MicroRNA在年龄相关性黄斑变性发病中的作用△

金鑫 张红

年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration，AMD)是全世界老年人失明的主要原因。大约有180万美国人患有AMD，随着人口老龄化的增加，预计到2020年将新增90万人罹患此病［1］。目前研究显示，氧化应激、炎症和血管生成等在AMD的发病过程中起关键作用［2］。但是，AMD发生的具体分子基础仍不清楚。目前抗VEGF治疗虽然取得了明显效果，但存在治疗费用高，长期治疗副作用大以及部分患者存在不应性等缺点。寻找新的治疗靶点是目前的研究热点。我们就目前新发现的在氧化应激、血管新生及其免疫炎症反应中起作用的 microRNA及其在AMD中可能的作用进行综述。

1 AMD发病机制及目前治疗存在问题

1.1 发病机制 确切的病因尚不明。可能与遗传因素、环境影响、视网膜慢性光损伤、营养失调、代谢障碍等有关，老年性黄斑变性累及视网膜色素上皮(retinal pigment epithelial，RPE)、感光细胞层和脉络膜多层组织［3］。随着年龄的增长，RPE细胞功能障碍，RPE细胞内物质积聚，细胞外基质异常地聚集在基底膜。早期AMD的特征是玻璃膜疣(黄色斑点)形成，并在黄斑区脉络膜/RPE细胞存在色素上皮的变化。晚期AMD有两种形式，分为干性和湿性，这两种形式在一定程度上可以相互转化。干性AMD的最初阶段表现为地图状萎缩，其特点是广泛地损失RPE细胞，其上面覆有感光器，下面可能存在脉络膜毛细血管。湿性AMD可见脉络膜新生血管(choroidal neovascularization，CNV)，涉及脉络膜血管的异常生长。

目前比较公认的AMD发病机制有:(1)氧化应激反应;(2)新生血管生成;(3)免疫反应与炎症反应;(4)老化与代谢失调;(5)循环障碍;(6)分子生物学改变;(7)遗传与突变［4］。

1.2 目前治疗存在的问题 自2000年以来，结合维替泊芬的光动力学疗法(photodynamic therapy，PDT)应用于临床，它利用与CNV内皮细胞特异结合的光敏剂，受一定波长光照射激活光敏剂，产生氧化反应，杀伤内皮细胞，破坏 CNV以达到治疗目的。但PDT治疗仍有复发的可能，尚有待临床长期随访、观察［5］。

自2004年以来经瞳孔温热疗法(transpupillary thermotherapy，TTT)由于对组织特别是神经上皮组织损伤轻而被应用于AMD的治疗。但TTT是一种非特异性的治疗，它除了作用于病变组织本身，对病变周围的组织也可以造成一定的副损伤［6］。

自从VEGF在血管新生中的重要作用被确定后，抗-VEGF药物治疗 AMD已经取得了显著的效果。主要用于眼科的抗VEGF抗体有贝伐单抗和兰尼单抗，玻璃体内注射上述两种药物抑制了新生血管的继续形成及渗漏。然而，由于抗-VEGF药物半衰期短，需要反复经玻璃体内注射，容易引起眼内炎、伤口不愈合、出血、感染等并发症，且价格昂贵使其推广受到了阻碍。寻找AMD新的治疗靶点仍是目前研究的热点。

2 MicroRNA

2.1 MicroRNA的作用机制 MicroRNA是一组包含21～25个核苷酸单链的保守的、非编码小RNA，通过碱基配对与mRNA分子的3’端非翻译区相结合来抑制靶基因转录后表达。目前发现近700个microRNA在人类基因组中表达［7］。MicroRNA的发现彻底改变了细胞生物学领域，并且改变了人们对基因和蛋白之间表达呈线性关系的普遍看法［8］。1993年研究人员发现，microRNA被证明对许多疾病的发展过程有帮助，如病理性血管生成，氧化应激和炎症的发病机制，并且已经成为治疗研究的焦点［9］。一种microRNA可以调控多种mRNA，而一种mRNA也可以受多种microRNA调控，这导致基因表达的多调控。越来越多的证据表明，microRNA是肿瘤和心血管疾病发生的重要调节器［10］。

2.2 MicroRNA在眼部的表达及作用 MicroRNA

的异常表达与眼部疾病发生、发展及预后也可能存在着密切的联系［11］。同时，调节内皮细胞功能和血管生成的几个特定的microRNA已经被证实。其中，Let7-F、miR-27b和 miR-130a中被确定为促血管生成的microRNA。相反，miR-221和 miR-222通过靶向作用于干细胞因子受体c-kit和间接调节内皮的一氧化氮合酶表达抑制内皮细胞的迁移、增殖和体外新生血管的生成。此外，一些microRNA参与肿瘤血管发生，如miR-17-92基因簇和miR-378。早期的研究也表明特定microRNA(例如miR-155、miR-21和miR-126)参与血管的炎症疾病。识别microRNA与他们各自的目标基因可能提供治疗血管疾病如动脉粥样硬化的新的治疗策略，减轻或抑制局部缺血后新生血管形成和延缓肿瘤的进展［12］。因此，microRNA对 AMD的发生发展也可能有重要的调节作用。

3 MicroRNA和AMD

最新研究显示，microRNA参与氧化应激反应、新生血管生成、免疫反应与炎症反应等病理过程的调控。以上病理过程在AMD发病机制中有重要作用，所以microRNA和AMD的发病机制之间可能存在密切关系。

3.1 MicroRNA与氧化应激 氧化应激反应与AMD的病理过程存在着一定程度的联系，流行病学调查表明吸烟与年龄是AMD发生的主要危险因子，并且抗氧化治疗如维生素C、氧化锌可以减少脂质沉着、地图样萎缩及CNV的发生［13］。氧化应激通常指高活性分子氧自由基(oxygen radicals，ROS)及氮自由基产生增多，导致组织细胞损伤。视网膜是代谢旺盛的组织，耗氧量高，使其成为产生 ROS的场所。视网膜对氧化损伤的易感性使ROS在视网膜堆积，随着ROS的增加，其对AMD的影响随年龄逐渐加深。随着年龄增长，氧化损伤逐渐增加。

Lin等［14］证明 miR-23a是 miR-23～27～24簇的成员，在AMD患者的RPE细胞中表达下调。miR-23a在氧化应激诱导的RPE细胞凋亡的过程中具有保护作用:miR-23a在低浓度的H2O2刺激下表达上调，而在较高 H2O2浓度时表达下调。过表达的miR-23a抑制了H2O2诱导的RPE细胞的凋亡，但在生理条件下对细胞的活力没有影响。其他与氧化应激反应有关的microRNA还有miR-144和miR-210。Sangokoya等［15］研究表明，miR-144可以调节氧化应激反应的耐受性。Mutharasan等［16］表明缺氧诱导的miR-210在不同类型的细胞和氧条件下可增强或抑制ROS的产生。在缺氧后氧损伤的心肌细胞中，miR-210过表达抑制了活性氧的产生和细胞凋亡。但这些microRNA与AMD的关系仍有待证实。

3.2 MicroRNA与新生血管 湿性AMD的发病机制为脉络膜病理性血管的生成，调控新生血管形成的诱生物与调控新生血管形成的抑制物的平衡失调。这些因素可诱发CNV的生成［17］。现研究清楚的调控新生血管形成的诱生物有VEGF、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)、白细胞介素-8等。调控新生血管形成的抑制物有肝素、透明质酸、β-转化生长因子、肿瘤坏死因子等。VEGF是血管内皮细胞特异性的肝素结合生长因子，具有促进内皮细胞增殖、提高血管通透性等生物学作用。抗新生血管治疗已经成为公认的治疗湿性AMD的有效的手段，抗-VEGF的药物如贝伐单抗、雷珠单抗已经被美国FDA批准用于减缓CNV的进展及在一定程度上改善AMD患者视力［18］。其他如RPE细胞凋亡、缺氧和炎性反应也是促血管生成的因素。

越来越多的研究发现，microRNA在血管生成中起着重要的作用。许多microRNA参与了肿瘤的新生血管生成过程，例如 miR-21、miR-132、miR-296、miR-378和 miR-519c等［19-21］。这些 microRNA 对AMD的形成发展也可能有重要作用。miR-126在内皮细胞中高度表达，它可以调控内皮细胞对 VEGF的反应。miR-126可负向调控SPRED1基因和磷酸肌醇-3激酶调控亚单位2(PIK3R2)的表达。已确定VEGF可以通过细胞外调节蛋白激酶及蛋白激酶B信号通路传递信号，SPRED1和PIK3R2是此通路的负向调控因子，miR-126有可能是通过 SPRED1和PIK3R2对VEGF信号转导的负向作用来促进内皮细胞的血管生成。此外，miR-126还可以通过调节在血管炎症反应中起重要作用的黏附分子VCAM-1来调节炎症反应［22］。Wang 等［23］研究证明，miR-126可以通过促进MAPK和PI3K信号通路而使新生血管的生成增加，抑制miR-126表达的新生小鼠视网膜血管的生成受到了抑制［24］。

Zhou等［25］发现肌动蛋白细胞骨架参与细胞运动和分裂过程，对血管的生成具有重要的作用。内皮细胞中miR-24的过表达抑制了压力纤维和片状伪足的形成，从而抑制了肌动蛋白细胞骨架的形成，抑制了血管内皮细胞的迁移、增殖及新生血管的形成。由于AMD脉络膜血管新生过程中也涉及内皮细胞的增殖、迁移等病理过程，miR-24也可能在湿性AMD中发挥重要作用。Grundmann等［26］研究证明miR-100调节血管平滑肌细胞的增殖、管腔形成及内皮细胞的迁移。近期研究表明，在激光诱导的CNV小鼠模型中视网膜/脉络膜 miR-23～27～24簇上调，更重要的是，抑制 miR-23～27～24簇成员中miR-23和miR-27的表达可以使激光诱导的CNV减少一半，这表明这些microRNA可能具有治疗新生血管性 AMD 的潜力［27］。过表达 miR-21、miR-31和miR-150也可以抑制激光诱导的CNV的形成［28］。

3.3 MicroRNA与免疫炎症反应 在干性和湿性AMD中，都有免疫系统的参与。RPE细胞属于非分裂系的细胞，对视网膜和视功能的维护起着重要的作用。RPE细胞功能发生障碍时，其代谢产物由于排除障碍而沉积在RPE细胞基底膜下，形成玻璃膜疣。这些代谢产物成为局部的炎症刺激，使RPE细胞发生变性;还可以刺激分泌细胞因子吸引巨噬细胞、免疫相关因子启动新生血管生成过程［29］。RPE与基底膜完整性破坏可能导致补体系统的活化，随后进入慢性炎症阶段。而补体系统的激活也会引起膜攻击复合物的产生，导致细胞裂解和炎性应答、趋化因子的释放和产生［30］。Yates等［31］证实补体旁路调节器(H因子)及补体途径蛋白(补体成分C2、C3和B因子)在基因编码中的突变和多态性也与AMD的发生相关。

在AMD中直接调控免疫系统和炎症反应的microRNA还没有被证实，然而越来越多的 microRNA被证实参与免疫和炎症反应。miR-146a可以调控脂多糖和炎性细胞因子IL-1β和TNF-α，从而引起IL-6和IL-8的表达下降［32］。miR-155在巨噬细胞中也可以调控LPS或氧化低密度脂蛋白;抑制巨噬细胞中miR-155后可以促进细胞因子IL-6、IL-8和TNF-α的释放［33-34］。miR-146a和 miR-155在 AMD中的表达及具体作用机制还不明了。

4 展望

AMD是重要的致盲眼病，目前的治疗方法仍存在一定程度的缺点，寻找新的治疗靶点将有可能改善对此类疾病的治疗。虽然microRNA在AMD发病中作用的研究仍然处在起步阶段，但是许多microRNA已经表现出了其在AMD治疗中潜在的可能性。但microRNA在AMD中的具体作用机制及治疗措施仍需大量的研究加以验证。

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