分享到：

神经元凋亡微小RNA与脑缺血后神经元凋亡

2019-01-15 01:06:37 来源：[db:出处]编辑：fashion浏览次数：0

(原标题:神经元凋亡微小RNA与脑缺血后神经元凋亡)

跟着生活水平的进步，卒中发病率出现逐年增高的趋势。根据心血管疾病发病趋势与决定因素监测（Monitoring Trends and Determinants in Cardiovascular Disease，MONICA）研讨的成果，在我国，卒中发病率正以每年近9%的速度上升，现在已成为我国位居榜首的致死病因。缺血性卒中约占一切卒中的60%-80%。

miRNA是一类高度保存的非编码小RNA分子，首要经过与靶基因mRNA结合，促进其降解或按捺其翻译而发挥负性调理效果。脑安排中存在着一些特有的miRNA，它们参加了神经系统不同生理病理学进程的调控，如神经系统发作、发育、突触构成和神经维护。凋亡是细胞在生理和病理条件下发作的一种自动逝世方法，是受细胞内基因和细胞外因子调控的级联反响进程。神经元凋亡是脑缺血病理生理学进程的必经阶段。跟着对miRNA和脑缺血病理生理学机制研讨的不断深入，miRNA在脑缺血时神经元凋亡中的效果日益受到重视。

1 miRNA

miRNA是一类高度保存的非编码RNA分子，长度约为18-22个碱基对。它首要经过RNA聚合酶Ⅱ发作原始miRNA，然后经过RNA聚合酶Ⅲ核酸内切酶的裂解，发作miRNA前体。后者在输出蛋白5的效果下由细胞核进入细胞质，终究在双链RNA转移性内切酶Dicer的效果下构成老练的单链miRNA。单链miRNA与RNA诱导的缄默沉静复合物（miRNA induced silencing complex， miRISC）相结合，进而辨认mRNA上与miRNA序列互补的3'-非翻译区（3'-untranslated region，3'-UTR），经过裂解靶基因的mRNA导致其转录后缄默沉静。虽然迄今只发现了数百种miRNA，但每种miRNA都或许调理数百个靶基因，人类超越1B的基因或许由miRNA调控。miRNA在许多生理和病理学进程中都起着重要效果，如肿瘤构成、增生、血细胞生成、推陈出新、免疫功用、试验胚胎学及神经变性性疾病等。miRNA在神经系统中大量表达，脑安排中特有的miRNA包含miR-9、miR-124a、miR-124b、m1R-135、miR-153、miR-183和miR-219。对卒中患者进行的miRNA表达谱研讨显现，miRNA是确诊和猜测缺血性卒中的一类有用的生物学符号物。研讨还显现，许多miRNA参加了缺血性卒中的病理生理学进程。

图1 脑缺血时神经元凋亡的病理生理学进程

AMPA：α-氨基羟甲基恶唑丙酸：NMDA：N-甲基-D-天冬氨酸；ROS：活性氧

2 脑缺血和神经元凋亡

脑缺血时，脑血管阻塞，氧和葡萄糖供应削减，神经细胞膜Na⁺/K⁺泵衰竭，细胞膜去极化，引起谷氨酸盐等兴奋性神经递质开释，谷氨酸盐与相应受体结合，引起Ca²⁺内流和NO合酶激活添加，线粒体功用发作妨碍，终究引起细胞凋亡（图1）。该进程包含兴奋性氨基酸毒性效果、氧化应激、炎症反响、水肿等进程，终究导致神经元发作不可逆性损害。

凋亡是一种程序性细胞逝世，首要由内源性和外源性2种途径来完结。内源性途径由内源性信号，如DNA损害或氧、葡萄糖削减，介导和导致线粒体功用妨碍。例如，由活性氧（reactive oxygenspecies，ROS）介导的DNA氧化损害可激活p53，然后发动细胞促凋亡基因-Bak1、Bad和Bax转录，这些基因编码的蛋白与BH3结构域逝世受体激动剂相互效果，在线粒体膜上构成针孔，使相关的促凋亡蛋白——凋亡诱导因子、细胞色素c等外漏。细胞色素c、胱冬酶-9前体和凋亡肽酶激活因子（Apaf-1）构成凋亡小体，经过蛋白裂解使胱冬酶-3前体转化为胱冬酶-3。外源性途径由外源性信号活化，这些外源性信号以配体-受体相互效果的方法存在。例如，肿瘤坏死因子-α（tumor necrosisfactor-α，TNF-α）和Fas配体别离与TNF-α受体和Fas受体（Fas receptor，FasR）结合，继而发动逝世诱导信号复合物的构成，后者将胱冬酶一3前体裂解为胱冬酶-3。胱冬酶-3是细胞凋亡的要害介质，经过裂解重要的细胞功用蛋白引起细胞逝世。

3 细小RNA与神经元凋亡

神经元凋亡首要见于缺血半暗带。阻挠凋亡的开展有或许减轻脑缺血时脑损害程度并缩小梗死规模。因为梗死后脑损害的快速发展，卒中导致神经元逝世和神经功用残缺的切当机制尚不彻底清楚。许多研讨显现，一些miRNA在脑缺血后神经元凋亡的病理生理学机制中起着重要效果（表1）。

3.1 抗凋亡miRNA

3.1.1 miR-21

miR-21是生物体内的重要抗凋亡因子。TNF-α宗族成员Fas配体基因（Faslg）为miR-21的靶点。众所周知，TNF-α信号参加了缺血性神经元损害。对Faslg基因突变小鼠（不能与FasR结合）神经元进行体外培育的研讨显现，神经元对氧一葡萄糖掠夺（oxygen-glucose deprivation，OGD）引起的细胞凋亡具有反抗效果。miR-21经过与对应的受体（FasR）结合诱导细胞逝世。Buller等的研讨显现，缺血半暗带神经元miR-21表达上调。当miR-21在体外过度表达时，其经过靶效果于Faslg，使神经元对凋亡的灵敏性下降，阻止了由OGD诱导的细胞凋亡。因而，miR-21对削减缺血半暗带神经元逝世起着要害效果。

3.1.2 miR-125b

m1R-125b在脑安排中含量丰厚，其靶点为p53。当miR-125b表达下调时，p53表达也上调，miR-125b介导的p53表达下调严厉取决于miR-125b与p53 mRNA的3'-UTR结合位点。miR-125b过度表达会按捺内源性p53蛋白水平，一起也会按捺凋亡；相反，敲除miR-125b基因可上调p53蛋白表达水平并诱导凋亡。在该进程中，miR-125b被认为是内源性凋亡途径的调理器。大鼠大脑中动脉阻塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）后，miR-125b在再灌注3h内表达下调。这或许是卒中急性阶段前期神经元凋亡的机制。

3.1.3 Let-7a

表1 参加脑缺血神经元凋亡的miRNA

^amiR-17-92簇包含miR-17-5p、miR-17-3p、miR-18a、miR-19a、miR-20a、miR-19b-1和miR-92a

Let-7宗族包含11个严密相关的基因，在脊椎动物和非脊椎动物中均高度保存，其在分解后表达上调，首要存在于老练安排，胚胎阶段很少能检测到。Let-7a是Let一7宗族成员之一。有研讨标明，let-7a 5'结尾开始的8个核苷酸与胱冬酶-3 3'-UTR端的第153～159位核苷酸彻底配对。Let-7a的靶基因为胱冬酶-3，经过下调胱冬酶-3表达按捺凋亡。在人和大鼠脑缺血后的miRNA表达谱中，let-7a表达均下调。研讨显现，Let-7a在脑缺血后0～48h内表达，与神经细胞逝世贯穿卒中急性阶段和康复阶段共同。

3.1.4 miR-17-92簇

在缺血缺氧条件下，miR-17-92簇经过与p53特异性结合，介导转录按捺。缺氧时，p53不断积蓄，使miR-17-92簇表达下调，导致神经细胞快速逝世。一系列研讨显现，凋亡前体基因BCL2L11/BIM是miR-17-92簇中许多成员的直接靶点。Bim是一个凋亡前蛋白，在多种细胞中经过与Bcl-2等抗凋亡蛋白对立调理细胞逝世。在小鼠模型中，miR-17-92簇经过下调Bim表达加快疾病发展。c-Myc癌基因产品能促进细胞成长、增殖和凋亡。Xiao等的研讨显现，miR-17-92簇能经过靶效果于Bim，削减c-Myc诱导的凋亡。

3.2 促凋亡miRNA

3.2.1 miR-29和miR-29b

miR-29经过缄默沉静p85α（磷酸肌醇激酶3调理亚基）和CDC42诱导p53表达。p85α经过激活Akt介导的MDM2 E3连接酶使p53泛素化，然后降解p53。不过，CDC42与p53之间的效果机制现在尚不彻底清楚。在卒中患者的miRNA表达谱中，miR-29表达上调，p53表达上调，然后促进神经元凋亡。有研讨显现，大鼠MCAO和OGD后，miR-29b表达水平明显上调。miR-29b靶效果于Bcl2L2，后者为Bcl-2宗族成员之一，是细胞凋亡的重要决定簇，其表达下调可引起细胞反常逝世。该研讨还显现，经miR-29b处理的神经元会过度表达Bcl2L2，神经元逝世率明显下降。因而，miR-29b在缺血性脑损害时经过按捺Bcl2L2表达促进神经细胞逝世。

3.2.2 miR-34a

miR-34a是p53的效果靶点。Welch等的研讨显现，miR-34a经过激活胱冬酶介导的凋亡通路诱导凋亡。He等的研讨显现，miR-34a能直接效果于bcl-2，促进细胞凋亡。Chen等的研讨显现，经miR-34a处理的细胞YY1蛋白水平明显下降，细胞凋亡添加。YY1是一种常见的转录因子，是p53的负性调控蛋白。因而，YY1是m1R-34a的另一个重要直接效果靶点，其亲近调理p53的活性。

3.2.3 miR-338-3p

miR-338-3p首要存在于神经元的远端轴突中，凋亡相关酪氨酸激酶（apoptosis associated tyrosinekinase，AATK）为其靶点。AATK和miR-338均为高度保存基因，在脊椎动物中枢神经系统中明显表达。AATK表达水平增高可促进神经突触成长，而上调AATK表达可促进体外培育的小脑颗粒神经元凋亡，阐明一定量的AATK关于神经元成长和保持动态平衡非常重要。miR-338-3p首要经过按捺AATK表达调控神经缅胞凋亡。

3.2.4 miR-497

Yin等的研讨显现，MCAO小鼠脑安排中，miR497表达呈上调趋势。该试验证明，miR-497表达上调可加重OGD诱导的神经元脱失。miR-497直接与bcl-2/-w基因上的3'-UTR靶位点结合，按捺抗凋亡蛋白BCL-2/-w表达，然后促进神经元缺血性逝世。该试验还显现，敲除miR-497基因能有用增高小鼠局灶性脑缺血后缺血部位BCL-2/-w蛋白水平，然后缩小脑梗死体积并改进神经功用。

3.2.5 miR-200c

在脑缺血模型大鼠miRNA表达谱中，miR-200c表达明显上调。miR-200c首要参加缺血性脑损害进程中的神经元凋亡，其诱导凋亡的靶效果基因有2个：Fas相关蛋白酪氨酸磷酸酶1（Fas-associatedprotein-tyrosine phosphatase 1，FAP-1）和ZEB1 。miR-200c效果于FAP-1，使细胞对Fas介导的凋亡更灵敏，然后促进神经元凋亡。此外，脑缺血时皮质神经元中ZEB1表达下调也可诱导细胞凋亡。缺血损害后脑安排发作的氧自由基诱导miR-200c表达上调，后者经过按捺ZEB1表达促进细胞凋亡。

3.2.6 miR-181

脑安排中miR-181含量丰厚。Ouyang等的研讨显现，miR-181可促进缺血性脑损害。该研讨将缺血半球分为坏死中心和半暗带，再灌注前期miR-181在细胞注定逝世的区域表达上调，但在潜在可抢救区域表达下调。miR-181的靶基因为GRP78，后者过度表达可减轻缺血损害和氧化应激，并保持线粒体功用。因而，敲除内源性miR-181基因能维护脑细胞免受缺血诱导的细胞凋亡。

4 问题与展望

削减神经细胞凋亡关于减轻缺血性脑损害至关重要。现在，仅可经过在缺血性卒中发病4.5 h内运用安排型纤溶酶原激活剂（tissue plasminogen activator，tPA）进行溶栓医治，再通阻塞血管，然后康复半暗带供血，抢救接近凋亡的神经元。但是，因为医治时刻窗以及习惯证的约束，我国仅有不到2%的缺血性卒中患者能承受tPA医治。因而，发现削减卒中后缺血半暗带神经元凋亡的新药具有重要的价值。跟着对miRNA在缺血性卒中神经元凋亡中效果机制的逐步了解，将为脑维护的了解供给新的视角，然后促进卒中医治中神经维护药物的开发。虽然有关miRNA作为医治靶点的研讨许多，但在将其正式应用于临床之前，仍有许多问题亟待解决。首要是给药方法的挑选，静脉用药、口服用药仍是其他方法更适宜。体内研讨标明，antaomir在医治中枢神经系统疾病时应挑选脑室打针用药，且的确有用。其次，miRNA制剂进人体内后能否精确效果于其靶点。虽然只发现了数百种miRNA，但每种miRNA都或许调理数百个靶基因，miRNA进人体内后很有或许与多种靶基因结兼并发作多种效果。再次，miRNA制剂在体内的稳定性现在还不清楚，是否会被体内一些物质降解或润饰等。这些均需求深入研讨每种miRNA的效果靶点、发挥的功用及其在整个病理生理学进程中的效果机制，然后为miRNA医治缺血性卒中供给牢靠的根据。