Senescence-associated LncRNA PINT influences the development of age-related cataracts through epigenetic modifications
-
摘要:目的 探讨衰老相关长链非编码RNA（LncRNA）PINT对年龄相关性白内障（ARC）发生发展的影响。方法 通过收集不同类型ARC及透明晶状体的上皮细胞，测定衰老相关LncRNA的表达；通过对比ARC组和对照组，筛选衰老相关的差异表达LncRNA PINT。采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测ARC组与对照组晶状体上皮细胞中LncRNA PINT的表达水平。使用微阵列测定LINC-PINT的潜在靶基因，以及使用染色质免疫共沉淀（ChIP）验证LncRNA PINT靶基因候选物的状态。建立氧化损伤/衰老模型、过表达/敲低模型，检测LncRNA PINT及相关靶基因的表达水平、细胞抗氧化损伤能力、细胞增殖凋亡情况。结果 ARC组中LncRNA PINT的表达量高于对照组，差异有统计学意义（P < 0.05）；氧化损伤/衰老模型中LncRNA PINT的表达量高于对照组，差异有统计学意义（P < 0.05）。敲低模型中LncRNA PINT相关靶基因表达水平显著升高，晶状体上皮细胞抗氧化能力增强（P < 0.05）；过表达模型中晶状体上皮细胞增殖减少，凋亡增加（P < 0.05）。结论 衰老相关LncRNA的表达改变可能通过表观遗传学修饰影响机体的衰老和衰老性疾病的形成，与ARC的发生发展相关。Abstract:Objective To investigate the effect of senescence-associated long non-coding RNA (LncRNA) PINT on the development of age-related cataract (ARC).Methods The expression of aging-related LncRNAs was determined by collecting epithelial cells from different types of ARC and clear lens, and the differentiated expression aging-related LncRNA PINT was screened by comparing the ARC group with the control group. Quantitative Real-time PCR (qRT-PCR) was performed to detect the expression levels of LncRNA PINT in the lens epithelial cells of the ARC group and the control group. Microarray assays was used to identify potential LncRNA PINT target genes, and chromatin immunoprecipitation assay (ChIP) was used to verify the status of LncRNA PINT target gene candidates. Oxidative damage/aging model and overexpression/knockdown model were established to detect the expression levels of LncRNA PINT and related target genes, cellular antioxidant damage capacity, cell proliferation and apoptosis.Results The expression level of LncRNA PINT in ARC group was significantly higher than that in control group (P < 0.05). The expression level of LncRNA PINT in oxidative damage/aging model was significantly higher than that in control group (P < 0.05). In knockdown model, the expression level of LncRNA PINT related target genes was significantly increased, and the antioxidant capacity of lens epithelial cells was enhanced (P < 0.05). In the overexpression model, lens epithelial cells showed decreased proliferation and increased apoptosis (P < 0.05).Conclusion Changes in expression of senescence-associated LncRNAs may affect aging and senile disease formation in the organism through epigenetic modifications, which are associated with the development of ARC.
-
Keywords:
- age-related cataract /
- aging /
- long non-coding RNA /
- epigenetics /
- oxidative damage
-
脑梗死的临床发病率极高，除了引起言语障碍、肢体偏瘫等常见症状外，还会引起认知障碍。脑微出血(CMBs)在脑梗死患者中发生率较高，表现为由脑内微小血管的管壁漏出所引起的血管附近脑组织少量含铁血黄素沉积，常由血压波动、脑叶淀粉样变等因素引起，近年来研究[1-2]发现CMBs与智能减退有关。由于磁共振成像(MRI)设备及所选序列、入组人群等因素的不同，有关CMBs与卒中后认知障碍的研究结论也不尽一致。本研究采用3.0T MRI磁敏感成像精准检测CMBs，且排除了丘脑、角回、额颞叶等关键部位脑梗死对认知功能的影响，探讨了CMBs与非关键部位脑梗死患者认知功能的相关性，现将结果报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
连续选取2018年4月—2020年7月在本院神经内科住院的急性非关键部位脑梗死患者119例为研究对象，均符合诊断标准[3], 其中男77例，女42例。纳入标准: ①首发、单一病灶且病程 < 7 d者; ②未服用改变认知功能的药物者; ③无头颅MRI检查禁忌证并能配合完成者。排除标准: ①合并丘脑、额颞叶皮层、角回等影响认知的关键部位脑梗死患者; ②静脉溶栓机械取栓患者; ③伴脑出血、脑肿瘤、颅脑损伤、脑积水及明显额颞叶脑萎缩患者; ④伴有阿尔茨海默病等损伤认知功能的疾病者; ⑤合并严重的心、肺、肝、肾等脏器功能不全患者; ⑥精神病、视听力障碍无法完成认知量表评定者; ⑦ 3个月随访时再发脑卒中患者。本研究通过本院伦理委员会审核批准(审批号: L2018005)。
1.2 临床资料及实验室检查
入院后收集患者的基本临床资料，包括年龄、性别、受教育时间、高血压史、糖尿病史、高脂血症史、吸烟史、饮酒史、入院时的美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分。第2天清晨抽取患者空腹静脉血，检测低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、尿酸、C反应蛋白水平。
1.3 影像学检查
入院后完善3.0T头颅MRI检查，包括T1像、T2像、弥散成像、抑水像、磁敏感成像。脑梗死体积依据PULLICINO P M等[4]的公式计算。CMBs诊断标准: 在磁敏感成像上表现为直径2~10 mm的均匀的卵圆形低信号区，需排除颅内钙化、软脑膜部位的含铁血黄素沉积、动脉远端的流空效应等其他因素，且周边无脑水肿征象[5]。根据CMBs灶数量将CMBs程度进行分级: 0级为无CMBs, 1级为1~5个, 2级为≥ 6个。根据CMBs的部位将患者分为单纯脑叶组(发生在大脑皮层及近皮层白质区)、单纯深部组(发生在脑叶组以外的基底节区、脑干等其他深部区)和混合组(即脑叶和深部均有CMBs灶)。脑白质疏松(LA)诊断标准: MRI表现为两侧大脑皮层下侧脑室周围、半卵圆中心斑片状或弥漫性长T1、长T2信号影，抑水像呈高信号，具体严重程度使用Fazekas量表[6]评定。陈旧性腔隙性脑梗死定义: 直径 < 15 mm的长T1长T2抑水像为高信号的圆形或卵圆形病灶。影像学读片由经验丰富的影像科副主任医师完成。
1.4 认知量表评定
3个月时对所有患者进行蒙特利尔认知评估量表(MoCA)评分。MoCA量表共有视空间及执行功能、注意、命名、语言、抽象、延迟回忆、定向7个方面，总计30分，受教育年限12年以下者，在测试得分上加1分，以校正偏倚, ≥26分为认知正常, < 26分为认知障碍。
1.5 统计学分析
所有数据采用SPSS 22.0统计软件进行分析。计数资料以百分比或频数表示，组间比较采用χ2检验，符合正态分布的计量资料以(x±s)表示, 2组间比较采用t检验，多组间比较采用F检验，不符合正态分布的计量资料以[M(P25, P75)]表示，采用Mann-Whitney U检验。采用单因素分析比较认知障碍组与认知正常组间各因素的差异，再采用二元Logistic回归分析确定非关键部位脑梗死患者发生认知障碍的影响因素。P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 一般结果
共收集119例放射冠、半卵圆中心、脑干、小脑各部位脑梗死患者，均为单一病灶。非CMBs者66例，伴CMBs者53例。共294个CMBs灶，脑叶区111个，深部区183个。CMBs 1级者37例, CMBs 2级者16例。单纯脑叶组16例，单纯深部组21例，混合组16例。3个月随访时，认知正常者68例，认知障碍者51例，认知障碍发生率为42.86%。
2.2 0级、1级、2级CMBs患者的MoCA评分比较
0级、1级、2级CMBs患者的MoCA总分依次降低，视空间与执行功能领域评分依次降低，注意领域评分依次降低，差异均有统计学意义(P < 0.001), 而命名、语言、抽象、延迟回忆、定向各领域评分差异则无统计学意义(P>0.05), 见表 1。
表 1 不同分级CMBs患者认知功能比较(x±s)分 项目 0级(n=66) 1级(n=37) 2级(n=16) F P MoCA总分 26.23±2.01 24.05±1.73 21.88±1.89 39.554 < 0.001 视空间与执行功能 4.05±0.94 3.05±1.22 2.75±0.58 17.798 < 0.001 注意 4.98±1.02 4.08±0.80 3.13±1.36 25.672 < 0.001 命名 2.91±0.29 2.86±0.35 2.88±0.34 0.256 0.774 语言 2.71±0.52 2.51±0.51 2.50±0.52 2.280 0.107 抽象 1.80±0.40 1.78±0.42 1.56±0.51 2.148 0.121 延迟回忆 4.41±0.98 4.27±0.51 4.06±0.93 1.155 0.319 定向 5.41±1.07 5.49±0.69 5.00±0.73 1.629 0.201 MoCA: 蒙特利尔认知评估量表; CMBs: 脑微出血。 2.3 单纯脑叶组与单纯深部组MoCA评分比较
单纯脑叶组MoCA总分、视空间与执行功能领域评分低于单纯深部组，差异有统计学意义(P=0.014、0.007), 而2组注意、命名、语言、抽象、延迟回忆、定向各领域评分差异则无统计学意义(P>0.05), 见表 2。
表 2 单纯脑叶组与单纯深部组认知功能比较(x±s)分 项目 单纯脑叶组(n=16) 单纯深部组(n=21) t P MoCA总分 22.88±1.78 24.38±1.75 -2.575 0.014 视空间与执行功能 2.38±1.31 3.43±0.93 -2.868 0.007 注意 4.00±0.73 4.33±1.07 -1.073 0.291 命名 2.75±0.45 2.95±0.22 -1.815 0.078 语言 2.50±0.52 2.48±0.51 0.140 0.890 抽象 1.69±0.48 1.71±0.46 -0.172 0.865 延迟回忆 4.25±0.45 4.19±0.75 0.281 0.780 定向 5.31±0.79 5.29±0.78 0.102 0.919 2.4 认知障碍组与认知正常组各因素比较
与认知正常组比较，认知障碍组年龄较大、受教育时间较短、LA程度较重、CMBs阳性率较高、CMBs灶数量较多、发生在脑叶区CMBs比率较高，差异均有统计学意义(P < 0.05)。见表 3。
表 3 认知障碍组与认知正常组各因素比较(x±s)[M(P25, P75)][n(%)]因素 认知正常组(n=68) 认知障碍组(n=51) χ2/t/Z P 年龄/岁 62.00±8.53 67.84±7.70 -3.855 < 0.001 男性 45(66.18) 32(62.74) 0.150 0.698 受教育时间/年 12.41±3.33 10.98±3.36 2.310 0.023 高血压 49(72.06) 43(84.31) 2.495 0.114 糖尿病 27(39.70) 17(33.33) 0.508 0.476 高脂血症 19(27.94) 9(17.65) 1.716 0.190 吸烟 30(44.12) 20(39.21) 0.287 0.592 饮酒 11(16.18) 10(19.61) 0.236 0.627 低密度脂蛋白胆固醇/(mmol/L) 3.13±0.73 2.95±0.97 1.116 0.267 高密度脂蛋白胆固醇/(mmol/L) 1.16±0.26 1.12±0.25 0.740 0.460 尿酸/(μmol/L) 308.35(261.15, 388.80) 325.40(288.30, 386.30) -1.372 0.170 C反应蛋白/(mg/L) 1.59±1.49 1.73±1.35 -0.551 0.582 梗死体积/cm3 2.00±0.74 1.82±1.00 1.161 0.248 NIHSS评分/分 3.00(1.00, 4.00) 3.00(2.00, 3.00) -0.265 0.791 梗死部位(左侧) 35(51.47) 26(51.00) 0.003 0.958 LA/分 1.00(0, 2.00) 2.00(1.00, 3.00) -4.734 < 0.001 陈旧性腔隙性脑梗死 31(45.59) 31(60.78) 2.697 0.101 CMBs阳性 7(10.29) 46(90.20) 75.322 < 0.001 CMBs灶数量/个 0(0, 0) 5.00(2.00, 8.00) -8.665 < 0.001 脑叶区CMBs 5(7.35) 27(52.94) 30.808 < 0.001 NIHSS: 美国国立卫生研究院卒中量表; LA: 脑白质疏松; CMBs: 脑微出血。 2.5 非关键部位脑梗死患者认知功能影响因素的多因素Logistic回归分析
以是否发生认知障碍为因变量，将单因素分析有意义的指标纳入多因素分析，结果显示LA程度(OR=2.050, P=0.005)、CMBs阳性(OR=34.476, P=0.008)、CMBs灶数量(OR=1.594, P=0.045)是非关键部位脑梗死患者认知功能的独立影响因素，而年龄、受教育时间、脑叶区CMBs与认知功能无相关性(P>0.05), 见表 4。
表 4 认知功能影响因素的多因素分析自变量 β Wald P OR 95%CI 年龄 0.144 3.459 0.063 1.155 0.992~1.345 受教育时间 0.250 2.605 0.107 1.284 0.948~1.740 脑白质疏松程度 0.718 7.939 0.005 2.050 1.244~3.377 脑微出血阳性 3.540 6.982 0.008 34.476 2.495~47.417 脑微出血灶数量 0.466 4.011 0.045 1.594 1.010~2.514 脑叶区CMBs -1.528 2.079 0.149 0.217 0.027~1.731 3. 讨论
卒中后认知障碍是指卒中后3~6个月内发生的符合认知障碍诊断标准的综合征，涉及认知各个领域，包括卒中后认知障碍非痴呆及卒中后痴呆的不同程度的认知损害[7], 常见于脑梗死患者，角回、丘脑、额叶皮层等关键部位脑梗死患者大多发生卒中后认知障碍[8], 故本研究排除了与认知功能相关的关键部位脑梗死患者。既往研究多集中在卒中后痴呆上，但卒中后认知障碍非痴呆阶段严重影响了脑梗死患者的二级预防，使脑梗死的再发风险升高，故识别早期认知障碍患者尤为重要。在脑梗死急性期，认知水平常受一些并发症如感染、代谢紊乱等影响而波动较大，故本研究将卒中后认知障碍定义为脑梗死后3个月时的认知功能异常。本研究采用MoCA评估患者3个月时的认知功能，其敏感性及特异性均较简易智能精神状态检查量表(MMSE)高[9], 尤其适用于卒中后认知障碍非痴呆患者。
CMBs是近年来研究的热点，本研究着重探讨了CMBs程度及部位与非关键部位脑梗死患者认知障碍的关系，分析了脑梗死后认知障碍的影响因素，对临床干预及预后改善具有重要的意义。陆珍辉等[10]研究结果显示，卒中后3个月认知损害发生率达60.37%, 本研究发生率为42.9%, 可能与本研究均为非关键部位脑梗死患者有关。本研究结果发现，随着CMBs严重程度的增加，视空间与执行功能、注意力得分及MoCA总分逐渐降低，且多因素分析发现CMBs阳性及病灶数量是非关键部位脑梗死患者认知障碍的独立影响因素。CMBs可导致血液内大量生物活性物质释放、局部长期低灌注及周边脑组织血液循环受阻，从而导致脑功能障碍[11-12]。LIU Y等[13]研究发现，皮层及深部CMBs损伤了皮层-皮层下白质纤维束精细结构，破坏了脑网络，从而影响了认知功能。额叶-皮层下回路是连接额叶皮层与脑内深部核团的关键结构，其中起自额叶视区的回路及前额叶区的回路分别控制着视觉空间注意力与执行功能[14-15], CMBs可能也损伤了上述回路的神经传导。CMBs程度越重，患者认知障碍越明显，尤其在视空间与执行功能、注意亚领域。徐瑶等[16]研究了脑梗死合并CMBs患者急性期的认知功能，其结论与本研究类似，但未研究CMBs部位与认知功能的关系。
本研究对CMBs部位的进一步研究发现，单纯脑叶组视空间与执行功能评分、MoCA总分较单纯深部组低; 单因素分析显示，认知障碍组较认知正常组脑叶区CMBs的比率较高，但多因素分析则无统计学意义。上述结果表明，单纯脑叶组较单纯深部组有认知下降的趋势，尤其在视空间与执行功能领域，可能与枕叶、额叶CMBs病灶分别对视空间、执行功能影响较大有关，但脑叶区CMBs不是非关键部位脑梗死患者认知障碍的独立危险因素。任慧玲等[17]研究发现，脑叶CMBs组MoCA总分和视空间与执行功能、注意、命名、定向亚领域评分均低于深部CMBs组，脑叶区CMBs是脑梗死患者认知障碍的独立危险因素。GYANWALI B等[18]研究了记忆障碍门诊患者，结果发现严格皮层CMBs与执行功能、记忆力有关，深部CMBs与认知功能无关。LI X T等[19]研究了非脑梗死患者，结果认为仅CMBs灶数量与执行功能、处理速度认知亚领域有关, CMBs的部位与认知功能无相关性。受入组人群及使用认知量表不一、人种不同等因素影响，各研究结论存在差异。
本研究单因素分析发现，年龄、受教育时间及LA程度与认知功能相关，但多因素分析显示，仅LA程度为非关键部位脑梗死患者认知障碍的独立影响因素。LA作为另一种常见的脑小血管病，常与CMBs并存，已被诸多研究[18, 20]证实与认知受损相关，本研究使用Fazekas量表对其进行了程度分级，得出了一致的结论。本研究样本量偏小，为单中心研究，需扩大样本量进行纵向研究来明确CMBs与认知障碍的关系。
综上所述，脑梗死伴有CMBs的患者易出现认知损害，尤其是CMBs程度严重时，应重视CMBs的预防及评估，减少血管性认知障碍的发生。
共同第一作者: 朱晓宇 -
[1] KHAIRALLAH M, KAHLOUN R, BOURNE R, et al. Number of people blind or visually impaired by cataract worldwide and in world regions, 1990 to 2010[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2015, 56(11): 6762-6769. doi: 10.1167/iovs.15-17201
[2] ZHAO J L, ELLWEIN L B, CUI H, et al. Prevalence of vision impairment in older adults in rural China: the China Nine-Province Survey[J]. Ophthalmology, 2010, 117(3): 409-416, 416. doi: 10.1016/j.ophtha.2009.11.023
[3] KUNG J T, COLOGNORI D, LEE J T. Long noncoding RNAs: past, present, and future[J]. Genetics, 2013, 193(3): 651-669. doi: 10.1534/genetics.112.146704
[4] 杨德英, 朱晨星, 杨明耀. lncRNA在细胞衰老中的作用[J]. 中国生物化学与分子生物学报, 2016, 32(2): 140-146. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SWHZ201602004.htm [5] GRAMMATIKAKIS I, PANDA A C, ABDELMOHSEN K, et al. Long noncoding RNAs(lncRNAs) and the molecular hallmarks of aging[J]. Aging (Albany NY), 2014, 6(12): 992-1009. http://europepmc.org/abstract/med/25543668
[6] 李渤. GSTM3基因的表达及表观遗传学改变与年龄相关性白内障的关系[D]. 南通: 南通大学, 2016. [7] MARÍN-BÉJAR O, MARCHESE F P, ATHIE A, et al. Pint lincRNA connects the p53 pathway with epigenetic silencing by the Polycomb repressive complex 2[J]. Genome Biol, 2013, 14(9): R104. doi: 10.1186/gb-2013-14-9-r104
[8] ONO A, ITO A, SUZUKI T, et al. DNA damage-responsive transgene expression mediated by the p53 promoter with transcriptional amplification[J]. J Biosci Bioeng, 2015, 120(4): 463-466. doi: 10.1016/j.jbiosc.2015.02.009
[9] LI F, WEN X Y, ZHANG H, et al. Novel insights into the role of long noncoding RNA in ocular diseases[J]. Int J Mol Sci, 2016, 17(4): 478-478. doi: 10.3390/ijms17040478
[10] SHEN Y, DONG L F, ZHOU R M, et al. Role of long non-coding RNA MIAT in proliferation, apoptosis and migration of lens epithelial cells: a clinical and in vitro study[J]. J Cell Mol Med, 2016, 20(3): 537-548. doi: 10.1111/jcmm.12755
[11] DING X, WANG X, LIN M, et al. PAUPAR lncRNA suppresses tumourigenesis by H3K4 demethylation in uveal melanoma[J]. FEBS Lett, 2016, 590(12): 1729-1738. doi: 10.1002/1873-3468.12220
[12] ZHANG Z F, ZHANG J, HUI Y N, et al. Up-regulation of NDRG2 in senescent lens epithelial cells contributes to age-related cataract in human[J]. PLoS One, 2011, 6(10): e26102. doi: 10.1371/journal.pone.0026102
[13] DUAN J M, DUAN J P, ZHANG Z Y, et al. Irreversible cellular senescence induced by prolonged exposure to H2O2 involves DNA-damage-and-repair genes and telomere shortening[J]. Int J Biochem Cell Biol, 2005, 37(7): 1407-1420. doi: 10.1016/j.biocel.2005.01.010
[14] LI B, ZHOU J, ZHANG G W, et al. Relationship between the altered expression and epigenetics of GSTM3 and age-related cataract[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2016, 57(11): 4721-4732. doi: 10.1167/iovs.16-19242
-
期刊类型引用(2)
1. 韩韶，侯艳苹，马岩朋，周涛，祝春燕. 血清Trx1、VILIP-1对急性分水岭脑梗死患者预后不良的预测价值. 检验医学与临床. 2024(13): 1880-1884 . 
百度学术
2. 王前香，吴雪峰，徐华，邵宝富，潘合跃，徐鹏. 基于磁敏感加权成像探讨老年帕金森病患者脑微出血灶与认知障碍的关系. 中华老年心脑血管病杂志. 2024(10): 1173-1177 . 百度学术
其他类型引用(0)
下载:
计量
- 文章访问数: 515
- HTML全文浏览量: 248
- PDF下载量: 20
- 被引次数: 2
苏公网安备 32100302010246号