蒲雅迪 綜述 李元彬 審校

青島大學附屬煙臺毓璜頂醫(yī)院眼科，煙臺 264000

微小RNA(microRNA，miRNA)是一種長度約22個核苷酸的非編碼小分子RNA。自1993年在線蟲(

C

．

elegans

)的發(fā)育中發(fā)現(xiàn) lin-4 miRNA，目前在不同的物種中已發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個miRNA，并且這個數(shù)目將繼續(xù)增加。大多數(shù)miRNA以單拷貝、多拷貝或基因簇的形式存在于基因組中；成熟的miRNA由較長的初級轉(zhuǎn)錄物經(jīng)過一系列核酸酶的剪切加工而產(chǎn)生，隨后組裝進RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體，通過堿基互補配對方式識別靶mRNA，并根據(jù)不同的互補程度指導(dǎo)沉默復(fù)合體降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻譯。miRNA失調(diào)與許多疾病有關(guān)，如各種癌癥、心血管疾病和神經(jīng)退行性疾病。miRNA的遺傳變異也與一些遺傳性疾病有關(guān)，包括聽力損失和生長缺陷等。鑒于miRNA在生物學上的重要性，其目前被認為是疾病新的生物標志物和潛在治療靶點。白內(nèi)障是導(dǎo)致有用視力喪失的常見原因之一，是目前全球范圍內(nèi)居首位的致盲眼病。根據(jù)其病因，白內(nèi)障可分為年齡相關(guān)性白內(nèi)障、糖尿病性白內(nèi)障、先天性白內(nèi)障、后發(fā)性白內(nèi)障(posterior capsule opacification，PCO)、藥物性白內(nèi)障等。近年來越來越多的研究證實miRNA與白內(nèi)障發(fā)病機制的關(guān)系，現(xiàn)就其相關(guān)性作一綜述。

1 miRNA概述

人類基因組中有近一半的DNA可以轉(zhuǎn)錄為RNA，其中只有不到2%的RNA可翻譯成蛋白質(zhì)，其余不能翻譯為蛋白質(zhì)的RNA稱為非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)。miRNA是一種長度約22個核苷酸的高度保守單鏈ncRNA，可以通過特異性結(jié)合目標RNA的3'非翻譯區(qū)誘導(dǎo)目標mRNA降解或抑制其翻譯，從而參與細胞的發(fā)育、組織生成、凋亡等過程。miRNA對靶基因的調(diào)控具有多向性，即一種miRNA可以調(diào)控多種不同基因通路的蛋白質(zhì)翻譯過程。miRNA在眼部多種組織中均有表達，同時也參與了多種眼科疾病的進程。

2 白內(nèi)障的發(fā)病機制

目前白內(nèi)障的發(fā)病機制仍不十分明確，大量研究已經(jīng)證實年齡相關(guān)性白內(nèi)障主要與氧化應(yīng)激、晶狀體蛋白變性及晶狀體上皮細胞凋亡等有關(guān)，糖尿病性白內(nèi)障則與多元醇通路代謝異常、氧化應(yīng)激損傷和蛋白質(zhì)非酶糖基化等有關(guān)，先天性白內(nèi)障主要與基因突變相關(guān)，PCO與晶狀體上皮細胞增生、遷移及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)有關(guān)。白內(nèi)障的危險因素包括年齡增長、遺傳組成、紫外線照射和糖尿病等。

3 miRNA與白內(nèi)障的關(guān)系

Tsonis等在蠑螈的晶狀體和毛細胞再生過程中用微陣列分析驗證了miRNA對組織的特異性調(diào)節(jié)作用，在晶狀體纖維再生早期，let-7家族表達量下調(diào)。Frederikse等發(fā)現(xiàn)，腦組織內(nèi)特異性表達的miRNA-7、miRNA-124、let-7α和miRNA-25b在小鼠和大鼠的晶狀體中均有表達。Wu等應(yīng)用微陣列表達譜在人晶狀體中發(fā)現(xiàn)了206種miRNA，在透明成年人晶狀體中miRNA表達前8位的分別為miRNA-184、let-7b、miRNA-923、miRNA-1826、miRNA-125b、miRNA-1308、miRNA-26a和miRNA-638，同時miRNA-184在透明嬰兒晶狀體中含量也最高。這些miRNA通過相關(guān)信號通路調(diào)控各自的靶基因，進而影響晶狀體上皮細胞的增生、遷移、EMT、凋亡等過程，最終導(dǎo)致白內(nèi)障的發(fā)生。

3.1 miRNA與先天性白內(nèi)障

先天性白內(nèi)障，是指在出生前后或兒童早期發(fā)現(xiàn)的晶狀體混濁，可表現(xiàn)為單純性白內(nèi)障或伴發(fā)眼部及其他全身發(fā)育異常。先天性白內(nèi)障可導(dǎo)致嬰幼兒盲或弱視，是一種嚴重的致盲疾病，嚴重影響兒童的視力發(fā)育；兒童盲中有22%～30%為白內(nèi)障所致，先天性白內(nèi)障已成為兒童盲的第二位原因。

絕大多數(shù)先天性白內(nèi)障為單基因遺傳病，Wu等研究發(fā)現(xiàn)，與正常嬰兒相比，先天性白內(nèi)障患兒中央?yún)^(qū)晶狀體上皮細胞中miRNA-182表達上調(diào)，miRNA-204和miRNA-124表達下調(diào)，且miRNA-204表達量的下降程度較miRNA-124更明顯，miRNA-204可能通過沉默

Meis2

基因來調(diào)節(jié)晶狀體發(fā)育和先天性白內(nèi)障的形成。

TDRD7

基因突變或缺陷會導(dǎo)致人、小鼠和雞出現(xiàn)先天性白內(nèi)障，Anand等研究發(fā)現(xiàn)，與正常小鼠晶狀體相比，

TDRD7

基因敲除小鼠晶狀體中l(wèi)et-7b、miRNA-34c、miRNA-298、miRNA-382、miRNA-409、miRNA-1198、miRNA-1947和miRNA-3092的表達下調(diào)，miRNA-15a、miRNA-19a、miRNA-138、miRNA-328、miRNA-339、miRNA-345、miRNA-378b、miRNA-384、miRNA-467a、miRNA-1224、miRNA-1935、miRNA-1946a、miRNA-3102和miRNA-3107呈高表達。Tang等發(fā)現(xiàn)

AQP5

基因敲除小鼠出生6個月時晶狀體輕度混濁，小鼠晶狀體中miRNA-124-3p表達下調(diào)。

3.2 miRNA與年齡相關(guān)性白內(nèi)障

年齡相關(guān)性白內(nèi)障是引起全球老年人視力損害和盲的主要眼病。其危險因素主要包括年齡、女性、過度紫外線照射、高度近視、血脂中高密度脂蛋白含量較低及低密度脂蛋白含量較高、腌制食品的攝入、糖尿病、吸煙及類固醇激素的使用等。年齡相關(guān)性白內(nèi)障的發(fā)病機制復(fù)雜且不明確，目前公認氧化應(yīng)激損傷是白內(nèi)障發(fā)生的始動環(huán)節(jié)，其中晶狀體上皮細胞凋亡是其主要的病理學基礎(chǔ)。

Wu等的研究證實，相較于透明晶狀體，年齡相關(guān)性白內(nèi)障患者晶狀體中有12種miRNA的表達量增加2倍以上，其中以miRNA-34a的表達量增加最為顯著；20種miRNA的表達量明顯下降，其中以miRNA-933的表達量下降最為顯著。這些差異表達的miRNA在年齡相關(guān)性白內(nèi)障發(fā)病中起重要作用。

3.2.1

表達下調(diào)的miRNA 有研究顯示，早期年齡相關(guān)性白內(nèi)障患者前囊膜以及紫外線照射的晶狀體上皮細胞中LncRNA H19和胸腺嘧啶DNA糖苷酶(thymine DNA glycosylase，TDG)呈高表達，而miRNA-29a表達下調(diào)；LncRNA H19過表達可提高晶狀體上皮細胞活力、促進其增生并抑制其凋亡，其可通過抑制miRNA-29a來上調(diào)TDG的表達，從而參與了早期年齡相關(guān)性白內(nèi)障的發(fā)生。在HO誘導(dǎo)的人晶狀體上皮細胞氧化應(yīng)激白內(nèi)障模型中，miRNA-335-3p和miRNA-124的表達量明顯下調(diào)，其具體機制還需進一步研究。Qin等研究發(fā)現(xiàn)，年齡相關(guān)性白內(nèi)障患者的晶狀體前囊膜標本以及紫外線照射誘導(dǎo)體外晶狀體上皮細胞凋亡中，miRNA-125b的表達量均下降；且進一步研究發(fā)現(xiàn)晶狀體前囊膜標本中miRNA-125b與p53 mRNA相對表達量呈顯著負相關(guān)；對轉(zhuǎn)染miRNA-125抑制劑、P53 siRNA及相應(yīng)對照物的晶狀體上皮細胞進行比較發(fā)現(xiàn)，抑制miRNA-125b表達可誘導(dǎo)p53表達上調(diào)，從而促使細胞發(fā)生凋亡。BCL2樣2蛋白(Bcl-2 like protein 2，

BCL2L2

)是miRNA-133b的靶基因，在白內(nèi)障模型組小鼠晶狀體組織和紫外線照射組細胞中miRNA-133b mRNA的相對表達量分別低于相應(yīng)正常對照組，BCL2L2 mRNA的相對表達量分別高于相應(yīng)正常對照組，miRNA-133b可防止紫外線照射所致白內(nèi)障的形成，其機制可能與靶向負性調(diào)控

BCL2L2

基因從而調(diào)控晶狀體上皮細胞的凋亡過程有關(guān)。年齡相關(guān)性白內(nèi)障中主要表達下調(diào)的miRNA見表1。

表1 在年齡相關(guān)性白內(nèi)障中表達下調(diào)的miRNAmiRNA相關(guān)因子或通路參考文獻miRNA-29aLncRNA H19,TDG[23]miRNA-335-3P-[24]miRNA-124-[25]miRNA-125bp53[26]miRNA-133bBCL2L2[24]miRNA-204TP53INP1-p53[33] 注:miRNA:微小RNA;LncRNA:長鏈非編碼RNA;TDG:胸腺嘧啶DNA糖苷酶;BCL2L2:BCL2樣2蛋白;-:未知

3.2.2

表達上調(diào)的miRNA miRNA-211在年齡相關(guān)性白內(nèi)障患者晶狀體前囊膜中表達上調(diào)，下調(diào)miRNA-211的表達可以通過Notch 22介導(dǎo)β-晶狀體蛋白B2明顯減輕HO誘導(dǎo)的晶狀體上皮細胞凋亡；miRNA-181a在年齡相關(guān)性白內(nèi)障晶狀體組織中呈高表達，通過慢病毒質(zhì)粒轉(zhuǎn)染敲低晶狀體上皮細胞中miRNA-181a的表達可減輕HO誘導(dǎo)的細胞凋亡。秦宇等研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-204在年齡相關(guān)性白內(nèi)障晶狀體組織中呈高表達，miRNA-204可能通過靶向調(diào)控Bcl-2家族成員B淋巴細胞瘤-2(B-cell lymphoma-2，

bcl-2

)基因及髓細胞白血病1(myeloidcell lekemia-1，

mcl-1

)基因的表達，在年齡相關(guān)性白內(nèi)障發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。然而，有研究證實miRNA-204在年齡相關(guān)性白內(nèi)障晶狀體前囊膜中的表達量低于正常人，miRNA-204可以通過下調(diào)靶基因

TP53INP1

在晶狀體上皮細胞中的表達抑制晶狀體上皮細胞凋亡，從而對年齡相關(guān)性白內(nèi)障晶狀體上皮細胞發(fā)揮抗氧化損傷作用，該作用可能是通過影響TP53INP1-p53通路實現(xiàn)的，因此miRNA-204與年齡相關(guān)性白內(nèi)障之間的關(guān)系還需進一步研究。miRNA-34a-5p和miRNA-630在HO誘導(dǎo)的人晶狀體上皮細胞氧化應(yīng)激白內(nèi)障模型中表達均上調(diào)；唐雷等研究也發(fā)現(xiàn)miRNA-34a-5p在白內(nèi)障患者前囊膜中表達顯著增加，miRNA-34a-5p可通過調(diào)節(jié)Nrf2-Keap1信號通路增加晶狀體上皮細胞氧化應(yīng)激，抑制晶狀體上皮細胞增生，從而參與年齡相關(guān)性白內(nèi)障的發(fā)生和發(fā)展過程。miRNA-23b-3p在HO誘導(dǎo)的人晶狀體上皮細胞以及年齡相關(guān)性白內(nèi)障患者前囊膜中呈高表達，miRNA-23b-3p通過抑制晶狀體上皮細胞中NAD-依賴性去乙?；窼irtuin-1(NAD-dependent histone deacetylase sirtulin 1，SIRT1)的表達來調(diào)節(jié)細胞凋亡和自噬；Zhu等研究發(fā)現(xiàn)，白內(nèi)障患者前囊膜及紫外線照射后晶狀體上皮細胞中miRNA-4328表達上調(diào)，NLR家族凋亡抑制蛋白(NLR family apoptosis inhibitory protein，NAIP)是miRNA-4328的潛在靶點，人晶狀體上皮細胞轉(zhuǎn)染miRNA-4328擬似物后細胞內(nèi)NAIP mRNA及蛋白表達均降低，推測miRNA-4328通過靶向調(diào)節(jié)NAIP誘導(dǎo)晶狀體上皮細胞凋亡。年齡相關(guān)性白內(nèi)障中主要表達上調(diào)的miRNA見表2。

表2 在年齡相關(guān)性白內(nèi)障中表達上調(diào)的miRNAmiRNA相關(guān)因子或通路參考文獻miRNA-34a-5pNrf2-Keap1[8]miRNA-211Notch 22,β-晶體蛋白B2[28]miRNA-181abcl-2[30-31]miRNA-204bcl-2,mcl-1[32]miRNA-630-[24]miRNA-23b-3pSIRT1[34]miRNA-4328NAIP[35] 注:miRNA:微小RNA;bcl-2:B淋巴細胞瘤-2;mcl-1:髓細胞白血病1;SIRT1:NAD-依賴性去乙?；竤irtuin-1;NAIP:NLR家族凋亡抑制蛋白;-:未知

3.3 miRNA與糖尿病性白內(nèi)障

糖尿病性白內(nèi)障的發(fā)病機制復(fù)雜，至今仍不十分清楚，目前公認其受多種因素的綜合作用，高血糖狀態(tài)引起的晶狀體上皮細胞異常凋亡是其始動因素。孫熒等研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病大鼠模型晶狀體混濁的早期階段晶狀體組織中miRNA-29a-5p表達下調(diào)，而凋亡因子BMF mRNA的表達上調(diào)。Sun等的研究也證實，糖尿病小鼠模型晶狀體上皮細胞中miRNA-29a和miRNA-29c的表達下調(diào)，而凋亡相關(guān)基因

BMF

表達上調(diào)。Zeng等研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病性白內(nèi)障小鼠模型中，miRNA-211表達上調(diào)，其可能通過靶向調(diào)節(jié)SIRT1來影響晶狀體上皮細胞增生和凋亡。Zhang等研究發(fā)現(xiàn)，人糖尿病性白內(nèi)障晶狀體組織中miRNA-30a表達明顯下調(diào)，而EMT標志物波形蛋白及α-平滑肌肌動蛋白(alpha-smooth muscle actin，α-SMA)的表達高于對照組，推測上調(diào)miRNA-30a可靶向性抑制晶狀體上皮細胞EMT，從而預(yù)防或治療糖尿病性白內(nèi)障。Yang等采用高糖誘導(dǎo)人晶狀體上皮細胞HLE-B3建立糖尿病性白內(nèi)障模型，證實

PVT1

基因敲除可抑制HLE-B3細胞增生，促進其凋亡，且糖尿病性白內(nèi)障患者前囊膜標本中PVT1 mRNA與其miRNA靶點miRNA-214-3p呈高度負相關(guān)。糖尿病性白內(nèi)障中表達變化的miRNA見表3。

表3 在糖尿病性白內(nèi)障中表達變化的miRNAmiRNA變化情況相關(guān)因子或通路參考文獻miRNA-29a-5p下調(diào)BMF[36]miRNA-29a下調(diào)BMF[37]miRNA-29c下調(diào)BMF[37]miRNA-211上調(diào)SIRT1[38]miRNA-30a下調(diào)波形蛋白,α-SMA[39]miRNA-214-3p下調(diào)PVT1[40] 注:miRNA:微小RNA;SIRT1:NAD-依賴性去乙?；竤irtuin-1;α-SMA:α-平滑肌肌動蛋白

3.4 miRNA與PCO

PCO是白內(nèi)障超聲乳化或囊外摘除聯(lián)合人工晶狀體植入術(shù)后常見的并發(fā)癥之一，兒童白內(nèi)障術(shù)后PCO的發(fā)生率幾乎達100%。與PCO形成有關(guān)的因素有許多，如手術(shù)術(shù)式的選擇、植入人工晶狀體的材料、晶狀體上皮細胞的生物活性等。白內(nèi)障術(shù)后殘留的晶狀體上皮細胞發(fā)生增生、遷移及EMT等是導(dǎo)致PCO的主要原因。Nd：YAG激光后囊截開術(shù)是目前PCO主要的治療方法。

上皮型鈣粘蛋白(epithelial-cadherin，E-cadherin)和纖維連接蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)是EMT的標志物。研究表明，在PCO患者晶狀體上皮細胞中miRNA-30a和E-cadherin表達下調(diào)，而FN表達上調(diào)，miRNA-30a與E-cadherin呈顯著正相關(guān)，而與FN則呈顯著負相關(guān)，上調(diào)miRNA-30a表達可抑制腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TGF)-β誘導(dǎo)的晶狀體上皮細胞遷移和EMT，證實miRNA-30a參與PCO的發(fā)展。Dong等研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-26b能抑制晶狀體上皮細胞的增生、遷移和EMT，miRNA-26b可通過沉默靶基因

Smad4

和

COX-2

來干預(yù)PCO的發(fā)生及發(fā)展，而下調(diào)miRNA-26b可誘導(dǎo)

EZH2

基因的表達，從而促進晶狀體上皮細胞的EMT。Liu等研究證實，miRNA-486-5p在TGF-β誘導(dǎo)的人晶狀體上皮細胞SRA01/04細胞系中表達下調(diào)，Smad2、p-Smad2和p-Smad3表達上調(diào)，雙熒光素酶報告分析顯示miR-486-5p直接作用于Smad2的3'非翻譯區(qū)，miRNA-486-5p的過度表達可通過抑制Smad2/Smad3信號來抑制TGF-β誘導(dǎo)的SRA01/04細胞增生、侵襲和EMT，miRNA-486-5p可能是有效干預(yù)PCO進展的靶點。Wang等通過比較人正常晶狀體與PCO的晶狀體上皮細胞的微陣列，發(fā)現(xiàn)了122條差異表達的miRNA，進一步對miRNA-204-5p進行研究，證實miRNA-204-5p能通過結(jié)合靶基因

Smad4

來干預(yù)TGF-β/Smad信號通路，從而調(diào)節(jié)晶狀體上皮細胞的轉(zhuǎn)分化，進一步影響PCO的發(fā)生。另有Hoffmann等對PCO小鼠模型的晶狀體囊袋進行檢測，證實miRNA-204表達下調(diào)，且miRNA-204可下調(diào)轉(zhuǎn)錄因子Meis及Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，從而抑制細胞增生、遷移及EMT，進而抑制PCO的形成；該研究同時證實，miRNA-184、let-7/98在小鼠晶狀體摘除手術(shù)后晶狀體囊袋中表達上調(diào)；下調(diào)miRNA-184表達可減弱晶狀體上皮細胞增生、遷移及EMT，提示miRNA-184可促進PCO形成。然而，Hughes等的研究表明，miRNA-184可抑制外源性TGF-β誘導(dǎo)的人晶狀體上皮細胞EMT，該結(jié)果提示miRNA-184的上調(diào)可能抑制PCO的形成。因此，miRNA-184與PCO的關(guān)系還需進一步研究來證實。Feng等研究發(fā)現(xiàn)miRNA-34a在人PCO囊膜組織中的表達顯著降低，miRNA-34a可通過下調(diào)晶狀體上皮細胞內(nèi)酪氨酸蛋白激酶Met(c-Met)蛋白的表達來調(diào)節(jié)細胞增生和遷移，從而對PCO發(fā)揮抑制作用。PCO中表達變化的miRNA見表4。

表4 在PCO中表達變化的miRNAmiRNA變化情況相關(guān)因子或通路參考文獻miRNA-30a下調(diào)E-cadherin,FN[41-42]miRNA-26b下調(diào)Smad4,COX-2,EZH2[43-44]miRNA-486-5p下調(diào)Smad2,p-Smad2,Smad3[45]miRNA-204-5p下調(diào)TGF-β/Smad[46]miRNA-204下調(diào)Meis,Runt[47]miRNA-184上調(diào)/下調(diào)[47-48]miRNA-34a下調(diào)c-Met[49] 注:E-cadherin:上皮型鈣粘蛋白;FN:纖維連接蛋白;TGF:腫瘤壞死因子;c-Met:酪氨酸蛋白激酶受體

4 展望

白內(nèi)障的發(fā)生機制與晶狀體上皮細胞的異常凋亡及EMT有關(guān)，晶狀體上皮細胞凋亡是所有非先天性白內(nèi)障發(fā)生的共同生物學基礎(chǔ)。近年來，已有越來越多的研究證實miRNA與白內(nèi)障的發(fā)生有一定相關(guān)性，但miRNA在晶狀體中的表達情況及其對白內(nèi)障的影響還有待進一步深入研究。隨著研究方法的不斷改進，miRNA在晶狀體中的表達譜將更加完善，其在白內(nèi)障發(fā)生和發(fā)展中的作用機制也將被進一步闡釋。目前手術(shù)治療仍是白內(nèi)障的唯一有效治療手段，但對miRNA的深入研究將為白內(nèi)障的預(yù)防及治療提供新的靶點及思路。

利益沖突

所有作者均聲明不存在利益沖突