N6-甲基腺苷(N6-methyladenosi, m6A)修饰是指在甲基转移酶复合物(MTC)的作用下,腺嘌呤的第6位N原子在mRNA上发生甲基化,这是一个由甲基转移酶和去甲基转移酶调控的动态和可逆过程[1]｡m6A参与几乎所有涉及mRNA代谢的过程,包括RNA转录､翻译和降解｡ 根据m6A修饰功能,可将其作用酶按照不同功能分为甲基转移酶(写入者)､去甲基化酶(清除者)和m6A结合蛋白(读取器)｡m6A由MTC安装并被去甲基化酶去除,调节靶基因转录后的表达[2],m6A结合蛋白能够识别m6A修饰的目标RNA｡N6-甲基化可以影响修饰RNA的折叠､稳定性､降解和细胞相互作用等过程[3]｡m6A修饰的“写入”,由甲基化酶复合体催化,复合体的核心区域是由甲 基 转 移 酶 样3 ( METTL3 )和 甲 基 转 移 酶 样14(METTLl4)组成的异二聚体｡METTL3是一种具有甲基转移酶能力的S-腺苷蛋氨酸( SAM)结合蛋白,对于表达和纯化可溶性METTL14至关重要,表明METTL3具有催化活性并稳定METTL14｡METTL3通常存在于富含前体mRNA剪接因子的核斑点上,通过其活性介导哺乳动物核RNA上的m6A修饰,从而参与调控多种生物过程｡近年来研究者们利用如高通量测序､基因编辑等先进技术手段,揭示了METTL3通过影响特定转录本的稳定性和表达来调控视网膜细胞,为理解眼科疾病提供了新的视角｡

1、METTL3与眼表疾病

1.1真菌性角膜炎

真菌性角膜炎( fungal keratitis, FK)是一种由致病真菌引起的严重视力损害性感染性眼病,通常病程长,发展迅速,病变易向角膜基质深层和眼内浸润,常导致角膜穿孔｡ 相关研究表明,FK角膜基质层中m6A水平明显增高,METTL3表达上调,主要位于角膜基质层｡KEGG途 径 分 析 显 示,差 异m6A甲 基 化 的mRNAs在PI3K-Akt信号通路中富集｡ 在FK中,磷酸化Akt和PI3K的表达显著增加[4]｡Huang等[5]通过下调小鼠角膜中METTL3的表达,发现可缓解炎症并降低感染小鼠角膜中炎症因子TNF-α､IL-1β和IL-6的表达,同时抑制PI3K-Akt通路的激活｡ 这些结果表明METTL3介导的m6A修饰可能通过改变PI3K-Akt信号通路的激活状态在FK中发挥作用,证明其在FK的发生发展中扮演着重要角色｡

1.2单纯疱疹性角膜炎

间质型疱疹性角膜炎( herpessimplex keratitis, HSK)是 一 种 由1型 单 纯 疱 疹 病 毒(HSV-1)感染诱发的潜在致盲性疾病,角膜新生血管(corneal neovascularization, CNV)是其主要临床表现之一｡研究发现,HSK组m6A水平及METTL3表达高于正常角膜组｡ 抑制METTL3表达后,显著降低了HSV-1感染后的HUVEC的迁移能力,并且通过抑制Wnt通路降低了LRP6表达,从而抑制了内皮血管生成功能｡ 体内研究显示,与DMSO对照组相比,注射METTL3抑制剂STM2457组的小鼠的平均角膜新生血管长度在第7 d显著减少[6]｡这些结果表明,METTL3在体外和体内均通过经典的Wnt和VEGF信号转导通路促进病理性血管生成,提示可以考虑通过干预METTL3影响转导通路抑制病理性血管的生成,为预防HSK中CNV的进展提供了潜在 的 药 理 学靶点｡

1.3翼状胬肉

翼状胬肉是一种与紫外线照射相关的疾病,特点为球结膜纤维血管组织发生慢性炎症性病变,病理特征包括增殖､炎症浸润､纤维化､血管生成和细胞外基质分解｡ 研究发现翼状胬肉中m6A水平显著低于正常结膜组织,同时METTL3的蛋白水平和RNA水平也呈下降趋势｡ 生物信息学分析发现改变的m6A修饰基因与Hippo信号通路有关[7]｡ 既往发现Hippo通路的核心机制是激酶级联反应,通过调节细胞增殖､分化和存活,在器官的发育和稳态中起着至关重要的作用[8]｡ 提示m6A修饰可能通过调节Hippo信号转导通路影响细胞增殖､细胞周期变化和角膜缘干细胞功能,从而促进翼状胬肉的发生和发展｡

1.4干眼

原发性干燥综合征( primary Sjögren's syndrome,pSS)是一种自身免疫性疾病,其特征是淋巴细胞浸润外分泌腺(主要是泪腺和唾液腺)导致腺体炎症和组织损伤,造成分泌紊乱和干涩,包括干眼症状｡ 与正常组相比,pSS干眼患者血清样本中METTL3的mRNA水平和蛋白水平均显著增高,METTL3表达与IgG呈正相关,与C3呈负相关,与Schirmer试验中的ST值呈负相关,这些结果证明METTL3的表达与pSS患者的血清样本指标及临床体征指标都具有相关性[9]｡ 此外Song等[10]发现,METTL3突变可能是自身免疫性甲状腺疾病的关键易感因素,表明异常的m6A修饰可能是参与自身免疫性疾病的一种机制,为深入探索免疫性疾病提供新的方向｡

2、METTL3与白内障

2.1年龄相关性白内障

随着全球人口老龄化,年龄相关性白内障(age-related cataract, ARC)的发病率逐年升高,已成为全球视力损害和致盲的主要疾病之一｡Li等[11]发现在ARC患者的晶状体上皮细胞( lens epithelium cell,LEC)中, METTL3表 达 上 调,而 总circRNAs降 低｡METTL3敲低后促进细胞增殖并抑制细胞凋亡,表明敲除METTL3在体外可减弱ARC的进展｡ 此外,在紫外线照射后的人晶状体上皮细胞(HLE-B3)中has_circ_0007905表达显著增加｡ 沉默has_circ_0007905后促进HLE-B3细胞的增殖并降低凋亡｡ 相反METTL3过表达逆转了细胞的增殖能力并促进凋亡过程｡ 由此推论METTL3通过调控has_circ_0007905参与ARC的进展[12]｡

2.2糖尿病性白内障

糖尿病性白内障( diabetic cataract,DC)是一种代谢性并发症,进展速度快于ARC｡ 在高糖诱导的人LEC中,DC患者总mRNA中的m6A水平增加｡基于KEGG通 路 分 析,结 果 显 示m6A差 异 甲 基 化 的mRNA参与了27条通路,大多数高甲基化的mRNA主要富集 于“铁 死 亡”｡ 铁 死 亡 相 关 关 键 基 因( PRNP､SLC39A8､VDAC2､P53､CYBB､ATG7和SLC3A2)在DC组中上调[13]｡ 推测LEC的m6A修饰通过铁死亡途径参与DC进程｡Yang等[14]发现与正常组相比,DC组晶状体前囊样本中,METTL3表达上调;与正常葡萄糖诱导的LEC相比,高糖中METTL3表达上调,METTL3通过增加LEC中miR-4654的含量,降低SOD2表达,从而促进LECs的细胞凋亡和氧化应激,为DC治疗提供了一条新途径[15]｡相关研究发现利用METTL3抑制剂干预后发现可以抑制高糖引起的细胞上皮-间质转化( epithelial -mesenchymaltransition, EMT)的发生,同时引起TGFβ1和SNAIL的下降｡ 推测METTL3可能通过调控TGFβ1/ SNAIL促进高糖条件下EMT的发生[16]｡ 虽其作用机制需进一步试验验证探索,但为DC的防控提供了新的思考方向｡

3、METTL3与青光眼

3.1假性剥脱性青光眼

假性剥脱性青光眼( pathogenesisof pseudoexfoliation glaucoma, PXG)是最常见的继发性青光眼类型,其临床表现是前房内可见异常细胞外纤维物质积 聚｡Yang等 收 集PXG患 者 与ARC患 者 的 房 水(aqueous humor, AH),发现PXG组AH的m6A水平显著高于ARC组,且PXG组 中METTL3的 表 达 量 显 著 上调[17]｡ 生物信息学分析发现与ARC组相比,PXG组有2 326个差异表达基因,包括1 553个上调基因和773个下调基 因｡m6A修 饰 在 细 胞 基 质( extra cellular matrix,ECM)形成和组蛋白脱乙酰化中起着关键作用｡ 此外,既往研究表明MMP和ADAMTSL1表达水平的降低代表了PXG晚期异常ECM降解反应消失,而AH中FN1表达的降低表明可溶性FN1主要转化为不溶性FN1,这一过程与PXG严 重 程 度 有 关[18]｡m6A通 过 调 控MMP14､ADAMTSL1､FN1来影响ECM过程从而参与PXG的发展,为未来研究PXG确定了潜在靶基因｡

3.2青光眼滤过术后

青光眼滤过手术( glaucoma filtrationsurgery, GFS)是一种用于治疗青光眼,降低眼压的手术方式｡ 滤过术后异常瘢痕形成是导致手术失败的常见原因｡研究发现,人Tenon荚膜中成纤维细胞( human Tenon'sfibroblasts, HTF)的过度增殖､迁移､ECM的异常积累和血管生成是GFS后纤维化和瘢痕形成的主要原因｡ 研究证实TGF-β在伤口愈合和组织修复中起着关键作用[19],在纤维化或纤维疾病中,TGF-β 信号通路里的Smads发挥了重要 作 用｡ 实 验 发 现,在TGF - β1诱 导 的HTF中,Smad3的表达和ECM沉积增加,TGF-β1提高了m6A水平,并上调了METTL3的表达｡ 抑制METTL3后降低了HTF细胞活力､增殖能力以及ECM的异常积累,结果显示Smad3表达与METTL3表达呈正相关｡ 提示可以通过调节METTL3 / Smad3轴的表达从而降低GFS术后并发症,提高GFS成功率[20]｡

4、METTL3与视网膜疾病

4.1糖尿病视网膜疾病

糖尿病视网膜病变( diabeticretinopathy, DR)是糖尿病的主要并发症,也是糖尿病患者失明和视力受损的主要原因｡ 炎症是DR发病机制之一,从DR早期开始出现,随着DR的病程进展而增加｡ 各种炎症因子水平在DR患者的血清､视网膜和玻璃体液中增加,降低炎症因子可减少糖尿病诱发的血管和神经元并发症[21]｡Wang等[22]分别检测了在低､高糖培养基中培养的大鼠视网膜血管内皮细胞的mRNA表达,发现在高糖培养的细胞中,Mettl3的表达下调｡Li等[23]发现小鼠T细胞中METTL3的缺失和m6A水平的降低通过增加细胞中细SOCS家族基因的mRNA和蛋白水平来限制T细胞的增殖和分化｡ 证明m6A RNA修饰在T细胞的稳态和分化中发挥重要作用,而T细胞是炎症的主要调节者,m6A修饰可能通过调控炎症反应参与DR的进程｡Zha等[24]发现高糖以时间依赖性方式抑制RPE细胞增殖,促进细胞凋亡和焦亡｡ 此外,与正常组相比,高糖抑制了RPE细胞中METTL3和miR-25-3p的表达,METTL3过表达通过靶向miR-25-3p / PTEN轴,增加磷酸化Akt(p-Akt)水平,使高糖抑制的RPE细胞的细胞活力得到了恢复｡ 综上m6A修饰调节了众多与DR发病有关的因素,在DR的发病和进展中起着至关重要的作用｡

4.2视网膜新生血管疾病

视网膜新生血管是多种眼部疾病的标志,也是影响视网膜血管性疾病进展以及患者视力的重要原因之一[25]｡ 视网膜缺血和缺氧可通过上调多种血管生成相关因子,影响各种生物学环境中的细胞增殖､细胞迁移､细胞存活､蛋白水解和血管通透性从而诱导新生血管形成｡ 通过Lin等[26]的研究表明,在缺氧人视网膜微血管内皮细胞( human retinal microvascular endothelialcells, HRMECs)中,以 及 氧 诱 导 视 网 膜 病 变( oxygen -induced retinopathy, OIR)的小鼠模型的视网膜和RECs中,m6A修饰和METTL3水平显著增加｡METTL3降低后在低氧和常规条件下均抑制HRMEC管腔形成和迁移｡这种作用是基质金属蛋白酶-2(MMP2)和TEK受体酪氨酸激酶(TIE2)在转录过程中的m6A水平降低,导致其相应蛋白表达降低｡ 表明METTL3介导的m6A修饰通过靶向MMP2和TIE2促进RECs的血管生成,提示METTL3-m6AMMP2 / TIE2信号轴在视网膜血管生成中起着至关重要的作用,可作为潜在的治疗视网膜新生血管疾病的靶点｡

4.3增殖性玻璃体视网膜病变

增殖性玻璃体视网膜病变(proliferative vitreoretinopathy, PVR)是一种玻璃体视网膜纤维化疾病,可引起反复的视网膜脱离,最终导致失明｡参与PVR形成的关键细胞类型是RPE细胞,在各种细胞因子如TGF-β的作用下,RPE细胞触发EMT过程,最终转化为肌成纤维细胞,后者成为增生膜收缩的主导细胞[27]｡EMT过程是动态的和可逆的｡ 因此,可以考虑通过调控EMT过程抑制PVR的发生与进展｡ 研究表明METTL3在 人PVR膜 中 的 表 达 低 于 正 常RPE层｡METTL3过表达通过诱导G0 / G1期的细胞周期停滞来抑制细胞增殖,通过调节wnt / β-catenin通路下调MMP9的表达从而降低TGF - β1触发EMT的能力｡ 相反,敲低METTL3可促进ARPE-19细胞的增殖和EMT能力｡ 在体内实验中证实,与对照组相比,玻璃体内注射METTL3过表 达 细 胞 延 迟 了PVR的 发 展[28]｡ 这 些 结 果 表 明METTL3过表达可以抑制ARPE-19细胞的EMT能力,从而抑制PVR过程｡

5、METTL3与葡萄膜炎自身免疫性葡萄膜炎( autoimmune uveitis, AU)

是一种易复发的,针对神经视网膜的炎症性致盲眼病｡Lu等通过 构 建 实 验 性 自 身 免 疫 性 葡 萄 膜 炎( experimentalautoimmune uveitis, EAU)动物模型发现与未处理组相比,EAU组中T细胞m6A水平及METTL3的表达显著降低[29]｡ 为确定METTL3在EAU中的作用机制,对小鼠注射携带METTL3基因的慢病毒以诱导METTL3过表达｡结果显示,对照组小鼠出现更严重的眼部炎症,特征为视乳头水肿､视网膜血管炎和视网膜病变,而METTL3过表达组 小 鼠 的 炎 症 减 轻｡METTL3过 表 达 可 显 著 上 调ASH1L,降低IL-17和IL-23表达｡IL-23是致病性Th17细胞的感染性细胞因子,可维持致病性Th17表型的通路稳定｡ 生物信息学分析发现YTHDC2与ASH1L mRNA相互作用,YTHDC2的结合位点与ASH1L的m6A位点重叠,提示过表达METTL3通过YTHDC2依赖性方式稳定ASH1mRNA,减弱致病性Th17细胞应答,从而抑制EAU的发生发展[29]｡

6、METTL3与眼部肿瘤

6.1眼部黑色素瘤

眼部黑色素瘤包括葡萄膜黑色素瘤( uveal melanoma, UM )和 结 膜 黑 色 素 瘤( conjunctivamelanoma, CM),是由异常色素细胞产生的恶性程度较高的肿瘤｡mRNA甲基化稳态的紊乱会导致细胞增殖失调和线粒体凋亡,从而导致眼部黑色素瘤的发生与进展｡ 相对于正常葡萄膜黑色素细胞,METTL3在UM细胞系中显著上调,下调METTL3可以通过诱导细胞周期停滞于G1期而抑制UM细胞的存活､增殖､迁移和侵袭,而过表达METTL3则得到相反的结果｡ 既往研究表明,沉默c-Met可显著抑制UM细胞的增殖､迁移和侵袭,敲低METTL3可下调c-Met下游关键分子p-Akt的水平,推测m6A通过c-Met参与对UM细胞的调控｡ 此外,通过siMETTL3转染UM细胞,发现细胞周期相关蛋白的表达也显著降低[30]｡ 这些结果表明,m6A甲基化有助于调节UM细胞中的Akt信号通路以及细胞周期相关蛋白,靶向m6A修饰有助于预防UM发展[30]｡

6.2视网膜母细胞瘤

视网膜母细胞瘤( retinoblastoma,RB)是一种好发于儿童的高度侵袭性的眼部恶性肿瘤,其起源于视网膜光感受器前体细胞[31]｡Zhang团队[32]发现Y79和WERI-Rb-1两种不同的RB细胞系中METTL3的mRNA和蛋白质水平均高于正常ARPE-19细胞,RB细胞中细胞增殖､迁移和侵袭能力在METTL3下调后减弱;相反在METTL3过表达后增强｡ 通过将METTL3下调的Y79细胞和对照细胞注射到裸鼠体内建立肿瘤模型,发现细胞中PI3K/ AKT / mTOR通路的蛋白在METTL3下调后失活,而在METTL3上调后激活｡ 使用mTOR抑制剂处理后,PI3K/ AKT / mTOR通路失活,与此同时,METTL3促进细胞生物过程的功能减弱｡ 表明METTL3通过PI3K/AKT / mTOR/通路 介 导RB细 胞 的 生 物 学 活 性｡ 因 此,METTL3 / PI3K/ AKT / mTOR信号转导轴可能成为治疗RB的有效靶点｡

7、METTL3与视神经损伤

创伤性视神经病变( traumatic optic neuropathy, TON)是创伤性脑损伤引起的常见并发症,TON的发生率范围为1.5%-4%｡TON将引起炎症反应､缺血和神经退行性病变,从而导致严重的视力损伤｡ 研究人员发现与对照组相比,TON视网膜中Mettl3的表达上调,有689个m6A峰下调,2 810个m6A峰上调,这些改变的m6A峰主要与神经系统发育相关,并且大多数m6A标记的转录本都与炎症信号通路有关,例如TNF､MAPK和NF-κB通路[33]｡ 既往研究也证实NF-κB是调节中枢神经系统炎症和促进凋亡基因表达的关键转录因子[34]｡ 综上所述,调节m6A修饰可能抑制视神经损伤诱导的炎症反应和细胞死亡,并且通过调控MAPK和NF-κB信号通路可以实现神经保护作用｡

8、总结

Mettl3作为m6A甲基化修饰的关键酶,通过调控炎症反应､细胞增殖､氧化应激等生物过程,参与眼表疾病､白内障､青光眼､视网膜疾病及眼部肿瘤等多种眼科疾病的发生与发展｡ 研究发现,METTL3在多种眼科疾病中表达异常,并通过不同的信号通路影响疾病进程｡ 未来随着研究的进一步深入,有望揭示METTL3在眼科疾病中的具体作用机制,尤其是其在不同疾病状态下的动态变化及调控网络｡ 此外,开发针对METTL3的靶向药物和治疗方法,为眼科疾病的防治提供新的思路｡利益冲突声明:本文不存在利益冲突｡作者贡献声明:王灿宇论文选题与修改,初稿撰写;王灿宇､杨锐煜文献检索,数据分析;廖萱选题指导,论文修改及审阅｡ 所有作者阅读并同意最终的文本｡

参考文献:

[16]陈思,叶巍,唐韵,等. m6A甲基化转移酶3在糖尿病性白内障发病中的作用机制.国际眼科杂志, 2023,23(8):1250-1259.

基金资助:四川省科技厅自然科学基金项目(No.2023NSFSC0595);川北医学院附属医院科研发展计划重点项目(No.2023ZD010)~~;

文章来源:王灿宇,杨锐煜,廖萱.METTL3介导m6A修饰在眼科疾病中的作用[J].国际眼科杂志,2025,25(04):615-619.