MicroRNAs与脑血管病研究最新进展

刘湘玉　杨剑文

脑血管病是当今世界严重影响人类生活质量及威胁人类生命的疾病，它是指各种原因导致的脑血管性疾病的总称，包括脑卒中、脑血管性痴呆、颅内血管畸形、颅内异常血管网病等。微小RNA(microRNA, miR)是机体自身合成的一类长约20～25个核苷酸的单链非编码RNA分子，它通过分解或抑制靶RNA，从而调控转录后基因的表达。据统计，约1%的人类已知基因可能编码miRNAs，而miRNAs可能调控人类基因组中1%～30%的基因，由于其强大、特异的基因调控能力，现已广泛应用于基因功能的基础研究和人类疾病模型的研究，包括药物靶标的筛选、候选药物的潜在副作用分析、基因治疗的测试和功能缺失筛选等。迄今为止，没有有效的工具来控制与脑血管病相关的病理生理过程，因此miRNAs被认为是未来脑血管病治疗的一个非常有前途的目标。

1　microRNAs

microRNA是在1993年由Lee等[1]首次在线虫中将其发现，当时命名为Lin-4。后来研究者们又陆续报道了从线虫、果蝇、斑马鱼、人类等发现了类似Lin4的微小RNA分子[2],并将其命名为microRNA，继而成为生物医学领域的重大发现之一。经过大量的实验证明，microRNA家族广泛的存在于生物体，在皮肤、脑、肺、肿瘤、骨髓、脾等组织器官中均有其存在的痕迹，并发现其参与神经系统疾病、心血管疾病、造血障碍、炎症反应等诸多疾病的发生机制、诊治及预后[3-6]。microRNA有一个庞大的家族，拥有成千上万的家庭成员。

2　microRNAs的结构和分布

microRNAs的结构呈茎环状，它高表达于神经细胞、恶性肿瘤细胞、B淋巴细胞、肺，在肝细胞、视网膜细胞、骨骼肌细胞、脾、造血前体细胞等均有存在的痕迹，暗示它在上述细胞的增殖、分化、发育、代谢及死亡的过程中有着不可估量的作用，调节其水平，对相关疾病的诊疗及预后有很大意义

3　microRNAs的生物学特性

microRNAs广泛存在于真核生物及病毒中，成熟的 miRNA的5′端有一磷酸基团,3′端为羟基,使其与其他类型的RNA相鉴别。其生物学特性表现为(1)它不编码蛋白质，自身不具备开放阅读框架，广泛存在于真核生物中；(2)它的总长度相差无几，但其3′端可有1-2个碱基的长度变化[7]。 除此之外，它还具有高度保守性(即各种miRNA都能在其他种系中找到同源体)、时序表达差异性(即在生物的发育的各个阶段有不同的miRNA表达)和组织表达特异性(即在不同组织中有不同类型的miRNA表达)等特征。

4　microRNA在脑血管疾病中的研究进展

4.1microRNA与缺血性脑卒中

缺血性脑卒中是由于各种诱因引起脑血管狭窄或完全阻塞而导致缺血区的低氧状态、葡萄糖饥饿、自由基蓄积，在临床上表现为一过性或永久性的脑功能障碍。它是中老年人常见的脑血管病，其发病率及病死率随人口老龄化逐年攀升，现患病率为110～180/10万，年死亡率约为80～412/10万，目前我国缺血性脑卒中患者500余万人，其病死率约40%，致残率高达80%，已成为我国城市和农村人口的第一位致残和死亡原因。因此，对缺血性脑卒中的防治势在必行。

然而，在临床试验中缺血性脑卒中的治疗对于发病后对缺血区的血运重建，对炎症反应、自由基蓄积、兴奋性氨基酸毒性、钙超载、细胞毒性等的控制作用显得尤为重要。经过大量研究表明，miR-126 、miR-17～92基因簇、miR-130a、miR-296、miR-210、miR-21、MiR-31、miR-378、miR-27b、miR-429、miR-221/222、miR-34a，miR-217、Let-7家族、miR-10a、miR-320、miR-424、miR-143/145、miR-26a等均有促进血管新生，重建缺血区血液循环的作用[8-10]。韩滨等[11]研究发现，miR-24、-124、-132和-194靶向AChE可能具有调节缺血性脑卒中患者体内炎症的功能。Zeng等[12-13]分别检测了不同亚型(包括大动脉粥样硬化性脑卒中、心源性脑卒中，血管腔隙性脑卒中 )的急性缺血性脑卒中3、7、14 d的的血清miR-210水平，表明不同亚型的缺血性脑卒中患者的血清miR-210水平没有明显差异，而血清miR-210水平却与患者的预后有明显的相关性，血清miR-210水平越高，预后越好。在多年后也表明miR-210在低氧状态下会表达上调，从而加强缺氧后受损血管的自我修复能力，而在急性缺血性脑卒中患者血液及脑组织中的miR-210水平均明显下降，提示大脑缺血缺氧后受损血管的自身修复能力明显下降。

有研究也发现，急性缺血性脑卒中患者外周血miR-210、miR-145、miR-21、miR-223、miR-497、miR-15a等水平均明显升高，并与相关炎性指标如IL-10和TNF-α/IL-10等均呈正相关，提示部分成熟 miRNA 表达增加可促使机体炎性反应[14]。Jia等[15]对146例急性缺血性脑卒中患者和96例无脑卒中病史、心肌梗死或周围血管疾病的对照者分别检查了9个先前报道的脑卒中相关miRNA(miR-21，-23a、-29b，124，145，210，221，223，146-483-5p)水平，结果显示血清miR-145水平显著升高，而miR-23a、 -221的表达水平却下降。血清miR-145水平与超敏C反应蛋白、白细胞介素6均呈正相关 ，进一步表明miR-145促进炎症反应。Li等[16]研究表明，缺血性脑卒中患者miR-145的水平与对照组相比无显著差异，而缺血组与对照组相比miR-146a和miR-185的水平，却明显下降，这进一步明确得出miR-146a水平只是在缺血的急性阶段下降，而在其他阶段均表现为升高；对于miR-185而言则不同，它在急性与非急性期均表现为下降。与此同时，也证明了miR-146a与miR-185是与炎症相关的miRNAs。

在动物实验中同样也有相关报道，如Liu等[17]研究发现miR-335通过调节低氧诱导因子1α的表达来降低小鼠脑缺血模型和大鼠脑缺血模型的细胞死亡。Ouyang等[18]发现对小鼠侧脑室注射miR-181阻断剂能有效减少脑梗死面积，保护缺血半暗带。基础治疗也已经证明侧脑室注射let7f 阻断剂对小鼠脑缺血再灌注损伤具有保护作用[19]。Caballero Garrido等证明在雄性小鼠脑缺血再灌注后静注miR-155抑制剂能减轻脑组织损伤，提高雄性小鼠功能恢复[20]。

与此同时还有陆续报道，Yang等[21]证明 miR-107,-128b和-153水平在缺血性脑卒中患者中显著升高。Sepramaniam等[22]则在另一项研究中表明在急性缺血性脑卒中1～7 d miR-125b-2*, -27a*, -422a, -488和-627水平会显著升高。Tan等[23]收集18～49岁的缺血性脑卒中患者，发病时间2～24个月，没有或只有最小的危险因素，收集其血液发现miR-25*, -34b, -483-5p, -498水平均下调。

4.2microRNA与出血性脑卒中

出血性脑卒中又称脑出血，是指非外伤性脑实质内出血，发病率为每年60～80/10万，在我国约占全部脑卒中的20%～30%。虽然脑出血发病率低于脑梗死，但其致死率却明显高于后者，急性期病死率为30%～40%。尽管国内针对脑出血与miRNA的研究不多，但国外最新研究表明脑出血与miRNA的表达异常相关。

在临床试验中Guo等[24]研究发现miR-27a、-365、-50和-34c-3p水平在脑出血患者中显著升高，加重脑出血后脑水肿的发生、发展等。Wang等[25]研究表明脑出血患者血清miR-130a水平会上升，它加重脑出血患者的神经功能缺损、减少血脑屏障的破坏，而抑制miR-130a水平，将减少患者的脑水肿；同时证明miR-130a水平与患者血肿周围水肿体积呈正相关，是评估患者预后的一种生物标记物。Zhu等[26]表明miR-126、-46a、-let-7a和-26a水平与对照组相比，脑出血患者显著降低，表明miR-126、-46a、-let-7a和-26a水平对脑出血患者起神经保护作用。

在动物模型中Yuan等[27]在大鼠侧脑室注射miR-367，模拟体内miR-367水平显著升高，会出现对NF-κB、IL-6、TNF-α等炎症因子的明显抑制现象，并与此同时改善脑功能及神经系统症状；同样的，Kim等[28]也验证了miR-let7c具有与上述Yuan等实验相同的神经保护作用。2015年Yang 等证明过表达miR-223会减轻脑水肿，同样也抑制脑出血患者的炎症反应。Müller，Stylli等[29-31]研究证明miR-30a 、miR-143、miR-451等均可能是蛛网膜下腔出血的有意义的标志物。Xu等[32]在小鼠脑出血模型中利用糖皮质激素通过靶向miR-155 /SoCS-1通路抑制炎症反应。

4.3microRNA与脑底异常血管网病

脑底异常血管网又称烟雾病，是颈内动脉虹吸部及大脑前动脉、大脑中动脉起始部严重狭窄或闭塞，软脑膜动脉、穿通动脉等小血管代偿增生形成脑底异常血管网为特征的一种脑血管疾病。而microRNA与脑底异常血管网病又有着怎样的交集呢？Zhao等[33]通过对49例烟雾病患者和110例不同类型的脑血管病(烟雾病除外)患者进行PCR检测let-7家族水平，证明烟雾病患者血清Let-7c表达明显增加，并验证其作用靶点可能为3'UTR of RNF213。因此，let-7c可能为烟雾病诊断的潜在生物标志物。根据基因芯片分析两混合血清标本MMD患者和对照组发现了94个差异表达的血清miRNAs，其中50个上调和44个下调的miRNAs。在1个独立的MMD队列实时PCR证实血清miR-106b、miR-130a、miR-126、miR-140-3p、miR-320d、miR-29c、miR-let-7i等50个miRNAs增加超过对照组2倍，血清miR-125a-3p、-3648、-125-3p、-4299、-3198、-1224-5p、-3156、-1469、-1182、-557、-3149等44个miRNAs显著下调(与对照组比较，小于2倍)[34]。microRNA与脑底异常血管网病国内外的报道相对较少，有待进一步深入。

5　microRNA治疗应用的策略

目前microRNA在脑血管疾病尤其是在脑卒中这一领域研究已经很深入，并且将其作为脑血管疾病的靶位点已经成为热点，现针对其的治疗策略无非两种方向：其一，通过抗miRNA技术降低其高表达例如miR-181a、miR-200c等，在缺血性脑卒中后表达异常升高，加重缺血后神经损伤、脑梗死面积、炎症反应等，利用抗miRNA技术(包括反义核苷酸抑制剂法和miRNA诱饵打靶法)抑制miRNA，从而减少卒中损伤；其二，通过miRNA模拟技术增高其表达：一些microRNA对神经系统表现为明显的保护作用，将其过表达可以达到相关的治疗作用。当然，以上的治疗现在还仅限于相关动物的研究，还未真正应用于临床，相信随着科技的发展，对microRNA研究的进一步深入，未来有希望将microRNA应用于临床，为脑血管病患者减少许多痛苦。

6　展　望

随着科学事业的蓬勃发展，近年来对microRNA的研究已经取得重大突破，microRNA的成员不断被发现，microRNA家族不断在壮大，其生物学功能也进一步被阐明，但是microRNA的研究还有许多值得探讨的地方，如microRNA的靶基因的寻找、microRNAs之间的相关性、microRNA与疾病发生、发展之间的作用机制等仍是microRNA研究领域的重点与难点。但是相信随着对microRNA的不断深入，总有一天microRNA会运用于基因治疗、基因沉默及基因表达的调控上，为脑血管病的患者带来福音。

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