小梁细胞表达的miRNA研究新进展

郑玲 冯光强

【文献综述】

小梁细胞表达的miRNA研究新进展

郑玲 冯光强

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；人小梁细胞；靶基因；青光眼

miRNA是一种长约22个核苷酸的非编码蛋白质的单链小RNA，其对基因的调控主要是在转录后和翻译水平来调节基因表达。目前发现与眼部相关的miRNA已达上百种，有不少研究旨在探索miRNA在人小梁细胞上的表达及其与靶基因之间的调控机制，为进一步阐述青光眼的发病机制及其诊断、治疗提供更好的理论依据。近年来，有关miRNA与眼部组织发育、眼部疾病关系的探讨已成为眼科领域研究热点之一。本文就小梁细胞表达的miRNA研究最新进展作一综述。

[眼科新进展，2014，34(11)：1094-1096]

miRNA是一种长约22个核苷酸的非编码RNA，编码miRNA的基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用下于细胞核内转录生成miRNA前体转录本，经RNA聚合酶Ⅲ切割产生miRNA前体。前体miRNA通过输出因子及其受体转运至胞浆，并在另一种RNA聚合酶Ⅲ切割下产生双链miRNA，初级miRNA经过Drosha、Dicer连续剪切最终形成成熟miRNA。成熟miRNA单链与Agol蛋白结合，生成RNA诱导沉默复合体，其相对应的过客链随之降解。miRNA与靶

mRNA 3’非翻译区间(3’UTR)相互作用，致mRNA降解或翻译抑制[1]，从而影响翻译过程。miRNA在调控基因表达方面有很重要的作用，研究证明miRNA涉及多种细胞功能，包括调节眼部组织细胞的发育、分化、再生、凋亡和代谢，同时影响眼部细胞功能和昼夜节律的调控[2]。

随着对青光眼分子学的深入研究，已证明与青光眼发病密切相关的基因有位于GLC3A位点的细胞色素P450家族1亚家族B多肽1、GLC1A位点的小梁网糖皮质激素诱导反应蛋白、GLC1E位点的视神经病变诱导反应蛋白、GLC1G位点的WDR36以及转录因子FOX超家族成员FOXC1(forkhead box C1，FOXC1)、转录因子PITX2(pituitary homeobox 2 gene，PITX2)、转化因子β结合蛋白2(latent transforming growth factor beta binding protein 2，LTBP2)。然而与这些基因相对应的miRNA以及相互间的调控机理尚未明确。miRNA在青光眼方面的研究集中于小梁细胞miRNA表达及其相应靶基因的调控；另外，随着年龄增加和环境因素等影响，小梁细胞衰老会引起炎症因子表达上调，相关miRNA能限制某些对小梁网生理功能有潜在危害的因素。本文将对与青光眼发生、发展相关且在小梁细胞上表达的miRNA进行综述。

1 与青光眼关系密切的miRNA

1.1 miR-29家族 小梁细胞能合成和分泌TGF-β，参与小梁构形的维持和变化，TGF-β能刺激胶原蛋白、纤维连接蛋白、层粘连蛋白等细胞外基质(ECM)蛋白增多。TGF-β可通过促进小梁细胞表达组织转谷氨酰胺酶，增强ECM对蛋白酶降解的抵抗力，进一步加重ECM在小梁网的堆积，引起房水引流阻力增加[3-4]。小梁细胞分泌的TGF-β2还能通过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是青光眼小梁细胞ECM及视神经盘结构改变的一个关键因素，在原发性开角型青光眼中过多的TGF-β2很可能使ECM在小梁网沉积，房水流出阻力增加而导致眼压升高；对于视神经，TGF-β2的反应性改变可能使视神经轴突在运输及营养供应过程有所损伤，进而引起视神经轴突变形和退化，同时，不断升高的眼压又进一步增加机械应力、加速视神经退化[6]。在慢性氧化应激人小梁细胞模型中，miR-29b对小梁细胞胶原蛋白的表达和ECM关键物质的表达起负调节作用，并能减少慢性氧化应激对细胞造成的细胞毒性，增加miR-29b在小梁细胞的表达可能有助于限制ECM在小梁网沉积，防止细胞损伤，维持正常的房水外流[7]。研究表明TGF-β2和miR-29相互作用，调节纤溶酶原激活物抑制剂1的表达量，在青光眼房水流出通道的病理改变中可能发挥重要作用。Luna等[8]将1 mg·L-1TGF-β2添加于人小梁细胞24 h后，用实时荧光定量PCR方法检测发现miR-29a、miR-29b、miR-29c的表达明显减少，而过表达的miR-29b也可以抑制TGF-β2，进而抑制TGF-β2诱导的胶原蛋白Ⅰ型A1、胶原蛋白Ⅱ型A2、胶原蛋白Ⅴ型A1、层粘连蛋白y1和富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白基因的表达上调。Villarreal等[9]在添加2.5 ng·mL-1重组人TGF-β2的培养皿中分别培养人小梁细胞24 h、48 h、72 h，通过实时荧光定量PCR及免疫印迹的方法分析miR-29的表达、miR-29和ECM的关系，结果显示miR-29家族都在人小梁细胞中表达且miR-29对ECM确实有抑制效果。Divakaran等[10]发现TGF-β2能激活SMAD家族蛋白3信号通路，而SMAD家族蛋白3作为调控miR-29b和ECMs的重要媒介，一旦被抑制，miR-29b表达也被抑制；另外，过表达miR-29b在TGF-β2的刺激下能够抑制ECM产物的产生。

1.2 miR-24 miR-24是一种功能强大的miRNA，目前发现它与血细胞分化、肿瘤形成，细胞凋亡、增殖、分化能力均有相关性[11]。Paylakhi等[12]用TargetScan预测软件发现10种非管家基因存在于小梁细胞，并受控于不同的miRNA，其中miR-24的靶基因有几丁质酶3样蛋白1、胰岛素样生长因子结合蛋白5。Luna等[13]用TargetScan预测软件也证实了miR-24和miR-201/211在小梁细胞中有表达，研究发现miR-24影响青光眼基因——人源转化蛋白酶(Furin gene，FURIN)的表达水平。miR-24能靶向调控FURIN蛋白进而调控TGF-β1的表达水平，最终调控胶原代谢过程。FURIN是一种蛋白水解酶，能激活休眠的TGF-β并修饰成为成熟的TGF-β，进而行使功能[14]。青光眼的发作与小梁细胞数目的减少，ECM堆积阻塞房水的引流密切相关，TGF-β1可以抑制小梁细胞的生长使小梁细胞减少，上调胶原蛋白合成，造成ECM堆积，导致鞘源性斑块生成增加，房水流出系统功能异常[15]，参与青光眼的发病机理。循环机械应力导致小梁细胞功能改变和上调TGF-β1，这也可能是青光眼发病原因之一。通过3’UTR荧光素酶测定和免疫印迹的方法，FURIN被确认是miR-24一种新靶基因，转染miR-24后FURIN相对应的蛋白表达水平随之下调。过表达的miR-24会引起活化的TGF-β1下调30%，相反，抑制miR-24表达可引起TGF-β1表达增加，而TGF-β2不受miR-24影响。在循环机械应力作用下，miR-24可阻止活化的TGF-β1上调，同时TGF-β1又可通过反馈机制上调miR-24的表达[13]。

1.3 miR-200c miR-200c是上皮细胞转化的一个关键因素，上皮细胞转化是胚胎时期组织塑型和肿瘤转移过程中的一个关键步骤，小梁细胞通过细胞收缩减小细胞间隙，从而降低小梁细胞渗透率和减少房水流出，大量研究表明抑制小梁细胞的肌动蛋白系统可有效增加房水排出和降低眼内压[16]。miR-200c家族监管着小梁细胞的肌动蛋白系统，能抑制小梁细胞生理收缩的相关基因，如锌指增强子结合蛋白1、锌指增强子结合蛋白2、肢体畸形相关蛋白1，以及三个新发现的靶基因：溶血磷脂酸受体1、内皮素A受体、Ras家族A激酶。miR-200c通过调节小梁细胞的收缩作用来调节眼压，有动物实验通过给小鼠眼内注射miR-200c，眼压明显降低，同时miR-200c降低眼压有累计效应，从而推测miR-200c可作为观察参与房水流畅系数影响因素的miRNA之一[17]。

2 与Axenfeld-Rieger综合征相关的miR-204、miR-27

miR-204已被证明在视网膜色素上皮有较高的表达[18]。Axenfeld-Rieger综合征是一种常染色体显性遗传病，合并青光眼的发病率为50%。转录因子FOXC1与Axenfeld-Rieger综合征的继发性青光眼发病有关。Paylakhi等[19]研究发现miR-204不仅下调FOXC1的表达，也下调FOXC1在小梁细胞上对应的靶基因：生物钟基因、Pleckstrin蛋白家族G5、黏附分子整合素β1、Meis同位序列基因2。研究通过基因芯片和实时荧光定量PCR证实miR-204能下调12个位于人小梁细胞上的靶基因：适配相关蛋白复合物1S2、Bcl2样蛋白2、凋亡抑制因子1，促进内质网降解的类a-甘露糖苷酶1型蛋白、埃兹蛋白、卷曲蛋白1、6磷酸甘露糖受体、Ras癌基因家族蛋白Rab-22A、Ras癌基因家族成员RAB40B、应激相关内质网蛋白1、转录因子12和转录因子4；蛋白印迹分析发现miR-204能下调Bcl2样蛋白2、凋亡抑制因子1、应激相关内质网蛋白1、6磷酸甘露糖受体和埃兹蛋白这五个基因的编码蛋白。实验发现过表达的miR-204会增加细胞在氧化应激反应中细胞死亡和凋亡的敏感性，另外，借助Affymetrix基因阵列分析miR-204明显减少炎症因子白介素-8和白介素-11的表达[20]。在一部分患者中，PITX2基因突变是Axenfeld-Rieger综合征的原因之一[21-22]。miR-27的靶基因是几丁质酶3样蛋白1和趋化因子受体CXCR7，受青光眼相关转录因子PITX2的调节[12，23]，但PITX2与miR-27之间的调节机制未明确。

3 与衰老小梁细胞相关的miR-146a和 miR-182

随着年龄增长，组织器官在某些病理条件下，衰老细胞会不断累积，青光眼病理状态下小梁细胞也是如此[24]。即使在正常的衰老过程中，人小梁细胞数量也在不断减少，且不可代偿，细胞衰老会导致炎症因子上调。Li等[25]在人小梁细胞的复制性衰老模型中，用实时荧光定量PCR方法检测衰老小梁网组织，发现18种miRNA表达异常，其中miR-146a在衰老组织中表达相应增加，且能抑制炎症相关基因。与炎症相关下调miR-146a的基因有白介素-1受体相关激酶1、白介素-6、IL-8和血浆纤溶酶原激活物抑制剂-1；它们抑制和细胞衰老相关的β-半乳糖活性及细胞内活性氧簇生成，同时促进细胞增殖，上调的抗炎miR-146a有助于抑制炎性细胞过度产生的炎性介质，限制其对周围组织的损害。另外，有研究发现miR-182在应激诱导早衰人小梁细胞中持续上调，并已被证实是通过靶基因视黄酸受体基因转录后来实现调控的[26]。

综上所述，miRNA可通过各种方式调控基因表达，从而发挥其生物学效应[27]。miRNA能在基因和染色体水平对其进行调控，或者直接结合到DNA，也可与基因的启动子区域结合，从而影响基因的表达。miRNA与眼病关系的研究是眼科领域的研究热点之一，其在眼部发育及其与眼病相关性的研究，不仅有利于更好地理解眼的生理，也有利于揭开miRNA相关眼病的秘密。相信在不久的将来能开发出新的基于miRNA的治疗方法，为某些眼部疾病的治疗开辟广阔的前景。

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

2 张丽娟，张琰，东莉洁，李筱荣.MicroRNA在眼部的表达及其功能[J].中华眼科杂志，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，Fan 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，Franco 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杨继学，孙有树，杨廷桐.miRNA与肺癌研究新进展[J].新乡医学院学报，2014，31(2)：146-149.

date：Feb 24，2014

Research advances in miRNA in human trabecular meshwork cells

ZHENG Ling，FENG 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.

郑玲，冯光强.小梁细胞表达的miRNA研究新进展[J].眼科新进展，2014，34(11)：1094-1096.

10.13389/j.cnki.rao.2014.0304

郑玲，女，1988年12月出生。硕士，主要研究方向为青光眼、视网膜疾病、屈光不正及斜弱视。联系电话：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 广东省广州市，广州医科大学，广州市妇女儿童医疗中心眼科(郑玲)；510623 广东省广州市，广州市妇女儿童医疗中心眼科(冯光强)

冯光强，E-mail：gzfgq68@126.com

修回日期：2014-04-07

本文编辑：董建军

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