LncRNA在缺血性腦卒中疾病中的研究進(jìn)展

周 鑫 陳曉莉 劉惠惠 楊 謙 郭荷娜△

1)西安醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710068 2)陜西省人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)二科，陜西 西安 710068

長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA，LncRNA)是一類長度大于200 nt，缺乏顯著開放閱讀框(odenreading fhme，ORF)的RNA[1]。LncRNA在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平等方面對人體的生理病理發(fā)揮重要作用[2]。LncRNA種類多樣，目前研究主要按參與功能、與已知功能DNA原件的相關(guān)性、與mRNA的相似之處、序列重復(fù)次數(shù)、生物化學(xué)通路或穩(wěn)定性、測序或者結(jié)構(gòu)保守程度、生理狀態(tài)、亞細(xì)胞定位等不同角度對其進(jìn)行分類[3]。

LncRNA的發(fā)現(xiàn)使人們朝著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的目標(biāo)一步步邁進(jìn)。隨著研究的推進(jìn)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)LncRNA在腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病、精神障礙疾病等方面起著重要作用[4-5]。卒中是以腦部缺血及出血性損傷癥狀為主要臨床表現(xiàn)的疾病，臨床上以缺血性腦卒中最為常見[6]，本文就LncRNA在缺血性腦卒中發(fā)生發(fā)展過程中作用機(jī)制最新研究進(jìn)展綜述如下。

1 局灶性腦缺血與LncRNA的關(guān)系

DHARAP等[7]研究評估了局灶性缺血對大鼠大腦皮質(zhì)中8 314個LncRNA表達(dá)的影響，結(jié)果與對照組比較，在大腦中動脈閉塞再灌注后3～12 h，359個LncRNA表達(dá)上調(diào)(2倍)和84個LncRNA表達(dá)下調(diào)(0.5倍)。編碼基因外顯子有90%的序列同源性，腦卒中應(yīng)答的啟動子LncRNA基因及其同源蛋白編碼基因具有高度重疊的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，而且盡管有開放閱讀框架的存在，當(dāng)進(jìn)行翻譯時，LncRNA卻沒有形成任何物質(zhì)。這是首次研究闡述了腦卒中后LncRNA表達(dá)譜發(fā)生明顯改變。

2 LncRNA改變對缺血性腦卒中發(fā)生前的影響

當(dāng)前國際廣泛使用的TOAST病因分型將缺血性腦卒中分為動脈粥樣硬化型、心源性栓塞型、小動脈閉塞型、其他明確病因型、不明原因型[8]。動脈粥樣硬化是缺血性腦卒中最常見原因[9]，脂代謝異常、平滑肌細(xì)胞增殖、內(nèi)皮細(xì)胞損傷、血管炎性作用等是動脈粥樣硬化形成的主要發(fā)病機(jī)制[10-12]，分別或聯(lián)合作用于動脈粥樣硬化形成過程中，本文主要介紹LncRNA與上述主要致病機(jī)制的聯(lián)系。

2.1 LncRNA與脂代謝異常

2.1.1 LSTR：膽固醇及甘油三酯血是小、致密低密度脂蛋白的主要成分，小、致密低密度脂蛋白較易穿透動脈內(nèi)膜，進(jìn)入富含脂質(zhì)的動脈硬化斑塊，導(dǎo)致動脈硬化作用更加明顯。LI等[13]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)存在一種LncRNA LSTR，其可競爭性結(jié)合一種DNA-RNA結(jié)合蛋白TDP-43，進(jìn)而解除其對編碼膽汁酸合成的重要酶的基因Cyp8b1的抑制，從而使膽汁酸的成分發(fā)生改變，同時，LSTR也可通過FXR途徑調(diào)節(jié)ApoC2的表達(dá)，增加脂蛋白脂肪酶(LPL)的活性，最終提高血漿中甘油三酯清除率，降低血漿甘油三酯水平。

2.1.2 ApoA1-AS：血漿高密度脂蛋白被公認(rèn)為血管保護(hù)蛋白，載脂蛋白A1(apolipoprotein A1，ApoA1)是構(gòu)成血漿高密度脂蛋白的重要組成部分，在脂代謝過程中發(fā)揮重要作用。HALLEY等[14]發(fā)現(xiàn)，Lnc RNA ApoA1-AS，其為ApoA1的天然反義轉(zhuǎn)錄物，能負(fù)向調(diào)控ApoA1的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控血漿高密度脂蛋白的濃度。

2.2 LncRNA與平滑肌細(xì)胞作用

2.2.1 Ang362：平滑肌細(xì)胞的遷移和增殖是動脈粥樣硬化的成因之一，平滑肌成分越多，血管對粥樣硬化性損傷的反應(yīng)越活躍。LEUNG等[15]使用轉(zhuǎn)錄組學(xué)及表觀基因組學(xué)的方法研究血管緊張素Ⅱ作用下血管平滑肌中LncRNA的變化及新的蛋白表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，miRNA-221和miRNA-222可利用受血管緊張素Ⅱ調(diào)控的LncRNA 作為轉(zhuǎn)錄本，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖，使用siRNA敲除基因LncRNA Ang362 可抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖。

2.2.2 SMILR：BALLANTYNE等[16]將目光聚焦于一個新的LncRNA，將之稱為平滑肌細(xì)胞受刺激后引起的LncRNA高度復(fù)制(smooth muscle induced LncRNA enhances replication，SMILR)。在一定的刺激后，SMILR 在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的表達(dá)增加，抑制AMILR，細(xì)胞增殖明顯降低。同時也觀察到在不穩(wěn)定性動脈粥樣硬化斑塊及高血漿C反應(yīng)蛋白人群中，SMILR表達(dá)增加，這些結(jié)果提示SMILR促進(jìn)了血管平滑肌增殖，由此推測調(diào)控SMILR表達(dá)可能作為是一種新的降低血管病變的治療策略。

2.3 LncRNA與血管炎性作用Cox2 血管壁的慢性炎癥反應(yīng)，也是該病發(fā)展過程中的核心要素。CARPENTER等[17]為研究炎性作用在免疫應(yīng)答過程中的轉(zhuǎn)錄情況，使用細(xì)菌脂肽pam3cSK4刺激骨髓來源的巨噬細(xì)胞，經(jīng)過進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)62 個LncRNA表達(dá)增加，且在表達(dá)這些LncRNA的染色體區(qū)域中出現(xiàn)高表達(dá)的炎癥反應(yīng)基因；轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中，表達(dá)最高的是LncRNA-Cox2，在一定程度上提示LncRNA可能參與調(diào)控巨噬細(xì)胞在動脈粥樣硬化形成中的過程。

2.4 LncRNA與內(nèi)皮細(xì)胞損傷作用

2.4.1 s0NE：各種原因?qū)е聝?nèi)皮細(xì)胞損傷后分泌生長因子，吸引單核細(xì)胞聚集，促進(jìn)動脈粥樣硬化斑塊形成。FISH等[18]研究發(fā)現(xiàn)LncRNA s0NE可在正常氧和低氧條件下通過轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)內(nèi)皮型一氧化氮合酶的表達(dá)，s0NE對內(nèi)皮型一氧化氮合酶呈負(fù)性調(diào)節(jié)，血管內(nèi)皮產(chǎn)生的內(nèi)皮型一氧化氮合酶表達(dá)量的變化可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能不全。

2.4.2 TUG1：CHEN等[19]最新研究發(fā)現(xiàn)，在丹參素的作用下LncRNA TUG1表達(dá)水平降低，而miR-26a表達(dá)水平上調(diào)，而且TUG1可下調(diào)miR-26a的表達(dá)，TUG1的低表達(dá)對氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡起逆轉(zhuǎn)作用，TUG1低表達(dá)和miR-26a高表達(dá)參與了丹參素內(nèi)皮保護(hù)作用。

2.5 LncRNA的其他相關(guān)性機(jī)制作用

2.5.1 rncr3：SHAN等[20]研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA rncr3在內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞表達(dá)。抑制rncr3表達(dá)加速動脈粥樣硬化的發(fā)展，加重高膽固醇血癥及炎性因子的釋放，降低體內(nèi)血管平滑肌細(xì)胞的增殖。同時也降低了內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞的擴(kuò)散和遷移，并在體外加速內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞的凋亡[20]。該研究提示rncr3具有抗動脈粥樣硬化作用，在用于治療動脈粥樣硬化相關(guān)的血管功能障礙疾病中，LncRNA rncr3的干預(yù)可能是一種很有前途的策略。

2.5.2 ANRIL：ZHANG等[21]研究發(fā)現(xiàn)，攜帶rs-10757278GG基因型的人卒中復(fù)發(fā)的風(fēng)險和心血管病死率風(fēng)險均增高，而rs10757278與LncRNA ANRIL的差異性表達(dá)有關(guān)，ANRIL可能作為動脈粥樣硬化血栓形成的新的遺傳標(biāo)記。隨后YING等[22]研究采用表達(dá)定量位點(diǎn)分析方法，確定了card8是一個受ANRIL調(diào)控的下游靶基因，CARD8的單核苷酸多態(tài)性rs2043211與缺血性卒中顯著相關(guān)，ANRIL通過對CARD8調(diào)控的途徑可能增加缺血性卒中的風(fēng)險。

3 LncRNA在缺血性腦卒中損傷過程中的作用

目前所研究的缺血性腦卒中的損傷機(jī)制有神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)鈣超載、興奮性毒性作用、炎癥作用、神經(jīng)細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激、血腦屏障破壞等[23-24]，LncRNA可通過各種分子生物學(xué)機(jī)制作用于缺血性腦卒中的損傷過程中。DHARAP等[25]研究發(fā)現(xiàn)，缺血后的大鼠大腦皮質(zhì)的2 497個LncRNA中，有177個與SIN3A 或 coREST的結(jié)合顯著增加，其中，26條富含 SIN3A的LncRNA 和11條富含CoREST的LncRNA 也在缺血后表達(dá)上調(diào)，大多數(shù)的富含CMPS的LncRNAs是起源基因。這一研究首次表明中風(fēng)后CMPs相關(guān)的LncRNAs表達(dá)改變可能調(diào)節(jié)缺血后的表觀遺傳。

3.1FosdtMEHTA[26]一項(xiàng)權(quán)威研究表明成年大鼠短暫性大腦中動脈閉塞(MCAO)后可誘導(dǎo)fosdt和Fos基因的表達(dá)。Fosdt表達(dá)明顯抑制后，缺血后運(yùn)動障礙和梗死體積可得到明顯改善。局灶性腦缺血也增加了fosd與染色質(zhì)修飾蛋白(CMPS)Sin3A、CoREST的結(jié)合。在腦缺血中，F(xiàn)osDT表達(dá)抑制使其下游的被抑制基因 GRIA2，NFB2和GRIN1得以表達(dá)。此外，F(xiàn)osDT誘導(dǎo)相關(guān)的染色質(zhì)修飾蛋白(CMPS)及由此產(chǎn)生的下游基因的調(diào)控可以改善缺血性腦損傷。因此，LncRNA fosdt可能作為減少卒中后的腦損傷目標(biāo)的治療靶點(diǎn)。

3.2c2dat1 XU 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，一種新型的腦缺血誘導(dǎo)的LncRNA c2dat1( Camk2d相關(guān)轉(zhuǎn)錄副本1)低表達(dá)，可降低CaMKII表達(dá)，從而阻礙由體外缺血導(dǎo)致的NF-κB信號通路的激活，繼而影響神經(jīng)元的存活。說明LncRNA c2dat1可能是一個潛在的缺血性腦損傷的治療干預(yù)靶點(diǎn)。

3.3RoRZHANG等[28]研究顯示，在應(yīng)激誘導(dǎo)下hnRNP I可與p53結(jié)合導(dǎo)致p53的表達(dá)，LncRNA RoR可通過與hnRNP I競爭性結(jié)合負(fù)向調(diào)節(jié)p53的表達(dá)。PUYAL等[29]研究表明。p53在缺血性腦卒中興奮毒性發(fā)生時表達(dá)量迅速上調(diào)，并通過增強(qiáng)BCL2家族促凋亡蛋白如PUMA、BAX的表達(dá)誘導(dǎo)caspase凋亡途徑的發(fā)生或直接損傷線粒體膜的通透性，從而損傷腦缺血半暗帶的細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)表明，我們可能通過干預(yù)LncRNA RoR來保護(hù)缺血引起的腦細(xì)胞的損傷。

3.4MEG3 MEG3作為一個長鏈非編碼RNA(LncRNA)，在各種人類癌癥中扮演重要角色。 近期Yan等研究發(fā)現(xiàn)成年小鼠在腦缺血后MEG3 的表達(dá)上調(diào)，腦缺血可使p53加入到MEG編碼鏈中，MEG3可直接與p53的DNA結(jié)合域(DNA binding domain，DBD)組成的氨基酸271-282(p53—dbd271-282)，通過刺激p5介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄從而介導(dǎo)缺血性神經(jīng)元死亡[30]。后期研究可通過介入MEG3-p53的相互作用，為治療缺血性腦損傷提供新的目標(biāo)。

4 LncRNA在缺血性腦卒中預(yù)后中的價值

目前關(guān)于LncRNA對評價缺血性腦卒后預(yù)后的研究還非常有限，需后后期的研究對其進(jìn)行深度探索。LncRNA在缺血性腦卒中中起著至關(guān)重要的作用，且有助于缺血性腦卒中的診斷和治療，但目前該方面的研究仍較缺乏，今后仍需進(jìn)一步探索LncRNA對缺血性腦卒中在各個層面的影響及詳細(xì)機(jī)制，最終為缺血性腦卒中的診斷和治療提供新的策略，使患者及高危人群最終從中獲益。

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