miR-132的生理功能及其在疾病中的作用

陈鑫玥 胡雪玲 孙丽华▲

1.哈尔滨医科大学，黑龙江哈尔滨150081；2.哈尔滨医科大学药学院药理学教研室，黑龙江哈尔滨150081

miR-132的生理功能及其在疾病中的作用

陈鑫玥1胡雪玲2孙丽华2▲

1.哈尔滨医科大学，黑龙江哈尔滨150081；2.哈尔滨医科大学药学院药理学教研室，黑龙江哈尔滨150081

微小RNA（MicroRNAs）是内源性小分子RNA，通过介导mRNA的降解或抑制其转录，在转录后水平调控基因表达。miR-132成熟序列长度为22 bp，由长度为66 bp的miR-132的前体序列剪切而来。miR-132具有进化保守性，在人、大鼠、小鼠、猿等物种中具有相同的序列与结构。miR-132具有组织特异性，在与神经相关的组织中高表达，参与轴突生长、突触的增殖分化、神经肿瘤的形成等过程。本文进一步明确了miR-132在癌症、神经退行性疾病、精神分裂症、免疫系统疾病等生命过程中所发挥的重要作用。

miR-132；癌症；神经系统疾病；免疫系统疾病

微小RNA（microRNA，miRNA）是一类生物内源的非编码小RNA，由20～24个核苷酸组成，通过与mRNA转录物的3＇非翻译区结合而调控基因转录后表达[1]。miR-132是发现较早的miRNA之一，2002年马克斯普朗克学会的Lagos-Quintana等首次在小鼠神经组织中发现了miR-132。随后，分别在人、斑马、鱼、牛等不同物种的不同组织中发现了miR-132的表达[2]。成熟miR-132长度为22 bp，由长度为66 bp的前体序列进行加工而成[3]。人体内miR-132由两种同源miRNA组成，分别为hsa-miR-132-5p和hsamiR-132-3p。miR-132具有进化保守性，在人、大鼠、小鼠、猿等物种中具有相同的序列与结构，miR-132定位于大鼠的第10号染色体，小鼠的第11号染色体和人的第17号染色体。miR-132具有组织特异性，在与神经相关的组织中高表达，参与轴突生长、突触的增殖分化、神经肿瘤的形成等过程。miR-132参与调控癌症、神经退行性疾病、精神分裂症、免疫疾病。

1 miR-132与神经系统的关系

1.1 miR-132与神经退行性疾病

miR-132通过多种途径促进神经元生长。miR-132可以通过抑制RASA1 mRNA翻译正调节轴突延长[4]。此外，miR-132通过促进脑源性神经营养因子（BDNF）上调，发挥对中枢神经系统神经元的有益作用[5]。miR-132作为神经营养的重要调节剂，主要作用通过cAMP/PKA-和ERKCREB依赖性信号途径实现对轴突生长的调节[6-7]。

miR-132通过调节多巴胺神经元生成参与神经退行性疾病。有研究构建了小鼠胚胎干细胞细胞株CGR8模型，这种模型可以在酪氨酸羟化酶（TH）启动子的调控下稳定表达绿色荧光蛋白（GFP），所以TH-阳性神经元可以很容易地使用荧光激活细胞分选（FACS）进行排序。然后，对纯化的TH-阳性神经元进行miRNA芯片分析。由miR-132反义寡核苷酸（miR-132-ASO）诱导的内源性miR-132的直接下调促进TH阳性神经元的分化，而且miR-132-ASO可以大大扭转在TH阳性神经元分化中miR-132起到的抑制作用。最终确定miR-132以Nurr1基因作为直接靶点，通过调节Nurr1基因的表达来调控胚胎干细胞分化为多巴胺神经元[8-9]。

阿尔茨海默病是一种多因素导致的神经退行性疾病，miR-132在颞叶皮质区和阿尔茨海默病患者大脑的海马CA1区神经元表达下调，被认为是参与人脑病变的首要监管分子。在原代培养的神经元中，miR-132特异性抑制剂可诱导细胞凋亡，从而miR-132过度表达起到了抗氧化应激的神经保护性作用。Wong等[10]采用原代神经元和PC12细胞进行试验，证明了miR-132通过直接调控PTEN，FOXO3a和P300来控制细胞的存活，这是AKT信号通路的关键调控因子。进一步研究证明PTEN，FOXO3a，P300和FOXO3a在阿尔茨海默症患者的脑内表达量显著升高。这些结果表明，该miR-132/PTEN/FOXO3a信号转导途径在阿尔茨海默症等神经退行性病中发挥重要作用。Lau等[11]的实验证明在阿尔茨海默症的信号通路中，转录因子（TF）FOXO1a是miR-132另一个关键的靶点。

帕金森病是一种以运动症状为特征的神经退行性疾病，临床表现为运动不能、肌强直和震颤静止等[12]。有报道称miR-132通过作用于RIMS3、SEMA6D和SYNJ1三个靶基因，使细胞外配体裸露，转录因子整合而参与帕金森病的形成[13]。

1.2 miR-132与神经系统其他疾病

已有实验表明，环磷腺苷效应元件结合蛋白（CREB）通过调控miR-132树突分支和树突棘生成来影响神经细胞的成熟。为了进一步研究miR-132对于认知功能的影响，进行了对比实验，结果显示miR-132（＞3倍）的增加（超生理水平的增加）会抑制学习认知功能。为了确保正常的学习和记忆形成，必须把miR-132的水平保持在有限的范围内[14]。miR-132的不正常表达会损害短期认知记忆的形成[15]，还会导致应激诱导性认知缺陷[16]。

在胎儿无脑畸形脑组织内[17]、抑郁症患者的血清内[18]及癫痫患者体内[19]均发现miR-132上调。在进行性核上瘫的患者血清内则发现有miR-132的损失[20]。

2 miR-132与精神分裂症的关系

精神分裂症的特征在于情感、认知、神经形态及神经起源的分子异常。在大脑中，miR-132的增加会影响神经元分化，突触的复杂性和可塑性，在精神分裂症患者体内，miR-132的这种作用会被打乱[21]。在精神分裂症患者和其下一代体内，环磷酸腺苷反应元件和N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体调控的miR-132显著下调。在精神分裂症患者中，对基因表达微阵列的miR-132靶基因表达的分析表明在精神分裂症受试者中有26个基因上调。在精神分裂症患者中出现了由NMDA受体介导的功能减退症状，NMDA拮抗剂对小鼠产生了使前额叶皮质中的miR-132下调的作用。此外，在青少年时期，小鼠前额叶皮层miR-132的表达具有显著发育调控和与神经发育的关键过程重叠的作用。在产后短暂的时期内，成人额叶的miR-132表达可以被NMDA受体信号的药物抑制而下调。几个关键的基因，包括DNMT3A，GATA2和DPYSL3受miR-132调控，实验结果最终表明，miR-132的失调和miR-132的靶基因异常表达是目前导致精神分裂症的基本原理[22]。

3 miR-132与免疫炎症的关系

miR-132的功能之一是作为体内活性依赖整合的内源性介质，所以miR-132的敲除会增加促炎性分子的表达。Luikart等[23]开发了基于病毒的方法，在小鼠海马内检测和处理的活性依赖性miR-132，实验中，使用慢病毒和逆转录病毒记录miR-132的活性，miR-132在适当的地点和适当的时间表达，影响新生神经元的整合。使用一个含有多个靶序列的特定的“海绵”逆转录病毒敲除miR-132，会损害新生神经元融入成年人脑内兴奋性突触电路的过程。为了评估潜在的miR-132靶点，在神经元分化的PC12细胞中，使用了全基因组微阵列。在PC12细胞中miR-132敲除导致数百个基因的表达增加。功能分组显示，miR-132敲除诱导增加最多的基因是参与炎症/免疫信号的基因。

在大脑中，通过乙酰胆碱（ACH）的迷走神经的分泌和拦截细胞因子的产生而抑制外周炎症。miR-132以乙酰胆碱酯酶为靶向分子，在炎症刺激引起的白细胞过表达中发挥作用。注入锁定核酸（LNA）修饰的anti-miR-132的单核苷酸耗尽miR-132，小鼠的循环和组织中AChE升高。在转染的细胞中，突变的miR-132的3＇UTR结合位点使AChE基因的表达增加，但是在慢病毒感染的细胞中，pre-miR-132起到了抑制AChE的作用。实验结果表明靶向乙酰胆碱酯酶的miR-132在脑和身体的免疫炎症方面起到了功能调节器的作用[24]。miR-132的这种作用被用于治疗自身免疫性脑脊髓炎[25]。

4 miR-132与癌症的关系

miR-132的表达受到启动子的调控，并在肿瘤细胞转移和集落形成中起重要作用。研究表明，上游刺激因子-1（USF-1）可以通过与miR-132的启动子结合而增加miR-132的表达，因此，USF-1的基因沉默可以导致miR-132的下调，从而避免HepG2细胞在缺氧缺糖的条件下的凋亡，可以作为肝癌的治疗靶点[26]。在前列腺癌细胞中CpG岛甲基化会下调miR-132，miR-132通过直接作用于蛋白质-肝素结合表皮生长因子和人踝蛋白2（TALIN2），控制细胞黏附，从而起到抗前列腺癌转移的作用[27]。

miR-132在癌细胞中通过对致癌基因或抑癌基因的作用，参与癌症的发生。You等[28]在实验中发现，导入的miR-132显著抑制肺癌细胞在体外的迁移和侵袭，这表明了miR-132可能是一种新的肿瘤抑制基因。进一步的研究表明，EMT相关的转录因子-ZEB2是miR-132的一个直接的靶基因，miR-132与ZEB2的3＇非翻译区（3＇UTR）直接结合。进一步研究显示，miR-132可降低ZEB2 mRNA和蛋白质的表达水平。此外，过表达或沉默ZEB2能够提高或抑制肺癌细胞的迁移和侵袭。同时，敲除ZEB2逆转了由miR-132抑制剂介导的肺癌细胞迁移和入侵增强。因此，miR-132可以通过抑制靶向ZEB2所涉及的EMT过程，而抑制人类非小细胞肺癌的迁移和侵袭[28]。由荧光素酶报告基因分析和Western blot实验证实miR-132抑制视网膜母细胞瘤中抑癌蛋白Rb1的表达。过度表达的miR-132通过增加E2F靶基因的表达，降低pRb蛋白在胰腺癌细胞中表达，促进肿瘤细胞增殖。因此，miR-132的下调，可以有效抑制胰腺癌细胞的增殖[29]。

5 其他

作为内皮细胞特异性miRNA之一，miR-132在内皮靶向p120RasGAP，诱导新血管形成，被称为血管生成开关。调查结果显示，在人类血管生成的胚胎干细胞模型中miR-132高度上调，这在正常内皮中是检测不到的。对患有视网膜疾病的小鼠眼球转染miR-132模拟物及拮抗剂，发现miR-132拮抗剂可以抑制小鼠病变部位血管生长，阻止病情发展。miR-132作为血管生成开关，通过抑制内皮p120RasGAP表达而使Ras激活和诱导新生血管形成，而anti-miR-132则需要在血管保持静止状态时才可以起到抑制新血管形成的作用[30]。

在心血管疾病中，miR-132同样发挥重要的调节作用。利用miRNA芯片和qPCR分析，慢性输注血管紧张素Ⅱ后，造成大鼠高血压和心肌肥厚，大鼠的心脏、主动脉壁和肾脏的miR-132明显升高，此外，活化的内皮素受体，另一个Gαq偶联受体，也可增加miR-132的含量。相关研究分析了从心脏搭桥手术后的剩余动脉组织中获得的乳腺内动脉的组织样本，发现使用AT1R受体阻滞剂治疗的搭桥手术患者的动脉中miR-132表达水平降低，而用β-阻断剂治疗则没有效果[31]。数据表明miR-132参与了血管紧张素Ⅱ诱发的高血压的形成，为高血压病的机制提供了新的视角[31]。

除了上述疾病，miR-132还参与其他疾病的形成，比如：在哺乳动物中，miR-132已显示出调节脂肪细胞分化的功能参与肥胖的形成[32]；miR-132参与介导骨髓细胞的血管生成活性的损害[33]；在慢性阻塞性肺疾病患者体内出现miR-132的上调[34]。

6 展望

众多研究证明了miRNA在基因表达调控网络中的重要地位，为疾病诊断治疗提供了新的思路和强有力的干预策略。虽然目前对miR-132的调控知识了解得已相对较深，但在之后的几年里，仍有很多方面值得研究，例如：进一步了解miR-132的转录后调控过程，如何参与神经组织与免疫组织之间的通信等过程。随着认识的不断深入，miR-132将有望实现从理论研究到药物开发应用的转化，也必将在miRNA参与疾病诊断治疗领域实现重要的应用价值。

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Physiological function of miR-132 and its effects in diseases

CHEN Xinyue1HU Xueling2SUN Lihua2▲
1.Harbin Medical University,Heilongjiang Province,Harbin150081,China;2.Department of Pharmacology,College of Pharmacy,Harbin Medical University,Heilongjiang Province,Harbin150081,China

MicroRNAs(miRNAs)is endogenous small RNAs that regulate gene expression at the post-transcriptional level by mediating mRNA degradation or transcriptional inhibition.The length of mature miR-132 sequence is 22 bp, which comes from the 66 bp precursor of miR-132.miR-132 is conserved,which shares the same sequence and structure among human,rat,mouse.miR-132 had tissue specificity,which is highly expressed in nervous tissues,involved in axonal growth,proliferation and differentiation of synapses,neural tumor formation process.This review arm to further clarify that miR-132 plays an important role in cancer,neurodegenerative diseases,schizophrenia,immune system diseases.

miR-132;Cancer;Nervous system diseases;Immune system diseases

Q78

A

1673-7210（2014）10（b）-0159-04

2014-07-08本文编辑：任念）

国家自然科学基金面上项目（编号81371211）。

陈鑫玥（1993-），女，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨医科大学2011级临床在读七年制。

▲通讯作者