长链非编码RNA(lncRNA)是一种长度超过200nt的非编码RNA,由于缺乏完整的开放阅读框(openreadingframe,ORF)而缺乏蛋白编码功能[1]。lncRNA的作用机制包括转录与转录后调控。在转录水平上，lncRNA对染色体进行调控和修饰，导致基因表达发生改变；在转录后水平上，其作为内源性RNA(ceRNA)和微小RNA(miRNA)的竞争来源，参与RNA降解[2]。脑缺血卒中是全世界发病率与致残率最高的疾病之一，其病理损伤机制包括神经细胞凋亡、自噬、炎性反应、血管新生与血脑屏障等。随着对lncRNA与脑缺血之间相关性的研究逐渐增多，人们发现缺血性卒中的发生会诱导大脑产生一系列lncRNA表达模式的改变。本文就lncRNA在脑缺血发生发展中的作用机制的研究进展进行综述。

1、lncRNA与细胞凋亡

细胞凋亡又称作程序性细胞死亡，是细胞死亡的一种生理形式，其是诱发脑缺血后神经元死亡的重要原因。脑缺血半暗带内的细胞凋亡可在数小时或数天内发生，原因多为自由基过量产生、Ca2+超载和兴奋性毒性等。细胞凋亡导致DNA断裂、细胞骨架和核蛋白的降解、蛋白的交联、凋亡小体的形成、吞噬细胞受体配体的表达及最终被吞噬细胞摄取[3]。lncRNA在细胞凋亡过程中有十分重要的作用。

部分lncRNA可抑制脑缺血后细胞凋亡过程。WU等[4]通过全基因组lncRNA芯片等方法发现，lncRNAN1LR增强了糖氧剥夺再灌注模型(OGD/R)后N2a细胞的细胞周期进程和细胞增殖，抑制细胞凋亡；此外，lncRNAN1LR通过抑制p53对丝氨酸15的磷酸化，减少了脑缺血再灌注(I/R)诱导的小鼠大脑中的神经元凋亡和神经细胞损失。JING等[5]发现，lncRNAOprm1的过表达显著降低了caspase-3的裂解水平，减轻了糖氧剥夺(OGD)诱导的神经细胞的凋亡。长链非编码小核仁RNA宿主基因1(lncRNASNHG1)是一种新型长链非编码RNA,其在结直肠癌、肝癌、肺癌、前列腺癌、胃癌和食道癌以及缺血性中风等多种疾病中异常表达[6]。LV等[7]通过研究表明，在OGD条件下，lncRNASNHG1直接靶向miR-376a,其通过抑制miR-376a调节CBS/H2S信号表达，具有抑制缺血性中风的细胞凋亡作用。ZHANG等[8]发现，SNHG1作为与miR-18a竞争的ceRNA,调控其内源性靶点缺氧诱导因子1α(HIF-1α),并通过HIF-1α/血管内皮生长因子(VEGF)信号通路抑制脑微血管内皮细胞的凋亡。

相反，lncRNA也可促进脑缺血后细胞凋亡。在MCAO模型和OGD处理的神经元HT22细胞中，母系表达基因3(Meg3)的表达均显著增加[9]。同时，Meg3的增加伴随着神经元进一步的死亡和凋亡。研究发现，Meg3在此过程中需要p53和12/15-Lipoxygenase(12/15-LOX)的参与，p53在DNA修复中起着关键作用，它将细胞周期阻滞在G1/S期，促进DNA修复，并在DNA损伤无法修复时启动细胞凋亡[10]。YAN等[11]发现，Meg3充当ceRNA,并与程序性细胞死亡4(PDCD4)mRNA竞争，直接结合miR-21,从而促进缺血性卒中发生后神经细胞的凋亡。生长停滞特异性转录本5(lncRNAGAS5)作为miR-137的ceRNA,介导Notch1信号通路，从而促进脑缺血的进展，促进细胞凋亡[12]。CHEN等[13]发现，牛磺酸上调基因1(LncRNATUG1)在MCAO模型与OGD模型细胞中的表达明显上调，敲低TUG1降低了细胞凋亡的比例；进一步通过实验证明，在脑缺血发生后，lncRNATUG1与microRNA-9相互作用，上调Bcl2l11的表达，从而促进神经细胞的凋亡。lncRNANR120420通过调控NF-κB(P65)的磷酸化，促进脑缺血后的细胞凋亡[14]。肺癌转移相关转录本(MALAT-1)是最早发现的通过可变剪接和基因表达促进不同癌症转移和增殖的lncRNA之一，其是一个保守、稳定和丰富的lncRNA,存在于不同的物种中。而MALAT-1与缺血性卒中后的发生发展密切相关。研究显示，MALAT1的沉默可导致脑微血管内皮细胞(BMECs)中促凋亡因子Bim的增加和促炎细胞因子单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、白细胞介素6(IL-6)和e选择素的表达[15]。这提示MALAT-1对缺血性脑损伤的保护作用可能是通过抑制内皮细胞死亡和炎症反应而实现的。

2、lncRNA与细胞自噬

大自噬(以下简称自噬)是将包裹在双膜小泡中的细胞质成分传递给溶酶体进行降解的过程[16]。自噬在维持细胞内稳态以应对各种环境压力方面发挥了关键作用，如营养剥夺、缺氧、化学和物理损伤等[17]。在免疫、癌症、心血管疾病和神经退行性疾病等多种病理生理过程中，自噬均起重要作用[18,19]。其在脑缺血损伤过程中是一把双刃剑，它会激活受损神经元的分解过程，防止进一步I/R损伤，而过度自噬会消耗必需物质并导致正常细胞的凋亡。近年来，lncRNA在自噬调控中的作用被逐渐发现。有研究显示，腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)和雷帕霉素靶基因1(mTORC1)促进自噬启动，以维持细胞在缺氧、缺血和营养不良条件下的稳态，许多lncRNA直接或间接作用于AMPK和mTORC1分子来调控自噬[20,21]。同时，lncRNA也与吞噬泡的核化与自噬体伸长显著有关[22]。不仅如此，lncRNA可调控自噬溶酶体融合，自噬通量的最后一步是自噬体和溶酶体融合形成自噬溶酶体，自噬物质在其中被降解。这一阶段的核心分子包括Rab-SNARE系统和溶酶体膜蛋白LAMP1和LAMP2。此外，适配器蛋白是必要连接内吞与自噬途径溶酶体。石骨症相关蛋白(Plekhm1)是其中一种适配器蛋白，其包含一个自噬微管相关蛋白1轻链3(LC3)相互作用区域，介导核内体和自噬体与溶酶体的融合。lncRNAChast通过下调Plekhm1与ATG5的表达来抑制自噬，诱导心肌细胞肥大。lncRNAMALAT-1通过下调LAMP1和LAMP2以抑制自噬溶酶体融合，导致自噬被抑制。同时，lncRNA也被自噬调控，自噬可以降解几种类型的RNA和相关的核糖核酸蛋白复合物，这意味着lncRNA可能在自噬溶酶体中降解[23]。目前，变异性浆细胞瘤异位1(PVT1)是唯一被发现受到自噬调控的lncRNA。研究证明，lPVT1在糖尿病中上调，自噬抑制降低其转录水平[24]。

lncRNA参与了脑缺血后的细胞自噬过程。在缺血性脑卒中发生后，缺氧激活了HIV-1α上调lncRNAH19的表达[25]。WANG等[26]发现，H19在脑I/R损伤大鼠脑组织中表达上调；细胞模型实验显示，LncRNAH19通过DUSP5-ERK1/2轴机制激活自噬过程，损害细胞活力。位于染色体1p35.3的小核RNA宿主基因12(SNHG12)在肿瘤组织中显著升高，与肿瘤细胞的恶性生物学行为相关，包括肝癌[27]、乳腺癌[28]和胃癌[29]等。通过ZHANG等[30]基因芯片研究显示，SNHG12是脑缺血诱导的脑微血管内皮中上调最高的lncRNA之一。YAO等[31]研究发现，SNHG12上调可在体外减弱脑I/R损伤，其过表达可激发自噬诱导以减轻人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)抗OGD/R损伤。

3、lncRNA与炎性反应

lncRNA已成为炎症反应的潜在关键调节因子，其大多通过调节炎症基因的转录进行调控。lncRNA调控炎症反应的转录，许多lncRNA是炎症通路的靶点。在炎症过程中，lncRNA的表达谱在不同细胞类型中发生改变。如经白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)刺激后，lncRNANKILA(NF-κB相互作用lncRNA)会被高度激活表达[32]。许多lncRNA通过多种方式促进炎症反应，通过增加促炎细胞因子或其他炎症目标基因的转录，或通过增强炎症信号，如NF-κB信号。然而，部分lncRNA可抑制或限制炎症反应的程度。其通过限制促炎细胞因子的转录，或通过干扰炎症信号通路，包括NF-κB信号。其中一个参与抑制炎症反应的lncRNA是Lethe,敲除Lethe可激活TNF-α,从而提高了几个NF-κB目标基因的表达[33]。基因间长链非编码RNA-p21(lincRNA-p21)可以削弱RelA/p65的翻译，导致基底物的抑制与TNF-α所刺激的NF-κB的活性[34]。

炎症反是脑缺血损伤的主要机制之一，其在脑缺血损伤的各个阶段发挥重要作用。由血流停滞、血管内白细胞激活和缺血内皮和脑实质释放促炎介质引发的炎症，可能增加脑组织损伤。研究发现，炎性反应激活的程度与中风后抑郁和疲劳等精神类疾病密切相关[35]。LncRNA与脑缺血后的炎性反应关系密切。ZHANG等[36]通过实验发现，锌指蛋白反义链1(lncRNAZFAS1)在脑卒中发生后表达下调，ZFAS1的过表达可抑制OGD/R诱导的PC12细胞的炎症反应，该作用可能与其可负调控miR-582-3p表达相关。研究证明，在OGD暴露的永生化人脑微血管内皮细胞(HCMEC/D3)细胞诱导的脑缺血细胞模型中，lncRNASNHG1和CBS基因水平均下调，而miR-376a则上调，lncRNASNHG1直接靶向miR-376a,CBS是miR-376a的靶标，最终证明LncRNASNHG1通过抑制miR-376a和上调CBS/H2S信号，抑制脑缺血后的炎症反应[37]。ZHANG等[38]发现，lncRNAMALAT1可抑制促炎性细胞因子的转录本和包括IL-1β和TNF-α的产生，消除由中风后刺激所触发炎症反应。DENG等[39]通过建立OGD模型发现，lncRNANespas的过表达可抑制促炎细胞因子的产生和NF-κB信号传导的激活，其通过抑制E3连接酶TRIM8相关的K63连锁的TAK1多聚泛素化，在缺氧葡萄糖刺激后培养的小神经胶质细胞中，发挥抗炎和抗凋亡的作用。ZHANG等[40]通过靶向脑梗死的仿生囊泡中的LincRNA-EPS,以促进炎症溶解。

4、lncRNA与血管新生

近期的研究发现，lncRNA在血管生成中发挥重要的调控作用。LncRNA调节在血管生成中的各种关键分子，如VEGF参与调节血管生成的各个过程。血管新生是一个复杂的过程，依赖于基因的精准调控。调控血管生成的主要信号分子为VEGF,其在癌症等疾病中呈现高表达。缺氧通过HIF-1α诱导VEGF的高表达，激活VEGF受体2(VEGFR2),启动血管生成。VEGFR2信号被协同受体neuropilin-1(Nrp1)调控，在动静脉分离中发挥重要作用。Notch是另一种促血管生成信号介质，这些信号分子都受到lncRNA的调控。LUNAR1是一种调控Notch特异性的lncRNA,具有增强胰岛素样生长因子1受体(IGF1R)基因表达，促进血管生成和细胞存活的能力。研究表示，Meg3基因失活可增加大脑中促血管生成基因和微血管形成基因的表达[41]。Meg3敲除小鼠的定量VEGF通路基因表达增加，皮层微血管密度增加[42]。

血管新生是现有的血管内皮细胞(ECs)生成新的血管，将营养物质和氧气输送到各种器官和组织。它是组织生长和发育中的一个正常生理过程，也可能作为对神经系统疾病(如脑卒中)的自然防御反应。脑缺血后，血管新生在缺血半暗区血流恢复中起着至关重要的作用。研究表明，许多LncRNA参与到脑缺血后的血管新生的过程中。实验证明，lncRNAMALAT1和miR-145在OGD诱导的BMECs中表达上调，MiR-145通过直接下调VEGF-A和ANGPT2,在OGD处理的BMECs中发挥抗血管生成和促凋亡因子的作用，lncRNAMALAT1通过靶向miR-145促进OGD条件下BMECs中VEGF-A和ANGPT2的表达，促进血管生成[43]。lncRNAANRIL可上调VEGF的表达，通过激活NF-ΚB信号通路来促进血管生成[44]。lncRNAMeg3具有促进脑卒中后血管新生的作用。研究发现，缺血性卒中发生后，Meg3表达显著下调，而过表达Meg3可以降低毛细血管密度，抑制脑功能恢复，其机制可能是通过Meg3在体内和体外均负调控notch通路，以抑制内皮细胞notch信号通路，使Meg3表达上调，促进血管生成作用[45]。在缺氧状态下，在脑微血管内皮细胞中，X染色体失活，则特异转录物(XIST)的表达上调[46]。XIST的沉默将抑制缺氧诱导的细胞增殖、迁移和血管的形成。实验证明，其机制可能通过竞争性结合miR-485-3p,从而调节下游靶标SOX7,XIST基因的下调，通过miR-485-3p/SOX7轴抑制了VEGF信号通路，最终抑制血管生成。

5、lncRNA与血脑屏障

血脑屏障(BBB)是指中枢神经系统(CNS)的微血管系统，其可严格控制分子、离子和细胞在血液和CNS之间运动[47]。BBB可使内皮细胞能够严格调节中枢神经系统的稳态，这对于正常的神经功能及保护中枢神经系统免受毒素、病原体、炎症、损伤和疾病的影响至关重要[48]。BBB功能障碍会导致离子失衡、信号稳态改变和免疫细胞与分子进入CNS,其将导致神经元功能障碍甚至凋亡。体内和体外卒中模型显示，脑血管通透性与时间及缺氧方式等相关，导致脑水肿加剧[49]。局灶性脑缺血将损伤血脑屏障的成分，如紧密连接相关蛋白等(ZO-1、闭合蛋白和密封蛋白等),诱发炎症反应，破坏ECs、ECM和星形胶质细胞等形态结构，导致BBB发生结构及通透性等方面的改变。可见脑缺血后，BBB的破坏是导致神经元凋亡、诱发神经功能障碍的主要因素之一。lncRNA也参与了脑缺血后血脑屏障的调控中。lncRNANEAT1在胶质瘤内皮细胞(GECs)中显著上调，而NEAT1的敲除可下调紧密连接蛋白ZO-1、紧密连接组分闭合蛋白(occludin)和紧密连接蛋白-5(claudin-5)在GECs中的表达[50]。linc00174在胶质瘤组织的胶质瘤内皮细胞(GECs)中表达上调，linc00174基因的下调增加了BTB的通透性，并降低了紧密连接相关蛋白ZO-1、occludin和claudin-5的表达[51]。

6、讨论

综上所述，LncRNA在脑卒中后神经细胞凋亡、自噬、炎性反应、血管增生与血脑屏障等方面均发挥着重要作用。因此，了解LncRNA的作用机制有助于临床脑缺血的诊断与治疗。近年来，部分LncRNA在缺血性脑卒中中的作用机制研究已有报道，但由于其表达差异性等方面的因素，LncRNA替代剂的研发仍面临诸多难题，继续深入探究LncRNA在脑卒中时病理生理中的分解机制有重要意义，针对LncRNA靶向分子药物可能是一种有前景的新型脑卒中治疗方法，可为缺血性脑卒中精准诊疗发展巩固理论基础。

彭拥军,徐疏影,吕鹤群,李文倩,吴旭,朱冰梅.长链非编码RNA在脑缺血发病机制中的作用研究进展[J].中国临床药理学杂志,2021,37(05):590-595.