长链非编码RNA与缺血性脑卒中的研究进展

何岍妍，刘相良，邬雪涵，何其通

(吉林大学第一医院 1.神经内科;2.肿瘤中心;3.麻醉科;4.胃结直肠外科，吉林 长春130021)

在人类基因组30多亿个碱基对基因序列中，约有98.5%的非编码序列,而绝大多数非编码序列被转录成长度大于200个碱基的RNA[1]即长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lnc RNA)。Lnc RNA种类较多，它们不经翻译过程而直接折叠成高级结构[2]，以RNA的形式在多个层面上以复杂的作用机制参与调控细胞分化、增殖以及个体发育等重要生命过程,尤其在中枢神经系统的发育及维持稳态、神经细胞功能行使等过程中发挥重要作用[3]。本文结合国内外对LnC RNA的研究现状,对几种常见的Lnc RNA在缺血性脑卒中的作用机制作一综述。

1 长链非编码RNA概述

Lnc RNA通常是指长度大于200个核苷酸的非编码RNA转录本，随着高通量测序技术的发展越来越多的lnc RNA被研究者发现。目前最常见的lnc RNA分类方法是根据转录长度来划分的，可将其分为基因间区长链非编码RNA(long-integenic noncoding RNA,lincRNA)、位于基因间区的超长链非编码RNA(very long-integenic noncoding RNA,lincRNA)、与启动子相关的长链非编码RNA(promoter-associated lncRNA)以及宏RNA(macro RNA)等[4]。近年来，越来越多研究者发现它在生物体内能够广泛通过染色质重塑、DNA甲基化、组蛋白修饰、细胞周期调控等方式参与胚胎发育、细胞增殖分化以及神经系统疾病、心血管疾病、肿瘤等的发生发展[5]，在转录及转录后水平、表观遗传水平上调控靶基因的表达[6]。

2 长链非编码RNA与缺血性脑卒中

近年来一些lnc RNA在缺血性脑卒中里的作用已渐渐被阐明，研究者们通过应用基因芯片或RNA-seq(转录组测序技术)等技术鉴定了数百种在缺血性脑卒中患者或缺血处理动物模型中异常表达的lnc RNA[7,8]。目前已经在ANRIL,MALTA1,MEG3等lnc RNA中发现它们在缺血性脑卒中后发生的细胞凋亡、炎症反应、细胞坏死、血管新生等病理生理过程中发挥着重要的作用。由此可见lncRNA有望为脑卒中的预警、治疗及预后提供新的思路与靶点。

2.1 ANRIL

Lnc RNA ANRIL是Pasmant等研究者[9]在2007年第一次发现的INK4基因座的反义非编码RNA (antisense noncoding RNA in the INK4 locus)，是与p15/CDKN2B-p16/CDKN2A-p14基因簇位点共同共聚在9号染色体短臂2区1带(9p21)上的一种反义非编码RNA，长度约为3.9kb。染色体9q21区域被认为是心脑血管疾病及癌症的重要高风险遗传易感位点[10,11]，ANRIL基因突变或表达异常与动脉粥样硬化、脑卒中、颅内动脉瘤、阿尔兹海默症等疾病有关，它被认为是脑卒中及其复发风险的新的遗传标记[12]。Zhang等研究者[13]在lnc RNA ANRIL与脑卒中的一项前瞻性病例对照研究中表明，对脑卒中患者随访4.5年后发现ANRIL的变异型rs10757278的变化使脑梗死及脑出血的风险分别增加了1.47和1.60倍。在脑梗死大鼠模型中，脑皮质梗死组织中ANRIL的表达量显著增加，高于正常对照组的1.5倍以上[14]。升高的ANRIL能够激活血管内皮生长因子(VEGF)/血管内皮生长因子受体1(Flt-1)以及IκB/NF-κB通路，从而激活血管新生及炎症反应过程。caspase募集结构域家族成员(Caspase recruitment domain family member)CARD 8是ANRIL的另一个作用靶点，它是NF-κB信号通路的抑制剂[15]。ANRIL的表达增加分别促进了CARD 8的表达，从而增加了缺血性脑卒中的风险[16]。以上结果均提示lnc RNA ANRIL的增加能够使缺血性脑卒中的风险增高，而缺血性脑卒中患者的lnc RNA ANRIL的表达量是也增加的，且其增加可通过抑制VEGF/Flt-1信号通路抑制血管生成，通过激活NF-κb信号通路调节炎症反应。

2.2 MALAT 1

Lnc RNA MALAT 1位于11号染色体长臂1区3带，长度大约为8.78kb，是一种高度保守、稳定和含量丰富、存在于不同种系中的lnc RNA。最早发现MALAT1在细胞核中大量表达，可以作为一个与肿瘤转移、增殖和细胞迁移有关的基因的转录调节因子[17]。近年来发现MALAT 1在血管内皮细胞、骨骼肌、心肌细胞中均有表达，MALAT 1与病理肌的发生和血管形成有密切联系[18]。在氧糖剥夺的内皮细胞(OGD)和大脑中动脉闭塞(MCAO)小鼠模型中，lnc RNA MALAT 1的表达均显著增加[19]。而在lnc RNA MALAT 1敲除的MCAO小鼠模型中，小鼠脑组织梗死面积增大，神经功能评分升高，视网膜的血管生长受到明显抑制[20]。Michalik 等[21]也发现血管内皮细胞高表达的一些特定lncRNA如MALAT1等在脑组织内皮细胞受损后出现表达量增多的情况，敲除小鼠的MALAT1后发现，血管基底内皮细胞的数量变少、细胞周期受抑制、细胞迁移并发芽堵塞新生血管，由此可推断MALAT1可以通过参与调节血管新生来调节缺血性脑卒中后对脑组织的保护及恢复作用。MALAT 1基因沉默能够导致正常的脑微血管内皮细胞以及脑缺血小鼠脑微血管内皮细胞中的促凋亡因子Bim和促炎性细胞因子单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)、白细胞介素6(IL-6)和e-选择素的表达增加,这些结果提示MALAT 1对脑缺血损伤的保护作用可能与抑制内皮细胞死亡和炎症反应相关，从而影响脑血管重塑。

2.3 MEG3

Lnc RNA MEG 3是位于14号染色体长臂3区2带上的一个印迹基因，长度大约为34.9kb，已知该基因有多个剪切转录变异体且均为lnc RNA。Lnc RNA MEG3在人的许多正常组织中均有表达，但在多种不同组织来源的癌细胞株中呈现表达缺少状态，在癌症中起着抗增殖的作用。近年来，lnc RNA MEG3在神经系统疾病尤其是缺血性脑卒中里的表达及其功能作用渐渐被人们所发现。在MCAO小鼠动物模型和氧糖剥夺处理的神经元细胞中，MEG3的表达量显著增加，为对照组的3倍以上，而随着神经元死亡和调亡数量的增加，MEG3的表达量也随之增加，且均呈现出细胞毒性因子的功能[22]；通过siRNAs抑制MEG 3基因的表达后，发现在MCAO小鼠模型中的小鼠脑组织梗死体积与水肿体积减小。p53是一种在DNA修复过程中其重要作用的基因，它在G1/S期阻滞细胞周期，在DNA损伤不可修复时促进DNA修复和诱导凋亡过程,p53基因和12/15脂氧合酶(12/15-LOX)与lnc MEG3发挥功能有着密切的联系。12/15-LOX在缺血缺氧的脑组织中是被强烈激活的，它在缺血性脑卒中发生后通过介导氧化应激过程导致神经元功能异常，最终导致神经元死亡[23]。把p53蛋白从MEG3中解离能够抑制神经元凋亡，减少MCAO小鼠动物模型中小鼠脑组织的梗死体积，这提示在缺血性脑卒中MEG3通过p53从而发挥细胞凋亡作用[22]。lnc RNA MEG3的过表达能够明显减少内皮细胞的增殖和迁移，从而抑制了缺血性脑卒中后的血管新生以及神经功能恢复；而lnc RNA MEG3沉默能够增加内皮细胞增殖、迁移，进而促进血管新生。这表明lnc NRA MEG3的下调能够促进缺血性脑卒中后脑血管的新生，进而对脑组织起到保护及恢复作用。

3 展望

综上所述，lnc RNA作为核酸研究领域的一支后起之秀，在近些年来得到了快速的发展，尤其是对于lnc RNA在缺血性脑卒中的潜在作用方面取得了很大进展，Lnc RNA在缺血性脑卒中后可通过细胞凋亡、坏死、炎症反应、血管新生等诸多过程发挥自身功能。鉴于血管新生是改善缺血性脑卒中后恢复期临床预后的一项重要指标，而lnc RNA ANRIL、MALAT1、MEG3在缺血性脑卒中表达量增加提示其对于缺血性脑卒中后脑组织及脑血管有保护及促进恢复的作用，由此可推测在未来上述三种乃至更多的lnc RNA可为缺血性脑卒中的治疗及预后提供新的生物标志物及新的治疗靶点等方向提供潜在的机会。然而，这一领域仍然面临着许多挑战，迄今为止，在缺血性脑卒中中只有为数不多的lnc RNA作用机制被人们研究透彻。同时，由于lnc RNA的表达量较低，需要用比蛋白质及其他RNA更加敏感的检测方法研究他们。尽管困难重重，对lnc RNA进行筛选、研究、阐明其在缺血性脑卒中中的作用及机制仍然是未来研究的必要方向。