miRNA与癫痫的研究进展

顾益飞综述,　林志国审校



miRNA与癫痫的研究进展

顾益飞综述,林志国审校

癫痫是以大脑内神经元异常放电导致反复抽搐发生为特点的神经系统疾病。目前全球癫痫患者约有5000万，在我国约为900 万[1]。每年我国有将近45万的新发患者，不仅给患者带来长期的痛苦，严重影响其生活质量，还给家庭和社会带来了沉重的负担。而抗癫痫药物只是单纯的抑制抽搐发作，无法从根本上治愈癫痫。所以，对癫痫发病机制的研究，有望对癫痫的诊断及治疗开启一个全新的思路。

早在21世纪初，科学家们就已经发现癫痫患者脑内基因表达有所改变，但具体机制不明。近年来有研究表明miRNA能够调控基因的表达，在炎症、胶质细胞增生、神经元死亡、突触重塑等方面发挥着重要的作用。此外，miRNA作为癫痫的生物标记物也逐渐被重视。本文就近年来miRNA与癫痫的研究进展进行综述。

1　miRNA与癫痫的相关性

微小RNA(miRNA)可以参与调控神经元凋亡、胶质增生、炎症反应和神经元的微结构，这些病理过程与癫痫的发病机制密切相关。单个miRNA可以调控多个基因，在多个信号通路中发挥作用。研究发现，细胞中超过60%的蛋白可以作为miRNA的靶点[2]。Tan等研究miR-128基因敲除的小鼠发现，miR-128调控包括ERK2信号通路在内的上百个基因的表达[3]。最近的研究表明miR-92a可以通过α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(AMPA)受体的表达影响突触可塑性[4]。miR-128、miR-132和miR-134改变树突棘的形态调节中枢神经系统的兴奋性[5]。miR-34a是第一个发现与细胞凋亡相关的miRNA。已经证实miR-34a以P53为靶点促进癫痫模型中的细胞凋亡[6]。miR-146a在癫痫模型和癫痫患者的海马中显著上调且白介素1β(IL-1β)以及炎症相关转录因子NF-κB的表达增加，可能会促进miR-146a的上调[7,8]。

2　miRNA在癫痫中的表达情况

基因表达谱一直都是研究癫痫条件下各个基因表达差异的强有力的工具[9]。基于基因表达谱的分析已经证实了与癫痫相关的信号转导通路，并且研究表明大部分的信号通路都受miRNA的调节[10]。研究结果显示约有30%～50%的miRNA在癫痫的大脑中差异性表达，而且这些表达量的变化呈现区域特异性。除了全基因表达谱分析之外，还有一些针对单个miRNA功能的研究，比如miRNA-9、-34a、-125a、-134、-145、-150以及-155[11～15]等，这些研究的普遍做法是用RT-PCR或Taqman检测miRNA的含量，继而采用促进剂或抑制剂人为干预miRNA的含量变化监测相关信号通路中的蛋白来解释miRNA的作用机制。然而这样存在着一定的局限性：实验中没有对miRNA参与的RNA诱导的沉默复合体(RISC)以及miRNA作用的靶点mRNA的研究。

在动物模型中已经进行了大量关于miRNA表达谱的研究。其中，miRNA-146a在所有的癫痫模型中表达量均升高。Aronica等研究点燃动物模型发现miR-146a仅在潜伏期和慢性期上调[16]。Omran等在匹鲁卡品诱导的癫痫幼年大鼠模型中发现致炎细胞因子IL-1β与miR-146a表达量呈负相关。急性期，miR-146a表达量最低，而IL- 1β最高；潜伏期，miR-146a表达量最高，而IL- 1β最低[17]。另外，Cui等人研究的miR-146a基因rs57095329单核苷酸多态性与中国人群难治性癫痫具有相关性，并且miR-146a rs57095329单核苷酸多态性的A基因型可能是难治性癫痫的保护因素[18]。

在癫痫患者中也发现了大量的miRNA变化。Kan等对20个颞叶癫痫患者的海马和10个尸检获得的正常人类海马组织做了对比研究。这是首次对人类癫痫患者海马中的miRNA进行全基因组分析。他们发现癫痫患者海马中miRNA上调的数量和下调的数量大致相等[19]。然而，McKiernan等则发现颞叶癫痫海马硬化患者中miRNA普遍下调，并推测其原因可能与Dicer酶表达降低有关[20]。最近，Zucchini等对比是否有颗粒细胞层分散的两组颞叶癫痫患者，发现miR-487a显著上调，且可能作用于粘附分子ANTXR1促进颗粒细胞层的分散[21]。

3　几种重要的miRNA与癫痫的研究进展

目前，关于miRNA与癫痫的研究多数是对miRNA的差异性表达进行筛选。然而，这些差异性表达的miRNA是否与癫痫存在密切联系，以及作用于什么通路仍不得而知。下面总结了几种通过miNRA的促进剂或抑制剂，人工调节特定miRNA在机体内的含量所进行miRNA与癫痫的功能性研究[22]。

3.1miR-132 miR-132是第一个在动物模型中进行功能研究的miRNA已有文献指出miR-132上调不仅可以提高神经元兴奋性突触后电流的频率和幅度，还能作用于p250GAP增加树突的长度和分支[23]。Jimenez-Mateos等研究侧脑室注入海人酸的小鼠癫痫模型发现miR-132显著上调，然后对AGO2进行免疫纯化，证明miR-132参与构成RISC发挥生物学效应。接下来，向动物模型中注入miR-132的抑制剂，结果显示miR-132下调且神经元缺失减少[24]。Huang等在匹鲁卡品诱导的大鼠癫痫模型中抑制miR-132后发现动物模型中自发性抽搐及神经元缺失较对照组明显减少[25]。

3.2miR-34a miR-34a是第一个发现与细胞凋亡相关的miRNA已经证实miR-34a以P53为靶点促进癫痫模型中的细胞凋亡[26]。Hu等研究匹鲁卡品的大鼠模型发现miR-34a显著上调，并且抑制miR-34a后海马神经元凋亡减少[27]。然而，Sano等研究海人酸的小鼠癫痫模型发现miR-34a只在癫痫的急性期上调，且抑制miR-34a后并未发现海马神经元凋亡结果较对照组有明显差异[15]。这些结论的差异可能是动物模型的不同或者药物剂量的不同导致。

3.3miR-184有文献指出癫痫模型的预处理可以激活内源性的保护机制使机体暂时处于损伤耐受状态，以增强对癫痫的耐受[28]。McKiernan等研究小剂量的海人酸作用小鼠的癫痫预处理模型筛选出海马CA3区上调的miRNA，结果显示miR-184上调幅度最明显。随后，抑制miR-184的上调发现癫痫诱导的神经元大量凋亡，提示miR-184可能调节神经元凋亡的相关通路[29]。

3.4miR-128 Tan等研究海人酸的小鼠模型发现miR-128可以通过ERK1/2信号通路调节神经元兴奋性和运动活性在这项研究中，他们发现，当成年神经元中miR-128下调会增加神经元树突棘的密度，引起剂量依赖性的运动活动增加和致命性的癫痫发生。过表达miR-128会降低神经元兴奋性和癫痫易感性，降低运动活性[3]。

3.5miR-134 Jimenez-Mateos等研究海人酸的小鼠癫痫模型发现海马的CA3区神经元中miR-134以及miR-134形成的RISC都上调，而miR-134目标基因LIMK1的表达量下降。抑制miR-134后，小鼠在诱导癫痫持续状态下抽搐严重程度和神经元死亡较对照组明显下降，并且癫痫持续状态后抑制miR-134也有明显的抗癫痫效果[30]。最近，这一抗癫痫效应在匹鲁卡品诱导的小鼠癫痫模型和体外培养的海马神经元中也得到了证实[31]。

4　miRNA在临床应用及仍需要解决的问题

近年来，以miRNA为基础的研究在制药领域迅速发展并且许多新药已经用于临床试验。目前以miR-122为靶点的丙肝治疗药物已在临床中取得良好的疗效[32]。以miRNA为靶点的药物研究在神经系统疾病方面也备受瞩目。但是，当下仍有3大难题：(1)miRNA的抑制剂因为自身体积的原因，不能通过血脑屏障;(2)miRNA促进剂和抑制剂作用靶点的不确定性;(3)需要精准的靶向技术，使miRNA与特异性靶细胞结合，避免脱靶效应。

miRNA由于组织特异性与自身结构的稳定性，有望成为癫痫诊疗的生物标记物。目前，癫痫的诊断主要通过症状和头皮脑电活动。由于癫痫是发作性疾病，患者在发作间期与常人无异，并且头皮脑电监测对设备要高，大大阻碍了癫痫的诊断。因此，检测血液中的miRNA作为一种便捷的手段受到越来越多的关注。最近，Wang等人筛选147例癫痫患者和142例健康人血液中的miRNA发现miR-106a-5p对癫痫有着最重要的诊断价值(敏感性80.3%，特异性81.2%)[33]。他们又筛选了107例药物难治性癫痫患者和111例普通癫痫患者，miR-301a-3p最具诊断价值(敏感性80.5%，特异性81.2%)[34]。但是，距离miRNA应用于临床的诊断仍面临着众多的挑战：(1)样本的地域和人种的局限性;(2)筛选出的miRNA在其他疾病也有变化，未表现出癫痫的特异性;(3)缺乏这些miRNA与癫痫的功能学研究。

5　展望

癫痫的形成过程十分复杂，涉及多种基因，不同转录因子表达，而miRNA在炎症、凋亡和突触可塑性等方面与癫痫的发生发展密切相关。随着对miRNA的深入研究，miRNA的作用靶点以及涉及的信号通路会更加明确。作用于这些靶点的药物将从根本上抑制癫痫的发作，减轻癫痫引起的一系列病理生理变化。对血液中的miRNA中的进一步研究，将使癫痫的诊断变得更加快速、经济和便捷。相信随着研究的进一步完善，miRNA必将为癫痫患者带来曙光。

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1003-2754(2016)08-0763-03

R742.1

2016-04-12；

2016-05-29

黑龙江省自然科学基金项目(No.H201434)

(哈尔滨医科大学附属第一医院神经外科，黑龙江 哈尔滨 150001)

林志国，E-mail:linzhiguo@hotmail.com