非编码RNA基于自噬调节对脑缺血损伤干预作用的研究进展

马富云 ，胡霞敏 ，2

1上海中医药大学研究生院，上海 201203；2上海健康医学院药学院

卒中是全球第二大死因，其中缺血性脑卒中为脑缺血损伤为最普遍的类型[1]。缺血性脑卒中治疗手段有限，注射组织纤溶酶原激活剂（tPA）静脉溶栓是惟一被FDA批准用于治疗急性脑缺血的手段，但其治疗时间窗极窄，治疗效果不理想[2]。研究表明，自噬对脑缺血再灌注损伤有双面作用，一方面可保护神经功能，一方面又可介导、加剧损伤[3-8]。因此，调控自噬成为干预脑缺血损伤的一个关键点。自噬形成过程包括自噬诱导、成核、膜的延伸、自噬体与溶酶体的融合以及裂解。在正常情况下，自噬保持低水平状态，在营养物和生长因子剥夺、缺氧、低能量等条件下被诱导激活。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）功能抑制，AMP依赖的蛋白激酶（AMPK）激活，经过一系列磷酸化反应后调节UKL复合物生成，进一步激活VPS34复合物[由VPS34、VPS15、Beclin1、自噬相关蛋白（ATG）14组成]，促使自噬前体复结构中PI3P合成，PI3P通过协助募集ATG12-ATG5-ATG16L1复合物来决定微管相关蛋白1轻链3（LC3）脂化位点，ATG12-ATG5-ATG16L1复合物协助募集LC3Ⅰ，LC3Ⅰ在ATG7、ATG3及ATG12-ATG5-ATG16L1复合物的作用下向LC3Ⅱ转化，这一系列级联反应维持了自噬体膜的延伸与闭合，形成成熟的自噬体[15-16]。非编码RNA是不编码蛋白质的RNA，包括转运RNA、核糖体RNA、微小RNA（miRNA）、长链非编码 RNA（lncRNA）、环状RNA（circRNA）等。非编码RNA在脑缺血发生发展的过程中有重要作用[9-14]。大量文献表明，非编码RNA可通过各个环节调节自噬影响脑缺血损伤。现就非编码RNA基于自噬调节对脑缺血损伤的干预作用相关研究进行综述。

1 非编码RNA干预自噬诱导阶段减轻脑缺血损伤

1.1 干预mTOR功能 mTOR是自噬诱导阶段的重要靶点。在正常状态下，细胞内氨基酸和生长因子激活mTOR，抑制UKL复合物激活，从而抑制自噬[15]。脑缺血由于大脑供氧供血不足导致细胞坏死、神经元功能损伤，还伴有炎症、能量衰竭、神经兴奋毒性、血脑屏障损伤、胶质细胞激活、氧化应激等[1]，这些条件使得mTOR受到抑制，诱导自噬激活。多项研究表明，羟红花色素A、枸杞多糖、片仔癀等药物可经激活mTOR抑制脑缺血引起的自噬，发挥神经保护作用[17-19]。非编码RNA也能通过mTOR干预自噬从而对脑缺血损伤产生干预。

GUO等[20]研究发现，在脑缺血模型中，lncRNA MIAT与DNA损伤诱导转录样蛋白4（REDD1）表达上调，而 REDD1是mTOR的上游抑制剂[21]。MIAT通过特异性结合REDD1正向调节REDD1表达。当MIAT结合REDD1后，抑制REDD1泛素化从而防止REDD1降解。因此，MIAT通过上调REDD1表达来促进自噬和凋亡，从而加剧脑缺血再灌注损伤。体外实验显示，当MIAT表达下调时，自噬被抑制，细胞凋亡减少。lncRNA C2dat2也可通过REDD1调节脑缺血损伤诱导的自噬。C2dat2作为竞争性内源RNA，负向调节miR-30d-5p的表达。miR-30d-5p可靶向结合DDIT4即REDD1，使其表达沉默。当抑制C2dat2时，miR-30d-5p表达上调，抑制REDD1，从而抑制自噬激活，减轻脑缺血再灌注损伤[22]。还有研究发现，在脑缺血模型中，lncRNA MEG3表达水平下调[23]。LOU等[24]发现，MEG3能特异性结合miR-378，上调生长因子受体结合蛋白2表达，从而抑制AKT/mTOR通路激活、诱导自噬，加剧脑缺血损伤；miR-378过表达则能减轻神经元自噬，减少细胞死亡。有学者发现，抑制miR-199a表达能减轻脑缺血损伤[25]。ZHOU等[26]研究表明，miR-199a mimics组大鼠神经损伤加重，mTOR、tau蛋白表达显著上调，认为miR-199a可能通过调节mTOR表达来调节自噬；当mir-199a表达受抑制时，可通过激活mTOR抑制自噬，从而减轻脑缺血损伤。

然而，也有文献表明，部分非编码RNA可通过抑制mTOR、激活自噬从而减轻脑缺血损伤。除REDD1蛋白外，NAD-依赖性去乙酰化酶Sirtuin-1（SIRT1）也能通过调节mTOR来影响自噬。SIRT1可抑制mTOR，刺激自噬激活[27]。WANG等[28]研究发现，脑缺血后lncRNA MALAT1表达显著上调，抑制MALAT1表达能够减弱自噬激活并促进细胞死亡。miR-200c-3p可通过结合SIRT1抑制自噬，而MALAT1能够逆转miR-200c-3p的抑制作用。所以MALAT1通过结合miR-200c-3p、上调SIRT1表达、激活自噬从而发挥保护神经细胞的作用。TIAN等[29]发现，miR-138通过靶向结合SIRT1的 3'UTR来抑制SIRT1表达，从而调节自噬。miR-138在脑缺血再灌注损伤后表达减少，促进氧糖剥夺再灌注（OGD/R）后细胞自噬，减少由氧糖剥夺诱导的细胞凋亡。

1.2 ULK复合物 ULK复合物由蛋白激酶ULK1和ULK2组成，该复合物主要在营养或能量缺乏条件下将应激信号传递到自噬小体形成的部位[15]。有研究发现，缺血再灌注促使脑微血管内皮细胞（BMEC）中lncRNA Malat1表达上调，促进自噬，提高细胞存活率，产生抗脑缺血损伤作用[30]。Malat1能够结合miR-26b并下调miR-26b表达。研究显示，miR-26b可抑制OGD/R处理后BMEC的自噬、促进细胞凋亡，而Malat1可逆转这一作用。ULK2是miR-26b的直接靶点。当敲除ULK2基因时，OGD/R处理的BMEC自噬被抑制，且促进BMEC死亡。因此，Malat1通过结合miR-26b、提高ULK2蛋白表达从而增强自噬，减少脑缺血再灌注损伤诱导的BMEC死亡，减轻血脑屏障破坏。

以上研究表明，非编码RNA在自噬诱导阶段主要作用于mTOR和ULK复合物，主要通过结合蛋白、调节蛋白表达等途径来干预自噬。部分非编码RNA在脑缺血后产生特异性表达变化，有些通过激活自噬产生神经保护作用，也有部分通过抑制自噬来减轻脑缺血损伤，或许可以通过分析特异性表达的非编码RNA来分析脑缺血损伤后的自噬水平，达到通过适度调控自噬来减轻脑缺血损伤的目的。

2 非编码RNA干预自噬成核过程减轻脑缺血损伤

自噬成核阶段与自噬相关蛋白Beclin1有着密切联系。Beclin1在调节Vps-34和促进Beclin1-Vps34-Vps15核心复合物生成中起着重要作用[15]。非编码RNA在自噬成核阶段经Beclin1抑制自噬来减轻脑缺血损伤。SUN等[31]发现，脑缺血再灌注体内外模型中lncRNA SNHG14表达显著提高，数据分析筛选出miR-30b-5p可能是SNHG14的靶点，预测ATG5和Beclin1能与miR-30b-5p结合，并通过实验证实了这些预测。当SNHG14过表达时，细胞自噬增强，且损伤加重，当SNHG14被沉默时则结果相反。进一步研究发现，SNHG14过表达可抑制miR-30b-5p表达，而miR-30b-5p能够调控ATG5和Beclin1表达，所以，当SNHG14表达抑制时，上调的miR-30b-5p抑制了ATG5、Becin1表达，从而抑制自噬，减轻脑缺血再灌注损伤。

非编码RNA还能经Beclin1激活自噬来减轻脑缺血损伤。ZHAO 等[32]研究发现，miR-30d能下调Beclin1表达；抑制miR-30d表达能够显著增强OGD诱导的细胞自噬并减少细胞凋亡，而敲除Beclin1基因可逆转此作用。

3 非编码RNA干预自噬体膜延伸过程减轻脑缺血损伤

自噬体膜的延伸机制包括募集ATG9和mATG8s家族，其中包括LC3和gabarap亚族。LC3是最典型的mATG8s家族成员之一。ATG4可切割LC3的C端，暴露甘氨酸残基（LC3I形式），LC3I依赖ATG7、ATG3、ATG12-ATG5-ATG16L1与磷脂酰乙醇胺偶联形成LC3Ⅱ，这一级联反应维持了自噬体膜的延伸和闭合[15]。非编码RNA可通过干预自噬体延伸阶段的相关蛋白表达来抑制自噬从而减轻脑缺血损伤。PEI等[33]研究发现，星形胶质细胞外泌体中的miR-190b通过靶向结合ATG7抑制自噬从而改善由OGD诱导的细胞凋亡。YU等[34]发现脑缺血患者血lncRNA KCNQ1OT1水平增高。动物实验结果显示，敲除KCNQ1OT1基因后，小鼠缺血脑组织体积减小、神经损伤程度减轻。研究表明，缺血再灌注损伤后miR-200a表达下降，而在KCNQ1OT敲除的OGD/R后细胞中miR-200a表达上调，提示KCNQ1OT1是miR-200a的直接靶点。叉头框蛋白O3（FOXO3）是自噬的刺激因素，miR-200a能够靶向结合FOXO3基因的3'UTR并抑制其表达。ATG7是FOXO3的直接靶点，参与FOXO3的调节自噬过程。所以敲除KCNQ1OT1可能通过miR-200a/FOXO3/ATG7通路抑制缺血再灌注诱导的自噬并提高细胞活性。除了作用于ATG7外，非编码RNA还能作用于ATG5和LC3蛋白来干预自噬体膜延伸阶段。有研究表明，miR-9a-5p在大脑中动脉栓塞模型中表达显著下降；miR-9a-5p过表达时，缺血脑组织体积减小，神经缺陷评分降低；miR-9a-5p过表达还可显著降低ATG5、LC3蛋白表达，提示miR-9a-5p通过直接作用于ATG5调节自噬水平，当miR-9a-5p过表达时自噬被抑制，从而减轻脑缺血损伤[35]。

4 非编码RNA通过其他途径调节自噬影响脑缺血损伤

非编码RNA除了参与自噬诱导、成核、延伸等过程外，还通过其他方式介导自噬。WANG等[36]研究发现，脑缺血再灌注损伤通过激活缺氧诱导因子1α刺激lncRNA H19表达，后者通过抑制DUSP5-ERK1/2轴引起自噬激活从而损伤细胞活性；当抑制H19时，自噬激活受到抑制，从而产生神经保护作用。LI等[37]发现，miR-202-5p在脑缺血体内外模型中表达均显著下调，当miR-202-5p表达上调时，能减轻由脑缺血引起的神经损伤。经过数据分析，真核起始因子4E（eIF4E）是miR-202-5p的潜在靶点。miR-202-5p通过降低eIF4E的表达抑制自噬，从而产生神经保护作用。HAN等[38]发现，circRNA Hectd1在大脑中动脉栓塞卒中模型脑组织中表达显著增高，并且在急性脑缺血患者血液样本中水平升高。Hectd1的功能类似于内源性miR-142海绵，能够抑制miR-142活性。研究发现，当Hectd1表达抑制时，miR-142活性增强，并通过抑制TCCD诱导的多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶蛋白抑制自噬，减少脑缺血诱导的星形胶质细胞激活，使缺血面积减小，减轻神经元损伤。以上研究表明，非编码RNA干预自噬、减轻脑缺血损伤是多靶点、多途径的，具体作用机制有待进一步明确。

总之，自噬在减轻脑缺血损伤方面研究意义重大，但过度自噬会导致细胞程序性死亡。如何判定适度自噬，如何调节适度自噬，还有待进一步研究和讨论。干预非编码RNA表达可以成为调节自噬的一条有效途径。脑缺血过程中多种非编码RNA的表达水平发生变化，通过各种途径介导脑损伤或产生神经保护作用。非编码RNA还能作为生物标志物，用于脑缺血性疾病的诊断和治疗评估。进一步探索非编码RNA对自噬的作用机制，有助于寻找自噬调节方案，为抗脑缺血损伤提供新的治疗方法。