中医药调控非编码RNA应用于缺血性脑卒中的研究进展

鞠馨瑶,王 雯,孙迟男,司书晗,宋世禛,周 爽

缺血性脑卒中是常见的脑卒中类型,已成为全球第二大致死原因[1]。随着我国老龄化进程加快,中风已成为我国居民第一死亡原因[2]。治疗脑缺血及其后遗症对改善病人神经功能、提高生活质量尤为重要。非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是指不编码蛋白质的RNA,包括微小RNA(microRNA,miRNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、环状RNA(circular RNA,circRNA)等,已有大量研究证实,中医药通过干预非编码RNA参与诊治缺血性脑卒中。通过文献整理的方法综述中医药调控非编码RNA干预缺血性脑卒中机制的研究进展,旨在为临床对缺血性脑卒中的诊断、辨证论治、治疗方案拟定、新药研发等提供参考。

1 ncRNA与缺血性脑卒中

1.1 miRNA miRNA是一类普遍存在的内源性非编码RNA,长度为22～25个核苷酸,主要在转录后水平抑制基因的靶向表达发挥调节作用[3]。有研究显示,miRNA参与调节神经胶质发育的信号通路[4],参与神经干细胞增殖、分化过程,对大脑发育和神经元功能至关重要[5]。miRNA与缺血性脑卒中后细胞功能改变密切相关,调控特异性miRNA,可实现对脑损伤和细胞凋亡的治疗[6]。

1.2 lncRNA lncRNA通常长度大于200个核苷酸,具有mRNA样结构,经过剪接,具有polyA尾巴与启动子结构,分化过程中有动态的表达与不同的剪接方式。lncRNA参与调节神经胶质发育的信号通路[4],并参与缺血性脑卒中后细胞凋亡、神经发生、血管生成、炎症和细胞死亡等过程[7]。其中,增强子RNA(enhancer RNA,eRNA)是一类从转录增强子区域由RNA pol Ⅱ转录来的RNA,其转录产物在基因组稳定性方面发挥着重要作用[8]。有研究显示,eRNA具有性别依赖性和性别无关的表达模式,可能对缺血性脑卒中的病理生理学变化具有重要意义[9]。

1.3 circRNA circRNA是高度稳定的环状非编码RNA,其在物种之间是保守的,可在神经系统中富集。有研究表明,许多circRNA参与条件神经元发育、神经元的基因表达调节及各种神经系统疾病的进展[10]。有研究显示,circRNA在缺血性脑卒中后细胞凋亡、细胞自噬、促进或抑制血脑屏障破坏等病理生理学中发挥着广泛的调控作用,是有助于脑卒中临床诊疗和预后判断的生物标志物和治疗靶标[11]。

2 中医药通过干预ncRNA诊治缺血性脑卒中

中医药疗法多为多靶点调节[12-13],中医药通过多途径调节人体非稳态状态,探讨中医药作用的不同机制,对临床指导意义重大。ncRNA可一定程度解释中医药治疗缺血性脑卒中的途径。已有研究表明,中医学诊治缺血性脑卒中方法众多,中医药治疗在临床上普遍得到认可,可显著提高临床疗效及病人生活质量[14]。

2.1 ncRNA在中医药辨证分型中的作用 中医学认为疾病和治疗疾病的基本原则是辨证论治,辨证论治的过程是认识疾病和解决疾病的过程。ncRNA通过测序分析提供辨证辅助依据,为临床工作提供依据。赵心怡[15]研究显示,缺血性脑卒中风痰瘀阻证病人外周血miR-19a、miR-148a、miR-320d和miR-342-3p均具有较佳的诊断该证型的能力。王莉[16]临床试验发现,miR-126联合血管内皮生长因子A可作为急性缺血性脑卒中风痰阻络证的客观指标。罗玮[17]研究显示,miR-146a、miR-34a具有较高的灵敏度和特异度,可作为判断缺血性脑卒中后认知障碍病人的生物标志物,且对其痰浊阻窍证起到辅助诊断的作用。何春华[18]研究显示,lncRNA uc.167+在急性缺血性脑卒中阳类证病人中高表达,lncRNA NR121572、lncRNA NR002925在急性缺血性脑卒中阳类证病人中低表达,三者可能成为急性缺血性脑卒中阴阳类证辨证分型的客观依据。杨洁[19]使用高通量测序,筛选到8个差异表达的lncRNA,可能通过调控CD226和PARVB基因表达,影响单纯收缩期高血压合并脑梗死肾虚血瘀证的发生发展。芮阳刚[20]研究显示,lncRNA RGD1566344联合美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分可作为痰热腑实证的参考指标。黄静妍[21]通过挖掘缺血性脑卒中风痰瘀阻证的circRNA表达谱和差异表达circRNA,通过对hsacircRNA102687、hsacircRNA104600、hsacircRNA105035构建了circRNA-miRNA-mRNA网络和circRNA-mRNA共表达网络,结果发现三者可能作为缺血性脑卒中风痰瘀阻证的临床诊断生物标志物。黄静妍[22]研究发现,急性缺血性脑卒中痰瘀互结是否兼火热证之间存在差异表达的circRNA、lncRNA和mRNA,hsacirc0005946。

2.2 ncRNA在中医药治疗缺血性脑卒中中的作用

2.2.1 中医药通过miRNA治疗缺血性脑卒中 miRNA作为研究广泛的ncRNA,参与了缺血性脑卒中的治疗机制。Liang等[23]研究显示,加味人参养荣汤通过上调miRNA-210,下调ephrin A3,激活低氧诱导因子(HIF)/血管内皮生长因子(VEGF)/Notch信号通路,促进血管生成。Li等[24]通过网络药理学研究方法,发现小续命汤通过miRNA等途径,参与缺血性脑卒中后细胞增殖、细胞因子生成、血管生成等过程。Zhang等[25]研究显示,20(R)-人参皂苷Rg3可调节miRNA相关的多个信号通路,可能通过这些通路发挥保护作用。鹿滨麒[26]研究显示,丹参川芎嗪注射液联合丁苯酞氯化钠注射液可降低机体miRNA-145、Bax水平,提高miRNA-146a、Bcl-2水平,改善病人预后。谢莉[27]使用燥湿化痰饮结合针刺辅助康复锻炼治疗脑卒中后轻中度认知障碍,治疗后病人miRNA-124、miRNA-134及miRNA-138水平升高,miRNA-132水平下降,相关症状体征改善,潜伏期电位降低。罗玮等[28]研究显示,加味涤痰汤可提高脑卒中后认知障碍病人血清miR-29a、miRNA-34a水平,显著降低miR-31、miR-93、miR-143、miR-146a、miR-126、miR-107水平,从而改善脑卒中后认知障碍症状。徐榛敏等[29]将苦碟子注射液和血栓通联合应用于火毒证急性缺血性脑卒中病人的治疗发现,其可能通过促进对急性脑梗死后hsa-miR-218-5p和hsa-miR-185-5p等miRNA及VEGF表达,发挥脑保护作用。龚翠兰等[30]研究显示,活血荣络方可能通过下调miR-370-3p表达、激活酪氨酸激酶2/转录激活因子3(JAK2/STAT3)通路、促进下游VEGF表达,刺激缺血性脑卒中后血管新生,从而改善神经功能缺损症状。

2.2.2 中医药通过lncRNA治疗缺血性脑卒中 随着ncRNA研究深入,lncRNA研究逐渐增多,其在中医药治疗机制中发挥着重要的作用。Zhang等[31]研究显示,清达颗粒可显著降低缺血性脑卒中后脑组织lncRNA Gas5、Bax、Cleaved Caspase-3含量,并上调miR-137、Bcl-2水平,对缺血性脑卒中再灌注损伤起到神经保护作用。贡磊磊[32]研究表明,脑心通胶囊可能通过lncRNA Gas5及其靶向调控的mRNA C-C基序趋化因子-5(CCL5)、白细胞介素-1β、白细胞介素-6和肿瘤坏死因子α诱导蛋白3(TNFAIP3)参与缺血性脑卒中后炎症反应,发挥治疗作用。姜凌宇[33]采用lncRNA联合mRNA基因芯片检测经杜仲-刺蒺藜干预后lncRNA的表达,与内皮损伤模型组比较,筛选差异基因,使用生物信息学分析差异基因,发现杜仲-刺蒺藜通过调控lncRNA改善内皮损伤,促进细胞增殖及迁移,抑制细胞凋亡,提高细胞能量代谢水平。Zhang等[34]体内外实验证实,天麻素通过降低缺血性脑卒中再灌注损伤组织lncRNA NEAT1水平,促进miR-22-3p表达,减轻神经元炎症,从而保护脑组织。Cai等[35]研究显示,姜黄素可上调缺血性脑卒中后抑郁症大鼠lncRNA Gas5水平,从而降低miR-10b以降低脑源性神经营养因子(BDNF)mRNA水平,姜黄素通过Gas5/miR-10b/BDNF减轻中风后抑郁症状。Guo等[36]研究显示,原儿茶醛通过升高lncRNA Xist水平,降低大脑中动脉闭塞(MCAO)大鼠NLRP3、GSDMD、Caspase-1、白细胞介素-1β、NEK7的表达,减轻脑组织缺血性损伤;且体外实验证实原儿茶醛氧糖剥夺-再灌注处理的大鼠脑微血管内皮细胞的存活和增殖,减弱了细胞焦亡。

2.2.3 中医药通过circRNA治疗缺血性脑卒中 关于circRNA在中医药治疗缺血性脑卒中的研究处于起步阶段,成果较少。Chen等[37]构建了大脑中动脉阻塞模型,检测缺血侧脑组织中circRNA表达,补阳还五汤可逆转3种神经血管单元相关蛋白,微管相关蛋白2(MAP2)和血管性血友病因子(vWF)的表达降低及神经胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达水平升高。同时,鉴定了7个、3个、86个与模型组有显著差异的circRNA,miRNA和mRNA,构建了1个circRNA-miRNA-mRNA网络,为ceRNA介导的基因调控在缺血性脑卒中后神经血管单元进展中的基因调控及补阳还五汤的作用机制提供了依据。

动脉粥样硬化是一种由多种危险因素引起、以高度特异性的细胞因子反应为特征的慢性炎症疾病,是中风等不良事件的重要病因之一。Chen等[38]通过对比动脉粥样硬化模型组及丹参酮ⅡA磺酸钠注射液治疗组的测序结果,利用生物信息学工具和数据库调查潜在的非编码RNA功能及其相互作用,构建了竞争内源RNA网络,阐明了其治疗动脉粥样硬化的机制,证实其可预防缺血性脑卒中发生。

3 小结与展望

缺血性脑卒中是一类由于血管壁病变、血液成分改变及脑内血流动力学改变造成脑组织功能缺损的疾病,其后遗症严重影响病人生活质量。中医药治疗缺血性脑卒中的疗效明确,安全可靠[39-41]。中医理论符合多靶点治疗特点,利用现代研究手段解释中医药组分、阐明中医药作用机制有利于推动中医学的发展。虽然ncRNA调控缺血性脑卒中的研究较多,但中医药通过ncRNA介导,通过circRNA的机制研究较少,具有极大的研究价值。由于eRNA发现较晚,仍存在横向、纵向研究的巨大潜力。阐明中医药通过ncRNA治疗缺血性脑卒中的作用机制,对临床辨证论治、治疗方案拟定、新药研发等具有重要意义。