非编码RNA调控小梁网组织在青光眼中作用的研究进展△

魏 苗 花雯雯 程 验 张国伟 管怀进 季 敏

小梁网是前房水引流的主要通道，由小梁网细胞(TMC)和细胞外基质(ECM)组成。前房水通过房角小梁网从前房流出到相邻的Schlemm管，再通过集液管进入房水，然后进入血液循环，这一途径是房水引流的主要方式，小梁网结构和功能障碍将导致房水引流通道受阻，房水在眼内积聚，导致眼压(IOP)升高，发生青光眼[1]。理解小梁网组织结构和功能变化的作用及机制对于高IOP机制的阐明及新的降IOP治疗方法的开发至关重要。

超过90%的哺乳动物基因组被转录为非编码RNA(ncRNA)，在生物细胞增殖、凋亡等基本生命活动和癌症、心血管及神经系统疾病的病理生理学中均起重要作用，是生物过程强有力的多功能调节因子[2]。根据碱基长度大小和结构不同,ncRNA 可大致分为短链ncRNA、长链ncRNA(lncRNA)和环状RNA (circRNA)。短链ncRNA包括微小RNA(miRNA)等，是不参与蛋白质编码的RNA。其中miRNA是一种非常小的短链ncRNA，参与了包括细胞增殖、分化、凋亡、细胞代谢以及机体免疫在内的几乎所有生命活动的调节和控制[3]。lncRNA是长于200个核苷酸的RNA转录本，主要参与染色质修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等多种重要的调控过程[4]。circRNA是一类具有闭环结构的ncRNA，呈封闭环状结构，不受RNA外切酶影响，表达更稳定，不易降解[5]。

1 小梁网的生理特点

小梁网组织由原始中胚层和神经外胚层共同发育而来[6]，桥接于巩膜突和Schwalbe线的筛状组织，在前房和Schlemm管之间充当过滤器，收集房水并将其排出到眼外。根据解剖位置和功能不同，可将小梁网组织分为两部分：前小梁网和后小梁网[7]。前小梁网又称非滤过小梁网，是Schwalbe线和后小梁网状体之间的过渡区，内含TMC。目前对于前小梁网的作用知之甚少，还需进一步研究。后小梁网又称为滤过性小梁网，因为其与Schlemm管相连，可发挥功能性滤过作用，引流房水。

小梁网组织中TMC是结合内皮细胞、肌成纤维细胞和巨噬细胞特性的特殊细胞，可调节房水流出阻力[8]；ECM是存在于TMC之间的动态网状结构，由纤维蛋白、透明质酸和蛋白多糖等物质组成。TMC在靠近角巩膜面作为内皮细胞起作用，产生大量抗血栓形成的物质，如硫酸肝素和组织纤溶酶原激活剂[9]。细胞的凋亡和增殖将导致TMC功能受损，诱发青光眼。在生理条件下，ECM的合成速率和分解速率维持平衡，这种平衡失调将导致小梁网组织中ECM沉积的增加，流出通道阻力增加，房水流出减少[6]。有研究指出，小梁网组织具有平滑肌样功能,可主动参与房水流出的调节[8]。因此，房水流出可能受到TMC生存率、小梁网收缩性能以及小梁网中ECM沉积的影响。

2 miRNA与小梁网

随着分子生物学技术的快速发展和人类基因组计划的成功实施，有研究通过基因测序发现，青光眼组患者与对照组的小梁网组织中miRNA表达有显著差异[10]，并且部分miRNA已被证实，在青光眼病理生理过程中发挥重要的调控作用，这些发现可能在青光眼的预防、治疗以及术后并发症的预防方面发挥作用[11]。

2.1 抑制TMC凋亡的miRNA

2.1.1 miR-144-3p研究显示，原发性开角型青光眼(POAG)患者的小梁网邻近区域和Schlemm管内壁中有大量纤连蛋白1(FN-1)沉积，并且随着疾病的加重而增加[12]。FN-1是miR-144-3p的直接作用靶点，miRNA-144-3p在POAG患者血清中低表达。Yin 等[13]在人HMC(HTMCs)氧化应激模型中发现，miR-144-3p表达上调，HTMCs凋亡率降低，且研究进一步表明，过表达miR-144-3p是通过靶向抑制FN-1在氧化应激HTMCs中的表达来促进HTMCs的增殖和侵袭的。miR-144-3p有望成为青光眼治疗的潜在靶标。

2.1.2 miR-17-5p有研究表明，Bcl-2家族是一类与细胞凋亡相关的蛋白，Bcl-2和Bcl-xL主要抑制细胞凋亡，而Bax主要促进细胞凋亡[14]。有研究发现，H2O2刺激后的HTMC抑制了miR-17-5p表达，而PTEN是miR-17-5p的靶基因；抑制miR-17-5p后，Bcl-2和Bcl-xL表达均下降，Bax表达增强，细胞凋亡率显著增加，而通过敲减PTEN可以消除这些作用[15]。这说明，miR-17-5p可能通过靶向PTEN调控HTMCs凋亡，在青光眼的发病过程中发挥重要作用。

2.1.3 miR-181aWang 等[16]的研究发现，经H2O2处理后的HTMCs中miR-181a表达显著降低，过表达miR-181a增强了HTMCs的生存能力，抑制HTMCs凋亡，而敲除miR-181a则降低了细胞生存率，可见miR-181a可以通过阻断核因子κB(NF-κB)和JNK信号通路来提高H2O2处理后HTMCs的存活率。

2.1.4 miR-4295枸杞多糖(LBPs)对多种疾病均具有抗氧化、抗肿瘤活性、神经保护和免疫调节等作用[17]。有研究发现，在H2O2给药后，LBPs显著促进了HTMCs的活力，抑制了细胞凋亡，降低了pro-/caspase-3/9和活性氧(ROS)水平，该研究进一步发现，miR-4295表达在H2O2和LBPs处理的细胞中上调，LBPs通过上调H2O2损伤的HTMCs中的miR-429表达，激活了PI3K/AKT和ERK信号通路。这些数据表明，miR-4295上调能缓解H2O2诱导的HTMCs损伤，抑制HTMCs凋亡[18]。

2.1.5 miR-200c-3pShen等[19]利用TargetScan网站分析发现，PTEN是miR-200c-3p的潜在靶标，并且通过双荧光素酶报告基因测定实验证实；该研究发现，用 H2O2处理HTMCs后，miR-200c-3p表达下调，而PTEN表达上调；此外，过表达miR-200c-3p增强了细胞增殖，抑制细胞凋亡，而PTEN逆转了miR-200c-3p的作用，并且，miR-200c-3p抑制了PTEN和Bax表达，并改善了AKT和雷帕霉素(mTOR)的表达，而PTEN减弱了这些作用。这些结果表明，miR-200c-3p过表达靶向性负调控PTEN以抑制Bax表达并激活PTEN/AKT/mTOR信号通路，从而促进细胞增殖并抑制细胞凋亡。

2.2 促进TMC凋亡的miRNA

2.2.1 miR-204有研究显示，在小梁网细胞系中，miR-204过表达导致细胞早期凋亡水平升高，而下调内源性的miR-204，细胞凋亡减少[19]。还有研究发现，miR-204直接靶向的基因中有5个(LTBP2、FOXO1、OPA1、SPARC和WDR36)在细胞凋亡中发挥作用[20]。miR-204对TMC凋亡的影响可能部分是通过上述影响细胞凋亡的靶基因介导的，具体还需进一步实验验证。

2.2.2 miR-29b-3p有研究发现，miR-29b-3p在青光眼大鼠模型和H2O2刺激的HTMCs中表达增加，miR-29b-3p表达下调可促进细胞活力，抑制细胞凋亡和ROS生成以及ECM产生，缓解了HTMC中H2O2诱导的氧化损伤；生物信息学分析发现，抗凋亡基因RNF138是miR-29b-3p的下游靶标，敲减RNF138显著逆转了miR-29b-3p对HTMCs的氧化损伤[21]。这表明，靶向RNF138的 miR-29b-3p在青光眼中表达升高，并且促进HTMCs凋亡。

2.2.3 miR-93有研究显示，与白内障患者相比，POAG患者房水和TMC中miR-93表达增加；而研究进一步发现，核转录因子NFE2L2蛋白是miR-93的靶基因，抑制miR-93可以促进TMC增殖，并抑制细胞凋亡；而通过敲减NFE2L2可以消除这些作用[22]。这表明，靶向NFE2L2的miR-93在青光眼中表达升高，并且促进TMC凋亡。

2.3 调节小梁网组织收缩性的miRNA小梁网的收缩性也是房水循环过程中的重要功能。当小梁网状细胞松弛时，房水的过滤面积增加，进入眼外循环，IOP降低。相反，TMC收缩可以弥合TMC之间的间隙，导致小梁网孔的通透性下降并影响房水的排出[23]。目前研究表明，miRNA与小梁网的收缩性密切相关，在青光眼发病过程中发挥重要的调控作用[19]。

2.3.1 miR-200c有研究发现，miR-200c可以抑制与小梁网状细胞收缩相关的基因表达，如ZEB1，ZEB2，FHOD1和RHOA，并发现，当大鼠眼过表达miR-200c时，胶原蛋白的收缩受到抑制，TMC的牵引力降低；此外，在小鼠眼内注射miR-200c后，IOP降低，这可能是改变小梁收缩性并控制IOP的新靶点[24]。

2.3.2 miR-143/145Li 等[25]发现，miR-143和miR-145在眼平滑肌和小梁网组织中表达丰富，小鼠中靶向缺失miR-143/145可导致IOP显著降低，房水流出量增加了约2倍；在机制上，miR-143/145调节肌动蛋白动力学和TMC的收缩性，促使miRNA通过改变平滑肌组织的结构影响房水流出，为青光眼的药物治疗提供了新方法。

2.3.3 miR-450有研究发现，与对照组相比，POAG患者的全身性转化生长因子β1(TGF-β1)表达显著升高，而TGF-β1通过抑制miR-450来发挥其功能[26]。此外，miR-450促进了肌源性分化因子(MYOD)的表达，这是一种在肌肉分化中起重要作用的转录因子，该蛋白存在于青光眼患者房水中，在控制成肌细胞分化中起作用[27]。因此，miR-450是通过靶向MYOD影响TMC的收缩张力，从而参与青光眼的发病机制，但还需要进一步验证。

2.4 影响小梁网ECM的miRNAECM合成和降解平衡失调导致房水流出阻力增加，导致青光眼患者IOP升高。基底膜中ECM的质量和数量变化似乎是青光眼房水流出阻力异常增加的致病因素[28]。鉴于ECM动力学对房水流出途径的重要性，调节ECM代谢的 miRNA 似乎是减少房水流出阻力的重要靶点。

2.4.1 miR-483-3p氧化应激诱导HTMCs中ECM成分如纤维连接蛋白、层粘连蛋白及I型胶原的mRNA和蛋白表达上调。有研究证实，有氧化应激下HTMCs中miR-483-3p表达水平降低，而过表达miR-483-3p后ECM合成减少，此外，miR-483-3p通过两个结合位点靶向Smad4，导致Smad4表达降低，而敲除Smad4可降低ECM的水平[29]。这表明，miR-483-3p可通过下调Smad4抑制HTMCs中ECM的产生，因此，miR-483-3p可能是治疗青光眼的潜在靶点。

2.4.2 miR-29miR-29家族已经成为各种组织中ECM稳态的关键调节器。miR-29家族主要包括miR-29a、miR-29b和miR-29c，在HTMCs均有表达。有研究发现，在TGF-β2诱导的TMC中，miR-29a表达增加降低了ECM中I型胶原蛋白、IV型胶原蛋白和FN1的表达，这证明，miR-29a对ECM具有负向调节作用；通过抑制miR-29b表达发现，多种ECM成分(包括胶原蛋白、LAMC1和FN-1)表达降低[30]，这说明，抑制miR-29对改善ECM沉积有重要作用，虽然经TGF-β2处理后，HTMCs中的miR-29c表达没有显著变化，但过表达miR-29c可显著抑制ECM合成，这表明，miR-29c在调节TGF-β2介导的小梁网ECM产生中起着重要作用。

3 lncRNA与小梁网组织

有研究表明，lncRNA参与调控器官纤维化、眼部相关疾病等多种生理病理学过程。lncRNA在白内障、角膜疾病的研究中已经取得了突破性的进展，例如，lncRNA MIAT可以用作年龄相关性白内障(ARC)的特异性生物标志物，与其他眼部疾病相比，ARC患者血浆和房水中lncRNA MIAT表达量均升高[31]。此外，降低lncRNA MIAT的表达可以缓解人晶状体上皮细胞异常生长和迁移引起的后囊混浊。目前，在评估HTMC的氧化应激研究中，有70个lncRNA差异表达，其中24个lncRNA被鉴定为属于lncRNA-miRNA-mRNA相互作用网络[32]。lncRNA上有大量的特异性miRNA结合位点，竞争性地抑制miRNA的功能，从而间接调节miRNA下游靶基因的表达，这些分子家族之间的相互作用统称为竞争的内源性RNA(ceRNA)网络[33]。对这种lncRNA相关ceRNA网络的研究可能有助于鉴定青光眼的病理生理学机制或治疗青光眼的潜在治疗靶点。

3.1 促进TMC凋亡的lncRNA ANRIL有研究发现，与对照组相比，lncRNA ANRIL在青光眼患者血清中低表达，并且与患者病情相关[34]。lncRNA ANRIL过表达可明显抑制H2O2诱导的HTMCs凋亡和ROS生成增加。lncRNA ANRIL下调miR-7表达，而miR-7过表达则抵消了lncRNA ANRIL对H2O2处理的HTMCs作用。经H2O2处理后的HTMCs中，lncRNA ANRIL通过下调miR-7，提高了mTOR和MEK/ERK通路中关键激酶的磷酸化水平，降低了HTMCs的氧化损伤，提高了存活率[35]。

3.2 影响小梁网ECM的lncRNA

3.2.1 lncRNA-RP11-820有研究发现，在HTMCs中lncRNA-RP11-820表达在氧化应激条件下上调；进一步研究发现，lncRNA-RP11-820直接与miR-3178结合，调控靶基因MYOD的表达。重要的是，MYOD可以与STAT3一起转录激活HTMCs中FN-1、层粘连蛋白和I型胶原蛋白的表达，并减少ECM增殖，从而构建了lncRNA-RP11-820/miR-3178/MYOD/ECM轴参与POAG的发生[36]。

3.2.2 lncRNA GAS5lncRNA GAS5广泛参与了细胞增殖、迁移，与ECM作用相关[21]。过表达lncRNA GAS5能有效缓解HTMCs的氧化损伤，减少ECM的表达；此外，lncRNA GAS5直接调控miR-29b-3p，而STAT3直接受miR-29b-3p调控。沉默miR-29b-3p缓解了STAT3的抑制，恢复细胞活力，减少ECM沉积，缓解青光眼的发展[21]。

3.2.3 lncRNA TGFβ2-AS1Lü等[37]研究通过H2O2诱导的HTMCs氧化应激模型发现，敲除lncTGFB2-AS1降低了TGF-β2表达，而过表达lncTGFβ2-AS1明显上调TGF-β2表达，并促进了SMAD2/3磷酸化，上调ECM的基因表达，从而参与青光眼的发生。

4 circRNA与小梁网组织

circRNA是一类内源性ncRNA，其特征在于共价闭合的连续环结构，可调节真核细胞中的基因表达。circRNA在许多细胞活动中起着重要作用，包括增殖、迁移和转移[38]。circRNA根据其结构差异可分为以下3类：外显子circRNA、外显子内含子circRNA和内含子circRNA，大多数外显子circRNA存在于细胞质中，而其他2种类型主要位于细胞核内，并在眼中动态表达[39]。Shen等[40]研究发现，环状肝素结合表皮生长因子直接靶向miR-646，以调节HTMCs在氧化应激下的表皮生长因子受体表达，并且表皮生长因子信号通路可以转录激活ECM基因(纤维连接蛋白和I型胶原蛋白)，从而促进ECM的产生。这种纤维化过程被认为是POAG发生的主要原因之一。目前，缺乏更多关于circRNA在小梁网组织病理生理学中作用的研究。circRNA是通过抑制miRNA的表达来发挥作用，从而在转录后水平上增加相关mRNA靶标的翻译和稳定性。

5 小结

各种病理条件下，ncRNA在小梁网中发生不同程度的表达改变，影响小梁网的结构和功能。目前，关于miRNA、lncRNA和circRNA在眼科相关研究中的应用尚不成熟，应引起更广泛的关注。此外，随着生物信息学技术的不断发展，还有更多已知的ncRNA需要深入研究，进一步的研究可能会揭示这些分子在与青光眼发展相关功能中的具体作用。ncRNA作为调控分子具有巨大潜力，而其细胞类型和疾病特异性表达将有望成为青光眼潜在诊断标志物或新的治疗靶点。