王 斌 張 燕

眼部疾病是全球人類健康重要負(fù)擔(dān)之一，目前在全球有近10億人受各種形式眼部疾病困擾，其中失明人數(shù)約4000萬[1]。我國眼部疾病患者約1.9億，占總?cè)藬?shù)的27%[2]。隨著人口老齡化加劇，眼部疾病負(fù)擔(dān)愈發(fā)顯著。因此，眼部疾病的防治成為生命科學(xué)研究領(lǐng)域的重要任務(wù)。常見眼科疾病包括糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)、年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)、白內(nèi)障、青光眼和角膜相關(guān)疾病等。大多數(shù)常見眼部疾病可通過手術(shù)和/或藥物治療得到改善和控制，甚至治愈，但仍有很多頑固性眼病的發(fā)病機制不明，治療手段有限，治療效果欠佳。隨著生命科學(xué)的迅速發(fā)展，分子靶點藥物有望成為眼部疾病治療的新策略。近20年來，大量研究證實，非編碼RNA具有廣泛的生物學(xué)功能[3-5]。Salmena等[6]首次提出競爭性內(nèi)源RNA(ceRNA)假說，極大的改變和補充了中心法則，其結(jié)果顯示，ceRNA不僅參與疾病的發(fā)生發(fā)展，而且可以作為治療靶點。目前，關(guān)于ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在眼部疾病中的研究仍處于探索階段，聚焦ceRNA在眼部疾病中的調(diào)控作用對于闡明疾病發(fā)病機制和開發(fā)新的治療靶點具有積極的意義。為此，本文綜述ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在常見眼科疾病中的研究進展，并對現(xiàn)存問題和未來研究方向進行討論和展望。

1 非編碼RNA參與ceRNA網(wǎng)絡(luò)組成及其作用機制

人類基因組中只有不到2%的基因參與編碼蛋白質(zhì)。不編碼蛋白質(zhì)的基因被稱為非編碼RNA，可參與編碼基因的表達調(diào)控[7]。目前研究最為深入的非編碼RNA主要包括微小RNA(miRNA)、長鏈非編碼RNA(lncRNA)和環(huán)狀RNA(circRNA)。miRNA是指一類由內(nèi)源基因編碼的長度約22個核苷酸的非編碼單鏈RNA，主要通過與目標(biāo)靶基因的3’端非翻譯區(qū)特異性結(jié)合，降解靶基因mRNA或抑制其翻譯過程，參與轉(zhuǎn)錄后基因表達調(diào)控[8]。miRNA已被證實可影響細胞增殖、生長和代謝過程，在各類眼部疾病中的研究深入確切[9]。同時，miRNA在ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中扮演了“中央樞紐”作用。lncRNA是長度大于200個核苷酸且無編碼潛能的內(nèi)源性RNA[10]。lncRNA作用機制多樣，可招募染色質(zhì)重構(gòu)和修飾復(fù)合體到特定位點，控制相關(guān)基因的表達；一些lncRNA也可作為配體，與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄活性。也有研究證實，lncRNA可發(fā)揮miRNA海綿作用，以此調(diào)控miRNA表達，影響其靶基因的表達，參與病程演變[11]。circRNA具有特殊的結(jié)構(gòu)，其3’ 端和5’端相連形成一個共價閉合的連續(xù)環(huán)狀結(jié)構(gòu)。近年來，circRNA作為miRNA海綿調(diào)控各類疾病進展相繼被報道[12-13]。這些可以充當(dāng)miRNA海綿的lncRNA、circRNA和mRNA被稱為ceRNA，其自身均攜帶miRNA應(yīng)答元件，可通過競爭性結(jié)合miRNA位點進行相互調(diào)節(jié)[14]。lncRNA和circRNA通過與miRNA結(jié)合，削弱miRNA對靶基因的抑制作用，調(diào)控靶基因表達并行使生物學(xué)作用。

2 ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與眼部疾病

2.1 DRDR是一種糖尿病誘發(fā)的眼部并發(fā)癥，也是糖尿病微血管病變中最重要的表現(xiàn)和患者致盲原因[15]，其病理特征主要表現(xiàn)為視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細胞(REC)異常增殖、遷移和血管新生，微血管滲出、黃斑水腫及視網(wǎng)膜血管新生，引起血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)異常高表達及相關(guān)氧化應(yīng)激產(chǎn)物增加[16]。DR是當(dāng)前眼科領(lǐng)域研究的熱點。ceRNA調(diào)控機制參與DR病理生理改變，ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)平衡的失調(diào)會促進DR進展[17]。隋文婕等[18]研究發(fā)現(xiàn)，DR患者的玻璃體組織中l(wèi)ncRNAPVT1和VEGF表達上調(diào)、miR-26b表達下調(diào)，進一步研究證實，lncRNA PVT可通過競爭性結(jié)合miR-26b，解除miR-26b對VEGF的抑制作用，促進REC增殖分化和血管新生，加重DR。Yan等[19]研究證實，lncRNA MIAT作為ceRNA發(fā)揮作用，通過與miR-105-5P和VEGF形成反饋回路，調(diào)控REC功能。隨著生物信息學(xué)分析手段和轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)發(fā)展，更多ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)被相繼發(fā)現(xiàn)。Cao等[20]利用基因芯片技術(shù)在高糖誘導(dǎo)REC構(gòu)建的DR模型中篩選出差異表達的基因，包括410個lncRNA、35個miRNA和122個mRNA，并構(gòu)建lncRNA/miRNA/mRNA間的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，其中，lncRNAOIP5 AS表達顯著上調(diào)，并通過發(fā)揮ceRNA作用競爭性結(jié)合miR-449c，干擾了miR-449c對VEGF的負(fù)調(diào)控作用，促進DR進展，而其它差異表達基因的功能仍有待驗證。此外，circRNA也可以通過發(fā)揮ceRNA作用介導(dǎo)DR疾病進程。circ-HIPK3被證實在心血管、膠質(zhì)瘤和骨肉瘤等多種疾病中發(fā)揮重要調(diào)控作用[21-23]。Shan等[24]研究證實，circHIPK3在DR患者中高表達，其可通過ceRNA機制調(diào)控miR-30a-3p表達，進而干擾miR-30a-3p對VEGF-C、卷曲蛋白4和WNT2B基因的抑制作用，導(dǎo)致REC增殖、定向遷移及血管新生，加重糖尿病視網(wǎng)膜血管功能障礙。失調(diào)的ceRNA除了扮演致病作用外，部分ceRNA也可對DR發(fā)揮保護作用。Zhu等[25]研究發(fā)現(xiàn)，REC中circNDMT3B表達下調(diào)，其可通過削弱miR-20b-5p對致病靶基因BAMBI的抑制作用推動DR進展，上調(diào)circNDMT3B表達后逆轉(zhuǎn)了該基因?qū)R的保護作用，該研究還證實，ceRNA調(diào)控機制已經(jīng)成為DR疾病進展中的重要調(diào)節(jié)模式，其有望成為DR診斷和預(yù)防的新靶點。

2.2 AMDAMD是老年人不可逆轉(zhuǎn)性失明的常見病因，病理表現(xiàn)以視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)脫落最為常見[26-27]。依據(jù)脈絡(luò)膜血管病變是否侵襲視網(wǎng)膜，可將AMD分為2類：滲出型AMD和萎縮型AMD[26]。滲出型AMD主要表現(xiàn)為脈絡(luò)膜血管新生，導(dǎo)致RPE細胞破裂，脂質(zhì)和血液滲出及纖維性瘢痕。RPE細胞在維持和調(diào)節(jié)視覺活力功能中發(fā)揮重要作用，靶向RPE細胞是防治AMD的有效策略。朱云喜[28]通過強光照射誘導(dǎo)小鼠視網(wǎng)膜光損傷模型發(fā)現(xiàn)，lncRNA MEG3在RPE細胞中表達上調(diào)，抑制其表達可保護RPE細胞，進而延緩視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜病變。在此基礎(chǔ)上，Sun等[29]進一步對lncRNA MEG3作用機制進行探索，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，lncRNA MEG3可作為ceRNA調(diào)控miR-7-5p/Pax6的信號軸，促進RPE細胞分化，沉默lncRNA MEG3表達后可以促進炎癥因子釋放，該研究還證實，lncRNA MEG3有望成為調(diào)控AMD的新的診療靶點。近年來，circRNA可參與AMD發(fā)生，并通過ceRNA機制調(diào)控AMD進展。Chen等[30]發(fā)現(xiàn)，Cdr1as在AMD患者的RPE細胞中顯著上調(diào)，通過吸附miR-7，抑制miR-7與致病基因Nr4a3和c-fos的結(jié)合，促進脈絡(luò)膜血管新生。另一項研究發(fā)現(xiàn)，circRNA-ZBTB44在滲出型AMD模型小鼠脈絡(luò)膜新生血管中表達上調(diào)，其可通過競爭性結(jié)合miR-578，促進VEGF和血管細胞黏附分子-1表達上調(diào)，誘導(dǎo)脈絡(luò)膜新生血管新生，加重AMD[31]。以上研究表明，ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與AMD發(fā)生密切相關(guān)，這也為其發(fā)病機制的探索和診治策略提供新視角。

2.3 青光眼青光眼作為不可逆的進行性視網(wǎng)膜神經(jīng)病變性疾病，是全球失明的第二大主要原因[32]。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界有超過6000萬人受青光眼困擾，其中1200萬人致盲[33]，其病理特點為房水排出受阻后引起病理性眼壓增高，導(dǎo)致視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞(RGC)進行性死亡和視神經(jīng)纖維喪失，引起結(jié)膜囊成纖維細胞(HTF)增殖、定向遷移和組織纖維化。有效保護RGC是預(yù)防和延緩青光眼進展的有效手段[34]。Moazzeni 等[35]檢測了青光眼患者組織中差異表達基因，篩選出195個miRNA、106個lncRNA和2個circRNA，基于生物信息學(xué)分析建立了circRNA和lncRNA介導(dǎo)的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，富集分析發(fā)現(xiàn)，這些ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)可能參與青光眼中RGC的凋亡、應(yīng)激發(fā)生和免疫防御反應(yīng)。另一研究發(fā)現(xiàn)，在青光眼患者組織中，lncRNA-003923表達顯著上調(diào)，其可通過吸附miR-760和miR-215-3p促進白細胞介素22RAI表達上調(diào)，激活炎癥反應(yīng)途徑，促進HTF增殖和定向遷移，而下調(diào)lncRNA-003923可抑制HTF增殖，延緩組織纖維化發(fā)生[36]。Wang等[37]的研究也證實了circRNA在青光眼中的作用，并發(fā)現(xiàn)circRNA-ZRANB1表達在視網(wǎng)膜神經(jīng)變性中顯著上調(diào)，其可通過調(diào)控miR-217/RUNX2軸，抑制CZRANB1表達，從而減弱Müller細胞的活化。隨后，Wu等[38]的研究證實，circRNA ZNF609在Müller細胞中顯著上調(diào)，circRNA ZNF609作為miR-615海綿，導(dǎo)致神經(jīng)膠質(zhì)細胞分化調(diào)節(jié)蛋白增加，引起神經(jīng)退行性病變，加重青光眼患者病程惡化?，F(xiàn)有臨床手段對青光眼晚期患者療效欠佳，靶向ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)可能為青光眼的機制研究和防治提供新見解。

2.4 白內(nèi)障白內(nèi)障是指由于晶狀體混濁導(dǎo)致的視覺障礙性疾病。晶狀體作為人眼球中重要的光學(xué)部件，多種原因?qū)е戮铙w蛋白變性，進而發(fā)生混濁，引起患者不同程度的視力下降。根據(jù)病因不同將白內(nèi)障分為年齡相關(guān)性白內(nèi)障，先天性白內(nèi)障和繼發(fā)性白內(nèi)障。近年來，國內(nèi)外報道均證實，ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)參與白內(nèi)障的發(fā)展進程。Cheng[39]等通過高通量測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)，lncRNA H19在年齡相關(guān)性白內(nèi)障患者的晶狀體上皮細胞(HLEC)中高表達，其可通過ceRNA吸附miR-29a，進一步上調(diào)胸苷嘧啶DNA糖基化酶表達，促進HLEC增殖，而下調(diào)lncRNA H19可抑制HLEC增殖。在繼發(fā)性白內(nèi)障患者中以糖尿病相關(guān)性白內(nèi)障最為常見。Shi等[40]對糖皮質(zhì)激素誘發(fā)的白內(nèi)障患者組織的轉(zhuǎn)錄組進行分析，篩選出顯著差異表達的17個lncRNA和203個mRNA，建立了lncRNA-miRNA-mRNA間的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)與HLEC的活力和細胞周期密切相關(guān)，提示該ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)可能在糖皮質(zhì)激素相關(guān)性白內(nèi)障的進展中發(fā)揮重要作用。隨后，另一項研究也證實，lncRNA MALAT1在HLEC中表達上調(diào)，抑制lncRNA MALAT1可促進HLEC的凋亡，抑制其增殖，但具體作用機制尚不明確[41]。此后，Li等[42]進一步明確了lncRNA MALAT1在糖尿病相關(guān)白內(nèi)障的作用機制，lncRNA MALAT1通過吸附miR-205-3p，上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶16表達，增強HLEC的增殖和定向遷移的能力，促進糖尿病白內(nèi)障的發(fā)展。Fan等[43]對circRNA在繼發(fā)性白內(nèi)障中的作用研究發(fā)現(xiàn)，circRNA KMT2E表達在糖尿病白內(nèi)障患者組織中顯著上調(diào)，miR-204-5p表達顯著下調(diào)，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這提示兩者存在相互作用，可能通過ceRNA調(diào)控機制影響疾病進展。

2.5 其他眼科疾病翼狀胬肉是眼部表皮疾病中最常見的結(jié)膜良性過度增生性疾病，多由于外界刺激，人乳頭狀瘤病毒感染，慢性紫外線輻射刺激等誘發(fā)。Xu等[44]從GEO數(shù)據(jù)庫中收集了3個翼狀胬肉相關(guān)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，篩選出差異表達的miRNA共 37個，其中22個miRNA表達上調(diào)，15個miRNA表達下調(diào)；4個lncRNA，表達均下調(diào)；59個mRNA，其中26個mRNA表達上調(diào)，33個mRNA表達下調(diào)，并構(gòu)建了lncRNA相關(guān)的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，提出lncRNA SNHG1/miR-766-3p/FOS信號軸調(diào)控翼狀胬肉的進展。ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究為翼狀胬肉的早期干預(yù)與治療提供參考。

角膜位于眼球前面，表面光滑透明無血管，其邊緣存在許多血管，維持其干細胞的生長。在感染、創(chuàng)傷及免疫缺陷的人群中，角膜緣新生血管增殖并侵犯角膜中央，可導(dǎo)致嚴(yán)重視力障礙，Zhang[45]等研究發(fā)現(xiàn)，在高糖處理的角膜內(nèi)皮細胞中，lncRNA KCNQ1OT1異常高表達，吸附了miR-214，誘發(fā)半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶1表達增加，誘發(fā)角膜內(nèi)皮細胞焦亡。而沉默lncRNA KCNQ1OT1可以抑制內(nèi)皮細胞焦亡反應(yīng)，延緩角膜內(nèi)皮細胞損傷。隨后，另一項研究對堿燒傷誘導(dǎo)的角膜血管進行了circRNA表達譜分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，共有229個差異表達的circRNA，其中Czfp609和cKifap3表達異常升高，兩者均與miR-184的表達呈負(fù)相關(guān)，因此，Czfp609和cKifap3可能作為ceRNA調(diào)節(jié)角膜內(nèi)皮細胞增殖、遷移和血管新生，但具體作用機制還有待進一步研究[46]。

增生型玻璃體視網(wǎng)膜病變(PVR)是類風(fēng)濕性視網(wǎng)膜脫落的常見并發(fā)癥，也是導(dǎo)致失明的重要病因，其特征是纖維化視網(wǎng)膜下膜和上膜形成[47]。最新一項研究通過構(gòu)建lncRNA相關(guān)的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)證實了ceRNA機制對PVR的疾病調(diào)控作用[48]。此外，非編碼RNA介導(dǎo)的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)也在圓錐角膜引起的視光障礙性眼部疾病和高同型半胱氨酸血癥相關(guān)眼病中發(fā)揮了重要的調(diào)控作用[49-50]。

3 總結(jié)與展望

隨著新一代高通量測序技術(shù)的涌現(xiàn)和生物信息技術(shù)的不斷發(fā)展，非編碼RNA在不同組織細胞中的調(diào)控作用逐漸被揭示。眼作為獨立的人體器官，其體積小，且自身具有獨立的免疫系統(tǒng)，基于分子藥物靶點的研發(fā)在眼部疾病中具有可觀的應(yīng)用價值。而ceRNA模式調(diào)控多種生物學(xué)功能，涉及細胞增殖、細胞周期、細胞凋亡等方面，涵蓋多種信號通路。同時ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的證實明確了多基因間的相互作用關(guān)系，使眼部疾病的發(fā)病機制研究更為深入。然而，目前，本研究對眼部疾病中的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)認(rèn)識仍處于初步探索階段，很多未知的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)有待進一步明確。與此同時，隨著高通量測序技術(shù)的不斷進展，大量具有調(diào)控作用的非編碼RNA相繼被發(fā)現(xiàn)，這些分子間相互作用，通過正負(fù)反饋調(diào)控機制參與眼部疾病的發(fā)展進程，但這些系統(tǒng)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍需要進一步探索。更為重要的是，目前仍然缺乏大量試驗數(shù)據(jù)證實靶向ceRNA可以有效緩解疾病癥狀。這些科學(xué)問題均為未來需要深入解決和研究的方向。本文綜述非編碼RNA介導(dǎo)的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在常見眼部疾病中的作用機制，以期為眼部疾病的臨床診治提供可靠理論依據(jù)。