长链非编码RNA在糖尿病视网膜病变中的研究新进展*

曾 兰 综述，谭 薇 审校

(遵义医科大学第三附属医院眼科，贵州遵义 563000)

糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)是常见糖尿病微血管病变，已成为劳动年龄人群失明的主要原因[1]。DR发病机制尚未完全阐明，已成为全球眼科学者亟待解决的难题。寻找到任何可以阻止或延缓DR发生、发展的治疗方法将给DR患者和整个社会发展带来不可估量的现实意义。表观遗传学修饰主要涉及DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质结构和非编码RNA，其在DR发病机制研究中引起了广泛关注[2]。表观遗传学改变通常是可逆的，无疑将成为未来DR潜在的治疗新靶标。有研究表明，多个长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)在DR中均呈差异表达，并在DR发病机制中具有重要作用。本文聚焦于lncRNA在DR发生、发展中的分子机制及调控作用，现综述如下。

1 DR发病机制及病理生理概述

高糖环境下多条相互关联的生化通路激活，包括蛋白激酶C激活、多元醇和乙糖胺途径激活、晚期糖基化终产物生成增多、活性氧自由基产量增加、聚腺苷二磷酸核糖聚合酶激活，以及肾素-血管紧张素系统激活均将引起氧化应激，从而进一步导致神经退行性病变、炎性反应及新生血管生成[3]。神经退行性改变是DR早期病理改变，视网膜组织线粒体功能紊乱和细胞凋亡将导致DR患者神经退行性改变[4]。炎症是DR病理过程的中心环节，细胞因子和促炎介质上调将导致持续性低度炎症，不仅可引起DR患者视网膜微血管病变(包括血视网膜屏障破坏和黄斑水肿)，还可与神经退行性改变和血管新生相互作用共同导致DR发生、发展[5]。新生血管是DR晚期病理改变，视网膜微血管网路进行性损伤和组织缺氧诱发的新生血管将进一步引起玻璃体积血及牵拉性视网膜脱离，从而给DR患者造成严重视力损害[3]。

2 与DR相关并广受关注的lncRNA

2.1 细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子2B-反义RNA1(CDKN2B antisense RNA1，CDKN2B-AS1)

CDKN2B-AS1在DR患者房水、玻璃体液及血清中均表达上调，可作为预测DR发生的潜在指标，其上调可能与肾素-血管紧张素系统和核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)信号通路的激活有关[6]。体内实验表明，抑制CDKN2B-AS1表达可通过NF-κB信号通路减少糖尿病鼠视网膜病理损伤及炎性标志物表达[7]。CDKN2B-AS1在DR患者血管纤维膜中也呈高表达，并可能通过调控血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表达参与增殖期糖尿病视网膜病变(proliferative diabetic retinopathy，PDR)[8]。在高糖诱导人视网膜血管内皮细胞(human retinal endothelial cell，hREC)中，CDKN2B-AS1通过与多梳抑制复合物2相互作用调节DR中VEGF的表达及功能，促进细胞增殖及管腔形成[9]。体内实验表明，抑制CDKN2B-AS1表达可减轻糖尿病鼠视网膜血管渗漏[9]。总之，CDKN2B-AS1可通过促进炎性反应及血管新生参与DR的发展过程。

2.2 肺腺癌转移相关转录本1 (metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)

DR患者血清中MALAT1表达上调，其可作为DR早期诊断及DR严重程度的无创生物标志物[10]。MALAT1可激活内质网应激，促进hREC管腔形成及炎性反应[11]。MALAT1还可通过海绵吸附微小RNA203a-3p(miR-203a-3p)[12]，以及竞争性结合miR-125b上调血管内皮钙粘连蛋白/β-连环蛋白复合物的表达[13]，参与hREC增殖、迁移和管腔形成。MALAT1下调将明显改善糖尿病鼠视网膜周细胞丢失、毛细血管变性、微血管渗漏、炎症及视网膜光感受器损害所致的糖尿病神经变性[14-15]。总之，MALAT1在DR神经变性、炎性反应、血管新生方面均发挥了一定的致病作用。

2.3 心肌梗死相关转录本(myocardial infarction associated transcript，MIAT)

DR患者血浆MIAT表达上调，且具有较高的DR诊断价值[16]。MIAT可通过上调转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)的表达促使视网膜色素上皮(retinal pigment epithelial，RPE)细胞凋亡[16]。原癌基因(cellular-myelocytomatosis viral oncogene，c-myc)通过MIAT/硫氧还蛋白相互作用蛋白信号通路可促进Müller细胞促炎性细胞因子的释放[17]。抑制MIAT表达可减轻糖尿病动物模型的炎性反应及血管渗漏[18]。总之，MIAT参与了DR细胞凋亡及炎性反应。

2.4 母系表达基因3(maternally expressed 3，MEG3)

DR患者血浆MEG3表达下调[19]，在高糖诱导hREC中，MEG3通过介导janus激酶2/信号转导与转录激活因子3信号通路调控miR-19b/细胞因子信号传导抑制因子6轴，从而减轻细胞凋亡和炎性反应[20]。在高糖诱导Müller细胞中，褪黑素通过上调MEG3/miR-204/沉默信息调节因子1(silent information regulator 1，SIRT1)轴抑制细胞激活和促炎性细胞因子的产生[21]。在高糖诱导RPE细胞中，MEG3通过miR-93/核因子E2相关因子2轴抑制细胞凋亡和炎性反应[19]；MEG3还可通过介导miR-34a/SIRT1轴抑制NF-κB信号通路，从而抑制细胞凋亡和炎症[22]。在糖尿病动物模型中，MEG3抑制白细胞介素-1β及叉头转录因子01的表达，减轻视网膜水肿[23]。此外，转甲状腺素蛋白可能通过直接与多聚腺苷酸结合蛋白细胞质1结合影响MEG3/miR-223-3p轴，从而抑制糖尿病鼠视网膜血管增殖[24]。对MEG3的深入研究发现，其可在多个靶细胞及糖尿病动物模型中广泛参与DR新生血管生成、细胞凋亡及炎性反应病理过程，也许是将来DR诊治的新策略。

2.5 H19印迹母系表达转录本(H19 imprinted maternally expressed transcript，H19)

THOMAS等[25]发现，H19在PDR患者玻璃体液中表达下调。在高糖诱导RPE细胞中H19、SIRT1表达均下调，miR-19b 表达上调，H19/miR-19b/SIRT1轴在高糖环境下的RPE细胞炎性反应过程中起关键作用[26]。在高糖诱导RPE细胞中，H19、剪接型X盒结合蛋白1(spliced X-box-binding protein 1，XBP1s)表达均下调，miR-93表达上调[27]；H19/miR-93/XBP1s轴在高糖环境下的hREC炎性反应过程中发挥着重要作用[27]。体内外实验表明，H19过表达可通过TGF-β1缓解高糖环境诱导的内皮-间充质转化表现[25]。总之，H19可影响DR炎性反应及间充质转化。

2.6 浆细胞瘤变异异位基因1(Pvt1 oncogene 1，PVT1)

PVT1在DR患者血浆中表达上调，但未发现其与视网膜病变严重程度或药物反应(玻璃体腔内注射阿柏西普)的相关性[28]。PDR患者玻璃体液及血管纤维膜中PVT1表达上调，miR-26b表达下调，二者可能相互作用影响PDR进展[29]。

2.7 苏氨酸蛋白激酶激活的非蛋白编码RNA (BRAF-activated non-protein coding RNA，BANCR)

DR患者血浆BANCR表达下调，并具有一定的DR早期诊断价值[30]。上调BANCR表达可抑制高糖环境下的RPE细胞凋亡[30]。但另一项研究表明，DR患者血浆BANCR表达上调，上调BANCR表达可促进高糖环境下的RPE细胞凋亡[31]。上述2项研究结果的差异尚有待于进一步探索。

2.8 核富含丰富的转录本1(nuclear paraspeckle assembly transcript 1，NEAT1)

NEAT1在高糖诱导下的hREC、糖尿病鼠及DR患者血清中的表达均上调[32]。抑制NEAT1表达可抑制细胞凋亡、减轻氧化应激损伤及减少炎性细胞因子表达，NEAT1可能通过激活VEGF、TGF-β1参与DR[32]。但另一项研究发现，NEAT1在高糖诱导下的Müller细胞及糖尿病大鼠中表达均下调，NEAT1可能通过上调miR-497促进细胞凋亡[33]。上述2项研究结果的差异尚有待于进一步探索其可能的原因。

3 DR中起保护性作用的其他lncRNA

CAO等[34]基于高糖诱导的hREC细胞芯片数据建立竞争性内源RNA网络，进一步探索了关键竞争性内源RNA——OIP5反义RNA 1(OIP5 antisense RNA 1，OIP5-AS1)/miR-449c/MYC。转染miR-449c抑制剂后miR-449c表达下调，OIP5-AS1、MYC表达上调，细胞凋亡减少。过表达miR-497HG可通过miR-128-3p/SIRT1轴抑制hREC细胞增殖和迁移[35]。高糖诱导的hREC中小核仁RNA宿主基因7(small nucleolar RNA host gene 7，SNHG7)表达下调，过表达SNHG7可通过调节miR-543介导SIRT1/VEGF通路减弱血管生成[36]。AK077216在DR患者血浆中表达下调，过表达AK077216可通过下调miR-383抑制RPE细胞凋亡[37]。肺腺癌相关转录本1(lung adenocarcinoma associated transcript 1，LUADT1)在DR患者血浆中表达下调，过表达LUADT1可通过海绵吸附miR-383上调过氧化物还原酶3的表达，从而抑制RPE细胞凋亡[38]。DR患者血浆长基因间非蛋白编码RNA p53诱导的转录本(long intergenic non-protein coding RNA-p53-induced transcript，LINC-PINT)表达下调，过表达LINC-PINT增加了RPE细胞存活率[39]。DR患者血浆波形蛋白反义RNA(VIM Antisense RNA 1，VIM-AS1)表达下调，miR-29表达上调，过表达VIM-AS1可能通过海绵吸附miR-29抑制RPE细胞增殖[40]。过表达生长停滞特异性转录本(growth arrest specific 5，GAS5)可通过调节肌浆网/内质网ATP酶2b(sarcoplasmic-endoplasmic reticulum Ca2+ATPase 2b,SERCA-2b)抑制内质网应激，减少RPE细胞凋亡和炎性反应[41]。过表达X染色体失活特异转录本(X inactive specific transcript，XIST)可通过竞争性结合has-miR-21-5p，减少RPE细胞凋亡[42]。总之，以hREC为靶细胞的相关研究发现，OIP5-AS1、miR-497HG、SNHG7在DR中具有一定保护作用；以RPE为靶细胞的相关研究发现，AK077216、LUADT1、LINC-PINT、VIM-AS1、GAS5、XIST在DR中也具有一定保护作用。

4 DR中起致病作用的其他lncRNA

DR患者血管纤维膜中睾丸发育相关基因1(testis development related 1，TDRG1)表达上调，TDRG1可通过上调VEGF促进hREC细胞增殖及迁移[43]。叉头蛋白F1相邻非编码发育调控RNA(FOXF1 adjacent non-coding developmental regulatory RNA，FENDRR)在DR患者血浆中表达上调，并可促进hREC细胞增殖[44]。高糖诱导的hREC中AT富集互动域2-IR(AT-rich interactive domain 2-IR，Arid2-IR)表达上调，抑制Arid2-IR表达可通过与Smad3 结合减轻晚期糖基化终产物诱导的炎症、氧化应激及细胞外基质的产生[45]。DR患者血清肝细胞癌上调Zeste基因增强子同源物2相关lncRNA(hepatocellular carcinoma up-regulated EZH2-associated lnc RNA，HEIH)表达上调，HEIH/miR-939/VEGF轴可通过磷酸肌醇-3激酶/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)通路诱导RPE细胞凋亡[46]。抑制胰岛素样生子因子2反义RNA(IGF2 antisense RNA，IGF2-AS)表达可能通过AKT信号通路对RPE细胞凋亡起到保护作用[47]。总之，以hREC为靶细胞的相关研究发现，TDRG1、FENDRR、Arid2-IR在DR发病过程中具有一定的致病作用；以RPE为靶细胞的相关研究发现，HEIH、IGF2-AS在DR发病过程中也具有一定的致病作用。

5 小结与展望

DR作为糖尿病微血管并发症的概念已发生演变，如今更倾向于DR是以视网膜血管及神经元损伤为特征的一种更复杂的糖尿病并发症。本文回顾了近年来lncRNA在DR发生、发展中的分子机制及调控作用。相关研究结果为从基因水平解释DR发病机制提供了新视角，有助于寻找DR早期生物标志物，基因治疗有望成为DR防治新靶点。目前，对lncRNA的理解尚处于初级阶段，在DR复杂的生物学过程中尚未发现的潜在lncRNA及作用机制仍需进一步探索。

高通量技术的发展为系统筛选DR中存在差异表达的lncRNA带来便利，如YAN等[48]利用基因芯片构建糖尿病小鼠视网膜组织lncRNA表达谱，首次发现MALAT1在糖尿病小鼠视网膜中表达上调，为后续功能学和作用机制的深入研究提供有效参考。此外，本文所述部分lncRNA的发现是从与DR具有相同病因及发病机制的疾病中得到的启示。

lncRNA作为一类新型调控分子可在几乎所有疾病中发挥作用。有学者提出了竞争性内源RNA假说，即信使RNA(mRNA)、转录的假基因、lncRNA通过竞争性与miRNA结合共同参与了基因的调控[49]。提示研究lncRNA需特别关注整个调控网络。大多数lncRNA可调控特定蛋白活性，因此，其可能成为比传统蛋白靶向药物更为精细且毒性更低的潜在治疗靶点。基于lncRNA对DR发病机制开展进一步探索有望获得DR防治新启示，从而降低糖尿病患者因视网膜病变进展而至失明的概率。

目前，DR的治疗方法十分有限，尽管抗VEGF治疗因能预防或减少视网膜新生血管生成而广泛用于临床，但其半衰期较短，因此，需要频繁向玻璃体腔内注射药物。此外，许多患者也未能在视觉功能方面得到一定改善。基因治疗具有较长的作用时间、更佳的疗效及更少的不良反应，有可能作为未来治疗DR的新方向。基于有效性和安全性的考虑，大部分研究结果仍集中在动物模型。随着递送载体及转基因调控等技术的发展，使未来DR患者的基因治疗成为可能。