MicroRNA-494参与多种神经系统疾病发生发展的分子机制研究进展

李芳芳， 赵海苹综述， 罗玉敏审校

MicroRNA(miRNA)是一种长度约为22个核苷酸的非编码单链小RNA，最早于1993年Lee等研究线虫发育时发现，随后在果蝇、小鼠、人类、植物等基因组中发现了更多的此类RNA，这些RNA均为内源性表达的长度约为22个核苷酸的小RNA，被称为miRNA。MiRNA主要在后转录水平通过不完全或完全互补形式与mRNA 3’UTR结合从而降解mRNA或抑制其翻译。虽然miRNA仅占细胞总RNA的一小部分，但成熟miRNA的拷贝数通常远远超过其互补的mRNA的拷贝数，且一个miRNA可以调节成百上千甚至更多的目标mRNA，据预测在哺乳动物约有60%的mRNA受miRNA的调节[1]，因此这些含量较高的miRNA可以通过强大的翻译调节能力修饰大量的基因。其中microRNA-494(miR-494)是一种来源于14q32.31的miRNA[2]，最近研究表明miR-494参与脑缺血、脑肿瘤、神经变性病、脊髓病变、多发性硬化[3～6]等多种疾病的病理生理过程，本文就miR-494在神经系统疾病中的研究进展进行综述。

1 MiR-494与脑缺血

多项研究发现miR-494与脑缺血有着密切的关系。Zhai等[7]发现大鼠大脑中动脉脑缺血再灌注24 h后缺血侧脑皮质中miR-494明显升高，bcl-2 mRNA和bcl-2蛋白明显降低，bcl-2为抗凋亡基因，能通过多种途径抑制细胞凋亡而对脑细胞发挥保护作用，而bcl-2 mRNA为miR-494的靶基因，缺血皮质中升高的miR-494可能通过降低bcl-2的表达进而促进细胞凋亡。同时，Kandiah等[8]在大脑中动脉缺血/再灌注(24 h和48 h)大鼠缺血脑组织中发现miR-494表达明显增高，筛选miR-494的靶基因确定了其靶基因—编码VSNL1(Visinin-like 1,VSNL1)的基因和水通道蛋白4(Aquaporin4,AQP4)基因，VSNL1为一种神经元钙感受蛋白，被认为是脑卒中的特异性和有前景的标志物，但对脑卒中的具体作用机制尚不清楚，AQP4在脑中表达丰富，miR-494可以通过抑制AQP4的表达加重血管源性水肿从而对脑卒中有损害作用。此外，Song等[3]发现氧糖剥夺缺血细胞模型(oxygen-glucose deprivation,OGD)中miR-494表达明显升高，高表达的miR-494靶向Sox8(Sex determining region Y-related high mobility group box,Sox)并下调其表达，下调的Sox8通过PI3K/AKT/mTOR以及MAPK通路导致细胞活力下降及细胞凋亡，随后在体内外实验中用鸡血藤提取物抑制miR-494的表达证实低表达的miR-494对缺血脑细胞有保护作用。另Sabine等[9]给予后肢缺血小鼠模型应用GSO(Gene Silencing Oligonucleotides,GSO)抑制miR-494的表达发现可以促进血流恢复及刺激下肢动脉再生及新生血管形成从而发挥保护作用，未来需要进一步试验验证miR-494在脑血管中的作用。

动脉粥样硬化可以引起动脉狭窄甚至闭塞，是缺血性脑卒中的重要危险因素。粥样硬化发展的初始阶段，循环中的单核细胞被募集至受损的血管内皮细胞处并分化成巨噬细胞，巨噬细胞吞噬过多的脂质成为泡沫细胞，泡沫细胞凋亡后形成富含脂质的中心坏死区外包纤维帽，即动脉粥样硬化，Sabine等[10]使用GSO-494抑制miR-494的表达，发现动脉粥样硬化模型动物血管壁中巨噬细胞数量明显减少，对动脉粥样硬化有保护作用。此外，Anouk等[2]发现人类动脉粥样硬化斑块，特别是不稳定斑块中miR-494表达特别丰富，给ApoE-/-小鼠注射GSO-494，发现动脉粥样硬化斑块体积较前下降65%，这可能与GSO-494注射后抗动脉粥样硬化基因如TGFB27与IL33表达上调有关；同时还可见血浆中胆固醇水平的降低以及斑块稳定性增加，斑块稳定性的增加与斑块中心坏死区体积的减少和胶原蛋白含量的增加相关，推测其机制可能为抑制miR-494表达使血管壁中胆固醇经高密度脂蛋白大量流入肝脏，导致胆固醇水平的降低和中心坏死区体积的减少，胶原蛋白增加可能与其降解减少有关，胶原蛋白降解减少导致纤维帽厚度的增加，因此降低了斑块破裂的风险，最终可降低脑血管事件如短暂性脑缺血发作。

以上研究表明，miR-494对脑卒中有负向调控作用，可能成为治疗缺血性卒中的新靶点，未来需要更多的研究明确miR-494对脑脑缺血的作用及相关机制。

2 MiR-494与脑肿瘤

胶质瘤是最常见的中枢神经系统原发性肿瘤，它具有较强的侵袭性、转移性和增殖能力，尽管近年来在手术、放化疗等治疗方面取得了明显进展，但预后仍未见明显改善，因此迫切需要新的治疗方案来抑制胶质瘤细胞的增殖、迁移和促进其凋亡。越来越多的证据表明miRNA在各种类型肿瘤中表达明显异常，并且许多miRNA参与肿瘤细胞的凋亡、转化从而在肿瘤发生发展中起重要作用。Kwak等[11]在胶质瘤细胞系U-251中观察到miR-494可以通过激活基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)增强U-251细胞的侵袭性，其机制可能为miR-494抑制其靶基因p190B RhoGAP(p190B)的表达，然后再通过抑制表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)的溶酶体降解增加EGFR的稳定性，上调的EGFR通过激活下游信号通路磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/Akt和ERK促进MMP-2的分泌从而增加胶质瘤细胞的侵袭性，在U-251细胞系中抑制miR-494的表达可见其侵袭性的下降，因此提出靶向miR-494治疗可能成为控制胶质瘤侵袭性的治疗方法。同时，Li等[12]发现胶质瘤组织中miR-494-3p明显高于正常脑组织，抑制miR-494-3p的表达可以诱导胶质瘤细胞的早期凋亡，进一步研究发现miR-494-3p与磷酸酶和张力蛋白同源物(Phosphatase and tensin homolog,PTEN) mRNA结合下调PTEN的表达，PTEN是一种重要的肿瘤抑制因子，下调的PTEN能通过激活AKT信号通路增强胶质瘤细胞的侵袭性和增殖能力，并在小鼠胶质瘤模型中抑制miR-494-3p的表达进一步证实了miR-494-3p的下调能降低胶质瘤的侵袭和增殖能力及促进胶质瘤的凋亡。但是Zhang等[13]在人胶质瘤U-251和SF767及鼠胶质瘤C6细胞系中用铁螯合剂化合物331上调miR-494的表达，导致CDC20的表达降低使有丝分裂障碍进一步导致胶质瘤细胞活力的下降及凋亡。与Zhang等研究结果一致，Cosset等[14]发现miR-494在胶质瘤细胞中高表达导致了细胞增殖和克隆的减少，miR-494的这种功能可能是通过调节细胞代谢及凋亡基因如PDK1、MET、PLAUR、ELMO1和MAPK6来实现的。以上研究结果相矛盾可能与细胞模型及miR-494模拟物/抑制剂不同有关，也可能是由于miR-494对胶质瘤细胞的调节具有双向性，需要更多的研究进一步证实miR-494在胶质瘤增殖、侵袭及转移方面的作用。

MiR-494与其他脑肿瘤也有关系。Asuthkar等[15]发现上调miR-494的表达有助于减少成神经管细胞瘤的生长和血管生成，其机制可能为miR-494与配体蛋白聚糖-1(syndecan-1,SDC1) mRNA结合下调SDC1蛋白水平，SDC1是一种跨膜含硫酸乙酰肝素的蛋白多糖，当从细胞表面脱落时能促进肿瘤生长和血管生成，从而抑制成神经管细胞瘤的生长和血管生成。Chang等[16]发现在头颈鳞状细胞癌中miR-494表达明显下降，但随后的PCR并未证实，可能是由于对照组样本量太小不具有代表性，也可能与miR-494表达的组织特异性有关(对照组组织来源于扁桃体和卵巢)，也可能与实验条件有关。随后，Chang等[17]使用水飞蓟宾提高miR-494的表达，发现miR-494直接与Bmi1及ADAM10 mRNA的3’UTR结合抑制Bmi 1及ADAM10的表达能降低头颈鳞状细胞癌细胞的多能性进而抑制其侵袭性，同时研究发现抑制miR-494的表达与患者的低生存率和淋巴结转移相关。

3 MiR-494与神经变性病

Xiong等[18]在MPTP诱导的帕金森小鼠模型中发现过表达miR-494能明显降低DJ-1的表达，DJ-1一方面能通过Erk1/2eElk1通路调节SOD1的表达对氧化损伤起保护作用；另一方面作为分子伴侣能抑制微管相关蛋白1B的聚集导致的内质网应激性神经元凋亡，miR-494通过降低DJ-1的表达致使细胞对氧化应激更敏感从而导致多巴胺能神经元的丢失，加重MPTP诱导的神经变性。Machado-Joseph病，即脊髓小脑共济失调3型，主要是由于ataxin-3(ATXN3)基因3’端CAG病理性扩增引起的多聚谷氨酰胺病，Carmona 等[19]发现在小鼠体内过表达miR-494能降低突变的ATXN3水平及减轻神经功能障碍，进一步研究发现突变的ATXN3导致miR-494合成及加工受损，引起miR-494表达下降，结果低表达的miR-494使更多的ATXN3基因突变，形成一个正反馈循环不断促进ATXN3基因突变从而导致发病。Montag等[20]发现miR-494在疯牛病病毒感染的猕猴脑中明显升高，推测miR-494的靶基因为涉及蛋白质聚集障碍的基因，但miR-494与朊蛋白病的影响及作用机制尚未研究。

Wu等[21]发现miR-494在注意力缺陷多动障碍大鼠模型前额叶皮质中表达明显下降，荧光素酶报告分析提示Bhlhb2 mRNA为miR-494的靶基因，Bhlhb2为脑源性神经营养因子的重要转录抑制因子，与神经元活动及运动控制有关，注意力缺陷多动障碍大鼠模型前额叶皮质中miR-494表达下降，对Bhlhb2 mRNA抑制减弱，Bhlhb2表达上调从而导致注意力多动缺陷障碍。此外，An等[22]发现慢性铅中毒大鼠海马中miR-494表达明显下降，可能与神经损伤、神经退行性变、轴突和突触功能失调相关，但是miR-494是如何参与铅中毒导致的神经变性病的机制尚不清楚。

4 MiR-494与脊髓病

Zhu等[23]发现创伤性脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI)大鼠体内miR-494表达明显下降，使用miR-494激动剂提高miR-494的表达有助于改善SCI大鼠的功能恢复、减少损伤体积及抑制细胞凋亡，进一步研究发现miR-494的靶基因为PTEN，高表达miR-494通过下调PTEN水平，再通过负向调节AKT/mTOR，升高AKT/mTOR水平抑制细胞凋亡发挥保护作用。同时，Gu等[5]用长链非编码RNA X-非活性特异性转录物(long non-coding RNA X-inactive specific transcript,lncRNA-XIST)与miR-494互补结合抵消miR-494的作用，发现其靶基因PTEN表达上调，接着PI3K/AKT信号通路被阻断从而促进细胞凋亡而不利于SCI的恢复。此外，Brandenburger等[24]在结扎左侧坐骨神经制作的慢性收缩性损伤神经痛大鼠模型中发现脊髓中miR-494表达明显升高，但与神经痛的关系及相关机制需要进一步确定。

5 MiR-494的其他作用

近年来研究表明miR-494可以调节哺乳动物的昼夜节律。Shende 等[25]发现小鼠在光照12 h，黑暗12 h处理8～10 w后血清中miR-494表达具有昼夜节律性：中午附近和夜间8点或12点表达最高，在周期的其余部分呈低水平，进一步研究发现miR-494的靶基因为Bmal1(Brain,muscle ARNT-like protein 1),Bmal1为一种生物钟基因，Bmal1与Clock(circadian locomotor output cycles kaput)基因，以及Per和Cry(Cryptochrome)基因相互作用形成的反馈环是视上核及周围细胞的自主节律昼夜计时机制的重要组成部分，过表达miR-494能明显抑制Bmal1基因的活动从而导致生物节律的紊乱进而对体内一系列生理生化反应产生影响。

研究还发现miRNA在免疫耐受的维持及T细胞介导的免疫反应方面起重要作用。Jernas等[6]发现多发性硬化患者T细胞中miR-494表达明显降低，同时伴有肿瘤坏死因子配体超家族成员14(Tumor necrosis factor ligand superfamily member 14,TNFSF14)的明显降低，TNFSF14为miRNA的靶基因，对CD4+T细胞的存活至关重要，miR-494可能是通过调节TNFSF14的合成导致多发性硬化。Teppen等[26]发现急性酒精暴露导致的焦虑缓解大鼠杏仁核中miR-494表达明显下降，可能是通过增加环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(cyclic adenosine monophosphate response element binding protein,CBP)、p300、Cbp/p300相互作用的转录激活因子2(Cbp/p300-interacting transactivator 2,Cited2)以及乙酰化组蛋白H3赖氨酸9表达实现的。

6 小 结

MiR-494在中枢神经系统中表达丰富，且在中枢神经系统疾病中变化明显，对不同生理病理状态下miR-494表达变化、靶向基因及其上下游调控机制的研究发现miR-494有较广的调节功能，如miR-494可以靶向bcl-2 mRNA和Sox8或PTEN促进细胞凋亡参与脑缺血和脊髓损伤的调控，也可以靶向p190B、PTEN、细胞代谢及凋亡基因如PDK1,MET、PLAUR、ELMO1和MAPK6双向调控胶质瘤，此外miR-494可靶向DJ-1、ATXN3、Bhlhb2、SDC1、Bmi1、ADAM10、Bmal1及TNFSF14等基因参与神经变性病、成神经管细胞瘤、头颈鳞状细胞癌、昼夜节律、多发性硬化等多种疾病的发生发展，推测miR-494可能成为多种中枢神经系统疾病敏感、特异的生物标记物，同时为多种中枢神经系统疾病的治疗提供了新的靶点及治疗思路。目前关于miR-494在中枢神经系统疾病中的研究仍较少，作用机制及信号通路尚不明确，且研究主要以细胞和动物实验为主，人体试验相对较少，因此有必要进行更多的研究明确miR-494在中枢神经系统疾病中的作用及相关机制，以期用于临床。

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