LncRNA-MEG3在糖尿病视网膜病变发病机制中的研究进展

郑菀睿，罗向霞，周茹玉，王瑞

糖尿病性视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）是一种由长期高血糖状态诱导产生并发展的，严重威胁视力、最终可导致失明的糖尿病眼部微血管并发症。目前，临床上对于DR 的西医治疗多采用视网膜激光光凝术、抗血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）药物眼内注射及玻璃体切割术等，但上述方法均会出现不同程度的副作用，并不是对所有DR 患者都有显著疗效[1]。因此，随着基因组学的快速发展，从基因层面探索DR 的病理生理机制已成为重要的研究趋势。非编码RNA（noncoding RNA，ncRNA）已被证明是DR 各种生物学过程的关键调控因子，如细胞增殖、细胞运动、免疫和炎症反应[2]。长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）是一类转录本长度超过200 bp的不编码蛋白质的RNA，其调节功能引起了研究者们的广泛关注[3]。也有研究[4]证实，不同的lncRNA 在DR 中的表达可特异性增高或减少，且对DR 的诊治具有重要价值。虽然一些细胞和分子因其在调控DR 病理机制方面的作用已被应用于临床，但仍存在许多新的治疗靶点和相关治疗方法尚处于探索阶段。本文就长链非编码RNA 母系表达基因3（long noncoding RNA maternally expressed gene 3，lncRNA-MEG3）对DR发病的调控机制的研究进行综述，以期为临床防治DR提供参考。

1 LncRNA-MEG3参与调控DR的发病机制

lncRNA-MEG3 又称长链非编码RNA 基因陷阱位点2（long noncoding RNA gene trap locus2，lncRNAGtl2），最早由MIYOSHI N 等[5]于2000 年在小鼠第12 号染色体和人类第14q 号染色体上发现，是母系表达的印迹基因，跨越基因组约1 Mb，由35 Kb 大小的10 个外显子组成，可通过不同剪接方式产生多种剪接体，编码约1.6 Kb 长的核苷酸链，具有组织特异性，被认为是一种在人类各种疾病中低表达的抑癌基因[6-8]。

LncRNA-MEG3 参与了DR、视网膜母细胞瘤、年龄相关性白内障、早产儿视网膜病变等眼部疾病的发生发展，其中与DR 的关系较为密切[9-11]。如研究[12]显示，lncRNA-MEG3在2 型糖尿病及其相关血管并发症的病程进展中发挥重要作用，lncRNA-MEG3 在DR 中呈差异表达，广泛参与DR 的生理病理过程，在链脲霉素（streptozotocin，STZ）诱导的糖尿病大鼠中，lncRNA-MEG3表达也明显下调，导致视网膜内皮细胞增殖和迁移[13]，提示lncRNA-MEG3可作为DR的生物标志物之一。

DR 的发病机制被认为是一个多因素参与的过程，在持续的高糖环境的作用下，多条生化通路被激活，从而导致神经发生退行性病变、炎症反应以及新生血管形成等问题[14]。在DR 的早期病程中，周细胞和内皮细胞的明显丢失导致毛细血管阻塞和缺血，视网膜缺血、缺氧通过激活缺氧诱导因子1 导致VEGF 上调、炎症因子水平升高，与lncRNA-MEG3的表达呈显著负相关[15]。上调lncRNA-MEG3能够靶向作用于VEGF，调控微血管稳态；或作用于炎症因子，抑制炎症反应，继而参与DR 的发病机制，此过程涉及多条信号通路和多个靶点[16]。本文主要从lncRNA-MEG3 调控微血管稳态、抑制炎症反应2个角度介绍其调控DR的作用机制。

1.1 调控微血管稳态

持续高糖缺氧状态导致视网膜血管内血糖升高、血管通透性增加、神经退行性改变、新生血管形成，损害血—视网膜屏障[17]。VEGF 的过表达是DR 微血管病变的重要因素[18]。lncRNA-MEG3 能够通过多种途径调控VEGF 水平，VEGF 是叉头盒M1（forkhead box M1，FOXM1）蛋白的直接转录靶点，而FOXM1蛋白通过与VEGF 启动子结合促进VEGF 的表达，lncRNA-MEG3 通过促进FOXM1 蛋白泛素化，进而促进FOXM1 蛋白的降解，降低VEGF 水平，维持内皮细胞完整性[19]。沉默lncRNA-MEG3能够促进视网膜血管内皮细胞增殖、迁移及管腔形成，促进VEGF 信号通路相关基因表达的上调，导致新生血管生成加速，微血管密度增加、微血管渗漏，加重糖尿病引起的视网膜微血管功能障碍，加速DR 的病程进展[20-23]。此外，lncRNA-MEG3 通过作为竞争性内源性RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）导致视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）脱分化，可使lncRNA-MEG3 表达减少，进而影响VEGFA 表达，视网膜稳态发生改变，诱导DR 引发视网膜新生血管形成，导致视网膜微血管病变[24]。

LncRNA-MEG3 过度表达可延缓并抑制新生血管生成，进而维持视网膜稳态和完整性[25]。研究[11]发现，lncRNAMEG3 的过度表达可以通过抑制磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3 kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）信号通路的活性抑制视网膜新生血管的生成，同时靶向作用于VEGFA 和VEGF 受体2 相互作用，延缓视网膜新生血管的生成。CHEN J 等[26]发现，miR-6720-5p是lncRNA-MEG3 的靶点，lncRNA-MEG3 可通过干扰miR-6720-5p，抑制DR 中VEGF 水平，抑制人视网膜微血管内皮细胞（human retinal microvascular endothelial cell，hRMEC）的增殖、迁移和新生血管生成，干预DR 的发生发展。此外，过表达lncRNA-MEG3 可降低炎症因子白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、白细胞介素-1β（interleukin-1Beta，IL-1β）表达，抑制炎症发生及进展，减轻高糖导致的大鼠视网膜血管内皮细胞凋亡，修复DR 大鼠视网膜血管屏障功能[27]。

综上，lncRNA-MEG3 与VEGF 水平呈负相关，可以通过不同的信号通路结合不同的靶标，调控VEGF 水平，来影响DR病程进展。

1.2 抑制炎症反应

炎症参与了DR 的发生发展，其与视网膜内IL-1β、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等炎症介质的释放、核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）的激活有关。其次，高血糖环境会上调视网膜局部细胞间黏附分子-1 及更多活性物质的释放[28-29]。lncRNA-MEG3 可显著减轻DR 的炎症反应，有研究[20,30]表明提高lncRNA-MEG3 的表达水平，能够抑制高糖刺激引起DR 患者血清中IL-1β、转化生长因子-β1（transforming growth factor β1，TGF-β1）升高及炎症物质的释放，抑制细胞焦亡和炎症水平，改善DR。lncRNAMEG3 还可通过抑制糖尿病大鼠视网膜组织中IL-1β、叉头盒转录因子（forkhead box o1，FOXO1）等炎症细胞因子表达，从而减轻视网膜水肿。

此外，lncRNA-MEG3 下游靶点有多个miRNA，通过分离或竞争性结合miRNA 来调节靶mRNA 表达，激活或减弱细胞内多重信号级联，影响细胞生物学行为，如增殖、凋亡等[31-32]。例如，lncRNA-MEG3 可通过充当miR-34a 的ceRNA，并以Argonaute 2 依赖性方式相互抑制，或者通过靶向miR-34a/沉默信息调节因子1（sirtuin1，SIRT1）轴抑制NF-κB信号通路来减少高糖诱导的DR中Müller细胞活化及炎症因子的产生[33-34]。此外，lncRNA-MEG3 可以通过细胞因子信号抑制因子（suppressors of cytokine signaling，SOCS）介导的内源性酪氨酸激酶2（Janus kinase 2，JAK2）/转录激活子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）信号通路抑制miR-19b，降低高糖诱导hRMEC 炎症因子的释放、细胞凋亡和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）-3、Caspase-7活性[35]。lncRNA-MEG3 还可以通过miR-93/核因子E2 相关因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）轴抑制高糖诱导的RPE 细胞凋亡和炎症反应[36]。TU Y 等[37]的实验研究也证实，通过上调MEG3/miR-204/SIRT1 轴可抑制DR中的氧化应激、细胞激活和促炎性细胞因子的产生。

综上，以上这些研究表明lncRNA-MEG3 可以通过调节炎症因子、黏附分子等活性物质的释放，对DR 产生的炎症反应进行调控，进而调控DR 的病程进展，部分调控机制如图所示（图1）。

图1 lncRNA-MEG3部分调控机制图

2 lncRNA-MEG3在DR的诊断和治疗中的应用前景

lncRNA-MEG3 在正常人体组织中高表达[38]，在多种肿瘤中表达下降或缺失，可作为肿瘤诊断和预后的生物标志物，如宫颈癌、乳腺癌和膀胱癌等[39-41]。lncRNA-MEG3 在DR 患者的血清中低表达，主要以外泌体的形式存在[42]。外泌体分泌到生物体体液中，然后作为液体活检及非侵入性的生物标记物，可以对疾病进展和对治疗的有效性进行有效预测[43]，表明lncRNA-MEG3有望成为DR诊断的生物标志物。

DR 的治疗方法十分有限，目前临床仍以玻璃体腔注射抗VEGF 药物治疗为主，但其半衰期较短，须频繁使用，虽患者视力得到一定改善，但易引发眼内炎症、视网膜二次出血等不良反应，基因治疗相较于抗VEGF 治疗具有作用时间较长、疗效更佳及不良反应更少等优点。lncRNA-MEG3 是微血管稳态和炎症的重要调节因子，或可成为DR 的潜在治疗靶点，并从基因角度解释了DR 的发病机制。TU Y 等[37]在DR 体外模型中使用褪黑素上调lncRNA-MEG3 来抑制Müller细胞的胶质化激活和炎症因子的产生来调控DR 的炎症反应，提示lncRNA-MEG3 在褪黑素治疗DR 中起正面调节效应。lncRNA-MEG3 可以作为PI3K/AKT/mTOR 信号通路的抑制剂，使该通路失活，也提示MEG3可以作为DR 的潜在治疗靶点[44]。但lncRNA-MEG3 对DR 的具体调控机制尚未完全明确，缺乏循证医学数据支持。利用基因组学，如获取“分子签名”等方法，可更好地进行生物标记物研究，进一步明确lncRNA-MEG3 的生物学功能和其在DR 和其他眼科疾病中的分子机制成为当务之急。

3 小结

微血管功能障碍和炎症反应是DR 的标志病理特征。目前，lncRNA-MEG3 有望成为DR 新的诊断和治疗靶点，但lncRNA-MEG3在调控DR氧化应激、糖基化终末产物等其他方面有待进一步研究，且lncRNA-MEG3 在DR 领域的研究处于起步阶段，主要以动物实验、细胞研究为主，临床研究缺乏数据支持，在早期诊断、进程监测及治疗方面仍存在局限性。在糖尿病及其相关微血管病变的研究上，主要以2 型糖尿病为主，缺乏1 型糖尿病相关研究数据支持，结果片面化。随着基因组学的快速发展，液体活检技术的不断发展与完善，lncRNA 在眼科疾病相关诊断、预后及疗效评估的应用已经显示出了广阔的前景。同时利用分子对接技术和靶标特异性打分函数对关键靶点和相关化合物进行验证，结合基因图谱，可为lncRNA 在眼部发育和疾病相关方面的研究提供药效物质基础和作用机制参考，也为眼部疾病的发病机制的阐明及新治疗手段的开发提供一定的理论基础。