肺腺癌转移相关转录本1在眼部疾病中的研究进展

袁 园，谭 薇

0引言

长链非编码RNA(long non-coding RNA, LncRNA)是超过200个核苷酸的转录本，没有蛋白质编码能力。肺腺癌转移相关转录本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1， MALAT1)是一种最初发现与肿瘤密切相关的LncRNA，但最新的研究发现其不仅在许多器官中有表达，且参与了多种疾病的发生发展过程，包括炎症、氧化应激、新生血管及细胞凋亡等[1-2]。LncRNA是近年来的研究热点，MALAT1是在LncRNA中研究较为深入的LncRNA之一。目前MALAT1在各种疾病中的潜在作用机制尚不明确，本综述就近年来MALAT1在眼部疾病的作用机制做一总结，并探讨其在眼部疾病中的治疗潜力。

1 MALAT1概述

MALAT1是目前研究最为广泛的LncRNA之一。最早由Ji等[3]因研究观察到其在筛查早期非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)的转移和生存中具有重要意义而被发现。MALAT1基因位于人染色体11q13和小鼠染色体19qA中，它的表达与许多蛋白质编码基因表达水平相当甚至更高。MALAT1转录本在人类中约为7kb，在小鼠中约为6.7kb。与典型的切割和聚腺苷酸化机制不同，MALAT1 3'末端缺少聚(A)尾部结构。相反，MALAT1具有基因组编码的多聚(A)区，MALAT1的主要转录本由RNase P和RNase Z加工成一个长6.7kb的转录本，定位于核斑点，以及一个更小的MALAT1相关的小细胞质RNA(MALAT1-associated small cytoplasmic RNA, mascRNA)[4]。在过去的几年中，MALAT1引起了很多的关注，并且有了大量的研究进展。有研究表明，MALAT1参与了许多生理病理过程，如细胞增殖、细胞凋亡、细胞迁移、炎症以及氧化应激，并通过特定信号通路参与血管生成，使其成为可能的生物标志物和药物靶标[5]。同时它也参与了多种疾病的病理发生发展过程，如糖尿病及其并发症[6]、心血管疾病[7]、代谢性疾病[8]以及各种肿瘤[9-11]的发生发展过程。

2 MALAT1在眼部疾病中的研究进展

近年来有大量研究发现MALAT1可能在眼部疾病发生发展中发挥着关键作用，如糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy, DR)、白内障、青光眼、视网膜母细胞瘤、新生儿视网膜病变等。

2.1MALAT1与DR DR是成年人患糖尿病后失明和视力障碍的主要原因。目前全世界有将近10亿人患有糖尿病，预计该数字将在2030年增加25%，在2045年增加51%[12]。目前普遍认为，新生血管形成、氧化应激以及炎症是DR病程中的主要病理机制。LncRNA MALAT1作为一种与糖尿病相关的新兴标志物，目前正备受瞩目。已有的研究通过体外细胞实验[13-14]、体内动物模型[15-16]、人体来源标本[17-18]等多角度证实MALAT1参与了DR的发生发展。这些研究表明，LncRNA MALAT1很有可能参与DR的多种致病机制中并在其中发挥重要作用。

新生血管形成已被确定为DR的重要临床特征，但是，DR新生血管形成的确切机制仍不清楚，需要进一步阐明。Yu等[15]采用氧诱导视网膜病变小鼠模型和高糖刺激的人视网膜微血管内皮细胞(retinal microvascular endothelial cells, RMECs)模拟DR的病理状态，通过双荧光素酶报告实验发现miR-203a-3p能与MALAT1特定区域结合，使MALAT1沉默或miR-203a-3p过表达均可抑制高糖(high glucose, HG)诱导的人RMECs迁移及管状形成，而抑制miR-203a-3p的表达可以逆转MALAT1沉默对人RMECs迁移和管状形成的抑制作用，这些数据表明MALAT1可能通过在DR中靶向miR-203a-3p并使其表达下调而影响血管生成。Han等[19]通过建立DR小鼠模型发现，Yes相关蛋白1(Yes-associated protein 1, YAP1)在DR小鼠视网膜中高表达，通过上调MALAT1的表达促进RMECs的细胞病理进程，并进一步证实了MALAT1可以结合miR-200b-3p，miR-200b-3p可以直接靶向血管内皮细胞生长因子A(vascular endothelial growth factor -A, VEGF-A)。当YAP1被沉默时，DR小鼠视网膜中RMECs的增殖、迁移和血管生成减少。因此YAP1可能通过调节MALAT1/miR-200b-3p/VEGF-A轴对DR的发生发展起到一定的促进作用。Liu等[14]在用HG处理的人RMECs中，发现MALAT1和VE-钙黏着蛋白被上调，而miR-125b被下调。敲除MALAT1可通过靶向miR-125b抑制VE-钙黏着蛋白/β-连环蛋白复合物来抑制人RMECs的细胞增殖、迁移和血管生成。Wang等[2]认为MALAT1通过上调内质网应激促进HG诱导的RMECs血管生成和炎症反应，可能成为治疗DR的靶点。目前研究显示，MALAT1在DR中可能通过调控RMECs迁移和管状形成或作用于VEGF-A影响新生血管生成，但其具体机制尚有待研究。

炎症反应也是LncRNA MALAT1参与DR的致病机制之一。Biswas等[17]的研究结果表明，MALAT1能够通过与糖尿病患者多梳抑制复合物2(polycomb repressive complex 2,PRC2)复合体的成分相关联来影响炎症转录本的表达。有研究发现[20]，MALAT1-miR-124-MCP-1信号通路可能参与了Amadori糖化白蛋白(Amadori-glycated albumin, AGA)诱导的单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1, MCP-1)在小胶质细胞中的表达，从而参与炎症作用。

氧化应激被认为是DR发生发展的重要机制之一。DR氧化应激反应增加，导致NF-E2相关因子(NF-E2-related factor 2, Nrf2)的转录活性降低，而Nrf2是调节许多抗氧化基因的关键基因。Nrf2的核运动/转录活性是由其细胞内抑制剂Keap1介导的，糖尿病时视网膜Keap1水平升高。Radhakrishnan等[13]通过研究发现，葡萄糖通过增加Sp1转录因子在其启动子上的结合来增加LncRNA MALAT1的水平。通过siRNA下调LncRNA MALAT1，可阻止葡萄糖诱导的Keap1表达增加，并促进转录因子Nrf2核转位和抗氧化基因转录。链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠和患有DR的人类供体的视网膜微血管也显示出类似的LncRNA MALAT1通过Keap1-Nrf2调节DR的抗氧化防御。这提示抑制LncRNA MALAT1可能保护视网膜免受氧化损伤，预防或减缓DR。

综上分析可知，MALAT1在DR患者的细胞、组织及玻璃体液中均有较高表达，并参与了DR的新生血管形成、炎症及氧化应激的病理反应，抑制其表达可以减缓这些病理反应，说明MALAT1不仅对DR的诊断有帮助，还是有着巨大潜力的治疗靶点。

2.2MALAT1与白内障白内障是一种因各种原因引起的晶状体代谢紊乱而导致其混浊的疾病，是全球首位的致盲性眼病。根据病因，可分为年龄相关性白内障、后发性白内障、代谢性白内障等。后发性白内障是白内障手术后的常见并发症，多项研究[21- 22]表明后发性白内障主要起源于晶状体上皮细胞(len epithelial cells，LECs)的上皮-间质转化、增殖和迁移，而引发后囊混浊。转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)是一种多功能蛋白，包括三种TGF-β同源异构体，TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，其中TGF-β2可以诱导LECs发生上皮-间质转化。目前TGF-β2诱导LECs上皮-间质转化细胞模型已成为白内障形成的细胞模型而被广泛研究。Dong[23]通过基因芯片分析发现，在TGF-β2诱导的LECs的上皮-间质转化模型中，LncRNA表达异常，其中MALAT1明显增加，增加了将近17倍，并且发现MALAT1通过结合miR-26a作为靶向smad4的内源竞争RNA，可促进LECs的上皮-间质转化进展。Peng等[24]也在TGF-β2诱导LECs细胞中发现MALAT1位于LECs的细胞质中，并通过荧光素酶报告基因测定证实，MALAT1可能通过调控miR-204-5p并靶向smad4来调节LECs的上皮-间质转化、增殖和迁移，并有望成为预防后发性白内障的治疗靶点。

糖尿病性白内障是一种代谢性白内障，是糖尿病的常见并发症。有研究证明[25]，MALAT1不仅在糖尿病性白内障前囊组织和高糖处理的人类LECs中有异常表达，而且HG还上调MALAT1的表达，促进人类LECs的凋亡和氧化应激。Ye等[26]进一步发现MALAT1在HG条件下的LECs中表达上调。MALAT1能促进活性氧(reactive oxygen species, ROS)的产生，并与miR-144-3p竞争性结合。下调miR-144-3p可促进Nrf2的表达。Nrf2可以被ROS刺激，移位到细胞核，激活Notch1/Snail通路，导致LECs的上皮-间质转化。因此，MALAT1可能成为防治糖尿病性白内障的潜在靶点。

2.3MALAT1与青光眼青光眼是全球导致不可逆性视力丧失的主要原因之一。青光眼属于神经退行性疾病，其特征是视网膜神经节细胞(retinal ganglion cell, RGC)及其轴突缓慢死亡所致的进行性和永久性失明[27]。高眼压是其主要的危险因素。磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信号通路是细胞内重要的信号转导途径，通过作用于其多个下游激活因子，可诱导细胞增殖、抑制细胞凋亡及血管生成。有研究[28]发现，在慢性高眼压(chronic ocular hypertensive, COH)模型中，PI3K/Akt信号通路的激活可以有效地抑制RGC凋亡和视网膜新生血管，提高RGC存活率。Li等[29]通过青光眼模型鼠建立，发现LncRNA MALAT1可以通过激活PI3K/Akt信号通路抑制青光眼的RGC凋亡。Wang等[30]通过研究发现，在高眼压下，RGC中MALAT1的水平显著下调，而miR-149-5p的水平显著上调，呈剂量依赖性。在功能上，MALAT1的过表达或miR-149-5p抑制剂均可减轻对眼内压升高环境下细胞生存力的抑制作用以及RGC凋亡的促进作用。该研究证明了MALAT1通过靶向青光眼中的miR-149-5p促进RGC的细胞增殖，并抑制RGC的细胞凋亡，阐述了青光眼可能的发病机制并推测MALAT1可能通过抑制RGC细胞凋亡在青光眼发病中发挥保护作用。但是周晴等[31]发现在糖尿病新生血管性青光眼的虹膜组织中MALAT1呈高表达，其可诱导炎症反应，并进一步加剧糖尿病新生血管性青光眼的病变程度。MALAT1还可能与青光眼的病情进展有关。Zheng等[32]通过检测86例青光眼患者和86名正常人的血清LncRNA MALAT1和LncRNA ANRIL表达水平，发现LncRNA MALAT1和LncRNA ANRIL在青光眼患者的血清中表达较低，并且与患者的病情有关。并认为LncRNA MALAT1和LncRNA ANRIL的联合检测对这种疾病具有很高的诊断价值，可能在未来共同作为判断青光眼严重程度的重要指标。目前研究表明，MALAT1虽然在青光眼中表达上调，但对于其发挥保护作用亦或是促进疾病发展仍有争议，还有待进一步研究。

2.4MALAT1与视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤(retinoblastoma，RB)是一种罕见的婴幼儿视网膜癌，全世界每年约有8 000名儿童被诊断为视网膜癌，是世界上最常见的儿童眼内肿瘤。目前有研究发现[33-34]，与正常视网膜相比，RB组织中MALAT1表达水平显著升高，MALAT1在不同的RB细胞系(HXO-RB44、WERI-RB-1、SO-RB50和Y79)和正常视网膜细胞系(ARPE-19)中均有表达，但MALAT1在RB细胞系中的表达明显上调，其中Y79细胞系的MALAT1表达最高。

近年来，有报道称MALAT1与癌症化疗耐药有关，并通过调节自噬促进癌症进展[35-36]。自噬是一种分解代谢过程，涉及通过溶酶体机制降解细胞自身的成分，是清除哺乳动物细胞中异常蛋白质聚集体的重要降解途径。Huang等[37]研究表明LncRNA MALAT1通过直接靶向miR-124抑制其表达，促进RB细胞的自噬；STX17(Syntaxin 17)是miR-124的下游靶点；MALAT1可以通过miR-124介导的STX17蛋白，参与调节RB细胞的自噬。Liu等[33]认为，沉默MALAT1基因能上调miR-124的表达，miR-124是MALAT1的一个靶点，并发现miR-124负向调节E-钙黏蛋白转录阻遏子Slug的表达，确立了Slug作为miR-124的靶点。Slug进而使ERK/MAPK和Wnt/b-catenin通路失活，本研究阐述了RB中MALAT1-miR-124-Slug-ERK/MAPK和Wnt/β-catenin信号传导途径，为RB的治疗提供了新的途径。闫义涛等[38]认为，Sh-MALAT1可通过调控miR-570-3p促进RB细胞系SO-Rb50凋亡,减少该细胞的增殖与侵袭。Wang等[34]研究发现，MALAT1可以通过调节miR-20b-5p来上调转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)的表达，以此增加RB细胞增殖并减少凋亡，沉默MALAT1或过表达miR-20b-5p可抑制RB细胞的增殖并促进其凋亡，这提示MALAT1-miR-20b-5p-STAT3可能是MALAT1参与RB病程的可能通路。Gao等[39]通过抽取RB患者和正常人血清检测MALAT1表达，并进行临床与病理特征的相关性分析发现MALAT1的表达可能与RB患者的肿瘤大小、分型、临床分级有关，这提示MALAT1可能成为RB预后判断的新指标。

2.5其他Yao等[40]通过临床和动物实验发现，MALAT1在Müller细胞和RGC中的表达明显上调，表明MALAT1功能障碍可能参与视网膜神经退行性病变过程。Zhang等[16]进一步发现与常规糖尿病小鼠相比，接受局部注射MALAT1 siRNA以抑制视网膜中MALAT1表达的糖尿病小鼠显示视网膜感光细胞的功能和形态损伤减少。这表明，MALAT1干扰可能成为糖尿病神经退行性变临床干预和治疗的新方向。Wang等[41]发现MALAT1在在早产儿视网膜病变(retinopathy of prematurity, ROP)模型小鼠的视网膜中异常高表达，且论证了MALAT1可能参与ROP视网膜新生血管生成过程，抑制MALAT1表达可能通过改善视网膜新生血管生成来治疗ROP。Yang等[42]在增殖性玻璃体视网膜病变(proliferative vitreoretinopathy, PVR)患者的玻璃体样品中及原代视网膜色素上皮细胞中也检测到了MALAT1表达，并证实了LncRNA MALAT1参与了TGF-β1诱导的人RPE细胞的上皮-间质转化，为PVR的发病机制提供了新的认识。

3总结与展望

综上所述，MALAT1在许多眼部疾病中有上调的趋势，通过参与炎症、氧化应激、新生血管生成、细胞迁移等多种病理生理过程，参与了DR、RB、ROP、PVR、白内障、青光眼等眼部疾病的发生和发展。目前MALAT1的研究集中于在各种疾病中的作用机制，对于临床治疗仍需大量临床前期实验来验证其效果。基因靶向治疗有更佳的治疗效果及较少的副作用，是未来重要的研究方向。随着对眼部疾病分子遗传机制了解地不断深入及新技术的发展，MALAT1有望成为基因治疗的新靶点。