缺血性腦卒中相關miRNAs的研究進展

程興 潘小玲 楊雯 陳紅芳

缺血性腦卒中是主要的腦卒中類型，其中動脈粥樣硬化性是主要的發(fā)病病因之一。MicroRNAs（miRNAs）是真核生物體內(nèi)能夠調(diào)控基因表達的一類非編碼RNA，已有許多研究證實miRNAs的異常表達與動脈粥樣硬化形成密切相關。頸動脈粥樣硬化斑塊的形成會導致患者發(fā)生缺血性腦卒中的風險顯著增加。有研究顯示miRNAs在缺血性腦卒中患者的外周血中存在顯著的升高或降低，說明miRNAs可能在缺血性腦卒中的發(fā)生、發(fā)展中扮演著重要角色。本文對miRNAs在缺血性腦卒中的研究進展進行綜述。

1 缺血性腦卒中

腦卒中分為缺血性和出血性，其中缺血性腦卒中尤為常見，約占85%，根據(jù)發(fā)病機制可分為：動脈粥樣硬化性（30%）、腔隙性（20%）、心源性（30%）和其他原因（如動脈夾層、血管炎、靜脈竇血栓形成、血液成分異常等）引起的缺血性腦卒中，另有5%～10%因病因未明而被稱為隱源性腦卒中[1]。目前腦卒中尚缺乏明確的分子標記物，給患者的臨床隨訪和監(jiān)測帶來不便。找尋其合適的生物標記物，對于該病的一、二級預防以及治療均具有重要的意義。

2 miRNAs

miRNAs是在真核生物中發(fā)現(xiàn)的一類內(nèi)源性的具有調(diào)控功能的非編碼RNA。成熟的miRNAs是由較長的初級轉(zhuǎn)錄物經(jīng)過一系列核酸酶的剪切加工而成，其長度約21～25個核苷酸，通過堿基互補配對的方式識別靶信使RNA（mRNA），并根據(jù)互補程度的不同指導沉默復合體起到降解或者抑制靶mRNA的翻譯[2]。據(jù)推測，人類有大約30%的基因組受到miRNAs的調(diào)控，參與所有人體生命活動的主要進程，包括細胞增殖、分化和凋亡等。已證實miRNAs的異常表達與許多疾病的病理生理機制相關，包括腫瘤、心血管疾病等，可作為疾病診斷及預后的生物標記物[3]。

3 動脈粥樣硬化與miRNAs

動脈粥樣硬化是以血管壁炎癥和重塑為特點，并最終導致粥樣硬化斑塊形成的一類慢性血管疾病。動脈粥樣硬化病理生理機制較為復雜，具體包括：各種刺激因子（血流紊亂、氧化脂蛋白等）所致的內(nèi)皮細胞激活，進一步活化血管平滑肌細胞、巨噬細胞、脂肪細胞、血小板等，形成血管壁的纖維化[4]。而miRNAs與動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展密切相關，主要通過以下途徑：（1）調(diào)控細胞內(nèi)的相關基因表達；（2）作為細胞間相互作用的中間介質(zhì)。

目前發(fā)現(xiàn)可能與動脈粥樣硬化相關的miRNAs主要有：機體內(nèi)廣泛表達的miR-17-92簇（包括miR-17，miR-18a，miR-19a，miR-19b，miR-20a，miR-92a），血管內(nèi)皮細胞特異表達的miR-126，血管平滑肌細胞中高表達的miR-143/145簇以及巨噬細胞及免疫相關的miR-155[5-8]。其中，miR-17-92可通過調(diào)控Kruppel樣轉(zhuǎn)錄因子（KLF）家族的KLF2和KLF4促進內(nèi)皮細胞炎癥，故抑制miR-17-92可起到抗動脈粥樣硬化作用[9]。miR-126（包括其互補鏈miR-126*）在血管內(nèi)皮細胞中高度表達，通過調(diào)控PIK3R2、Spred-1、VEGF等靶基因及血管生成素信號通路，在內(nèi)皮細胞的修復、再生及增殖起關鍵作用[10-13]；通過調(diào)控血管細胞黏附分子（VCAM-1），miR-126可減輕血管內(nèi)皮細胞炎癥，阻止動脈粥樣硬化進展[14]。miR-143/145調(diào)控血管平滑肌細胞特異基因的表達，促使其從非增殖狀態(tài)轉(zhuǎn)化成增殖狀態(tài)，參與細胞分化、可塑性調(diào)控及對血管張力調(diào)節(jié)[15]，在小鼠動脈粥樣硬化模型中證實miR-143/145的缺失可顯著縮小斑塊大小及抑制巨噬細胞的浸潤[16]。miR-155主要在巨噬細胞中表達，可調(diào)控內(nèi)皮細胞一氧化氮合酶（eNOS）而影響血管內(nèi)皮的舒張，從而促進動脈粥樣的發(fā)生[17]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在動脈粥樣硬化小鼠的外周血和巨噬細胞中，miR-155含量明顯升高，而敲除或抑制miR-155可明顯縮小斑塊的大小及減少巨噬細胞的積聚[18]。

4 頸動脈粥樣硬化與miRNAs

根據(jù)斑塊累及血管不同可分為冠狀動脈粥樣硬化、頸動脈粥樣硬化及外周動脈粥樣硬化。其中，頸動脈粥樣硬化好發(fā)于頸總動脈開口及分叉處，推測可能與血液流經(jīng)該位置時血流動力學發(fā)生改變相關。頸動脈粥樣硬化斑塊的形成可顯著影響大腦的血流灌注，使患者發(fā)生暈厥或缺血性腦卒中的風險顯著增加。目前關于人頸動脈粥樣硬化相關miRNAs的研究主要源于癥狀性頸動脈粥樣硬化狹窄患者經(jīng)動脈內(nèi)膜切除術所獲得斑塊的研究分析。其中，有研究發(fā)現(xiàn)miR-21、miR-34a、miR-146a、miR-146b-5p、miR-210在頸動脈粥樣硬化患者中的表達水平顯著上升[19]；而Cipollone等[20]進行的一項非常有意義的研究發(fā)現(xiàn)，miR-100、miR-127、miR-145、miR-133a、miR-133b在頸動脈粥樣硬化伴缺血性腦卒中患者中較不伴缺血性腦卒中患者表達顯著上升，揭示這一系列miRNAs可能與斑塊的穩(wěn)定性密切相關。

5 缺血性腦卒中與miRNAs

研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的缺血性疾病（如冠心病、外周血管疾病等）都存在外周循環(huán)中miRNAs的表達水平變化[21]；miRNAs在缺血性腦卒中中同樣扮演著非常重要的角色：（1）細胞內(nèi)miRNAs調(diào)控頸動脈粥樣硬化及炎癥相關基因的表達[22]；（2）細胞外miRNAs作為相互作用的中間介質(zhì)反映疾病階段，可作為臨床治療的分子生物標記物及腦卒中再復發(fā)風險的預測評估[23]。

Tan等[24]最先開展了對19例缺血性腦卒中患者進行外周血miRNAs表達水平測定。該研究共檢測836種miRNAs，其中157種存在表達水平的變化（138種表達升高，19種表達下降）。進一步分析發(fā)現(xiàn)，let-7f，miR-126，-1259，-142-3p，-15b，-186，-519e，-768-5p 在以TOAST分型區(qū)分的各亞型腦卒中患者均表達下降。而另外的一項研究，針對136例頭顱MRI陰性或陽性缺血性腦卒中患者，以健康人群為對照，選取42種先前研究發(fā)現(xiàn)存在陽性變化的miRNAs進行再驗證，結(jié)果證實其中13種miRNAs表達上升和4種表達下降，miR-106b-5p在對照組表達最低，在MRI陽性患者表達最高，而miR-320e、-320d的表達水平則剛好相反[25]。

近年來，miRNAs與缺血性腦卒中的關系受到越來越多的關注。新近的一項測定缺血性腦卒中患者血清miRNAs表達水平的研究發(fā)現(xiàn)，有115種miRNAs表達水平發(fā)生改變，其中miR-32-3p，miR-106-5p，miR-1246，miR-532-5p被發(fā)現(xiàn)可能作為預測缺血性腦卒中的生物標記物[26]。而另外的一項針對人外周血單核細胞miRNAs的研究，旨在探究缺血性腦卒中與免疫、炎癥的潛在關系，發(fā)現(xiàn) miR-122，miR-148a，let-7i，miR-19a，miR-320d，miR-4429 表達下降，miR-363，miR-487b表達上升[27]。新近Sorensen等[28]開展了一項非常有新意的研究，他們選取了外周血，并且選了腦脊液作為研究對象，發(fā)現(xiàn)miR-151-3p，miR-140-5p在外周血表達上升，而miR-18b-5p表達下降；miR-523-3p在約50%的患者腦脊液中檢測出，在對照中無法被檢測出。以上研究表明，miRNAs有望作為預測缺血性腦卒中的分子生物標記物，需要更多以及大樣本量的研究去進一步證實。

6 總結(jié)

目前，miRNAs在缺血性腦卒中的所起作用的認識尚處于初級階段，進一步在轉(zhuǎn)錄后水平認識其在內(nèi)皮細胞、血管平滑肌細胞、成纖維細胞、神經(jīng)元細胞或膠質(zhì)細胞中對基因表達的調(diào)控，或許有助于研發(fā)基于RNA干擾從而治療頸動脈粥樣硬化以及缺血性腦卒中的藥物。相信，miRNAs在缺血性腦卒中的作用有著廣大的研究前景，對未來缺血性腦卒中的治療、診斷及個體化藥物的開發(fā)必將產(chǎn)生深遠的影響。

[1] Feigin VL,Forouzanfar MH,KrishnamurthiR,et al.Global and regional burden of stroke during 1990-2010:findings from the Global Burden of Disease Study 2010[J] .Lancet,2014,383(9913):245-254.

[2] Wahid F,Shehzad A,Khan T,et al.MicroRNAs:synthesis,mechanism,function,and recent clinical trials[J] .BiochimBiophysActa,2010,1803(11):1231-1243.doi:10.1016/j.bbamcr.2010.06.013.

[3] Ajit SK.Circulating microRNAs as biomarkers,therapeutic targets,and signaling molecules[J] .Sensors(Basel),2012,12(3):3359-3369.doi:10.3390/s120303359.

[4] Maiolino G,Rossitto G,Caielli P,et al.The role of oxidized lowdensity lipoproteins in atherosclerosis:the myths and the facts[J] .Mediators Inflamm,2013,2013:714653.doi:10.1155/2013/714653.

[5] Treguer K,Heinrich EM,Ohtani K,et al.Role of the microRNA-17-92 cluster in the endothelial differentiation of stem cells[J] .J Vasc Res,2012,49(5):447-460.doi:10.1159/000339429.

[6] Wang S,Aurora AB,Johnson BA,et al.The endothelial-specific microRNA miR-126 governs vascular integrity and angiogenesis[J] .DevCell,2008,15(2):261-271.doi:10.1016/j.devcel.2008.07.002.

[7] Albinsson S,Skoura A,Yu J,et al.Smooth muscle miRNAs are critical for post-natal regulation of blood pressure and vascular function[J] .PLoS One,2011,6(4):e18869.doi:10.1371/journal.pone.0018869.

[8] Vigorito E,Kohlhaas S,Lu D,et al.miR-155:an ancient regulator of the immune system[J] .Immunol Rev,2013,253(1):146-157.doi:10.1111/imr.12057.

[9] Fang Y,Davies PF.Site-specific microRNA-92a regulation of Kruppel-like factors 4 and 2 in atherosusceptible endothelium[J] .ArteriosclerThrombVascBiol,2012,32(4):979-987.doi:10.1161/ATVBAHA.111.244053.

[10] Fish JE,Santoro MM,Morton SU,et al.miR-126 regulates angiogenic signaling and vascular integrity[J] .Dev Cell,2008,15(2):272-284.doi:10.1016/j.devcel.2008.07.008.

[11] Liu B,Peng XC,Zheng XL,et al.MiR-126 restoration downregulate VEGF and inhibit the growth of lung cancer cell lines in vitro and in vivo[J] .Lung Cancer,2009,66(2):169-175.doi:10.1016/j.lungcan.2009.01.010.

[12] Sessa R,Seano G,di Blasio L,et al.The miR-126 regulates angiopoietin-1 signaling and vessel maturation by targeting p85-beta[J] .BiochimBiophysActa,2012,1823(10):1925-1935.doi:10.1016/j.bbamcr.2012.07.011.

[13] Schober A,Nazari-Jahantigh M,Wei Y,et al.MicroRNA-126-5p promotes endothelial proliferation and limits atherosclerosis by suppressing Dlk1[J] .Nat Med,2014,20(4):368-376.doi:10.1038/nm.3487.

[14] Harris T A,Yamakuchi M,Ferlito M,et al.MicroRNA-126 regulates endothelial expression of vascular cell adhesion molecule 1[J] .ProcNatlAcadSci U S A,2008,105(5):1516-1521.doi:10.1073/pnas.0707493105.

[15] Cordes KR,Sheehy NT,White MP,et al.miR-145 and miR-143 regulate smooth muscle cellfate and plasticity[J] .Nature,2009,460(7256):705-710.doi:10.1038/nature08195.

[16] Sala F,Aranda JF,Rotllan N,et al.MiR-143/145 deficiency attenuates the progression of atherosclerosis in Ldlr-/-mice[J] .ThrombHaemost,2014,112(4):796-802.doi:10.1160/TH13-11-0905.

[17] Sun HX,Zeng DY,LiRT,et al.Essentialrole of microRNA-155 in regulating endothelium-dependent vasorelaxation by targeting endothelial nitric oxide synthase.Hypertension,2012,60(6):1407-1414[J] .doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.112.197301.

[18] Du F,YuF,Wang Y,et al.MicroRNA-155 deficiency results in decreased macrophage inflammation and attenuated atherogenesis in apolipoprotein E-deficient mice[J] .ArteriosclerThrombVascBiol,2014,34(4):759-767.doi:10.1161/ATVBAHA.113.302701.

[19] Raitoharju E,Lyytikainen LP,Levula M,et al.miR-21,miR-210,miR-34a,and miR-146a/b are up-regulated in human atherosclerotic plaques in the Tampere Vascular Study[J] .Atherosclerosis,2011,219(1):211-217.doi:10.1016/j.atherosclerosis.2011.07.020.

[20] Cipollone F,Felicioni L,Sarzani R,et al.A unique microRNA signature associated with plaque instability in humans[J] .Stroke,2011,42(9):2556-2563.doi:10.1161/STROKEAHA.110.597575.

[21] van Empel VP,De Windt LJ,da Costa Martins PA.Circulating miRNAs:reflecting or affecting cardiovascular disease?[J] .Curr Hypertens Rep,2012,14(6):498-509.doi:10.1007/s11906-012-0310-7.

[22] Soreq H,Wolf Y.NeurimmiRs:microRNAs in the neuroimmune interface[J] .Trends Mol Med,2011,17(10):548-555.doi:10.1016/j.molmed.2011.06.009.

[23] Kim JM,Jung KH,Chu K,et al.Atherosclerosis-Related Circulating MicroRNAs as a Predictor of Stroke Recurrence[J] .Transl StrokeRes,2015,6(3):191-197.doi:10.1007/s12975-015-0390-1.

[24] Tan KS,Armugam A,Sepramaniam S,et al.Expression profile of MicroRNAs in young stroke patients[J] .PLoS One,2009,4(11):e7689.doi:10.1371/journal.pone.0007689.

[25] Wang W,Sun G,Zhang L,et al.Circulating microRNAs as novel potential biomarkers for early diagnosis of acute stroke in humans[J] .J Stroke Cerebrovasc Dis,2014,23(10):2607-2613.doi:10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2014.06.002.

[26] LiP,Teng F,Gao F,et al.Identification of circulating microRNAs as potential biomarkers for detecting acute ischemic stroke[J] .CellMolNeurobiol,2015,35(3):433-447.doi:10.1007/s10571-014-0139-5.

[27] Jickling GC,Ander BP,Zhan X,et al.microRNA expression in peripheral blood cells following acute ischemic stroke and their predicted gene targets[J] .PLoS One,2014,9(6):e99283.doi:10.1371/journal.pone.0099283.

[28] Sorensen SS,Nygaard AB,Nielsen MY,et al.miRNA expression profiles in cerebrospinal fluid and blood of patients with acute ischemic stroke[J] .Transl Stroke Res,2014,5(6):711-718.doi:10.1007/s12975-014-0364-8.