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(wàn)[1]。我國(guó)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(jiàn)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(jiàn)眼部疾病可通過(guò)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(jī)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(diǎn)藥物有望成為眼部疾病治療的新策略。近20年來(lái)，大量研究證實(shí)，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(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(ceRNA)假說(shuō)，極大的改變和補(bǔ)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(diǎn)。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(duì)于闡明疾病發(fā)病機(jī)制和開(kāi)發(fā)新的治療靶點(diǎn)具有積極的意義。為此，本文綜述ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在常見(jiàn)眼科疾病中的研究進(jìn)展，并對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題和未來(lái)研究方向進(jìn)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(jī)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(dá)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(zhǎng)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(zhǎng)度約22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA，主要通過(guò)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(guò)程，參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控[8]。miRNA已被證實(shí)可影響細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)和代謝過(guò)程，在各類眼部疾病中的研究深入確切[9]。同時(shí)，miRNA在ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中扮演了“中央樞紐”作用。lncRNA是長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸且無(wú)編碼潛能的內(nèi)源性RNA[10]。lncRNA作用機(jī)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(diǎn)，控制相關(guān)基因的表達(dá)；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(shí)，lncRNA可發(fā)揮miRNA海綿作用，以此調(diào)控miRNA表達(dá)，影響其靶基因的表達(dá)，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(gè)共價(jià)閉合的連續(xù)環(huán)狀結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，circRNA作為miRNA海綿調(diào)控各類疾病進(jìn)展相繼被報(bào)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(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA位點(diǎn)進(jìn)行相互調(diào)節(jié)[14]。lncRNA和circRNA通過(guò)與miRNA結(jié)合，削弱miRNA對(duì)靶基因的抑制作用，調(diào)控靶基因表達(dá)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(xì)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(zhǎng)因子(VEGF)異常高表達(dá)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(diǎn)。ceRNA調(diào)控機(jī)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(huì)促進(jìn)DR進(jìn)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(dá)上調(diào)、miR-26b表達(dá)下調(diào)，進(jìn)一步研究證實(shí)，lncRNA PVT可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-26b，解除miR-26b對(duì)VEGF的抑制作用，促進(jìn)REC增殖分化和血管新生，加重DR。Yan等[19]研究證實(shí)，lncRNA MIAT作為ceRNA發(fā)揮作用，通過(guò)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(dá)的基因，包括410個(gè)lncRNA、35個(gè)miRNA和122個(gè)mRNA，并構(gòu)建lncRNA/miRNA/mRNA間的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，其中，lncRNAOIP5 AS表達(dá)顯著上調(diào)，并通過(guò)發(fā)揮ceRNA作用競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-449c，干擾了miR-449c對(duì)VEGF的負(fù)調(diào)控作用，促進(jìn)DR進(jìn)展，而其它差異表達(dá)基因的功能仍有待驗(yàn)證。此外，circRNA也可以通過(guò)發(fā)揮ceRNA作用介導(dǎo)DR疾病進(jìn)程。circ-HIPK3被證實(shí)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(shí)，circHIPK3在DR患者中高表達(dá)，其可通過(guò)ceRNA機(jī)制調(diào)控miR-30a-3p表達(dá)，進(jìn)而干擾miR-30a-3p對(duì)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(duì)DR發(fā)揮保護(hù)作用。Zhu等[25]研究發(fā)現(xiàn)，REC中circNDMT3B表達(dá)下調(diào)，其可通過(guò)削弱miR-20b-5p對(duì)致病靶基因BAMBI的抑制作用推動(dòng)DR進(jìn)展，上調(diào)circNDMT3B表達(dá)后逆轉(zhuǎn)了該基因?qū)R的保護(hù)作用，該研究還證實(shí)，ceRNA調(diào)控機(jī)制已經(jīng)成為DR疾病進(jìn)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(diǎn)。

2.2 AMDAMD是老年人不可逆轉(zhuǎn)性失明的常見(jiàn)病因，病理表現(xiàn)以視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)脫落最為常見(jiàn)[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(xì)胞破裂，脂質(zhì)和血液滲出及纖維性瘢痕。RPE細(xì)胞在維持和調(diào)節(jié)視覺(jué)活力功能中發(fā)揮重要作用，靶向RPE細(xì)胞是防治AMD的有效策略。朱云喜[28]通過(guò)強(qiáng)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(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，抑制其表達(dá)可保護(hù)RPE細(xì)胞，進(jìn)而延緩視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜病變。在此基礎(chǔ)上，Sun等[29]進(jìn)一步對(duì)lncRNA MEG3作用機(jī)制進(jìn)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(hào)軸，促進(jìn)RPE細(xì)胞分化，沉默lncRNA MEG3表達(dá)后可以促進(jìn)炎癥因子釋放，該研究還證實(shí)，lncRNA MEG3有望成為調(diào)控AMD的新的診療靶點(diǎn)。近年來(lái)，circRNA可參與AMD發(fā)生，并通過(guò)ceRNA機(jī)制調(diào)控AMD進(jìn)展。Chen等[30]發(fā)現(xiàn)，Cdr1as在AMD患者的RPE細(xì)胞中顯著上調(diào)，通過(guò)吸附miR-7，抑制miR-7與致病基因Nr4a3和c-fos的結(jié)合，促進(jìn)脈絡(luò)膜血管新生。另一項(xiàng)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(dá)上調(diào)，其可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-578，促進(jìn)VEGF和血管細(xì)胞黏附分子-1表達(dá)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(jī)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(jìn)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(jì)，目前全世界有超過(guò)6000萬(wàn)人受青光眼困擾，其中1200萬(wàn)人致盲[33]，其病理特點(diǎn)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(xì)胞(RGC)進(jìn)行性死亡和視神經(jīng)纖維喪失，引起結(jié)膜囊成纖維細(xì)胞(HTF)增殖、定向遷移和組織纖維化。有效保護(hù)RGC是預(yù)防和延緩青光眼進(jìn)展的有效手段[34]。Moazzeni 等[35]檢測(cè)了青光眼患者組織中差異表達(dá)基因，篩選出195個(gè)miRNA、106個(gè)lncRNA和2個(gè)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(dá)顯著上調(diào)，其可通過(guò)吸附miR-760和miR-215-3p促進(jìn)白細(xì)胞介素22RAI表達(dá)上調(diào)，激活炎癥反應(yīng)途徑，促進(jìn)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(shí)了circRNA在青光眼中的作用，并發(fā)現(xiàn)circRNA-ZRANB1表達(dá)在視網(wǎng)膜神經(jīng)變性中顯著上調(diào)，其可通過(guò)調(diào)控miR-217/RUNX2軸，抑制CZRANB1表達(dá)，從而減弱Müller細(xì)胞的活化。隨后，Wu等[38]的研究證實(shí)，circRNA ZNF609在Müller細(xì)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(xì)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(duì)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(jī)制研究和防治提供新見(jiàn)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(jué)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(jìn)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(lái)，國(guó)內(nèi)外報(bào)道均證實(shí)，ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)參與白內(nèi)障的發(fā)展進(jìn)程。Cheng[39]等通過(guò)高通量測(cè)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(xì)胞(HLEC)中高表達(dá)，其可通過(guò)ceRNA吸附miR-29a，進(jìn)一步上調(diào)胸苷嘧啶DNA糖基化酶表達(dá)，促進(jìn)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(jiàn)。Shi等[40]對(duì)糖皮質(zhì)激素誘發(fā)的白內(nèi)障患者組織的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行分析，篩選出顯著差異表達(dá)的17個(gè)lncRNA和203個(gè)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(xì)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(jìn)展中發(fā)揮重要作用。隨后，另一項(xiàng)研究也證實(shí)，lncRNA MALAT1在HLEC中表達(dá)上調(diào)，抑制lncRNA MALAT1可促進(jìn)HLEC的凋亡，抑制其增殖，但具體作用機(jī)制尚不明確[41]。此后，Li等[42]進(jìn)一步明確了lncRNA MALAT1在糖尿病相關(guān)白內(nèi)障的作用機(jī)制，lncRNA MALAT1通過(guò)吸附miR-205-3p，上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶16表達(dá)，增強(qiáng)HLEC的增殖和定向遷移的能力，促進(jìn)糖尿病白內(nèi)障的發(fā)展。Fan等[43]對(duì)circRNA在繼發(fā)性白內(nèi)障中的作用研究發(fā)現(xiàn)，circRNA KMT2E表達(dá)在糖尿病白內(nèi)障患者組織中顯著上調(diào)，miR-204-5p表達(dá)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(guò)ceRNA調(diào)控機(jī)制影響疾病進(jìn)展。

2.5 其他眼科疾病翼狀胬肉是眼部表皮疾病中最常見(jiàn)的結(jié)膜良性過(guò)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(kù)中收集了3個(gè)翼狀胬肉相關(guān)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，篩選出差異表達(dá)的miRNA共 37個(gè)，其中22個(gè)miRNA表達(dá)上調(diào)，15個(gè)miRNA表達(dá)下調(diào)；4個(gè)lncRNA，表達(dá)均下調(diào)；59個(gè)mRNA，其中26個(gè)mRNA表達(dá)上調(diào)，33個(gè)mRNA表達(dá)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(hào)軸調(diào)控翼狀胬肉的進(jìn)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(wú)血管，其邊緣存在許多血管，維持其干細(xì)胞的生長(zhǎng)。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(xì)胞中，lncRNA KCNQ1OT1異常高表達(dá)，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(dá)增加，誘發(fā)角膜內(nèi)皮細(xì)胞焦亡。而沉默lncRNA KCNQ1OT1可以抑制內(nèi)皮細(xì)胞焦亡反應(yīng)，延緩角膜內(nèi)皮細(xì)胞損傷。隨后，另一項(xiàng)研究對(duì)堿燒傷誘導(dǎo)的角膜血管進(jìn)行了circRNA表達(dá)譜分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，共有229個(gè)差異表達(dá)的circRNA，其中Czfp609和cKifap3表達(dá)異常升高，兩者均與miR-184的表達(dá)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(xì)胞增殖、遷移和血管新生，但具體作用機(jī)制還有待進(jìn)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(jiàn)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(xiàng)研究通過(guò)構(gòu)建lncRNA相關(guān)的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)證實(shí)了ceRNA機(jī)制對(duì)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(cè)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(xì)胞中的調(diào)控作用逐漸被揭示。眼作為獨(dú)立的人體器官，其體積小，且自身具有獨(dú)立的免疫系統(tǒng)，基于分子藥物靶點(diǎn)的研發(fā)在眼部疾病中具有可觀的應(yīng)用價(jià)值。而ceRNA模式調(diào)控多種生物學(xué)功能，涉及細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡等方面，涵蓋多種信號(hào)通路。同時(shí)ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的證實(shí)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(jī)制研究更為深入。然而，目前，本研究對(duì)眼部疾病中的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)認(rèn)識(shí)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(jìn)一步明確。與此同時(shí)，隨著高通量測(cè)序技術(shù)的不斷進(jìn)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(guò)正負(fù)反饋調(diào)控機(jī)制參與眼部疾病的發(fā)展進(jìn)程，但這些系統(tǒng)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍需要進(jìn)一步探索。更為重要的是，目前仍然缺乏大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)靶向ceRNA可以有效緩解疾病癥狀。這些科學(xué)問(wèn)題均為未來(lái)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(jiàn)眼部疾病中的作用機(jī)制，以期為眼部疾病的臨床診治提供可靠理論依據(jù)。