長鏈非編碼RNA調控缺血性腦卒中后血管新生的研究進展

李瀟，周爽，趙琛

缺血性腦卒中是由短暫或永久性的局部腦血流減少引起的腦血管病，是導致成人殘疾的主要原因之一，從細胞和分子層面揭示腦卒中的病理生理過程一直是對該病研究的熱點［1-2］。研究表明，血管新生可能是治療腦卒中的重要靶點之一［3-4］。長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）與腫瘤、心血管病、腦卒中等疾病密切相關。大量在缺血性腦卒中中異常表達的lncRNAs 被篩選出來［5］。最近研究發現，lncRNA可能在生理和病理情況下介導血管新生［6］。本文對lncRNA 調控腦卒中后血管新生的分子生物學機制進展進行綜述，以期為缺血性腦卒中發病機制的研究、診斷及治療提供新的思路。

1 lncRNA概述

lncRNA 是一類長度大于200 nt 的調節性非編碼RNA，分布在胞核和胞質中，主要參與蛋白質翻譯過程的調控及靶向運輸，與其他非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）相比，lncRNA 種類更多，功能更復雜［3，6-7］。lncRNA 與其他分子之間的相互作用是其發揮生物學功能的基礎，其自身二級和三級結構以及結合位點的動態變化使其能夠與DNA、其他RNA 和蛋白質相互作用［8］。根據其分子機制，lncRNA被分為4種類型：（1）信號lncRNA，作為信號傳導分子參與特殊信號通路的傳導。（2）誘餌lncRNA，通過直接結合miRNA，阻斷其作用和信號通路，充當miRNA 海綿。（3）引導lncRNA，將核糖核蛋白匹配到染色質的靶標上。（4）支架lncRNA，主要結合不同的蛋白構建復合體［8-10］。

2 lncRNA與缺血性腦卒中

研究表明，lncRNA在缺血性腦卒中的發病機制中起著重要作用［11］。有研究采用高通量測序技術觀察腦卒中后lncRNA的表達，發現在卒中小鼠模型的腦組織中，lncRNA 表達譜發生了明顯變化［12-14］。一項研究顯示，與健康對照者相比，卒中患者血細胞中lncRNA的表達發生了特異性、顯著性改變［15］。體外和體內的細胞水平研究表明，一些對缺血敏感的lncRNA參與了組織缺血后的炎癥、細胞存活和血管生成等過程［16-17］。另有文獻報道，lncRNA 在腦缺血后的神經保護和血管生成中也起一定作用［18-19］。因此，研究lncRNA調控血管新生的機制可能為缺血性腦卒中提供更高效的治療方法。

3 缺血性腦卒中后血管新生相關的lncRNA

3.1 lncRNA MALAT1 lncRNA MALAT1 是一種與人類疾病密切相關的lncRNA，最初發現其與肺癌的轉移有關［20］。據報道，MALAT1 通過調節成纖維細胞生長因子2（FGF2）的表達促進血管生成；同時MALAT1 也是腦卒中后上調程度最高的lncRNA 之一，其在缺血性腦卒中發生時起腦保護作用［21］。體外和體內研究證實MALAT1可通過調節血管生成相關的因子15-脂氧合酶1（15-LOX1）、血管內皮生長因子（VEGF）和轉錄激活因子3（STAT3）的表達來促進血管生成，減少細胞凋亡，減輕炎癥［22-23］。另有研究發現，MALAT1 可能通過抑制缺血性腦卒中引起的內皮細胞死亡和炎癥，保護大腦微血管和薄壁組織免受缺血損傷，從而保護腦血管和神經［24］。Wang等［23］研究證明在缺血狀態下，MALAT1 在腦內皮細胞中的表達增強，其通過激活15-LOX1/STAT3信號通路發揮促血管生成作用。Zhang 等［20］研究了MALAT1 在調節血管生成中的潛在作用和分子機制，發現MALAT1 表達缺失小鼠后肢缺血后局部血流恢復明顯降低，毛細血管密度降低；此外，沉默MALAT1 能顯著減少骨骼肌微血管內皮細胞（SMMEC）的形成、遷移和增殖；該研究還發現血管內皮生長因子受體2（VEGFR2）是MALAT1 的下游直接靶點，局部組織缺血后，MALAT1和VEGFR2可協同促進血管新生。

3.2 lncRNA MIAT lncRNA MIAT 長約9 kb，定位在細胞核，包含5 個外顯子，不編碼任何轉錄產物，最初被認為只是一個功能性RNA［25］。近年來研究發現，MIAT 不僅參與腫瘤的發生發展，還能抑制腦組織中血管的重構［26-27］，是缺血性腦卒中患者的獨立預后指標。Zhu等［27］研究發現，MIAT的表達水平與腦卒中的嚴重程度和腦梗死體積呈正相關。Deng等［28］發現，MIAT在大腦中動脈閉塞（MCAO）大鼠的腦組織中異常表達，MIAT 通過競爭性結合miR-204-5p促進高遷移率族蛋白B1（HMGB1）表達升高；抑制MIAT 可以減少腦微血管內皮細胞損傷，誘導腦微血管內皮細胞的生成，增加存活神經元的數量；但Jiang 等［29-30］研究發現，神經血管功能障礙時MIAT表達升高；VEGF是一種內皮細胞的有絲分裂原，是血管新生和血管通透性的標志物，MIAT 通過對miR-150-5p的海綿作用上調VEGF 的表達，發揮競爭性內源RNA（ceRNA）的作用；敲除MIAT 后會導致腦微血管變性、中樞神經系統神經血管病（如阿爾茨海默病）等疾病。

3.3 lncRNA MEG3 MEG3 是一個長約1.6 kb 的印跡基因，位于染色體14q32.3 DLK1，在人體許多正常組織中表達，具有抗腫瘤增殖的作用［31］。Zhang等［32］發現，MEG3 失活會導致小鼠促血管生成基因的表達增加，促進大腦微血管再生。另有研究發現，在MCAO 大鼠模型中，敲低MEG3 可激活Notch 信號，促進血管新生和功能重建，提示缺血性卒中后下調MEG3 的表達可能對缺血組織起保護作用［33-34］。此外，抑制MEG3 可調節p53/NOX4 軸，促進血管新生，還可保護腦微血管內皮細胞免受氧葡萄糖剝奪-再恢復（OGD/R）誘導的細胞凋亡［35］。Shen 等［36］的研究也表明，敲低lncRNA MEG3可能有助于腦血管的再生。

3.4 lncRNA ANRIL ANRIL 位于人類CDKN2A/B基因座的9p21.3處，在RNA聚合酶Ⅱ的催化下被轉錄成3 834 bp lncRNA［37-38］。lncRNA ANRIL 的表達與染色體9p21.3 的變異相關，被認為是腦卒中的一種新的遺傳標記［39］。過表達ANRIL 可上調VEGF，激活核因子（NF）-κB 信號通路，促進大鼠的血管生成，而敲除ANRIL 基因后，則無這種促血管新生的效應［17，40-41］。

3.5 其他lncRNA lncRNA-H19 是由H19 基因編碼的長約2.3 kb 的RNA，是一種高度保守的印跡基因，僅在母體等位基因中表達［39］。最初認為H19 主要在胚胎發育和生長控制中發揮作用［42］。后續研究發現血漿H19水平對缺血性腦卒中有較高的診斷價值［43］。H19基因rs217727位點突變與缺血性腦卒中的發病相關［44］。敲低lncRNA H19 后可激活自噬通路，抑制人腦微血管內皮細胞D3（hCMEC/D3）的增殖、遷移和成管能力，促進內皮細胞凋亡，進而影響血管生成［45］。此外，高菲［46］發現，lncRNA TCONS 00119572、lncRNA TCONS 00013089 可能對VEGF基因（ENSCAFT00000049819）具有正調控作用，從而誘導血管新生，保證血供；而lncRNA TCONS 00175564、TCONS 00230710、TCONS 00045599、TCONS 00065165等可能通過調控白細胞介素（IL）-6的水平而促進血管新生。

4 小結

lncRNA 促進缺血性腦卒中后血管新生的機制有：（1）抑制內皮細胞凋亡和炎癥反應，保護大腦微血管和薄壁組織免受腦缺血損傷，從而發揮對血管、神經的保護作用。（2）維持神經和血管的正常功能，調節神經營養因子和血管生成因子的產生，促進血管新生。（3）防止腦微血管內皮細胞凋亡，促進血管的生成和功能重建。（4）調節內皮細胞的增殖、遷移和成管能力，影響血管生成。

lncRNA 通過與其他分子相互作用來發揮其生物學功能，揭示lncRNA 作為ceRNA 調控腦卒中后血管新生的分子生物學機制有一定意義，而目前對這類機制的探索還不夠深入，因此通過對lncRNAmiRNA-mRNA 網絡的研究進一步闡明腦卒中后血管新生的分子生物學機制，有望為腦卒中的治療和康復提供新思路、新方法。