長鏈非編碼RNA 導致腦微出血的病理生理機制研究進展

潘培芬，吳家萱，李春艷，韓劍虹

腦微出血（cerebral microbleeds，CMBs）是腦實質內點狀的出血性病變，是腦內終末期微小血管（直徑＜200 μm）病變導致含鐵血黃素在腦組織內沉積［1］。CMBs會影響患者認知功能，增加卒中、癡呆、抗血栓治療、靜脈溶栓后出血轉化甚至死亡的風險，且隨著CMBs病灶數目的增多，患者步態異常、精神癥狀、溶栓后出血轉化及不良預后的發生率明顯升高［2-3］。然而CMBs起病隱匿，早期多無確切臨床癥狀［4］，且其確切發病機制尚未明確，既往研究多將CMBs的發生歸因于腦淀粉樣血管病（cerebral amyloid angiopathy，CAA）與高血壓血管病變，其病理過程主要涉及微血管內皮損傷、氧化應激、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］。近年來研究發現，長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）在中樞神經系統中具有高度特異性，其大量存在于多種神經系統疾病中［7］，且與CMBs的病理過程關系密切，其可能參與CMBs的發生發展［8］，然而目前尚未見直接分析LncRNA與CMBs關系的研究。因此，本文通過回顧既往文獻，綜述LncRNA導致CMBs的病理生理機制，以期為早期識別、治療CMBs和改善CMBs患者預后提供新思路。

1 LncRNA簡介

LncRNA是一種長度超過200個核苷酸的非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）分子，位于細胞核或細胞質中，沒有開放的閱讀框，通常認為不具有編碼蛋白質的能力［9］。根據LncRNA在染色體上的相對位置，可將其細分為反義LncRNA、內含子LncRNA、反向LncRNA、基因間LncRNA、啟動子上游LncRNA、啟動子相關LncRNA、轉錄起始位點相關LncRNA［10］。LncRNA在轉錄、轉錄后、翻譯、染色質調節等基因調控過程中均發揮著重要作用［11］。LncRNA種類復雜，不同的LncRNA有不同的功能，如富核轉錄本1（nuclear-enriched transcript 1，NEAT1）是一種由多個內分泌腫瘤1型（multiple endocrine tumor type 1，MEN1）基因轉錄而成的LncRNA，其可通過表觀遺傳學或作為競爭性內源性RNA和相關miRNA共同調節基因表達及DNA的損傷修復［12］。研究顯示，敲低NEAT1可抑制與胞吞作用相關的基因表達，從而降低Aβ誘導的神經元損傷［13］。轉移相關肺腺癌轉錄本1（metastasis-associated lung carcinoma transcript 1，MALAT1）是哺乳動物中一種高度保守的LncRNA，可在神經系統疾病如腦梗死［14］、周圍神經損傷［15］、腦小血管病［8］等疾病中顯示。小核仁RNA宿主基因（small nucleolar RNA host genes，SNHGs）是LncRNA的一個亞群，已被發現在腫瘤中廣泛表達，其可通過競爭內源性RNA、調節蛋白質功能和調節表觀遺傳標記等過程而影響腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲和凋亡，進而參與腫瘤的發生［16］。研究表明，SNHGs在神經系統疾病包括膠質母細胞瘤、神經母細胞瘤、急性腦梗死中表達異常［17］。目前尚無關于LncRNA導致CMBs的相關研究，但有研究發現，LncRNA可能通過參與微血管內皮功能障礙、BBB破壞、氧化應激、炎癥反應、動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）、Aβ沉積等病理生理過程而導致微血管結構損傷，造成血管壁破裂出血［18-21］。由此推測，LncRNA可能參與CMBs的發生發展。

2 LncRNA導致CMBs的病理生理機制

2.1 微血管內皮功能障礙和BBB破壞 BBB破壞被認為是CMBs發生發展的始動環節，其由單層腦內皮細胞、星形膠質細胞、周細胞和基底膜緊密相連形成，對維持中樞神經系統穩態起著至關重要的作用［5］。血管內皮細胞損傷可導致BBB破壞，引起BBB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［18］。YIN等［23］研究發現，沉默LncRNA尿路上皮癌相關1（urothelial carcinoma associated 1，UCA1）基因可抑制微血管內皮細胞的增殖和血管形成。LONG等［24］研究顯示，過表達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/復氧（oxygen-glucose deprivation/reoxygenation，OGD/R）后腦微血管內皮細胞的凋亡和炎癥反應，但可促進血管生成。研究發現，腦小血管病（cerebral small vessel disease，CSVD）的血管生成過程，包括修復和重塑的過程，均可能會損傷內皮細胞功能和細胞連接，導致炎癥反應和BBB通透性增加［19］。CHE等［8］研究發現，高血糖可誘導LncRNA MALAT1表達增加，其可通過激活miR-7641來調節易位啟動子區（translocated promoter region，TPR）的表達，從而誘導微血管內皮細胞凋亡，進而加重CSVD引起的神經功能障礙。NING等［25］研究發現，LncRNA前列腺雄激素調節轉錄本1（prostate androgen-regulated transcript 1，PART1）在Aβ1-42孵育的內皮細胞中上調，而LncRNA PART1過表達可增加BBB通透性。綜上，LncRNA可能通過誘導微血管內皮功能障礙和BBB破壞而參與CSVD引起的神經功能障礙，這為LncRNA參與CMBs的發生發展提供了新思路。

2.2 氧化應激 氧化應激被認為是CSVD的主要發病機制之一，其可通過免疫激活釋放活性氧（reactive oxygen species，ROS）、趨化因子、細胞因子和基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）等免疫信號分子，從而加重大腦中的炎癥反應［26］。據報道，MMP的激活與CMBs相關，而氧化應激是MMP過表達的主要原因［27］。此外，氧化應激在重金屬刺激下可通過芬頓反應直接或間接產生ROS，并在ROS暴露期間干擾一氧化氮（nitric oxide，NO）信號通路，導致超氧化物迅速與NO結合并形成過氧亞硝酸鹽，使NO不可用，最終導致內皮功能障礙，而過氧亞硝酸鹽是一種更強大的氧化劑，能夠破壞蛋白質和DNA，進一步加劇內皮功能障礙［6］。KANG等［28］研究發現，LncRNA SNHG15可通過miR-141介導靶基因SIRT1的通路，調節神經炎癥和氧化應激，增加促炎因子和氧化應激相關指標的表達水平，導致神經元損傷，從而引發腦缺血/再灌注損傷。另有研究發現，在腦缺血/再灌注損傷小鼠海馬神經元HT22細胞模型中，LncRNA SNHG12可通過抑制SIRT1/叉頭盒O3a（forkhead box O3a，FOXO3a）信號通路介導的自噬，提高細胞活性并抑制氧化應激［29］。此外，ZHANG等［30］研究顯示，通過上調靶基因FZD3/5、激活Wnt//β-catenin信號通路而沉默LncRNA SRY盒轉錄因子21反義發散轉錄本1（SRYbox transcription factor 21 antisense divergent transcript 1，SOX21-AS1）可以減輕AD模型小鼠神經元氧化應激，并抑制神經元凋亡。GUO等［31］在AD細胞損傷模型中發現，沉默LncRNA腦源性神經營養因子反義RNA（brain-derived nutritional factor antisense RNA，BDNF-AS）可通過抑制細胞凋亡和氧化應激來減弱Aβ25-35誘導的嗜鉻細胞瘤12（pheochromacytoma 12，PC12）細胞神經毒性。綜上，LncRNA與氧化應激密切相關，推測LncRNA可能通過參與氧化應激而引起CMBs，但其具體作用機制目前尚不明確，仍需進一步研究證實。

2.3 炎癥反應和AS 炎癥反應是CMBs的重要危險因素之一［5］。據報道，血管炎癥和全身炎癥反應均可導致CMBs的發生發展，其中血管炎癥與高血壓動脈病變和BBB破壞有關，而全身炎癥反應可能與CAA相關的皮質區微血管病變有關［32］。AS也是CMBs的重要危險因素，ZHAO等［33］研究表明，在缺血性腦卒中患者中，CMBs與AS有關，而且隨著AS嚴重程度的增加CMBs病灶數量也增加。研究發現，LncRNA可通過炎癥途徑影響AS的發展［20］。ZHOU等［34］研究發現，LncRNA人白細胞抗原復合物11（human leukocyte antigen complex group 11，HCG11）可通過調節miR-224-3p/Janus激酶1（janus kinase1，JAK1）軸加速AS的進展，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）誘導的細胞凋亡和炎癥反應，表明LncRNA HCG11可能是診斷或治療AS的潛在靶點。LI等［35］研究發現，LncRNA內源性缺氧誘導因子1α反義RNA 2（hypoxiainducible factor 1α antisense RNA 2，HIF1A-AS2）和激活轉錄因子2（activating transcription factor 2，ATF2）在高脂肪飲食誘導的AS模型小鼠中高表達，而下調LncRNA HIF1A-AS2可通過降低ATF2的表達而抑制AS的發展。SONG等［36］研究發現，腫瘤壞死因子α和異質核糖核蛋白L免疫調節LncRNA（tumor necrosis factor-α and heterogeneous nuclear ribonucleoprotein L immune-regulatory LncRNA，THRIL）在ox-LDL處理后的巨噬細胞中上調，而敲低THRIL可抑制ox-LDL誘導的白介素（interleukin，IL）-1β、IL-6和腫瘤壞死因子α等炎癥因子在巨噬細胞中表達。以上研究結果提示，LncRNA可能通過調節炎癥反應和促進AS的發生發展而參與CMBs的形成。

2.4 Aβ沉積 腦葉微出血與CAA密切相關，而CAA是由于Aβ沉積于血管壁所致［37］。研究發現，幕下及腦葉微出血患者血清Aβ1-40水平升高，混合CMBs（同時存在2個及以上CMBs病灶）患者簇蛋白呈高表達，而Tau蛋白表達水平在CMBs患者中普遍較高［38］。相關機制可能是，Aβ過度沉積可導致血管結構脆性發生改變，進而無法承受血壓的變化；另外，Aβ沉積與平滑肌細胞變性有關，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發生風險［39］。同時，Aβ沉積會破壞由內皮細胞形成的緊密連接（tight juncyion，TJ）蛋白，使BBB通透性增加［40］，從而導致BBB滲漏，進而引起局部CMBs［22］。LncRNA可通過調節TJ蛋白來改變BBB通透性，NING等［40］研究發現，Aβ1-42孵育的內皮細胞中LncRNA小核仁RNA宿主基因7（small nucleolar RNA host gene 7，SNHG7）呈高表達，其可破壞BBB的完整性，同時該研究還表明，高表達的LncRNA牛磺酸上調基因1（taurine-upregulated gene 1，TUG1）可通過增加TJ蛋白的表達水平來降低BBB通透性。HUANG等［21］研究發現，LncRNA NEAT1在淀粉樣蛋白前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）/早老素1（presenilin 1，PS1）轉基因小鼠中上調，這可促進PTEN誘導的推定激酶1（PTENinduced kinase 1，PINK1）的泛素化和降解，導致自噬信號傳導、Aβ積累增加和小鼠認知功能降低。上述研究結果表明，LncRNA與Aβ沉積相關，提示LncRNA可能通過調節Aβ沉積而在CMBs的發生發展中發揮重要作用。

3 小結及展望

CMBs的存在對老年人的認知功能、卒中的發生、卒中后出血轉化的發生及不良預后具有重要影響，但其具體發生機制目前尚不明確，且CMBs患者早期無確切臨床癥狀，僅在完善SWI檢查時偶然被發現，缺乏早期診斷的生物標志物及治療措施，成為臨床上一大難題。本文通過回顧既往文獻發現，LncRNA可能導致微血管內皮功能障礙、BBB破壞、氧化應激、炎癥反應、AS及Aβ沉積等［18-21］，而上述病理生理過程與CMBs的發生發展有關，推測LncRNA可能通過上述病理生理過程參與CMBs的發生發展，但目前尚無相關直接證據支持該推測。下一步可通過建立CMBs動物模型、細胞實驗和臨床試驗，尋找可以證明LncRNA與CMBs發生相關的直接證據，使LncRNA應用于CMBs的早期診斷和治療成為可能。

作者貢獻：潘培芬進行文章的構思與設計、文獻/資料收集，撰寫、修訂論文；李春艷進行文章的可行性分析；潘培芬、吳家萱進行文獻/資料整理；韓劍虹負責文章的質量控制及審校，并對文章整體負責、監督管理。

本文無利益沖突。