microRNAs 对脑出血神经炎症损伤作用的研究进展

向成明，周桂银，侯小红，樊银春，姚声涛

遵义医科大学附属医院，贵州遵义563000

脑出血（ICH）指非外伤性脑实质内血管破裂出血，占全部脑卒中的20%～30%，占卒中亚型的10%～15%［1］。ICH 引发脑损伤包括原发性损伤和继发性损伤。原发性脑损伤通常由于血肿的形成，导致解剖和压迫对相邻组织造成机械损伤。虽然最近使用微创手术方法减少了原发性脑损伤及手术并发症，但并没有解决ICH 继发性脑损伤。越来越多的证据表明，活化的小胶质细胞似乎是增强或减轻继发性脑损伤并参与随后的脑修复机制的免疫调节分子的主要来源［2］。为了确定潜在治疗靶点并有效治疗ICH 的炎症后遗症，需要更好地了解ICH 后继发性神经炎症损伤的机理及细胞和分子之间的相互作用。microRNAs（miRNAs）是一类具有独特基因功能的内源性核糖体调节因子，通过特定的RNA 降解或螯合来调节无数细胞的生理过程。miRNAs 及其靶基因参与了脑出血发病的关键过程，在脑出血炎症反应中发挥重要作用。

1 miRNAs的结构及功能

miRNAs 是一类内源的、长度为20～24 个核苷酸的短链非编码RNA。miRNAs 最初的形式是初级miRNAs 转录本（pri-miRNAs），它是在RNA 聚合酶Ⅱ的帮助下从基因组DNA 转录而来的。然后，primiRNAs 被转换成含有由倒置重复序列组成的茎环的功能性二级结构。前体miRNAs 从pri-miRNAs 中离开，被核酸内切酶Drosha（也称为核糖核酸酶Ⅲ）切割。接下来，前体miRNAs 通过Ran-GTP 依赖的机制由exportin-5输出到细胞质中。最后，前体miRNAs 被RNaseⅢ酶切割成成熟的miRNAs。成熟的miRNAs 对其他RNA 的功能和翻译可能具有广泛的影响［3］。单链miRNAs 被掺入RNA 诱导沉默复合物（RISC）中，RISC 将识别与miRNAs 序列互补的信使RNA 的3-非翻译区（3’UTR）。这将触发RISC 切割目标信使RNA，从而导致目标基因转录后沉默。在部分互补碱基配对的情况下，mRNA-miRNA 双链将保留在P 小体中，并可能最终被降解。这种转录后沉默的过程被称为RNA 干扰。另外，miRNAs 还可以通过RNA 激活（RNAa）途径增强基因表达。这种RNAa 主要通过miRNAs 与基因启动子的相互作用或通过干扰沉默元件的表达而发生。

2 miRNAs对小胶质细胞介导炎症反应的影响

近年来，miRNAs 对小胶质细胞介导的炎症有不少研究。例如TLR2 和TLR4 激活均可增加小胶质细胞中的miR-146a，破坏了正常的炎症反应，包括NF-κB和JAK-STAT信号通路［4］。miR-206通过直接与胰岛素样生长因子（IGF）1的3'-UTR结合，被证明可增强LPS 诱导的炎症并引起淀粉样β 蛋白释放。分析表明，IGF1 暴露可减轻miR-206 诱导小胶质细胞炎症，表明miR-206/ IGF1 信号通路可能与阿尔兹海默症相关的小胶质细胞炎症相关［5］。miR-93 在脑缺血再灌注（CIR）小鼠脑中得到明显抑制，miR-93的过表达减少了CIR小鼠的脑梗死体积并减轻了神经功能缺损。此外，miR-93 抑制了CIR 小鼠的炎症反应并降低了细胞凋亡的速率。同样地，miR-93 被证明可抑制小胶质细胞中IRAK4 和其他促炎基因［6］。在成年小鼠中，miR-124在小胶质细胞中表达，但不在外周单核细胞或巨噬细胞中表达。小胶质细胞中miR-124 的过表达减少了促炎性TNF-α 和一氧化氮的诱导［7］。

炎症是损伤后的一种复杂的免疫反应，神经炎症是决定神经系统疾病预后的关键因素之一，小胶质细胞被认为是最早作出反应的炎症细胞。小胶质细胞是中枢神经系统的固有免疫细胞，占胶质细胞的10%～15%，参与大脑发育、神经环境的维持以及对损伤和修复的反应［8］。活化的小胶质细胞可以吞噬血肿和细胞碎片，从而维持组织稳态，并促进神经功能恢复，同时还可以产生多种有害细胞因子，如促炎因子、趋化因子、活性氧等增加脑损伤。活化的小胶质细胞可以分化为两种表型：M1（释放促炎因子，如IL-1β、IL-6 和TNF-α）和M2（有助于血肿的吞噬作用和释放抗炎因子，如IL-10和TGF-β）。例如，活化的小胶质细胞可以分泌NLPR3 炎症体，同时损伤相关分析模式与PRRs 的结合激活NLPR3 炎症体，将IL-1β 和IL-18 前体裂解成生物活性物质，募集外周免疫细胞（中性粒细胞和巨噬细胞），放大炎症反应［9］。在中枢神经系统中，小胶质细胞/巨噬细胞表达TGF-β［2］。TGF-β 促进调节性T 细胞的增殖和分化，Tregs 通过IL-10/GSK3-b/PTEN 轴调节小胶质细胞极化到M2样表型，减轻脑出血后的炎症［10］。

3 脑出血神经炎症损伤中各类miRNAs的作用

3.1 miR-124 miR-124 几乎只在中枢神经系统中表达，被称为大脑特异性miRNA，并且主要具有抗炎作用。miR-124 可通过胆碱能抗炎途径和迷走神经在巨噬细胞中发挥抗炎作用。在这些巨噬细胞中，miR-124 通过减少Stat3 和TNF-α 转换酶来驱动抗炎极化作用；miR-124 对抗炎细胞因子IL-4 和IL-13 有上调作用，并且对于调节与抗炎巨噬细胞表型相关的基因表达是必需的［11］。miR-124 的这些抗炎作用是通过转录因子C/ebp-α 和（或）细胞因子受体IL6R 的翻译抑制来实现的。因此，miR-124 在巨噬细胞中具有关键的抗炎作用。在成年小鼠中，miR-124 在小胶质细胞中表达，但不在外周单核细胞或巨噬细胞中表达。小胶质细胞中miR-124 的过表达减少了促炎性TNF-α 和一氧化氮的诱导［7］。同样，在巨噬细胞中过度表达miR-124可能会靶向调节C/ebp-α，从而使其转化为更多的静止细胞。在实验性ICH 模型和红细胞裂解物处理的小胶质细胞模型检测miR-124水平，发现miR-124在体内和体外均降低了M1 标记的表达，促进了M2 标记的表达。miR-124 可能通过抑制小胶质细胞中C/ebp-α 的表达而下调炎症反应［12］。

3.2 miR-132 miR-132 最初在小鼠、后来在人类的神经组织中发现。长度为22 bp 的成熟miR-132序列，由66 bp 的前体序列生成。miR-132 在人类、大鼠、小鼠和其他物种中经历了保守的进化，表现出相同的序列和结构［13］。miR-132 是一类广泛的神经调节网络，参与神经元分化、成熟和功能的动态调节，并参与轴突生长、神经迁移和可塑性。miR-132的调节失调将导致神经系统中病理变化。例如，miR-132 通过靶向乙酰胆碱（ACh）的水解酶乙酰胆碱酯酶（AChE），从而增加ACh 的含量，增强胆碱能抗炎途径，导致促炎细胞因子如肿瘤坏死因子（TNF）-α 和白细胞介素（IL）-1b 的释放减少［14］。在实验诱导的小鼠ICH 中，miR-132 过表达的小鼠AChE 水平降低，从而减少了ACh 的降解。同时伴随着小胶质细胞数量的减少，炎性细胞因子IL-6、IL-1b和TNF-α表达也降低［15］。由此推测出miR-132可能通过靶向AChE而参与ICH炎症反应。

3.3 miR-152 miR-152 是一种肿瘤抑制因子miRNA，在肿瘤生物学中已被广泛研究［16］。最近研究发现，miR-152 在脂多糖（LPS）应激的巨噬细胞中发挥抗炎作用［17］。在大鼠ICH 模型中，miR-152 与炎症参数呈负相关，过表达miR-152 可使小胶质细胞中IL-1β、TNF-α 和IL-6 促炎细胞因子水平降低。已知硫氧还原蛋白相互作用蛋白（TXNIP）可以促进NLRP3 炎症体的激活，导致Caspase-1 酶原被激活，并特异性地切割IL-1酶原β 和IL-18酶原，产生各自的活性形式，然后从细胞中释放出来，促进炎症反应。研究发现，miRNA-152 可以阻断TXNIP 与NLRP3 的相互作用抑制NLRP3 炎症体的激活，从而减轻ICH的神经炎症［18］。

3.4 miR-155 miR-155在炎症中的作用2005年被首次发现，显示其表达在人B 细胞淋巴瘤中升高。随后研究表明，miR-155是B细胞发挥典型功能和细胞因子产生所必需的。在巨噬细胞中，TLR 配体和促炎细胞因子IFN-γ 上调miR-155 的表达［19］。miR-155 通过下调淋巴细胞相关抗原来放大T 细胞的增殖反应，从而参与慢性免疫反应［20］。在实验性SCI模型中，miR-155 缺失具有神经保护作用，并可改善组织学和功能结局指标。一些研究报道显示，miR-155 通过靶向M2 相关基因促进向M1 表型倾斜。miR-155 明显靶向与M2 表型相关的多个基因，并降低M2 相关抑炎因子（如Arg-1、IL-10 和CD206）的表达［21］。阻断miRNA-155 信号通路可通过减轻神经炎症对ICH后的神经损伤起到有益作用。

3.5 miR-21 和miR-146a miR-21 是一种可以有效调节神经炎症的抗炎miRNA。miR-21 在活化的免疫细胞（包括嗜中性粒细胞、树突状细胞、单核细胞/巨噬细胞和T 细胞）中上调。在小鼠骨髓来源的巨噬细胞和人血单核细胞中，miR-21 由TLR4-MyD88-NFκB 信号下游的LPS 诱导。miR-21 还影响其他免疫细胞的分化，包括T 细胞和树突状细胞。miR-146a 可通过靶向NF-κB 通路激活剂降低NF-κB 活化和T 细胞黏附，这可能会限制病理过程中免疫细胞的浸润和神经炎症［22］。因此，miR-146a 在各种神经系统疾病中均上调，表明细胞正在补偿病理性炎症并试图恢复体内平衡。在大鼠脑出血中，miR-21和miR-146a 可以通过TLR4/IRAK1/NF-κB 通路抑制ICH继发性炎症损害［23］。

3.6 miR-222 miR-222 是miR221/222 簇 的 一 个组成部分，其成员位于X 染色体（XP113）上，具有相同的种子序列［24］。miR-222 通过影响细胞增殖、肿瘤生长和细胞凋亡而与癌症的发生、发展和功能有关［25］。miR-222 在红细胞裂解液诱导的小胶质细胞中上调，miR-222过表达或抑制miR-222可显著改变小胶质细胞活性，从而调节红细胞裂解液诱发导致的小胶质细胞炎症反应。在小鼠脑出血模型中，miR-222通过抑制iTGB8的产生，减轻神经元炎症反应，改善神经元功能［26］。

3.7 miR-223 miR-223 在外周免疫细胞中具有抗炎特性。在巨噬细胞中，miR-223 驱动典型的抗炎巨噬细胞表型［27］。巨噬细胞中的miR-223 限制了NLRP3 mRNA 的翻译，后者编码NLRP3 炎性小体的关键成分。miR-223 还可以减少中性粒细胞和树突状细胞中的炎症信号传导［28］。现有数据表明，miR-223 对神经炎症级联反应均有正面和负面影响。在ICH 模型 中，miR-223 通 过caspase-1 和IL-1β 下 调NLRP3，抑制炎症，从而改善神经功能［29］。

4 小结

越来越多的证据表明，miRNAs是ICH继发性炎症反应调节的重要一环，通过参与ICH 炎症发病机制的分子靶点发挥作用。目前，miNRAs在ICH继发性神经炎症中的研究仍处于起步阶段。将ICH患者miRNAs 表达变化与其分子靶点相关联并阐明其作用机制，可以更清晰地了解ICH 后继发性炎症损伤的复杂过程，miRNAs有望成为ICH神经炎症损伤程度的一种潜在标记物和治疗靶点。