)膜,而ACE2 的活性在二者中相當(dāng),證實眼局部活躍的RAS 的兩種酶在眼壓的生理調(diào)節(jié)中具有平衡相互作用,可能對青光眼病變具有保護作用。劉濤等[12]在牛眼小梁網(wǎng)組織中也發(fā)現(xiàn)了AngⅡ的表達變化,他們在體外培養(yǎng)牛眼小梁細(xì)胞后發(fā)現(xiàn),AngⅡ刺激可引起纖維粘連蛋白合成增加,導(dǎo)致小梁網(wǎng)組織中ECM 堆積而引起房水外流阻力增加,并證實此效應(yīng)可被AT1 受體拮抗劑部分阻斷。

2 眼局部RAS 影響JCT 組織的病理機制

生理狀態(tài)下,JCT 內(nèi)小梁網(wǎng)細(xì)胞及胞內(nèi)細(xì)胞器形態(tài)正常,ECM 結(jié)構(gòu)排列整齊,Schlemm’s 管管腔通暢,約75 %～85 %的房水通過小梁網(wǎng)途徑外流,其對維持正常眼壓起關(guān)鍵作用[13]。病理狀態(tài)下,通過透射電鏡可觀察到衰老細(xì)胞增多,細(xì)胞膜不完整,細(xì)胞核固縮或腫脹,胞內(nèi)線粒體嵴擴張、水腫等現(xiàn)象,Schlemm’s 管管腔變狹窄,彈性纖維增多且排列紊亂,基底膜增厚,小梁網(wǎng)超微結(jié)構(gòu)破壞明顯,以上變化累積致使TMC 骨架改變及ECM堆積交聯(lián),JCT 區(qū)房水外流阻力增加,房水動力學(xué)失衡,房水流動的洗脫效應(yīng)降低,從而引起眼壓升高[14]。在有害生物化學(xué)因素的刺激下,內(nèi)分泌來源RAS 在多組織器官中常有如下病理反應(yīng): RNA異常表達,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生未折疊蛋白反應(yīng)[15],線粒體發(fā)生氧化應(yīng)激障礙[16],溶酶體發(fā)生自噬功能障礙等,并致使細(xì)胞發(fā)生衰老、凋亡的病理改變以及ECM 的異常堆積[17]。

Ang Ⅱ是RAS 系統(tǒng)的主要活性因子,常誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生纖維化的病理改變。如在腎小球系膜細(xì)胞(MCs) 中的研究證實,Ang Ⅱ參與了氧化信號級聯(lián)的分子過程,誘導(dǎo)纖維連接蛋白積累[18]。Rao等[19]在小梁網(wǎng)原代細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn),TGF-β2 在人小梁網(wǎng)(TM) 內(nèi)引發(fā)了原纖維化反應(yīng),即TGFβ2 通過選擇性增加NOX4 的表達,促進了TM 原代細(xì)胞氧化應(yīng)激。Verma 等[20]的研究證實Ang Ⅱ與AT1R 結(jié)合激活了NF-κB 信號通路和誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子表達,促進了ROS 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,引起了RPE/脈絡(luò)膜復(fù)合體、睫狀體/虹膜和神經(jīng)視網(wǎng)膜組織病理損傷,而Ang Ⅱ與AT2R 的結(jié)合可以抵消AT1R 的作用,產(chǎn)生抗炎和抗氧化作用,同時,AT2R 的選擇性激動劑(C21) 降低了Ang Ⅱ誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)的作用,與RAS 的另一個保護成分Ang-(1-7) 的作用相當(dāng)。

現(xiàn)階段,一些針對RAS 系統(tǒng)成員的相關(guān)靶點藥物已發(fā)現(xiàn)有治療青光眼的重要潛力。Shen 等[21]研究發(fā)現(xiàn)Ang Ⅱ在體外可誘導(dǎo)牛眼TM 細(xì)胞增殖,增加膠原蛋白的合成,而AT1R 拮抗劑可抑制細(xì)胞增殖作用。Vaajanen 等[22]在兔眼的房水動力學(xué)研究中證實復(fù)方乙酰二甲肼 (DIZE) 可通過Ang(1-7) 選擇性的與Mas 受體結(jié)合被激活,抵消AngⅡ作用于血管的不良效應(yīng),產(chǎn)生具有血管擴張性和抗增殖性的有益生物活性,并產(chǎn)生降低眼壓的效果。Foureaux 等[23]在青光眼模型鼠研究中也發(fā)現(xiàn)DIZE 通過ACE2/Ang-(1-7)/Mas 信號軸激活內(nèi)源性ACE2,被證實是有效防治青光眼策略之一。此外,Lorenzo-Soler 等[24]通過使用Ang Ⅱ受體阻滯劑(ARBs) 的納米顆粒制劑給眼局部滴眼的方式給藥,也能達到降低眼壓的效果。另外,脂質(zhì)代謝被發(fā)現(xiàn)深度參與了各種類型的青光眼發(fā)病的機制[25-26]。Dierschke 等[27]的研究發(fā)現(xiàn)ACEI 藥物(卡托普利) 與Mas 受體拮抗劑(A779) 對蛋白葡萄糖?；拇x具有一定作用,具體機制可能是Ang (1-7) 可以抑制蛋白質(zhì)糖酰化。以上研究證實RAS 組分參與了青光眼的發(fā)病,以RAS 組分及其下游通路為靶點的相關(guān)藥物有潛力成為治療青光眼的新一類藥物。

除此以外,新發(fā)現(xiàn)的RAS 成員,Alamandine化合物,是一種G 蛋白偶聯(lián)受體MrgD 的內(nèi)源性配體的血管活性肽,在結(jié)構(gòu)和功能上與Ang (1-7)及其受體Mas 有相似之處。研究發(fā)現(xiàn)Alamandine可通過刺激MrgD 表達,增加大鼠VSMCs 中的p-P38 和cAMP 水平,減弱Ang Ⅱ誘導(dǎo)血管纖維化,并通過阻斷p-P38 的表達降低動脈纖維化,因此Alamandine/MrgD 信號軸被認(rèn)為是治療纖維化的潛在靶點[28]。Zhu 等[29]發(fā)現(xiàn)在視網(wǎng)膜細(xì)胞中的MrgD表達缺乏影響了小鼠視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能,而在體外人視網(wǎng)膜細(xì)胞中的研究也表明,Alamandine化合物可減弱Ang Ⅱ和LPS 誘導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子的基因表達、抑制NF-κB 的激活和ROS 的增加,其作用與Ang (1-7) 的作用相當(dāng)。這些研究結(jié)果支持了Alamandine/MrgD 可能是RAS 在視網(wǎng)膜中發(fā)揮抗氧化和抗炎作用的新靶點的觀點[30]。Alamandine 化合物對小梁組織的影響還有待進一步研究。

3 結(jié)論與展望

眼局部RAS 組分具有重要生理功能,RAS 組分如何維持小梁網(wǎng)組織JCT 區(qū)域的生理作用,維持房水動力學(xué)穩(wěn)態(tài)平衡,以及RAS 組分穩(wěn)態(tài)失衡后,房水中的主要的活性肽,豐度如何變化,其如何對JCT 區(qū)域的TMC、Schlemm’s 管內(nèi)皮細(xì)胞及ECM產(chǎn)生影響,這些問題隨著足夠樣本累積,蛋白質(zhì)組學(xué)及其他組學(xué)實驗技術(shù)的更新,以及大數(shù)據(jù)的分析,將得到更加充分的認(rèn)知,這些將有利于RAS組分的藥物作用靶點的篩選及新型藥物研發(fā)。

綜上所述,RAS 組分,血管緊張素肽、肽酶及受體,廣泛分布于房水、青光眼小梁組織中,通過氧化應(yīng)激等多種機制全程參與小梁網(wǎng)ECM 纖維化等發(fā)病過程,因此,維持RAS 組分的代謝平衡是維持房水動力學(xué)及TM 微環(huán)境穩(wěn)態(tài)的有效策略,也是新藥物研發(fā)的潛在靶點。但目前因房水體積少、小梁網(wǎng)組織材料少等固有局限,加之房水里蛋白豐度低,現(xiàn)階段仍存在如蛋白組學(xué)及其他組學(xué)分析困難等問題,易掩蓋低豐度蛋白表達的檢測,甚至導(dǎo)致關(guān)鍵差異蛋白的丟失。但隨著諸如生物信息學(xué)及單細(xì)胞測序?qū)嶒灱夹g(shù)等的發(fā)展,其檢測的靈敏度及特異性將進一步增加,眼局部RAS 組分的生理功能及病理機制在分子水平上將進一步得到揭示。