关注和跟踪表观遗传研究在眼科疾病诊治中的应用

不涉及修改基因编码序列的、可遗传的基因表达变化称为表观遗传改变,眼科表观遗传学是当前生物医学研究的热点之一.表观遗传机制主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重排及非编码RNA.异常的DNA甲基化和组蛋白修饰与许多年龄相关性疾病密切关联,如癌症、自身免疫性疾病和其他疾病.近年来,表观遗传对眼科疾病发生和发展的调控机制及其在治疗中的作用日益引起研究者的关注,不仅加深了人们对相关眼病发病机制的理解,而且由于表观遗传性改变是可逆的,因此对与相关眼病有关的基因标志进行修饰也为这些疾病的预防、早期诊断和治疗提供了新的思路.我们讨论眼科表观遗传学的机制及表观遗传改变在眼病发生和发展过程中的作用,希望眼科研究人员重视基因表达改变与环境因素的相互作用及其对眼部发育和眼部疾病发病过程的影响,更重要的是应将这些研究成果更好地用于眼科疾病的预防和治疗.     

应重视表观遗传学与晶状体的相关研究

表观遗传学是传统遗传学的分支之一,目前已成为生物医学中一个日益重要的研究领域,是研究不涉及DNA序列改变,而通过DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA,如miRNA等方式对基因表型进行调控并可进行遗传的科学。目前已发现,表观遗传学与生命科学密切相关,在眼科学领域,表观遗传与各种眼组织的生理活动和疾病发生均有关联。由于传统遗传学导致的疾病不可逆,而表观遗传是可逆的过程,因此表观遗传与眼科疾病关系的研究正逐渐引起重视。晶状体上皮细胞（LECs）的生长、分化、衰老、上皮一间充质转化（EMT）等均受到表观遗传学的调控,晶状体疾病,如白内障可能与表观遗传学因素有密切关联,大力开展晶状体表观遗传学研究可能为研究白内障的发病机制及防治提供新的思路和方法。目前国内外一些研究者已将表观遗传学方法应用于晶状体生理和病理的研究,国内的眼科医学工作者应关注和跟踪这些新的研究动态和前沿,并积极参与其中。     

表观遗传学:生物医学研究和眼科研究的新时代

表观遗传学研究已成为生物医学领域的研究热点.越来越多的关于人类疾病发生机制的研究表明,疾病的发生不仅受到遗传因素的影响,也受环境因素的影响,因此表观遗传学因素在各种疾病的发生和发展中发挥很大的作用,眼科疾病的发生也与表观遗传因素有关.迄今为止在表观基因组研究上所取得的进展进一步明确了表观遗传因子在生物发育、炎症、衰老、免疫、新生血管形成、肿瘤以及干细胞生物学等许多复杂的病理生理过程中所扮演的角色.眼科医师应该深入研究表观遗传学三大机制的研究进展及其在各类疾病,尤其是眼科疾病中起到的作用,跟踪近年来应用表观遗传学方法和手段在眼病治疗中取得的进展,明确目前表观遗传学研究发展中面临的主要挑战,关注表观遗传学在眼科研究领域的研究前景.     

近视相关的遗传学研究进展

近视是极为常见的眼屈光不正状态,近视发病率逐年上升且发病年龄趋于提前,已成为危害人们视觉健康的重大公共卫生问题。研究表明,近视是遗传因素和环境因素及基因-环境交互作用影响的多因素复杂疾病。遗传学包括经典的遗传学和表观遗传学。表观遗传学研究的出现为近视基础研究开拓了新视角。近年来不断有研究者提出近视发生可能与表观遗传学有关联,而且有越来越多的实验研究也证明了该观点。近视的遗传研究通过使用连锁法和全基因组关联方法,现已鉴定出高度近视以及近视的多个近视基因和候选基因,极大地加深了对近视遗传学基础的认识。本文就近年来近视在经典遗传学和表观遗传学两个方面的研究进行综述。     

早产儿视网膜病变遗传易感性

除早产以及环境因素以外，遗传因素在早产儿视网膜病变（ROP）的发生发展中亦伴有重要角色。大规模基因扫描和检测确定了一些与ROP相关的基因多态性或基因突变，包括Wnt信号通路相关的Norrie病蛋白、卷曲蛋白4、低密度脂蛋白受体相关蛋白5和四旋蛋白12基因的突变，以及血管内皮生长因子基因、胰岛素样生长因子1基因和其他相关生长因子基因的多态性。尽管这些发现为基因因素在ROP发病机制中的作用提供了很多证据和支持，但仍需要来自不同地区大样本量的比较和分析才能得出有意义的结论。此外，还需要借助生物信息学技术和蛋白组学技术进一步明确ROP的发病机制。ROP可能是累及多个基因的疾病，而非仅仅累及单一基因；每个基因可能贡献较小，但累积到一定量后可能就导致最终的临床表型出现。随着遗传学技术的不断进步，再整合生物信息学和蛋白组学技术，相信将来能够为ROP的治疗提供更好的方案。     

表观遗传学修饰对小胶质细胞功能调控的研究进展

小胶质细胞是存在于中枢神经系统及视网膜中的免疫细胞,对于所在的微环境稳态紊乱可发生表型改变并释放炎症介质。大量研究已证实,表观遗传学修饰可以对小胶质细胞的功能进行调控,从而影响疾病的进展。对小胶质细胞功能的表观遗传学修饰作进一步的了解,有望为中枢神经系统及视网膜疾病寻求新的治疗策略。本文针对在中枢神经系统及视网膜疾病中,表观遗传学修饰对小胶质细胞功能调控的研究进展进行综述。     

糖尿病性视网膜病变遗传学研究进展

眼科疾病遗传学研究的飞速发展阐明了包括糖尿病性视网膜病变等与多基因遗传有关疾病的遗传学特点,由于多基因遗传病的病因较复杂,给研究工作带来了不少困难。尽管尚不能定论糖尿病性视网膜病变发生的确切遗传学因素,但是,国内外学者从改进实验技术和分析方法等多方面开展研究,取得了一些进展。本文主要就糖尿病性视网膜病变的遗传度、相关的多基因分析、遗传定位等方面作一综述,从不同角度探讨糖尿病性视网膜病变的遗传学特点。     

表观遗传学与视网膜疾病的关联研究

表观遗传学是指在DNA序列无变化的情况下,基因表达状态发生可遗传的改变的情况,是目前基因组测序后人类基因组的重大研究方向之一。表观遗传学的本质是表观遗传修饰,其对基因表达与功能的调节方式主要包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化及非编码RNA,如小RNA（miRNA）。研究认为,表观遗传学在多种视网膜疾病的发病过程中发挥重要作用,许多动物实验研究均表明,表观遗传学可能与视网膜纤维化、视网膜色素变性（RP）、年龄相关性黄斑变性（AMD）、糖尿病视网膜病变（DR）等视网膜疾病的发病均有重要关联。通过对表观遗传学认识的加深和理解,一些与表观遗传学相关的药物正在临床试验中,有望用于视网障疾病的治疗．     

DNA甲基化在晶状体发育及白内障中的研究进展

表观遗传学是指基因碱基序列在未发生改变的情况下调控基因表达的一门学科,其研究领域主要涉及DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA,其中DNA甲基化沉默基因的表达是表观遗传学重要的调控机制.DNA甲基化状态受环境因素的影响,而晶状体发育异常及白内障形成由多种致病因素决定,其中包括环境因素.因此,研究DNA甲基化在晶状体发育及白内障形成过程中的作用机制尤为重要.本文就近年来DNA甲基化在晶状体发育、年龄相关性白内障、并发性白内障、后发性白内障发病机制中的作用进行综述,通过对DNA甲基化在上述眼部疾病及晶状体发育过程中作用机制的认识及研究,有望在白内障临床治疗中开辟新的途径.     

表观遗传学简介

最近几年,表观遗传学已经成为生物医学研究的热点。表观遗传学是指表观遗传学改变（DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNAs如miRNAs）对表观基因组基因表达的调节,这种调节不依赖基因序列的改变且可遗传。表观遗传学因素如DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA是对环境刺激因素变化的反映,这些表观遗传学因素相互作用以调节基因表达,控制细胞表型,所有这些表观遗传学因素都是维持机体内环境稳定所必需的,有助于正常生理功能的发挥,但表观遗传学异常也是很多疾病发生的原因。除此之外,表观遗传学药物已经应用于临床试验特别是癌症的治疗。因此了解表观遗传学机制在人类疾病发生中的作用和表观遗传学调节剂对疾病治疗的价值将会迎来生物医学研究的表观遗传学时代。     

Review: Environmental impact on ocular surface disorders: Possible epigenetic mechanism modulation and potential biomarkers

Throughout life, external and the internal environments interact in normal development and tissue homeostasis as well as in onset of disease. Epigenetic modifications occur in response to environmental changes and play a fundamental role in controlling gene expression without modification of the DNA base sequence. Aging, inflammation, drugs, infections and ultraviolet exposure may have profound effects on epigenetic modifications and trigger susceptibility to diseases. Increasing evidence has demonstrated that epigenetic mechanisms play a key role in regulating the physiopathology of the ocular surface. The evaluation of epigenetic factors in ocular disease would lead to further investigation regarding the potential use of therapeutic targets and diagnostic biomarkers. This review examines specific epigenetic and biochemical mechanisms that may occur in the ocular surface microenvironment. Potential correlation between epigenetic factors and targets should be considered in future approaches to prevention and/or treatment of specific ocular surface disorders.     

表观遗传修饰对视网膜神经退行性疾病的调控作用研究进展

视网膜神经退行性疾病是由多种致病因素引起的视网膜各级神经元变性死亡,功能减弱或丧失的一类疾病,是导致视力下降和失明的最常见原因,目前尚无治愈方法。近年来,越来越多的研究表明,表观遗传修饰可在不改变DNA序列的前提下,通过DNA甲基化、RNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控等形式调节视网膜神经元相关基因的表达来参与疾病的发生发展。干预基因组的表观遗传谱在疾病的治疗上表现出良好的前景。本文就表观遗传修饰在视网膜神经退行性疾病中的调控作用以及视网膜神经退行性疾病表观遗传疗法进行综述。     

DNA甲基化修饰在眼科疾病发病进程中的作用研究进展

许多眼科疾病的发生发展与遗传、环境两大因素密切相关,其中表观遗传修饰是连接遗传与环境因素的重要纽带,能够通过影响基因转录或翻译影响相关基因的表达水平,在眼病的发病进程中发挥作用。DNA甲基化修饰(DNA methylation)是表观遗传修饰的重要组成部分,通常由从头甲基化、维持甲基化和去甲基化三个过程调节,在调控基因表达方面具有重要意义。目前,研究人员发现DNA甲基化修饰在角膜内皮的损伤修复、线粒体动力学调控与糖尿病视网膜病变、氧化应激反应与白内障等眼科疾病中发挥重要作用,为相关眼病的治疗提供了新的思路。本文就DNA甲基化修饰在相关眼病发展进程中的作用研究进展进行简要综述,为眼病的筛查、诊断与治疗提供新的视角与方向。     

年龄相关性白内障患者氧化损伤修复基因表观遗传学研究进展

氧化损伤是目前较为公认的年龄相关性白内障(ARC)发病机制.晶状体上皮细胞的氧化损伤会引起DNA损伤,而DNA氧化损伤修复能力不足或不及时均会引起ARC的发生.近年来发现,许多眼睛疾患的发病机制受表观遗传、环境及遗传等因素的影响,并且表观遗传学通过调控DNA氧化损伤修复基因的表达在ARC发生机制中起重要作用.本文系统阐...     

Retinal Vascular Caliber: Systemic, Environmental, and Genetic Associations

Quantitative studies of retinal vascular caliber using new computer-assisted retinal imaging systems have allowed physicians and researchers to understand the influence of systemic, environmental, and genetic factors on retinal vascular caliber. Retinal vascular caliber changes reflect cumulative response to aging, cardiovascular risk factors, inflammation, nitric oxide-dependent endothelial dysfunction, and other processes. Recent epidemiological studies have shown that changes in retinal arteriolar and venular caliber size may reflect the differential effects of a range of systemic, environmental, and genetic risk factors. Narrower retinal arteriolar caliber and smaller arteriovenous ratio are associated with older age; higher levels of past, current, and future blood pressure and obesity; and predict the incidence of diabetes and coronary heart disease. Wider retinal venular caliber, in contrast, is associated with younger age; impaired fasting glucose and diabetes; dyslipidemia; obesity; systemic marker of inflammation, endothelial dysfunction, and cigarette smoking; and predicts the risk of stroke and coronary heart disease. New data from family and twin studies indicate a significant genetic contribution to retinal vascular caliber, an area that is under investigation. Elucidating the complete range of systemic, environmental, and genetic factors linked with retinal vascular caliber changes may provide critical insight into the etiology, pathogenesis, and natural history of early vascular disease not only in the eye but elsewhere in the body.     

Regional morphology and pathophysiology of retinal vascular disease

Disturbances in the retinal vascular supply are involved in the pathophysiology of the most frequent diseases causing visual impairment and blindness in the Western World. These diseases are diagnosed by noting how morphological lesions in the retina vary in shape, size, location and dynamics, and subsequently concluding the presence of a specific disease entity. This diagnostic approach can be used to identify the site of a retinal vascular occlusion, to assess whether retinal diseases are primarily due to changes in the larger retinal vessels or the microcirculation, and to differentiate the relative involvement of the choroidal and the retinal vascular systems. However, a number of morphological manifestations of retinal vascular disease cannot presently be related to the underlying pathophysiology.The review concludes that there is a need for developing new methods for assessing vascular structure and function in the ciliary vascular system supplying the choroid and the optic nerve head. Presently, the study of these structures relies on imaging techniques with limited penetration and resolution into the tissue. Secondly, there is a need for studying oscillations in retinal vascular function occurring within days to weeks, and for studying regional manifestations of retinal vascular disease. This may constitute the basis for future research in retinal vascular pathophysiology and for the development of new treatment modalities to reduce blindness secondary to retinal vascular disease.