缺血性脑卒中相关miRNAs的研究进展

程兴 潘小玲 杨雯 陈红芳

缺血性脑卒中是主要的脑卒中类型，其中动脉粥样硬化性是主要的发病病因之一。MicroRNAs（miRNAs）是真核生物体内能够调控基因表达的一类非编码RNA，已有许多研究证实miRNAs的异常表达与动脉粥样硬化形成密切相关。颈动脉粥样硬化斑块的形成会导致患者发生缺血性脑卒中的风险显著增加。有研究显示miRNAs在缺血性脑卒中患者的外周血中存在显著的升高或降低，说明miRNAs可能在缺血性脑卒中的发生、发展中扮演着重要角色。本文对miRNAs在缺血性脑卒中的研究进展进行综述。

1 缺血性脑卒中

脑卒中分为缺血性和出血性，其中缺血性脑卒中尤为常见，约占85%，根据发病机制可分为：动脉粥样硬化性（30%）、腔隙性（20%）、心源性（30%）和其他原因（如动脉夹层、血管炎、静脉窦血栓形成、血液成分异常等）引起的缺血性脑卒中，另有5%～10%因病因未明而被称为隐源性脑卒中[1]。目前脑卒中尚缺乏明确的分子标记物，给患者的临床随访和监测带来不便。找寻其合适的生物标记物，对于该病的一、二级预防以及治疗均具有重要的意义。

2 miRNAs

miRNAs是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA。成熟的miRNAs是由较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而成，其长度约21～25个核苷酸，通过碱基互补配对的方式识别靶信使RNA（mRNA），并根据互补程度的不同指导沉默复合体起到降解或者抑制靶mRNA的翻译[2]。据推测，人类有大约30%的基因组受到miRNAs的调控，参与所有人体生命活动的主要进程，包括细胞增殖、分化和凋亡等。已证实miRNAs的异常表达与许多疾病的病理生理机制相关，包括肿瘤、心血管疾病等，可作为疾病诊断及预后的生物标记物[3]。

3 动脉粥样硬化与miRNAs

动脉粥样硬化是以血管壁炎症和重塑为特点，并最终导致粥样硬化斑块形成的一类慢性血管疾病。动脉粥样硬化病理生理机制较为复杂，具体包括：各种刺激因子（血流紊乱、氧化脂蛋白等）所致的内皮细胞激活，进一步活化血管平滑肌细胞、巨噬细胞、脂肪细胞、血小板等，形成血管壁的纤维化[4]。而miRNAs与动脉粥样硬化的发生、发展密切相关，主要通过以下途径：（1）调控细胞内的相关基因表达；（2）作为细胞间相互作用的中间介质。

目前发现可能与动脉粥样硬化相关的miRNAs主要有：机体内广泛表达的miR-17-92簇（包括miR-17，miR-18a，miR-19a，miR-19b，miR-20a，miR-92a），血管内皮细胞特异表达的miR-126，血管平滑肌细胞中高表达的miR-143/145簇以及巨噬细胞及免疫相关的miR-155[5-8]。其中，miR-17-92可通过调控Kruppel样转录因子（KLF）家族的KLF2和KLF4促进内皮细胞炎症，故抑制miR-17-92可起到抗动脉粥样硬化作用[9]。miR-126（包括其互补链miR-126*）在血管内皮细胞中高度表达，通过调控PIK3R2、Spred-1、VEGF等靶基因及血管生成素信号通路，在内皮细胞的修复、再生及增殖起关键作用[10-13]；通过调控血管细胞黏附分子（VCAM-1），miR-126可减轻血管内皮细胞炎症，阻止动脉粥样硬化进展[14]。miR-143/145调控血管平滑肌细胞特异基因的表达，促使其从非增殖状态转化成增殖状态，参与细胞分化、可塑性调控及对血管张力调节[15]，在小鼠动脉粥样硬化模型中证实miR-143/145的缺失可显著缩小斑块大小及抑制巨噬细胞的浸润[16]。miR-155主要在巨噬细胞中表达，可调控内皮细胞一氧化氮合酶（eNOS）而影响血管内皮的舒张，从而促进动脉粥样的发生[17]。进一步研究发现，在动脉粥样硬化小鼠的外周血和巨噬细胞中，miR-155含量明显升高，而敲除或抑制miR-155可明显缩小斑块的大小及减少巨噬细胞的积聚[18]。

4 颈动脉粥样硬化与miRNAs

根据斑块累及血管不同可分为冠状动脉粥样硬化、颈动脉粥样硬化及外周动脉粥样硬化。其中，颈动脉粥样硬化好发于颈总动脉开口及分叉处，推测可能与血液流经该位置时血流动力学发生改变相关。颈动脉粥样硬化斑块的形成可显著影响大脑的血流灌注，使患者发生晕厥或缺血性脑卒中的风险显著增加。目前关于人颈动脉粥样硬化相关miRNAs的研究主要源于症状性颈动脉粥样硬化狭窄患者经动脉内膜切除术所获得斑块的研究分析。其中，有研究发现miR-21、miR-34a、miR-146a、miR-146b-5p、miR-210在颈动脉粥样硬化患者中的表达水平显著上升[19]；而Cipollone等[20]进行的一项非常有意义的研究发现，miR-100、miR-127、miR-145、miR-133a、miR-133b在颈动脉粥样硬化伴缺血性脑卒中患者中较不伴缺血性脑卒中患者表达显著上升，揭示这一系列miRNAs可能与斑块的稳定性密切相关。

5 缺血性脑卒中与miRNAs

研究发现，几乎所有的缺血性疾病（如冠心病、外周血管疾病等）都存在外周循环中miRNAs的表达水平变化[21]；miRNAs在缺血性脑卒中中同样扮演着非常重要的角色：（1）细胞内miRNAs调控颈动脉粥样硬化及炎症相关基因的表达[22]；（2）细胞外miRNAs作为相互作用的中间介质反映疾病阶段，可作为临床治疗的分子生物标记物及脑卒中再复发风险的预测评估[23]。

Tan等[24]最先开展了对19例缺血性脑卒中患者进行外周血miRNAs表达水平测定。该研究共检测836种miRNAs，其中157种存在表达水平的变化（138种表达升高，19种表达下降）。进一步分析发现，let-7f，miR-126，-1259，-142-3p，-15b，-186，-519e，-768-5p 在以TOAST分型区分的各亚型脑卒中患者均表达下降。而另外的一项研究，针对136例头颅MRI阴性或阳性缺血性脑卒中患者，以健康人群为对照，选取42种先前研究发现存在阳性变化的miRNAs进行再验证，结果证实其中13种miRNAs表达上升和4种表达下降，miR-106b-5p在对照组表达最低，在MRI阳性患者表达最高，而miR-320e、-320d的表达水平则刚好相反[25]。

近年来，miRNAs与缺血性脑卒中的关系受到越来越多的关注。新近的一项测定缺血性脑卒中患者血清miRNAs表达水平的研究发现，有115种miRNAs表达水平发生改变，其中miR-32-3p，miR-106-5p，miR-1246，miR-532-5p被发现可能作为预测缺血性脑卒中的生物标记物[26]。而另外的一项针对人外周血单核细胞miRNAs的研究，旨在探究缺血性脑卒中与免疫、炎症的潜在关系，发现 miR-122，miR-148a，let-7i，miR-19a，miR-320d，miR-4429 表达下降，miR-363，miR-487b表达上升[27]。新近Sorensen等[28]开展了一项非常有新意的研究，他们选取了外周血，并且选了脑脊液作为研究对象，发现miR-151-3p，miR-140-5p在外周血表达上升，而miR-18b-5p表达下降；miR-523-3p在约50%的患者脑脊液中检测出，在对照中无法被检测出。以上研究表明，miRNAs有望作为预测缺血性脑卒中的分子生物标记物，需要更多以及大样本量的研究去进一步证实。

6 总结

目前，miRNAs在缺血性脑卒中的所起作用的认识尚处于初级阶段，进一步在转录后水平认识其在内皮细胞、血管平滑肌细胞、成纤维细胞、神经元细胞或胶质细胞中对基因表达的调控，或许有助于研发基于RNA干扰从而治疗颈动脉粥样硬化以及缺血性脑卒中的药物。相信，miRNAs在缺血性脑卒中的作用有着广大的研究前景，对未来缺血性脑卒中的治疗、诊断及个体化药物的开发必将产生深远的影响。

[1] Feigin VL,Forouzanfar MH,KrishnamurthiR,et al.Global and regional burden of stroke during 1990-2010:findings from the Global Burden of Disease Study 2010[J] .Lancet,2014,383(9913):245-254.

[2] Wahid F,Shehzad A,Khan T,et al.MicroRNAs:synthesis,mechanism,function,and recent clinical trials[J] .BiochimBiophysActa,2010,1803(11):1231-1243.doi:10.1016/j.bbamcr.2010.06.013.

[3] Ajit SK.Circulating microRNAs as biomarkers,therapeutic targets,and signaling molecules[J] .Sensors(Basel),2012,12(3):3359-3369.doi:10.3390/s120303359.

[4] Maiolino G,Rossitto G,Caielli P,et al.The role of oxidized lowdensity lipoproteins in atherosclerosis:the myths and the facts[J] .Mediators Inflamm,2013,2013:714653.doi:10.1155/2013/714653.

[5] Treguer K,Heinrich EM,Ohtani K,et al.Role of the microRNA-17-92 cluster in the endothelial differentiation of stem cells[J] .J Vasc Res,2012,49(5):447-460.doi:10.1159/000339429.

[6] Wang S,Aurora AB,Johnson BA,et al.The endothelial-specific microRNA miR-126 governs vascular integrity and angiogenesis[J] .DevCell,2008,15(2):261-271.doi:10.1016/j.devcel.2008.07.002.

[7] Albinsson S,Skoura A,Yu J,et al.Smooth muscle miRNAs are critical for post-natal regulation of blood pressure and vascular function[J] .PLoS One,2011,6(4):e18869.doi:10.1371/journal.pone.0018869.

[8] Vigorito E,Kohlhaas S,Lu D,et al.miR-155:an ancient regulator of the immune system[J] .Immunol Rev,2013,253(1):146-157.doi:10.1111/imr.12057.

[9] Fang Y,Davies PF.Site-specific microRNA-92a regulation of Kruppel-like factors 4 and 2 in atherosusceptible endothelium[J] .ArteriosclerThrombVascBiol,2012,32(4):979-987.doi:10.1161/ATVBAHA.111.244053.

[10] Fish JE,Santoro MM,Morton SU,et al.miR-126 regulates angiogenic signaling and vascular integrity[J] .Dev Cell,2008,15(2):272-284.doi:10.1016/j.devcel.2008.07.008.

[11] Liu B,Peng XC,Zheng XL,et al.MiR-126 restoration downregulate VEGF and inhibit the growth of lung cancer cell lines in vitro and in vivo[J] .Lung Cancer,2009,66(2):169-175.doi:10.1016/j.lungcan.2009.01.010.

[12] Sessa R,Seano G,di Blasio L,et al.The miR-126 regulates angiopoietin-1 signaling and vessel maturation by targeting p85-beta[J] .BiochimBiophysActa,2012,1823(10):1925-1935.doi:10.1016/j.bbamcr.2012.07.011.

[13] Schober A,Nazari-Jahantigh M,Wei Y,et al.MicroRNA-126-5p promotes endothelial proliferation and limits atherosclerosis by suppressing Dlk1[J] .Nat Med,2014,20(4):368-376.doi:10.1038/nm.3487.

[14] Harris T A,Yamakuchi M,Ferlito M,et al.MicroRNA-126 regulates endothelial expression of vascular cell adhesion molecule 1[J] .ProcNatlAcadSci U S A,2008,105(5):1516-1521.doi:10.1073/pnas.0707493105.

[15] Cordes KR,Sheehy NT,White MP,et al.miR-145 and miR-143 regulate smooth muscle cellfate and plasticity[J] .Nature,2009,460(7256):705-710.doi:10.1038/nature08195.

[16] Sala F,Aranda JF,Rotllan N,et al.MiR-143/145 deficiency attenuates the progression of atherosclerosis in Ldlr-/-mice[J] .ThrombHaemost,2014,112(4):796-802.doi:10.1160/TH13-11-0905.

[17] Sun HX,Zeng DY,LiRT,et al.Essentialrole of microRNA-155 in regulating endothelium-dependent vasorelaxation by targeting endothelial nitric oxide synthase.Hypertension,2012,60(6):1407-1414[J] .doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.112.197301.

[18] Du F,YuF,Wang Y,et al.MicroRNA-155 deficiency results in decreased macrophage inflammation and attenuated atherogenesis in apolipoprotein E-deficient mice[J] .ArteriosclerThrombVascBiol,2014,34(4):759-767.doi:10.1161/ATVBAHA.113.302701.

[19] Raitoharju E,Lyytikainen LP,Levula M,et al.miR-21,miR-210,miR-34a,and miR-146a/b are up-regulated in human atherosclerotic plaques in the Tampere Vascular Study[J] .Atherosclerosis,2011,219(1):211-217.doi:10.1016/j.atherosclerosis.2011.07.020.

[20] Cipollone F,Felicioni L,Sarzani R,et al.A unique microRNA signature associated with plaque instability in humans[J] .Stroke,2011,42(9):2556-2563.doi:10.1161/STROKEAHA.110.597575.

[21] van Empel VP,De Windt LJ,da Costa Martins PA.Circulating miRNAs:reflecting or affecting cardiovascular disease?[J] .Curr Hypertens Rep,2012,14(6):498-509.doi:10.1007/s11906-012-0310-7.

[22] Soreq H,Wolf Y.NeurimmiRs:microRNAs in the neuroimmune interface[J] .Trends Mol Med,2011,17(10):548-555.doi:10.1016/j.molmed.2011.06.009.

[23] Kim JM,Jung KH,Chu K,et al.Atherosclerosis-Related Circulating MicroRNAs as a Predictor of Stroke Recurrence[J] .Transl StrokeRes,2015,6(3):191-197.doi:10.1007/s12975-015-0390-1.

[24] Tan KS,Armugam A,Sepramaniam S,et al.Expression profile of MicroRNAs in young stroke patients[J] .PLoS One,2009,4(11):e7689.doi:10.1371/journal.pone.0007689.

[25] Wang W,Sun G,Zhang L,et al.Circulating microRNAs as novel potential biomarkers for early diagnosis of acute stroke in humans[J] .J Stroke Cerebrovasc Dis,2014,23(10):2607-2613.doi:10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2014.06.002.

[26] LiP,Teng F,Gao F,et al.Identification of circulating microRNAs as potential biomarkers for detecting acute ischemic stroke[J] .CellMolNeurobiol,2015,35(3):433-447.doi:10.1007/s10571-014-0139-5.

[27] Jickling GC,Ander BP,Zhan X,et al.microRNA expression in peripheral blood cells following acute ischemic stroke and their predicted gene targets[J] .PLoS One,2014,9(6):e99283.doi:10.1371/journal.pone.0099283.

[28] Sorensen SS,Nygaard AB,Nielsen MY,et al.miRNA expression profiles in cerebrospinal fluid and blood of patients with acute ischemic stroke[J] .Transl Stroke Res,2014,5(6):711-718.doi:10.1007/s12975-014-0364-8.