lncRNA TUG1在缺血性腦卒中發生發展中的作用機制研究進展

安怡 黃建敏

牛磺酸上調基因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膜細胞進行基因測序中發現的，研究發現將外源性牛磺酸加入體外視網膜細胞中可使TUG1表達上調，誘導視桿細胞的發育，在視網膜形成光感受器中發揮關鍵作用，故因此得名“牛磺酸上調基因1”[1-2]。多項研究表明其在卵巢癌[3]、胰腺癌[4]、大腸癌[5-6]、腎細胞癌[7]等多種腫瘤中有較明顯的表達，隨著研究進展，發現其可通過細胞凋亡、自噬、炎癥等途徑參與腦卒中發生發展及預后過程。本文就lncRNA TUG1在缺血性腦卒中（IS）發生、發展、預后過程中的作用機制進行綜述，旨在尋找潛在的治療靶點，為臨床治療提供新思路。

1 TUG1的作用機制

1.1 TUG1與細胞凋亡 細胞缺血缺氧后細胞膜上鈉鉀泵、鈣泵功能下降，可引起胞質內水分子聚集、游離鈣增多，引起細胞凋亡。凋亡作為IS后遲發性神經元死亡的一種重要方式，也是缺血區細胞的主要死亡方式。多項研究均表明抑制細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受損的細胞進行分裂和通過轉錄調控傳導凋亡信號，阻止腫瘤形成，也可作用于多種轉錄因子形成調控網絡，參與細胞凋亡過程，p53調控網絡在卒中后細胞凋亡過程中發揮重要作用。Liu等[10]通過對IS患者基因進行基因型分析，發現p53 rs1042522和LINC-ROR rs2027701可能與IS復發風險相關。而TUG1作為p53調控通路相關基因，TUG1 rs2240183 CC基因型也與IS預后相關，這與Wei等[11]研究結果一致。因此猜測TUG1 rs2240183可能通過調節p53介導的凋亡參與IS的發展過程[10]。另有研究發現，在腦缺血半暗帶大鼠模型中，TUG1表達升高可促使神經元細胞凋亡，沉默TUG1表達可降低凋亡細胞比例，具有神經元保護作用，TUG1可與miR-9相互作用，調節bcl2l11表達[12]。還有研究發現，上調TUG1表達時，可與miR-9競爭性結合而促進FOXO3的表達，促進IS后神經元的死亡[13]，這為腦卒中后治療提供了新的靶點。

1.2 TUG1與炎癥 IS后，缺血細胞可釋放氧自由基等物質引起炎癥反應，在氧葡萄糖剝奪和再氧合（OGD/R）誘導的細胞中也可見TUG1與部分炎癥因子的表達異常。研究發現，在大腦中動脈閉塞的模型小鼠身上，TUG1可通過下調miR-200a-3p，促進NLRP3依賴性炎癥反應，而TET2敲除可下調TUG1和上調miR-200a-3p[14]。這證實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。He等[15]發現TUG1在OGD/R細胞中呈時間依賴性上調，下調TUG1表達時，IL-1β、IL-6、TNF-α等炎癥因子表達同時下降，通過測定foxo3和miR-410的表達水平，發現TUG1與FOXO3靶向競爭miRNA-410-3p，引發炎癥損傷。以上研究為腦卒中后控制炎癥反應，減輕神經損傷提供新的途徑。

1.3 TUG1與缺血再灌注損傷 lncRNAs可通過多個方面參與IS的進展，也可與miRNAs構建ceRNA網絡作用于IS。越來越多的證據表明，ceRNA在許多生物學過程中發揮重要作用[16-17]，但其在IS中的作用仍需大量研究及臨床數據的支持。研究發現，在缺血再灌注后，TUG1表達上調，與miR-204-5p負向調節，下調cox2表達，參與神經元損傷[18]。TUG1的表達增高同樣可作用于miR-142-3p，使其表達下降，影響再灌注誘導的細胞活性及凋亡[19]。TUG1也可與miR-145結合誘導細胞損傷，為缺血再灌注后的治療提供新的靶點[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胞器和大分子，維持細胞內穩態，達到細胞的自我保護，另一方面，過度激活自噬可造成正常腦細胞的死亡。在冠心病患者中TUG1呈高表達，沉默TUG1后p-AMPK/AMPK表達升高，而p-mTOR/mTOR表達下降，進而抑制人臍靜脈內皮細胞（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途徑參與細胞自噬。Miao等[22]在大鼠中動脈閉塞模型中發現沉默miR-124可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制細胞自噬，發揮神經保護作用，改善預后，但相關研究較少，且缺乏相應臨床資料。

1.5 TUG1與血管新生 TUG1廣泛存在人體組織內，大量研究表明TUG1的異常表達可參與血管新生，但相關研究多集中在腫瘤方面[23-24]。研究表明，TUG1在血管平滑肌細胞中表達增加，EZH2在胞質中的表達亦增加，沉默TUG1抑制了α-肌動蛋白（α-actin）的甲基化，使胞質中的EZH1與α-actin相互作用消失，血管平滑肌細胞F-actin解聚，抑制HUVECs的增殖[25]。另有研究發現，TUG1的高表達可通過影響VEGF的表達來調節HUVECs的血管生成，沉默TUG1表達可抑制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]發現在TUG1高表達時miR-299-3p表達下降，通過作用于VEGF，升高VEGF的表達，促進血管生成，同時沉默TUG1后視網膜組織細胞凋亡率下降、炎癥反應減輕，表明TUG1可保護視神經組織細胞，為視神經血管疾病提供了新的潛在治療靶點。因TUG1參與血管新生調控過程，IS后也可引起側支循環形成，因此，可以推測TUG1可通過影響腦卒中后血管形成影響IS預后，并預測TUG1有可能成為潛在的腦卒中預后指標，

1.6 TUG1與動脈粥樣硬化 動脈粥樣硬化發病機制較為復雜，目前以脂代謝紊亂、內皮損傷學說、炎癥反應學說等為主要理論，但也不能全面解釋動脈粥樣硬化的發生發展機制[28]。有研究表明，lncRNAs可通過多種途徑調控動脈粥樣硬化的病理生理過程[29-30]。

近年研究指出，TUG1可通過參與調節脂質代謝影響動脈粥樣硬化發生進展。研究發現，TUG1在動脈粥樣硬化患者血清和經過氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）誘導的細胞樣本中表達明顯升高，miR-382-5p的表達水平則明顯下降，而下調TUG1表達可明顯抑制經ox-LDL處理的血管平滑肌細胞（VSMCs）增殖，導致細胞凋亡率升高，同時miR-382-5p的表達水平增高，而下調miR-382-5p的表達則可抵消TUG1沉默后對ox-LDL處理的VSMCs的影響，促進動脈粥樣硬化的發展進程[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ox-LDL處理的人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）中的表達水平，發現TUG1可通過miR-148b/IGF2軸調節VSMC和HUVEC的增殖和凋亡。Tang等[33]也發現TUG1的高表達通過miR-141-3p/ror2軸，促進由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結合發揮作用，還可通過調節載脂蛋白參與動脈粥樣硬化發展。Yang等[34]研究高脂飲食小鼠肝組織，發現TUG1呈高表達、ApoM呈低表達，TUG1過表達后，FXR1的表達上升，miR-92a、ABCA1、ABCG1、ApoM表達均下降，沉默TUG1后可得到反向表達，提示TUG1可通過抑制ApoM表達水平和通過miR-92a/FXR1軸促進動脈粥樣硬化進展。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生發展，從而影響IS的發生，目前相關資料較少，仍需進一步研究。

1.7 TUG1與血管內皮損傷及血腦屏障 2015年，Cai等[35]在膠質瘤組織及體外膠質瘤模型中發現TUG1可抑制miR-144表達，使血腦屏障通透性增加。另有研究表明，沉默TUG1可促進ox-VSMCs細胞增殖和遷移，并通過Runx2/ANPEP軸促進損傷血管的修復[36]。IS發生時，梗死部位也可發生血管內皮細胞損傷、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后，但目前仍未見相關報道。

1.8 TUG1與神經元細胞再生 神經干細胞是指在顱內存在的一組具有高度增殖、多項分化能力的中樞干細胞，顱內缺血缺氧后可引起微環境改變，影響神經干細胞的分化，而神經元再生對腦卒中預后有起重要作用，目前對神經元再生的研究主要在如何促進內源性神經干細胞再生及外源性神經干細胞補充。

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

2 小結

綜上所述，TUG1可通過炎癥、自噬、凋亡等多種作用機制參與IS的發生發展過程，有可能成為IS潛在的預后指標，有望成為腦血管病的新型生物標志物及潛在的治療靶點，為臨床的治療提供新思路。但TUG1在IS中的研究仍偏少，數據多來源于動物及細胞模型，缺乏較多的臨床數據的支持。對于TUG1在IS中的作用機制仍不明確，需要進一步了解其在IS中的其他生物特性和作用機制。