循環(huán)Micro RNA在缺血性卒中炎性反應(yīng)通路中調(diào)控作用的研究進(jìn)展

曹湘玉 王愛平 綜述 湯永紅 審校

缺血性卒中(ischemic stroke,IS)是一種由腦血管狹窄或完全阻塞而導(dǎo)致的腦組織缺血性壞死及神經(jīng)功能損傷的疾病,是人類死亡和致殘的首位原因。研究表明,IS具有發(fā)病率、復(fù)發(fā)率、死亡率、致殘率高以及年輕化趨勢(shì)等特點(diǎn),70%的患者可遺留有不同程度的殘疾,給社會(huì)和家庭造成了嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。IS病理生理過程包括炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激、興奮性毒性、細(xì)胞凋亡、血-腦脊液屏障破壞、腦水腫、鈣超載、反應(yīng)性神經(jīng)膠質(zhì)改變等方面[2],而炎性反應(yīng)則貫穿其整個(gè)發(fā)病過程。研究發(fā)現(xiàn),在IS急性期,腦缺血區(qū)的巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)及白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)等炎性反應(yīng)介質(zhì)[3],引起炎性反應(yīng),造成腦組織缺血再灌注損傷及梗死[4]。Khoshnam等[5]研究證實(shí),抑制炎性反應(yīng)將成為IS治療的關(guān)鍵措施之一。近年研究發(fā)現(xiàn),血循環(huán)Micro RNA(MiRNA)廣泛參與細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、凋亡、分化等生理病理過程,是細(xì)胞炎性反應(yīng)過程中的重要調(diào)節(jié)因子,其在IS發(fā)生、發(fā)展過程中可通過調(diào)控炎性反應(yīng)通路而發(fā)揮作用。本文就循環(huán)MiRNA在IS炎性反應(yīng)通路中的調(diào)控作用研究進(jìn)展做一綜述,為探索防治IS提供新思路。

1 MiRNA簡(jiǎn)介

MiRNA是一類廣泛存在于植物、動(dòng)物、病毒、真菌及人體中的內(nèi)源性非編碼RNA,通過與靶基因RNA(m RNA)的3'-非翻譯區(qū)(3'UTR)結(jié)合,具有降解m RNA或抑制翻譯作用,參與幾乎所有的病理生理過程。MiRNA最早于1993年由Lee等[6]在線蟲中發(fā)現(xiàn)。隨著研究的深入,研究者們不斷發(fā)現(xiàn)新的微小RNA分子,具有轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)功能。2001年,國際上將這類非編碼小分子RNA統(tǒng)一命名為MiRNA,成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)和研究熱點(diǎn)之一。研究證明,MiRNA不僅在組織中有表達(dá),還能夠離開組織細(xì)胞進(jìn)入血液,穩(wěn)定存在于血液中成為循環(huán)MiRNA[7],廣泛參與細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、凋亡、分化等生理病理過程。

2 MiRNA與IS

血中循環(huán)MiRNA與IS密切相關(guān),其在IS的進(jìn)展、診斷、治療及預(yù)測(cè)的整個(gè)過程中起著重要作用,且有可能成為IS的非侵入性生物標(biāo)志物及潛在的治療靶點(diǎn)[8]。研究發(fā)現(xiàn),在IS患者急性期內(nèi)(1～7 d),miR-27a、miR-125b-2、miR-627、miR-422a及miR-488的表達(dá)均明顯高于恢復(fù)期[9];IS患者血漿中miR-107、miR-128b和miR-153的表達(dá)明顯上調(diào)[10]。人類腦富含的miR-124在卒中發(fā)病后24 h降低,與梗死面積呈負(fù)相關(guān),具有保護(hù)神經(jīng)元的作用[11],提示在腦梗死急性期使用miR-124 mimics可能是一種潛在的治療策略之一。Yang等[12]研究結(jié)果顯示,IS模型鼠血漿miR-15a/16-1表達(dá)上調(diào),可促進(jìn)炎性反應(yīng)進(jìn)而加重缺血性腦損傷,抑制miR-15a/16-1后可減少促炎細(xì)胞因子如IL-6、TNF-α的表達(dá),明顯減少腦梗死體積并改善腦缺血后神經(jīng)功能缺損,提示miR-15a/16-1可能成為MiRNA治療IS的潛在靶標(biāo)。Zeng等[13]研究發(fā)現(xiàn),急性IS患者血漿miR-210水平與其預(yù)后密切相關(guān),患者血漿miR-210水平越高,提示其預(yù)后越好。

3 循環(huán)MiRNA與炎性反應(yīng)通路

MiRNA是絕大多數(shù)細(xì)胞炎性反應(yīng)過程中的重要調(diào)節(jié)因子,MiRNA在IS發(fā)生、發(fā)展中可通過調(diào)控炎性反應(yīng)通路而發(fā)揮作用。

3.1 核因子-κB(NF-κB)信號(hào)通路NF-κB信號(hào)通路參與IS損傷的各種病理生理過程,在非刺激條件下,細(xì)胞質(zhì)中NF-κB與NF-κB抑制劑(IκB)結(jié)合成三聚體復(fù)合物,處于失活狀態(tài)。炎性反應(yīng)信號(hào)激活后,激活的IκB激酶復(fù)合物可以磷酸化IκB促進(jìn)其蛋白酶體降解,從而促進(jìn)NF-κB釋放,NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核啟動(dòng)下游促炎細(xì)胞因子、趨化因子和白細(xì)胞黏附分子等的釋放。研究發(fā)現(xiàn),炎性反應(yīng)相關(guān)信號(hào)通路分子的表達(dá)受MiRNA調(diào)節(jié)[14]。

3.1.1 TLR4/My D88/NF-κB通路:Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)是連接先天免疫與后天獲得性免疫的關(guān)鍵蛋白質(zhì)分子,當(dāng)炎性反應(yīng)刺激TLRS時(shí),TLRS被激活,激活TLRS可通過髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor88,My D88)依賴和非My D88依賴兩條信號(hào)通路發(fā)揮促進(jìn)IS發(fā)生、發(fā)展的作用。研究表明,MyD88可激活NF-κB通路,是TLR4信號(hào)傳導(dǎo)通路下游重要的調(diào)節(jié)因子,促進(jìn)炎性反應(yīng)因子IL-1β、IL-6和TNF-α的表達(dá)及釋放[15]。Xu等[16]研究發(fā)現(xiàn)miR-1906可靶向抑制TLR4的表達(dá),進(jìn)而抑制IS后的神經(jīng)炎性反應(yīng)損傷。miR-155可通過上調(diào)TLR4及 MyD88的表達(dá)來促進(jìn)TNF-α和IL-1β的表達(dá),激活腦組織中的NF-κB信號(hào)通路,導(dǎo)致IS腦缺血損傷加重;而下調(diào)miR-155表達(dá)可抑制炎性反應(yīng)通路的激活進(jìn)而阻止或延緩IS的進(jìn)展[17]。此外,Yang等[18]研究亦證實(shí)miR-155通過激活TLR4/NF-κB通路參與IS后炎性反應(yīng)的調(diào)控。Chen等[19]研究表明,過表達(dá) miR-497可抑制TLR4、My D88和NF-κB的表達(dá)進(jìn)而減少急性IS后炎性反應(yīng)因子的表達(dá)及釋放。

3.1.2 IRAK1/4-NF-κB通路:白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)蛋白激酶1/4(IRAK1/4)是IRAKs(interleukin-1 receptor associated kinases,IRAKs)家族的成員,具有激酶的活性,參與細(xì)胞炎性反應(yīng)過程。炎性反應(yīng)刺激機(jī)體后,IRAK1、IRAK4與TLRs結(jié)合,IRAK-1被IRAK4磷酸化,與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6,TRAF6)形成復(fù)合物,導(dǎo)致TRAF6的寡聚化并激活NF-κB信號(hào)通路,從而刺激促炎因子IL-1β、IL-6和TNF-α的釋放,并啟動(dòng)下游炎性反應(yīng)級(jí)聯(lián)反應(yīng)[20]。

MiR-146a可靶向抑制IRAK1,進(jìn)而抑制NF-κB通路,從而在動(dòng)脈硬化形成過程中抑制內(nèi)皮細(xì)胞的激活而發(fā)揮保護(hù)作用[21]。Zhang等[22]通過研究IS模型鼠發(fā)現(xiàn),miR-146a的下調(diào)可促進(jìn)IRAK1的表達(dá),激活腦血管系統(tǒng)中的NF-κB,使缺血性腦損傷進(jìn)一步加劇,促進(jìn)IS發(fā)生、發(fā)展。Fang等[23]研究發(fā)現(xiàn),過表達(dá)miR-544可負(fù)調(diào)控IRAK4的表達(dá),改善缺血再灌注后腦組織中的炎性反應(yīng);Tian等[24]研究證實(shí) miR-93通過靶向IRAK4/NF-κB信號(hào)通路抑制腦缺血再灌注后的炎性反應(yīng),減輕神經(jīng)功能缺損并減少腦梗死的體積。

3.1.3 TIMP2/p38MAPK/NF-κB通路:研究發(fā)現(xiàn),基質(zhì)金屬蛋白酶抑制物2(tissue inhibitor of metalloproteinases 2,TIMP2)在腦梗死患者梗死區(qū)域組織的腦微血管中表達(dá)上調(diào),過表達(dá)TIMP2可依次激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2和c-Jun N末端激酶1/2信號(hào)通路,進(jìn)而升高絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)的磷酸化水平而介導(dǎo)炎性反應(yīng)[25]。Fann等[26]研究發(fā)現(xiàn)MAPK和NF-κB信號(hào)通路在調(diào)節(jié)腦缺血皮質(zhì)神經(jīng)元和腦組織中炎性細(xì)胞的表達(dá)和活化中起重要作用。p38MAPK是MAPK一個(gè)重要的信號(hào)通路,在炎性反應(yīng)、應(yīng)激等多種病理生理過程中發(fā)揮重要作用,一旦被激活,磷酸化的p38MAPK快速實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞,激活NF-κB信號(hào)通路,介導(dǎo)炎性反應(yīng),促進(jìn)IS進(jìn)程[27]。Liu等[28]研究發(fā)現(xiàn),在IS模型鼠腦梗死組織海馬CA1區(qū)TIMP2、p38MAPK表達(dá)上調(diào),而miR-410表達(dá)下調(diào);TIMP2是miR-410的靶基因;過表達(dá)miR-410通過靶向TIMP2調(diào)節(jié)MAPK途徑而抑制IS海馬神經(jīng)元的丟失,減輕炎性反應(yīng)損傷,減少梗死區(qū)域面積;miR-410升高或TIMP2降低可促進(jìn)細(xì)胞存活率和增殖,發(fā)揮抗炎及保護(hù)神經(jīng)的作用。

3.1.4 Act1/NF-κB通路:Act1即NF-κB激活劑1(NF-κB activator 1,Act1),活化的Act1可直接激活其下游IκB激酶,參與NF-κB的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,誘導(dǎo)促炎因子IL-6的分泌,促進(jìn)炎性反應(yīng)。Sun等[29]研究表明,Act1/NF-κB信號(hào)通路與IS后炎性反應(yīng)損傷有關(guān),Act1作為miR-298的靶標(biāo),在IS模型鼠中表達(dá)上調(diào),而miR-298表達(dá)下調(diào);過表達(dá)miR-298通過負(fù)調(diào)控Act1/NF-κB信號(hào)通路,促進(jìn)炎性反應(yīng)發(fā)生、發(fā)展,從而加劇缺血性腦梗死損傷和神經(jīng)功能缺損。Sun等[30]研究還發(fā)現(xiàn),IS模型鼠Act1表達(dá)上調(diào),miR-215表達(dá)下調(diào);上調(diào)miR-215可負(fù)調(diào)節(jié)Act1/NF-κB信號(hào)通路,減少缺血性梗死面積和改善神經(jīng)功能缺損。

3.2 JAK2/STAT3信號(hào)通路JAK2/STAT3是JAK/STAT信號(hào)通路中重要的一條,與炎性反應(yīng)密切相關(guān),在IS的發(fā)病機(jī)制中起重要作用[31]。JAK2蛋白主要在大鼠大腦神經(jīng)元胞質(zhì)內(nèi)和少數(shù)膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)表達(dá),STAT3蛋白則廣泛分布在大鼠整個(gè)大腦神經(jīng)系統(tǒng),在腦缺血再灌注損傷后磷酸化的JAK2和STAT3表達(dá)量明顯增加[32]。研究表明,磷酸化的STAT3可釋放促炎介質(zhì)而促進(jìn)IS后炎性反應(yīng),加重腦損傷,抑制STAT3激活后可抑制腦缺血再灌注損傷中的炎性反應(yīng)[33]。Tian等[34]經(jīng)熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)證實(shí),miR-216a直接靶向JAK2的3'UTR,過表達(dá)miR-216a可抑制IS模型腦缺血區(qū)JAK2蛋白水平,負(fù)調(diào)節(jié)JAK2/STAT3信號(hào)通路,抑制炎性反應(yīng)介質(zhì)及炎性細(xì)胞因子生成,減少腦梗死區(qū)的體積并改善神經(jīng)功能缺損。

3.3 Notch信號(hào)通路Notch信號(hào)通路由4種Notch受體(Notch1/2/3/4)、5種 Notch 配體(Delta-like1/3/4、Jagged1和Jagged2)和效應(yīng)分子(CSL和Hes)組成。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,小膠質(zhì)細(xì)胞均表達(dá)Notch通路相關(guān)分子。在腦缺血再灌注損傷模型中,Notch信號(hào)通路激活,Notch1通過其配體Jagged1激活小膠質(zhì)細(xì)胞,促進(jìn)促炎細(xì)胞因子的分泌,促進(jìn)炎性細(xì)胞的浸潤[35]。Cao等[36]研究發(fā)現(xiàn)阻斷Notch1通路,可降低促炎因子IL-1β、IL-6等的表達(dá),抑制炎性反應(yīng)。Shi等[37]研究證實(shí)Notch1為miR-137的靶基因,在腦缺血缺氧損傷模型中miR-137靶向負(fù)調(diào)控Notch1,抑制Notch信號(hào)通路,從而保護(hù)神經(jīng)元免受腦缺血缺氧引起細(xì)胞損傷。

3.4 TGF-β/Smad信號(hào)通路轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)超家族是一組可以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、增殖和凋亡的蛋白質(zhì),迄今已發(fā)現(xiàn)TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3和 TGF-β1β2四種亞型,能與相應(yīng)的TGF-β受體結(jié)合,主要由Smads蛋白(drosophila mothers against decapentaplegic protein)家族轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào),介導(dǎo)跨膜信號(hào)傳入細(xì)胞核內(nèi)與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合,調(diào)控靶基因的表達(dá)[38]。研究發(fā)現(xiàn) TGF-β/Smad通路在炎性反應(yīng)的發(fā)展過程中起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用。Wang等[39]研究表明在腦缺血再灌注損傷模型中,損傷24 h后檢測(cè)腦組織海馬CA1區(qū)TGF-β1表達(dá)明顯增加,p-Smad2/3水平也呈逐漸上升趨勢(shì),而阻斷TGF-β/Smad3信號(hào)通路后,腦梗死體積增大,神經(jīng)功能缺損評(píng)分增加,提示TGF-β/Smad2/3信號(hào)通路在腦缺血再灌注損傷后發(fā)揮抗炎及神經(jīng)保護(hù)作用。Liu等[40]研究發(fā)現(xiàn)腦缺血后miR-21明顯上調(diào)并且通過TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)通路來調(diào)節(jié)神經(jīng)元前體細(xì)胞,改善炎性反應(yīng)后神經(jīng)損傷;miR-34a可能通過抑制腦缺血后的TGF-β/Smad4信號(hào)通路來負(fù)調(diào)節(jié)神經(jīng)元前體細(xì)胞的增殖,促進(jìn)腦缺血損傷后神經(jīng)恢復(fù)[40]。

4 結(jié)語和展望

近年來腦卒中造成的危害日趨嚴(yán)重,發(fā)病4.5 h內(nèi)采用組織型纖溶酶激活劑進(jìn)行靜脈溶栓是目前治療的有效方法,但由于治療時(shí)間窗較窄,臨床上真正獲益的患者不超過3%,因此需要不斷尋求新的靶點(diǎn)為IS的防治提供新策略和新思路。

多種MiRNAs參與IS的炎性反應(yīng)并在其中起著重要的調(diào)控作用,成為近年來研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。如通過MiRNA mimics上調(diào)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有明顯保護(hù)作用的MiRNA,可抑制IS后的炎性反應(yīng),促進(jìn)受損腦細(xì)胞的修復(fù);或通過 MiRNA inhibitors下調(diào)某些可加重缺血后炎性反應(yīng)及神經(jīng)損傷的MiRNA,則可減輕腦卒中后的炎性反應(yīng),減輕腦損傷及腦梗的發(fā)生。進(jìn)一步探討MiRNAs在IS中的作用對(duì)IS的預(yù)防、診斷、治療及預(yù)后評(píng)估均具有重要臨床意義。