miRNA在癲癇發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

陳愛玲，刁麗梅,2*

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué) 研究生院，廣西 南寧530001；2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣西 南寧530023)

癲癇是一組由大腦神經(jīng)元異常高度同步放電所導(dǎo)致的腦功能短暫異常的結(jié)果，臨床表現(xiàn)主要以反復(fù)發(fā)作的抽搐及意識(shí)改變?yōu)橹?，?yán)重的影響人們的工作、日?；顒?dòng)及身心健康。目前據(jù)統(tǒng)計(jì)全球約有5×107例癲癇患者，其中約有80%在發(fā)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(fā)[1]。近年來通過研究發(fā)現(xiàn)，癲癇發(fā)作的患者腦組織中存在多種細(xì)胞蛋白代謝，這些結(jié)果的表現(xiàn)與多種基因模式的改變有關(guān)。近年來基因芯片的出現(xiàn)，為進(jìn)一步探索miRNA與癲癇的發(fā)生發(fā)展關(guān)系、癲癇的治療及預(yù)后方面提供了有利的幫助。這些miRNA主要在癲癇的發(fā)作過程參與了神經(jīng)系統(tǒng)中的炎癥反應(yīng)、神經(jīng)元壞死、神經(jīng)細(xì)胞凋亡、樹突生長、突觸重塑、膠質(zhì)細(xì)胞增生、癲癇網(wǎng)絡(luò)形成、神經(jīng)遞質(zhì)及其受體功能受損等過程。綜上所描述的一系列神經(jīng)系統(tǒng)的各種病理改變，最終形成了海馬內(nèi)回返興奮性環(huán)路，導(dǎo)致了癲癇的發(fā)生和發(fā)展。以下將幾種miRNA與癲癇的發(fā)生發(fā)展關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 與癲癇發(fā)生發(fā)展相關(guān)的miRNA

1.1miRNA-134

目前研究認(rèn)為有多種miRNA主要通過調(diào)控及修飾蛋白質(zhì)等形式影響突觸重塑，從而誘導(dǎo)癲癇發(fā)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(biāo)志[3]。miRNA-134在腦組織的海馬神經(jīng)元上分布廣泛，主要通過參與海馬神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的調(diào)控來影響神經(jīng)元樹突棘的結(jié)構(gòu)，影響癲癇的發(fā)生[4]。Gaughwin[5]等觀察到，通過抑制miR-134可以減少體內(nèi)Dcx蛋白的表達(dá)量，而Dcx蛋白的主要作用是通過調(diào)節(jié)神經(jīng)元遷移影響突觸形成，因而可誘導(dǎo)癲癇的發(fā)生發(fā)展。Limk1作為與癲癇發(fā)作相關(guān)的miR-134的靶基因，主要以調(diào)控肌動(dòng)蛋白影響樹突棘的整體結(jié)構(gòu)，以此與癲癇產(chǎn)生相關(guān)性。Schratt 等[6]研究結(jié)果顯示miR-134參與了調(diào)控樹突棘形態(tài)的過程。CREB作為神經(jīng)元可塑性的調(diào)控因子，可通過磷酸化活性形式影響樹突生長和結(jié)構(gòu)。而miR-134 通過轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)CREB蛋白的表達(dá)來影響癲癇的發(fā)生與發(fā)展[7]。以上研究結(jié)果表明，miRNA-134可以通過調(diào)控相關(guān)miRNA的靶基因參與突觸重塑來誘導(dǎo)癲癇發(fā)作。

1.2miRNA-146a

miR-146a被發(fā)現(xiàn)是通過參與炎癥反應(yīng)與癲癇發(fā)生相關(guān)性[8]，而炎癥反應(yīng)主要是通過調(diào)控不同的炎性因子來影響癲癇發(fā)生。Vezzani 等[9]通過對(duì)一些嚙齒目的動(dòng)物進(jìn)行癲癇造模，發(fā)現(xiàn)在動(dòng)物癲癇發(fā)作區(qū)炎癥因子的表達(dá)量增多，表明炎癥反應(yīng)與癲癇有相關(guān)性。Toll 樣受體4( Toll-like receptor 4，TLR4) 作為一個(gè)重要的免疫受體，有研究發(fā)現(xiàn)它主要通過調(diào)節(jié)NF-κB、INF-α、IL-6、IL-1等炎性因子的表達(dá)水平參與炎癥反應(yīng)，從而與癲癇形成相關(guān)性[10]。Omran 等[11]在幼年大鼠顳葉癲癇海馬組織中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)IL-1表達(dá)水平升高時(shí)，miR-146a的表達(dá)水平下降，相反miR-146a的表達(dá)水平升高，表明miR-146a在癲癇發(fā)作過程中發(fā)揮著“保護(hù)”作用。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞通過參與神經(jīng)元的物質(zhì)代謝，主要表現(xiàn)為谷氨酸代謝的紊亂，而谷氨酸作為腦組織內(nèi)的興奮性氨基酸，可誘導(dǎo)癲癇發(fā)作[12]。Iyer等[13]在異常的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)miR-146a的表達(dá)量是升高的，主要發(fā)生機(jī)制表現(xiàn)為miR-146a可以促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生，造成神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞功能異常，從而影響癲癇發(fā)作。

1.3miRNA-184

研究顯示，癲癇的反復(fù)發(fā)作可以引起神經(jīng)細(xì)胞凋亡，而細(xì)胞凋亡又可引起細(xì)胞間突觸重塑，誘發(fā)癲癇的反復(fù)發(fā)作[14]。有研究報(bào)道，機(jī)體主要通過調(diào)控不同作用的miRNA來影響神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，從而影響癲癇的發(fā)生發(fā)展[15]。miR-184 也是一種細(xì)胞凋亡調(diào)控因子[16]。McKierman 等[17]發(fā)現(xiàn)miR-184在癲癇模型中的表達(dá)是下調(diào)的，具有抗凋亡作用。另有文獻(xiàn)研究報(bào)道，在腦組織的海馬CA3區(qū)和CA1區(qū)內(nèi)的椎體神經(jīng)元中miRNA-184是高表達(dá)的，可能通過抑制AKT2的表達(dá)水平以減少神經(jīng)元細(xì)胞凋亡數(shù)目，從而起到保護(hù)神經(jīng)作用[18]。研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)miR-184存在于腫瘤細(xì)胞中，所以關(guān)于miR-184在癲癇中的發(fā)生機(jī)制，需要進(jìn)一步探究。

1.4miRNA-187

炎癥反應(yīng)作為癲癇發(fā)生發(fā)展機(jī)制中常見的原因之一，參與炎癥反應(yīng)的相關(guān)炎性因子一方面可通過破壞血腦屏障加重神經(jīng)系統(tǒng)的損害；另一方面通過增強(qiáng)神經(jīng)元細(xì)胞的興奮性影響癲癇的發(fā)生。Walid等[19]通過匹羅卡品誘導(dǎo)顳葉癲癇模型，觀察到miR-187與炎癥反應(yīng)有相關(guān)性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)IL-10是抗炎因子，可以預(yù)防癲癇的發(fā)生發(fā)展。IL-10與miR-187在顳葉癲癇發(fā)生的各個(gè)階段中表達(dá)水平相反。從以上描述中可以發(fā)現(xiàn)，IL-10、miR-187在癲癇的發(fā)生發(fā)展中扮演著重要的角色，同時(shí)也為研究顳葉癲癇及其相關(guān)治療與預(yù)后提供了新的理論依據(jù)與研究方向。

1.5miRNA-132

Lagos-Quintana 等最先在神經(jīng)組織中觀察到miR-132的豐富表達(dá)，同時(shí)也驗(yàn)證了其結(jié)果[20]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，miR-132主要通過影響突觸的結(jié)構(gòu)和功能來誘發(fā)癲癇，主要通過以下兩種方式影響突觸的結(jié)構(gòu)和功能：一方面可通過調(diào)節(jié)樹突棘與軸突的生長發(fā)育等來影響突觸發(fā)育和結(jié)構(gòu)變化；另一種方式是通過調(diào)節(jié)遞質(zhì)的傳遞效能及可塑性相關(guān)蛋白質(zhì)的合成影響突觸功能可塑性[21]。有研究報(bào)道，CREB作為miR-132基因的一種重要的轉(zhuǎn)錄因子可通過發(fā)生磷酸化，影響miR-132的表達(dá)[22]。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，在自發(fā)性發(fā)作的小鼠癲癇模型中的觀察到CREB表達(dá)量明顯升高，而通過減少CREB的表達(dá)則會(huì)抑制小鼠癲癇的發(fā)作[23]。MeCP2作為一種多功能的核蛋白，通過調(diào)節(jié)樹突棘形態(tài)、介導(dǎo)突觸傳遞、神經(jīng)傳遞和突觸重塑在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮作用。有結(jié)果顯示MeCP2通過與活性靶點(diǎn)的啟動(dòng)子相結(jié)合來調(diào)節(jié)并轉(zhuǎn)錄激活因子CREB1，從而影響miR-132的表達(dá)[24]。BDNP是第一個(gè)在最高等脊椎動(dòng)物被發(fā)現(xiàn)的MeCP2的目標(biāo)基因，在培養(yǎng)的神經(jīng)元細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)， MeCP2通過結(jié)合BDNF啟動(dòng)子III來抑制BDNF的轉(zhuǎn)錄。而BNDF已被證實(shí)作為一種神經(jīng)生長因子參與了苔蘚纖維出芽生長、突觸重塑、神經(jīng)元成熟及神經(jīng)發(fā)生的過程[25]。

1.6miRNA-34a

癲癇持續(xù)狀態(tài)后神經(jīng)組織可出現(xiàn)多種形式的病理改變，而細(xì)胞凋亡是神經(jīng)元病理損傷常見的形式之一，主要通過內(nèi)源性與外源性信號(hào)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。而細(xì)胞的死亡意味著細(xì)胞數(shù)目的減少，進(jìn)一步的使細(xì)胞間的突觸重組，形成異常興奮性突觸環(huán)路，導(dǎo)致癲癇的進(jìn)一步發(fā)生、發(fā)展。前面提到的miR-184作為下調(diào)抗凋亡miRNA，而miR-34a則是上調(diào)抗凋亡miRNA。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，miRNA-34a可通過調(diào)控上百種蛋白表達(dá)上調(diào)[26]，直接誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞凋亡并終止細(xì)胞周期。曾有研究者發(fā)現(xiàn)，在造模成功的癲癇大鼠的海馬區(qū)miRNA表達(dá)譜發(fā)生明顯地改變，其中主要表現(xiàn)有上調(diào)和下調(diào)，其中miR-134的上調(diào)幅度最顯著[27]。Duan W[28]等在人類肺癌組織中發(fā)現(xiàn)了miR-34a的表達(dá)下調(diào)，同時(shí)國內(nèi)研究人員在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中通過運(yùn)用生物信息學(xué)Key Tar分析法進(jìn)行預(yù)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(gè)試驗(yàn)中，F(xiàn)arlie等[29]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)BCL-2可能參與了神經(jīng)元凋亡。Gregan等[30]發(fā)現(xiàn)P53會(huì)引起小腦顆粒神經(jīng)元的凋亡，在神經(jīng)凋亡中發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn) miRNA-34a可以激活caspase-3，使細(xì)胞凋亡數(shù)目增加，而通過抑制miRNA-34a的表達(dá)，可以影響miRNA-34 a—bcl-2—caspase-3表達(dá)通路，觀察到海馬CA1區(qū)和CA3區(qū)神經(jīng)細(xì)胞凋亡數(shù)目明顯減少。此外，Aranha等[32]在研究中觀察到，與神經(jīng)細(xì)胞凋亡相關(guān)的miRNA-34a不但具有促進(jìn)凋亡的作用，而且與神經(jīng)元的分化過程密有關(guān)。

2 總結(jié)與展望

綜上所述，miRNA的出現(xiàn)為我們對(duì)癲癇的認(rèn)識(shí)及其癲癇的治療有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，加深了我們對(duì)于癲癇發(fā)生機(jī)制的理解，但是這些認(rèn)識(shí)還只處于初級(jí)階段。大部分關(guān)于miRNA在細(xì)胞和動(dòng)物中的作用和機(jī)制的研究還處于離體水平，仍需要進(jìn)一步對(duì)miRNA潛在的靶點(diǎn)及其對(duì)癲癇的診斷和治療進(jìn)行探討。對(duì)于癲癇不同的發(fā)病機(jī)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(duì)于癲癇的研究有著巨大的潛力。同時(shí)，為癲癇發(fā)病機(jī)制及治療的研究提供更多的依據(jù)。