長鏈非編碼RNA 導(dǎo)致腦微出血的病理生理機(jī)制研究進(jìn)展

潘培芬，吳家萱，李春艷，韓劍虹

腦微出血（cerebral microbleeds，CMBs）是腦實(shí)質(zhì)內(nèi)點(diǎn)狀的出血性病變，是腦內(nèi)終末期微小血管（直徑＜200 μm）病變導(dǎo)致含鐵血黃素在腦組織內(nèi)沉積［1］。CMBs會(huì)影響患者認(rèn)知功能，增加卒中、癡呆、抗血栓治療、靜脈溶栓后出血轉(zhuǎn)化甚至死亡的風(fēng)險(xiǎn)，且隨著CMBs病灶數(shù)目的增多，患者步態(tài)異常、精神癥狀、溶栓后出血轉(zhuǎn)化及不良預(yù)后的發(fā)生率明顯升高［2-3］。然而CMBs起病隱匿，早期多無確切臨床癥狀［4］，且其確切發(fā)病機(jī)制尚未明確，既往研究多將CMBs的發(fā)生歸因于腦淀粉樣血管?。╟erebral amyloid angiopathy，CAA）與高血壓血管病變，其病理過程主要涉及微血管內(nèi)皮損傷、氧化應(yīng)激、血管炎癥、血腦屏障（blood-brain barrier，BBB）破壞、β-淀粉樣蛋白（amyloid β-protein，Aβ）沉積等［5-6］。近年來研究發(fā)現(xiàn)，長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中具有高度特異性，其大量存在于多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中［7］，且與CMBs的病理過程關(guān)系密切，其可能參與CMBs的發(fā)生發(fā)展［8］，然而目前尚未見直接分析LncRNA與CMBs關(guān)系的研究。因此，本文通過回顧既往文獻(xiàn)，綜述LncRNA導(dǎo)致CMBs的病理生理機(jī)制，以期為早期識別、治療CMBs和改善CMBs患者預(yù)后提供新思路。

1 LncRNA簡介

LncRNA是一種長度超過200個(gè)核苷酸的非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）分子，位于細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中，沒有開放的閱讀框，通常認(rèn)為不具有編碼蛋白質(zhì)的能力［9］。根據(jù)LncRNA在染色體上的相對位置，可將其細(xì)分為反義LncRNA、內(nèi)含子LncRNA、反向LncRNA、基因間LncRNA、啟動(dòng)子上游LncRNA、啟動(dòng)子相關(guān)LncRNA、轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)相關(guān)LncRNA［10］。LncRNA在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、翻譯、染色質(zhì)調(diào)節(jié)等基因調(diào)控過程中均發(fā)揮著重要作用［11］。LncRNA種類復(fù)雜，不同的LncRNA有不同的功能，如富核轉(zhuǎn)錄本1（nuclear-enriched transcript 1，NEAT1）是一種由多個(gè)內(nèi)分泌腫瘤1型（multiple endocrine tumor type 1，MEN1）基因轉(zhuǎn)錄而成的LncRNA，其可通過表觀遺傳學(xué)或作為競爭性內(nèi)源性RNA和相關(guān)miRNA共同調(diào)節(jié)基因表達(dá)及DNA的損傷修復(fù)［12］。研究顯示，敲低NEAT1可抑制與胞吞作用相關(guān)的基因表達(dá)，從而降低Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷［13］。轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1（metastasis-associated lung carcinoma transcript 1，MALAT1）是哺乳動(dòng)物中一種高度保守的LncRNA，可在神經(jīng)系統(tǒng)疾病如腦梗死［14］、周圍神經(jīng)損傷［15］、腦小血管?。?］等疾病中顯示。小核仁RNA宿主基因（small nucleolar RNA host genes，SNHGs）是LncRNA的一個(gè)亞群，已被發(fā)現(xiàn)在腫瘤中廣泛表達(dá)，其可通過競爭內(nèi)源性RNA、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能和調(diào)節(jié)表觀遺傳標(biāo)記等過程而影響腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和凋亡，進(jìn)而參與腫瘤的發(fā)生［16］。研究表明，SNHGs在神經(jīng)系統(tǒng)疾病包括膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、急性腦梗死中表達(dá)異常［17］。目前尚無關(guān)于LncRNA導(dǎo)致CMBs的相關(guān)研究，但有研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA可能通過參與微血管內(nèi)皮功能障礙、BBB破壞、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）、Aβ沉積等病理生理過程而導(dǎo)致微血管結(jié)構(gòu)損傷，造成血管壁破裂出血［18-21］。由此推測，LncRNA可能參與CMBs的發(fā)生發(fā)展。

2 LncRNA導(dǎo)致CMBs的病理生理機(jī)制

2.1 微血管內(nèi)皮功能障礙和BBB破壞 BBB破壞被認(rèn)為是CMBs發(fā)生發(fā)展的始動(dòng)環(huán)節(jié)，其由單層腦內(nèi)皮細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、周細(xì)胞和基底膜緊密相連形成，對維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)起著至關(guān)重要的作用［5］。血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷可導(dǎo)致BBB破壞，引起B(yǎng)BB通透性增加，而BBB滲漏可形成局部CMBs［22］。研究顯示，LncRNA與BBB通透性密切相關(guān)［18］。YIN等［23］研究發(fā)現(xiàn)，沉默LncRNA尿路上皮癌相關(guān)1（urothelial carcinoma associated 1，UCA1）基因可抑制微血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和血管形成。LONG等［24］研究顯示，過表達(dá)LncRNA小核仁RNA宿主基因12（small nucleolar RNA host gene 12，SNHG12）可抑制氧葡萄糖剝奪/復(fù)氧（oxygen-glucose deprivation/reoxygenation，OGD/R）后腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡和炎癥反應(yīng)，但可促進(jìn)血管生成。研究發(fā)現(xiàn)，腦小血管?。╟erebral small vessel disease，CSVD）的血管生成過程，包括修復(fù)和重塑的過程，均可能會(huì)損傷內(nèi)皮細(xì)胞功能和細(xì)胞連接，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)和BBB通透性增加［19］。CHE等［8］研究發(fā)現(xiàn)，高血糖可誘導(dǎo)LncRNA MALAT1表達(dá)增加，其可通過激活miR-7641來調(diào)節(jié)易位啟動(dòng)子區(qū)（translocated promoter region，TPR）的表達(dá)，從而誘導(dǎo)微血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，進(jìn)而加重CSVD引起的神經(jīng)功能障礙。NING等［25］研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA前列腺雄激素調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄本1（prostate androgen-regulated transcript 1，PART1）在Aβ1-42孵育的內(nèi)皮細(xì)胞中上調(diào)，而LncRNA PART1過表達(dá)可增加BBB通透性。綜上，LncRNA可能通過誘導(dǎo)微血管內(nèi)皮功能障礙和BBB破壞而參與CSVD引起的神經(jīng)功能障礙，這為LncRNA參與CMBs的發(fā)生發(fā)展提供了新思路。

2.2 氧化應(yīng)激 氧化應(yīng)激被認(rèn)為是CSVD的主要發(fā)病機(jī)制之一，其可通過免疫激活釋放活性氧（reactive oxygen species，ROS）、趨化因子、細(xì)胞因子和基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）等免疫信號分子，從而加重大腦中的炎癥反應(yīng)［26］。據(jù)報(bào)道，MMP的激活與CMBs相關(guān)，而氧化應(yīng)激是MMP過表達(dá)的主要原因［27］。此外，氧化應(yīng)激在重金屬刺激下可通過芬頓反應(yīng)直接或間接產(chǎn)生ROS，并在ROS暴露期間干擾一氧化氮（nitric oxide，NO）信號通路，導(dǎo)致超氧化物迅速與NO結(jié)合并形成過氧亞硝酸鹽，使NO不可用，最終導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙，而過氧亞硝酸鹽是一種更強(qiáng)大的氧化劑，能夠破壞蛋白質(zhì)和DNA，進(jìn)一步加劇內(nèi)皮功能障礙［6］。KANG等［28］研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA SNHG15可通過miR-141介導(dǎo)靶基因SIRT1的通路，調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥和氧化應(yīng)激，增加促炎因子和氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)的表達(dá)水平，導(dǎo)致神經(jīng)元損傷，從而引發(fā)腦缺血/再灌注損傷。另有研究發(fā)現(xiàn)，在腦缺血/再灌注損傷小鼠海馬神經(jīng)元HT22細(xì)胞模型中，LncRNA SNHG12可通過抑制SIRT1/叉頭盒O3a（forkhead box O3a，F(xiàn)OXO3a）信號通路介導(dǎo)的自噬，提高細(xì)胞活性并抑制氧化應(yīng)激［29］。此外，ZHANG等［30］研究顯示，通過上調(diào)靶基因FZD3/5、激活Wnt//β-catenin信號通路而沉默LncRNA SRY盒轉(zhuǎn)錄因子21反義發(fā)散轉(zhuǎn)錄本1（SRYbox transcription factor 21 antisense divergent transcript 1，SOX21-AS1）可以減輕AD模型小鼠神經(jīng)元氧化應(yīng)激，并抑制神經(jīng)元凋亡。GUO等［31］在AD細(xì)胞損傷模型中發(fā)現(xiàn)，沉默LncRNA腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子反義RNA（brain-derived nutritional factor antisense RNA，BDNF-AS）可通過抑制細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激來減弱Aβ25-35誘導(dǎo)的嗜鉻細(xì)胞瘤12（pheochromacytoma 12，PC12）細(xì)胞神經(jīng)毒性。綜上，LncRNA與氧化應(yīng)激密切相關(guān)，推測LncRNA可能通過參與氧化應(yīng)激而引起CMBs，但其具體作用機(jī)制目前尚不明確，仍需進(jìn)一步研究證實(shí)。

2.3 炎癥反應(yīng)和AS 炎癥反應(yīng)是CMBs的重要危險(xiǎn)因素之一［5］。據(jù)報(bào)道，血管炎癥和全身炎癥反應(yīng)均可導(dǎo)致CMBs的發(fā)生發(fā)展，其中血管炎癥與高血壓動(dòng)脈病變和BBB破壞有關(guān)，而全身炎癥反應(yīng)可能與CAA相關(guān)的皮質(zhì)區(qū)微血管病變有關(guān)［32］。AS也是CMBs的重要危險(xiǎn)因素，ZHAO等［33］研究表明，在缺血性腦卒中患者中，CMBs與AS有關(guān)，而且隨著AS嚴(yán)重程度的增加CMBs病灶數(shù)量也增加。研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA可通過炎癥途徑影響AS的發(fā)展［20］。ZHOU等［34］研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA人白細(xì)胞抗原復(fù)合物11（human leukocyte antigen complex group 11，HCG11）可通過調(diào)節(jié)miR-224-3p/Janus激酶1（janus kinase1，JAK1）軸加速AS的進(jìn)展，而敲低LncRNA HCG11可通過靶向miR-224-3p/JAK1軸來抑制氧化低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL）誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)，表明LncRNA HCG11可能是診斷或治療AS的潛在靶點(diǎn)。LI等［35］研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA內(nèi)源性缺氧誘導(dǎo)因子1α反義RNA 2（hypoxiainducible factor 1α antisense RNA 2，HIF1A-AS2）和激活轉(zhuǎn)錄因子2（activating transcription factor 2，ATF2）在高脂肪飲食誘導(dǎo)的AS模型小鼠中高表達(dá)，而下調(diào)LncRNA HIF1A-AS2可通過降低ATF2的表達(dá)而抑制AS的發(fā)展。SONG等［36］研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤壞死因子α和異質(zhì)核糖核蛋白L免疫調(diào)節(jié)LncRNA（tumor necrosis factor-α and heterogeneous nuclear ribonucleoprotein L immune-regulatory LncRNA，THRIL）在ox-LDL處理后的巨噬細(xì)胞中上調(diào)，而敲低THRIL可抑制ox-LDL誘導(dǎo)的白介素（interleukin，IL）-1β、IL-6和腫瘤壞死因子α等炎癥因子在巨噬細(xì)胞中表達(dá)。以上研究結(jié)果提示，LncRNA可能通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和促進(jìn)AS的發(fā)生發(fā)展而參與CMBs的形成。

2.4 Aβ沉積 腦葉微出血與CAA密切相關(guān)，而CAA是由于Aβ沉積于血管壁所致［37］。研究發(fā)現(xiàn)，幕下及腦葉微出血患者血清Aβ1-40水平升高，混合CMBs（同時(shí)存在2個(gè)及以上CMBs病灶）患者簇蛋白呈高表達(dá)，而Tau蛋白表達(dá)水平在CMBs患者中普遍較高［38］。相關(guān)機(jī)制可能是，Aβ過度沉積可導(dǎo)致血管結(jié)構(gòu)脆性發(fā)生改變，進(jìn)而無法承受血壓的變化；另外，Aβ沉積與平滑肌細(xì)胞變性有關(guān)，后者可降低血管壁完整性，而血管壁變性和總體Aβ水平升高可增加CMBs發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)［39］。同時(shí)，Aβ沉積會(huì)破壞由內(nèi)皮細(xì)胞形成的緊密連接（tight juncyion，TJ）蛋白，使BBB通透性增加［40］，從而導(dǎo)致BBB滲漏，進(jìn)而引起局部CMBs［22］。LncRNA可通過調(diào)節(jié)TJ蛋白來改變BBB通透性，NING等［40］研究發(fā)現(xiàn)，Aβ1-42孵育的內(nèi)皮細(xì)胞中LncRNA小核仁RNA宿主基因7（small nucleolar RNA host gene 7，SNHG7）呈高表達(dá)，其可破壞BBB的完整性，同時(shí)該研究還表明，高表達(dá)的LncRNA牛磺酸上調(diào)基因1（taurine-upregulated gene 1，TUG1）可通過增加TJ蛋白的表達(dá)水平來降低BBB通透性。HUANG等［21］研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA NEAT1在淀粉樣蛋白前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）/早老素1（presenilin 1，PS1）轉(zhuǎn)基因小鼠中上調(diào)，這可促進(jìn)PTEN誘導(dǎo)的推定激酶1（PTENinduced kinase 1，PINK1）的泛素化和降解，導(dǎo)致自噬信號傳導(dǎo)、Aβ積累增加和小鼠認(rèn)知功能降低。上述研究結(jié)果表明，LncRNA與Aβ沉積相關(guān)，提示LncRNA可能通過調(diào)節(jié)Aβ沉積而在CMBs的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

3 小結(jié)及展望

CMBs的存在對老年人的認(rèn)知功能、卒中的發(fā)生、卒中后出血轉(zhuǎn)化的發(fā)生及不良預(yù)后具有重要影響，但其具體發(fā)生機(jī)制目前尚不明確，且CMBs患者早期無確切臨床癥狀，僅在完善SWI檢查時(shí)偶然被發(fā)現(xiàn)，缺乏早期診斷的生物標(biāo)志物及治療措施，成為臨床上一大難題。本文通過回顧既往文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，LncRNA可能導(dǎo)致微血管內(nèi)皮功能障礙、BBB破壞、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、AS及Aβ沉積等［18-21］，而上述病理生理過程與CMBs的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，推測LncRNA可能通過上述病理生理過程參與CMBs的發(fā)生發(fā)展，但目前尚無相關(guān)直接證據(jù)支持該推測。下一步可通過建立CMBs動(dòng)物模型、細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)，尋找可以證明LncRNA與CMBs發(fā)生相關(guān)的直接證據(jù)，使LncRNA應(yīng)用于CMBs的早期診斷和治療成為可能。

作者貢獻(xiàn)：潘培芬進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)/資料收集，撰寫、修訂論文；李春艷進(jìn)行文章的可行性分析；潘培芬、吳家萱進(jìn)行文獻(xiàn)/資料整理；韓劍虹負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校，并對文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。