微小核糖核酸与新生儿脑损伤的研究进展*

王幽梦，鲁利群，屈 艺

1.成都医学院(成都610500)；2.成都医学院第一附属医院 儿科(成都610500)；3.四川大学第二医院(成都 610000)

·综述·

微小核糖核酸与新生儿脑损伤的研究进展*

王幽梦1，鲁利群2△，屈 艺3

1.成都医学院(成都610500)；2.成都医学院第一附属医院 儿科(成都610500)；3.四川大学第二医院(成都 610000)

miRNA；脑损伤；炎症；新生儿

新生儿脑损伤是指新生儿出生前后多种原因导致的脑组织功能性损伤，其中，炎症和缺氧缺血是其主要原因。严重的新生儿脑损伤可引起神经发育迟缓、脑瘫、视力和听力损害以及认知功能障碍等后遗症。目前，新生儿脑损伤的发生机制尚不十分明确，药物治疗效果也不佳[1]。近年来，研究[2-3]显示，微小核糖核酸(miRNA)作为单链的微小RNA，参与了神经细胞分化及神经系统功能的调控，并在中枢神经系统疾病发生中起着至关重要的作用，可作为新生儿脑损伤早期诊断的标志物和潜在的治疗靶点。因此，本文就miRNA与新生儿脑损伤的关系综述如下。

1 miRNA

1.1 miRNA的结构

miRNA是一类长度为18～25 nt的单链非编码RNA，是由Dcer酶加工一段长度为65～75 nt，具有环状构造的双链非编码RNA前体后生成。miRNA 3′端为羟基，5′端为磷酸基团，这一结构使它与大部分寡核苷酸和功能RNA 的片段区分开来；mRNA的3′端非编码区域能与miRNA的序列互补配对，导致该 mRNA 分子的翻译受到限制，使有关靶基因的表达受到抑制。绝大多数miRNA基因在基因间隔区定位，且以单拷贝、多拷贝等各种形式存在于基因组中，其转录与其他基因相互独立，在体内多种代谢过程中起着调节作用。miRNA的进化保守性在各个生物种类间存在，虽在环部中可以允许较多的突变位点，但保守性最强的是茎部[4]。线虫中的let-7和lin-4是最早被发现的miRNA[5]。至今，通过各种生物学方法和实验方法，数千种miRNA已被发现。

1.2 miRNA的生物学功能

miRNA可参与体内不同的生命过程，如基因转录调节网络、机体发育、神经突触形成、细胞分化与死亡、病毒感染乃至肿瘤转移等。同时，miRNA也参与信号通路的调控。Stark等[6]发现，miR7能调控果蝇的 Notch 信号通路 ，miR7的过量表达可导致果蝇出现翅缘缺刻现象，这是由Notch信号通路下游基因的表达量降低所致。在细胞分裂过程中，miRNA也发挥了重要作用。研究[7]发现，miRNA对DNA合成过渡期停止的细胞发挥了决定性作用，miRNA能使细胞周期中断，降低干细胞对外界刺激的敏感性。目前，已有大量研究[8-9]表明，miRNA与神经系统疾病的发生、发展有重要关系，如在胶质前体细胞命运决定的起始阶段，分化为成熟的少突胶质细胞系并形成致密髓鞘的阶段，以及在成年后维持成熟髓鞘正常功能的阶段，都起着重要作用。

2 miRNA与炎症性脑损伤

炎症反应在新生儿脑损伤中扮演了重要角色，其作用机理十分复杂。炎症细胞不仅分泌不利的细胞因子，造成神经组织的损害，而且能释放数百种炎症因子杀灭损伤因子。研究[10]表明，miRNA(如miR-21、miR-146a和miR-155)在炎症性脑损伤的发生发展过程中发挥主要的调控作用。

2.1 miRNA与TLR信号通路

Toll样受体炎症信号通路相关蛋白与miRNA相互作用，前者直接或间接地参与miRNA的转录、加工成熟和功能发挥。研究[11-12]发现，miRNA可通过TLR-4信号通路参与缺血性脑梗塞、脑挫伤、缺氧性脑损伤等一系列免疫应答相关性脑损伤的发生。例如，通过早期TLR诱导表达miR-155，可介导起始的促炎症因子，并能降低TLR信号通路中主要的负性调控因子表达，从而促进适应性免疫反应的发生。在炎症反应早期，miR-125b和let-7i的表达下调，使得TNF和TLR-4的表达上调；而在炎症反应后期，通过诱导表达miR-146，作为负性调控因子中断TLR-4信号通路，在抑制免疫反应持续发生的同时，通过诱导miR-21的表达，增加IL-10的产生，发挥抗炎作用[13]。研究[14]发现，miR-47能够通过TLR-4信号通路抑制炎症反应和细胞凋亡，从而进一步减轻新生儿脑损伤。因此，miRNA与TLR信号通路的相互作用，在新生儿炎症性脑损伤的诱导和修复过程中发挥了重要作用。

2.2 miRNA与神经炎性细胞

中枢神经系统内的炎性细胞主要为小胶质细胞，对外界信号刺激敏感性较高，是神经系统重要的免疫反应细胞，也是第1个对损害因素产生应答的细胞。一般情况下，小胶质细胞在脑组织内处于静息状态，但在缺血缺氧等各种信号刺激下，小胶质细胞立即从静止状态快速转变成活化状态[15]。通过吞噬坏死细胞等有害物质，活化后的小胶质细胞能减轻坏死组织对神经元的持续损害，从而起到神经保护作用。miRNA在小胶质细胞炎性因子中释放表达，因而可能在神经损伤过程中发挥着调控作用。IL-6和TNF-α等各种炎症因子可被小胶质细胞诱导产生，导致神经系统炎症级联效应，进一步造成新生儿脑损伤。Brown等[16]发现，采用生物化学方法合成的miRNA抑制剂肽核酸，可有效地调节LPS诱导小胶质细胞的炎症。据报道[17]，通过结合miRNA和mRNA表达谱分析，发现6种miRNA可介导小胶质细胞活化，导致炎症反应。目前，有关小胶质细胞神经毒性作用机理的研究，主要着眼于其活化过程中基因表达谱的变化，而针对miRNA在其活化过程中可能发挥的调节作用研究较少。

2.3 miRNA与宫内炎症相关脑损伤

近年来，随着医学免疫学的发展，发现宫内炎症后引起的细胞因子网络反应可能参与新生儿脑损伤。Landgraf等[18]通过分析有胎盘感染的新生儿，发现其发生脑损伤和脑室扩大的危险性增加60%～70%；研究[19]报道，胎羊缺氧能导致皮层下灰质损伤，但胎羊的内毒素血症却选择性地导致脑损伤。母亲宫内炎症后引起的亚临床绒毛膜羊膜炎发病隐匿，对孕产妇影响较小，主要对胎儿及新生儿造成危害。Yoon等[20]研究发现，在脑损伤患儿出生以前，母亲羊水中IL-1和IL-6含量升高，通过组织切片等方法发现IL-6和TNF-a广泛存在于脑室周围区域，提示脑损伤与炎症有关。宫内感染和炎症是引起早产的主要原因。研究[21]报道，多种miRNA(如miR-15b、miR-181a、miR-210、miR-296、miR-377、miR-483以及 miR-493)在子痫前期和早产的胎盘中有差异性表达，且miR-210 在早产子宫表达明显增高，提示miR-210家族在早产中可能产生一定作用。Wilting等[22]发现，在感染HPV-16后的宫颈癌细胞株如Hela系，以及永生性角化细胞中miR-124的甲基化表达水平明显增加。研究[23]发现，宫颈癌患者的正常宫颈组织与炎症组织中有几种miRNAs的表达有很大差异，其中，miR-221表达增加，miR-143表达降低，由此证明，miRNA在宫颈癌和宫内炎症中的差异性表达具有临床意义。以上研究提示，miRNA可能与宫内炎症相关脑损伤有一定关系，但具体机制尚不明确。

2.4 miRNA与脂多糖(LPS)感染相关脑损伤

LPS炎症感染可使新生儿脑组织产生炎性反应，及时使用LPS抑制剂，可以减少小胶质细胞的持续活化，从而抑制炎症反应，降低脑损伤程度，达到脑保护作用。诸多证据[24]表明，miRNA参与了LPS介导的炎症反应。研究[25]发现，通过注射一定剂量的LPS至新生鼠腹腔，可使脑白质区的miRNA表达增加，脑组织易发生软化、出血，且细胞凋亡数量增加，髓鞘损伤或髓鞘生长发育迟缓，从而导致缺氧缺血性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy, HIE)。研究[26]表明，通过miRNA Materialise公司的交互式的医学影像控制系统转染巨噬细胞48 h后，用脂多糖刺激l h，再用染色质免疫沉淀技术检测到促炎性细胞因子启动子区的结合情况，提示LPS可刺激miRNA影响巨噬细胞促炎性细胞因子分泌。据报道[27]，miR-429表现出对LPS的刺激十分敏感，通过miR-429 mimics转染，可增加促炎性细胞因子的产生。同时，通过 miRNA拮抗剂抑制miR-429，可减轻LPS诱导的脑部炎症反应和损伤，表明miR-429具有促炎作用，且极可能成为治疗LPS诱导的脑损伤的潜在靶点。另外，Xu等[28]发现，在加有LPS的A549细胞里，miR-381的表达增加，能对组织器官造成一定损害，但具体机理并不清楚。

3 miRNA与HIE

HIE是新生儿期较为严重的疾病，是由脑组织缺氧缺血造成的神经细胞损伤，可导致中枢神经系统的病理性及功能性障碍，存活患儿多留有脑瘫、智力减退和认知功能障碍等后遗症。其中，脑白质损伤(white matter injury，WMI)是新生儿脑损伤最常见类型[29]。在早产及低出生体质量儿中，WMI发生率高达50%，其中，有5%～10% 发生神经发育迟缓及脑瘫，25%～50% 在儿童期会表现出认知、行为及注意力缺陷等，严重影响新生儿的生存质量[30]。最近，炎症因子在HIE发病中所起到的作用越来越受到关注。研究[31]表明，脑缺氧缺血后局部脑组织可以造成再灌注损伤，在此过程中，许多细胞因子可引起过度炎症反应，而且与脑损伤预后密切相关。IL-6是一种可以调节免疫功能的因子，由T、B淋巴细胞等产生，对维持神经组织和细胞的正常生长发育有重要作用，其在浓度低时可抵抗神经系统损伤，但浓度过高可对神经组织造成较大损伤，如脑组织水肿、变性坏死及血脑屏障破坏等严重后果。

miRNA与HIE密切相关，其参与HIE整个发展过程。研究[32]报道，新生鼠脑缺血耐受过程中，miR-199a在脑皮质的表达明显下降。有研究[33]表明，miRNA差异表达于LPS诱导的HIE动物模型中，提示miRNA在HIE的发病机制中起重要作用。同时，研究[34-35]发现，miRNA与神经系统的发育、分化以及HIE有关，其中，研究较多且能促进细胞凋亡的miRNA是miR-15a和miR-497。miR-497 在糖氧剥夺诱导 N2A细胞死亡过程以及在短暂局部脑缺血后的小鼠皮质中，选择性表达，可使抗凋亡基因Bcl-2/-w 表达下调。如果将小鼠 miR-497 基因敲除，在其脑缺血部位，Bcl-w和Bcl-2蛋白表达上调，能降低细胞凋亡数量及脑梗死程度[36-37]。另有研究[38-39]发现，新生鼠脑损伤后15 d，海马区miR-24表达下调，可能发挥抗氧化作用，抑制神经元凋亡从而保护受损大脑，因此，miR-24可能是调控HIE的重要靶点。因此，miRNA与新生儿脑损伤有着密切联系，但其二者间相互作用的机制尚不清楚，还有待进一步探讨。

4 小结

miRNA的发现开启了一个全新的研究方向和思路，拓展了研究者对炎症相关脑损伤发生机制基因调控的认识。miRNA与中枢神经系统发育和疾病发生、发展的关系，使其可能在新生儿脑损伤的诊治中具有重要作用。但目前国内外对于miRNA的文献报道较少，许多问题尚不明确。例如，生物体内每种miRNA有多个靶 mRNA，每个 mRNA 受到不同调控，这为人们有目的地探究单一miRNA在新生儿脑损伤中的表达变化带来一定难度。同时，miRNA在认知发生及神经功能损害方面的机制并不明确，根据miRNA上述特点，将miRNA作为治疗新生儿脑损伤的靶向方法，其效果尚不肯定，目前也仅有少量文献涉及，且均处于动物实验阶段。因此，有关miRNA与炎症相关脑损伤的关系及其应用前景，仍有待于更多更深入的研究。

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10.3969/j.issn.1674-2257.2017.03.029

四川省科技厅创新团队基金项目 (No:2016TD0002)

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△通信作者：鲁利群，E-mail: luliqun7@sina.com