伍姜霓綜述 余昌胤審校

1.遵義醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，貴州 遵義 563000；

2.遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，貴州 遵義 563000

全球每年有數(shù)百萬(wàn)人受到中風(fēng)的影響[1]，其中80%的中風(fēng)是缺血性腦卒中(ischemic stroke，IS)。IS是由短暫或永久性的局部腦血流減少引起的，以原發(fā)性缺氧損傷和繼發(fā)性損害為特征，主要致病機(jī)制包括氧化應(yīng)激[2]、興奮性毒性[3]和炎癥[4]。IS可導(dǎo)致神經(jīng)缺陷和腦死亡，進(jìn)而導(dǎo)致永久性的功能喪失。目前重建或加強(qiáng)缺血區(qū)的血流供應(yīng)是目前治療IS的關(guān)鍵策略，相矛盾的是在恢復(fù)血流灌注后，其器官功能和組織的功能不但沒恢復(fù)，反而引起更加嚴(yán)重的損傷[5]，如溶栓治療，會(huì)增加活性氧(reactiveoxygen species，ROS)的產(chǎn)生，從而對(duì)腦組織的自我調(diào)節(jié)機(jī)制造成損害[6]。另外過(guò)度灌注也可能影響腦組織的自我調(diào)節(jié)，導(dǎo)致自我調(diào)節(jié)機(jī)制失衡，從而增加腦水腫面積，加重腦缺血[7]。目前，腦缺血/再灌注(ischemia-reperfusion，I/R)損傷正受到越來(lái)越多的關(guān)注，用于治療腦I/R所致神經(jīng)元損傷的神經(jīng)保護(hù)藥物對(duì)再灌注受損的神經(jīng)元治療作用有限[8-9]，開發(fā)更有效的治療腦I/R損傷的新途徑具有重要意義[10]。

1 miRNA與I/R損傷中的神經(jīng)保護(hù)

miRNA是一類長(zhǎng)度約為18到25個(gè)核苷酸的非編碼RNA分子，通過(guò)與互補(bǔ)靶mRNA結(jié)合，導(dǎo)致mRNA翻譯抑制或降解，或通過(guò)在轉(zhuǎn)錄后水平誘導(dǎo)基因沉默來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)，在細(xì)胞分化、增殖和存活過(guò)程中發(fā)揮核心作用[11-12]。以上多種方式的調(diào)控作用構(gòu)成了復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究證明miRNA在細(xì)胞模型和動(dòng)物模型中可以通過(guò)不同信號(hào)通路在I/R引起的損傷中具有神經(jīng)保護(hù)的作用。

1.1 PTEN/PI3K/Akt信號(hào)通路 氧化應(yīng)激是I/R損傷主要致病機(jī)制之一，先前研究已明確腫瘤抑制分子具有抗氧化功能，可以激活某些抗氧化基因的表達(dá)，從而增加超氧化物歧化酶的表達(dá)，從而對(duì)抗氧化應(yīng)激[13-14]，起到保護(hù)細(xì)胞的作用。PTEN已被發(fā)現(xiàn)是一種腫瘤抑制因子[15]，PTEN通過(guò)將PIP3轉(zhuǎn)換為PIP2，負(fù)向調(diào)控PI3K/Akt的活性[16]。質(zhì)膜上高水平的PIP3刺激Akt，導(dǎo)致其磷酸化和激活，然后參與細(xì)胞生存和細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)蛋白的代謝，以保護(hù)細(xì)胞[17]。ZHONG等[18]對(duì)健康成年小鼠大腦中動(dòng)脈閉塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)模型進(jìn)行遠(yuǎn)期缺血后適應(yīng)(remote ischaemic preconditioning，RIPC)、缺血后適應(yīng)(ischaemic preconditioning，IPC)對(duì)腦、腎、肝、腸、肺、骨骼肌、脊髓等組織器官的缺血再灌注損傷具有保護(hù)作用[19]；與健康成年小鼠MCAO相比較，RIPC組對(duì)小鼠腦I/R損傷、全身炎性細(xì)胞因子蓄積、實(shí)質(zhì)細(xì)胞凋亡均有保護(hù)作用；通過(guò)RT-qPCR其發(fā)現(xiàn)RIPC組PTEN表達(dá)降低，miR-144和Akt表達(dá)增強(qiáng)，在對(duì)RIPC組模型小鼠使用miRNA-144抑制劑后會(huì)導(dǎo)致PTEN磷酸化PTEN水平明顯升高，磷酸化Akt水平明顯降低，提示過(guò)表達(dá)miRNA-144可能通過(guò)下調(diào)PTEN進(jìn)而上調(diào)Akt對(duì)小鼠I/R損傷后起到保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞的作用。ZHENG等[20]在體外建立大鼠海馬神經(jīng)元缺氧缺糖/再灌注(oxygen-glucose deprivation and re-oxygenation，OGD/R)模型中，發(fā)現(xiàn)miR-340-5p表達(dá)下降，PDCD4的表達(dá)增加，miR-340-5p過(guò)表達(dá)可顯著增加細(xì)胞存活率，降低乳酸脫氫酶活性，減少細(xì)胞凋亡。此外，他們證明了miR-340-5p過(guò)表達(dá)可顯著促進(jìn)OGD/R細(xì)胞PI3K/Akt信號(hào)通路的激活，PDCD4過(guò)表達(dá)則減弱這一作用。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)miR-340-5p的靶點(diǎn)可能是PDCD4，表明miR-340-5p可能通過(guò)抑制PDCD4的表達(dá)，激活PI3K/Akt通路，在OGD/R損傷過(guò)程中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。ZHENG等[21]在經(jīng)過(guò)OGD/R處理的PC12細(xì)胞模型中發(fā)現(xiàn)miR-130a表達(dá)降低，異位表達(dá)miR-130a能顯著提高OGD/R后PC12細(xì)胞的存活率，減少細(xì)胞凋亡和ROS的產(chǎn)生。此外，miR-130a的過(guò)表達(dá)可明顯縮小MCAO誘導(dǎo)的大鼠腦梗死體積和減輕神經(jīng)功能缺損程度。通過(guò)生物信息學(xué)分析顯示PTEN是miR-130a的靶標(biāo)。進(jìn)一步研究PTEN對(duì)PI3K/AKT通路的影響，發(fā)現(xiàn)PTEN上調(diào)激活了PI3K/AKT通路，表明miR-130a通過(guò)介導(dǎo)PTEN/PI3K/AKT軸來(lái)保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞。MU等[22]在N2a細(xì)胞的OGD/R體外模型中發(fā)現(xiàn)miR-532-5p水平降低，PTEN水平升高。miR-532-5p模擬物可激活PI3K/Akt信號(hào)通路、提高細(xì)胞存活率、減少細(xì)胞凋亡。此外他們還證實(shí)了PTEN基因是miR-532-5p的靶基因。PTEN過(guò)表達(dá)減弱了miR-532-5p對(duì)OGD/R處理的N2a細(xì)胞的保護(hù)作用。提示miR-532-5p通過(guò)抑制PTEN和激活PI3K/Akt信號(hào)通路來(lái)起到保護(hù)神經(jīng)的作用。JIN等[23]采用RT-qPCR和Western blot方法驗(yàn)證SK-N-SH細(xì)胞I/R損傷后miR-19a、PTEN和AKT表達(dá)的變化，發(fā)現(xiàn)miR-19a表達(dá)下調(diào)，PTEN表達(dá)明顯升高。過(guò)表達(dá)miR-19a可抑制PTEN的表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)p-AKT308和p-AKT473的表達(dá)，增加細(xì)胞的存活，減少細(xì)胞凋亡，從而減少神經(jīng)元細(xì)胞的死亡達(dá)到神經(jīng)保護(hù)的作用。QIN等[24]發(fā)現(xiàn)甘氨酸可以上調(diào)miR-26b，導(dǎo)致PTEN下調(diào)，AKT激活，從而抑制神經(jīng)元死亡達(dá)到神經(jīng)保護(hù)，這可能是一個(gè)潛在的治療靶點(diǎn)。綜上所述，在腦I/R損傷中PTEN/PI3K/Akt信號(hào)通路的研究被廣泛涉及，在腦I/R損傷中消除氧自由基，減輕了氧化應(yīng)激造成的細(xì)胞損傷。通路的活化同樣有效地減少了缺血腦組織中的炎癥反應(yīng)活性介質(zhì)和其他蛋白酶類的激活釋放，從而可以對(duì)神經(jīng)起到保護(hù)作用。

1.2 核因子κB(NF-κB)信號(hào)通路 NF-κB信號(hào)通路通過(guò)調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)，在細(xì)胞存活和凋亡中發(fā)揮重要作用[25]。NF-κB信號(hào)通路的激活會(huì)導(dǎo)致下游凋亡因子的增加[26]、ROS水平的增加和損傷線粒體膜電位，進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞凋亡[27-28]。因此miRNA在NFκB信號(hào)通路作用靶點(diǎn)的研究及其信號(hào)通路的阻斷可能為I/R損傷的治療帶來(lái)新的啟示[29]。XIANG等[30]發(fā)現(xiàn)在大鼠腦I/R損傷后miR-183表達(dá)降低，他們使用miR-183類似物治療I/R損傷的大鼠，結(jié)果顯示促炎蛋白(IL-1β、IL-6和TNF-α)的表達(dá)、大鼠的神經(jīng)功能評(píng)分和腦梗死體積百分比均下降，小膠質(zhì)細(xì)胞活性增加，NF-κB p65和I-κBα的表達(dá)分別降低和上調(diào)，提示miR-183通過(guò)抑制NF-κB信號(hào)通路調(diào)節(jié)腦I/R損傷中小膠質(zhì)細(xì)胞的活化進(jìn)而保護(hù)神經(jīng)。SONG等[31]發(fā)現(xiàn)在OGD/R誘導(dǎo)的HM細(xì)胞中miR-1202表達(dá)下調(diào)，Rab1a表達(dá)上調(diào)，Rab1a可上調(diào)OGD/R誘導(dǎo)的HM細(xì)胞表面TLR4的表達(dá)水平，TLR4可與配體結(jié)合進(jìn)而促進(jìn)NFκB炎癥信號(hào)通路的激活。miR-1202被確定直接靶向作用于Rab1a，因此miR1202過(guò)表達(dá)可抑制TLR4/NFκB炎癥信號(hào)通路的激活從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。綜上所述，某些miRNA可靶向NF-κB的上游信號(hào)蛋白表達(dá)，進(jìn)而抑制NF-κB信號(hào)通路減少細(xì)胞凋亡、減輕炎癥反應(yīng)起到神經(jīng)保護(hù)的作用。miRNA是影響NFκB信號(hào)通路的重要調(diào)節(jié)因子，為治療腦I/R損傷提供新的潛在靶點(diǎn)。

1.3 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號(hào)通路 MAPK是一類絲氨酸/蘇氨酸激酶，當(dāng)受到細(xì)胞外刺激激活時(shí)，MAPK能將信號(hào)從細(xì)胞膜傳遞到細(xì)胞核[32]。MAPK信號(hào)通路的激活與促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞死亡有關(guān)[33]。MAPK信號(hào)通路在調(diào)節(jié)缺血皮層神經(jīng)元凋亡和腦組織中炎性細(xì)胞的激活兩方面起著關(guān)鍵作用[34]。YAO等[24]在大鼠MCAO后的腦I/R損傷模型中，miR-21表達(dá)降低。過(guò)表達(dá)miR-21時(shí)，Longa評(píng)分、缺血半球體積、腦梗死體積和腦組織EB含量降低，同時(shí)p38、MAP2K3、iNOS和MMP-9表達(dá)水平也降低。熒光素酶活性測(cè)定提示miR-21直接靶向作用MAP2K3。表明過(guò)表達(dá)miR-21可抑制MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞。YI等[35]采用OGD/R的方法建立體外模型，發(fā)現(xiàn)miR-325-3p表達(dá)明顯下調(diào)，RIP3表達(dá)上調(diào)，過(guò)表達(dá)miR-325-3p改善了OGD/R引起神經(jīng)元的凋亡。他們進(jìn)一步證實(shí)了過(guò)表達(dá)miR-325-3p是通過(guò)RIP3直接靶向激活MAPK信號(hào)通路，從而抑制OGD/R誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞凋亡、增加神經(jīng)細(xì)胞的存活率，保護(hù)神經(jīng)元免受OGD/R引起的損傷。因此深入了解miRNA在MAPK信號(hào)通路中的作用，對(duì)I/R損傷后的神經(jīng)保護(hù)具有重要意義。

1.4 Janus激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(JAK/STAT)信號(hào)通路 JAK/STAT信號(hào)通路在免疫和炎癥反應(yīng)中起重要作用。其配體與特定的細(xì)胞表面受體結(jié)合導(dǎo)致受體相關(guān)JAK的磷酸化，進(jìn)而誘導(dǎo)STAT磷酸化，磷酸化的STAT移位到細(xì)胞核，啟動(dòng)促炎細(xì)胞因子和趨化因子的目標(biāo)基因轉(zhuǎn)錄[36-37]。JAK由四個(gè)酪氨酸激酶家族(JAK1-3和TYK2)組成[38]。STAT由7種蛋白(STAT1-4、STAT5A、STAT5B、STAT6)組成[39]。YU等[40]采用RT-qPCR和Western blot方法檢測(cè)OGD/R處理的原代神經(jīng)細(xì)胞和小鼠MCAO中與JAK2和JAK3相關(guān)miRNA(miR-135、miR-216a和miR-433)的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)I/R后1 d，JAK2表達(dá)最高，miR-216a表達(dá)最低。使用熒光素酶檢測(cè)證實(shí)miR-216a可以直接靶向JAK2，并且miR-216a的過(guò)表達(dá)可以抑制JAK2蛋白、p-STAT3蛋白的表達(dá)。此外，在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中過(guò)表達(dá)miR-216a均可減輕細(xì)胞凋亡，與JAK2基因敲除的作用一致。以上提示過(guò)表達(dá)miR-216a可抑制JAK2/STAT3信號(hào)通路激活進(jìn)而減少缺血性梗死，改善神經(jīng)功能缺損起到神經(jīng)保護(hù)作用，這可能為IS的治療提供新的治療措施。上述研究表明JAK2/STAT3信號(hào)通路參與神經(jīng)細(xì)胞的存活和凋亡。但JAK/STAT家族通路復(fù)雜，可能存在雙向或者更復(fù)雜的調(diào)節(jié)作用，且近年來(lái)研究較少，其在腦I/R損傷中的作用及其機(jī)制還未完全明確，還需要更加詳盡全面的研究。

2結(jié)語(yǔ)

不同的miRNA通過(guò)靶向PTEN/PI3K/Akt、NF-κB、MAPK、JAK/STAT信號(hào)通路，改善腦組織的氧化應(yīng)激、炎癥和凋亡，從而減輕腦損傷，改善神經(jīng)功能。但是，不同信號(hào)通路之間信號(hào)分子交叉和關(guān)聯(lián)，使這些連接通路的關(guān)鍵因子可能成為影響疾病發(fā)展的關(guān)鍵。并且，已知的信號(hào)通路中還包含未知相互作用因子，精細(xì)而復(fù)雜的細(xì)胞信號(hào)通路中包含著大量的干預(yù)靶點(diǎn)，有待繼續(xù)深入挖掘。進(jìn)一步探索miRNA治療I/R損傷的有效性，開發(fā)對(duì)人類安全、有效和耐受的miRNA制劑將對(duì)I/R損傷的正確治療產(chǎn)生積極影響。