張華 李曉波

微小RNA（microRNA，miRNA）是一類高度保守的RNA，其長度約為22 bp，是基因編碼的內(nèi)源性非編碼的單鏈RNA，參與轉(zhuǎn)錄后基因表達的調(diào)控。隨著miRNA質(zhì)譜分析技術(shù)的快速發(fā)展，miRNA在多種疾病和細胞類型中的作用被陸續(xù)報道，其可能是包括腦血管疾病在內(nèi)的多種疾病的潛在分子治療靶點。本文綜述了miRNA在腦血管疾病中的作用以及基于miRNA治療方法的相關(guān)研究進展。

1 miRNAs的生物學特性

miRNA是一個重大發(fā)現(xiàn)。第一個被確認的miRNA是在線蟲中發(fā)現(xiàn)的lin-4和let-7，其通過部分互補結(jié)合到目的mRNA的3’非編碼區(qū)，抑制蛋白質(zhì)翻譯，從而調(diào)控秀麗隱桿線蟲的發(fā)育進程［1］。隨后多個研究小組在200多種生物中鑒別出了30 000多個miRNAs，發(fā)現(xiàn)miRNA的基因位置和核酸序列高度保守，其表達方式各不相同，部分線蟲和果蠅的miRNA在各個發(fā)育階段的全部細胞中都有表達，而高等動物的miRNA在不同組織、不同發(fā)育階段存在顯著差異，與其功能有密切關(guān)系。miRNA對靶基因的調(diào)控十分復雜，既可以通過一個miRNA來調(diào)控多個基因的表達，也可以通過幾個miRNA的組合來精細調(diào)控某個基因的表達。miRNA的主要作用是下調(diào)基因表達，在極少數(shù)情況下上調(diào)靶基因表達。miRNA與靶基因的mRNA部分互補配對，通常會抑制mRNA序列的翻譯，執(zhí)行RNA干擾（RNAi）介導的基因調(diào)控［2］。自從發(fā)現(xiàn)miRNA以來，科學家們通過過表達和下調(diào)特定miRNA來鑒定其功能。從臨床運用的角度來看，未來基于miRNA的診療方法具有廣闊前景。

2 miRNAs與腦血管疾病的危險因素

腦血管疾病的危險因素有高血壓、糖尿病、高脂血癥等，miRNAs與上述危險因素均有關(guān)。

2.1 miRNAs與高血壓 高血壓是心腦血管疾病以及腎功能不全的主要原因之一。miR-155調(diào)控血管緊張素Ⅱ-1型受體（AT1R），通過腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）發(fā)揮降血壓作用［3］。miRNA-124 和miRNA-135a可以抑制鹽皮質(zhì)受體基因NR3C2，調(diào)控細胞膜表面離子通道和水轉(zhuǎn)運蛋白的表達，通過減弱RAAS系統(tǒng)中的信號傳導，參與血壓的調(diào)節(jié)。其他一些miRNA 如 miR-125a/b-5p、miR-21、miR22、miR-487b等也參與血壓的調(diào)節(jié)［4］，表明miRNA在血壓的調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

2.2 miRNAs與糖尿病 糖尿病是受多種基因和環(huán)境因素共同影響的代謝疾病。多項研究證實，miRNAs涉及糖尿病發(fā)病機制的多個方面。miR-15、miR-21、miR-145、miR-146a、miR-150、miR-192、miR-233 等多種miRNA 的失調(diào)可能誘發(fā)糖尿?。?］。miR-15a/b、miR-16、miR-195、miR-503、miR-541、miR-214、miR-9、miR-124a、miR-7、miR-376和miR-375可能參與調(diào)控胰腺B細胞的發(fā)育。miR-191、miR-342和miR-510參與胰腺B細胞的自身免疫反應，導致1型糖尿病。Osipova等［6］評估了小兒1型糖尿病病人血漿和尿液中miRNAs的表達水平，發(fā)現(xiàn)miR-21和miR-210的水平顯著升高，而miR-126的水平顯著降低。Yang等［7］指出，在2型糖尿病病人中，miR-455-5p、miR-454-3p、miR-144-3p 和 miR-96-5p等的表達水平升高，而miR-409-3p、miR-200a/b、miR-466a/d-3p、miR-766-3p水平下降。

2.3 miRNAs與高膽固醇血癥 高膽固醇血癥病人的療效主要取決于其對降膽固醇藥物（他汀類和貝特類）的耐受性和敏感性，盡管大多數(shù)病人對這2種藥物耐受性好、敏感性高，仍有部分病人無法達到指南推薦的治療目標。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)miR-128-1、miR-223、miR-148a和miR-185可以顯著改變血漿膽固醇水平［8］。研究顯示，miR-195可通過降低低密度脂蛋白受體基因（LDLR）的表達來抑制細胞內(nèi)膽固醇積累［9］。上調(diào)miR-224、miR-132、miR-499、miR-185、miR-342，抑制 miR-27a均可抑制前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶/kexin 9型（PCSK9）的功能，使病人的膽固醇水平升高。miR-122、miR-34a和miR-30c模擬物可以降低載脂蛋白B（ApoB）的表達，使病人的膽固醇水平下降?；趍iR-34a和miR-122的藥物已開始Ⅱ期臨床試驗。抑制miR-27a和miR-27b可上調(diào)低密度脂蛋白受體銜接蛋白 1（LDLRAP1），增強病人清除血漿 LDL-C 的能力［10］。由此可見，調(diào)節(jié)LDLR、APOB、PCSK9和LDL-RAP1的miRNA可能是高膽固醇血癥的潛在治療靶點。

2.4 miRNAs與高尿酸血癥 高尿酸血癥是腦血管疾病的危險因素。高尿酸刺激miR-155高表達，通過抑制內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）誘導血管內(nèi)皮細胞功能障礙。miR-448可以靶向黃嘌呤氧化酶（XOD），調(diào)控尿酸的生成。miR-34a可抑制人尿酸轉(zhuǎn)運蛋白1（URAT1）的表達，減少尿酸的排泄［11］。

2.5 miRNAs與動脈粥樣硬化 動脈粥樣硬化以脂質(zhì)代謝異常為基礎，單核巨噬細胞遷移至內(nèi)皮下吞噬脂質(zhì)，形成泡沫細胞，泡沫細胞對動脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定性和破裂起重要作用［12］。miR-124a、miR-17、miR-20a和miR-106b可以促進巨噬細胞浸潤，相反，血管平滑肌細胞表達的miR-145可以減少巨噬細胞浸潤。miR-342-5p激活巨噬細胞促進miR-155的表達增加，而下調(diào)miR-342-5p可通過蛋白激酶B（Akt）途徑，抑制一系列繼發(fā)于巨噬細胞活化的炎癥反應［13］。miR-126、miR-31和miR-17-3p通過控制血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）、細胞間黏附分子 -1（ICAM-1）和 E選擇素（E-SEL）的表達，發(fā)揮細胞間信號分子作用，調(diào)節(jié)血管炎癥反應。MiR-146a和miR-10通過調(diào)控NF-κB信號轉(zhuǎn)導通路在動脈粥樣硬化中也起著重要作用［14］。了解miRNA在動脈粥樣硬化中的作用，有可能為疾病治療提供新的靶點。

3 miRNAs與腦血管疾病

越來越多的證據(jù)表明，miRNA在大腦發(fā)育的生理過程以及腦卒中的病理過程中直接發(fā)揮作用，作為多種腦血管疾病的生物學標志物已被廣泛運用。miRNA表達異常與腦血管疾病有關(guān)。

3.1 miRNAs與缺血性腦血管病 缺血性卒中占所有卒中的70%左右。研究表明miR-223過表達可降低腦缺血導致的海馬神經(jīng)元死亡，且與梗死面積呈負相關(guān)，而miR-125b的作用與之相反。miR-107的表達水平下降可增加嚙齒類動物的腦梗死面積，是miR-107具有神經(jīng)保護作用的新證據(jù)［15］。MiRNA可調(diào)節(jié)腦缺血后氧化應激反應。MiR-424、miR-23a-3p和miR-99a的過表達可以減輕氧化應激，保護缺血損傷的大腦。MiR-99a的過表達對過氧化氫處理的神經(jīng)細胞具有保護作用。最近研究顯示，缺血再灌注損傷時，迷走神經(jīng)抑制miR-210表達，通過調(diào)節(jié)細胞氧化應激反應來保護大腦神經(jīng)元免受傷害［16］。在糖氧剝奪模型（OGD實驗）中，miR-22通過靶向NF-κB 激活因子，減少 TNF-α和IL-6的表達來調(diào)節(jié)炎癥反應，發(fā)揮缺血后神經(jīng)保護作用。OGD誘導成年大鼠腎上腺髓質(zhì)嗜鉻細胞瘤細胞（PC12細胞）低表達miR-29c，如果上調(diào)miR-29c，則可抑制缺血性腦損傷，說明miR-29c在成年大鼠腦細胞中起神經(jīng)保護作用。miRNA可調(diào)節(jié)腦缺血后細胞凋亡。miR-497和miR-15a可作為促凋亡劑，抑制B淋巴細胞瘤-2基因（Bcl-2基因）等抗凋亡基因的表達，促進缺血性腦損傷，而miR-21的上調(diào)可減少缺血后細胞凋亡［17］。由此可見，miRNA在缺血性腦卒中的病理生理過程中發(fā)揮重要作用。

3.2 miRNAs與出血性腦血管疾病 研究顯示，miR-137、miR-195、miR-29b、miR-365 和 miR-761 表達的缺失會導致血管發(fā)育紊亂，管壁擴張變薄，甚至破裂出血［18］。出血性腦卒中發(fā)生后，血液和腦脊液中的miRNA 譜發(fā)生改變，其中 miR-542-3p、miR-96、miR-152、miR-298、miR-333和miR-505表達上調(diào)，而miR-155、miR-362-3p、miR-122、miR-450a-5p、miR-125a-5p、miR-130b、miR-142-3p、miR-330、miR-685 和 miR-347表達下降［19］；miR-223可以減輕小鼠出血性腦卒中后的腦水腫，改善神經(jīng)功能；Let7c可減少大鼠出血性卒中后的神經(jīng)元凋亡和炎癥反應；miR-367可降低IL-1、IL-6、TNF-α等炎癥因子的表達，用miR-367類似物治療出血性卒中可減輕炎癥反應導致的腦水腫和繼發(fā)性腦損傷［20］。

4 miRNA與腦卒中的臨床診斷、治療

miRNA有助于腦卒中的早期診斷和預后判斷。腦梗死病人血漿miR-124、miR-145、let-7b等在腦梗死后6 h開始升高，48 h內(nèi)持續(xù)升高，數(shù)月后恢復正常水平［21］。血漿中上調(diào)的 miR-107、miR-128b 和 miR-153 水平，與病人NIHSS評分呈正相關(guān)。而miR-21、miR-124和miR-9水平越低，卒中病人預后越差［22］。上調(diào)或下調(diào)特定miRNA的水平有可能對腦卒中的恢復有益，miRNA模擬物和拮抗劑是治療腦卒中的可能工具。miRNA模擬物模仿成熟miRNA經(jīng)過化學修飾的小雙鏈RNA，增強了內(nèi)源性miRNA的功能。miRNA拮抗劑是單鏈寡核苷酸，可與內(nèi)源性miRNA不可逆地結(jié)合使其降解，抑制內(nèi)源性miRNA的功能。已有研究顯示，大鼠大腦中動脈栓塞（MCAO）后血液中的miR-122下調(diào)，應用miR-122模擬物治療能改善卒中大鼠預后。但miRNA模擬物和拮抗劑的缺點是不易通過細胞膜，且易于被內(nèi)源性RNA酶降解，而通過外泌體治療有可能解決這一問題［23］。外泌體是細胞分泌的含有多種蛋白質(zhì)和RNA的直徑40～100 nm的微小囊泡，與靶細胞膜融合后通過其攜帶的蛋白質(zhì)和RNA調(diào)節(jié)靶細胞的功能，是腦血管疾病基因治療的有用工具。Xin等［24］的研究顯示，含有miR-133b的間充質(zhì)干細胞（MSC）外泌體治療大鼠MCAO，能夠促進血管形成和神經(jīng)元突觸的生長，有利于腦功能恢復。這一結(jié)果表明，含有特定miRNA的外泌體可能為卒中的治療開辟新的途徑。

5 結(jié)論和未來展望

miRNA在腦血管疾病的發(fā)生和預后中起著重要的作用，但其確定的基因靶標和信號通路仍不十分清楚，明確它們參與疾病發(fā)生和發(fā)展的確切機制有利于開發(fā)新的基于miRNA的診療方法。miRNA作為新型候選藥物，吸引了廣大科研工作者的目光。miRNA模擬物和拮抗劑可以靶向調(diào)控特定的miRNA成為未來腦血管疾病診斷和治療的新方法［25］。作為生物學標志物，miRNA與蛋白（蛋白質(zhì)及其代謝物）相比具有很多優(yōu)勢，miRNA可以通過實時熒光定量基因擴增檢測系統(tǒng)（QPCR）輕松檢測到，由于信號的放大作用，它更加敏感，同時相對于昂貴的抗原抗體反應，miRNA的檢測更加便宜。miRNA在腦血管疾病相關(guān)的診斷、治療、預后中可能發(fā)揮巨大作用，但在動物實驗結(jié)果轉(zhuǎn)換成臨床實踐之前，仍然需要解決一系列技術(shù)難題。例如，可能存在的脫靶效應、如何確定合適的給藥方案和獲得具有最優(yōu)療效和最小不良反應的最低劑量。一旦基于miRNA的治療領域的挑戰(zhàn)和問題得到解決，將會成為市場上蛋白質(zhì)抑制劑強有力的競爭者。