miRNA在癲癇發病機制中的研究進展

陳愛玲，刁麗梅,2*

(1.廣西中醫藥大學 研究生院，廣西 南寧530001；2.廣西中醫藥大學第一附屬醫院，廣西 南寧530023)

癲癇是一組由大腦神經元異常高度同步放電所導致的腦功能短暫異常的結果，臨床表現主要以反復發作的抽搐及意識改變為主，嚴重的影響人們的工作、日常活動及身心健康。目前據統計全球約有5×107例癲癇患者，其中約有80%在發展中國家，我國約有900萬例癲癇患者，每年仍有4.5×105例癲癇患者新發[1]。近年來通過研究發現，癲癇發作的患者腦組織中存在多種細胞蛋白代謝，這些結果的表現與多種基因模式的改變有關。近年來基因芯片的出現，為進一步探索miRNA與癲癇的發生發展關系、癲癇的治療及預后方面提供了有利的幫助。這些miRNA主要在癲癇的發作過程參與了神經系統中的炎癥反應、神經元壞死、神經細胞凋亡、樹突生長、突觸重塑、膠質細胞增生、癲癇網絡形成、神經遞質及其受體功能受損等過程。綜上所描述的一系列神經系統的各種病理改變，最終形成了海馬內回返興奮性環路，導致了癲癇的發生和發展。以下將幾種miRNA與癲癇的發生發展關系進行綜述。

1 與癲癇發生發展相關的miRNA

1.1miRNA-134

目前研究認為有多種miRNA主要通過調控及修飾蛋白質等形式影響突觸重塑，從而誘導癲癇發作[2]。樹突棘作為突觸的主要組成部分，其異常生長是突觸重塑的重要標志[3]。miRNA-134在腦組織的海馬神經元上分布廣泛，主要通過參與海馬神經元結構的調控來影響神經元樹突棘的結構，影響癲癇的發生[4]。Gaughwin[5]等觀察到，通過抑制miR-134可以減少體內Dcx蛋白的表達量，而Dcx蛋白的主要作用是通過調節神經元遷移影響突觸形成，因而可誘導癲癇的發生發展。Limk1作為與癲癇發作相關的miR-134的靶基因，主要以調控肌動蛋白影響樹突棘的整體結構，以此與癲癇產生相關性。Schratt 等[6]研究結果顯示miR-134參與了調控樹突棘形態的過程。CREB作為神經元可塑性的調控因子，可通過磷酸化活性形式影響樹突生長和結構。而miR-134 通過轉錄調節CREB蛋白的表達來影響癲癇的發生與發展[7]。以上研究結果表明，miRNA-134可以通過調控相關miRNA的靶基因參與突觸重塑來誘導癲癇發作。

1.2miRNA-146a

miR-146a被發現是通過參與炎癥反應與癲癇發生相關性[8]，而炎癥反應主要是通過調控不同的炎性因子來影響癲癇發生。Vezzani 等[9]通過對一些嚙齒目的動物進行癲癇造模，發現在動物癲癇發作區炎癥因子的表達量增多，表明炎癥反應與癲癇有相關性。Toll 樣受體4( Toll-like receptor 4，TLR4) 作為一個重要的免疫受體，有研究發現它主要通過調節NF-κB、INF-α、IL-6、IL-1等炎性因子的表達水平參與炎癥反應，從而與癲癇形成相關性[10]。Omran 等[11]在幼年大鼠顳葉癲癇海馬組織中，發現當IL-1表達水平升高時，miR-146a的表達水平下降，相反miR-146a的表達水平升高，表明miR-146a在癲癇發作過程中發揮著“保護”作用。神經膠質細胞通過參與神經元的物質代謝，主要表現為谷氨酸代謝的紊亂，而谷氨酸作為腦組織內的興奮性氨基酸，可誘導癲癇發作[12]。Iyer等[13]在異常的神經膠質細胞中發現miR-146a的表達量是升高的，主要發生機制表現為miR-146a可以促進神經膠質細胞增生，造成神經膠質細胞功能異常，從而影響癲癇發作。

1.3miRNA-184

研究顯示，癲癇的反復發作可以引起神經細胞凋亡，而細胞凋亡又可引起細胞間突觸重塑，誘發癲癇的反復發作[14]。有研究報道，機體主要通過調控不同作用的miRNA來影響神經元細胞凋亡，從而影響癲癇的發生發展[15]。miR-184 也是一種細胞凋亡調控因子[16]。McKierman 等[17]發現miR-184在癲癇模型中的表達是下調的，具有抗凋亡作用。另有文獻研究報道，在腦組織的海馬CA3區和CA1區內的椎體神經元中miRNA-184是高表達的，可能通過抑制AKT2的表達水平以減少神經元細胞凋亡數目，從而起到保護神經作用[18]。研究發現大多數miR-184存在于腫瘤細胞中，所以關于miR-184在癲癇中的發生機制，需要進一步探究。

1.4miRNA-187

炎癥反應作為癲癇發生發展機制中常見的原因之一，參與炎癥反應的相關炎性因子一方面可通過破壞血腦屏障加重神經系統的損害；另一方面通過增強神經元細胞的興奮性影響癲癇的發生。Walid等[19]通過匹羅卡品誘導顳葉癲癇模型，觀察到miR-187與炎癥反應有相關性，同時發現IL-10是抗炎因子，可以預防癲癇的發生發展。IL-10與miR-187在顳葉癲癇發生的各個階段中表達水平相反。從以上描述中可以發現，IL-10、miR-187在癲癇的發生發展中扮演著重要的角色，同時也為研究顳葉癲癇及其相關治療與預后提供了新的理論依據與研究方向。

1.5miRNA-132

Lagos-Quintana 等最先在神經組織中觀察到miR-132的豐富表達，同時也驗證了其結果[20]。根據統計，miR-132主要通過影響突觸的結構和功能來誘發癲癇，主要通過以下兩種方式影響突觸的結構和功能：一方面可通過調節樹突棘與軸突的生長發育等來影響突觸發育和結構變化；另一種方式是通過調節遞質的傳遞效能及可塑性相關蛋白質的合成影響突觸功能可塑性[21]。有研究報道，CREB作為miR-132基因的一種重要的轉錄因子可通過發生磷酸化，影響miR-132的表達[22]。同時研究發現，在自發性發作的小鼠癲癇模型中的觀察到CREB表達量明顯升高，而通過減少CREB的表達則會抑制小鼠癲癇的發作[23]。MeCP2作為一種多功能的核蛋白，通過調節樹突棘形態、介導突觸傳遞、神經傳遞和突觸重塑在中樞神經系統中發揮作用。有結果顯示MeCP2通過與活性靶點的啟動子相結合來調節并轉錄激活因子CREB1，從而影響miR-132的表達[24]。BDNP是第一個在最高等脊椎動物被發現的MeCP2的目標基因，在培養的神經元細胞中發現， MeCP2通過結合BDNF啟動子III來抑制BDNF的轉錄。而BNDF已被證實作為一種神經生長因子參與了苔蘚纖維出芽生長、突觸重塑、神經元成熟及神經發生的過程[25]。

1.6miRNA-34a

癲癇持續狀態后神經組織可出現多種形式的病理改變，而細胞凋亡是神經元病理損傷常見的形式之一，主要通過內源性與外源性信號導致細胞死亡。而細胞的死亡意味著細胞數目的減少，進一步的使細胞間的突觸重組，形成異常興奮性突觸環路，導致癲癇的進一步發生、發展。前面提到的miR-184作為下調抗凋亡miRNA，而miR-34a則是上調抗凋亡miRNA。據文獻報道，miRNA-34a可通過調控上百種蛋白表達上調[26]，直接誘導神經元細胞凋亡并終止細胞周期。曾有研究者發現，在造模成功的癲癇大鼠的海馬區miRNA表達譜發生明顯地改變，其中主要表現有上調和下調，其中miR-134的上調幅度最顯著[27]。Duan W[28]等在人類肺癌組織中發現了miR-34a的表達下調，同時國內研究人員在體外細胞實驗中通過運用生物信息學Key Tar分析法進行預分析，檢測到BCL-2基因的miRNA可能是miR-34a的靶基因之一。在另一個試驗中，Farlie等[29]進一步發現BCL-2可能參與了神經元凋亡。Gregan等[30]發現P53會引起小腦顆粒神經元的凋亡，在神經凋亡中發現有含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解物酶3(caspase-3)的激活。而Hu等[31]在大鼠癲癇模型中發現 miRNA-34a可以激活caspase-3，使細胞凋亡數目增加，而通過抑制miRNA-34a的表達，可以影響miRNA-34 a—bcl-2—caspase-3表達通路，觀察到海馬CA1區和CA3區神經細胞凋亡數目明顯減少。此外，Aranha等[32]在研究中觀察到，與神經細胞凋亡相關的miRNA-34a不但具有促進凋亡的作用，而且與神經元的分化過程密有關。

2 總結與展望

綜上所述，miRNA的出現為我們對癲癇的認識及其癲癇的治療有了一個全新的認識，加深了我們對于癲癇發生機制的理解，但是這些認識還只處于初級階段。大部分關于miRNA在細胞和動物中的作用和機制的研究還處于離體水平，仍需要進一步對miRNA潛在的靶點及其對癲癇的診斷和治療進行探討。對于癲癇不同的發病機制，涉及到不同的基因，不同的基因又有著不同的靶基因，這些對于癲癇的研究有著巨大的潛力。同時，為癲癇發病機制及治療的研究提供更多的依據。