潘培芬,吳家萱,李春艷,韓劍虹
腦微出血(cerebral microbleeds,CMBs)是腦實(shí)質(zhì)內(nèi)點(diǎn)狀的出血性病變,是腦內(nèi)終末期微小血管(直徑<200 μm)病變導(dǎo)致含鐵血黃素在腦組織內(nèi)沉積[1]。CMBs會(huì)影響患者認(rèn)知功能,增加卒中、癡呆、抗血栓治療、靜脈溶栓后出血轉(zhuǎn)化甚至死亡的風(fēng)險(xiǎn),且隨著CMBs病灶數(shù)目的增多,患者步態(tài)異常、精神癥狀、溶栓后出血轉(zhuǎn)化及不良預(yù)后的發(fā)生率明顯升高[2-3]。然而CMBs起病隱匿,早期多無確切臨床癥狀[4],且其確切發(fā)病機(jī)制尚未明確,既往研究多將CMBs的發(fā)生歸因于腦淀粉樣血管?。╟erebral amyloid angiopathy,CAA)與高血壓血管病變,其病理過程主要涉及微血管內(nèi)皮損傷、氧化應(yīng)激、血管炎癥、血腦屏障(blood-brain barrier,BBB)破壞、β-淀粉樣蛋白(amyloid β-protein,Aβ)沉積等[5-6]。近年來研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,LncRNA)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中具有高度特異性,其大量存在于多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中[7],且與CMBs的病理過程關(guān)系密切,其可能參與CMBs的發(fā)生發(fā)展[8],然而目前尚未見直接分析LncRNA與CMBs關(guān)系的研究。因此,本文通過回顧既往文獻(xiàn),綜述LncRNA導(dǎo)致CMBs的病理生理機(jī)制,以期為早期識(shí)別、治療CMBs和改善CMBs患者預(yù)后提供新思路。
LncRNA是一種長(zhǎng)度超過200個(gè)核苷酸的非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)分子,位于細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中,沒有開放的閱讀框,通常認(rèn)為不具有編碼蛋白質(zhì)的能力[9]。根據(jù)LncRNA在染色體上的相對(duì)位置,可將其細(xì)分為反義LncRNA、內(nèi)含子LncRNA、反向LncRNA、基因間LncRNA、啟動(dòng)子上游LncRNA、啟動(dòng)子相關(guān)LncRNA、轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)相關(guān)LncRNA[10]。LncRNA在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、翻譯、染色質(zhì)調(diào)節(jié)等基因調(diào)控過程中均發(fā)揮著重要作用[11]。LncRNA種類復(fù)雜,不同的LncRNA有不同的功能,如富核轉(zhuǎn)錄本1(nuclear-enriched transcript 1,NEAT1)是一種由多個(gè)內(nèi)分泌腫瘤1型(multiple endocrine tumor type 1,MEN1)基因轉(zhuǎn)錄而成的LncRNA,其可通過表觀遺傳學(xué)或作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA和相關(guān)miRNA共同調(diào)節(jié)基因表達(dá)及DNA的損傷修復(fù)[12]。研究顯示,敲低NEAT1可抑制與胞吞作用相關(guān)的基因表達(dá),從而降低Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷[13]。轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1(metastasis-associated lung carcinoma transcript 1,MALAT1)是哺乳動(dòng)物中一種高度保守的LncRNA,可在神經(jīng)系統(tǒng)疾病如腦梗死[14]、周圍神經(jīng)損傷[15]、腦小血管?。?]等疾病中顯示。小核仁RNA宿主基因(small nucleolar RNA host genes,SNHGs)是LncRNA的一個(gè)亞群,已被發(fā)現(xiàn)在腫瘤中廣泛表達(dá),其可通過競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性RNA、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能和調(diào)節(jié)表觀遺傳標(biāo)記等過程而影響腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和凋亡,進(jìn)而參與腫瘤的發(fā)生[16]。研究表明,SNHGs在神經(jīng)系統(tǒng)疾病包括膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、急性腦梗死中表達(dá)異常[17]。目前尚無關(guān)于LncRNA導(dǎo)致CMBs的相關(guān)研究,但有研究發(fā)現(xiàn),LncRNA可能通過參與微血管內(nèi)皮功能障礙、BBB破壞、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)、Aβ沉積等病理生理過程而導(dǎo)致微血管結(jié)構(gòu)損傷,造成血管壁破裂出血[18-21]。由此推測(cè),LncRNA可能參與CMBs的發(fā)生發(fā)展。
2.1 微血管內(nèi)皮功能障礙和BBB破壞 BBB破壞被認(rèn)為是CMBs發(fā)生發(fā)展的始動(dòng)環(huán)節(jié),其由單層腦內(nèi)皮細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、周細(xì)胞和基底膜緊密相連形成,對(duì)維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)起著至關(guān)重要的作用[5]。血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷可導(dǎo)致BBB破壞,引起B(yǎng)BB通透性增加,而BBB滲漏可形成局部CMBs[22]。研究顯示,LncRNA與BBB通透性密切相關(guān)[18]。YIN等[23]研究發(fā)現(xiàn),沉默LncRNA尿路上皮癌相關(guān)1(urothelial carcinoma associated 1,UCA1)基因可抑制微血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和血管形成。LONG等[24]研究顯示,過表達(dá)LncRNA小核仁RNA宿主基因12(small nucleolar RNA host gene 12,SNHG12)可抑制氧葡萄糖剝奪/復(fù)氧(oxygen-glucose deprivation/reoxygenation,OGD/R)后腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡和炎癥反應(yīng),但可促進(jìn)血管生成。研究發(fā)現(xiàn),腦小血管?。╟erebral small vessel disease,CSVD)的血管生成過程,包括修復(fù)和重塑的過程,均可能會(huì)損傷內(nèi)皮細(xì)胞功能和細(xì)胞連接,導(dǎo)致炎癥反應(yīng)和BBB通透性增加[19]。CHE等[8]研究發(fā)現(xiàn),高血糖可誘導(dǎo)LncRNA MALAT1表達(dá)增加,其可通過激活miR-7641來調(diào)節(jié)易位啟動(dòng)子區(qū)(translocated promoter region,TPR)的表達(dá),從而誘導(dǎo)微血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,進(jìn)而加重CSVD引起的神經(jīng)功能障礙。NING等[25]研究發(fā)現(xiàn),LncRNA前列腺雄激素調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄本1(prostate androgen-regulated transcript 1,PART1)在Aβ1-42孵育的內(nèi)皮細(xì)胞中上調(diào),而LncRNA PART1過表達(dá)可增加BBB通透性。綜上,LncRNA可能通過誘導(dǎo)微血管內(nèi)皮功能障礙和BBB破壞而參與CSVD引起的神經(jīng)功能障礙,這為L(zhǎng)ncRNA參與CMBs的發(fā)生發(fā)展提供了新思路。
2.2 氧化應(yīng)激 氧化應(yīng)激被認(rèn)為是CSVD的主要發(fā)病機(jī)制之一,其可通過免疫激活釋放活性氧(reactive oxygen species,ROS)、趨化因子、細(xì)胞因子和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)等免疫信號(hào)分子,從而加重大腦中的炎癥反應(yīng)[26]。據(jù)報(bào)道,MMP的激活與CMBs相關(guān),而氧化應(yīng)激是MMP過表達(dá)的主要原因[27]。此外,氧化應(yīng)激在重金屬刺激下可通過芬頓反應(yīng)直接或間接產(chǎn)生ROS,并在ROS暴露期間干擾一氧化氮(nitric oxide,NO)信號(hào)通路,導(dǎo)致超氧化物迅速與NO結(jié)合并形成過氧亞硝酸鹽,使NO不可用,最終導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙,而過氧亞硝酸鹽是一種更強(qiáng)大的氧化劑,能夠破壞蛋白質(zhì)和DNA,進(jìn)一步加劇內(nèi)皮功能障礙[6]。KANG等[28]研究發(fā)現(xiàn),LncRNA SNHG15可通過miR-141介導(dǎo)靶基因SIRT1的通路,調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥和氧化應(yīng)激,增加促炎因子和氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)的表達(dá)水平,導(dǎo)致神經(jīng)元損傷,從而引發(fā)腦缺血/再灌注損傷。另有研究發(fā)現(xiàn),在腦缺血/再灌注損傷小鼠海馬神經(jīng)元HT22細(xì)胞模型中,LncRNA SNHG12可通過抑制SIRT1/叉頭盒O3a(forkhead box O3a,F(xiàn)OXO3a)信號(hào)通路介導(dǎo)的自噬,提高細(xì)胞活性并抑制氧化應(yīng)激[29]。此外,ZHANG等[30]研究顯示,通過上調(diào)靶基因FZD3/5、激活Wnt//β-catenin信號(hào)通路而沉默LncRNA SRY盒轉(zhuǎn)錄因子21反義發(fā)散轉(zhuǎn)錄本1(SRYbox transcription factor 21 antisense divergent transcript 1,SOX21-AS1)可以減輕AD模型小鼠神經(jīng)元氧化應(yīng)激,并抑制神經(jīng)元凋亡。GUO等[31]在AD細(xì)胞損傷模型中發(fā)現(xiàn),沉默LncRNA腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子反義RNA(brain-derived nutritional factor antisense RNA,BDNF-AS)可通過抑制細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激來減弱Aβ25-35誘導(dǎo)的嗜鉻細(xì)胞瘤12(pheochromacytoma 12,PC12)細(xì)胞神經(jīng)毒性。綜上,LncRNA與氧化應(yīng)激密切相關(guān),推測(cè)LncRNA可能通過參與氧化應(yīng)激而引起CMBs,但其具體作用機(jī)制目前尚不明確,仍需進(jìn)一步研究證實(shí)。
2.3 炎癥反應(yīng)和AS 炎癥反應(yīng)是CMBs的重要危險(xiǎn)因素之一[5]。據(jù)報(bào)道,血管炎癥和全身炎癥反應(yīng)均可導(dǎo)致CMBs的發(fā)生發(fā)展,其中血管炎癥與高血壓動(dòng)脈病變和BBB破壞有關(guān),而全身炎癥反應(yīng)可能與CAA相關(guān)的皮質(zhì)區(qū)微血管病變有關(guān)[32]。AS也是CMBs的重要危險(xiǎn)因素,ZHAO等[33]研究表明,在缺血性腦卒中患者中,CMBs與AS有關(guān),而且隨著AS嚴(yán)重程度的增加CMBs病灶數(shù)量也增加。研究發(fā)現(xiàn),LncRNA可通過炎癥途徑影響AS的發(fā)展[20]。ZHOU等[34]研究發(fā)現(xiàn),LncRNA人白細(xì)胞抗原復(fù)合物11(human leukocyte antigen complex group 11,HCG11)可通過調(diào)節(jié)miR-224-3p/Janus激酶1(janus kinase1,JAK1)軸加速AS的進(jìn)展,而敲低LncRNA HCG11可通過靶向miR-224-3p/JAK1軸來抑制氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng),表明LncRNA HCG11可能是診斷或治療AS的潛在靶點(diǎn)。LI等[35]研究發(fā)現(xiàn),LncRNA內(nèi)源性缺氧誘導(dǎo)因子1α反義RNA 2(hypoxiainducible factor 1α antisense RNA 2,HIF1A-AS2)和激活轉(zhuǎn)錄因子2(activating transcription factor 2,ATF2)在高脂肪飲食誘導(dǎo)的AS模型小鼠中高表達(dá),而下調(diào)LncRNA HIF1A-AS2可通過降低ATF2的表達(dá)而抑制AS的發(fā)展。SONG等[36]研究發(fā)現(xiàn),腫瘤壞死因子α和異質(zhì)核糖核蛋白L免疫調(diào)節(jié)LncRNA(tumor necrosis factor-α and heterogeneous nuclear ribonucleoprotein L immune-regulatory LncRNA,THRIL)在ox-LDL處理后的巨噬細(xì)胞中上調(diào),而敲低THRIL可抑制ox-LDL誘導(dǎo)的白介素(interleukin,IL)-1β、IL-6和腫瘤壞死因子α等炎癥因子在巨噬細(xì)胞中表達(dá)。以上研究結(jié)果提示,LncRNA可能通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和促進(jìn)AS的發(fā)生發(fā)展而參與CMBs的形成。
2.4 Aβ沉積 腦葉微出血與CAA密切相關(guān),而CAA是由于Aβ沉積于血管壁所致[37]。研究發(fā)現(xiàn),幕下及腦葉微出血患者血清Aβ1-40水平升高,混合CMBs(同時(shí)存在2個(gè)及以上CMBs病灶)患者簇蛋白呈高表達(dá),而Tau蛋白表達(dá)水平在CMBs患者中普遍較高[38]。相關(guān)機(jī)制可能是,Aβ過度沉積可導(dǎo)致血管結(jié)構(gòu)脆性發(fā)生改變,進(jìn)而無法承受血壓的變化;另外,Aβ沉積與平滑肌細(xì)胞變性有關(guān),后者可降低血管壁完整性,而血管壁變性和總體Aβ水平升高可增加CMBs發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[39]。同時(shí),Aβ沉積會(huì)破壞由內(nèi)皮細(xì)胞形成的緊密連接(tight juncyion,TJ)蛋白,使BBB通透性增加[40],從而導(dǎo)致BBB滲漏,進(jìn)而引起局部CMBs[22]。LncRNA可通過調(diào)節(jié)TJ蛋白來改變BBB通透性,NING等[40]研究發(fā)現(xiàn),Aβ1-42孵育的內(nèi)皮細(xì)胞中LncRNA小核仁RNA宿主基因7(small nucleolar RNA host gene 7,SNHG7)呈高表達(dá),其可破壞BBB的完整性,同時(shí)該研究還表明,高表達(dá)的LncRNA?;撬嵘险{(diào)基因1(taurine-upregulated gene 1,TUG1)可通過增加TJ蛋白的表達(dá)水平來降低BBB通透性。HUANG等[21]研究發(fā)現(xiàn),LncRNA NEAT1在淀粉樣蛋白前體蛋白(amyloid precursor protein,APP)/早老素1(presenilin 1,PS1)轉(zhuǎn)基因小鼠中上調(diào),這可促進(jìn)PTEN誘導(dǎo)的推定激酶1(PTENinduced kinase 1,PINK1)的泛素化和降解,導(dǎo)致自噬信號(hào)傳導(dǎo)、Aβ積累增加和小鼠認(rèn)知功能降低。上述研究結(jié)果表明,LncRNA與Aβ沉積相關(guān),提示LncRNA可能通過調(diào)節(jié)Aβ沉積而在CMBs的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。
CMBs的存在對(duì)老年人的認(rèn)知功能、卒中的發(fā)生、卒中后出血轉(zhuǎn)化的發(fā)生及不良預(yù)后具有重要影響,但其具體發(fā)生機(jī)制目前尚不明確,且CMBs患者早期無確切臨床癥狀,僅在完善SWI檢查時(shí)偶然被發(fā)現(xiàn),缺乏早期診斷的生物標(biāo)志物及治療措施,成為臨床上一大難題。本文通過回顧既往文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),LncRNA可能導(dǎo)致微血管內(nèi)皮功能障礙、BBB破壞、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、AS及Aβ沉積等[18-21],而上述病理生理過程與CMBs的發(fā)生發(fā)展有關(guān),推測(cè)LncRNA可能通過上述病理生理過程參與CMBs的發(fā)生發(fā)展,但目前尚無相關(guān)直接證據(jù)支持該推測(cè)。下一步可通過建立CMBs動(dòng)物模型、細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn),尋找可以證明LncRNA與CMBs發(fā)生相關(guān)的直接證據(jù),使LncRNA應(yīng)用于CMBs的早期診斷和治療成為可能。
作者貢獻(xiàn):潘培芬進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)/資料收集,撰寫、修訂論文;李春艷進(jìn)行文章的可行性分析;潘培芬、吳家萱進(jìn)行文獻(xiàn)/資料整理;韓劍虹負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校,并對(duì)文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。
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