長鏈非編碼RNA在急性腦梗死中作用研究進展

韋韜 高文 陳紅 (柳州市人民醫院,廣西 柳州 545006)

腦卒中是成年人致殘的主要原因,也是全世界第二死亡原因〔1〕。在我國,腦血管疾病是繼惡性腫瘤和心臟病的第三大死亡原因〔2〕,急性腦梗死屬于心腦血管疾病的一種,約占全部腦卒中的70%。有數據表明,在全球范圍內重型心腦血管疾病的發病率和死亡率約為115.61/10萬和81.33/10萬,急性腦梗死占比高達60%～80%〔3,4〕。急性腦梗死的治療并未有突破性的進展,重組組織纖維酶原激活劑(rt-PA)是美國食品和藥物管理局唯一批準的治療缺血性腦卒中的藥物〔5〕,但因其存在易導致腦出血和治療時間窗狹窄的問題〔6〕,使用極為受限。另有研究表明〔7〕,老年急性腦梗死患者接受rt-PA靜脈溶栓治療,可取得一定血流再通,但預后不良的影響因素涉及高脂血癥、心房顫動、TOAST 分型、OCSP分型、24 h美國國立衛生研究院腦卒中量表(NIHSS)評分等多個方面的影響,故找到新的治療方法尤為重要。有研究表明,長鏈非編碼RNA(lncRNA)參與缺血性腦梗死后損傷的調節,提示這種調節作用可能會成為急性腦梗死診斷、治療及預后的新思路。由于lncRNA與急性腦梗死之間關系的報道較少見,故本文總結lncRNA的生物起源及其在急性腦梗死中的特殊作用進行綜述。

1 急性腦梗死的分子機制

急性腦梗死是大腦動脈痙攣堵塞引起缺血缺氧,從而導致大腦腦細胞的壞死及大腦功能上的損傷。有研究表明〔8〕,炎癥反應與急性腦梗死的發生發展息息相關。黑色素瘤缺乏因子2能夠激活半胱天冬氨酸特異性蛋白酶(caspases)-1,從而裂解前體白細胞介素(IL)-1β和IL-18,使二者在急性腦梗死患者體內呈現高表達的狀態,引發血管平滑肌細胞、神經元細胞的壞死。也有研究表明,caspases級聯反應通路的激活能夠引發細胞凋亡,從而引起急性腦梗死〔9〕,故人體內caspases提高提示炎癥反應的發生,減少炎癥的發生可以減輕急性腦梗死帶來的危害。微小RNA(miRNA)與caspases的調節有關,即miRNA可以調節炎癥因子的釋放,miR-15b-3p 過表達能夠在一定程度上降低caspases表達〔10〕,從而起到降低炎癥反應的作用。有研究〔11〕表明,外周血 miR-34可能具有減輕炎癥反應的作用,其表達水平的測定與腦梗死患者疾病的危重程度及炎癥反應程度有關。研究表明〔12,13〕,lncRNA對于miRNA有調節作用,從而能夠間接調節炎癥反應。lncRNA是長度超過200個堿基的轉錄本,很少有開放閱讀框,其主要的貢獻是一種轉錄調節劑、mRNA的加工及和結構區域組織〔14〕。通過上調LncRNA中母系表達基因(MEG)3的表達能夠調節miR-21表達下降,進而影響caspase-8,從而引起細胞的凋亡及增殖〔15〕,說明lncRNA具有調節miRNA的作用。此外,其能夠保護大腦中動脈閉塞小鼠的大腦,機制是通過調節miRNA起到抗炎作用〔13〕。

由此可以推斷,lncRNA可以通過上調或下調miRNA來調節其表達量,從而引起炎癥反應的發生,最后引發急性腦梗死,二者在其中起到間接調節的作用。

2 急性腦梗死中lncRNA的表達及相關機理

lncRNA其轉錄本的長度可以超過200個核苷酸,其代表的是最大的lncRNA類別,在ncRNA家族中起重要作用〔16〕,其雖屬于非編碼RNA,不翻譯蛋白質,但卻在基因表達上起重要的調節作用,與基因調控的短lncRNA相比,種類跟數量都更多,故功能復雜多樣,主要在染色質、轉錄方面發揮作用〔17〕及對順式反式進行相關轉錄調控。有研究也證明〔18〕,一部分注釋的lncRNA也能夠編碼蛋白質。

在急性腦梗死lncRNA的長期研究中,部分lncRNA有促進急性腦梗死進展的作用。Teng等〔19〕發現急性腦梗死患者血漿中lncRNA肺腺癌轉移相關轉錄物(MALAT)1水平顯著升高,并且MALAT1能夠下調hsa-miR-1455p、hsa-miR-140-5p、hsa-miR-483-3p和hsa-miR-338-3p的表達來抑制C反應蛋白(CRP)表達,導致急性腦梗死患者CRP水平升高,促進炎癥反應與動脈硬化的進展。Tian等〔20〕發現,急性腦梗死患者外周全血中NR_120420表達顯著增加,NR_120420可通過上調核因子(NF)-κBP65蛋白的磷酸化從而促進急性腦梗死后細胞凋亡的進程。Hu等〔21〕發現,長鏈非編碼生長停滯特異性蛋白6反義RNA1(lncRNA DLX6-AS1)通過阻斷氧糖剝奪/再灌注(OGD/R)處理N2a細胞中的miR-149-3p上調BOK表達,從而促進OGD/R誘導的細胞凋亡。研究發現〔22〕,低氧培養時宿生基因(SNHG)15 表達上調的同時通過SNHG15-miR-24-神經蛋白聚糖調控軸的作用,促進低氧培養下人神經母細胞瘤細胞(SH-SY5Y)的增殖,導致Neurocan 的下調并且減少低氧培養對神經細胞的損傷作用。有研究表明,漿細胞瘤多樣異位基因(PVT)1通過miR-214介導的p53和轉鐵蛋白受體(TFR)1調節鐵死亡過程,從而促進急性腦梗死的進展〔23〕。故不同的lncRNA均可促進急性腦梗死的進展。

某些lncRNA的上調可以減輕急性腦梗死中的炎癥反應及細胞凋亡的進程。有研究〔24〕表明,SNHG4的上調抑制miR-449c-5p的表達并激活STAT6信號通路,從而抑制小膠質M1細胞的極化并減少炎癥,表明SNHG4的恢復是治療缺血性腦卒中的一種策略。AC136007.2通過調節單腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)-雷帕霉素靶蛋白(mTOR)通路的活性抑制OGD/R誘導的自噬激活,從而減輕了由OGD/R誘導的SH-SY5Y細胞凋亡,減少促炎性細胞因子的分泌。見表1。

表1 急性腦梗死中lncRNA的差異表達及其機制

3 lncRNA在急性腦梗死中的臨床意義

有研究表明〔25〕,lncRNA在細胞質中的過表達能夠顯著減輕慢性阻塞性肺疾病(COPD)中炎癥反應,從而減緩COPD的發生發展。疾病診治可以通過lncRNA調節炎癥反應,從而減輕疾病的危害,但是其中的機制仍有待研究。lncRNA-miRNA-mRNA軸在心血管疾病的治療中具有特別的作用,證明三者之間的互相調節,特別是lncRNA與miRNA之間是相互抑制的關系,lncRNA可以通過下調miRNA的表達,從而提高mRNA的表達并提高心肌的凋亡率。提高miR-15b-3p 過表達能夠在一定程度上降低caspases的表達〔26〕,抑制炎癥反應的發生發展,間接說明能夠通過lncRNA對炎癥反應進行調節。有研究證明〔27,28〕,lncRNA可以通過調節巨噬細胞釋放炎癥因子促進腹主動脈瘤的發生,這種機制可能與此軸有關,lncRNA是心血管疾病中的重要調節因素,由此可推測,此軸在心腦血管中也起一定的調節作用,與急性腦梗死相關。急性腦梗死主要是大腦動脈的痙攣堵塞導致的缺血缺氧,推測其中的lncRNA可以通過lncRNA-miRNA-mRNA軸調節急性腦梗死中的炎癥反應,使炎癥反應能夠減輕。SNHG4可以通過SNHG4-miR-449c-STAT6軸抑制小膠質細胞的極化并抑制炎癥反應的進行。

lncRNA-miRNA-mRNA軸是lncRNA參與的重要調節機制,可以調節自身的心血管活動,達到心肌細胞的調節控制,對動脈粥樣硬化也有一定的作用〔27〕。由此推測lncRNA可能與急性腦梗死中的炎癥反應機制有關,通過此軸調節炎癥反應的發生,從而對急性腦梗死發生發展進行控制。

急性腦梗死患者和嚙齒動物腦缺血模型體液中lncRNA表達譜發生改變,意味lncRNA可能是診斷、疾病嚴重程度和預后的有用生物標志物。有研究表明〔29〕,lncRNA核富集轉錄體(NEAT)1對急性腦梗死風險具有良好的預測價值,并有助于監測急性腦梗死的疾病嚴重程度、炎癥水平和預后。lnc-MEG3與miR-21呈負相關,并且這兩個因素在一定程度上與急性腦梗死的疾病風險、炎性細胞因子、疾病嚴重程度和復發風險相關,表明其對急性腦梗死治療的潛在診斷和預后價值〔30〕。Lnc-ITSN1-2對急性腦梗死風險具有良好的預測價值,并且與急性腦梗死患者疾病嚴重程度和炎癥增加及無復發生存期惡化相關,為早期預防和治療提供了潛在的生物靶點,監測疾病進展以進一步改善急性腦梗死患者的預后〔31〕。lncRNA尿路上皮癌胚抗原(UCA)1與急性腦梗死患者疾病嚴重程度、Th17細胞比例、炎性細胞因子升高和預后不良相關〔32〕。lncRNA肝癌高表達轉錄本(HULC)與急性腦梗死風險增加、疾病嚴重程度增加和RFS惡化相關。同時,在急性腦梗死患者中,其與IL-6和細胞間黏附分子(ICAM)1呈正相關〔33〕。lncRNA框基因內含子(CAI)2水平升高,其或可成為早期診斷急性腦梗死 的一種潛在生物學標志物〔34〕。因此,某些lncRNA的表達有望成為急性腦梗死的診斷依據、疾病嚴重程度判別及預后標準。

綜上,lncRNA可能對急性腦梗死的發生具有調節作用,縮小梗死的范圍,有利于腦中的血流灌流及血小板的減少,減少動脈粥樣硬化的發生,改善急性腦梗死的發生發展,對于患者大腦具有保護作用,有利于患者的痊愈。lncRNA可以通過lncRNA-miRNA-mRNA軸進行調節,作為一種靶向物對于急性腦梗死進行靶向治療。此外,lncRNA在急性腦梗死的早期升高或降低,可以通過臨床檢測出來,從而為急性腦梗死的早期診斷提供依據。涉及lncRNA在急性腦梗死中的治療還未應用于臨床,這需要更多的研究揭示lncRNA與急性腦梗死之間的關系,以促進lncRNA在急性腦梗死中診斷、治療和預后的臨床應用。