MicroRNA-200 家族在中樞神經系統中的作用及其研究進展

胡小彤 張兵

MicroRNA是一類內生的、長度為20～24個核苷酸的小RNA。脊椎動物中miRNA-200家族包括miR-200a、 miR-200b、 miR-200c、miR-141 和 miR-429五種，它們作用于下游的mRNA，調控相關蛋白的合成與降解，從而調節各種信號通路來影響相關生理及病理過程，在中樞神經系統中發揮重要作用。明確各種miRNA-200家族在機體中的作用及其機制可能為臨床疾病的預防和治療提供新的可行性方法。

1 microRNA-200簡介

miRNA 200家族是miRNA中的一員，其在動物的進化中高度保守，存在于所有脊椎動物中，在無脊椎動物(如果蠅屬)中則有與其同源的miR-8存在[1]。在脊椎動物中miRNA-200家族包括miR-200a、miR-200b、miR-200c、miR-141和miR-429五種，它們分別來自2個基因簇，miR-200b/a/429基因簇轉錄自小鼠4號染色體及人類1p36染色體的增強子；miR-200c/141基因簇則轉錄自小鼠6號染色體及人類12p13染色體的增強子；2個基因組的種子序列只有1個堿基不同，miR-200a和miR-141的種子序列為AACACUG，miR-200b、miR-200c及miR-429的種子序列為AAUA CUG[2-3]。2組種子序列的輕微不同導致他們調節不同數量的mRNA[4]，經Targetscan、microRNA、miRmap3個軟件預測，miR-200a和miR-141的靶基因有375個，miR-200b、miR-200c及miR-429的靶基因有475個，其中有66個為五種miRNA的共同靶基因，說明同一家族的不同miRNA主要作用于不同的靶基因[5-7]。它最初與嗅覺神經發生和抑制癌癥浸潤有關[8-9]，后又發現其能發揮調節氧化應激等多種作用[10-13]。

2 microRNA-200在中樞神經系統中的作用

2.1 在缺血性腦卒中中的作用

Wei等[14]發現在HT-22細胞中抑制miR-200a-3p、miR-200b-3p、miR-429能夠抑制缺氧/復氧引起的細胞死亡，并發現這種作用是通過降低活性氧(reactive oxygen species,ROS)的水平，增加Bcl-2和p-Akt的表達，減少Bax和caspase-3的表達來實現的。

Di等則發現miR-200家族的可能結合靶點包括脯氨酰羥化酶2(PHD2)mRNA的3’非翻譯區，通過使其表達沉默，PHD2能羥化缺氧誘導因子(HIF-1α) 使其在氧供正常情況下蛋白降解。在缺氧狀態下HIF-1α迅速減少，腦卒中后HIF-1α的激活能促進神經細胞的存活，HIF-1α失活則會增加腦損傷的發生。miR-200家族的過表達能夠增加腦卒中后HIF-1α的表達，因此對腦卒中后的大腦具有保護作用[15]。

腦缺血缺氧損傷后reelin蛋白能夠提供保護作用，Stary等[16]用雙熒光素酶法測定證實了reelin基因的3’非翻譯端是miR-200c的直接作用靶點，且腦中miR-200c水平的變化與reelin蛋白表達成反比。在小鼠腦局部短暫缺血模型中用miR-200c抑制劑對小鼠進行預處理，發現其能降低大腦中動脈栓塞后miR-200c的水平，導致腦梗死體積和神經功能損害的顯著降低。因此，降低腦卒中后腦中miR-200c的含量是減輕腦卒中后腦損傷的一種潛在方法。

Lee等[17]采用栓塞小鼠大腦中動脈15 min或120 min的方法對小鼠進行缺血預處理或造成小鼠局腦缺血，3 h或24 h后取材獲得RNA樣本，并選擇性地將miRNA轉染到Neuro-2a細胞中，發現miR-200在缺血預處理后3 h含量顯著增加，其中miR-200b,miR-200c和miR-429能夠下調HIF prolyl hydroxylase 2(HIF-PH2)，具有顯著的神經保護作用，可能在腦卒中未來的研究和治療應用中發揮重要作用。

2.2 在神經細胞增殖、分化中的作用

miR-200a曾被認為能通過作用于相應的基因來調節突觸功能、神經發育和神經存活。Trim2是E3-泛素連接酶，在調節神經元極性和軸突生長中起重要作用。Jin等人[18]證實miR-200a能直接作用于Trim2蛋白的mRNA的3’非翻譯區，減少Trim2的表達，從而影響疾病進程。

在神經元始祖細胞(NPC)和少突膠質細胞始祖細胞(OPC)中Santra 等[19]發現miR-200a能作用于Grb2，阻斷EGFR/Grb2/Ras/MEK/ERK/c-Jun信號通路，抑制增殖，進而誘導MBP(存在于成熟的少突膠質細胞)合成和OPC的分化(c-Jun激活能負性調節MBP合成)。miR-200a抑制FOG2和PTEN(PI3K抑制劑)，間接激活AKT及下游信號分子，促進分化，促進MBP合成雷帕霉素受體蛋白(mROT)，抑制凋亡(MDM2)。miR-200a也可以直接抑制p53，減輕腦缺血后神經細胞凋亡率。

Buller等[20]則發現在OPC的培養基中miR-200能直接作用于血清應答因子(SRF)的3’非翻譯端，抑制其表達并抑制OPC的分化；同樣在PC12神經元細胞中Pandey等[21]人證實miR-200家族能夠直接作用于SOX2和KLF4，增加其表達，并能夠促進神經元分化，而降低其表達則促進神經元的增殖。

2.3 在膠質細胞瘤中的作用

腦的發育和神經元的分化都需要SIM2-s，Su等[22]在實驗中發現相比于正常腦組織，膠質瘤細胞中miR-200a的表達水平降低。SIM2-s是miR-200a的靶目標，所以miR-200a的表達水平降低將導致膠質瘤細胞中SIM2-s表達上升。因此，miR-200a可以成為膠質瘤的治療手段之一。

在一些類型的腫瘤中可以觀察到miR-200b的過表達特別是在體外神經膠質瘤細胞中，miR-200b靶向作用于CREB1基因并抑制腫瘤細胞的生長[23]，但是在人體神經膠質瘤中這種相關性尚未得到證實。

2.4 在中樞神經系統中的其他作用

Lee等[24]對處于活躍期和深眠期的地鼠腦組織分別進行microRNA基因芯片分析，發現在深眠期miR-200家族含量降低。在SHSY5Y細胞中用特定的發夾結構抑制劑作用于相應的miRNA增加許多蛋白的泛素化作用，從而能夠增加球形蛋白的結合作用。向SHSY5Y細胞中轉染miR-200的類似物使其過表達能降低結合作用。該結果有力地說明了miR-200家族與泛素化修飾過程有關。miR-200家族被抑制時SHSY5Y細胞對糖氧剝奪模型引起的細胞死亡耐受力增加；導入miR-200類似物時則更加敏感。但目前還不能確定這種保護或者損害作用源自miR-200家族抑制劑(類似物)的直接作用，還是miR-200含量變化引起的泛素化修飾蛋白的改變。

Jadhav等[25]證明了miRNA-200b在小膠質細胞中表達，并通過調節分裂素激活的蛋白激酶通路來調節小膠質細胞的炎癥應答反應過程，包括炎癥因子的分泌、NO的產生、小膠質細胞的遷移和神經元的存活。

在N171-82Q小鼠亨廷頓舞蹈病(Huntington’s disease HD)模型中Jin等[18]發現miR-200a和miR-200c能夠調節突觸功能、神經發育和神經存活。改變miR-200a和miR-200c的表達可以改變神經元可塑性和神經元存活的相關蛋白，進一步研究也表明可以擾亂HD發病機制中若干miRNA的表達，這將為HD的治療提供新的治療方法。

He等[26]利用實時PCR基因芯片分析法在唐氏綜合征Ts65Dn小鼠模型的腦組織中測得多種miRNA的表達量發生變化，其中miR-200家族表達下調最明顯，但其如何在唐氏綜合征的發生發展過程中起到作用尚未得到闡明。Boese等[27]在小鼠狂犬病模型中也發現了相同問題。

3 小 結

綜上所述，miR-200家族在缺血性腦卒中神經元的增殖、分化，膠質細胞瘤及其他中樞神經系統疾病中的保護作用已經被逐漸認識，但具體作用機制還有待進一步研究。因其生物制劑價格昂貴，如何將其廣泛應用于臨床疾病的預防、檢測及治療或許將成為下一階段的研究重點。

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