miR-26b 在眼科疾病中的研究進(jìn)展

劉小龍 綜述，李丹，唐玉潔，徐柒華 審校

(1.南昌大學(xué)附屬眼科醫(yī)院，江西 330006；2.南昌大學(xué)，江西 330006)

微RNA(microRNA,miRNA)是一類小的內(nèi)源性基因調(diào)節(jié)因子，能夠調(diào)控目標(biāo)基因轉(zhuǎn)錄后的蛋白質(zhì)表達(dá)水平。自從1993年在秀麗隱桿線蟲中首次發(fā)現(xiàn)第一個miRNA let-7以來，對miRNA的研究已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)十年。據(jù)miRbase 22.1提供的數(shù)據(jù)可知，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)2 000余種miRNA。其中已有的針對眼中miRNA的研究表明，有數(shù)百種miRNA表達(dá)于角膜、結(jié)膜上皮、晶狀體、玻璃體、視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜色素上皮和脈絡(luò)膜等組織中，在白內(nèi)障、近視、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、年齡相關(guān)性黃斑變性等疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮調(diào)控作用[1]。從機(jī)制上講，miRNA通過與靶mRNA的3'非翻譯區(qū)(3'UTR)結(jié)合而發(fā)揮作用，導(dǎo)致翻譯受阻或信使RNA(messenger RNA,mRNA)降解。有報(bào)道稱人類基因組中可能有超過三分之一的蛋白質(zhì)編碼基因受到miRNA調(diào)控，并且單個miRNA可能靶向調(diào)節(jié)數(shù)百個下游基因的mRNA轉(zhuǎn)錄物[2-3]，這提示我們miRNA是一類非常重要的基因表達(dá)調(diào)控因子。微小RNA-26b(microRNA-26b,miR-26b)是miRNA家族中的一員，雖然已有研究表明其在眼科多種疾病中均發(fā)揮著重要的生物學(xué)作用[4]。但是，其在眼科疾病中的調(diào)控機(jī)制仍不明確。為此，本文通過對miR-26b在眼科疾病中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為探討miR-26b在眼科疾病中發(fā)揮作用過程中的分子機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。

1 miR-26b的介紹

miR-26b，是miR-26家族中已有研究較為成熟的一員，廣泛分布于全身各組織中[5-7]。已有的研究表明，人miR-26b的編碼基因位于2號染色體[8]，它是一個由21個堿基組成的miRNA，在全身以及多種眼科疾病中差異性表達(dá)，并參與疾病發(fā)生、發(fā)展過程中的生物學(xué)調(diào)控。其主要生物學(xué)作用為：可與目的mRNA的3'UTR靶向結(jié)合，并通過調(diào)控多條信號通路，最終抑制mRNA翻譯為蛋白質(zhì)的過程[9-11]，其異常表達(dá)通常與細(xì)胞的代謝、增殖、分化、凋亡、自噬、侵襲、轉(zhuǎn)移有關(guān)，例如，在膽管癌中，磷脂酶C β1(phospholipase Cβ1,PLCβ1)高度表達(dá)，并且被鑒定為關(guān)鍵癌基因。miR-26b通過靶向作用于PLCβ1，負(fù)調(diào)控PLCβ1介導(dǎo)的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelialmesenchymal transition,EMT)相關(guān)標(biāo)志物的蛋白質(zhì)和mRNA水平，參與膽管癌的增殖和遷移[12]。在肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)中，miR-26b也發(fā)揮著關(guān)鍵作用，已有的研究證實(shí)miR-26b靶向調(diào)控泛素特異性蛋白酶9X(ubiquitin specific peptidase 9X,USP9X)、表皮生長因子受體家族A2(ephrin receptor A2,EphA2)、核轉(zhuǎn)運(yùn)受體α-2(karyopherin alpha 2,KPNA2)、基質(zhì)金屬蛋白酶1(matrix metalloproteinase 1,MMP-1)、基質(zhì)金屬蛋白酶7(matrix metalloproteinase 7,MMP-7)、基質(zhì)金屬蛋白酶14(matrix metalloproteinase 14,MMP-14)等基因的mRNA和蛋白表達(dá)[13-15]，進(jìn)而抑制HCC細(xì)胞的增殖和遷移。具體而言miR-26b靶向USP9X的3'UTR，進(jìn)而通過SMAD4和轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor beta,TGF-β)信號通路影響EMT，并參與自噬調(diào)節(jié)[16,17]。除此之外miR-26b還通過靶向SMAD1和骨形態(tài)發(fā)生蛋白4(bone morphogenetic protein 4,BMP4)/SMAD1信號傳導(dǎo)抑制Twist1誘導(dǎo)的HCC細(xì)胞EMT、侵襲和轉(zhuǎn)移[18]。由此可見，miR-26b在全身疾病中發(fā)揮著重要作用，其作用機(jī)制復(fù)雜，研究miR-26b的生物學(xué)作用或許有助于疾病預(yù)防、診斷、治療，甚至可能作為預(yù)后的標(biāo)志物以及靶點(diǎn)在疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮更多新作用。

2 miR-26b在眼部組織的表達(dá)

miR-26b在眼部各組織中廣泛表達(dá)，有研究者通過微陣列分析、miRNA-Seq、實(shí)時熒光定量PCR(Real Time Quantitative PCR,RT-qPCR)等方法對人的角膜、結(jié)膜上皮、晶狀體、睫狀體、小梁網(wǎng)、房水、玻璃體和視網(wǎng)膜中表達(dá)的miRNA進(jìn)行檢測，結(jié)果表明miR-26b在這些組織中均有表達(dá)[19-20]。此外，有學(xué)者對小鼠的角膜、視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜色素上皮、晶狀體的miRNA進(jìn)行了微陣列分析，發(fā)現(xiàn)miR-26b在小鼠的上述組織中也穩(wěn)定表達(dá)，并且顯著富集于視網(wǎng)膜中[21]。Genini等[22]對犬視網(wǎng)膜行微陣列分析也得出了相似的結(jié)果。有趣的是這個研究還對比了miRNA在正常眼和視網(wǎng)膜萎縮性疾病中的差異性表達(dá)，發(fā)現(xiàn)了miR-26b在X連鎖進(jìn)行性視網(wǎng)膜萎縮 2 (X-linked progressive retinal atrophy 2,xlpra2)這一種早發(fā)性X連鎖色素性視網(wǎng)膜炎的犬模型中的表達(dá)量是增加的。上述研究表明，miR-26b是一種廣泛分布在人類和其他動物眼部組織的miRNA，雖然其具體作用尚未闡明，但是miR-26b在多個物種的眼部組織中穩(wěn)定表達(dá)，提示其在眼部發(fā)育及各種生物學(xué)過程中或許扮演著重要的角色。

3 miR-26b對上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的調(diào)控

EMT是指上皮細(xì)胞在多種細(xì)胞因子、生長因子和轉(zhuǎn)錄因子的作用下轉(zhuǎn)化為具有間充質(zhì)細(xì)胞表型的生物學(xué)過程。該過程與白內(nèi)障、增生性玻璃體視網(wǎng)膜病、增生性糖尿病性視網(wǎng)膜病變等眼部疾病的發(fā)生密切相關(guān)。具體而言，TGF-β相關(guān)的信號通路被認(rèn)為是誘導(dǎo)EMT的關(guān)鍵調(diào)控因子。TGF-β包括TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3三種亞型結(jié)構(gòu)，其中TGF-β2是生物活性最強(qiáng)的亞型[23]。研究者在相關(guān)研究中經(jīng)常使用TGF-β來誘導(dǎo)上皮細(xì)胞，以獲得EMT細(xì)胞模型。經(jīng)誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(retinal pigment epithelium cells,RPECs)的EMT過程在眼科疾病的發(fā)生、存在和預(yù)后中具有重要意義。此外關(guān)于miRNA參與調(diào)節(jié)EMT的研究也日益增多，據(jù)報(bào)道，已有研究證實(shí)miR-26b可以參與抑制TGF-β2誘導(dǎo)的晶狀體上皮細(xì)胞(lens epithelial cells,LECs)發(fā)生EMT，類似地，miR-26b還可能抑制RPECs的EMT過程[11,24-25]，但是miR-26b調(diào)控EMT過程的具體分子機(jī)制仍不清楚，因此，明確miR-26b參與EMT過程的分子機(jī)制可能會對于研究白內(nèi)障、增生性玻璃體視網(wǎng)膜病變等以EMT為關(guān)鍵發(fā)病機(jī)制的眼科疾病的診療和預(yù)防起到一定的作用。

4 miR-26b在眼科疾病中的研究

4.1 翼狀胬肉

翼狀胬肉指角膜邊緣處結(jié)膜上皮細(xì)胞和血管等異常增殖和侵襲角膜所致的眼部疾病。在中國，翼狀胬肉的發(fā)病率約為10%，是常見的眼病之一[26]。目前，主流學(xué)者認(rèn)為翼狀胬肉的發(fā)病機(jī)制與多種因素有關(guān)，包括紫外線照射、細(xì)胞增殖和凋亡以及新生血管形成等。此外，EMT被認(rèn)為是翼狀胬肉手術(shù)后復(fù)發(fā)的關(guān)鍵。在一項(xiàng)最新的研究中，研究人員通過高通量測序探索人翼狀胬肉相關(guān)的結(jié)膜上皮和正常結(jié)膜上皮中差異表達(dá)的mRNA和環(huán)狀RNA(circular,circRNA)，并利用RT-qPCR篩選出與關(guān)鍵mRNA和circRNA發(fā)生EMT相關(guān)的miRNA。他們構(gòu)建了一個circRNA-miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，由差異表達(dá)顯著的10個circRNA、8個miRNA和12個EMT相關(guān)mRNA組成，從而探究翼狀胬肉的發(fā)病機(jī)制和潛在的分子機(jī)制。結(jié)果顯示，與正常結(jié)膜上皮相比miR-26b是一個下調(diào)的miRNA，與纖維連接蛋白1(fibronectin 1,FN1)和金屬蛋白酶轉(zhuǎn)移因子12(a disintegrin and metalloproteinase 12,ADAM12)有負(fù)相關(guān)性，它是hsa_circ_0002406的一個靶miRNA，可能通過海綿化miR-26b來增加FN1和ADAM3的表達(dá)，從而參與了EMT相關(guān)的circRNA-miRNA-mRNA網(wǎng)絡(luò)，可能影響翼狀胬肉中的EMT過程[27]。

4.2 白內(nèi)障

白內(nèi)障是一種晶狀體退行性改變，其特征是晶狀體透明度降低或顏色改變，從而導(dǎo)致光學(xué)質(zhì)量下降。其中，年齡相關(guān)性白內(nèi)障也稱老年性白內(nèi)障，是最常見的類型。多項(xiàng)研究表明，LECs的凋亡引起了白內(nèi)障發(fā)生的一系列事件。Dong等[28-29]用人LECs中的兩個細(xì)胞系SRA01/04，證實(shí)在TGF-β2的誘導(dǎo)下，miR-26b在人后發(fā)性白內(nèi)障附著的LECs和SRA01/04細(xì)胞中的表達(dá)下降。這些結(jié)果表明，miR-26b可以抑制LECs的增殖、遷移和EMT。這與Shi等[11]的研究結(jié)果一致，此外，該研究還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了miR-26b抑制人LECs的下游信號通路可能為PI3K/Akt通路。在后續(xù)的研究中，Dong等[28-29]將zeste基因增強(qiáng)子同源物2(Enhancer of zeste homologue 2,EZH2)基因鑒定為miR-26b在LECs中的直接靶標(biāo)，并發(fā)現(xiàn)在原代人LECs經(jīng)表皮生長因子(epidermal growth factor,EGF)誘導(dǎo)的EMT過程中,miR-26b對EZH2的抑制于是至關(guān)重要的。EGF和表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR) 的信號傳導(dǎo)可以誘導(dǎo)LECs中Myc基因的表達(dá)。Myc過表達(dá)可以通過募集組蛋白去乙酰化酶3(histone deacetylase 3,HDAC3)抑制miR-26b的表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)EZH2基因的表達(dá)并促進(jìn)EMT的進(jìn)展。除此之外，研究者還發(fā)現(xiàn)在分離的兔LECs中，長鏈非編碼RNA心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄物(myocardial infarction associated transcript,MIAT)通過抑制miR-26b的表達(dá)來抑制細(xì)胞凋亡[30]。總之，miR-26b可以通過調(diào)節(jié)多種基因的表達(dá)，并通過PI3K/Akt等信號通路來抑制LECs的EMT過程，最終抑制白內(nèi)障發(fā)生和發(fā)展。

4.3 增生性玻璃體視網(wǎng)膜病變

增生性玻璃體視網(wǎng)膜病變(proliferative vitreoretinopathy,PVR)是一種發(fā)生在孔源性視網(wǎng)膜脫離自然病程中或復(fù)位手術(shù)后的嚴(yán)重并發(fā)癥，其發(fā)病的機(jī)制是眼部組織的創(chuàng)傷修復(fù)和纖維化的過程，病理特征是在玻璃體腔和視網(wǎng)膜表面形成一層視網(wǎng)膜前膜(Epiretinal membrane,ERM)，ERM的收縮最終導(dǎo)致視網(wǎng)膜脫離[31-32]。PVR的發(fā)生和發(fā)展關(guān)鍵在于RPECs的EMT過程。在相關(guān)的體外實(shí)驗(yàn)中，Chen等[24]通過TGF-β2誘導(dǎo)人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(adult retinal pigment rpithelial cell line-19,ARPE-19)細(xì)胞系發(fā)生EMT這一過程，隨后利用高通量分析發(fā)現(xiàn)了304個miRNA差異表達(dá)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過RTqPCR驗(yàn)證了最具有代表性的miRNA，證實(shí)了miR-26b在此過程中表達(dá)量顯著下降。雖然miR-26b在PVR的發(fā)生、發(fā)展過程中表達(dá)量顯著下降，但具體的機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。

4.4 增生型糖尿病視網(wǎng)膜病變

增生型糖尿病視網(wǎng)膜病變(proliferative diabetic retinopathy,PDR)作為主要的致盲性眼病之一，是糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)展的終末期，與PVR一樣作為增殖性視網(wǎng)膜疾病，以繼發(fā)視網(wǎng)膜前膜為主要病理特征，其病理表現(xiàn)為視網(wǎng)膜缺血引起的新生血管形成及纖維化，新生血管滲入玻璃體形成ERM并牽拉視網(wǎng)膜引起視網(wǎng)膜脫離的一系列過程[33]。Chen等[19]選擇具有指征進(jìn)行玻璃體切割術(shù)的PDR患者，術(shù)前收集房水樣本并進(jìn)行下一代測序分析。測序結(jié)果表明PDR患者的房水中存在miR-26b表達(dá)。相似地，Sui等[34]收集需要行玻璃體切割術(shù)的PDR患者術(shù)中切除的ERM和玻璃體，進(jìn)行RT-qPCR檢測，結(jié)果顯示與對照組相比，miR-26b無論是在玻璃體還是在ERM中，PDR患者的miR-26b的表達(dá)量均明顯低于對照組。此外，最新的一項(xiàng)研究表明，胞外囊泡衍生的miR-26b在糖尿病視網(wǎng)膜病變患者的血清中上調(diào)[35]，這提示miR-26b表達(dá)量的異常與PDR的發(fā)生、發(fā)展有重要聯(lián)系，但具體的調(diào)控機(jī)制仍然不清楚，這可能是未來診斷和治療PDR的重要靶點(diǎn)。

4.5 濕性年齡相關(guān)性黃斑變性

濕性年齡相關(guān)性黃斑變性(wet age-related macular degeneration,wAMD)又稱新生血管性年齡相關(guān)性黃斑變性，是一種導(dǎo)致老年人嚴(yán)重視力減退甚至失明的眼病，其病理特征以黃斑區(qū)脈絡(luò)膜新生血管或視網(wǎng)膜新生血管為主，其發(fā)病機(jī)制尚不明確。目前的研究認(rèn)為，血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血管生成素2、TGF-β等生長因子是wAMD致病的關(guān)鍵[36-37]。研究人員采集了33例wAMD患者的血漿與31例對照受試者血漿，利用高通量RT-qPCR分析miRNA的表達(dá)，結(jié)果顯示包括miR-26b在內(nèi)的10種miRNA僅在wAMD患者的血液中特異性表達(dá)[38]。此外有研究表明，長鏈非編碼RNA 漿細(xì)胞瘤多樣異位基因1(plasmacytoma variant translocation 1,PVT1)能夠通過競爭性結(jié)合miR-26b來調(diào)控靶基因表達(dá)。具體來說，PVT1能夠結(jié)合并降解miR-26b，從而促進(jìn)結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor,CTGF)和血管生成素2(Angiopoietin-2,ANGPT2) 的表達(dá)[39]。此外，miR-26b能夠直接靶向作用并下調(diào)CTGF和ANGPT2的表達(dá)水平，在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和體外血管管腔形成中起到抑制作用。因此，PVT1通過調(diào)控miR-26b來促進(jìn)血管新生[40]。這表明miR-26b可能是wAMD的血漿生物標(biāo)志物，并參與血管新生的調(diào)控機(jī)制，這或許是研究miRNA與wAMD作用機(jī)制的一個重要方向。

圖1 miR-26b的調(diào)控機(jī)制Figure 1 The regulatory mechanism of miR-26b

5 小結(jié)與展望

近年來，miRNA在眼內(nèi)組織的研究受到越來越多學(xué)者的關(guān)注。在眼部表達(dá)的數(shù)百個miRNA中，miR-26b已被證實(shí)在正常角膜、結(jié)膜上皮、晶狀體、睫狀體、小梁網(wǎng)、房水、玻璃體和視網(wǎng)膜等眼部組織中廣泛分布。值得注意的是，在相關(guān)眼科疾病的研究中，miR-26b的表達(dá)與正常組織相比存在明顯差異，這表明miR-26b可能參與了翼狀胬肉、白內(nèi)障、wAMD、PVR、PDR等疾病的調(diào)控過程。對miR-26b進(jìn)一步的研究結(jié)果顯示，miR-26b在眼部疾病尤其是與纖維化關(guān)系密切的眼部疾病中發(fā)揮著重要的作用。在相應(yīng)細(xì)胞，例如LECs、RPECs的EMT過程中，miR-26b都是抑制著EMT這一纖維化反應(yīng)中的關(guān)鍵步驟，并且除了在眼科疾病中，miR-26b在膽管癌、肝癌、乳腺癌、舌鱗狀細(xì)胞癌、甲狀腺乳頭狀癌等癌癥的EMT中也都發(fā)揮著重要的抑制作用，因此miR-26可能參與EMT的調(diào)控并且在絕大多數(shù)疾病的EMT過程中發(fā)揮重要的抑制作用。

綜上所述，miR-26b在眼科疾病中的研究目前大多停留在差異性表達(dá)結(jié)果的層面，僅對少部分眼科疾病的調(diào)控機(jī)制做了進(jìn)一步的探究。盡管miR-26b對眼科疾病的作用機(jī)制尚不十分明確，但其很可能成為眼部疾病預(yù)防、診斷和治療的重要靶點(diǎn)，并為未來眼部疾病機(jī)制研究提供一個重要的研究方向。同時，我們也期望未來能夠深入研究miR-26b在眼科疾病中的作用機(jī)制，并研發(fā)出新的有效的靶向miR-26b藥物及手段，以助力于眼科疾病的防治[21-22]。

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