長鏈非編碼核糖核酸及其介導(dǎo)的競爭內(nèi)源性核糖核酸與卒中發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

陸小燕，范存秀，杜冰瀅，劉振宇，畢曉瑩

卒中是世界范圍內(nèi)致殘和致死的主要原因之一，給社會(huì)和家庭帶來沉重的負(fù)擔(dān)，早期診斷和早期治療是降低卒中致殘率和死亡率的重要手段和方法[1]。研究表明，基因組、表觀遺傳組及轉(zhuǎn)錄相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)志物對卒中的早期診斷具有重要的意義。長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）是一類長度大于200堿基的非編碼RNA，可調(diào)控基因表達(dá)，參與多種生物學(xué)過程，如基因組印記、細(xì)胞分化、染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、免疫應(yīng)答，在疾病的發(fā)病機(jī)制中起到重要作用[2]。lncRNA、mRNA、假基因和環(huán)狀RNA都含有微小RNA（microRNA，miRNA）結(jié)合位點(diǎn)，可競爭性結(jié)合相同的miRNA，減輕miRNA對靶基因的抑制作用，這種作用機(jī)制稱為競爭內(nèi)源性RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）假說[3]。多項(xiàng)研究表明l n c R N A 及其介導(dǎo)的ceRNA在卒中的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用。本文對lncRNA及其介導(dǎo)的ceRNA與卒中關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 lncRNA與卒中關(guān)系的研究進(jìn)展

1.1 lncRNA與缺血性卒中 缺血性卒中是卒中的主要類型，發(fā)病原因?yàn)槟X血流的減少或中斷，引起缺氧、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、興奮性氨基酸的神經(jīng)毒性、腦水腫等級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞損傷甚至死亡[4]。研究表明多個(gè)lncRNA在缺血性卒中后異常表達(dá)，且lncRNA與缺血性卒中的發(fā)病及預(yù)后密切相關(guān)。Wenzhen He等[5]通過對缺血性卒中患者與正常對照者血液樣本進(jìn)行RNA測序，發(fā)現(xiàn)61個(gè)lncRNA差異表達(dá)（14個(gè)表達(dá)上調(diào)，47個(gè)表達(dá)下調(diào)），通路分析顯示相關(guān)lncRNA參與了糖酵解、糖異生、黏著連接等生物學(xué)過程。J.Zhang等[6]通過對氧糖剝奪（oxygen-glucose deprivation，OGD）16 h后的鼠腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（brain microvascular endothelial cells，BMEC）進(jìn)行RNA測序，發(fā)現(xiàn)362個(gè)lncRNA差異表達(dá)，其中147個(gè)lncRNA上調(diào)和70個(gè)lncRNA下調(diào)超過2倍。目前也有研究對具體的lncRNA與卒中患者的關(guān)系進(jìn)行了研究，如研究顯示心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（myocardial infarction associated transcript，MIAT）在缺血性卒中患者外周血白細(xì)胞中表達(dá)較正常組升高，MIAT水平與入院時(shí)的NIHSS評(píng)分及入院3個(gè)月后mRS評(píng)分呈正相關(guān)（P均＜0.001）；MIAT水平較高的患者預(yù)后相對較差，MIAT可作為預(yù)測缺血性卒中預(yù)后的標(biāo)志物[7]；INK4基因座的反義非編碼RNA（antisense non-coding RNA in the INK4 locus，ANRIL）在缺血性卒中患者中的表達(dá)水平較正常組顯著升高，且ANRIL的rs2383207和rs1333049遺傳位點(diǎn)變異增加中國漢族男性缺血性卒中的風(fēng)險(xiǎn)[8]。Jue Wang等[9]的基礎(chǔ)和臨床研究顯示lncRNA H19在大腦缺血再灌注的模型鼠及OGD/復(fù)氧（reoxygenation，R）誘導(dǎo)的細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，可通過雙特異性磷酸酶5（dual specificity phosphatase 5，DUSP5）-細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2（extranal-signal regulated kinase1/2，ERK1/2）軸抑制自噬，抑制lncRNA H19從而減少OGD/R誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，其基因變異亦可增加患者缺血性卒中的風(fēng)險(xiǎn)。

血管生成是卒中后建立側(cè)支循環(huán)的重要條件，研究表明lncRNA可參與調(diào)控缺血性卒中后血管生成。lncRNA ANRIL在糖尿病合并腦梗死的大鼠腦組織中表達(dá)上調(diào)，過表達(dá)ANRIL可激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear transcription factor-κB，NF-κB）信號(hào)通路，上調(diào)血管生長因子（vascular endothelial growth-factor，VEGF）及促進(jìn)血管生成[10]。lncRNA母系表達(dá)基因3（maternally expressed gene 3，MEG3）在大腦中動(dòng)脈閉塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）大鼠中表達(dá)顯著下降，沉默MEG3可增加血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移、增殖、出芽及微管形成進(jìn)而促進(jìn)新生血管形成，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證明MEG3可負(fù)性調(diào)控Notch信號(hào)通路[11]。MEG3在OGD/R誘導(dǎo)的鼠BMEC中表達(dá)上調(diào)，可通過p53/煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 4，NOX4）軸介導(dǎo)卒中后血管生成；抑制MEG3可減少OGD/R誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[12]。

lncRNA參與缺血性卒中的炎癥反應(yīng)，在炎癥介導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞損傷中起到重要作用。循環(huán)lncRNA H19在卒中患者中表達(dá)較正常組升高，且與患者NIHSS評(píng)分及腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）水平呈正相關(guān)；H19在MCAO模型鼠的血漿、白細(xì)胞及腦組織中表達(dá)上調(diào)，腦內(nèi)注射H19干擾性小核糖核酸（small interfering RNA，siRNA）可減輕卒中24 h后的腦梗死體積，減輕腦水腫，降低TNF-α、白細(xì)胞介素-1β（interleukin 1β，IL-1β）等炎癥因子水平；敲除H19可減輕卒中后14 d的動(dòng)物腦組織損失及神經(jīng)功能缺損[13]。lncRNA Gm4419在OGD/R誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，過表達(dá)Gm4419可促進(jìn)核轉(zhuǎn)錄因子κB抑制蛋白α（inhibitor of nuclear factor kappa-B α，IκBα）磷酸化，升高NF-κB水平，進(jìn)而轉(zhuǎn)錄激活TNF-α、IL-1β和IL-6等炎癥因子；敲低Gm4419基因后可抑制NF-κB的表達(dá)，對OGD/R損傷具有保護(hù)作用，表明Gm4419通過活化NF-κB信號(hào)通路在小膠質(zhì)細(xì)胞OGD/R損傷中起到重要作用[14]。lncRNA鈣/鈣調(diào)蛋白依賴蛋白激酶相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1（calcium/calmodulin-dependent protein kinase associated transcript 1，C2dat1）在MCAO小鼠模型的缺血半暗帶中表達(dá)上調(diào)，敲低C2dat1可致鈣調(diào)蛋白依賴蛋白激酶Ⅱδ（calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ delta，CaMKⅡδ）表達(dá)下降且增加OGD/R誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，下調(diào)CaMKⅡδ可抑制OGD/R誘導(dǎo)的NF-κB信號(hào)通路活化；體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)沉默C2dat1可下調(diào)核轉(zhuǎn)錄因子κB抑制蛋白激酶（inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase，IKK）α、IKKβ的表達(dá)及磷酸化，抑制IκBα降解，抑制NF-κB信號(hào)通路活化，表明C2dat1可通過NF-κB信號(hào)通路影響神經(jīng)元的存活[15]。lncRNA同源盒基因轉(zhuǎn)錄反義RNA（HOX transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）在缺血性腦梗死小鼠的梗死區(qū)域中表達(dá)顯著上調(diào)，可正性調(diào)控細(xì)胞凋亡，體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)沉默HOTAIR可提高缺血性腦梗死小鼠的腦功能，顯著減少循環(huán)中NADPH氧化酶2（NADPH oxidase 2，NOX2）的產(chǎn)生[16]。lncRNA功能性基因RNA元件（functional intergenic repeating RNA element，F(xiàn)IRRE）在OGD/R治療的小膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，上調(diào)FIRRE可通過提高IκBα的水平激活NF-κB信號(hào)通路，導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞損傷；沉默F(xiàn) I R R E 可抑制NF-κB信號(hào)通路活化[17]。lncRNA肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄子1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）在OGD誘導(dǎo)的小鼠BMEC及MCAO小鼠的大腦微血管中表達(dá)上調(diào)，沉默MALAT1可增加促凋亡因子Bim和促炎癥因子單核細(xì)胞趨化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）、IL-6和E-選擇素（E-selectin）的表達(dá)，增加OGD誘導(dǎo)的BMEC死亡和Caspase 3的活性；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明敲除MALAT1可增加MCAO小鼠腦梗死體積，導(dǎo)致神經(jīng)功能惡化[18]。lncRNA Fos下游轉(zhuǎn)錄本（Fos downstream transcript，F(xiàn)osDT）在MCAO鼠模型中表達(dá)上調(diào)，局灶缺血可促進(jìn)FosDT與SIN3轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白家族成員A（SIN3 transcription regulator family memberA，Sin3A）和神經(jīng)元限制性沉默因子輔助抑制因子（corepressor neuronrestrictive silence factor，CoREST）結(jié)合，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明敲除FosDT基因可抑制神經(jīng)元限制性沉默因子（neuron-restrictive silence factor，REST）下游基因α-氨基-3-羥基-5-甲基異惡唑-4-丙酸（α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid，AMPA），谷氨酸受體-2受體亞基（receptor subunit GluR2，GRIA2）、核因子活化B細(xì)胞k輕鏈增強(qiáng)子2（NFκL chain enhancer of activated B cells 2，NFκB2）和 N-甲基-D-天氡氨酸離子能谷氨酸受體1（glutamate receptor，ionotropic，N-methyl D-aspartate 1，GRIN1）的表達(dá)，能顯著減輕缺血后運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元損傷及減少梗死體積[19]。

1.2 lncRNA與出血性卒中 lncRNA在出血性卒中的發(fā)病過程中起到重要的作用，研究表明lncRNA與顱內(nèi)出血的炎性反應(yīng)有關(guān)。lncRNA NF-κB相互作用lncRNA（NF-κB interacting lncRNA，NKILA）在膠原酶Ⅶ誘導(dǎo)顱內(nèi)出血的大鼠中表達(dá)下調(diào)，抑制NKILA可顯著減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和自噬，激活NF-κB信號(hào)通路，減輕神經(jīng)功能損傷、腦水腫及腦損傷[20]。lncRNA MEG3在蛛網(wǎng)膜下腔出血的患者中表達(dá)較正常對照組顯著升高，體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)MEG3表達(dá)升高可抑制磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，Pi3k）/蘇氨酸激酶（threonineprotein kinase，Akt）通路進(jìn)而降低神經(jīng)細(xì)胞的活性并促進(jìn)細(xì)胞凋亡[21]。Jianhua Peng等[22]通過對蛛網(wǎng)膜下腔出血24 h后的小鼠腦組織進(jìn)行高通量測序發(fā)現(xiàn)617個(gè)lncRNA和441個(gè)mRNA較正常對照組差異表達(dá)，功能分析表明大多數(shù)差異表達(dá)的mRNA與炎癥相關(guān)；基于lncRNA/mRNA共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，敲低lncRNA fantom3l-F730004F19基因可減少CD14、Toll樣受體4（Toll like receptor 4，TLR4）的表達(dá)并減輕小膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。lncRNA蛋白酪氨酸磷酸酶J反義RNA1（protein tyrosine phosphatase receptor type J-antisense RNA 1，Ptprj-as1）在顱內(nèi)出血的大鼠腦組織中表達(dá)顯著上調(diào)，過表達(dá)Ptprj-as1可激活NF-κB信號(hào)通路，促進(jìn)BV2細(xì)胞遷移，增加促進(jìn)炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）及一氧化氮（nitric oxide，NO）的表達(dá)，表明Ptprj-as1可參與顱內(nèi)出血引起的炎癥損傷[23]。

2 lncRNA介導(dǎo)的ceRNA在卒中發(fā)病機(jī)制中的作用

lncRNA介導(dǎo)的ceRNA主要基于lncRNA含有miRNA結(jié)合位點(diǎn)，可吸附miRNA，減少miRNA對靶基因的抑制作用。由于目前尚缺乏lncRNA介導(dǎo)的ceRNA與出血性卒中的相關(guān)研究，下文主要闡述lncRNA介導(dǎo)的ceRNA在缺血性卒中發(fā)病機(jī)制中的作用。

研究表明lncRNA介導(dǎo)的ceRNA參與了缺血性卒中的炎癥反應(yīng)、血管生成及神經(jīng)細(xì)胞凋亡等過程。lncRNA生長停滯敏感轉(zhuǎn)錄本5（growth arrest-specific transcript 5，GAS5）在MCAO模型鼠及OGD誘導(dǎo)的神經(jīng)元中表達(dá)上調(diào)，研究表明GAS5與Notch1競爭結(jié)合miR-137位點(diǎn)，敲低GAS5基因可上調(diào)miR-137及降低miR-137靶基因Notch1表達(dá)，增加神經(jīng)細(xì)胞的活性及減少OGD誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡[24]。lncRNA?；撬嵘险{(diào)基因1（taurineupregulated gene 1，TUG1）在MCAO大鼠的缺血半暗帶及OGD誘導(dǎo)的神經(jīng)元中表達(dá)顯著上調(diào)，體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)敲除TUG1基因可上調(diào)miR-9及降低miR-9靶基因Bcl2樣蛋白11（Bcl-2-like protein11，Bcl2l11）的表達(dá)，減少細(xì)胞凋亡[25]。lncRNA MALAT1在MCAO模型鼠及OGD誘導(dǎo)的神經(jīng)元中表達(dá)顯著上調(diào)，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)表明上調(diào)MALAT1可降低miR-30a表達(dá)及增加miR-30a靶基因Beclin1表達(dá)，下調(diào)MALAT1可抑制Beclin1依賴的自噬進(jìn)而減少神經(jīng)細(xì)胞死亡[26]。另一研究表明MALAT1可與miR-26b結(jié)合，下調(diào)miR-26b的表達(dá)，進(jìn)而增加miR-26b靶基因unc-51樣激酶2（unc-51 like kinase 2，ULK2）的表達(dá)，促進(jìn)OGD/R誘導(dǎo)下BMEC自噬及存活[27]。lncRNA低氧誘導(dǎo)因子1α反義RNA2（hypoxia inducible factor 1α-antisense RNA 2，HIF1A-AS2）在低氧誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的表達(dá)升高，HIF1A-AS可吸附miR-153-3p并降低miR-153-3p水平，增加低氧誘導(dǎo)因子α（hypoxia inducible factor 1α,HIF-1α）的表達(dá)，促進(jìn)血管生成[28]。lncRNA小核仁RNA宿主基因1（small nucleolar RNA host gene 1，SNHG1）在OGD誘導(dǎo)的BMEC中表達(dá)升高，SNHG1可與miR-199a直接結(jié)合，過表達(dá)SNHG1可減輕miR-199a對HIF-1α和VEGF的抑制作用，促進(jìn)BMEC細(xì)胞存活以及血管生成[29]。另一研究表明SNHG1在MCAO小鼠中表達(dá)顯著上調(diào)，抑制SNHG1可增加MCAO小鼠梗死體積及惡化神經(jīng)功能，在OGD培養(yǎng)的BMEC中抑制SNHG1可顯著提高caspase-3的活性及促進(jìn)細(xì)胞凋亡；研究表明過表達(dá)SNHG1可下調(diào)miR-18a，解除miR-18a對HIF-1α的抑制作用，促進(jìn)BMEC存活[30]。lncRNA小核仁RNA宿主基因14（small nucleolar RNA host gene 14，SNHG14）在缺血性腦組織及OGD制備的小膠質(zhì)細(xì)胞系中表達(dá)顯著升高，SNHG14過表達(dá)后可降低miR-145-5p水平，增加miR-145-5p靶基因磷脂酶A2組4A（Phospholipase A2 Group 4A，PLA2G4A）表達(dá)，促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞激活，增加TNF-α、NO的表達(dá)及神經(jīng)元凋亡，加重神經(jīng)元損傷[31]。lncRNA MEG3可作為ceRNA與程序性細(xì)胞死亡因子4（programmed cell death 4，PDCD4）競爭miR-21的結(jié)合位點(diǎn)，過表達(dá)miR-21可減少OGD/R誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明敲除MEG3后可減輕缺血損傷及提高神經(jīng)功能，表明MEG3可作為ceRNA靶向miR-21/PDCD4信號(hào)通路進(jìn)而調(diào)控缺血神經(jīng)細(xì)胞功能[32]。lncRNA叉頭蛋白F1毗連非編碼發(fā)育調(diào)控RNA（forkhead box F1 adjacent non-coding developmental regulatory RNA，F(xiàn)ENDRR）在高血壓顱內(nèi)出血小鼠的血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，過表達(dá)FENDRR可通過降低靶向miR-126調(diào)控血管內(nèi)皮生長因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGFA）進(jìn)而促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡[33]。

隨著人們對lncRNA的關(guān)注，lncRNA在腦血管疾病等疾病中異常表達(dá)，可直接參與疾病的發(fā)病過程或者介導(dǎo)ceRNA參與疾病的發(fā)病機(jī)制。現(xiàn)有研究為揭示lncRNA及其介導(dǎo)的ceRNA在卒中發(fā)病機(jī)制中的研究提供了方向，未來必將有更多的lncRNA及其介導(dǎo)的ceRNA被發(fā)現(xiàn)與卒中關(guān)聯(lián)。深入研究lncRNA及其介導(dǎo)的ceRNA與卒中的發(fā)病機(jī)制，可為卒中的預(yù)防、治療及預(yù)后判斷提供新的思路。

【點(diǎn)睛】基礎(chǔ)和臨床研究逐漸發(fā)現(xiàn)了越來越多的與卒中相關(guān)的長鏈非編碼RNA及其介導(dǎo)的競爭內(nèi)源性RNA，對其機(jī)制的研究有助于更深層次地理解卒中發(fā)生發(fā)展的機(jī)制并進(jìn)行相應(yīng)診療。