长链非编码RNA与卒中的关系研究进展

芮阳刚，颜丙春

在人类基因组中，超过90%的基因被转录成核糖核酸（ribonucleic acid，RNA），其中具有蛋白编码功能的基因只有3%左右，大部分被转录成无蛋白编码功能的非编码RNA[1]。根据非编码核糖核酸（noncoding RNA，ncRNA）长度，将ncRNA主要分为小非编码RNA和长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）。lncRNA在转录水平调控基因表达，从而参与机体生理病理过程[2-3]。卒中是以脑部缺血及出血性损伤症状为主要临床表现的疾病，以缺血性卒中最为常见。有研究发现，卒中可明显改变大脑中信使RNA（mRNA）和ncRNA的表达，尤其在缺血性卒中方面，局部脑缺血后诱导大脑中一系列lncRNA表达模式的改变[4]，这提示lncRNA与卒中存在密切的关系，本文就lncRNA与卒中的相关研究作一综述。

1 lncRNA概述

1.1 lncRNA定义 lncRNA是非编码RNA分子中的一类，其转录本长度超过200 nt，在200 nt～100 kb之间，存在于胞浆内或细胞核内，普遍转录于真核细胞内且缺少蛋白编码功能，其以RNA的形式在转录、转录后调控及表观遗传调控等层面调控基因的表达水平[5]。

1.2 lncRNA分类 根据目前的文献，lncRNA有几种不同的分类。从基因的角度可以将lncRNA分为5类：①同义；②反义；③双向型，其表达起始位点与互补链上相邻编码转录物的表达起始位点在基因位点上距离十分相近；④内含子型，从另一个转录物内含子中得到的lncRNA；⑤基因间型，lncRNA作为独立单元处于两个基因之间。lncRNA在高等真核生物细胞中大量转录，许多已知的lncRNA由RNA聚合酶Ⅱ转录、可变剪切，并且常被多聚腺苷酸化。另一个分类包括高含量集中和低含量集中lncRNA，一些文献按功能将其分为顺式和反式[6-7]。

1.3 lncRNA作用机制 ①lncRNA可通过细胞周期调控、剪接调控、mRNA降解、基因印记、染色质重塑等形式参与转录水平、转录后水平和表观遗传水平调控生物学过程。许多lncRNA参与各种RNA-蛋白质以及亚细胞结构的形成，其作为支架分子发挥作用，依靠自身不同的效应分子结合结构域，为调控复合物提供一个平台。②lncRNA调节蛋白质的活性和位点。作为引导分子指导RNA结合蛋白定位到特定的调控位点从而形成特定的空间结构。③lncRNA调节调节基因的表达。作为信号分子，传递生物发育的调控信号，调控相关基因的表达。④作为诱饵分子招募其他分子共同发挥生物学功能[8]。

2 lncRNA与卒中

卒中是由急性脑循环障碍所致的局部性或全面性脑功能缺损综合征，是一种突然起病的脑血液循环障碍性疾病，又叫脑血管意外，是指脑血管疾病的患者，因各种诱发因素引起脑内动脉狭窄、闭塞或破裂，进而造成急性脑血液循环障碍，临床上表现为一次性或永久性脑功能障碍的症状和体征。

2.1 实验性蛛网膜下腔出血后早期脑损伤后lncRNA的表达特征 蛛网膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）是卒中的一种类型，全世界范围内，每10万人中1～12人受到影响。越来越多的证据显示，早期脑损伤是导致SAH患者死亡的主要原因之一[9]。ZHENG等[10]通过建立大鼠SAH模型，在其24 h后，用基因芯片检测颞叶皮质中lncRNA及mRNA的表达谱，结果显示，相对于对照组，在SAH模型组患者大脑中，有221个上调和181个下调mRNA基因（倍数变化＞2；P＜0.05），以及64个上调、144个下调lncRNA。其中，MRAK038897是变化的lncRNA中最显著的（21.8倍数变化；P＜0.01）。MRAK038897与锚蛋白重复序列和细胞因子信号箱3的抑制相关，参与早期脑损伤（early brain injury，EBI）在神经元中的炎症过程。因此，MRAK038897可能在EBI的调控中扮演一个重要的角色。为了验证基因芯片的数据，两个上调（BC092207、MRuc008hvl）和3个下调（XR_006756、MRAK038897和MRAK017168）的lncRNA被随意选择，通过定量反转录聚合酶链反应（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）进一步测定它们的表达水平。选定的lncRNA被证实其差异表达在SAH模型组与对照组比较中与基因芯片结果一致。BC092207和MRuc008hvl表达水平明显上调，XR_006756、MRAK038897和MRAK017168显著下调。以上结果表明，与对照组相比，SAH模型组患者lncRNA的表达水平有显著差异，这表明lncRNA可能在蛛网膜下腔出血的病理生理过程扮演了重要角色。lncRNA以后可能成为蛛网膜下腔出血潜在的生物学指标和预后指标。

2.2 脑缺血后大脑微血管内皮细胞中lncRNA的改变 越来越多的证据显示，缺血引起的大脑内皮损伤、内皮炎症和随后内皮功能的损害增加脑血管和血脑屏障的渗透，导致缺血性脑损伤[11-12]。在缺血性卒中条件下，对脑血管内皮细胞的保护，可以有效抑制或减少脑血管疾病，确立这种机制是很重要的。这种调节脑血管内皮细胞功能失调的介质有可能为卒中的治疗提供新的靶点。ZHANG等[13]用RNA测序技术评测鼠在建立体外缺血性卒中且细胞缺氧缺糖（oxygen-glucose deprivation，OGD）后原发性脑微血管内皮细胞的lncRNA的表达特征。OGD 16 h后，10 677 lncRNA中有362个表达有显著改变，包括147条上调和70条下调（倍数变化＞2）。其中，显著上调的有Snhg12、Malat1和lnc-OGD 1006，显著下调的有281008D09Rik、Peg13和lnc-OGD 3916。为了验证RNA测序产生的表达谱，其又进行荧光定量RT-PCR，来确定两者数据之间的关联性。结果显示，显著上调或下调的脑内皮lncRNA与RNA测序技术评测相一致。此结果暗示在缺血的刺激下，这些lncRNA在调节脑血管内皮细胞方面担当着功能性角色。

2.3 lncRNA FosDT（Fos downstream transcript）通过与相关染色质修饰蛋白的抑制因子相互作用促进缺血性脑损伤 缺血诱导脑内转录组广泛改变从而影响卒中后神经功能的预后，除了蛋白编码，许多ncRNA也在发生变化[4]。可是对于缺血后这些变化的意义是未知的，为填补这一空白，SHIMAZU等[14]分析了一个在成年老鼠短暂性大脑中动脉闭塞后出现的Fos下游转录物，他们将其称作FosDT。为何选择FosDT，他们给出了以下理由：①在局部脑缺血后急性阶段可以明显发现FosDT高度表达；②它与Fos基因属于同类系，且在大脑损伤后Fos的快速诱导是细胞应激的标志物[15]；③它与卒中后诱导的沉默转录因子——染色质修饰蛋白Sin3a和coREST相结合。沉默转录因子在胚胎发育期间对细胞凋亡和分化起到至关重要的作用，并且参与成年大脑神经元的调节[16]。通过免疫印迹和RNA免疫蛋白结合沉淀技术等实验得出相关分析结果。芯片显示在短暂性大脑中动脉阻塞之后在再灌注3 h、6 h和12 h点FosDT表达明显增加。再灌注12 h，RT-PCR结果显示FosDT表达也显著增加。用旋转实验、逃避试验、移除黏附物能力测试测定老鼠从再灌注第1～7天内的运动功能障碍情况，结果显示，与小的干涉RNA对照组相比，敲除FOSDT基因的老鼠运动功能的恢复较前者有明显改善。而且，敲除FOSDT基因的老鼠大脑的梗死面积也得到减少。这些结果显示，lncRNA可能成为治疗卒中新的治疗靶点[17]。

2.4 对新生鼠缺氧缺血性脑损伤（hypoxicischemic brain damage，HIBD）后lncRNA的表达网络分析 HIBD仍然是引起新生儿发病和死亡的重要原因。在产科和新生儿护理中，新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE）患者的生存率已有提高。但HIE依然对新生儿的健康和生活质量存在威胁[18]。ZHAO等[19]运用基因芯片、实时荧光定量PCR、RNA测序和捕获测序等技术检测缺血缺氧模型组合对照组老鼠大脑内的lncRNA。结果显示，对照组与HIBD组的lncRNA有显著的差异，在两者之间一共找到322个表达有差异的lncRNA。其中BC088414是最明显上调的lncRNA。另外，也有375个编码基因存在差异。通路和基因本体论显示上调的编码基因主要涉及创伤、炎症和防御，而下调的基因大部分与神经再生和修复相关。而且，非编码共同表达网络分析显示BC088414与细胞凋亡相关基因Casp6和Adrb2有关。在PC12细胞中，BC088414的沉默引起Casp6和Adrb2基因mRNA水平的减少，减少细胞凋亡和促进细胞增生。这些结果提示lncRNA可能通过调节编码基因参与HIBD的发病机制。

3 总结与展望

继microRNA之后，ncRNA近年来逐渐成为研究的一大热点。可是人们对哺乳动物细胞内非编码RNA调控机制的了解还十分有限。但随着人们对lncRNA的关注，越来越多的lncRNA进入人们的视野，lncRNA的异常表达涉及更多的疾病，在中枢神经系统中有许多特异性表达的lncRNA参与中枢神经系统生理和病理过程，这为人类揭示大脑的复杂性提供了方向，但研究的难度也随之增加。在神经系统疾病中，对异常的lncRNA有待进一步探究，有必要对其表达分布、功能或其他水平上的分类进一步探索。lncRNA可能参与各类疾病生理病理的过程，尤其在肿瘤和神经疾病方面。未来必将有越来越多的lncRNA被发现与神经疾病尤其是卒中的关联。因此，深入研究lncRNA与卒中的相关机制，有助于进一步阐明卒中的发生发展过程，为预防和治疗卒中提供新的思路。

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