LncRNA在老年性耳聋中的研究进展

2022-04-19袁佳添谢奇伟王耀文

中华耳科学杂志 2022年2期

袁佳添谢奇伟王耀文

1宁波大学医学院（宁波315000）

2宁波市第一医院耳鼻咽喉头颈外科（宁波 315000）

老年性耳聋，即年龄相关性听力下降(Agerelated hearing loss,AHL)，是指随着年龄增长，双耳对称性的进行性听力下降，早期以高频听力损失为主，缓慢累及中频与低频听力。随着人口老龄化不断加剧，AHL发病率逐渐增加，已成为听力残疾的首要因素[1]。根据世界卫生组织的估计，全球患有听力残疾的人数从1985年的4,200万增加到2011年的3.6亿[2]。全球约有10%的人因听力损失而影响交流，在65岁以上的老年人中，这一比例上升至40%[3]。AHL早期往往无明显症状，故发现时已经发病较长时间，对于发病时间长的进展到中重度以上的AHL患者，听觉器官已发生不可逆退行性变，此时传统诊断治疗方法意义明显受限。和传统方法相比，基因诊断治疗可从根本上防治AHL。

长链非编码RNA（long non-coding RNA,ln-cRNA）是一类长度大于200个核苷酸的非编码RNA，既能在基因水平上调控染色体的修饰、转录、剪接、RNA的运输和翻译等过程，也可以在细胞水平上调节细胞的生长、分化、凋亡、应激等病理生理过程[4]。哺乳动物基因组中约有10000个ln-cRNA[5]，几乎存在于所有类型的细胞，与许多生物体的生理、病理生物学过程有着根本联系。

近年来，lncRNA已成为基因诊断治疗中的一个热门方向，与肿瘤、心血管疾病、糖尿病、阿茨海默症等多种年龄相关性疾病有关[6-9]。lncRNA还与胆脂瘤、外耳道鳞癌等耳科疾病密切相关[10,11]。Su等[12]人研究发现AHL小鼠耳蜗中存在lncRNA的表达失衡，其中88个显著上调和46个显著下调，这些失调的lncRNA可能对耳蜗毛细胞的存活产生有利或有害影响并参与AHL的发病。因此，阐明ln-cRNA参与AHL的病理机制可为AHL的防治提供新方法。

AHL受遗传、噪声、耳毒性物质、疾病等多因素影响[5,13]。本文主要就其中遗传、噪声和疾病角度，对可能参与AHL发病的lncRNA进行综述。

1 lncRNA与遗传

遗传因素决定了老化的过程，是AHL的主要病因之一[14]。目前已知的AHL的易感基因有线粒体 DNA，DFNA18、DFNA5和染色体 8q24、EDN1等[15]。虽然lncRNA与AHL的遗传性研究较少,但以下lncRNA证明，两者可能存在紧密联系。

1.1 线粒体相关lncRNA

线粒体突变是首次发现的非综合征性听力损失的分子缺陷，许多遗传性线粒体突变与听力损失有关，线粒体突变已被认为是导致AHL的原因之一[16]。线粒体DNA突变使ATP生成减少，从而影响耳蜗毛细胞等能量需求较多的组织，进而引起AHL[17]。lncRNA作为重要的基因调控因子，参与了线粒体的基因调控[18]。

lncRNA Aw112010正向调节线粒体的生物发生以维持线粒体功能，其参与AHL的发病机制为：沉默Aw112010的表达可降低HEI-OC1细胞中的ATP水平、线粒体膜电位和细胞活力，增加氧化应激下线粒体ROS的产生；Aw112010过表达可促进HEI-OC1细胞的存活；Aw112010基因敲除降低了HEI-OC1细胞的线粒体质量和线粒体的生物发生。Aw112010介导的线粒体生物发生在维持毛细胞动态平衡方面发挥重要作用，为开发基于ln-cRNA的AHL治疗药物提供了潜在的靶点[12]。

Ak005401是位于12号染色体上的有1392个碱基对的lncRNA，它在海马缺血损伤时其表达显著增加，抑制PI3K/Akt通路激活，促进ROS产生，进而导致线粒体功能障碍和细胞凋亡[19]，可进一步影响AHL的发病。

1.2 听觉系统中lncRNA的表达与作用

Schrauwen I等通过手术收集未发生听力异常的病人的耳蜗、球囊、椭圆囊、壶腹组织后，对上述内耳组织进行了RNA-seq检测，并于2015年发表了成人内耳转录本综合数据库，其中有多个ln-cRNA与耳聋相关[20]。由于伦理等原因，人类内耳组织较难获得，而lncRNA具有保守性，小鼠的内耳组织在发育和功能上都与人类器官高度相似[21]，小鼠耳蜗感觉上皮中存在linc_Sox9、linc_Tle1等多种lncRNA，参与了内耳的病理生理过程，在调节听力和平衡方面发挥重要作用，也可能参与了AHL的发病[22]。

研究发现2种lncRNA与耳聋相关基因Mir-96和Gata3非常接近，分别将它们称为Linc_Mir96和Linc_Gata3[22]。Mir-96在AHL中作用重大，Mir-96种子区突变与人的遗传性耳聋DFN50家系存在共分离[23]。且我们前期研究发现，Mir-96的表达随着小鼠月龄增加而减少[24]。与AHL相关基因Mir-96接近的Linc_Mir96内含子中含有Mir-183/96/182簇的pri-microRNA，由此可以推测Linc_Mir96可能在Mir-96位点的转录调控程序中发挥作用[21]。Gata3在甲状旁腺、听觉系统等发育中起着重要作用，Gata3的突变也与AHL密切相关[25]。

MEG3基因是存在于内耳的lncRNA，经证实，其在人内耳各部位均有高表达，其中耳蜗中表达最高[20]。小鼠内耳中，MEG3的表达具有时空性，通过结合RNA结合蛋白，在小鼠内耳发育早期调控耳泡的形成，发育晚期调控细胞分化；在成人的耳蜗中，维持内毛细胞（inner hair cells,IHCs）和特异性Ⅰ型螺旋神经节神经元（Type I spiral ganglion neurons,SGNⅠ）细胞连接，并负责将电信号传递到大脑听觉中枢，可在不同时间调控AHL的发病[26]，亦可作为AHL防治的潜在靶目标。

多个lncRNA在小鼠不同区域、不同时期听觉前脑的表达有显著差异，从出生后7天到成年的小鼠，lncRNA Gm13905、1500015l24rik在内侧膝状体中的表达水平随着年龄的增长而显著上调，而ln-cRNA H19、Gm4926的表达水平显著下调。此外，在初级听觉皮层，lncRNA Gm16291和Gm26747均随年龄升高而上调，lncRNA Rp24-86o15.2和A430048g15rik均显著下调[27]。因此，AHL的病理过程不仅与内耳组织相关，和中央听觉通路也有一定关联[14]。因此，上述随着年龄增长而显著上调、下调的lncRNA，或可用于AHL早期的基因诊断。

2 lncRNA与噪声

噪声是最常见的环境和职业暴露之一，长期暴露于噪声中是老年性聋发病的重要因素。一项动物实验结果显示：将Wistar大鼠暴露于噪声中会影响老年性聋的发病，可能使老年性聋的患病年龄提前[28]。Feng S等[29]人模拟长期70 dB声压级“白”噪声环境噪声，观察其对C57BL/6J小鼠内耳的影响。从中发现环境噪声提高了小鼠的听力阈值，降低了听觉反应幅度，加重了年龄相关性听力损失(AR-HL)的范围和程度。

Wang N等[30]研究了男性纺织厂工人在噪声影响下耳聋患者中lncRNA的表达，发现lncRNA LOC101928211和lncRNA LOC101928804的表达显著增加，lncRNA BANCR的表达显著降低。以往的研究中，lncRNA BANCR是一种肿瘤促进基因，可促进胃癌细胞增殖和抗凋亡，可以发现，在耳聋的发病机制中，lncRNA BANCR也可起到抗凋亡的作用[31]。上述lncRNA在慢性听力损失发病机理中起着独特的作用，并且可能是新的潜在生物标志物[30]。

长期暴露在噪声中会增加耳蜗中ROS的产生，从而导致耳蜗细胞氧化性DNA损伤，最终引起细胞凋亡、坏死[32]。lncRNA HOTAIR参与氧化应激、细胞增殖、细胞周期和凋亡，血清中差异表达的HOTAIR有助于调节噪声性听力损伤[33]。此外，HOTAIR可以通过与EZH2的相互作用来控制细胞周期，敲除HOTAIR或EZH2会抑制细胞周期进展[34]。噪声相关lncRNA可通过前文提及的机制影响AHL的发生。因此，早期筛查AHL易感人群对降低AHL的发生率具有重要意义。

3 lncRNA与疾病

3.1 lncRNA与血管病变

由于内耳血管的解剖学特点，血管病变导致的微循环障碍被认为是多种耳聋病因的共同通路[35]。AHL与耳蜗的微循环障碍也有一定的关系，随着年龄增长引起血管硬化可导致内耳血液循环障碍和听神经组织变性，从而诱发耳聋。血管疾病是老年人的最常见的疾病之一，经统计，三高组（高血压、高血脂、高血糖）患者的平均听阈高于非三高组，提示高血压、高血脂、高血糖均为AHL的危险因素[36]。

内皮细胞在血管疾病中起着至关重要的作用，Wang等[37]人发现lncRNA OIP5-AS1通过调节糖原合成酶激酶-3β（Glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β）和EZH2来促进ox-LDL处理的血管内皮细胞凋亡。同时，OIP5-AS1的敲除增强了ox-LDL处理的人脐静脉内皮细胞（Human umbilical vein endothelial cells,HUVECs）的活力，抑制了细胞凋亡以及LDH的释放[38]。还有研究发现，lncRNA ANCR可能通过激活自噬来抑制血管平滑肌细胞（Vas-cular smooth muscle cells,VSMCs）的成骨分化，从而减轻动脉钙化，在血管钙化中起保护作用[39]。上述lncRNA参与血管内皮损伤、血管钙化的血管病变均会导致微循环障碍，可能进一步影响AHL的发病,是未来AHL基因治疗的潜在途径。

3.2 lncRNA与慢性炎症

炎症是保护个体免受感染和组织损伤的自卫反应，但慢性炎症也可引起多种年龄相关疾病包括AHL、神经系统疾病等[40]。与年幼小鼠相比，老年小鼠的耳蜗中共有731个基因（379个上调和352个下调）差异表达，尤其是炎症相关基因[41]。目前已知炎症与AHL可能的机制：随着身体的衰老，机体对促炎蛋白的调节能力变差，细胞和病原体的反应分子逐渐累积，最终导致人体自身组织结构的破坏[40]。慢性低度炎症是发生AHL的病理和生理过程的关键因素，这一过程受到许多lncRNA的调节[33]。自噬是调节炎症引起的细胞损伤的一个重要过程，很多神经退行性疾病都存在着自噬和凋亡现象[42]。Yan等[43]的研究表明，lncRNA BDNF-AS在MPTP诱导的帕金森病（Parkinson’s disease,PD）模型和多巴胺神经元中表达上调，而BDNF-AS基因敲除可明显促进细胞增殖，同时抑制MPP+处理的SH-SY5Y细胞凋亡和自噬。在年龄相关性疾病包括AHL中，自噬水平随着年龄的增长而降低[42]，因此进一步了解慢性炎症相关lncRNA及其机制，可以使我们对老年性聋研究更深一步。

3.3 lncRNA与认知障碍

Quaranta等[44]对比了AHL和认知障碍的患病率，发现听力障碍与老年性认知功能障碍密切相关，且随着认知障碍程度的加重，听力障碍患病率增高。阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease,AD）是一种复杂的神经退行性疾病，为最常见的老年性认知功能障碍[45]。LncRNA MALAT1位于染色体11q13上，是由8828个核苷酸组成的长基因间非编码 RNA（Long intergene non-coding RNAs,lin-cRNA）[46]。研究发现在AD中，MALAT1过表达可抑制神经元凋亡和炎症反应，促进神经突生长。且MALAT1反向调控Mir-125b的表达，同时降低IL-6水平[47]。阻断IL-6通路可以改善听力[48]，这可能会使MALAT1成为未来治疗听力损失的潜在途径。

4 结语

AHL是一个重大的社会公共卫生问题，随着人口老龄化加剧，AHL发病率增加，加重了社会负担，老年化社会的临近使AHL防治更为迫切[49]。研究参与AHL的lncRNA及其机制为开展AHL中基于lncRNA的疗法提供了潜在的靶点，为AHL的防治开辟了新的途径。但lncRNA与AHL的研究尚处于起步阶段，大多数lncRNA在AHL中的功能和作用机制我们仍不完全清楚，现已将文中提及的ln-cRNA与老AHL相关作用机制归纳总结（见表1）。相信随着研究的深入、动物实验的大量开展以及科学技术的进步，AHL的基因诊断及基因治疗必将取得突破，AHL的防治将会进入全新时代。