李建嫻 張永全

(廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，南寧市 530011，電子郵箱：1158295335@qq.com)

【提要】 缺血性腦卒中是腦血管系統(tǒng)最常見的疾病之一。目前對(duì)該疾病的研究熱點(diǎn)主要集中于基因水平，其中微小核糖核酸(miRNA)通過與靶基因mRNA互補(bǔ)位點(diǎn)結(jié)合，參與調(diào)控基因表達(dá)及細(xì)胞內(nèi)傳導(dǎo)通路，在缺血性腦卒中的預(yù)防、診治及預(yù)后評(píng)價(jià)中具有極大的潛力。本文就miRNA與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系及其參與調(diào)控缺血性腦卒中神經(jīng)炎癥反應(yīng)、神經(jīng)再生、血管新生、防治腦缺血再灌注損傷等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

缺血性腦卒中又稱腦梗死，是指因局部腦組織血液供應(yīng)障礙，導(dǎo)致腦組織缺血缺氧性壞死或軟化。作為腦血管最主要的疾病之一，其具有高發(fā)病率、高致殘率及高死亡率的特點(diǎn)[1]，嚴(yán)重威脅人類的身心健康，給社會(huì)、家庭帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年新增200萬例腦卒中患者，其中缺血性腦卒中約占80%[2-3]。雖然缺血性腦卒中的診治已較為成熟，但目前仍缺乏可靠、高療效的治療方法。有研究顯示，血漿或血清中的微小核糖核酸(microRNA，miRNA)性質(zhì)比較穩(wěn)定,且特定miRNA在缺血性腦卒中中存在差異表達(dá)[4-5]，其可能成為缺血性腦卒中診治與預(yù)后評(píng)價(jià)的一種潛在生物標(biāo)志物。本文對(duì)miRNA在缺血性腦卒中發(fā)生發(fā)展過程中的作用進(jìn)行綜述，為該病的研究與診治提供研究依據(jù)。

1 miRNA的簡(jiǎn)介

1.1 miRNA的研究背景 miRNA是Lee等[6]在研究線蟲發(fā)育過程時(shí)首次發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)將其命名為L(zhǎng)in-4，隨后學(xué)者們將這種小RNA改名為miRNA。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已有2 000多種成熟miRNA被證實(shí)可編碼人類基因。有數(shù)據(jù)顯示,miRNA參與調(diào)控人體內(nèi)30%～50%的蛋白質(zhì)編碼基因[7]；并且在病毒防御、造血過程、器官形成及細(xì)胞增殖、凋亡等生物學(xué)進(jìn)程中發(fā)揮著重要的作用[8]。

1.2 miRNA的概念及特征 miRNA是一類廣泛存在于真核細(xì)胞中的單鏈非編碼小分子RNA,其大約由19～25個(gè)核苷酸組成[9],在進(jìn)化上具有高度保守的特點(diǎn)。miRNA通過與靶基因mRNA的3′端非編碼區(qū)互補(bǔ)位點(diǎn)結(jié)合，引起靶基因mRNA的降解或抑制其翻譯為蛋白質(zhì)，從而調(diào)控靶基因的表達(dá)。miRNA廣泛參與生物體的生長(zhǎng)發(fā)育及多種生理、病理的過程。目前的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA不僅存在于生物體細(xì)胞內(nèi)，而且在唾液、血液、尿液、腦脊液、胸腔積液、腹水等各種體液中均可檢測(cè)到miRNA。有研究表明，miRNA在血液中的表達(dá)非常穩(wěn)定，一方面可能與miRNA可以降低核糖核酸酶活性有關(guān)；另一方面原因是miRNA不受酸堿環(huán)境、溫度變化的影響[10]。鑒于外周循環(huán)中miRNA的穩(wěn)定性、保守性，其具有成為疾病診治和評(píng)估預(yù)后的生物標(biāo)志物的潛力，對(duì)防治疾病有重要意義。

1.3 miRNA參與生物過程的機(jī)制研究 成熟的miRNA是由較長(zhǎng)的初級(jí)轉(zhuǎn)錄物經(jīng)過一系列核酸酶剪切加工而形成。首先是由RNA聚合酶Ⅱ?qū)⒕幋amiRNA的基因翻譯成長(zhǎng)度大約為300～1 000個(gè)堿基的初始miRNA[11]；初始miRNA經(jīng)RNA酶Ⅲ-Drosha和雙鏈RNA結(jié)合蛋白Pasha識(shí)別和裂解后，生成一個(gè)包含70～90個(gè)堿基的前體miRNA。前體miRNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中，被 RNA酶Ⅲ-Dicer修飾,形成成熟的雙鏈miRNA。成熟的雙鏈miRNA很快被整合到miRNA介導(dǎo)的沉默復(fù)合體中[12]，通常有一條鏈被降解,另一條單鏈被保存。通過堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式識(shí)別靶基因mRNA，并根據(jù)互補(bǔ)程度的不同指導(dǎo)沉默復(fù)合體降解mRNA或者阻遏mRNA的翻譯,從而參與生物體的細(xì)胞增殖、凋亡、分化以及免疫炎癥等一系列重要的病理生理過程。

2 miRNA與缺血性腦卒中

很多生物學(xué)標(biāo)志物與缺血性腦卒中早期的炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激及血栓形成等有關(guān)，但在臨床應(yīng)用中具有一定的局限性[13]。因此，如何在急性缺血性腦卒中的早期尋找到更為安全、敏感的生物學(xué)標(biāo)志物是當(dāng)前基礎(chǔ)研究迫切需要解決的問題。最近研究表明,miRNA與神經(jīng)再生、缺氧和缺血反應(yīng)以及缺血預(yù)處理誘導(dǎo)的缺血耐受等有關(guān)[14]，提示它是缺血性腦卒中生物學(xué)中的關(guān)鍵介質(zhì)，調(diào)控miRNA的表達(dá)或可用于診治或預(yù)防缺血性腦卒中。

2.1 miRNA參與動(dòng)脈粥樣硬化的形成影響缺血性腦卒中的發(fā)生 動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病，主要發(fā)生在管徑大于500 μm的動(dòng)脈，尤其以動(dòng)脈起始段及分叉處多見[15],是引起缺血性腦卒中的主要危險(xiǎn)因素之一。動(dòng)脈管壁脂質(zhì)的堆積，是促成動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的第一步。目前研究已證實(shí)，miRNA可參與調(diào)控脂質(zhì)代謝、抗氧化應(yīng)激、細(xì)胞炎癥、穩(wěn)定纖維帽等過程，在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要的作用[16]。Zhang等[17]的研究證明miRNA-148a、miRNA-33、miRNA-122通過參與調(diào)控脂蛋白代謝及膽固醇穩(wěn)態(tài)，從而降低腦卒中發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。還有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-135a能夠通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)4信號(hào)通路，從而起到抗氧化應(yīng)激和減少細(xì)胞炎癥反應(yīng)的作用，進(jìn)而抑制動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程，減少腦梗死的發(fā)生[18]。Eken等[19]發(fā)現(xiàn)，miRNA-210在纖維組織中合成，具有特異性，可以穩(wěn)定纖維帽，防止斑塊破裂，從而降低缺血性腦卒中的發(fā)病率和死亡率。

2.2 miRNA參與缺血性腦卒中的炎癥反應(yīng) 腦局部炎癥反應(yīng)是缺血性腦卒中的病理學(xué)特征之一，它與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。目前普遍認(rèn)為神經(jīng)炎癥反應(yīng)影響缺血病損的發(fā)展與預(yù)后。近年來大量研究表明，miRNA具有調(diào)控腦卒中后神經(jīng)炎癥反應(yīng)的作用。如有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，下調(diào)miRNA-20b的表達(dá)水平，可以抑制核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3)信號(hào)通路，降低腦缺血時(shí)白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-18、三磷酸腺苷和活性氧的水平,從而減輕缺血性腦卒中后的炎癥損傷[20]。Chang等[21]發(fā)現(xiàn)，降低miRNA-634表達(dá)水平，可以促進(jìn)腦梗死細(xì)胞生長(zhǎng)，抑制腦缺血神經(jīng)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。Liu等[22]發(fā)現(xiàn)，在缺血性腦卒中患者發(fā)病后24 h內(nèi)，血清miRNA-124、miRNA-9水平降低，且其與腦梗死體積、C反應(yīng)蛋白水平呈負(fù)相關(guān)，抑制miRNA-124、miRNA-9的表達(dá)可以促進(jìn)神經(jīng)炎癥和腦損傷。在腦缺血損傷中，miRNA-203通過對(duì)轉(zhuǎn)接蛋白MyD88的負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用，抑制下游核因子κB(nuclear factor kappaB，NF-κβ)信號(hào)傳導(dǎo)通路和激活小膠質(zhì)細(xì)胞，提示miRNA-203有助于抑制腦缺血炎癥反應(yīng)，減輕神經(jīng)元損傷，這為腦缺血后的治療提供了新的策略[23]。以上研究提示，miRNA通過參與炎癥損傷，影響缺血性腦卒中的發(fā)生發(fā)展和預(yù)后。

2.3 miRNA參與缺血性腦卒中的神經(jīng)再生 在腦缺血損傷后，miRNA-210的表達(dá)明顯上調(diào)，促進(jìn)缺血腦組織的神經(jīng)再生及改善神經(jīng)功能[24]。miRNA-219可以促進(jìn)髓鞘細(xì)胞的形成，增加髓鞘含量[25]。Wu等[26]的研究顯示，上調(diào)miRNA-9-5p表達(dá)可以激活Hedgehog傳導(dǎo)通路，抑制NF-κB/基質(zhì)金屬蛋白酶9信號(hào)傳導(dǎo)通路，減輕血-腦屏障的損傷和細(xì)胞凋亡，促進(jìn)腦缺血后神經(jīng)功能的恢復(fù)。有研究表明，用表達(dá)miRNA-705的慢病毒顆粒感染骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，可以促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和腦源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子的分泌，抑制神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，促進(jìn)神經(jīng)元再生，從而減輕缺血性腦損傷[27]?？傊?，已經(jīng)有大量研究表明miRNA參與了缺血性腦卒中的多個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)促進(jìn)腦缺血后的神經(jīng)再生修復(fù)重建和減輕腦損傷具有重要的作用[28-29]。

2.4 miRNA促進(jìn)缺血性腦卒中的血管生成 局部腦缺血是由中心壞死區(qū)及周圍腦缺血半暗帶組成，而挽救缺血半暗帶是治療急性缺血性腦卒中的關(guān)鍵。而在短時(shí)間內(nèi)促進(jìn)梗死病灶區(qū)域血管再生、恢復(fù)側(cè)支循環(huán)是挽救缺血半暗帶非常重要的途徑。有研究表明，miRNA可以促進(jìn)腦缺血后血管生成,從而為缺血性腦卒中提供一種新的治療思路。Qu等[30]發(fā)現(xiàn)，大腦中動(dòng)脈閉塞的小鼠腦組織中的miRNA-126-3p和miRNA-126-5p能夠促進(jìn)腦血管的生成和神經(jīng)再生，并進(jìn)一步改善神經(jīng)行為，這可能與上述兩個(gè)miRNA直接抑制其靶點(diǎn)非受體型蛋白酪氨酸磷酸酶 9(protein tyrosine phosphatase non-receptor type 9,PTPN9)，激活蛋白激酶和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶信號(hào)通路有關(guān)。Zhao等[31]證實(shí)了miRNA-195的表達(dá)水平下調(diào)可促進(jìn)腦梗死后血管再生，認(rèn)為miRNA-195/血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)信號(hào)通路可能是治療腦缺血的一個(gè)新靶點(diǎn)。還有研究表明[32]，miRNA-26a可促進(jìn)腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞(brain microvascular endothelial cells,BMECs)內(nèi)皮管腔的形成和細(xì)胞增殖，通過調(diào)控磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶和絲裂原活化蛋白激酶/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶途徑介導(dǎo)腦缺血大鼠新血管的生成。在腦缺血受損后，亦可以通過抑制miRNA-376b-5p的表達(dá)水平，促進(jìn)血管新生[33]。

2.5 miRNA能有效防治腦缺血再灌注損傷 腦缺血再灌注損傷是缺血性腦卒中最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，近年來研究發(fā)現(xiàn)miRNA能有效防治腦組織缺血再灌注損傷，發(fā)揮腦保護(hù)作用。如有研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血再灌注損傷小鼠腦組織中miRNA-93的表達(dá)明顯下調(diào)，且其可能通過靶向白細(xì)胞介素1受體相關(guān)激酶4(interleukin 1 receptor-associated kinase 4,IRAK4)信號(hào)通路，抑制腦缺血再灌注損傷后的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡，降低小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞中炎癥因子的表達(dá)[34]。針刺療法可有效上調(diào)腦缺血再灌注大鼠大腦皮質(zhì)miRNA-290和miRNA-494的表達(dá)水平，下調(diào)水通道蛋白-4表達(dá)水平[35]，有助于預(yù)防腦組織損傷。有研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)miRNA-224-3p的表達(dá)水平，可以減少糖氧剝奪誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡；且其還可以靶作用于局部黏著斑激酶家族相互作用蛋白，保護(hù)腦細(xì)胞免受腦缺血再灌注損傷[36]。Nurr1是孤核受體4家族的一員，其高表達(dá)能明顯抑制小膠質(zhì)細(xì)胞中的腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)的表達(dá)，減輕腦缺血再灌注誘導(dǎo)的神經(jīng)元炎癥反應(yīng)和細(xì)胞毒性反應(yīng)，而抑制miRNA-145-5p表達(dá)可促進(jìn)急性腦缺血時(shí)Nurr1的表達(dá)，有助于神經(jīng)功能的恢復(fù)，減少腦梗死面積，因此，通過阻斷miRNA-145-5p-Nurr1-TNF-α在急性期的軸信號(hào)傳導(dǎo)，可能是減輕腦缺血再灌注神經(jīng)元損傷的有效治療方法[37]。有研究表明，miRNA-202-5p通過靶向真核翻譯起始因子4E促進(jìn)氧糖剝奪/復(fù)氧誘導(dǎo)的Neuro-2a細(xì)胞的增殖，抑制其自噬，發(fā)揮再灌注腦組織神經(jīng)保護(hù)作用[38]。

2.6 miRNA有可能成為缺血性腦卒中的生物學(xué)標(biāo)志物 miRNA不僅廣泛分布于人體體液中，半衰期較長(zhǎng)，且性質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定，不易被核糖核酸酶分解，因而在體液、血清、血漿中均能檢測(cè)到miRNA的存在[39]。有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA還參與神經(jīng)系統(tǒng)的多種生物學(xué)進(jìn)程，包括神經(jīng)退行性變、神經(jīng)再生、缺血缺氧反應(yīng)以及缺血預(yù)處理誘導(dǎo)的缺血耐受等[11]，且在缺血性腦卒中的發(fā)生發(fā)展過程中存在特定miRNA差異表達(dá)[40]。提示其或可作為預(yù)防、診治缺血性腦卒中的一種潛在生物學(xué)標(biāo)志物，并可用于預(yù)后評(píng)價(jià)。

Mirzaei等[41]發(fā)現(xiàn)，在缺血性腦卒中發(fā)生發(fā)展過程中有60多個(gè)特定的miRNA表達(dá)異常。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，大腦中動(dòng)脈栓塞型大鼠血漿miRNA-124水平在建模后6 h開始升高，且能夠維持48 h[42]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，急性缺血性腦卒中患者血清miRNA-124水平與梗死面積呈正相關(guān)，即梗死面積越大，血清miRNA-124表達(dá)水平越高，認(rèn)為miRNA-124極有可能成為早期診斷缺血性腦卒中的潛在生物學(xué)標(biāo)志物[43]。還有研究發(fā)現(xiàn)，腦梗死患者外周血miRNA-153和miRNA-12b的表達(dá)水平明顯高于對(duì)照組(健康人群)，且與神經(jīng)功能缺損程度評(píng)分呈正相關(guān)，認(rèn)為這兩種miRNA或可用于評(píng)估患者病情及預(yù)后[44]。因此，miRNA有可能成為診治缺血性腦卒中的生物學(xué)標(biāo)志物。

3 miRNA在缺血性腦卒中研究中的局限性

miRNA在不同細(xì)胞組織內(nèi)的作用及其表達(dá)機(jī)制大不相同，目前仍未發(fā)現(xiàn)特定miRNA在疾病中的特異性。miRNA在缺血性腦卒中中存在差異表達(dá)，對(duì)腦血管生成及神經(jīng)再生等方面起到重要調(diào)控作用，但在其他疾病或細(xì)胞組織中也存在異常表達(dá)，如miRNA210表達(dá)增高與24 h尿蛋白定量及尿微量白蛋白/肌酐比值有關(guān)，與早期妊娠期高血壓發(fā)生有關(guān)[45]。因此將miRNA作為診治缺血性腦卒中的生物學(xué)標(biāo)志物仍缺乏特異性，還有待進(jìn)一步研究探索。針對(duì)缺血性腦卒中患者，CT檢查一般在發(fā)病24～48 h內(nèi)可發(fā)現(xiàn)低密度病灶，而MRI在發(fā)病4 h內(nèi)顯影也可發(fā)現(xiàn)：T1加權(quán)和T2加權(quán)梗死灶信號(hào)不太明顯，而擴(kuò)散加權(quán)成像可表現(xiàn)為高信號(hào)影，表觀彌散系數(shù)像則呈現(xiàn)低信號(hào)影。且有研究顯示，缺血性腦卒中患者在發(fā)病3 h內(nèi)接受阿替普酶靜脈溶栓治療可以明顯降低死亡率，并且有助于恢復(fù)神經(jīng)功能[46]。但目前仍未能在腦缺血發(fā)病3 h內(nèi)檢測(cè)到特異性miRNA的表達(dá)。因此，尋找特異性表達(dá)的miRNA，對(duì)缺血性腦卒中的診斷和治療提供新思路有重要意義。

4 小 結(jié)

miRNA通過與靶基因mRNA互補(bǔ)位點(diǎn)結(jié)合，調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)和細(xì)胞內(nèi)的傳導(dǎo)通路，參與調(diào)節(jié)動(dòng)脈粥樣硬化、神經(jīng)炎癥反應(yīng)、神經(jīng)再生、血管新生的過程，從而防治腦缺血再灌注損傷，其或可作為診治缺血性腦卒中的一種生物學(xué)標(biāo)志物。但缺血性腦卒中的病因及發(fā)病機(jī)制極其復(fù)雜，深入研究miRNA對(duì)缺血性腦卒中的調(diào)控機(jī)制，才能尋找到預(yù)防、診治缺血性腦卒中的特異性miRNA，從而降低缺血性腦卒中的病死率及致殘率。