LncRNA在眼科疾病中的研究進展

朱薈蓉，蘇楊

（重慶醫科大學附屬永川醫院，重慶 402100）

LncRNA是一類長度超過200個核苷酸、具有很少或沒有編碼能力的RNA轉錄物，可在轉錄、轉錄后修飾、RNA編輯、RNA轉運和翻譯等過程，參與從胚胎干細胞的多能性、細胞周期調節到癌癥和其他疾病的發展[1]。眾所周知，lncRNA表達水平的變化與多種疾病的發生有關，包括眼部疾病，并涉及lncRNA不同的調控機制。本文通過對最近幾年關于lncRNA與眼科疾病的相關文獻整理總結，就lncRNA與眼科疾病的發生、發展、預后等方面做簡要綜述。

一、LncRNA概述

LncRNA是最近新發現的分子，與其他非編碼RNA和蛋白質形成了相互作用網絡，調節所有細胞過程。LncRNA的生物作用發生與mRNA一樣，發生在細胞核內，依賴于RNA聚合酶II和III，但與mRNA不同的是lncRNA沒有典型的起始密碼子、啟動子保守區、終止密碼子等，因此不具備編碼蛋白的作用，或僅能編碼100多個氨基酸的多肽[2]。LncRNA多存在于細胞質或細胞核內，通過lncRNA的細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節轉錄。細胞質lncRNA通過吸附microRNA或與RNA結合的相互作用在轉錄后水平調節基因表達[3]。LncRNA通過與DNA、RNA和蛋白質相互作用來調節基因表達[4]。因此，lncRNA表達模式失調會影響細胞功能，造成疾病病理過程的發生。

二、LncRNA與新生血管性疾病

新生血管的形成是正常發育所必需的過程，但在組織損傷或缺氧等病理條件下，血管會發生異常生長。血管化與許多眼部疾病有關，包括角膜損傷或感染、早產兒視網膜病變（ROP）、年齡相關性黃斑變性（AMD）和增殖性糖尿病視網膜病變（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。這個過程受到兩種平衡系統的嚴格控制：刺激劑和血管生成抑制劑，可導致嚴重的視力喪失甚至失明。Huang J等人證明lncRNA是CN發病機制的潛在調節因子，他們發現正常角膜和血管化角膜之間有154個不同的lncRNAs表達，其中60個下調，94個上調。例如，NR-033585在血管化角膜中的表達明顯上調，表達譜與血管內皮生長因子（VEGF）相 似。LincRNA：chr 8：129102060-129109035反 向鏈明顯下調，類似于血小板源性生長因子（PDGF）和內皮抑素[5]。該研究為探討CN的發病機制提供了新的思路，并表明lncRNA可能成為預防或治療CN的潛在靶點。

（二）LncRNA與早產兒視網膜病變

早產兒視網膜病變（ROP）發生在早產兒中，由于視網膜的血管生成被破壞，在無血管視網膜的邊緣，異常血管生長到玻璃體中，導致視網膜出血和牽引脫離。Vax2os I是一種視網膜特異性lncRNA，調節光感受器祖細胞的細胞周期。其表達模式的紊亂導致分化過程的延遲[6]。對LncRNA-MALAT1的體外和體內研究表明，MALAT1對視網膜發育和缺氧相關疾病的血管生成有調節作用。沉默MALAT1的表達，使細胞質及細胞核內MALAT1水平降低，將使基底內皮細胞遷移增加，增殖減弱[7]。因此，抑制這些lncRNAs可能成為病理性視網膜新生血管形成的潛在治療策略。

（三）LncRNA與年齡相關性黃斑變性

年齡相關性黃斑變性（AMD）是發達國家成人失明最常見的原因之一。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與源自脈絡膜血管系統并延伸至視網膜下空間的新生血管有關。Vax2os1和Vax2os2是能與核因子κB相互作用的lncRNA。Vax2os1和Vax2os2在小鼠脈絡膜新生血管（CNV）模型中，以及在CNV患者的房水中，表達明顯下降[8]。研究發現在早期AMD中64個lncRNA失調，并證實它們可能在AMD發展中發揮重要作用。其中，RP-1123406.2在早期AMD中表達下降，體外實驗證明，其提高了細胞的存活率，降低了細胞的早期凋亡率[9]。ZNF503-AS1是一種在視網膜色素上皮（RPE）分化過程中上調和在萎縮性AMD的RPE脈絡膜中下調的基因間lncRNA。通過抑制其靶點ZNF503，促進RPE的分化。靶向調節RP-1123406.2和ZNF503-AS1均為萎縮性AMD的潛在治療策略[10]。

（四）LncRNA與糖尿病視網膜病變

糖尿病視網膜病變是長期糖尿病患者最常見的血管并發癥之一。高血糖狀態下可導致視網膜微血管變化、新生血管異常、氧化應激、炎癥、視網膜神經節細胞凋亡和膠質細胞活化等。LncRNA-MIAT是一種在糖尿病大鼠視網膜前體細胞和視網膜中高度表達的視網膜ncRNA2（RNCR2），并在糖尿病小鼠的Müller細胞中也有表達。糖尿病條件下敲低MIAT的表達可抑制凋亡并改善視覺功能[11]。LncRNA-MEG3它在糖尿病小鼠視網膜中的表達明顯下調，重新建立其表達可以作為糖尿病相關血管并發癥的治療策略[12]。SOX2重疊轉錄子(SOX2OT)暴露于高葡萄糖水平和氧化應激的視網膜神經節細胞系和糖尿病小鼠的視網膜中表達下調，其可通過調節Nrf2及其靶基因HO-1相關的途徑影響細胞凋亡和細胞活力[13]。

三、LncRNA與白內障

白內障是眼科的常見病之一，后囊混濁是白內障手術的常見并發癥。白內障發病過程中發生了許多形態和功能改變，包括蛋白水解增多、細胞周期改變、DNA損傷以及晶狀體上皮細胞（LEC）生長分化的變化。Shen Y等人的研究結果發現在白內障晶體中MIAT表達最豐富，并且其還可通過抑制TNF-α誘導的LEC增殖和遷移參與后囊混濁過程，敲低MIAT的表達可以影響PCO的形成[14]。在白內障晶體中，TUG1和caspase-3過度表達，而miR-421表達降低，TUG1負性調控miR-421表達并促進紫外線照射誘導的SAR01/04細胞凋亡[15]。與TUG1相似，KCNQ1OT1在人白內障晶狀體前囊樣品和用H2O2處理的SRA01/04細胞系中也過表達，下調可抑制SRA01/04細胞增殖和上皮間充質轉化（EMT）[16]。Zhilin Zhang等人最近的研究發現，敲低lncRNAHOTAIR可抑制SRA01/04細胞的活力、增殖、遷移和EMT，影響TGF-β/smad信號通路傳導[17]。總之，lncRNAs在白內障的形成過程中起著重要作用。

四、LncRAN與眼部腫瘤

LncRNA與腫瘤的發生發展密切相關LncRNA與細胞致癌潛能有關，并促進轉移，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）是成年人最常見的惡性腫瘤，惡性程度高極易發生肝轉移。CRNDE是一種通過mTOR信號通路促進細胞增殖和侵襲并調節組蛋白甲基化狀態的lncRNA。CRNDE基因選擇性剪接相關的SF3B1突變與葡萄膜黑色素瘤預后良好相關，CRNDE還可通過排斥組蛋白甲基轉移酶EHMT2，激活啟動子，產生致癌效應[18]。Robertson等人對80例UM分析了8 167個lncRNAs的表達譜，發現在預后不良的亞組中，與癌癥相關的linc0152（CYTROR）和BANCR過表達。Linc0152和BANCR的上調與侵襲、細胞遷移和增殖相關[19]。lncRNA P2RX7-V3在UM增高，敲低P2RX7-V3表達可抑制腫瘤的生長，同時P2RX7-V3沉默會致很多基因調節及表達異常，揭示 P2RX7-V3在UM的診斷、發生發展及治療上具有重要意義[20]。另外lncRNA PAUPAR可通過抑制組蛋白H3K4甲基化，降低HES1表達將減弱腫瘤細胞的遷移能力，上調PAUPAR可明顯降低UM細胞的增殖、遷移能力，縮小成瘤的尺寸[21]。

（二）LncRNA與視網膜母細胞瘤

視網膜母細胞瘤（RB）是一種胚胎惡性腫瘤，起源于視網膜核層的胎兒干細胞，是兒童最常見的原發性眼內惡性腫瘤。在RB樣本中，MEG3表達水平與癌癥分期有關，且與淋巴結或遠處轉移有關，MEG3表達下調與RB的進展和預后不良有關，是一種潛在的治療靶點和疾病特異性標記物，可用于早期診斷該腫瘤[22]。同樣，HOTAIR以miR-613為靶點，促進RB細胞的EMT，抑制HOTAIR的表達導致miR-613上調并誘導細胞凋亡[23]。LncRNA H19和PANDAR也在RB細胞中過表達，通過調節波形蛋白、P53等蛋白影響細胞增殖、侵襲和遷移[24-25]。LncRNA THOR可通過上調c-myc的表達顯著增強RB的惡性表型轉化[26]。

五、LncRNA與青光眼

青光眼是一組以視網膜神經節細胞（RGCs）凋亡、進行性視神經損害和視野缺失為主要特征的視神經變性疾病，病理性眼壓增高為主要危險因素，是導致不可逆視力喪失的主要原因。青光眼發病機制復雜，癥狀與長期高眼壓及各種病理因素引起的RGCs凋亡有關。近年來越來越多的研究發現lncRNA在青光眼的發病機制中有著重要的作用。

（一）LncRNA與視神經的損傷與修復

視神經損害是視神經各種病變及其髓鞘或RGCs細胞及其軸突等的損害，致使神經纖維喪失、神經膠質增生，最終導致青光眼患者視野缺失、視力下降。MALAT1基因敲除后視網膜節細胞層（GCL）減少，提示MALAT1基因敲除影響RGCs的存活，在高眼壓情況下MALAT1可通過促進PI3K/AKT信號通路抑制RGCs在青光眼中的凋亡[27]，可見MALAT1的表達對RGCs的存活至關重要。LncRNA GAS5可與糖皮質激素受體競爭性結合，從而抑制凋亡相關基因的表達，低表達GAS5可能是通過激活TGF-β途徑促進青光眼RGCs的增殖、分化及軸突生長而影響RGCs存活[28]。lncRNA ANRIL主要位于細胞核中，是一種反義lncRNA，通過表觀遺傳修飾，延緩CDKN2B和CDNK2A的轉錄和翻譯，CDNK2A/2B表達降低導致青光眼細胞周期依賴性激酶活性降低，從而使RGCs細胞更易凋亡，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

濾過性手術是目前較為經典的治療青光眼的手術方式，術后良好濾過道的保持是決定手術成功與否的關鍵，手術創口纖維細胞過度活化、增殖導致濾過道瘢痕化是青光眼手術失敗的主要因素。最新的研究發現，LncRNA-MEG3作為TGF-β通路基因的調節因子，與非青眼組分離的人Tenon’s囊成纖維細胞（HTFs）相比，青光眼組Tenon’s囊成纖維細胞（GTFs）中MEG3表達下降，MEG3的過度表達有效地抑制了細胞的活力和增殖能力，且可能是通過對Nrf2蛋白表達的正向調節作用而影響TGF-β對GTFs細胞的活化和增殖。這些數據證實了MEG3在調控Tenon’s囊成纖維細胞增殖有著潛在作用，即其可能與青光眼術后濾過道瘢痕形成有關[30]。

（三）LncRNA與眼壓

病理性眼壓增高是青光眼主要危險因素，眼壓與房水循環有關。Lili Xie等人通過對POAG患者和對照組房水（AH）中的lncRNA表達譜分析發現POAG患者AH中有3627條lncRNAs表達上調，有1520條lncRNAs表達明顯下調。ENST00000607393在青光眼患者AH、虹膜和血漿中的表達水平明顯上調，且可能通過Wnt信號通路發揮其作用，ENST00000607393基因敲除還可減輕H2O2誘導的原代人小梁網（TM）細胞鈣化[31]。這些結果表明，ENST00000607393是預防TM鈣化的潛在靶點。同樣，反義lncRNA CDKN2BAS1中的單核苷酸多態性(SNPs)與POAG的發病風險和視神經變性有關[29]，CDKN2B-AS1在青光眼中的作用機制可能與其對TGF-β信號通路的影響或對鄰近基因表達的調控有關。

六、總結與展望

近年來，lncRNA逐漸成為眼科學的研究重點之一，已發現一些lncRNA在眼科疾病的發生、發展、預后中至關重要，如lncRNA MALAT1、MIAT、HOTAIR、H19、ANRIL等，可通過細胞中的多種分子及信號通路影響疾病的發生發展。目前在眼科的lncRNA研究中仍處于初級階段，其對眼科疾病的發生、發展、預后和治療中起到確切作用及機制還有待進一步研究。隨著對lncRNA在細胞和疾病中的調控機制更加深入地研究，lncRNAs將有望成為眼科疾病預防、診斷和治療的重要因子，并為眼科疾病防治帶來新的突破。