張 峻

1 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院 骨科，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010；2 解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心 骨科，北京100853

人類基因組中有許多類型的非編碼基因，其中一半以上是lncRNA。lncRNA 的功能雖沒有被完全解密，但是它們在調(diào)節(jié)細胞增殖、存活和遷移方面發(fā)揮了不同的作用，以及通過充當引導(dǎo)、誘餌、支架和信號來維持基因組的穩(wěn)定性[1-2]。lncRNA 具有許多與DNA、RNA 和蛋白質(zhì)結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，通過相互作用參與轉(zhuǎn)錄沉默、翻譯抑制或調(diào)節(jié)多蛋白復(fù)合物，最終控制基因表達[3]。lncRNA 定義為長度＞200 個核苷酸，通過RNA 聚合酶Ⅱ或Ⅲ轉(zhuǎn)錄，具有與mRNAs 類似的封端和多聚腺苷酸化，但由于開放閱讀框被截斷而缺乏蛋白質(zhì)編碼功能的RNA[1,4]。lncRNA 進一步分類為長基因間非編碼RNA 和轉(zhuǎn)錄的超保守區(qū)[5]。從基因組的基因間區(qū)轉(zhuǎn)錄的lncRNA 調(diào)節(jié)鄰近和遠處基因的表達。然而，轉(zhuǎn)錄的超保守區(qū)的功能還沒有被破譯[5]。在生理和病理過程中，lncRNA 正在成為多種功能的調(diào)節(jié)器(例如胚胎發(fā)育、癌癥、炎癥以及心血管和神經(jīng)生物學疾病)[6-11]。越來越多的研究證實lncRNA表達與神經(jīng)元活動和損傷相關(guān)，lncRNA 通過調(diào)節(jié)神經(jīng)元的外生長、分化和突觸形成進而促進神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育并調(diào)節(jié)突觸的可塑性[12-13]。本文就近期lncRNA 在脊髓損傷和腦損傷中的研究，以及l(fā)ncRNA 在神經(jīng)性疼痛發(fā)生機制中的研究進展和其作為治療靶點的潛在效用進行綜述。

1 lncRNA 在脊髓損傷和腦損傷中的研究

急性脊髓損傷所致的繼發(fā)性損傷是神經(jīng)功能障礙的主要原因，其特征是中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生神經(jīng)細胞凋亡。急性脊髓損傷后可迅速改變蛋白質(zhì)編碼基因的表達，這些蛋白質(zhì)編碼基因可調(diào)節(jié)各種過程，如氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥、自噬、凋亡，從而協(xié)同促進損傷后神經(jīng)元死亡和重塑[6-7,14-15]。其他急性中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷如外傷性腦損傷、蛛網(wǎng)膜下腔出血后出現(xiàn)的繼發(fā)性腦損傷和神經(jīng)功能障礙也與這些病理機制有關(guān)。在缺氧處理后的急性脊髓損傷大鼠模型和神經(jīng)細胞中觀察到腦源性生長因子反義RNA(lncRNA brain-derived neurotrophic factor antisense RNA，lncRNA BDNF-AS)上調(diào)的研究中還發(fā)現(xiàn)lncRNA BDNF-AS 敲除對急性脊髓損傷有顯著的治療作用[6]。這表明lncRNA-bdnf-as/mir-130b-5p/prdm5 軸在治療急性脊髓損傷中發(fā)揮重要作用，可能是一種有前途的治療方法[6]。

在急性脊髓損傷的病理過程中，可以觀察到關(guān)鍵炎性因子表達失調(diào)，其中就包括lncRNA 以及相關(guān)的信號通路。隨著急性脊髓損傷的進展，小膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓顟B(tài)，釋放出多種有害細胞因子，參與氧自由基的形成、興奮性毒性和炎癥反應(yīng)，加重神經(jīng)元損傷。研究表明，lncRNA 肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄子1(lncRNA metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，lncRNA-MALAT1)在急性脊髓損傷的大鼠模型和脂多糖激活的小膠質(zhì)細胞中表達失調(diào)，MALAT1 的敲除可通過抑制小膠質(zhì)細胞的炎癥反應(yīng)來減弱脊髓損傷進展，并進一步明確了lncRNA-MALAT1 在脊髓損傷中的信號通路[7]。Wang 等[16]的研究還表明，一種名為lncSCIR1 的lncRNA 在大鼠脊髓損傷后下調(diào)，通過選擇性靶向、骨形態(tài)發(fā)生蛋白7、α-突觸核蛋白和無翅型MMTV 整合位點家族成員3(WNT3)的表達發(fā)揮其抑制作用。當腎上腺髓質(zhì)素激活促炎細胞因子時，骨形態(tài)發(fā)生蛋白7 阻止軸突生長，α-突觸核蛋白促進脊髓損傷后神經(jīng)元死亡，WNT3 對脊髓損傷后神經(jīng)再生至關(guān)重要[16]。此外，Dharap 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，成年大鼠的局灶性缺血在急性再灌注期間廣泛改變大腦lncRNA 表達譜。目前尚不清楚lncRNAs 在卒中后結(jié)局中的功能意義，然而他們可能對腦卒中后表觀遺傳景觀的改變起到重要作用。Dharap 等[18]的研究支持了這一觀點，在局灶性缺血后，許多卒中反應(yīng)性lncRNA 與染色質(zhì)修飾蛋白Sin3A 和coREST 的結(jié)合顯著增加。Mehta 等[19]的研究還表明，卒中后上調(diào)的fos 下游轉(zhuǎn)錄物的lncRNA 的結(jié)合對其余靶基因的缺血后調(diào)節(jié)很重要。Xu 等[20]的研究結(jié)果表明，lncRNA-CAMK2D 相關(guān)轉(zhuǎn)錄物的表達促進鈣或者鈣調(diào)蛋白依賴激酶Ⅱ的表達，后者介導(dǎo)缺血性神經(jīng)元死亡。

到目前為止，有多項研究描述了lncRNA 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生和生長發(fā)育中的作用，有322 個lncRNA 在缺氧缺血性損傷的大腦中有不同的表達，并且lncRNA BC088414 的沉默可減少細胞凋亡并促進細胞增殖[21]。這些發(fā)現(xiàn)提示了lncRNA 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷中的作用。另外，在研究lncRNA對外周神經(jīng)元的內(nèi)在再生能力時，發(fā)現(xiàn)有105 個lncRNA 在神經(jīng)損傷后的背根神經(jīng)節(jié)中存在差異表達[22]。其中，對BC089918 和UC.217 進行了專門研究，結(jié)果表明siRNA 下調(diào)BC089918 表達和抑制UC.217 表達均能促進背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的軸突生長[23]。

2 lncRNA 與脊髓損傷神經(jīng)性疼痛的關(guān)系

疼痛信號由位于脊髓背根神經(jīng)節(jié)初級感覺神經(jīng)元神經(jīng)纖維末端的傷害感受器檢測到，并通過背根神經(jīng)節(jié)傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。背根神經(jīng)節(jié)在神經(jīng)性疼痛中起著關(guān)鍵作用，一些實驗通過微陣列和RNA 序列對周圍神經(jīng)損傷后損傷的背根神經(jīng)節(jié)進行轉(zhuǎn)錄組分析，確定了大量不同程度表達的lncRNA[24-25]。與此同時，一系列證據(jù)表明，背根神經(jīng)節(jié)lncRNA 的表達失調(diào)參與了神經(jīng)性疼痛的發(fā)生機制。大量的研究證實lncRNA 的表達失調(diào)如何影響神經(jīng)性疼痛的機制[26]。此外，一些功能性研究表明，神經(jīng)性疼痛的發(fā)生和變化是lncRNA 通過調(diào)節(jié)疼痛相關(guān)基因和增加脊髓背根神經(jīng)節(jié)初級感覺神經(jīng)元的興奮性來實現(xiàn)的[27]。第二級感覺神經(jīng)元所在的脊髓背角負責將傷害感受器發(fā)出的疼痛相關(guān)信號傳遞到脊髓相關(guān)區(qū)域。使用基于微陣列的分析方法，小鼠lncRNA 基因芯片包括25 376 個lncRNA 探針在內(nèi)，在脊神經(jīng)結(jié)扎后10 d 發(fā)現(xiàn)同側(cè)脊髓背角有511 個不同表達(＞2 倍)的lncRNA[28]。通路注釋和基因本體分析顯示，基因組中協(xié)調(diào)的35 對差異表達的lncRNA-mRNA 參與Toll 樣受體信號傳導(dǎo)、細胞因子和細胞因子受體相互作用、過氧化物酶體增殖物激活受體信號傳導(dǎo)通路[28]。Dou 等[29]報道慢性神經(jīng)擠壓模型后第1 ～ 5 天，脊髓背角、背根神經(jīng)節(jié)、海馬和前扣帶回皮質(zhì)中l(wèi)ncRNA 結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物-1 的表達降低，lncRNA-CCAT1 的過度表達減輕了慢性神經(jīng)擠壓模型誘導(dǎo)的機械性超敏。lncRNA 可能特異性地靶向基因表達，因為它們的尺寸更長，并且選擇性地結(jié)合到特定的基因上。例如，阻斷神經(jīng)損傷導(dǎo)致背根神經(jīng)節(jié)KCNA2 反義RNA 的增加，特異性和選擇性地挽救了KCNA2 mRNA 的下調(diào)，減輕了神經(jīng)性疼痛，而不影響運動功能[30]。無論如何，lncRNA 通過調(diào)節(jié)離子通道和神經(jīng)炎癥在神經(jīng)性疼痛的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，這兩個關(guān)鍵特征驅(qū)動了神經(jīng)性疼痛的發(fā)病機制。

3 結(jié)語

在急性脊髓損傷的病理過程中，明確lncRNA參與的病理機制以及相關(guān)的信號通路，揭示創(chuàng)傷性脊髓損傷急性期神經(jīng)凋亡水平的作用，對于研發(fā)設(shè)計治療脊髓損傷特異的小分子藥物、尋找新的靶點、提供實驗基礎(chǔ)和奠定理論依據(jù)十分重要。目前，鑒于病毒介導(dǎo)的基因治療已在臨床試驗中應(yīng)用，病毒介導(dǎo)的RNA 片段的脊髓背根神經(jīng)節(jié)傳遞可能為神經(jīng)性疼痛治療開辟一條新的途徑。因此，對神經(jīng)性疼痛中調(diào)節(jié)不良的lncRNA 的研究不僅提供了對這種疾病潛在機制的深入解釋，而且為開發(fā)更有效、不良反應(yīng)更少的新型鎮(zhèn)痛劑提供了新思路。然而，有關(guān)lncRNA 在神經(jīng)性疼痛中的作用的研究尚處于早期階段。如上所述，脊髓背根神經(jīng)節(jié)的lncRNA 可能在神經(jīng)性疼痛中起關(guān)鍵作用，但它們?nèi)绾螌?dǎo)致神經(jīng)性疼痛的詳細機制仍不清楚。此外，從RNA 測序中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)表達失調(diào)的lncRNA 在神經(jīng)性疼痛中的作用尚不清楚。目前對lncRNA 在神經(jīng)性疼痛中作用的研究尚處于起步期，后續(xù)還須進行更加深入廣泛的研究。