lncRNA TUG1在缺血性腦卒中發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

安怡 黃建敏

?；撬嵘险{(diào)基因1（TUG1）是位于人體22q12.2染色體、長度為7 598核苷酸的長鏈非編碼RNA（lncRNA），在人體中高度保守，最初是在對體外視網(wǎng)膜細(xì)胞進(jìn)行基因測序中發(fā)現(xiàn)的，研究發(fā)現(xiàn)將外源性牛磺酸加入體外視網(wǎng)膜細(xì)胞中可使TUG1表達(dá)上調(diào)，誘導(dǎo)視桿細(xì)胞的發(fā)育，在視網(wǎng)膜形成光感受器中發(fā)揮關(guān)鍵作用，故因此得名“牛磺酸上調(diào)基因1”[1-2]。多項(xiàng)研究表明其在卵巢癌[3]、胰腺癌[4]、大腸癌[5-6]、腎細(xì)胞癌[7]等多種腫瘤中有較明顯的表達(dá)，隨著研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)其可通過細(xì)胞凋亡、自噬、炎癥等途徑參與腦卒中發(fā)生發(fā)展及預(yù)后過程。本文就lncRNA TUG1在缺血性腦卒中（IS）發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后過程中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述，旨在尋找潛在的治療靶點(diǎn)，為臨床治療提供新思路。

1 TUG1的作用機(jī)制

1.1 TUG1與細(xì)胞凋亡 細(xì)胞缺血缺氧后細(xì)胞膜上鈉鉀泵、鈣泵功能下降，可引起胞質(zhì)內(nèi)水分子聚集、游離鈣增多，引起細(xì)胞凋亡。凋亡作為IS后遲發(fā)性神經(jīng)元死亡的一種重要方式，也是缺血區(qū)細(xì)胞的主要死亡方式。多項(xiàng)研究均表明抑制細(xì)胞凋亡可減輕缺血后損傷[8-9]。p53作為一種腫瘤抑制蛋白，通過阻止DNA受損的細(xì)胞進(jìn)行分裂和通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控傳導(dǎo)凋亡信號，阻止腫瘤形成，也可作用于多種轉(zhuǎn)錄因子形成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，參與細(xì)胞凋亡過程，p53調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在卒中后細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮重要作用。Liu等[10]通過對IS患者基因進(jìn)行基因型分析，發(fā)現(xiàn)p53 rs1042522和LINC-ROR rs2027701可能與IS復(fù)發(fā)風(fēng)險相關(guān)。而TUG1作為p53調(diào)控通路相關(guān)基因，TUG1 rs2240183 CC基因型也與IS預(yù)后相關(guān)，這與Wei等[11]研究結(jié)果一致。因此猜測TUG1 rs2240183可能通過調(diào)節(jié)p53介導(dǎo)的凋亡參與IS的發(fā)展過程[10]。另有研究發(fā)現(xiàn)，在腦缺血半暗帶大鼠模型中，TUG1表達(dá)升高可促使神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，沉默TUG1表達(dá)可降低凋亡細(xì)胞比例，具有神經(jīng)元保護(hù)作用，TUG1可與miR-9相互作用，調(diào)節(jié)bcl2l11表達(dá)[12]。還有研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)TUG1表達(dá)時，可與miR-9競爭性結(jié)合而促進(jìn)FOXO3的表達(dá)，促進(jìn)IS后神經(jīng)元的死亡[13]，這為腦卒中后治療提供了新的靶點(diǎn)。

1.2 TUG1與炎癥 IS后，缺血細(xì)胞可釋放氧自由基等物質(zhì)引起炎癥反應(yīng)，在氧葡萄糖剝奪和再氧合（OGD/R）誘導(dǎo)的細(xì)胞中也可見TUG1與部分炎癥因子的表達(dá)異常。研究發(fā)現(xiàn)，在大腦中動脈閉塞的模型小鼠身上，TUG1可通過下調(diào)miR-200a-3p，促進(jìn)NLRP3依賴性炎癥反應(yīng)，而TET2敲除可下調(diào)TUG1和上調(diào)miR-200a-3p[14]。這證實(shí)TET2通過TUG1的去甲基化和TUG1/miR-200a-3p/NLRP3途徑參與缺血再灌注后的炎癥反應(yīng)。He等[15]發(fā)現(xiàn)TUG1在OGD/R細(xì)胞中呈時間依賴性上調(diào)，下調(diào)TUG1表達(dá)時，IL-1β、IL-6、TNF-α等炎癥因子表達(dá)同時下降，通過測定foxo3和miR-410的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)TUG1與FOXO3靶向競爭miRNA-410-3p，引發(fā)炎癥損傷。以上研究為腦卒中后控制炎癥反應(yīng)，減輕神經(jīng)損傷提供新的途徑。

1.3 TUG1與缺血再灌注損傷 lncRNAs可通過多個方面參與IS的進(jìn)展，也可與miRNAs構(gòu)建ceRNA網(wǎng)絡(luò)作用于IS。越來越多的證據(jù)表明，ceRNA在許多生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用[16-17]，但其在IS中的作用仍需大量研究及臨床數(shù)據(jù)的支持。研究發(fā)現(xiàn)，在缺血再灌注后，TUG1表達(dá)上調(diào)，與miR-204-5p負(fù)向調(diào)節(jié)，下調(diào)cox2表達(dá)，參與神經(jīng)元損傷[18]。TUG1的表達(dá)增高同樣可作用于miR-142-3p，使其表達(dá)下降，影響再灌注誘導(dǎo)的細(xì)胞活性及凋亡[19]。TUG1也可與miR-145結(jié)合誘導(dǎo)細(xì)胞損傷，為缺血再灌注后的治療提供新的靶點(diǎn)[20]。

1.4 TUG1與自噬 自噬可參與缺血損傷過程，一方面可以通過溶酶體降解受損細(xì)胞器和大分子，維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，達(dá)到細(xì)胞的自我保護(hù)，另一方面，過度激活自噬可造成正常腦細(xì)胞的死亡。在冠心病患者中TUG1呈高表達(dá)，沉默TUG1后p-AMPK/AMPK表達(dá)升高，而p-mTOR/mTOR表達(dá)下降，進(jìn)而抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）的增殖和遷移[21]。鑒于p-mTOR、p-AMPK是自噬途徑中重要因子，提示TUG1通過AMPK/mTOR途徑參與細(xì)胞自噬。Miao等[22]在大鼠中動脈閉塞模型中發(fā)現(xiàn)沉默miR-124可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制細(xì)胞自噬，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，改善預(yù)后，但相關(guān)研究較少，且缺乏相應(yīng)臨床資料。

1.5 TUG1與血管新生 TUG1廣泛存在人體組織內(nèi)，大量研究表明TUG1的異常表達(dá)可參與血管新生，但相關(guān)研究多集中在腫瘤方面[23-24]。研究表明，TUG1在血管平滑肌細(xì)胞中表達(dá)增加，EZH2在胞質(zhì)中的表達(dá)亦增加，沉默TUG1抑制了α-肌動蛋白（α-actin）的甲基化，使胞質(zhì)中的EZH1與α-actin相互作用消失，血管平滑肌細(xì)胞F-actin解聚，抑制HUVECs的增殖[25]。另有研究發(fā)現(xiàn)，TUG1的高表達(dá)可通過影響VEGF的表達(dá)來調(diào)節(jié)HUVECs的血管生成，沉默TUG1表達(dá)可抑制HUVECs的增殖、遷移和成管能力，降低腫瘤微血管密度[26]。此外，Wang等[27]發(fā)現(xiàn)在TUG1高表達(dá)時miR-299-3p表達(dá)下降，通過作用于VEGF，升高VEGF的表達(dá)，促進(jìn)血管生成，同時沉默TUG1后視網(wǎng)膜組織細(xì)胞凋亡率下降、炎癥反應(yīng)減輕，表明TUG1可保護(hù)視神經(jīng)組織細(xì)胞，為視神經(jīng)血管疾病提供了新的潛在治療靶點(diǎn)。因TUG1參與血管新生調(diào)控過程，IS后也可引起側(cè)支循環(huán)形成，因此，可以推測TUG1可通過影響腦卒中后血管形成影響IS預(yù)后，并預(yù)測TUG1有可能成為潛在的腦卒中預(yù)后指標(biāo)，

1.6 TUG1與動脈粥樣硬化 動脈粥樣硬化發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，目前以脂代謝紊亂、內(nèi)皮損傷學(xué)說、炎癥反應(yīng)學(xué)說等為主要理論，但也不能全面解釋動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展機(jī)制[28]。有研究表明，lncRNAs可通過多種途徑調(diào)控動脈粥樣硬化的病理生理過程[29-30]。

近年研究指出，TUG1可通過參與調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝影響動脈粥樣硬化發(fā)生進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，TUG1在動脈粥樣硬化患者血清和經(jīng)過氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）誘導(dǎo)的細(xì)胞樣本中表達(dá)明顯升高，miR-382-5p的表達(dá)水平則明顯下降，而下調(diào)TUG1表達(dá)可明顯抑制經(jīng)ox-LDL處理的血管平滑肌細(xì)胞（VSMCs）增殖，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡率升高，同時miR-382-5p的表達(dá)水平增高，而下調(diào)miR-382-5p的表達(dá)則可抵消TUG1沉默后對ox-LDL處理的VSMCs的影響，促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)展進(jìn)程[31]。Wu等[32]則通過檢測TUG1、miR-148b和胰島素樣生長因子2（IGF2）在VSMC和經(jīng)ox-LDL處理的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）中的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)TUG1可通過miR-148b/IGF2軸調(diào)節(jié)VSMC和HUVEC的增殖和凋亡。Tang等[33]也發(fā)現(xiàn)TUG1的高表達(dá)通過miR-141-3p/ror2軸，促進(jìn)由ox-LDL處理的HA-VSMCs增殖。以上研究為治療動脈粥樣硬化提供了新的方向。此外，TUG1不僅可以通過與miR結(jié)合發(fā)揮作用，還可通過調(diào)節(jié)載脂蛋白參與動脈粥樣硬化發(fā)展。Yang等[34]研究高脂飲食小鼠肝組織，發(fā)現(xiàn)TUG1呈高表達(dá)、ApoM呈低表達(dá)，TUG1過表達(dá)后，F(xiàn)XR1的表達(dá)上升，miR-92a、ABCA1、ABCG1、ApoM表達(dá)均下降，沉默TUG1后可得到反向表達(dá)，提示TUG1可通過抑制ApoM表達(dá)水平和通過miR-92a/FXR1軸促進(jìn)動脈粥樣硬化進(jìn)展。因動脈粥樣硬化是IS的主要病因，目前我們可猜測TUG1可參與動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展，從而影響IS的發(fā)生，目前相關(guān)資料較少，仍需進(jìn)一步研究。

1.7 TUG1與血管內(nèi)皮損傷及血腦屏障 2015年，Cai等[35]在膠質(zhì)瘤組織及體外膠質(zhì)瘤模型中發(fā)現(xiàn)TUG1可抑制miR-144表達(dá)，使血腦屏障通透性增加。另有研究表明，沉默TUG1可促進(jìn)ox-VSMCs細(xì)胞增殖和遷移，并通過Runx2/ANPEP軸促進(jìn)損傷血管的修復(fù)[36]。IS發(fā)生時，梗死部位也可發(fā)生血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷、血腦屏障破壞、血管源性水腫，從而加重IS損傷，故而猜測TUG1在IS中也可通過增加血腦屏障通透性、參與血管損傷過程影響預(yù)后，但目前仍未見相關(guān)報道。

1.8 TUG1與神經(jīng)元細(xì)胞再生 神經(jīng)干細(xì)胞是指在顱內(nèi)存在的一組具有高度增殖、多項(xiàng)分化能力的中樞干細(xì)胞，顱內(nèi)缺血缺氧后可引起微環(huán)境改變，影響神經(jīng)干細(xì)胞的分化，而神經(jīng)元再生對腦卒中預(yù)后有起重要作用，目前對神經(jīng)元再生的研究主要在如何促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞再生及外源性神經(jīng)干細(xì)胞補(bǔ)充。

通過對大腦和神經(jīng)干細(xì)胞行基因組測序，Carelli等[37]報道了10個lncRNAs在小鼠神經(jīng)干細(xì)胞分化過程中的表達(dá)及與RNA結(jié)合蛋白ELAVL1/HuR相互作用，發(fā)現(xiàn)隨著體外神經(jīng)干細(xì)胞分化時間的延長，TUG1的表達(dá)逐漸升高，表明TUG1可參與神經(jīng)干細(xì)胞分化，其作用機(jī)制尚不明，但可為我們治療IS提供新的思路。

2 小結(jié)

綜上所述，TUG1可通過炎癥、自噬、凋亡等多種作用機(jī)制參與IS的發(fā)生發(fā)展過程，有可能成為IS潛在的預(yù)后指標(biāo)，有望成為腦血管病的新型生物標(biāo)志物及潛在的治療靶點(diǎn)，為臨床的治療提供新思路。但TUG1在IS中的研究仍偏少，數(shù)據(jù)多來源于動物及細(xì)胞模型，缺乏較多的臨床數(shù)據(jù)的支持。對于TUG1在IS中的作用機(jī)制仍不明確，需要進(jìn)一步了解其在IS中的其他生物特性和作用機(jī)制。