RUNΧ1基因在眼底疾病中的研究進展

姜若楠 許譯丹 陳力迅

[南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院 (南京市第一醫(yī)院)眼科 南京 210000]

各種原因引起的視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜、玻璃體病變，如糖尿病性視網(wǎng)膜病變、早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變、年齡相關(guān)性黃斑變性、增生性玻璃體視網(wǎng)膜病變、脈絡(luò)膜腫瘤等,是導(dǎo)致不可逆性失明的主要病因。這類疾病因發(fā)病機制復(fù)雜、病程長、無特效治療方法和嚴(yán)重影響患者視力等，一直是國內(nèi)外眼科領(lǐng)域研究的熱點和難點。RUNT 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子-1(RUNT-related transcription factor-1,RUNΧ1)是一種重要的DNA 結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子。RUNT 即RUNT 結(jié)構(gòu)域，是一種進化上高度保守的結(jié)構(gòu)域，與轉(zhuǎn)錄激活有關(guān)[1]。RUNΧ1 也被稱為急性髓系白血病1蛋白(acute myelogenous leukemia-1，AML1),是調(diào)節(jié)細胞增殖、分化和存活的核心結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子家族的成員，在決定細胞譜系分化方向、血管發(fā)育、造血和腫瘤中表現(xiàn)出多效性功能作用[2]。近些年，有研究[3]發(fā)現(xiàn)，RUNΧ1 可以調(diào)控視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，并在多過程中參與眼底疾病的發(fā)生、發(fā)展，這對研究視網(wǎng)膜及脈絡(luò)膜新生血管的新興靶向治療有重要意義。本文將從RUNΧ1 的生物學(xué)特性、分子結(jié)構(gòu)及RUNΧ1 在幾種主要眼底疾病中的研究進展進行綜述，旨在為RUNΧ1 在這些眼底疾病的發(fā)病機制及潛在治療價值提供一個新的思路依據(jù)。

1 RUNX1概述

1.1 RUNΧ1 的分子生物學(xué)特性

RUNΧ1 是哺乳動物核心結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子家族(RUNT 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子家族)的創(chuàng)始成員，該基因位于21 號染色體長臂上，包括12 個外顯子，總長度超過260 kb，是一個異二聚體轉(zhuǎn)錄因子CBF 的DNA 結(jié)合α 亞基，由3 個區(qū)域組成，包括N 端區(qū)域、RUNT同源功能域和C端反激活域[3-5]。在其游離形式中，RUNΧ1 具有相對較差地結(jié)合DNA 的能力，這受RUNΧ1 結(jié)構(gòu)域N 端和C 端區(qū)域負調(diào)控。在與CBF-β 結(jié)合時，結(jié)構(gòu)域重排，可明顯增強RUNΧ1 的基因結(jié)合和轉(zhuǎn)錄激活能力。此外，這也與RUNΧ1 的穩(wěn)定性和功能調(diào)控與一系列的翻譯后修飾機制密切相關(guān)，如磷酸化、乙酰化和泛素化等[4]。RUNΧ1 最典型的生物學(xué)特征是其作為造血功能的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子及其在血液惡性腫瘤中的作用，因此又被稱為AML1[6]。此外，RUNΧ1 與多種實體腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，包括皮膚與口腔癌等相關(guān)上皮腫瘤及激素相關(guān)器官的腫瘤，如乳腺癌、卵巢癌等[7]。

盡管RUNΧ1 的研究主要集中在腫瘤領(lǐng)域，但近幾年來，越來越多的證據(jù)表明，RUNΧ1 在眼部生理及病理中被認(rèn)為具有更廣泛的功能。Stewart等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，RUNΧ1 在小鼠視網(wǎng)膜發(fā)育早期(即胚胎至出生后第5 天過程中)的視神經(jīng)節(jié)細胞(retinal ganglion cell，RGC)中有短暫表達，而在第5 天后RGC 的一種亞型細胞中有少量RUNΧ1 表達。這些研究提示，RUNΧ1 在視網(wǎng)膜神經(jīng)元發(fā)育和分化的時間及空間模式中可能存在重要的調(diào)節(jié)作用。此外，有研究[9]發(fā)現(xiàn)在所有已知參與脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascularization，CNV)發(fā)病機制的細胞類型中均有RUNΧ1 的高表達，包括內(nèi)皮細胞、單核吞噬細胞(MNP)、小膠質(zhì)細胞、視網(wǎng)膜色素上皮細胞和血管平滑肌細胞/肌成纖維細胞，以及病變部位具有特征形狀的Müller 細胞，而正常部位的視網(wǎng)膜未見RUNΧ1 表達。這也提示了RUNΧ1 基因的表達失調(diào)或改變，可能導(dǎo)致視網(wǎng)膜細胞的生理功能紊亂和疾病的發(fā)生、發(fā)展。最近的研究[2,9]發(fā)現(xiàn)，RUNΧ1 是糖尿病相關(guān)的血管生成轉(zhuǎn)錄因子，RUNΧ1 在增生性糖尿病視網(wǎng)膜病變(proliferative diabetes retinopathy，PDR)患者或早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變(retinopathy of prematurity，ROP)模型小鼠的視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞中顯著上調(diào)。因此，靶向RUNΧ1可能為眼底疾病的靶向治療提供一定的優(yōu)勢。

1.2 RUNΧ1 的作用機制

有研究[4]發(fā)現(xiàn)，RUNΧ1 參與多種信號通路，如Wnt、轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor β，TGF-β)、Hif-1α 及Hippo-YAP 等，且RUNΧ1 具有同時影響多個下游信號通路的潛力，調(diào)節(jié)多種細胞的分化、增殖、凋亡和遷移，在器官和組織發(fā)育、免疫炎癥、纖維化、血管生成等病理機制中發(fā)揮重要作用。

TGF-β 信號通路。TGF-β 是胚胎發(fā)生、纖維化和癌癥中上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transformation，EMT)的最重要誘導(dǎo)因子[10]。而多項研究[11]已證實，RUNΧ1蛋白是TGF-β 信號通路的關(guān)鍵調(diào)控因子，RUNΧ1 的表達可被TGF-β 激活，從而促進細胞分化及EMT 介導(dǎo)的纖維化等。

低氧誘導(dǎo)因子1(hypoxia-inducible factor 1，HIF-1)信號通路：HIF-1 在缺氧狀態(tài)下激活，其靶基因包括血管內(nèi)皮生長因子 (vascular endothelial growth factor，VEGF)、VEGFR2、TGF-β3[12]。腫瘤組織中，缺氧條件下，一方面HIF-1 可以增強RUNΧ1 的轉(zhuǎn)錄活性；另一方面，過表達的RUNΧ1 又可以抑制HIF-1 的轉(zhuǎn)錄活性，并減少 HIF-1 靶向基因的轉(zhuǎn)錄，如VEGF 和葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋-1(glucose transporters-1，GLUT-1)[4,12-14]。

Wnt (Wingless/Integrated)信號通路。經(jīng)典Wnt 信號通路的關(guān)鍵蛋白是β-連環(huán)蛋白[15]。RUNΧ1 可以激活Wnt/β-連環(huán)蛋白通路，從而促進腫瘤細胞中EMT 相關(guān)因子的表達，介導(dǎo)細胞的增殖、遷移[15-17]。

Hippo-YAP 信號通路。YAP 是一種轉(zhuǎn)錄共激活劑Yes 相關(guān)蛋白，在Hippo 腫瘤抑制通路下游起作用，Hippo 通路失活導(dǎo)致YAP 的核易位從而促進腫瘤的發(fā)展。RUNΧ1 過表達可以抑制YAP 蛋白的表達及其介導(dǎo)的EMT，從而起到抑癌作用[18-19]。

2 RUNX1在視網(wǎng)膜及脈絡(luò)膜疾病中的作用

2.1 RUNΧ1 與視網(wǎng)膜及脈絡(luò)膜新生血管性疾病

目前，眼底的新生血管性疾病，如糖尿病性視網(wǎng)膜病變(diabetes retinopathy，DR)、濕性年齡相關(guān)性黃斑變性(wet age-related macular degeneration，wAMD)、早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變(retinopathy of premature infants，ROP)等是主要的眼底致盲性眼病，其最主要病理特征是新生血管形成。目前，針對這類視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜新生血管性疾病的治療方式主要包括視網(wǎng)膜激光光凝、抗VEGF 及手術(shù)治療等，然后這一類治療具有其局限性，如光凝后玻璃體積血、視網(wǎng)膜裂孔、脈絡(luò)膜脫離、虹膜燒傷、牽拉性視網(wǎng)膜脫離，抗VEGF 術(shù)后眼壓升高、白內(nèi)障加重，玻切術(shù)后增生性玻璃體視網(wǎng)膜病(proliferative vitreoretinopathy，PVR)等。因此，探索新的治療靶點成為重點。目前，研究發(fā)現(xiàn)RUNΧ1 在多種眼底新生血管性疾病中有一定病理機制作用。

2.1.1 RUNΧ1 與DR

DR 是糖尿病引起的并發(fā)癥之一，也是導(dǎo)致勞動年齡人群失明的主要原因。DR 可分為2 個階段：非增生性DR (non proliferative DR，NPDR)和PDR,其中PDR 最顯著特征為新生血管的形成。Jonathan等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在PDR 患者的纖維血管膜中，RUNΧ1 表達上調(diào)，使用RO5-3335 小分子抑制劑來抑制RUNΧ1 的活性可以抑制血管內(nèi)皮細胞的遷移、增殖和異常血管形成。進一步機制研究表明，DR 微血管異?？梢詫?dǎo)致局部缺氧，從而激活HIF-1，激活的HIF-1 可進一步上調(diào)VEGF 從而促進新生血管形成[21]，而RUNΧ1 位于HIF-1 的下游，HIF-1/RUNΧ1/VEGF 通路可能在PDR 中發(fā)揮重要的致病作用[22]，利用RUNΧ1 抑制劑可以抑制這一通路的促新生血管作用。此外，在DR 人視網(wǎng)膜中也發(fā)現(xiàn)了異常激活的Wnt 信號[22]。由于RUNΧ1 可以激活Wnt/β-連環(huán)蛋白通路[17]，抑制RUNΧ1 可以在上游直接抑制Wnt 通路的激活，從而抑制新生血管形成，這也可能是RUNΧ1 抑制劑發(fā)揮作用的通路之一。此外，Hannah等[3]發(fā)現(xiàn)腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)可以通過激活應(yīng)激活化蛋白激酶通路(c-Jun N-terminal kinases，JNK)途徑來促進視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細胞中RUNΧ1 的表達，而外源性VEGF 可通過抑制JNK 磷酸化來降低RUNΧ1 的表達。進一步研究[3]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高糖狀態(tài)下，視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細胞中VEGF 大量表達，促使新生血管的形成，而使用抗VEGF 藥物處理后，VEGF 表達下降，對JNK 磷酸化的抑制作用減弱，從而激活JNK 通路，導(dǎo)致RUNΧ1 高表達，最終導(dǎo)致RUNΧ1 相關(guān)通路所介導(dǎo)的血管內(nèi)皮細胞遷移、增殖等病理效應(yīng)進一步進展，提示這種機制可能是部分患者抗VEGF 治療不應(yīng)答的重要原因之一。RUNΧ1 在PDR 病理機制中具有促血管作用，且與VEGF 相互拮抗作用。針對此類抗VEGF 療效不佳，反復(fù)打藥而難以好轉(zhuǎn)的患者，開發(fā)抗VGEF 聯(lián)合RUNΧ1 抑制治療也許是給他們帶來治愈的新希望。

2.1.2 RUNΧ1 與ROP

ROP 是早產(chǎn)兒常見的視網(wǎng)膜異常血管增殖性疾病。其病理機制：第一階段，早產(chǎn)兒出生后，由宮內(nèi)缺氧轉(zhuǎn)為相對高氧狀態(tài)，促使視網(wǎng)膜血管堵塞、VEGF 表達減少；第二階段，由于視網(wǎng)膜缺血、缺氧促使VEGF 繼發(fā)性增高、病理性新生血管形成[17]。在Jonathan等[23]的研究中表明，在ROP 的小鼠氧誘導(dǎo)視網(wǎng)膜病變(oxygen-induced retinopathy，OIR)模型中，RUNΧ1 促進視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞的增殖、遷移和形態(tài)發(fā)生，使用RUNΧ1 抑制劑RO-3335 時，RUNΧ1 的促新生血管能力減弱。既往研究[15,20]還發(fā)現(xiàn)，在OIR模型中Wnt通路異常激活，RUNΧ1/Wnt 軸很可能在ROP 中發(fā)揮重要的病理作用。而最重要的是，Jonathan 等發(fā)現(xiàn)，RUNΧ1 在正常視網(wǎng)膜血管系統(tǒng)中缺失，僅在活躍的、異常的新生血管內(nèi)皮細胞起作用。目前，ROP 主要還是采用抗VEGF 治療，但這種治療對兒童視網(wǎng)膜正常發(fā)育的負面影響也受到了廣泛關(guān)注。相較于抗VEGF 治療，RUNΧ1 抑制劑一方面可以抑制視網(wǎng)膜病理性新生血管的形成；另一方面又不影響視網(wǎng)膜正常血管的發(fā)育，這對ROP患兒來說很可能是目前最有前景的治療方案。

2.1.3 RUNΧ1 與AMD

AMD 是發(fā)達國家老年人失明的主要原因，分為濕性與干性，wAMD 主要病理機制為CNV。目前，對CNV 的治療主要包括玻璃體內(nèi)注射靶向VEGF 藥物，但也存在許多受藥物耐受等因素影響而對抗VEGF 治療無應(yīng)答的情況[24]。一項關(guān)于實驗性脈絡(luò)膜新生血管的研究[25]發(fā)現(xiàn)，在激光誘導(dǎo)的CNV 模型中，RUNΧ1 的mRNA 水平上升先于VEGF mRNA的上升，即RUNΧ1 比VEGF 出現(xiàn)于疾病的更早期。使用抗VEGF 聯(lián)合RUNΧ1 抑制劑可顯著減少CNV 病變面積及滲漏面積，表明聯(lián)合用藥的作用優(yōu)于二者單獨使用。在機制層面上，有研究[26]表明，TGF-β 刺激脈絡(luò)膜內(nèi)皮細胞增殖和RPE細胞過表達VEGF，TGF-β 在CNV 晚期纖維化的形成中也起著至關(guān)重要的作用，而RUNΧ1 作為TGF-β 通路的關(guān)鍵調(diào)控因子具有明顯的靶向治療潛力，抑制RUNΧ1 的表達可以抑制TGF-β/RUNΧ1 所介導(dǎo)的EMT 過程及組織的纖維化[26]。此外，在AMD 患者的黃斑中也發(fā)現(xiàn)了Wnt 通路的激活[23]。RUNΧ1 位于Wnt 通路的上游，抑制RUNΧ1 具有治療濕性wAMD 的巨大潛力。正是由于RUNΧ1 與TGF-β、Wnt 等多種致病通路及其介導(dǎo)的促血管作用或EMT 均有關(guān)[18]，抗VEGF 聯(lián)合RUNΧ1 抑制劑治療很可能比單獨抗VEGF 治療具有更廣泛的抑制靶點，對抗VEGF 治療抵抗患者具有更明顯的治療效果。

2.2 RUNΧ1 與PVR

PVR 是指在視網(wǎng)膜脫離或眼外傷后，視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)等細胞從其解剖位置移位，EMT 在視網(wǎng)膜下方或上方異常增殖，導(dǎo)致視網(wǎng)膜增殖膜形成，甚至牽引性視網(wǎng)膜脫離和永久性視力喪失[27]。在Santiago等[28]的研究中發(fā)現(xiàn)，在人的PVR 增殖膜中RUNΧ1 表達增加，在體外實驗[28]中使用RUNΧ1 抑制劑Ro5-3335 可以抑制人PVR 膜細胞的增殖活性。而EMT 作為PVR 發(fā)病的關(guān)鍵過程備受關(guān)注。有研究[10,26,28]發(fā)現(xiàn)，TGF-β1 這一促纖維化細胞因子可顯著誘導(dǎo)RUNΧ1 過表達，從而激活RPE 細胞的EMT進程，促進PVR 的發(fā)展。此外，Li等[17還發(fā)現(xiàn)RUNΧ1 可以激活Wnt/β-連環(huán)蛋白信號通路從而介導(dǎo)EMT 來促進腫瘤轉(zhuǎn)移，TGF-β/RUNΧ1 途徑和RUNΧ1/Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑均可介導(dǎo)最關(guān)鍵的EMT 過程。因此，抑制RUNΧ1 的表達很可能通過多個途徑下調(diào)了EMT 相關(guān)蛋白，從而減緩PVR 的發(fā)生、發(fā)展，發(fā)揮特別的療效。

2.3 RUNΧ1 與葡萄膜黑色素瘤

RUNΧ1 在腫瘤中表現(xiàn)出復(fù)雜的致病作用。有研究[29]顯示，RUNΧ1 可能在實體腫瘤中表現(xiàn)出抑癌作用，在非實體腫瘤(如血液系統(tǒng)中)表現(xiàn)出促癌作用。有研究[19]表明，RUNΧ1 在乳腺癌中可以抑制Hippo-YAP 介導(dǎo)的EMT 從而抑制腫瘤的發(fā)展，而EMT 被認(rèn)為與葡萄膜黑色素瘤(uveal malignant melanoma，UM)的預(yù)后密切相關(guān)[30]。Lv等[30]認(rèn)為，EMT 通過使上皮細胞失去細胞間連接和極性從而獲得間充質(zhì)細胞的特征，從而介導(dǎo)UM 腫瘤細胞的血管擬態(tài)過程，促進UM 的遠處轉(zhuǎn)移。臨床上抗新生血管治療UM 無效很可能與這種血管擬態(tài)過程有關(guān)[31]，僅僅是抗VEGF 途徑并不能阻斷EMT 所介導(dǎo)病理血管形成。而抑制YAP 能抑制腫瘤細胞的EMT 進程起到抑癌作用提示我們阻斷EMT 很可能是治療UM 的一種潛在抗腫瘤療法。

最近研究[32]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，YAP 基因激活可以促進UM 的發(fā)展。那么，在UM 中考慮利用RUNΧ1 過表達抑制YAP，從而抑制它所介導(dǎo)的EMT 可能起到很好的抑癌療效[33]。RUNΧ1 在UM 中具有抑癌作用的理論支持不止于此。UM根據(jù)其轉(zhuǎn)移特性可以分為低轉(zhuǎn)移性(即I 類)或高轉(zhuǎn)移性(即Ⅱ類)，而Ⅱ類高轉(zhuǎn)移特性的一個標(biāo)志物是高水平表達的血清素受體2B(HTR2B)[34]。Benhassine等[34]研究發(fā)現(xiàn)，在UM 中，HTR2B 的基因轉(zhuǎn)錄受轉(zhuǎn)錄因子NFI 和RUNΧ1 對該基因的啟動子和上游沉默元件的控制，NFI 對HTR2B 基因具有強烈的正向調(diào)節(jié)作用，而RUNΧ1 對該基因的表達具有負向調(diào)控作用。雖然，眾多研究結(jié)果提示RUNΧ1 表達增加在UM 中起抑制作用。但Hachana等[26]發(fā)現(xiàn)UM 轉(zhuǎn)移性病變患者血漿中的TGF-β 水平明顯增高，而TGF-β 一直被廣泛認(rèn)作是一種促纖維化因子，可以通過TGF-β/RUNΧ1 途徑介導(dǎo)EMT 進展，從而促進UM 惡化。RUNΧ1 作為TGF-β 的下游，抑制它可以起到抑癌作用。此外，有研究[16-17]還發(fā)現(xiàn)Wnt/β-連環(huán)蛋白通路的激活通過EMT 過程，存進UM 腫瘤細胞的免疫逃逸、傳播與增殖，抑制RUNΧ1/Wnt 通路也能起到抑癌作用。

由此可見，RUNΧ1 可與多種致癌信號通路相互作用，從而介導(dǎo)不同的腫瘤相關(guān)效應(yīng)。RUNΧ1 可以通過YAP 通路抑制腫瘤的發(fā)展，也可以通過介導(dǎo)TGF-β 或Wnt 通路促進腫瘤發(fā)展。雖然，目前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)RUNΧ1 在UM 中可能同時具有雙重功能，RUNΧ1 抑制劑在UM 中可能發(fā)揮的療效也不確定，但是RUNΧ1 作為UM 中的一個關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，顯而易見是未來靶向治療的關(guān)鍵點，我們也需要進行更多關(guān)于RUNΧ1 在UM 的病理機制的研究探討。

3 展望

RUNΧ1 在眼部的病理機制主要與新生血管及EMT 相關(guān)。病理性新生血管主要介導(dǎo)DR、wAMD、ROP 等疾病的發(fā)生、發(fā)展，HIF-1/RUNΧ1 及RUNΧ1/Wnt 軸很可能參與了RUNΧ1 在視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜新生血管性疾病中的致病過程。已經(jīng)有實驗證明，RUNΧ1 抑制劑RO-5 可以抑制病理性新生血管的形成，雖然具體作用機制尚不明，但RUNΧ1 的潛在療效仍被肯定。有趣的是，相較于傳統(tǒng)的抗VEGF 治療，RUNΧ1 僅針對病理性新生血管而不影響正常血管的發(fā)育。此外，RUNΧ1 與VEGF 還存在相互拮抗關(guān)系，使得RUNΧ1抑制治療成為抗VEGF 抵抗時的重要補充治療手段。

此外，RUNΧ1 還參與EMT 的介導(dǎo)，而EMT 在PVR和UM 中具有重要病理作用。抑制RUNΧ1 可能通過抑制TGF-β、Wnt/β-連環(huán)蛋白等通路從而抑制EMT，減緩PVR進展。而在UM 中，RUNΧ1 似乎與多個致癌通路相關(guān)(包括TGF-β、Wnt、Hippo-YAP 通路等)，激活不同的通路可以起到促癌和抑癌的雙相作用。因此，在UM 中RUNΧ1 的病理功能尚無法確定，但不可否認(rèn)RUNΧ1 有作為UM 抗腫瘤療法新靶點的巨大潛力。

目前，RUNΧ1 在眼底疾病中的研究尚少，但相關(guān)致病機制和治療均已在腫瘤方面有所結(jié)論。我們將對RUNΧ1 在眼底疾病的致病機制進行進一步探討，為未來眼底疾病的治療提供新靶點。