LncRNA在眼科疾病中的研究進(jìn)展

朱薈蓉，蘇楊

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬永川醫(yī)院，重慶 402100）

LncRNA是一類長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)核苷酸、具有很少或沒(méi)有編碼能力的RNA轉(zhuǎn)錄物，可在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾、RNA編輯、RNA轉(zhuǎn)運(yùn)和翻譯等過(guò)程，參與從胚胎干細(xì)胞的多能性、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)到癌癥和其他疾病的發(fā)展[1]。眾所周知，lncRNA表達(dá)水平的變化與多種疾病的發(fā)生有關(guān)，包括眼部疾病，并涉及l(fā)ncRNA不同的調(diào)控機(jī)制。本文通過(guò)對(duì)最近幾年關(guān)于lncRNA與眼科疾病的相關(guān)文獻(xiàn)整理總結(jié)，就lncRNA與眼科疾病的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后等方面做簡(jiǎn)要綜述。

一、LncRNA概述

LncRNA是最近新發(fā)現(xiàn)的分子，與其他非編碼RNA和蛋白質(zhì)形成了相互作用網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)所有細(xì)胞過(guò)程。LncRNA的生物作用發(fā)生與mRNA一樣，發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，依賴于RNA聚合酶II和III，但與mRNA不同的是lncRNA沒(méi)有典型的起始密碼子、啟動(dòng)子保守區(qū)、終止密碼子等，因此不具備編碼蛋白的作用，或僅能編碼100多個(gè)氨基酸的多肽[2]。LncRNA多存在于細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核內(nèi)，通過(guò)lncRNA的細(xì)胞定位可以指示其作用方式。核lncRNA可參與組蛋白修飾或直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞質(zhì)lncRNA通過(guò)吸附microRNA或與RNA結(jié)合的相互作用在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因表達(dá)[3]。LncRNA通過(guò)與DNA、RNA和蛋白質(zhì)相互作用來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)[4]。因此，lncRNA表達(dá)模式失調(diào)會(huì)影響細(xì)胞功能，造成疾病病理過(guò)程的發(fā)生。

二、LncRNA與新生血管性疾病

新生血管的形成是正常發(fā)育所必需的過(guò)程，但在組織損傷或缺氧等病理?xiàng)l件下，血管會(huì)發(fā)生異常生長(zhǎng)。血管化與許多眼部疾病有關(guān)，包括角膜損傷或感染、早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變（ROP）、年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD）和增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變（PDR）。

（一）LncRNA與角膜新生血管

角膜新生血管（CN）形成的原因包括感染、損傷和移植排斥反應(yīng)。這個(gè)過(guò)程受到兩種平衡系統(tǒng)的嚴(yán)格控制：刺激劑和血管生成抑制劑，可導(dǎo)致嚴(yán)重的視力喪失甚至失明。Huang J等人證明lncRNA是CN發(fā)病機(jī)制的潛在調(diào)節(jié)因子，他們發(fā)現(xiàn)正常角膜和血管化角膜之間有154個(gè)不同的lncRNAs表達(dá)，其中60個(gè)下調(diào)，94個(gè)上調(diào)。例如，NR-033585在血管化角膜中的表達(dá)明顯上調(diào)，表達(dá)譜與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）相 似。LincRNA：chr 8：129102060-129109035反 向鏈明顯下調(diào)，類似于血小板源性生長(zhǎng)因子（PDGF）和內(nèi)皮抑素[5]。該研究為探討CN的發(fā)病機(jī)制提供了新的思路，并表明lncRNA可能成為預(yù)防或治療CN的潛在靶點(diǎn)。

（二）LncRNA與早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變

早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變（ROP）發(fā)生在早產(chǎn)兒中，由于視網(wǎng)膜的血管生成被破壞，在無(wú)血管視網(wǎng)膜的邊緣，異常血管生長(zhǎng)到玻璃體中，導(dǎo)致視網(wǎng)膜出血和牽引脫離。Vax2os I是一種視網(wǎng)膜特異性lncRNA，調(diào)節(jié)光感受器祖細(xì)胞的細(xì)胞周期。其表達(dá)模式的紊亂導(dǎo)致分化過(guò)程的延遲[6]。對(duì)LncRNA-MALAT1的體外和體內(nèi)研究表明，MALAT1對(duì)視網(wǎng)膜發(fā)育和缺氧相關(guān)疾病的血管生成有調(diào)節(jié)作用。沉默MALAT1的表達(dá)，使細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核內(nèi)MALAT1水平降低，將使基底內(nèi)皮細(xì)胞遷移增加，增殖減弱[7]。因此，抑制這些lncRNAs可能成為病理性視網(wǎng)膜新生血管形成的潛在治療策略。

（三）LncRNA與年齡相關(guān)性黃斑變性

年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD）是發(fā)達(dá)國(guó)家成人失明最常見(jiàn)的原因之一。它可分為兩類：非新生血管性（干性）或新生血管性（濕性）。濕性AMD與源自脈絡(luò)膜血管系統(tǒng)并延伸至視網(wǎng)膜下空間的新生血管有關(guān)。Vax2os1和Vax2os2是能與核因子κB相互作用的lncRNA。Vax2os1和Vax2os2在小鼠脈絡(luò)膜新生血管（CNV）模型中，以及在CNV患者的房水中，表達(dá)明顯下降[8]。研究發(fā)現(xiàn)在早期AMD中64個(gè)lncRNA失調(diào)，并證實(shí)它們可能在AMD發(fā)展中發(fā)揮重要作用。其中，RP-1123406.2在早期AMD中表達(dá)下降，體外實(shí)驗(yàn)證明，其提高了細(xì)胞的存活率，降低了細(xì)胞的早期凋亡率[9]。ZNF503-AS1是一種在視網(wǎng)膜色素上皮（RPE）分化過(guò)程中上調(diào)和在萎縮性AMD的RPE脈絡(luò)膜中下調(diào)的基因間lncRNA。通過(guò)抑制其靶點(diǎn)ZNF503，促進(jìn)RPE的分化。靶向調(diào)節(jié)RP-1123406.2和ZNF503-AS1均為萎縮性AMD的潛在治療策略[10]。

（四）LncRNA與糖尿病視網(wǎng)膜病變

糖尿病視網(wǎng)膜病變是長(zhǎng)期糖尿病患者最常見(jiàn)的血管并發(fā)癥之一。高血糖狀態(tài)下可導(dǎo)致視網(wǎng)膜微血管變化、新生血管異常、氧化應(yīng)激、炎癥、視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡和膠質(zhì)細(xì)胞活化等。LncRNA-MIAT是一種在糖尿病大鼠視網(wǎng)膜前體細(xì)胞和視網(wǎng)膜中高度表達(dá)的視網(wǎng)膜ncRNA2（RNCR2），并在糖尿病小鼠的Müller細(xì)胞中也有表達(dá)。糖尿病條件下敲低MIAT的表達(dá)可抑制凋亡并改善視覺(jué)功能[11]。LncRNA-MEG3它在糖尿病小鼠視網(wǎng)膜中的表達(dá)明顯下調(diào)，重新建立其表達(dá)可以作為糖尿病相關(guān)血管并發(fā)癥的治療策略[12]。SOX2重疊轉(zhuǎn)錄子(SOX2OT)暴露于高葡萄糖水平和氧化應(yīng)激的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞系和糖尿病小鼠的視網(wǎng)膜中表達(dá)下調(diào)，其可通過(guò)調(diào)節(jié)Nrf2及其靶基因HO-1相關(guān)的途徑影響細(xì)胞凋亡和細(xì)胞活力[13]。

三、LncRNA與白內(nèi)障

白內(nèi)障是眼科的常見(jiàn)病之一，后囊混濁是白內(nèi)障手術(shù)的常見(jiàn)并發(fā)癥。白內(nèi)障發(fā)病過(guò)程中發(fā)生了許多形態(tài)和功能改變，包括蛋白水解增多、細(xì)胞周期改變、DNA損傷以及晶狀體上皮細(xì)胞（LEC）生長(zhǎng)分化的變化。Shen Y等人的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在白內(nèi)障晶體中MIAT表達(dá)最豐富，并且其還可通過(guò)抑制TNF-α誘導(dǎo)的LEC增殖和遷移參與后囊混濁過(guò)程，敲低MIAT的表達(dá)可以影響PCO的形成[14]。在白內(nèi)障晶體中，TUG1和caspase-3過(guò)度表達(dá)，而miR-421表達(dá)降低，TUG1負(fù)性調(diào)控miR-421表達(dá)并促進(jìn)紫外線照射誘導(dǎo)的SAR01/04細(xì)胞凋亡[15]。與TUG1相似，KCNQ1OT1在人白內(nèi)障晶狀體前囊樣品和用H2O2處理的SRA01/04細(xì)胞系中也過(guò)表達(dá)，下調(diào)可抑制SRA01/04細(xì)胞增殖和上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）[16]。Zhilin Zhang等人最近的研究發(fā)現(xiàn)，敲低lncRNAHOTAIR可抑制SRA01/04細(xì)胞的活力、增殖、遷移和EMT，影響TGF-β/smad信號(hào)通路傳導(dǎo)[17]。總之，lncRNAs在白內(nèi)障的形成過(guò)程中起著重要作用。

四、LncRAN與眼部腫瘤

LncRNA與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)LncRNA與細(xì)胞致癌潛能有關(guān)，并促進(jìn)轉(zhuǎn)移，但也可以作為腫瘤抑制因子。

（一）LncRNA與葡萄膜黑色素瘤

葡萄膜黑色素瘤（UM）是成年人最常見(jiàn)的惡性腫瘤，惡性程度高極易發(fā)生肝轉(zhuǎn)移。CRNDE是一種通過(guò)mTOR信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)胞增殖和侵襲并調(diào)節(jié)組蛋白甲基化狀態(tài)的lncRNA。CRNDE基因選擇性剪接相關(guān)的SF3B1突變與葡萄膜黑色素瘤預(yù)后良好相關(guān)，CRNDE還可通過(guò)排斥組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶EHMT2，激活啟動(dòng)子，產(chǎn)生致癌效應(yīng)[18]。Robertson等人對(duì)80例UM分析了8 167個(gè)lncRNAs的表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)在預(yù)后不良的亞組中，與癌癥相關(guān)的linc0152（CYTROR）和BANCR過(guò)表達(dá)。Linc0152和BANCR的上調(diào)與侵襲、細(xì)胞遷移和增殖相關(guān)[19]。lncRNA P2RX7-V3在UM增高，敲低P2RX7-V3表達(dá)可抑制腫瘤的生長(zhǎng)，同時(shí)P2RX7-V3沉默會(huì)致很多基因調(diào)節(jié)及表達(dá)異常，揭示 P2RX7-V3在UM的診斷、發(fā)生發(fā)展及治療上具有重要意義[20]。另外lncRNA PAUPAR可通過(guò)抑制組蛋白H3K4甲基化，降低HES1表達(dá)將減弱腫瘤細(xì)胞的遷移能力，上調(diào)PAUPAR可明顯降低UM細(xì)胞的增殖、遷移能力，縮小成瘤的尺寸[21]。

（二）LncRNA與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤

視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（RB）是一種胚胎惡性腫瘤，起源于視網(wǎng)膜核層的胎兒干細(xì)胞，是兒童最常見(jiàn)的原發(fā)性眼內(nèi)惡性腫瘤。在RB樣本中，MEG3表達(dá)水平與癌癥分期有關(guān)，且與淋巴結(jié)或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有關(guān)，MEG3表達(dá)下調(diào)與RB的進(jìn)展和預(yù)后不良有關(guān)，是一種潛在的治療靶點(diǎn)和疾病特異性標(biāo)記物，可用于早期診斷該腫瘤[22]。同樣，HOTAIR以miR-613為靶點(diǎn)，促進(jìn)RB細(xì)胞的EMT，抑制HOTAIR的表達(dá)導(dǎo)致miR-613上調(diào)并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[23]。LncRNA H19和PANDAR也在RB細(xì)胞中過(guò)表達(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)波形蛋白、P53等蛋白影響細(xì)胞增殖、侵襲和遷移[24-25]。LncRNA THOR可通過(guò)上調(diào)c-myc的表達(dá)顯著增強(qiáng)RB的惡性表型轉(zhuǎn)化[26]。

五、LncRNA與青光眼

青光眼是一組以視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（RGCs）凋亡、進(jìn)行性視神經(jīng)損害和視野缺失為主要特征的視神經(jīng)變性疾病，病理性眼壓增高為主要危險(xiǎn)因素，是導(dǎo)致不可逆視力喪失的主要原因。青光眼發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，癥狀與長(zhǎng)期高眼壓及各種病理因素引起的RGCs凋亡有關(guān)。近年來(lái)越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)lncRNA在青光眼的發(fā)病機(jī)制中有著重要的作用。

（一）LncRNA與視神經(jīng)的損傷與修復(fù)

視神經(jīng)損害是視神經(jīng)各種病變及其髓鞘或RGCs細(xì)胞及其軸突等的損害，致使神經(jīng)纖維喪失、神經(jīng)膠質(zhì)增生，最終導(dǎo)致青光眼患者視野缺失、視力下降。MALAT1基因敲除后視網(wǎng)膜節(jié)細(xì)胞層（GCL）減少，提示MALAT1基因敲除影響RGCs的存活，在高眼壓情況下MALAT1可通過(guò)促進(jìn)PI3K/AKT信號(hào)通路抑制RGCs在青光眼中的凋亡[27]，可見(jiàn)MALAT1的表達(dá)對(duì)RGCs的存活至關(guān)重要。LncRNA GAS5可與糖皮質(zhì)激素受體競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，從而抑制凋亡相關(guān)基因的表達(dá)，低表達(dá)GAS5可能是通過(guò)激活TGF-β途徑促進(jìn)青光眼RGCs的增殖、分化及軸突生長(zhǎng)而影響RGCs存活[28]。lncRNA ANRIL主要位于細(xì)胞核中，是一種反義lncRNA，通過(guò)表觀遺傳修飾，延緩CDKN2B和CDNK2A的轉(zhuǎn)錄和翻譯，CDNK2A/2B表達(dá)降低導(dǎo)致青光眼細(xì)胞周期依賴性激酶活性降低，從而使RGCs細(xì)胞更易凋亡，這一理論在青光眼小鼠模型中也得到確定[29]。

（二）LncRNA與纖維增生反應(yīng)

濾過(guò)性手術(shù)是目前較為經(jīng)典的治療青光眼的手術(shù)方式，術(shù)后良好濾過(guò)道的保持是決定手術(shù)成功與否的關(guān)鍵，手術(shù)創(chuàng)口纖維細(xì)胞過(guò)度活化、增殖導(dǎo)致濾過(guò)道瘢痕化是青光眼手術(shù)失敗的主要因素。最新的研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA-MEG3作為TGF-β通路基因的調(diào)節(jié)因子，與非青眼組分離的人Tenon’s囊成纖維細(xì)胞（HTFs）相比，青光眼組Tenon’s囊成纖維細(xì)胞（GTFs）中MEG3表達(dá)下降，MEG3的過(guò)度表達(dá)有效地抑制了細(xì)胞的活力和增殖能力，且可能是通過(guò)對(duì)Nrf2蛋白表達(dá)的正向調(diào)節(jié)作用而影響TGF-β對(duì)GTFs細(xì)胞的活化和增殖。這些數(shù)據(jù)證實(shí)了MEG3在調(diào)控Tenon’s囊成纖維細(xì)胞增殖有著潛在作用，即其可能與青光眼術(shù)后濾過(guò)道瘢痕形成有關(guān)[30]。

（三）LncRNA與眼壓

病理性眼壓增高是青光眼主要危險(xiǎn)因素，眼壓與房水循環(huán)有關(guān)。Lili Xie等人通過(guò)對(duì)POAG患者和對(duì)照組房水（AH）中的lncRNA表達(dá)譜分析發(fā)現(xiàn)POAG患者AH中有3627條lncRNAs表達(dá)上調(diào)，有1520條lncRNAs表達(dá)明顯下調(diào)。ENST00000607393在青光眼患者AH、虹膜和血漿中的表達(dá)水平明顯上調(diào)，且可能通過(guò)Wnt信號(hào)通路發(fā)揮其作用，ENST00000607393基因敲除還可減輕H2O2誘導(dǎo)的原代人小梁網(wǎng)（TM）細(xì)胞鈣化[31]。這些結(jié)果表明，ENST00000607393是預(yù)防TM鈣化的潛在靶點(diǎn)。同樣，反義lncRNA CDKN2BAS1中的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)與POAG的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)和視神經(jīng)變性有關(guān)[29]，CDKN2B-AS1在青光眼中的作用機(jī)制可能與其對(duì)TGF-β信號(hào)通路的影響或?qū)︵徑虮磉_(dá)的調(diào)控有關(guān)。

六、總結(jié)與展望

近年來(lái)，lncRNA逐漸成為眼科學(xué)的研究重點(diǎn)之一，已發(fā)現(xiàn)一些lncRNA在眼科疾病的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后中至關(guān)重要，如lncRNA MALAT1、MIAT、HOTAIR、H19、ANRIL等，可通過(guò)細(xì)胞中的多種分子及信號(hào)通路影響疾病的發(fā)生發(fā)展。目前在眼科的lncRNA研究中仍處于初級(jí)階段，其對(duì)眼科疾病的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后和治療中起到確切作用及機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。隨著對(duì)lncRNA在細(xì)胞和疾病中的調(diào)控機(jī)制更加深入地研究，lncRNAs將有望成為眼科疾病預(yù)防、診斷和治療的重要因子，并為眼科疾病防治帶來(lái)新的突破。