lncRNA TUG1在缺血性脑卒中发生发展中的作用机制研究进展

安怡 黄建敏

牛磺酸上调基因1（TUG1）是位于人体22q12.2染色体、长度为7 598核苷酸的长链非编码RNA（lncRNA），在人体中高度保守，最初是在对体外视网膜细胞进行基因测序中发现的，研究发现将外源性牛磺酸加入体外视网膜细胞中可使TUG1表达上调，诱导视杆细胞的发育，在视网膜形成光感受器中发挥关键作用，故因此得名“牛磺酸上调基因1”[1-2]。多项研究表明其在卵巢癌[3]、胰腺癌[4]、大肠癌[5-6]、肾细胞癌[7]等多种肿瘤中有较明显的表达，随着研究进展，发现其可通过细胞凋亡、自噬、炎症等途径参与脑卒中发生发展及预后过程。本文就lncRNA TUG1在缺血性脑卒中（IS）发生、发展、预后过程中的作用机制进行综述，旨在寻找潜在的治疗靶点，为临床治疗提供新思路。

1 TUG1的作用机制

1.1 TUG1与细胞凋亡 细胞缺血缺氧后细胞膜上钠钾泵、钙泵功能下降，可引起胞质内水分子聚集、游离钙增多，引起细胞凋亡。凋亡作为IS后迟发性神经元死亡的一种重要方式，也是缺血区细胞的主要死亡方式。多项研究均表明抑制细胞凋亡可减轻缺血后损伤[8-9]。p53作为一种肿瘤抑制蛋白，通过阻止DNA受损的细胞进行分裂和通过转录调控传导凋亡信号，阻止肿瘤形成，也可作用于多种转录因子形成调控网络，参与细胞凋亡过程，p53调控网络在卒中后细胞凋亡过程中发挥重要作用。Liu等[10]通过对IS患者基因进行基因型分析，发现p53 rs1042522和LINC-ROR rs2027701可能与IS复发风险相关。而TUG1作为p53调控通路相关基因，TUG1 rs2240183 CC基因型也与IS预后相关，这与Wei等[11]研究结果一致。因此猜测TUG1 rs2240183可能通过调节p53介导的凋亡参与IS的发展过程[10]。另有研究发现，在脑缺血半暗带大鼠模型中，TUG1表达升高可促使神经元细胞凋亡，沉默TUG1表达可降低凋亡细胞比例，具有神经元保护作用，TUG1可与miR-9相互作用，调节bcl2l11表达[12]。还有研究发现，上调TUG1表达时，可与miR-9竞争性结合而促进FOXO3的表达，促进IS后神经元的死亡[13]，这为脑卒中后治疗提供了新的靶点。

1.2 TUG1与炎症 IS后，缺血细胞可释放氧自由基等物质引起炎症反应，在氧葡萄糖剥夺和再氧合（OGD/R）诱导的细胞中也可见TUG1与部分炎症因子的表达异常。研究发现，在大脑中动脉闭塞的模型小鼠身上，TUG1可通过下调miR-200a-3p，促进NLRP3依赖性炎症反应，而TET2敲除可下调TUG1和上调miR-200a-3p[14]。这证实TET2通过TUG1的去甲基化和TUG1/miR-200a-3p/NLRP3途径参与缺血再灌注后的炎症反应。He等[15]发现TUG1在OGD/R细胞中呈时间依赖性上调，下调TUG1表达时，IL-1β、IL-6、TNF-α等炎症因子表达同时下降，通过测定foxo3和miR-410的表达水平，发现TUG1与FOXO3靶向竞争miRNA-410-3p，引发炎症损伤。以上研究为脑卒中后控制炎症反应，减轻神经损伤提供新的途径。

1.3 TUG1与缺血再灌注损伤 lncRNAs可通过多个方面参与IS的进展，也可与miRNAs构建ceRNA网络作用于IS。越来越多的证据表明，ceRNA在许多生物学过程中发挥重要作用[16-17]，但其在IS中的作用仍需大量研究及临床数据的支持。研究发现，在缺血再灌注后，TUG1表达上调，与miR-204-5p负向调节，下调cox2表达，参与神经元损伤[18]。TUG1的表达增高同样可作用于miR-142-3p，使其表达下降，影响再灌注诱导的细胞活性及凋亡[19]。TUG1也可与miR-145结合诱导细胞损伤，为缺血再灌注后的治疗提供新的靶点[20]。

1.4 TUG1与自噬 自噬可参与缺血损伤过程，一方面可以通过溶酶体降解受损细胞器和大分子，维持细胞内稳态，达到细胞的自我保护，另一方面，过度激活自噬可造成正常脑细胞的死亡。在冠心病患者中TUG1呈高表达，沉默TUG1后p-AMPK/AMPK表达升高，而p-mTOR/mTOR表达下降，进而抑制人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的增殖和迁移[21]。鉴于p-mTOR、p-AMPK是自噬途径中重要因子，提示TUG1通过AMPK/mTOR途径参与细胞自噬。Miao等[22]在大鼠中动脉闭塞模型中发现沉默miR-124可通过PI3K/Akt/mTOR信号通路抑制细胞自噬，发挥神经保护作用，改善预后，但相关研究较少，且缺乏相应临床资料。

1.5 TUG1与血管新生 TUG1广泛存在人体组织内，大量研究表明TUG1的异常表达可参与血管新生，但相关研究多集中在肿瘤方面[23-24]。研究表明，TUG1在血管平滑肌细胞中表达增加，EZH2在胞质中的表达亦增加，沉默TUG1抑制了α-肌动蛋白（α-actin）的甲基化，使胞质中的EZH1与α-actin相互作用消失，血管平滑肌细胞F-actin解聚，抑制HUVECs的增殖[25]。另有研究发现，TUG1的高表达可通过影响VEGF的表达来调节HUVECs的血管生成，沉默TUG1表达可抑制HUVECs的增殖、迁移和成管能力，降低肿瘤微血管密度[26]。此外，Wang等[27]发现在TUG1高表达时miR-299-3p表达下降，通过作用于VEGF，升高VEGF的表达，促进血管生成，同时沉默TUG1后视网膜组织细胞凋亡率下降、炎症反应减轻，表明TUG1可保护视神经组织细胞，为视神经血管疾病提供了新的潜在治疗靶点。因TUG1参与血管新生调控过程，IS后也可引起侧支循环形成，因此，可以推测TUG1可通过影响脑卒中后血管形成影响IS预后，并预测TUG1有可能成为潜在的脑卒中预后指标，

1.6 TUG1与动脉粥样硬化 动脉粥样硬化发病机制较为复杂，目前以脂代谢紊乱、内皮损伤学说、炎症反应学说等为主要理论，但也不能全面解释动脉粥样硬化的发生发展机制[28]。有研究表明，lncRNAs可通过多种途径调控动脉粥样硬化的病理生理过程[29-30]。

近年研究指出，TUG1可通过参与调节脂质代谢影响动脉粥样硬化发生进展。研究发现，TUG1在动脉粥样硬化患者血清和经过氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）诱导的细胞样本中表达明显升高，miR-382-5p的表达水平则明显下降，而下调TUG1表达可明显抑制经ox-LDL处理的血管平滑肌细胞（VSMCs）增殖，导致细胞凋亡率升高，同时miR-382-5p的表达水平增高，而下调miR-382-5p的表达则可抵消TUG1沉默后对ox-LDL处理的VSMCs的影响，促进动脉粥样硬化的发展进程[31]。Wu等[32]则通过检测TUG1、miR-148b和胰岛素样生长因子2（IGF2）在VSMC和经ox-LDL处理的人脐静脉内皮细胞（HUVEC）中的表达水平，发现TUG1可通过miR-148b/IGF2轴调节VSMC和HUVEC的增殖和凋亡。Tang等[33]也发现TUG1的高表达通过miR-141-3p/ror2轴，促进由ox-LDL处理的HA-VSMCs增殖。以上研究为治疗动脉粥样硬化提供了新的方向。此外，TUG1不仅可以通过与miR结合发挥作用，还可通过调节载脂蛋白参与动脉粥样硬化发展。Yang等[34]研究高脂饮食小鼠肝组织，发现TUG1呈高表达、ApoM呈低表达，TUG1过表达后，FXR1的表达上升，miR-92a、ABCA1、ABCG1、ApoM表达均下降，沉默TUG1后可得到反向表达，提示TUG1可通过抑制ApoM表达水平和通过miR-92a/FXR1轴促进动脉粥样硬化进展。因动脉粥样硬化是IS的主要病因，目前我们可猜测TUG1可参与动脉粥样硬化发生发展，从而影响IS的发生，目前相关资料较少，仍需进一步研究。

1.7 TUG1与血管内皮损伤及血脑屏障 2015年，Cai等[35]在胶质瘤组织及体外胶质瘤模型中发现TUG1可抑制miR-144表达，使血脑屏障通透性增加。另有研究表明，沉默TUG1可促进ox-VSMCs细胞增殖和迁移，并通过Runx2/ANPEP轴促进损伤血管的修复[36]。IS发生时，梗死部位也可发生血管内皮细胞损伤、血脑屏障破坏、血管源性水肿，从而加重IS损伤，故而猜测TUG1在IS中也可通过增加血脑屏障通透性、参与血管损伤过程影响预后，但目前仍未见相关报道。

1.8 TUG1与神经元细胞再生 神经干细胞是指在颅内存在的一组具有高度增殖、多项分化能力的中枢干细胞，颅内缺血缺氧后可引起微环境改变，影响神经干细胞的分化，而神经元再生对脑卒中预后有起重要作用，目前对神经元再生的研究主要在如何促进内源性神经干细胞再生及外源性神经干细胞补充。

通过对大脑和神经干细胞行基因组测序，Carelli等[37]报道了10个lncRNAs在小鼠神经干细胞分化过程中的表达及与RNA结合蛋白ELAVL1/HuR相互作用，发现随着体外神经干细胞分化时间的延长，TUG1的表达逐渐升高，表明TUG1可参与神经干细胞分化，其作用机制尚不明，但可为我们治疗IS提供新的思路。

2 小结

综上所述，TUG1可通过炎症、自噬、凋亡等多种作用机制参与IS的发生发展过程，有可能成为IS潜在的预后指标，有望成为脑血管病的新型生物标志物及潜在的治疗靶点，为临床的治疗提供新思路。但TUG1在IS中的研究仍偏少，数据多来源于动物及细胞模型，缺乏较多的临床数据的支持。对于TUG1在IS中的作用机制仍不明确，需要进一步了解其在IS中的其他生物特性和作用机制。