长链非编码RNAMALAT1调节Nrf2通路
在糖尿病视网膜病变氧化损伤中的作用
研究背景
糖尿病视网膜病变（diabeticretinopathy,DR）是指糖尿病导致的视网膜微血管损害所引起的一系列典型病变，是糖尿病的并发症之一。在糖尿病视网膜病变的发病机制中，氧化应激会造成视网膜线粒体功能紊乱，破坏微血管完整性，诱导细胞凋亡。核因子红系相关因子（Nrf2）是一种转录因子，对调节抗氧化相关基因表达起至关重要的作用。生理状态下，Nrf2可在细胞质中可与其特异的抑制分子Kelch-likeECH相关蛋白1(Keap1)结合，发生降解。当细胞处于应激状态下，Nrf2与Keap1发生解离，移位到细胞核中，激活抗氧化剂相关基因血红素加氧酶1(HO1)和超氧化物歧化酶2(Sod2)的转录。糖尿病患者视网膜中Nrf2的核转位和转录活性降低，进而使抗氧化相关基因表达减少，最终导致线粒体损伤。
长链非编码RNA(LncRNA)对细胞基因表达具有重要的调控作用。转移相关肺腺癌转录本1(MALAT1)是高度保守的lncRNAs之一，参与炎症、血管生成和细胞凋亡等多种过程。有研究证实，MALAT1与糖尿病的发生密切相关。MALAT1直接与转录因子Sp1相互作用并促进其在启动子上的募集，进而调节转化生长因子β结合蛋白3基因的表达。糖尿病模型中Keap1启动子上的Sp1结合增加，导致其转录激活。然而，MALAT1在糖尿病视网膜病变中对Keap1的调节作用及其与Nrf2的相互作用尚不清楚。
年1月，《Diabetes》杂志上有学者发表了题目为“LongnoncodingRNAMALAT1andregulationoftheantioxidantdefensesystemindiabeticretinopathy》的文章，作者用高糖对视网膜内皮细胞进行处理，研究MALAT1与Keap1的相互作用、Keap1与Nrf2的相互作用以及抗氧化作用，进而探讨MALAT1在糖尿病视网膜病变中调节Keap1与Nrf2抗氧化损伤的作用。
研究结果
在高糖培养96h的视网膜内皮细胞（HRECs）中，MALAT1基因转录水平较正常糖培养的HRECs高2倍以上。MALAT1-siRNA保护葡萄糖诱导的MALAT1转录出现了增加。
高糖干预视网膜内皮细胞（HRECs）后，细胞中MALAT1和Sp1的共定位水平增加，通过MALAT1-siRNA进行干预，减弱了高糖诱导的MALAT1-Sp1相互作用，并且减少了它们的细胞核聚集。
MALAT1对视网膜Keap1具有显著的调节作用。Keap1和MALAT1阳性细胞在高糖组明显高于正常组。利用MALAT1-siRNA处理进一步证实了MALAT1具有诱导Keap1增加的作用。
MALAT1-siRNA可降低高糖诱导的Keap1表达。Keap1在胞浆中降解Nrf2，阻止其转位到细胞核，抑制Nrf2的转录活性。葡萄糖增加了Nrf2的胞浆积累及其与Keap1的相互作用，而MALAT1-siRNA阻止了Nrf2的胞浆积累及其与Keap1的相互作用。
MALAT1可以促进Sp1在Keap1启动子上的增加。高糖干预HRECs后，细胞中Keap1启动子上的MALAT1和Sp1免疫沉淀率显著提高。荧光素酶实验显示高糖条件下Keap1启动子活性增加，MALAT1-siRNA可以减弱Keap1启动子活性。
HRECs核提取的RNA测序结果表明，高糖干预的HRECs中的MALAT1增加，Keap1的表达增加；Nrf2调节的HO1，NAD(P)H：醌氧化还原酶1(NQO1)和铁蛋白结合蛋白(轻链，FTL)的表达降低。
糖尿病小鼠视网膜微血管中MALAT1表达升高，在Keap1启动子上的MALAT1的占有率高，Keap1基因转录增加，但HO1和Sod2基因转录减少了约50%。与正常捐赠者相比，患有糖尿病视网膜病变的捐赠者视网膜微血管中MALAT1转录及其在Keap1启动子上占有率更高，该结果与体外实验的结果一致。
研究结论
研究发现，MALAT1在糖尿病视网膜病变细胞抗氧化防御系统的调节中起重要作用。MALAT1与Keap1启动子结合促进其转录表达。Keap1水平的升高阻止了Nrf2核移位，进而阻止了Nrf2启动抗氧化反应基因的转录，最终导致视网膜无法防御高血糖环境而产生氧化应激。通过药理学或分子手段调节MALAT1，可以阻止糖尿病视网膜病变的后期阶段血管病变，还有可能保护视网膜免受氧化应激和线粒体损伤，防止糖尿病视网膜病变进一步发展。
参考文献：
RakeshRadhakrishnan,RenuAKowluru.LongnoncodingRNAMALAT1andregulationoftheantioxidantdefensesystemindiabeticretinopathy.Diabetes,Jan;70(1):-.
doi:10./db20-.
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