何岍妍，劉相良，鄔雪涵，何其通

(吉林大學第一醫(yī)院 1.神經(jīng)內(nèi)科;2.腫瘤中心;3.麻醉科;4.胃結直腸外科，吉林 長春130021)

在人類基因組30多億個堿基對基因序列中，約有98.5%的非編碼序列,而絕大多數(shù)非編碼序列被轉錄成長度大于200個堿基的RNA[1]即長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA,lnc RNA)。Lnc RNA種類較多，它們不經(jīng)翻譯過程而直接折疊成高級結構[2]，以RNA的形式在多個層面上以復雜的作用機制參與調(diào)控細胞分化、增殖以及個體發(fā)育等重要生命過程,尤其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及維持穩(wěn)態(tài)、神經(jīng)細胞功能行使等過程中發(fā)揮重要作用[3]。本文結合國內(nèi)外對LnC RNA的研究現(xiàn)狀,對幾種常見的Lnc RNA在缺血性腦卒中的作用機制作一綜述。

1 長鏈非編碼RNA概述

Lnc RNA通常是指長度大于200個核苷酸的非編碼RNA轉錄本，隨著高通量測序技術的發(fā)展越來越多的lnc RNA被研究者發(fā)現(xiàn)。目前最常見的lnc RNA分類方法是根據(jù)轉錄長度來劃分的，可將其分為基因間區(qū)長鏈非編碼RNA(long-integenic noncoding RNA,lincRNA)、位于基因間區(qū)的超長鏈非編碼RNA(very long-integenic noncoding RNA,lincRNA)、與啟動子相關的長鏈非編碼RNA(promoter-associated lncRNA)以及宏RNA(macro RNA)等[4]。近年來，越來越多研究者發(fā)現(xiàn)它在生物體內(nèi)能夠廣泛通過染色質(zhì)重塑、DNA甲基化、組蛋白修飾、細胞周期調(diào)控等方式參與胚胎發(fā)育、細胞增殖分化以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病、腫瘤等的發(fā)生發(fā)展[5]，在轉錄及轉錄后水平、表觀遺傳水平上調(diào)控靶基因的表達[6]。

2 長鏈非編碼RNA與缺血性腦卒中

近年來一些lnc RNA在缺血性腦卒中里的作用已漸漸被闡明，研究者們通過應用基因芯片或RNA-seq(轉錄組測序技術)等技術鑒定了數(shù)百種在缺血性腦卒中患者或缺血處理動物模型中異常表達的lnc RNA[7,8]。目前已經(jīng)在ANRIL,MALTA1,MEG3等lnc RNA中發(fā)現(xiàn)它們在缺血性腦卒中后發(fā)生的細胞凋亡、炎癥反應、細胞壞死、血管新生等病理生理過程中發(fā)揮著重要的作用。由此可見lncRNA有望為腦卒中的預警、治療及預后提供新的思路與靶點。

2.1 ANRIL

Lnc RNA ANRIL是Pasmant等研究者[9]在2007年第一次發(fā)現(xiàn)的INK4基因座的反義非編碼RNA (antisense noncoding RNA in the INK4 locus)，是與p15/CDKN2B-p16/CDKN2A-p14基因簇位點共同共聚在9號染色體短臂2區(qū)1帶(9p21)上的一種反義非編碼RNA，長度約為3.9kb。染色體9q21區(qū)域被認為是心腦血管疾病及癌癥的重要高風險遺傳易感位點[10,11]，ANRIL基因突變或表達異常與動脈粥樣硬化、腦卒中、顱內(nèi)動脈瘤、阿爾茲海默癥等疾病有關，它被認為是腦卒中及其復發(fā)風險的新的遺傳標記[12]。Zhang等研究者[13]在lnc RNA ANRIL與腦卒中的一項前瞻性病例對照研究中表明，對腦卒中患者隨訪4.5年后發(fā)現(xiàn)ANRIL的變異型rs10757278的變化使腦梗死及腦出血的風險分別增加了1.47和1.60倍。在腦梗死大鼠模型中，腦皮質(zhì)梗死組織中ANRIL的表達量顯著增加，高于正常對照組的1.5倍以上[14]。升高的ANRIL能夠激活血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)/血管內(nèi)皮生長因子受體1(Flt-1)以及IκB/NF-κB通路，從而激活血管新生及炎癥反應過程。caspase募集結構域家族成員(Caspase recruitment domain family member)CARD 8是ANRIL的另一個作用靶點，它是NF-κB信號通路的抑制劑[15]。ANRIL的表達增加分別促進了CARD 8的表達，從而增加了缺血性腦卒中的風險[16]。以上結果均提示lnc RNA ANRIL的增加能夠使缺血性腦卒中的風險增高，而缺血性腦卒中患者的lnc RNA ANRIL的表達量是也增加的，且其增加可通過抑制VEGF/Flt-1信號通路抑制血管生成，通過激活NF-κb信號通路調(diào)節(jié)炎癥反應。

2.2 MALAT 1

Lnc RNA MALAT 1位于11號染色體長臂1區(qū)3帶，長度大約為8.78kb，是一種高度保守、穩(wěn)定和含量豐富、存在于不同種系中的lnc RNA。最早發(fā)現(xiàn)MALAT1在細胞核中大量表達，可以作為一個與腫瘤轉移、增殖和細胞遷移有關的基因的轉錄調(diào)節(jié)因子[17]。近年來發(fā)現(xiàn)MALAT 1在血管內(nèi)皮細胞、骨骼肌、心肌細胞中均有表達，MALAT 1與病理肌的發(fā)生和血管形成有密切聯(lián)系[18]。在氧糖剝奪的內(nèi)皮細胞(OGD)和大腦中動脈閉塞(MCAO)小鼠模型中，lnc RNA MALAT 1的表達均顯著增加[19]。而在lnc RNA MALAT 1敲除的MCAO小鼠模型中，小鼠腦組織梗死面積增大，神經(jīng)功能評分升高，視網(wǎng)膜的血管生長受到明顯抑制[20]。Michalik 等[21]也發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細胞高表達的一些特定lncRNA如MALAT1等在腦組織內(nèi)皮細胞受損后出現(xiàn)表達量增多的情況，敲除小鼠的MALAT1后發(fā)現(xiàn)，血管基底內(nèi)皮細胞的數(shù)量變少、細胞周期受抑制、細胞遷移并發(fā)芽堵塞新生血管，由此可推斷MALAT1可以通過參與調(diào)節(jié)血管新生來調(diào)節(jié)缺血性腦卒中后對腦組織的保護及恢復作用。MALAT 1基因沉默能夠導致正常的腦微血管內(nèi)皮細胞以及腦缺血小鼠腦微血管內(nèi)皮細胞中的促凋亡因子Bim和促炎性細胞因子單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)、白細胞介素6(IL-6)和e-選擇素的表達增加,這些結果提示MALAT 1對腦缺血損傷的保護作用可能與抑制內(nèi)皮細胞死亡和炎癥反應相關，從而影響腦血管重塑。

2.3 MEG3

Lnc RNA MEG 3是位于14號染色體長臂3區(qū)2帶上的一個印跡基因，長度大約為34.9kb，已知該基因有多個剪切轉錄變異體且均為lnc RNA。Lnc RNA MEG3在人的許多正常組織中均有表達，但在多種不同組織來源的癌細胞株中呈現(xiàn)表達缺少狀態(tài)，在癌癥中起著抗增殖的作用。近年來，lnc RNA MEG3在神經(jīng)系統(tǒng)疾病尤其是缺血性腦卒中里的表達及其功能作用漸漸被人們所發(fā)現(xiàn)。在MCAO小鼠動物模型和氧糖剝奪處理的神經(jīng)元細胞中，MEG3的表達量顯著增加，為對照組的3倍以上，而隨著神經(jīng)元死亡和調(diào)亡數(shù)量的增加，MEG3的表達量也隨之增加，且均呈現(xiàn)出細胞毒性因子的功能[22]；通過siRNAs抑制MEG 3基因的表達后，發(fā)現(xiàn)在MCAO小鼠模型中的小鼠腦組織梗死體積與水腫體積減小。p53是一種在DNA修復過程中其重要作用的基因，它在G1/S期阻滯細胞周期，在DNA損傷不可修復時促進DNA修復和誘導凋亡過程,p53基因和12/15脂氧合酶(12/15-LOX)與lnc MEG3發(fā)揮功能有著密切的聯(lián)系。12/15-LOX在缺血缺氧的腦組織中是被強烈激活的，它在缺血性腦卒中發(fā)生后通過介導氧化應激過程導致神經(jīng)元功能異常，最終導致神經(jīng)元死亡[23]。把p53蛋白從MEG3中解離能夠抑制神經(jīng)元凋亡，減少MCAO小鼠動物模型中小鼠腦組織的梗死體積，這提示在缺血性腦卒中MEG3通過p53從而發(fā)揮細胞凋亡作用[22]。lnc RNA MEG3的過表達能夠明顯減少內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，從而抑制了缺血性腦卒中后的血管新生以及神經(jīng)功能恢復；而lnc RNA MEG3沉默能夠增加內(nèi)皮細胞增殖、遷移，進而促進血管新生。這表明lnc NRA MEG3的下調(diào)能夠促進缺血性腦卒中后腦血管的新生，進而對腦組織起到保護及恢復作用。

3 展望

綜上所述，lnc RNA作為核酸研究領域的一支后起之秀，在近些年來得到了快速的發(fā)展，尤其是對于lnc RNA在缺血性腦卒中的潛在作用方面取得了很大進展，Lnc RNA在缺血性腦卒中后可通過細胞凋亡、壞死、炎癥反應、血管新生等諸多過程發(fā)揮自身功能。鑒于血管新生是改善缺血性腦卒中后恢復期臨床預后的一項重要指標，而lnc RNA ANRIL、MALAT1、MEG3在缺血性腦卒中表達量增加提示其對于缺血性腦卒中后腦組織及腦血管有保護及促進恢復的作用，由此可推測在未來上述三種乃至更多的lnc RNA可為缺血性腦卒中的治療及預后提供新的生物標志物及新的治療靶點等方向提供潛在的機會。然而，這一領域仍然面臨著許多挑戰(zhàn)，迄今為止，在缺血性腦卒中中只有為數(shù)不多的lnc RNA作用機制被人們研究透徹。同時，由于lnc RNA的表達量較低，需要用比蛋白質(zhì)及其他RNA更加敏感的檢測方法研究他們。盡管困難重重，對lnc RNA進行篩選、研究、闡明其在缺血性腦卒中中的作用及機制仍然是未來研究的必要方向。