楊梅柳 虞武 解燕昭 趙景茹 董立朋 陳彥霞

1 衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院 河北省衡水市 053000

2 衡水學(xué)院校醫(yī)院 河北省衡水市 053000

3 河北省人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 河北省石家莊市 050000

4 河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院內(nèi)分泌科 河北省石家莊市 050000

缺血性腦卒中是全世界致殘、致死的主要原因之一[1]，腦組織血流中斷后缺血缺氧導(dǎo)致神經(jīng)功能受損，腦梗死后遺留的偏癱、失語(yǔ)、認(rèn)知障礙等癥狀給家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)，雖然目前預(yù)防和治療缺血性腦卒中的方法取得了重大進(jìn)展，但效果仍然欠佳，因此對(duì)腦梗死發(fā)病機(jī)制的深入研究迫在眉睫。缺血性腦卒中病理過(guò)程復(fù)雜，主要包括動(dòng)脈粥樣硬化作用下內(nèi)皮功能障礙和微血管壁的改變[2]，涉及炎癥、氧化應(yīng)激、血腦屏障功能障礙、腦水腫及神經(jīng)元凋亡等一系列病理分子過(guò)程[3]，長(zhǎng)鏈非編碼RNA （long non-coding RNA,lncRNA）參與了多個(gè)過(guò)程[4]，lncRNA 是一類長(zhǎng)度超過(guò)200 個(gè)核苷酸的非編碼RNA，是近年來(lái)研究比較深入的RNA 分子之一，在細(xì)胞的凋亡、細(xì)胞周期、增殖、細(xì)胞分化等生物過(guò)程中發(fā)揮調(diào)控作用[5]，越來(lái)越多的研究證實(shí)lncRNA 在缺血性腦卒中發(fā)病機(jī)制中也發(fā)揮重要功能。盡管lncRNA 在缺血性腦卒中的研究有限，但預(yù)測(cè)lncRNA 在缺血性腦卒中的診斷及治療方面有很大的潛力，lncRNA 可能成為診治缺血性腦損傷的關(guān)鍵分子靶點(diǎn)。

生長(zhǎng)阻滯特異性轉(zhuǎn)錄因子5（growth arrest-special transcript 5,GAS5）位于人類基因組1 號(hào)染色體上，在細(xì)胞增殖、凋亡、遷移和侵襲等生物過(guò)程中起重要調(diào)控作用，最初是通過(guò)篩選潛在的腫瘤抑制基因而命名，與多種腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[6-7]，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)其參與缺血性腦卒中的病理過(guò)程，并可通過(guò)不同的信號(hào)通路參與高血壓與動(dòng)脈粥樣硬化的形成。

lncRNA GAS5 與缺血性腦卒中

lncRNA GAS5 通過(guò)募集DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶3B（DNA methyltransferase 3B,DNMT3B）顯著誘導(dǎo)絲裂原活化蛋白激酶激酶激酶激酶4（mitogen activated protein kinase kinase kinase kinase 4,MAP4K4）甲基化并下調(diào)MAP4K4 表達(dá)，增加腦梗死體積，抑制lncRNA GAS5 表達(dá)可減輕小鼠中腦動(dòng)脈栓塞模型的腦梗死、神經(jīng)損傷、細(xì)胞凋亡和炎癥損傷。在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，lncRNA GAS5 促進(jìn)氧糖剝奪條件下神經(jīng)元的凋亡，上調(diào)促凋亡基因Bax，下調(diào)抗凋亡基因Bcl-2[8-11]表達(dá)，siRNA 沉默lncRNA GAS5 表達(dá)可抑制caspase-3的激活，降低Bax 表達(dá)，增加Bcl-2 表達(dá)水平顯著抑制神經(jīng)元凋亡，提高氧糖剝奪下細(xì)胞活力，改善缺血性卒中的神經(jīng)功能[12]。lncRNA 與miRNA 密切相關(guān)，lncRNA 可通過(guò)不同的miRNA 調(diào)控不同傳導(dǎo)通路發(fā)揮作用。研究顯示中腦動(dòng)脈栓塞術(shù)后和氧糖剝奪處理的小鼠初級(jí)腦神經(jīng)元中l(wèi)ncRNA GAS5 水平與miR-137 表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，lncRNA GAS5 作為miR-137 的競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性RNA（ceRNA），通過(guò)抑制Notch1 信號(hào)通路，調(diào)節(jié)內(nèi)源性靶標(biāo)Notch1 降低神經(jīng)元存活率[9]，lncRNA GAS5 可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性海綿miR-9，促進(jìn)FOXO3 的表達(dá)，下調(diào)lncRNA GAS5 可調(diào)控miR-9/FOXO3，從而緩解神經(jīng)元細(xì)胞損傷[10]，lncRNA GAS5 也可通過(guò)海綿miR-221 調(diào)控PUMA和下游JNK/H2AX 信號(hào)通路，加速細(xì)胞凋亡[13]。lncRNA GAS5 還可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-365a-3p 調(diào)控DCDC2 的表達(dá)，從而形成GAS5/miR-365a-3p/DCDC2調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[11]。由此推測(cè)lncRNA GAS5 通過(guò)不同的通路在缺血性腦卒中發(fā)病過(guò)程中起調(diào)控作用。

缺血再灌注損傷是缺血性卒中常見的并發(fā)癥之一，缺血再灌注損傷后大鼠lncRNA GAS5 表達(dá)升高，siRNA 敲低lncRNA GAS5 可以逆轉(zhuǎn)缺血再灌注誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)。生物信息學(xué)分析表明，lncRNA GAS5 競(jìng)爭(zhēng)性地吸附了miR-26b-5p，過(guò)表達(dá)的miR-26b-5p 可通過(guò)抑制靶點(diǎn)Smad1 表達(dá)改善細(xì)胞凋亡及炎癥反應(yīng)[14]。應(yīng)用氧糖剝奪再氧化誘導(dǎo)大鼠原代星形膠質(zhì)細(xì)胞觀察發(fā)現(xiàn)，沉默lncRNA GAS5還可通過(guò)miR-1192/STAT5A 軸抑制AQP4 表達(dá)緩解腦缺血再灌注損傷[15]。研究發(fā)現(xiàn)lncRNA GAS5 和STAT5A 在腦卒中患者中表達(dá)較強(qiáng)，抑制模型大鼠lncRNA GAS5 或STAT5A 可改善神經(jīng)功能，減少梗死和神經(jīng)元凋亡，降低腦含水量和星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，機(jī)制可能為lncRNA GAS5 可靶向調(diào)控miR-1192，沉默lncRNA GAS5 后miR-1192 表達(dá)被抑制，星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖受到干擾，凋亡和炎癥增強(qiáng)，沉默STAT5A 后可逆轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象，STAT5A 可能與AQP4啟動(dòng)子結(jié)合并調(diào)控其表達(dá)而發(fā)揮作用，與單獨(dú)沉默lncRNA GAS5 相比，沉默lncRNA GAS5 和過(guò)表達(dá)AQP4 導(dǎo)致上述現(xiàn)象更加明顯。

臨床研究顯示，急性缺血性腦卒中患者較健康者的lncRNA GAS5 表達(dá)增高，并且與患者的NIHSS評(píng)分和促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-6 和IL-17A 表達(dá)呈正相關(guān)，與抗炎細(xì)胞因子IL-10 呈負(fù)相關(guān)，機(jī)制可能是lncRNA GAS5 通過(guò)調(diào)節(jié)患者的Smad1 來(lái)加速炎癥反應(yīng)，通過(guò)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡促進(jìn)血管內(nèi)膜增厚，加重動(dòng)脈粥樣硬化病變，從而增加急性缺血性腦卒中的嚴(yán)重程度，還可能通過(guò)Notch1 信號(hào)通路調(diào)控神經(jīng)元凋亡，加速血栓形成，加重腦缺血損傷，進(jìn)而引起認(rèn)知功能損傷，加重病情[16]，因此推測(cè)lncRNA GAS5 是急性缺血性腦卒中的一個(gè)潛在預(yù)測(cè)指標(biāo)。

進(jìn)一步探討中國(guó)漢族人群中兩種功能lncRNA GAS5 變異（rs145204276 和rs55829688） 與腦卒中易感性之間的相關(guān)性，Deng 等[17]采用改進(jìn)的多溫連接酶檢測(cè)反應(yīng)（iMLDR-TM）基因分型技術(shù)，對(duì)1 086 例缺血性腦卒中患者和1 045 例年齡匹配的健康對(duì)照組的lncRNA GAS5 變異進(jìn)行基因分型，發(fā)現(xiàn)腦卒中患者與健康者相比，rs145204276 等位基因和基因型頻率有很大變化，del-T 單倍型在腦卒中病例中更為普遍。根據(jù)環(huán)境因素進(jìn)行分層發(fā)現(xiàn)rs145204276 del 等位基因在男性、吸煙者、高血壓患者和≥65歲的人群中與缺血性腦卒中高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，對(duì)亞型進(jìn)行分享，發(fā)現(xiàn)攜帶rs145204276 del 等位基因的個(gè)體患動(dòng)脈粥樣硬化性腦卒中的幾率更大。此外，在缺血性腦卒中患者中，rs145204276 del 等位基因與lncRNA GAS5 表達(dá)升高之間存在顯著相關(guān)性。Zheng 等[18]對(duì)509 例缺血性腦卒中患者和668 名健康對(duì)照者進(jìn)行基因分型，頻率與年齡、性別、居住地區(qū)和種族相匹配，logistic 回歸分析的結(jié)果確定rs145204276 del/del 基因型為缺血性腦卒中的危險(xiǎn)因素，攜帶rs145204276 del/del 基因型的患者lncRNA GAS5 水平顯著升高，轉(zhuǎn)染rs145204276 del 等位基因的細(xì)胞熒光素酶活性顯著增加，表明rs145204276 del等位基因通過(guò)提高轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而增強(qiáng)lncRNA GAS5表達(dá)，并且與缺血性腦卒中易感性增加存在顯著關(guān)聯(lián)。

中藥制劑對(duì)缺血性腦卒中的治療有較大收益，清大顆?？赏ㄟ^(guò)降低腦缺血再灌注損傷大鼠和氧糖剝奪再氧化損傷HT22 細(xì)胞中的lncRNA GAS5、Bax 和cleaved caspase3 的表達(dá)，增加了miR-137 和Bcl-2 的表達(dá)，顯著改善大鼠的腦組織損傷，減少神經(jīng)元損失，促進(jìn)損傷HT22 細(xì)胞生長(zhǎng)，抑制細(xì)胞凋亡[19]，總之清大顆?？赡苁峭ㄟ^(guò)lncRNA GAS5/miR-137 信號(hào)通路在缺血性腦卒中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。另一項(xiàng)研究顯示姜黃素也可通過(guò)抑制大鼠神經(jīng)元細(xì)胞和腦組織中l(wèi)ncRNA GAS5 表達(dá)保護(hù)腦細(xì)胞，過(guò)表達(dá)lncRNA GAS5 可降低細(xì)胞活性，促進(jìn)凋亡，而姜黃素和低表達(dá)的lncRNA GAS5 可以增強(qiáng)細(xì)胞活性，降低細(xì)胞凋亡，機(jī)制可能是姜黃素通過(guò)抑制lncRNA GAS5 從而抑制炎癥相關(guān)因子IL-1β、TNF-α、IL-6 的表達(dá)，最終減輕腦缺血細(xì)胞損傷[20]。姜黃素還有抵抗卒中后抑郁的作用，在卒中后抑郁大鼠模型應(yīng)用姜黃素后，通過(guò)開放曠場(chǎng)試驗(yàn)和懸尾試驗(yàn)以及檢測(cè)血清中皮質(zhì)酮、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（CRH）水平、海馬中神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺（5-HT）、5-羥吲哚乙酸（5-HIAA）、多巴胺（DA）水平顯示，模型大鼠抑郁癥明顯減輕，可能的機(jī)制為姜黃素通過(guò)增強(qiáng)的lncRNA GAS5 表達(dá)激活BDNF/Trkβ 信號(hào)通路，促進(jìn)突觸相關(guān)蛋白的表達(dá)[21]。上述研究發(fā)現(xiàn)可能由于模型及檢測(cè)指標(biāo)不同，lncRNA GAS5 會(huì)有不同的作用，但是總體來(lái)說(shuō)，其在缺血性腦卒中發(fā)病及發(fā)展中起到重要作用。

lncRNA GAS5 與高血壓

高血壓是缺血性腦卒中的重要危險(xiǎn)因素，發(fā)病機(jī)制是基于內(nèi)皮細(xì)胞失調(diào)、血管平滑肌細(xì)胞功能障礙、血管生成受損等病理改變[22-23]。研究表明lncRNA GAS5 是參與高血壓和血管重塑發(fā)病機(jī)制最多的lncRNA 之一[24-25]，lncRNA GAS5 在正常大鼠和自發(fā)高血壓大鼠視網(wǎng)膜、尾動(dòng)脈、腎動(dòng)脈、胸主動(dòng)脈和頸動(dòng)脈中均有表達(dá)，與非高血壓大鼠相比，自發(fā)高血壓大鼠各組織及血漿中l(wèi)ncRNA GAS5 表達(dá)明顯下調(diào)，lncRNA GAS5 在高血壓患者血漿中的水平也低于正常人。高血壓可導(dǎo)致大鼠視網(wǎng)膜中出現(xiàn)新生血管及毛細(xì)血管滲漏，敲低lncRNA GAS5將導(dǎo)致新生血管數(shù)量進(jìn)一步增加、加劇毛細(xì)血管變性、毛細(xì)血管滲漏，加重堿性燒傷誘導(dǎo)的血管生成，促進(jìn)高血壓期間小血管的重構(gòu)。使用siRNA 下調(diào)lncRNA GAS5 表達(dá)，可增加人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）的增殖能力，加速細(xì)胞遷移及管狀形成，減少H2O2誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)細(xì)胞活力及抗氧化應(yīng)激能力[25]。

一項(xiàng)臨床研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，高血壓患者lncRNAGAS5 表達(dá)水平降低，當(dāng)lncRNAGAS5 表達(dá)變化0.38 倍時(shí)，可預(yù)測(cè)無(wú)癥狀器官損害，敏感性86.6%，特異性88.7%，lncRNAGAS5 表達(dá)降低可導(dǎo)致無(wú)癥狀器官損害的風(fēng)險(xiǎn)增加，可作為高血壓患者無(wú)癥狀器官損害的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[26]。

Ali 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組相比，高血壓合并腦卒中組患者和非高血壓腦卒中組患者血清中l(wèi)ncRNA GAS5 水平均顯著降低，其中伴有高血壓者的血清lncRNA GAS5 水平降低更加明顯，且lncRNA GAS5 水平與患者NIHSS 評(píng)分呈顯著負(fù)相關(guān)，lncRNA GAS5 的ROC 曲線分析能夠區(qū)分腦卒中伴高血壓患者與腦卒中非高血壓患者，因此認(rèn)為lncRNA GAS5 可作為腦卒中后病情嚴(yán)重程度和預(yù)后的生物標(biāo)志物，為腦卒中治療提供新的靶點(diǎn)。

lncRNA GAS5 與動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化是導(dǎo)致腦卒中的重要原因之一，動(dòng)脈內(nèi)粥樣斑塊因炎癥、脂代謝異常等導(dǎo)致斑塊破損，血栓形成及脫落，堵塞動(dòng)脈引起缺血性腦卒中，氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）參與了動(dòng)脈粥樣硬化的形成，其誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮損傷是動(dòng)脈粥樣硬化的早期發(fā)病機(jī)制之一[28]，從患者和動(dòng)物模型中收集的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中，lncRNA GAS5 表達(dá)顯著增加，下調(diào)lncRNA GAS5 的表達(dá)減少了ox-LDL 處理的THP-1 細(xì)胞凋亡，lncRNA GAS5 過(guò)表達(dá)可顯著提高ox-LDL 刺激后THP-1 細(xì)胞凋亡，在ox-LDL刺激后THP-1 細(xì)胞衍生的外泌體中也存在lncRNA GAS5，lncRNA GAS5 可通過(guò)外泌體調(diào)控巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，推測(cè)lncRNA GAS5 可能是參與動(dòng)脈粥樣硬化病理生理過(guò)程的靶分子[29]。經(jīng)ox-LDL誘導(dǎo)的HUVEC 細(xì)胞損傷中l(wèi)ncRNA GAS5 水平明顯增高，miR-29a-3p 下調(diào)，pcDNA-GAS5 致lncRNA GAS5 過(guò)表達(dá)的HUVEC 細(xì)胞活力明顯降低，凋亡增加，高劑量楊梅素干預(yù)可抑制pcDNA-GAS5 導(dǎo)致的lncRNA GAS5 過(guò)表達(dá)，通過(guò)抗炎、抗氧化起到保護(hù)細(xì)胞的功能[30]，lncRNA GAS5 敲低可促進(jìn)膽固醇的逆向運(yùn)輸并抑制細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累，最終通過(guò)減少zeste 同源物2 的增強(qiáng)子（EZH2）介導(dǎo)的組蛋白甲基化對(duì)ATP 結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1（ABCA1）的轉(zhuǎn)錄抑制來(lái)阻止動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展[31]，這些都提示抑制lncRNA GAS5 可能是治療動(dòng)脈粥樣硬化的有效途徑。

綜上所述，lncRNA GAS5 參與缺血性腦卒中的病理過(guò)程，雖然研究還比較局限，但也提示lncRNA GAS5 有可能成為缺血性腦卒中新的治療靶點(diǎn)[32]。