長(zhǎng)鏈非編碼RNA對(duì)缺血性腦卒中的調(diào)控作用及中藥對(duì)其影響

林秀苗，頓玲露，廖鐘玲，盧昌均，安紅偉，周哲屹

缺血性腦卒中(ischemic stroke，IS)是急性腦血管病的一種主要類型，當(dāng)腦血管出現(xiàn)阻塞或狹窄性閉塞，進(jìn)入大腦的血流中斷而導(dǎo)致腦組織損傷、神經(jīng)元壞死，出現(xiàn)神經(jīng)功能缺損。缺血性腦卒中約占腦卒中的80%，具有發(fā)病率高、死亡率高及致殘率高的特點(diǎn)[1]。缺血性腦卒中危害性大，給病人、社會(huì)及國(guó)家都帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)及精神負(fù)擔(dān)[2]，認(rèn)識(shí)缺血性腦卒中的發(fā)病機(jī)制對(duì)其治療具有重要意義。近年來(lái)，長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，LncRNA)受到密切關(guān)注，其具有多種生物學(xué)特性，可參與基因的表達(dá)調(diào)控、染色體修飾等[3]。越來(lái)越多的研究顯示，LncRNA在缺血性腦卒中的生理病理過(guò)程中發(fā)揮重要的作用[4]。部分中藥及其有效成分通過(guò)作用于LncRNA相關(guān)靶點(diǎn)對(duì)缺血性腦卒中起治療作用。本研究就LncRNA在缺血性腦卒中發(fā)病過(guò)程中的調(diào)控作用及中藥對(duì)其影響做一綜述，以期對(duì)缺血性腦卒中的診治提供新的靶點(diǎn)，并發(fā)揮傳統(tǒng)中醫(yī)的優(yōu)勢(shì)，改善缺血性腦卒中病人的預(yù)后。

1 LncRNA概述

1.1 生物學(xué)特征 LncRNA通常是指一類長(zhǎng)度具有大于200個(gè)核苷酸的RNA轉(zhuǎn)錄本，主要存在于細(xì)胞核中，是一種不具備編碼蛋白質(zhì)潛能的物質(zhì)，與蛋白編碼基因相比，LncRNA由于缺乏顯著的開(kāi)放閱讀框(open reading frame，ORFs)而使得編碼蛋白能力局限[5]。過(guò)去LncRNA被認(rèn)為是一種轉(zhuǎn)錄垃圾，不被機(jī)體需要。但近年來(lái)的研究認(rèn)為L(zhǎng)ncRNA可能是許多細(xì)胞的調(diào)控因子，LncRNA具有很強(qiáng)的組織特異性，可發(fā)揮基因轉(zhuǎn)錄順式或反式調(diào)控作用，經(jīng)過(guò)剪接或非剪接、聚腺苷酸化或非聚腺苷酸化的處理參與多種生物化學(xué)過(guò)程[6]。目前LncRNA的生物學(xué)功能研究尚未明確，有待更深層次的挖掘研究。

1.2 LncRNA作用機(jī)制 越來(lái)越多的研究表明，LncRNA在人體中擁有龐大的數(shù)量并且具有重要作用，其代表了哺乳動(dòng)物基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)新調(diào)控層，人類疾病的病理生理學(xué)基礎(chǔ)與這個(gè)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)，通過(guò)抑制或促進(jìn)各個(gè)方面的炎癥信號(hào)，廣泛參與到生物學(xué)基本過(guò)程，如細(xì)胞自噬、凋亡，炎癥反應(yīng)，血管生成及神經(jīng)修復(fù)等，對(duì)缺血性腦卒中機(jī)制研究具有重要的意義[7-8]。LncRNA的主要作用機(jī)制：①LncRNA可作為一個(gè)支架或者橋梁在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄過(guò)程中調(diào)節(jié)染色質(zhì)修飾酶從而改變基因表達(dá)水平；②作為一種信號(hào)分子，通過(guò)其時(shí)空表達(dá)特異性傳遞生物發(fā)育的調(diào)控信號(hào)，進(jìn)而在調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)中發(fā)揮調(diào)控作用；③作為一種調(diào)控因子，具有調(diào)控染色質(zhì)的作用，參與蛋白修飾的調(diào)控，如DNA甲基化[9-10]。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)LncRNA在疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[11]。LncRNA的生物學(xué)功能及作用機(jī)制可能為早期識(shí)別缺血性腦卒中的生物標(biāo)志物的研究提供方向，并可能成為治療缺血性腦卒中的潛在新靶點(diǎn)[12]。

2 LncRNA對(duì)缺血性腦卒中的作用

缺血性腦卒中不僅給身體健康帶來(lái)嚴(yán)重的損害，同時(shí)還可帶來(lái)嚴(yán)重的并發(fā)癥，導(dǎo)致腦功能出現(xiàn)永久性功能障礙，甚至死亡。研究認(rèn)為，缺血性腦卒中與細(xì)胞自噬、細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)、血管新生、神經(jīng)修復(fù)密切相關(guān)，而LncRNA可以通過(guò)影響上述途徑參與到缺血性腦卒中的發(fā)病中[13]。

2.1 LncRNA與細(xì)胞自噬 自噬是一種重要的細(xì)胞生理過(guò)程，通過(guò)吞噬細(xì)胞內(nèi)變形、衰老及凋亡和損傷的細(xì)胞器或大分子物質(zhì)，從而維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)及協(xié)調(diào)細(xì)胞在病原體感染的反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用[14]。LncRNA H19(H19)是最早發(fā)現(xiàn)的LncRNA因子之一。曹雯[15]研究發(fā)現(xiàn) H19可以通過(guò)激活自噬途徑阻礙缺血性腦卒中微血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和形成，加快內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，從而影響血管生成，同時(shí)抑制H19可以促進(jìn)受損的神經(jīng)細(xì)胞修復(fù)，可加快部分神經(jīng)功能恢復(fù)；Yao等[16]通過(guò)建立細(xì)胞模型來(lái)模擬體外腦再灌注損傷，發(fā)現(xiàn)LncRNA SNHG12(SNHG12)可以通過(guò)減少自噬反應(yīng)而改善缺血性腦卒中癥狀。

2.2 LncRNA與細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡是指為了維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，相關(guān)基因調(diào)控誘導(dǎo)凋亡相關(guān)信號(hào)通路調(diào)節(jié)細(xì)胞有序、主動(dòng)的細(xì)胞死亡的一個(gè)生理過(guò)程[17]。有研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA ANRIL[antisense non-coding RNA in the INK4 locus (ANRIL)]即LncRNA反義位于INK4位點(diǎn)可以減輕缺氧-葡萄糖剝奪(oesophago gastroduo denoscopy，OGD)誘導(dǎo)的PC-12細(xì)胞凋亡[18]。Liu等[19]采用OGD刺激大鼠腎上腺髓質(zhì)來(lái)源的嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞系PC-12，探討了ANRIL的作用及其機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ANRIL表達(dá)水平明顯升高，細(xì)胞凋亡明顯減少，表明ANRIL的過(guò)表達(dá)改變了OGD處理PC-12細(xì)胞的生長(zhǎng)，沉默ANRIL抑制了OGD處理PC-12細(xì)胞的生長(zhǎng)。另有研究發(fā)現(xiàn)，SNHG6(small nucleolar RNA host gene 6，SNHG6)在OGD誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞和小鼠大腦中動(dòng)脈閉塞(MCAO)模型中均有明顯的表達(dá)；實(shí)驗(yàn)表明抑制SNHG6可提高細(xì)胞的活力及生命力，SNHG6基因敲除可降低MCAO小鼠的腦梗死面積，改善神經(jīng)功能，減少缺血性腦卒中的發(fā)生；此研究揭示了SNHG6具有調(diào)節(jié)缺血性腦卒中病人神經(jīng)元凋亡，從而調(diào)控神經(jīng)元的作用[20]。

2.3 LncRNA與炎癥 炎癥是一種生物學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，在發(fā)生炎癥反應(yīng)的時(shí)候，許多生物活動(dòng)被激活保護(hù)機(jī)體免受傷害，其中包括多種免疫細(xì)胞的聚集、血管通透性改變、細(xì)胞因子擴(kuò)散等。急性且劇烈的炎癥反應(yīng)是缺血性腦卒中發(fā)生過(guò)程中最主要的病理過(guò)程，并且是缺血性腦卒中病理生理學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Nespas是LncRNA的因子之一，Deng等[21]建立了小鼠MCAO模型，其實(shí)驗(yàn)證實(shí)LncRNA Nespas通過(guò)減少神經(jīng)炎癥反應(yīng)的發(fā)生在缺血性腦卒中發(fā)揮重要的保護(hù)作用，并且LncRNA Nespas在小膠質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá)，可以通過(guò)影響小膠質(zhì)細(xì)胞而誘導(dǎo)其死亡，從而影響缺血性腦卒中的發(fā)展。星形膠質(zhì)細(xì)胞為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最豐富的膠質(zhì)細(xì)胞類型，成為神經(jīng)病理學(xué)及生理學(xué)研究的重點(diǎn)，與炎癥密切相關(guān)。有研究表明，LncRNA可以通過(guò)上調(diào)部分炎性細(xì)胞因子表達(dá)而促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡成為治療缺血性腦卒中的關(guān)鍵[22]。

2.4 LncRNA與血管新生 血管內(nèi)皮細(xì)胞具有調(diào)節(jié)血管壁的功能，主要黏附于血管和淋巴管內(nèi)表面的扁平上皮，存在于血管內(nèi)層中。LncRNA AK094457是LncRNA之一，Zhuo等[23]研究發(fā)現(xiàn)，抑制AK094457可明顯加快內(nèi)皮細(xì)胞的活力和遷移能力，進(jìn)而防止血管內(nèi)皮細(xì)胞受到破壞，對(duì)細(xì)胞內(nèi)皮起到保護(hù)作用。LncRNA MALAT1與缺血性腦卒中關(guān)系非常密切，MALAT1高表達(dá)可以促進(jìn)血管內(nèi)皮的新生，反之，則阻礙血管內(nèi)皮的新生[24]。Wang等[25]研究顯示，在缺血情況下，LncRNA MALAT1通過(guò)15 LOX1/STAT3信號(hào)通路發(fā)揮促血管生成作用，且觀察到腦內(nèi)皮細(xì)胞中的MALAT1表達(dá)可增強(qiáng)，從而對(duì)缺血性腦卒中局部組織起到保護(hù)作用。越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA可通過(guò)阻止腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞的損壞，從而對(duì)血腦屏障起到保護(hù)作用[26]。Zhan等[27]發(fā)現(xiàn)缺氧-葡萄糖剝奪/復(fù)氧(OGD/R)干預(yù)后的大鼠腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞模型中觀察到人類母系表達(dá)基因3(MEG3)，而MEG3在缺血性腦卒中后表達(dá)水平明顯下降，阻礙缺血性腦卒中后血管生成?？偠灾琇ncRNA與血管內(nèi)皮關(guān)系密切，而內(nèi)皮細(xì)胞的損傷破壞了血腦屏障的完整性，在缺血性腦卒中后再灌注損傷中起到了主要作用。

3 中藥在腦卒中的治療中對(duì)非編碼RNA的影響

目前，靜脈溶栓治療是缺血性腦卒中唯一確定有效的臨床治療策略，但其治療時(shí)間窗狹窄(癥狀出現(xiàn)后不到4.5 h)，因此，大約只有20%的缺血性腦卒中病人能接受這種治療，并且由于缺血再灌注損傷，效果并非很理想，尋求治療缺血性腦卒中的多種方法是目前研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)中醫(yī)中藥治療缺血性腦卒中具有悠久歷史。多項(xiàng)研究表明，多種中草藥的生物活性成分可以改善腦神經(jīng)的功能，減輕缺血性腦卒中的臨床癥狀[28]。一般認(rèn)為，中藥主要通過(guò)抗血栓形成、抗氧化和抗炎、改善血管再生等作用來(lái)促進(jìn)腦卒中的神經(jīng)功能恢復(fù)[29-30]。迄今已發(fā)現(xiàn)部分中藥及有效成分可以通過(guò)調(diào)控LncRNA發(fā)揮治療缺血性腦卒中的作用[31]。

白藜蘆醇(Resveratrol，RSV)為一種天然的多酚類植物抗毒素，多種食物中均可以見(jiàn)到，具有止痛、抗血栓、提高免疫能力、抗氧化、抗炎及調(diào)脂的作用[32]。白藜蘆醇可參與到細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖及炎癥反應(yīng)3個(gè)關(guān)鍵機(jī)制的調(diào)控；Varonie等[33]研究顯示，白藜蘆醇可調(diào)節(jié)LncRNA，目前成為缺血性腦卒中的治療靶點(diǎn)。賈雪凌等[34]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可通過(guò)調(diào)控MALAT1(LncRNA的因子之一)基因來(lái)抑制炎性因子[白細(xì)胞介素-6(IL-6)、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)]和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的表達(dá)；白藜蘆醇還可通過(guò)調(diào)控LncRNA而發(fā)揮抗血小板、降脂的功能，從而改善動(dòng)脈斑塊，降低缺血性腦卒中的發(fā)病率[35]。有研究表明，丹皮酚為牡丹皮主要成分之一，具有神經(jīng)保護(hù)、改善大腦血液循環(huán)的作用，通過(guò)靶向作用于LncRNA H19可以減輕腦梗死及局部缺血，還可以預(yù)防缺血后神經(jīng)退行性病變等[36-37]。姜黃素可以從姜黃、菖蒲、莪術(shù)和郁金等中藥中提取出來(lái)，是一種天然抗氧化劑，具有神經(jīng)保護(hù)作用。姜黃素不僅可以減輕腦梗死面積，還可以改善腦神經(jīng)的功能，抑制神經(jīng)元的破壞，提高缺血再灌注損傷后神經(jīng)元存活率[38]。Wang等[39]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可下調(diào)細(xì)胞中LncRNA的AK125910因子，而AK125910的表達(dá)不僅能抑制細(xì)胞凋亡，且能促進(jìn)細(xì)胞增殖，同時(shí)減少細(xì)胞凋亡，從而對(duì)缺血性損傷具有神經(jīng)保護(hù)作用。

4 小結(jié)與展望

目前，缺血性腦卒中的發(fā)病率逐年上升，發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，多種細(xì)胞因子及細(xì)胞的炎癥反應(yīng)、自噬、凋亡、血管新生等參與到其中，構(gòu)成繁雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。目前治療缺血性腦卒中方法有限。相比于西醫(yī)藥物治療，傳統(tǒng)中藥具有多方面、多靶點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，可以全面調(diào)控各靶點(diǎn)抑制缺血性腦卒中的進(jìn)展。LncRNAs與缺血性腦卒中具有密切的關(guān)系。至今，許多中藥的活性成分可以通過(guò)作用于LncRNA對(duì)缺血性腦卒中的治療起作用；LncRNA可能作為中藥治療腦卒中的作用靶點(diǎn)之一。中藥作用于LncRNA調(diào)節(jié)腦卒中后血管新生及血流恢復(fù)等研究尚處于初步階段。今后的研究中需探索更多中藥或中藥活性成分對(duì)血管特異性 LncRNA的調(diào)節(jié)作用，特別是干預(yù)靶基因?qū)ρ苌傻恼{(diào)控作用，從而為中藥治療缺血性腦卒中提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為臨床診治缺血性腦卒中提供新方法。