miRNA調(diào)節(jié)自噬在眼科疾病中的應(yīng)用△

張文怡 吳安然 張國(guó)偉 管懷進(jìn)

自噬是一種維持蛋白穩(wěn)態(tài)和參與應(yīng)激反應(yīng)的重要機(jī)制，包括微自噬、巨自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬，通常所指的是巨自噬。當(dāng)自噬被誘導(dǎo)時(shí)，細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)被雙層膜吞噬，開始組裝自噬小體，進(jìn)而形成雙層膜囊泡，稱為自噬體，隨后與溶酶體融合，形成自噬溶酶體來降解細(xì)胞質(zhì)內(nèi)大分子蛋白或者細(xì)胞器[1]。自噬過程是通過自噬相關(guān)基因(ATG)產(chǎn)物的不同功能復(fù)合物來調(diào)控的。自噬起始復(fù)合物由Unc-51類激酶(ULK)、ATG13、200 000的黏著斑激酶家族相互作用蛋白(FIP200)組成，其激活后能介導(dǎo)自噬信號(hào)募集相關(guān)的成核蛋白。在ULK復(fù)合物作用下，由ATG14、空泡蛋白分類15(Vps15)、Vps34、ATG6

(Beclin1)組成的Ⅲ型磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K class Ⅲ)復(fù)合體被招募到自噬泡，隨后ATG12/ATG5和ATG8/微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(LC3)兩類類泛素連接系統(tǒng)介導(dǎo)完成自噬體膜延長(zhǎng)階段。在ATG7和ATG10修飾后，ATG12與ATG5形成共價(jià)復(fù)合物，又進(jìn)一步與ATG16結(jié)合。ATG8/LC3則在ATG7、ATG3和ATG12-ATG5-ATG16復(fù)合物作用下與磷脂酰乙醇胺結(jié)合，促進(jìn)LC3 II的形成以利于自噬體的產(chǎn)生。隨后在可溶性N-乙基馬來酰亞胺敏感性因子附著蛋白受體(SNARE)、RAS相關(guān)GTP結(jié)合蛋白7(Rab7)、溶酶體相關(guān)膜蛋白1(LAMP-1)、LAMP-2等蛋白幫助下與溶酶體結(jié)合，從而形成自噬溶酶體。這一過程主要受不同營(yíng)養(yǎng)、能量和壓力信號(hào)下哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)調(diào)控，其中涉及多條信號(hào)通路，如PI3K-蛋白激酶B (AKT)-mTOR、腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信號(hào)通路等。營(yíng)養(yǎng)豐富時(shí)，PI3K-AKT活化下游mTOR磷酸化ULK，抑制自噬，是一種負(fù)調(diào)控機(jī)制。與其不同的是，在饑餓條件下，激活的AMPK抑制mTOR，催化ULK1磷酸化從而正向調(diào)控自噬。在這一過程中，任何一種自噬相關(guān)基因和信號(hào)通路的改變均會(huì)影響自噬進(jìn)程，導(dǎo)致眼科疾病的發(fā)生。微小RNA(miRNA)為一組非編碼RNA，長(zhǎng)度約為20～22個(gè)核苷酸。其通過初始miRNA轉(zhuǎn)錄、Drosha酶的核加工產(chǎn)生前體miRNA，再經(jīng)過核質(zhì)輸出、Dicer酶的細(xì)胞質(zhì)加工為成熟的miRNA，最終經(jīng)與Argonaute蛋白質(zhì)形成沉默復(fù)合物。它與靶基因信使RNA(mRNA)的3’非翻譯區(qū)結(jié)合可降解目標(biāo)mRNA，或抑制蛋白質(zhì)的翻譯，在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)基因表達(dá)[2]。單個(gè)miRNA可靶向數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)基因，而多個(gè)miRNA也可以同時(shí)調(diào)控單一基因，這復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)形成其強(qiáng)大的生物功能多樣性，如細(xì)胞發(fā)育、增殖、分化和凋亡，它們的失調(diào)將導(dǎo)致各種疾病發(fā)生。近年來研究證實(shí)，miRNA在眼科疾病的病理生理過程中發(fā)揮巨大的作用，且越來越多文獻(xiàn)報(bào)道其可通過調(diào)節(jié)自噬來影響眼科疾病的進(jìn)程。現(xiàn)本文就miRNA及自噬在眼科疾病中的作用對(duì)相關(guān)國(guó)內(nèi)外最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為未來眼病治療提供參考。

1 白內(nèi)障

白內(nèi)障是居全球首位的致盲性眼病。晶狀體透明度可因代謝紊亂、蛋白質(zhì)變性而下降，使其外觀混濁。研究證實(shí)，自噬可通過降解損傷細(xì)胞器和異常蛋白質(zhì)來維持晶狀體的透明性[3]。因此，自噬的破壞與白內(nèi)障的發(fā)生機(jī)制密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，信息調(diào)節(jié)因子(SIRT1)可以通過許多轉(zhuǎn)錄因子，如組蛋白H3[4]、叉頭樣轉(zhuǎn)錄因子1(FoxO1)[5]、FoxO3[6]、核仁蛋白NAT10[7]等去乙?；瘉砑せ钭允上嚓P(guān)基因以誘導(dǎo)自噬[8]，因而沉默SIRT1介導(dǎo)的自噬對(duì)于細(xì)胞增殖、代謝和氧化應(yīng)激具有重要意義。Zhou等[9]在年齡相關(guān)性白內(nèi)障(ARC)研究中發(fā)現(xiàn)，miR-23b-3p在晶狀體上皮細(xì)胞(LECs)中顯著上調(diào)，通過抑制SIRT1及其下游FoxO來抑制自噬相關(guān)基因，從而削弱自噬能力，進(jìn)而導(dǎo)致ARC的發(fā)生[9]。同樣，在ARC的LECs中miRNA let-7c-3p下調(diào)，其被證明在氧化應(yīng)激情況下可抑制LECs的凋亡和ATG3介導(dǎo)的自噬[10]。同樣可作為ARC將來治療靶點(diǎn)的miR-186在LECs中明顯下調(diào)，并通過調(diào)控ATG7促進(jìn)LECs的自噬[11]。此外，與透明晶狀體組織相比，糖尿病性白內(nèi)障患者晶狀體組織中miR-30a的表達(dá)顯著下調(diào)，進(jìn)一步研究表明，在體外高葡萄糖誘導(dǎo)的LECs模型中，miR-30a的表達(dá)降低可大大提高Beclin1介導(dǎo)的自噬活性，而反應(yīng)過度活躍的自噬將導(dǎo)致LECs活力的喪失，進(jìn)而誘發(fā)白內(nèi)障[12]。

2 角膜病

角膜和鞏膜一起構(gòu)成眼球壁的最外層，共同保護(hù)眼內(nèi)組織，并同時(shí)為眼睛提供四分之三的屈光力，其病變將嚴(yán)重影響視力。角膜最外層的上皮組織是抵御外界病原微生物的第一道防線，它最易遭到紫外線、微生物造成的損傷。有研究發(fā)現(xiàn)，在紫外線條件下，miR-205-3p通過靶向Toll樣受體4抑制核因子-κB的磷酸化，調(diào)節(jié)自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)。它通過降低LC3II/I和Beclin1的表達(dá)，從而抑制了角膜上皮細(xì)胞的自噬水平，抵抗紫外線輻射誘導(dǎo)的角膜上皮細(xì)胞的炎癥和氧化應(yīng)激[13]。而在腐皮鐮孢菌刺激下，miR-665-3p可能通過靶向ATG5調(diào)控小鼠角膜炎的自噬，進(jìn)而影響炎癥反應(yīng)因子白細(xì)胞介素1β(IL-1β)，導(dǎo)致真菌性角膜炎[14]。同樣條件下，抑制miR-129-5p的表達(dá)可以靶向ATG14調(diào)節(jié)自噬來降低真菌性角膜炎的炎癥反應(yīng)，并顯著增加角膜基質(zhì)細(xì)胞的活力[15]。

角膜上皮層在受到損傷后能夠自我更新，其中富含干細(xì)胞的角膜緣對(duì)于維持角膜上皮的穩(wěn)態(tài)起到關(guān)鍵作用。研究證明，自噬在干細(xì)胞的激活、自我更新中起到關(guān)鍵作用[16]。Peng等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在角膜緣干細(xì)胞中miR103、miR107高表達(dá)，它們可調(diào)節(jié)二?；视?蛋白激酶C和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶5的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，激活在溶酶體重組和清除中有著積極作用的動(dòng)力蛋白1，從而保持了晚期自噬，維持角膜緣上皮基底細(xì)胞的增殖狀態(tài)，確保其阻止大部分微生物侵入的能力。

除具有自我更新能力外，角膜上皮下還含豐富的感覺神經(jīng)，任何微小刺激均可引起眼裂閉合以保護(hù)眼睛。其中眼部三叉神經(jīng)在維持角膜上皮完整性和功能中起重要作用，三叉神經(jīng)通路的中斷會(huì)導(dǎo)致角膜傷口的愈合延遲[18]。而在糖尿病患者中，高糖可通過減少Beclin1、ATG5-12和LC3的表達(dá)來抑制自噬[19]，減少角膜神經(jīng)纖維密度，降低角膜的敏感性且導(dǎo)致?lián)p傷修復(fù)的減慢，甚至繼發(fā)感染和角膜潰瘍。Hu等[18]研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病小鼠三叉神經(jīng)節(jié)組織中miR-181a、miR-34c的表達(dá)顯著上調(diào)，通過對(duì)兩者的抑制可分別增強(qiáng)ATG5、ATG4B介導(dǎo)的自噬，從而促進(jìn)三叉神經(jīng)感覺神經(jīng)元的生長(zhǎng)和角膜神經(jīng)纖維的再生，進(jìn)而對(duì)角膜起到保護(hù)作用[18,20]。

3 青光眼

青光眼是一種僅次于白內(nèi)障的導(dǎo)致視力喪失的神經(jīng)退行性疾病，其眼壓的病理升高將導(dǎo)致視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGC)的逐漸喪失，并伴有視野的缺損。研究表明，自噬廣泛參與神經(jīng)退行性疾病進(jìn)程，其在青光眼發(fā)生發(fā)展的各個(gè)階段，均伴有RGC的自噬和凋亡[21]。在青光眼RGC中，miR-708、miR-335-3p表達(dá)下降，通過在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)ATG3，加強(qiáng)自噬水平，進(jìn)而誘導(dǎo)RGC凋亡[22]。Li等[23]在N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)模擬青光眼的大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，miR-93-5p表達(dá)水平的下降以及自噬相關(guān)蛋白LC3-II/I、Beclin-1的增加可能與RGC的喪失有關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-93-5p模擬物可通過靶向磷酸酶及張力蛋白同源基因PTEN，激活PI3K/AKT/mTOR途徑，從而抑制RGC的自噬和減少RGC的凋亡。

濾過手術(shù)是目前治療青光眼最主流方法，在術(shù)后人Tenon囊成纖維細(xì)胞(HTF)被激活，通過增殖、遷移和自噬來促進(jìn)傷口愈合。但是由于青光眼組織中HTF的過度增殖和纖維化會(huì)使得瘢痕愈合不佳，這將導(dǎo)致治療效果降低。因此，對(duì)HTF的積極處理具有巨大的臨床意義。有研究發(fā)現(xiàn)，在青光眼組織和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)處理的HTF細(xì)胞模型中，miR-760和miR-215-3p可通過靶向降低IL22RA1的表達(dá)來抑制TGF-β對(duì)HTF誘導(dǎo)的自噬和增殖[24]。Sui等[25]同樣發(fā)現(xiàn)，miR-204-5p低表達(dá)可促進(jìn)HTF的自噬和增殖。此外，在羥基喜樹堿處理HTF后，miR-216b表達(dá)的降低卻增加了Beclin1的表達(dá)，同時(shí)增強(qiáng)了HTF的細(xì)胞凋亡和自噬水平，其中自噬以Ⅱ型程序性細(xì)胞死亡方式殺死細(xì)胞，起到重要的抗纖維化的作用[26]。

4 視網(wǎng)膜病

年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)是發(fā)達(dá)國(guó)家老年人致盲最主要的原因之一，主要涉及視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)和視網(wǎng)膜感光細(xì)胞的功能障礙[27]。其中自噬失調(diào)可導(dǎo)致受損或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)在RPE中積累，并可促進(jìn)AMD特有的玻璃膜疣的生成。在AMD患者的RPE組織中發(fā)現(xiàn)miR-29的表達(dá)下調(diào)，過表達(dá)miR-29可下調(diào)溶酶體蛋白P18和胞漿蛋白P85α來抑制mTOR復(fù)合體1(mTORC1)和促進(jìn)自噬進(jìn)程，從而減少了突變型αB-晶狀體蛋白聚集體的形成[28]。此外，線粒體自噬是一種選擇性清除受損線粒體的特異性自噬現(xiàn)象。Indrieri等[29]研究證明，miR-181a/b的下調(diào)可激活RPE中ATG5和Park2基因以增強(qiáng)線粒體自噬，從而保護(hù)視網(wǎng)膜神經(jīng)元。與上述自噬保護(hù)作用不同，在視網(wǎng)膜變性的大鼠模型中發(fā)現(xiàn)miR-24表達(dá)降低，隨后負(fù)調(diào)控幾丁質(zhì)酶3樣蛋白1，依次激活A(yù)KT/mTOR和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)信號(hào)通路，產(chǎn)生的異常自噬將導(dǎo)致RPE變性并且降低視覺功能[30]。

AMD患者中，RPE對(duì)脫落的視網(wǎng)膜光感受器外節(jié)膜盤(POS)的晝夜吞噬作用下降，脂褐素積累，進(jìn)而新陳代謝紊亂，使得視網(wǎng)膜色素結(jié)構(gòu)的完整性受到破壞?，F(xiàn)研究證實(shí)，代謝產(chǎn)物可激活自噬，避免RPE中氧化產(chǎn)物的積累[31]。Naso等[32]發(fā)現(xiàn)，在RPE中，每天從暗到亮的轉(zhuǎn)換都會(huì)誘導(dǎo)miR-211表達(dá)，進(jìn)而靶向抑制埃茲蛋白C(Ezrin)，這能夠促進(jìn)Ca2+介導(dǎo)的鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶激活，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子EB去磷酸化和核易位增加，誘導(dǎo)溶酶體和自噬基因的表達(dá)，在晚期自噬為視網(wǎng)膜變性提供新的治療靶點(diǎn)。同樣，miR-204在RPE高表達(dá)，抑制了內(nèi)體成熟調(diào)節(jié)劑Rab22a表達(dá)，促進(jìn)與溶酶體融合的早期自噬體和內(nèi)體中間體的成熟，提高吞噬效率，防止因氧化應(yīng)激的產(chǎn)生和未消化的POS在細(xì)胞內(nèi)積累引起的炎癥，減輕疾病的發(fā)作，進(jìn)而維持神經(jīng)視網(wǎng)膜的穩(wěn)態(tài)[33]。

5 眼腫瘤

視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(RB)是五歲以下嬰幼兒最常見的眼內(nèi)惡性腫瘤且早期不易被發(fā)現(xiàn)。本病還易發(fā)生顱內(nèi)轉(zhuǎn)移，嚴(yán)重威脅患兒的視力和生命。自噬與癌癥的發(fā)生和發(fā)展直接相關(guān)，自噬有促腫瘤和抗腫瘤的雙重特性。近年來，為尋找更好的分子靶標(biāo)治療疾病，腫瘤中miRNA的自噬調(diào)節(jié)作用被廣泛研究。與正常細(xì)胞相比，miR-124和miR-361-3p在RB細(xì)胞中顯著下調(diào)。進(jìn)一步的研究表明，兩者可通過抑制溶酶體融合所必需的SNARE-STX17來抑制自噬，減少自噬相關(guān)蛋白表達(dá)，進(jìn)而可以抑制癌癥進(jìn)展[34-35]。此外，研究證實(shí)，在Y79和RBL-13兩種RB細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)人參皂苷下調(diào)miR-638并使PI3K/AKT/mTOR通路失活，促進(jìn)ATG7、Beclin-1的表達(dá)，通過誘導(dǎo)細(xì)胞自噬來發(fā)揮抗腫瘤的作用[36]。Liang等[37]發(fā)現(xiàn)，低氧環(huán)境下RB組織中miR-320的表達(dá)顯著增加，并靶向低氧誘導(dǎo)因子1α正向調(diào)控自噬相關(guān)蛋白，促進(jìn)自噬進(jìn)程來參與癌癥的發(fā)展。

除了針對(duì)RB的miRNA和自噬靶點(diǎn)的治療潛力外，這兩者的相互作用還有利于減輕腫瘤的化療耐藥性。在RB細(xì)胞中過表達(dá)miR-34a可抑制高遷移率族蛋白1表達(dá)，進(jìn)而負(fù)調(diào)控自噬相關(guān)蛋白ATG5、Beclin-1的表達(dá)，導(dǎo)致饑餓或化療條件下自噬的減少，恢復(fù)了RB細(xì)胞化學(xué)敏感性并促進(jìn)RB細(xì)胞死亡[38]。Yao等[39]發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)miR-204-5p通過介導(dǎo)lncRNA XIST沉默以抑制RB細(xì)胞增殖，并增強(qiáng)其自噬能力以及對(duì)長(zhǎng)春新堿的敏感性。同樣，miR-613促進(jìn)RB細(xì)胞的自噬和侵襲，并增強(qiáng)了其對(duì)卡鉑和阿霉素的耐藥性[40]。Kong等[41]在抗順鉑的RB細(xì)胞中證實(shí)miR-512-3p的過表達(dá)能明顯促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，并抑制耐順鉑的RB細(xì)胞的增殖和自噬，克服了RB細(xì)胞的順鉑抗性。

6 小結(jié)與展望

在眼科疾病中，miRNA對(duì)自噬起著重要的調(diào)節(jié)作用，兩者體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的失衡會(huì)導(dǎo)致疾病進(jìn)展。本綜述強(qiáng)調(diào)了自噬和miRNA之間的聯(lián)系，提示miRNA通過干預(yù)自噬起始信號(hào)至最后的自噬體成熟降解這一系列過程來影響眼科疾病的發(fā)生發(fā)展，為未來的眼科治療提供新的靶點(diǎn)。但現(xiàn)階段針對(duì)miRNA和自噬的眼科疾病研究還較少，miRNA調(diào)節(jié)自噬控制眼科疾病發(fā)生和發(fā)展的確切機(jī)制尚未完全建立，仍需進(jìn)一步的研究以探究與眼科相關(guān)的miRNA自噬信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，尋找針對(duì)眼科疾病中特定調(diào)節(jié)自噬的miRNA的有效激動(dòng)劑或拮抗劑，探索眼科治療有前途的領(lǐng)域。