鄭玲 馮光強

【文獻綜述】

小梁細胞表達的miRNA研究新進展

鄭玲 馮光強

Accepted date：Apr 7，2014

From theDepartmentofOphthalmology，GuangzhouWomenandChildren’sMedicalCenter，GuangzhouMedicalUniversity(ZHENG Ling)，Guangzhou510000，GuangdongProvince，China；DepartmentofOphthalmology，GuangzhouWomenandChildren’sMedicalCenter(FENG Guang-Qiang)，Guangzhou510623，GuangdongProvince，China

Responsible author：FENG Guang-Qiang，E-mail：gzfgq68@126.com

miRNA；人小梁細胞；靶基因；青光眼

miRNA是一種長約22個核苷酸的非編碼蛋白質的單鏈小RNA，其對基因的調控主要是在轉錄后和翻譯水平來調節(jié)基因表達。目前發(fā)現(xiàn)與眼部相關的miRNA已達上百種，有不少研究旨在探索miRNA在人小梁細胞上的表達及其與靶基因之間的調控機制，為進一步闡述青光眼的發(fā)病機制及其診斷、治療提供更好的理論依據(jù)。近年來，有關miRNA與眼部組織發(fā)育、眼部疾病關系的探討已成為眼科領域研究熱點之一。本文就小梁細胞表達的miRNA研究最新進展作一綜述。

[眼科新進展，2014，34(11)：1094-1096]

miRNA是一種長約22個核苷酸的非編碼RNA，編碼miRNA的基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用下于細胞核內轉錄生成miRNA前體轉錄本，經RNA聚合酶Ⅲ切割產生miRNA前體。前體miRNA通過輸出因子及其受體轉運至胞漿，并在另一種RNA聚合酶Ⅲ切割下產生雙鏈miRNA，初級miRNA經過Drosha、Dicer連續(xù)剪切最終形成成熟miRNA。成熟miRNA單鏈與Agol蛋白結合，生成RNA誘導沉默復合體，其相對應的過客鏈隨之降解。miRNA與靶

mRNA 3’非翻譯區(qū)間(3’UTR)相互作用，致mRNA降解或翻譯抑制[1]，從而影響翻譯過程。miRNA在調控基因表達方面有很重要的作用，研究證明miRNA涉及多種細胞功能，包括調節(jié)眼部組織細胞的發(fā)育、分化、再生、凋亡和代謝，同時影響眼部細胞功能和晝夜節(jié)律的調控[2]。

隨著對青光眼分子學的深入研究，已證明與青光眼發(fā)病密切相關的基因有位于GLC3A位點的細胞色素P450家族1亞家族B多肽1、GLC1A位點的小梁網(wǎng)糖皮質激素誘導反應蛋白、GLC1E位點的視神經病變誘導反應蛋白、GLC1G位點的WDR36以及轉錄因子FOX超家族成員FOXC1(forkhead box C1，F(xiàn)OXC1)、轉錄因子PITX2(pituitary homeobox 2 gene，PITX2)、轉化因子β結合蛋白2(latent transforming growth factor beta binding protein 2，LTBP2)。然而與這些基因相對應的miRNA以及相互間的調控機理尚未明確。miRNA在青光眼方面的研究集中于小梁細胞miRNA表達及其相應靶基因的調控；另外，隨著年齡增加和環(huán)境因素等影響，小梁細胞衰老會引起炎癥因子表達上調，相關miRNA能限制某些對小梁網(wǎng)生理功能有潛在危害的因素。本文將對與青光眼發(fā)生、發(fā)展相關且在小梁細胞上表達的miRNA進行綜述。

1 與青光眼關系密切的miRNA

1.1 miR-29家族 小梁細胞能合成和分泌TGF-β，參與小梁構形的維持和變化，TGF-β能刺激膠原蛋白、纖維連接蛋白、層粘連蛋白等細胞外基質(ECM)蛋白增多。TGF-β可通過促進小梁細胞表達組織轉谷氨酰胺酶，增強ECM對蛋白酶降解的抵抗力，進一步加重ECM在小梁網(wǎng)的堆積，引起房水引流阻力增加[3-4]。小梁細胞分泌的TGF-β2還能通過小梁流出通道以自分泌和/或旁分泌的方式分泌[5]。大量研究表明TGF-β2是青光眼小梁細胞ECM及視神經盤結構改變的一個關鍵因素，在原發(fā)性開角型青光眼中過多的TGF-β2很可能使ECM在小梁網(wǎng)沉積，房水流出阻力增加而導致眼壓升高；對于視神經，TGF-β2的反應性改變可能使視神經軸突在運輸及營養(yǎng)供應過程有所損傷，進而引起視神經軸突變形和退化，同時，不斷升高的眼壓又進一步增加機械應力、加速視神經退化[6]。在慢性氧化應激人小梁細胞模型中，miR-29b對小梁細胞膠原蛋白的表達和ECM關鍵物質的表達起負調節(jié)作用，并能減少慢性氧化應激對細胞造成的細胞毒性，增加miR-29b在小梁細胞的表達可能有助于限制ECM在小梁網(wǎng)沉積，防止細胞損傷，維持正常的房水外流[7]。研究表明TGF-β2和miR-29相互作用，調節(jié)纖溶酶原激活物抑制劑1的表達量，在青光眼房水流出通道的病理改變中可能發(fā)揮重要作用。Luna等[8]將1 mg·L-1TGF-β2添加于人小梁細胞24 h后，用實時熒光定量PCR方法檢測發(fā)現(xiàn)miR-29a、miR-29b、miR-29c的表達明顯減少，而過表達的miR-29b也可以抑制TGF-β2，進而抑制TGF-β2誘導的膠原蛋白Ⅰ型A1、膠原蛋白Ⅱ型A2、膠原蛋白Ⅴ型A1、層粘連蛋白y1和富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白基因的表達上調。Villarreal等[9]在添加2.5 ng·mL-1重組人TGF-β2的培養(yǎng)皿中分別培養(yǎng)人小梁細胞24 h、48 h、72 h，通過實時熒光定量PCR及免疫印跡的方法分析miR-29的表達、miR-29和ECM的關系，結果顯示miR-29家族都在人小梁細胞中表達且miR-29對ECM確實有抑制效果。Divakaran等[10]發(fā)現(xiàn)TGF-β2能激活SMAD家族蛋白3信號通路，而SMAD家族蛋白3作為調控miR-29b和ECMs的重要媒介，一旦被抑制，miR-29b表達也被抑制；另外，過表達miR-29b在TGF-β2的刺激下能夠抑制ECM產物的產生。

1.2 miR-24 miR-24是一種功能強大的miRNA，目前發(fā)現(xiàn)它與血細胞分化、腫瘤形成，細胞凋亡、增殖、分化能力均有相關性[11]。Paylakhi等[12]用TargetScan預測軟件發(fā)現(xiàn)10種非管家基因存在于小梁細胞，并受控于不同的miRNA，其中miR-24的靶基因有幾丁質酶3樣蛋白1、胰島素樣生長因子結合蛋白5。Luna等[13]用TargetScan預測軟件也證實了miR-24和miR-201/211在小梁細胞中有表達，研究發(fā)現(xiàn)miR-24影響青光眼基因——人源轉化蛋白酶(Furin gene，F(xiàn)URIN)的表達水平。miR-24能靶向調控FURIN蛋白進而調控TGF-β1的表達水平，最終調控膠原代謝過程。FURIN是一種蛋白水解酶，能激活休眠的TGF-β并修飾成為成熟的TGF-β，進而行使功能[14]。青光眼的發(fā)作與小梁細胞數(shù)目的減少，ECM堆積阻塞房水的引流密切相關，TGF-β1可以抑制小梁細胞的生長使小梁細胞減少，上調膠原蛋白合成，造成ECM堆積，導致鞘源性斑塊生成增加，房水流出系統(tǒng)功能異常[15]，參與青光眼的發(fā)病機理。循環(huán)機械應力導致小梁細胞功能改變和上調TGF-β1，這也可能是青光眼發(fā)病原因之一。通過3’UTR熒光素酶測定和免疫印跡的方法，F(xiàn)URIN被確認是miR-24一種新靶基因，轉染miR-24后FURIN相對應的蛋白表達水平隨之下調。過表達的miR-24會引起活化的TGF-β1下調30%，相反，抑制miR-24表達可引起TGF-β1表達增加，而TGF-β2不受miR-24影響。在循環(huán)機械應力作用下，miR-24可阻止活化的TGF-β1上調，同時TGF-β1又可通過反饋機制上調miR-24的表達[13]。

1.3 miR-200c miR-200c是上皮細胞轉化的一個關鍵因素，上皮細胞轉化是胚胎時期組織塑型和腫瘤轉移過程中的一個關鍵步驟，小梁細胞通過細胞收縮減小細胞間隙，從而降低小梁細胞滲透率和減少房水流出，大量研究表明抑制小梁細胞的肌動蛋白系統(tǒng)可有效增加房水排出和降低眼內壓[16]。miR-200c家族監(jiān)管著小梁細胞的肌動蛋白系統(tǒng)，能抑制小梁細胞生理收縮的相關基因，如鋅指增強子結合蛋白1、鋅指增強子結合蛋白2、肢體畸形相關蛋白1，以及三個新發(fā)現(xiàn)的靶基因：溶血磷脂酸受體1、內皮素A受體、Ras家族A激酶。miR-200c通過調節(jié)小梁細胞的收縮作用來調節(jié)眼壓，有動物實驗通過給小鼠眼內注射miR-200c，眼壓明顯降低，同時miR-200c降低眼壓有累計效應，從而推測miR-200c可作為觀察參與房水流暢系數(shù)影響因素的miRNA之一[17]。

2 與Axenfeld-Rieger綜合征相關的miR-204、miR-27

miR-204已被證明在視網(wǎng)膜色素上皮有較高的表達[18]。Axenfeld-Rieger綜合征是一種常染色體顯性遺傳病，合并青光眼的發(fā)病率為50%。轉錄因子FOXC1與Axenfeld-Rieger綜合征的繼發(fā)性青光眼發(fā)病有關。Paylakhi等[19]研究發(fā)現(xiàn)miR-204不僅下調FOXC1的表達，也下調FOXC1在小梁細胞上對應的靶基因：生物鐘基因、Pleckstrin蛋白家族G5、黏附分子整合素β1、Meis同位序列基因2。研究通過基因芯片和實時熒光定量PCR證實miR-204能下調12個位于人小梁細胞上的靶基因：適配相關蛋白復合物1S2、Bcl2樣蛋白2、凋亡抑制因子1，促進內質網(wǎng)降解的類a-甘露糖苷酶1型蛋白、埃茲蛋白、卷曲蛋白1、6磷酸甘露糖受體、Ras癌基因家族蛋白Rab-22A、Ras癌基因家族成員RAB40B、應激相關內質網(wǎng)蛋白1、轉錄因子12和轉錄因子4；蛋白印跡分析發(fā)現(xiàn)miR-204能下調Bcl2樣蛋白2、凋亡抑制因子1、應激相關內質網(wǎng)蛋白1、6磷酸甘露糖受體和埃茲蛋白這五個基因的編碼蛋白。實驗發(fā)現(xiàn)過表達的miR-204會增加細胞在氧化應激反應中細胞死亡和凋亡的敏感性，另外，借助Affymetrix基因陣列分析miR-204明顯減少炎癥因子白介素-8和白介素-11的表達[20]。在一部分患者中，PITX2基因突變是Axenfeld-Rieger綜合征的原因之一[21-22]。miR-27的靶基因是幾丁質酶3樣蛋白1和趨化因子受體CXCR7，受青光眼相關轉錄因子PITX2的調節(jié)[12，23]，但PITX2與miR-27之間的調節(jié)機制未明確。

3 與衰老小梁細胞相關的miR-146a和 miR-182

隨著年齡增長，組織器官在某些病理條件下，衰老細胞會不斷累積，青光眼病理狀態(tài)下小梁細胞也是如此[24]。即使在正常的衰老過程中，人小梁細胞數(shù)量也在不斷減少，且不可代償，細胞衰老會導致炎癥因子上調。Li等[25]在人小梁細胞的復制性衰老模型中，用實時熒光定量PCR方法檢測衰老小梁網(wǎng)組織，發(fā)現(xiàn)18種miRNA表達異常，其中miR-146a在衰老組織中表達相應增加，且能抑制炎癥相關基因。與炎癥相關下調miR-146a的基因有白介素-1受體相關激酶1、白介素-6、IL-8和血漿纖溶酶原激活物抑制劑-1；它們抑制和細胞衰老相關的β-半乳糖活性及細胞內活性氧簇生成，同時促進細胞增殖，上調的抗炎miR-146a有助于抑制炎性細胞過度產生的炎性介質，限制其對周圍組織的損害。另外，有研究發(fā)現(xiàn)miR-182在應激誘導早衰人小梁細胞中持續(xù)上調，并已被證實是通過靶基因視黃酸受體基因轉錄后來實現(xiàn)調控的[26]。

綜上所述，miRNA可通過各種方式調控基因表達，從而發(fā)揮其生物學效應[27]。miRNA能在基因和染色體水平對其進行調控，或者直接結合到DNA，也可與基因的啟動子區(qū)域結合，從而影響基因的表達。miRNA與眼病關系的研究是眼科領域的研究熱點之一，其在眼部發(fā)育及其與眼病相關性的研究，不僅有利于更好地理解眼的生理，也有利于揭開miRNA相關眼病的秘密。相信在不久的將來能開發(fā)出新的基于miRNA的治療方法，為某些眼部疾病的治療開辟廣闊的前景。

1 Winter J，Diederichs S.MicroRNA biogenesis and cancer[J].MethodsMolBiol，2011，676(1)：3-22.

2 張麗娟，張琰，東莉潔，李筱榮.MicroRNA在眼部的表達及其功能[J].中華眼科雜志，2012，48(12)：1136-1140.

3 Knepper PA，Goossens W，Hvizd M，Palmberq PF.Glycosaminoglycans of the human trabecular meshwork in primary open-angle glaucoma[J].InvestOphthalmolVisSci，1996，37(7)：1360-1367.

4 Welge-Lussen U，May CA，Lutjen-Drecoll E.Induction of tissue transglutaminase in the trabecular meshwork by TGF-beta 1 and TGF-beta2[J].InvestOphthalmolVisSci，2000，41(8)：2229-2238.

5 Tovar-Vidales T，Clark AF，Wordinger RJ.Transforming growth factor-beta2 utilizes the canonical Smad-signaling pathway to regulate tissue transglutaminase expression in human trabecular meshwork cells[J].ExpEyeRes，2011，93(4)：442-451.

6 Fuchshofer R，Tamm ER.The role of TGF-βin the pathogenesis of primary open-angle glaucoma[J].CellTissueRes，2012，347(1)：279-290.

7 Luna C，Li G，Qiu J，Epstein DL，Gonzalez P.Role of miR-29b on the regulation of the extracellular matrix in human trabecular meshwork cells under chronic oxidative stress[J].MolVis，2009，15(17)：2488-2497.

8 Luna C，Li G，Qiu J，Epstein DL，Gonzalez P.Cross-talk between miR-29 and transforming growth factor-betas in trabecular meshwork cells[J].InvestOphthalmolVisSci，2011，52(6)：3567-3572.

9 Villarreal G，Oh DJ，Kang MH，Rhee DJ.Coordinated regulation of extracellular matrix synthesis by the microRNA-29 family in the trabecular meshwork[J].InvestOphthalmolVisSci，2011，52(6)：3391-3397.

10Divakaran V，Adrogue J，Ishiyama M，Entman ML，Haudek S，Sivsubramanian N，etal.Adaptive and maladaptive effects of SMAD3 signaling in the adult heart after hemodynamic pressure overloading[J].CircHeartFail，2009，2(6)：633-642.

11Chhabra R，Dubey R，Saini N.Cooperative and individualistic functions of the microRNAs in the miR-23a～27a～24-2 cluster and its implication in human diseases[J].MolCancer，2010，9(2)：232.

12Paylakhi SH，Yazdani S，April C，F(xiàn)an JB，Moazzeni H，RonaghiM，etal.Non-housekeeping genes expressed in human trabecular meshwork cell cultures[J].MolVis，2012，18：241-254.

13Luna C，Li C，Qiu J，Epstein DL，Gonzalez P.MicroRNA-24 Regulates the processing of latent TGF-β1during cyclic mechanical stress in human trabecular meshwork cells through direct targeting of FURIN[J].JCellPhysiol，2011，226(5)：1407-1414.

14Dogar，AM，Towbin H，Hall J.Suppression of latent transforming growth factor(TGF)-beta1 restores growth inhibitory TGF-beta signaling through microRNAs[J].JBiolChem，2011，286(18)：16447-16458.

15Ueda J，Wentz-Hunter K，Yue BY.Distribution of myocilin and extracellular matrix components in the juxtacanalicular tissue of human eyes[J].InvestOphthalmolVisSci，2002，43(4)：1068-1076.

16Tanihara H，Inatani M，Honjo M，Tokushige H，Azuma J，Araie M.Intraocular pressure-lowering effects and safety of topical administration of aselective ROCK inhibitor，SNJ-1656，in healthy volunteers[J].ArchOphthalmol，2008，126(3)：309-315.

17Luna C，Li G，Huang J，Qiu J，Wu J，Yuan F，etal.Regulation of Trabecular Meshwork Cell Contraction and Intraocular Pressure by miR-200c[J].PLoSOne，2012，7(12)：e51688.

18Wang FE，Zhang C，Maminishkis A，Dong L，Zhi C，Li R，etal.MicroRNA-204/211 alters epithelial physiology[J].FasebJ，2010，24(5)：1552-1571.

19Paylakhi SH，Moazzeni H，Yazdani S，Rassouli P，Arefian E，Jaberi E，etal.FOXC1 in human trabecular meshwork cells is involved in regulatory pathway that includes miR-204，MEIS2，and ITGβ1[J].ExpEyeRes，2013，111(3)：112-121.

20Li G，Luna C，Qiu J，Epstein DL，Gonzalez P.Role of miR-204 in the regulation of apoptosis，endoplasmic reticulum stress response，and inflammation in human trabecular meshwork cells[J].InvestOphthalmolVisSci，2011，52(6)：2999-3007.

21Semina EV，Reiter R，Leysens NJ，Alward WL，Small KW，Datson NA，etal.Cloning and characterization of a novel bicoid-related homeobox transcription factor gene，RIEG，involved in Rieger syndrome[J].NatGenet，1996，14(4)：392-399.

22Alward WL.Axenfeld-Rieger syndrome in the age of molecular genetics[J].AmJOphthalmol，2000，130(1)：107-115.

23Lozano-Velasco E，Contreras A，Crist C，Hernandez-Torres F，F(xiàn)ranco D，Aranega AE.Pitx2c modulates Pax3+/Pax7+cell populations and regulates Pax3 expression by repressing miR27 expression during myogenesis[J].DevBiol，2011，357(1)：165-178.

24Liton PB，Challa P，Stinnett S，Luna C，Epstein DL，Gonzalez P.Cellular senescence in the glaucomatous outflow pathway[J].ExpGerontol，2005，40(8-9)：745-748.

25Li G，Luna C，Qiu J，Epstein DL，Gonzalez P.Modulation of inflammatory markers by miR-146a during replicative senescence in trabecular meshwork cells[J].InvestOphthalmolVisSci，2010，51(6)：2976-2985.

26Li G，Luna C，Qiu J，Epstein DL，Gonzalez P.Alterations in microRNA Expression in Stress-induced Cellular Senescence[J].MechAgeingDev，2009，130(11-12)：731-741.

27楊繼學，孫有樹，楊廷桐.miRNA與肺癌研究新進展[J].新鄉(xiāng)醫(yī)學院學報，2014，31(2)：146-149.

date：Feb 24，2014

Research advances in miRNA in human trabecular meshwork cells

ZHENG Ling，F(xiàn)ENG Guang-Qiang

miRNA；human trabecular meshwork cells；target gene；glaucoma

MiRNA，a non-coding proteins of single small RNA of 22-nucleotides-long，controls the expression of gene mainly in the transcription and translation level.Recently，hundreds of miRNA kinds have been found concerning about ocular tissues，and many foreign researches are aimed to explore miRNA in the expression of human trabecular meshwork cells，the regulatory mechanism between miRNA and its target genes，which provide a better theoretical basis for the abnormal trabecular meshwork that leads to glaucoma in pathogenesis，diagnosis and treatment.This article reviews the research advances in miRNA in human trabecular meshwork cells.

鄭玲，馮光強.小梁細胞表達的miRNA研究新進展[J].眼科新進展，2014，34(11)：1094-1096.

10.13389/j.cnki.rao.2014.0304

鄭玲，女，1988年12月出生。碩士，主要研究方向為青光眼、視網(wǎng)膜疾病、屈光不正及斜弱視。聯(lián)系電話：15920333349；E-mail：475635562@qq.com

About ZHENG Ling：Female，born in December，1988.Master degree.Tel：15920333349；E-mail：475635562@qq.com

2014-02-24

510000 廣東省廣州市，廣州醫(yī)科大學，廣州市婦女兒童醫(yī)療中心眼科(鄭玲)；510623 廣東省廣州市，廣州市婦女兒童醫(yī)療中心眼科(馮光強)

馮光強，E-mail：gzfgq68@126.com

修回日期：2014-04-07

本文編輯：董建軍

[Rec Adv Ophthalmol，2014，34(11)：1094-1096]