MicroRNA-200 家族在中枢神经系统中的作用及其研究进展

胡小彤 张兵

MicroRNA是一类内生的、长度为20～24个核苷酸的小RNA。脊椎动物中miRNA-200家族包括miR-200a、 miR-200b、 miR-200c、miR-141 和 miR-429五种，它们作用于下游的mRNA，调控相关蛋白的合成与降解，从而调节各种信号通路来影响相关生理及病理过程，在中枢神经系统中发挥重要作用。明确各种miRNA-200家族在机体中的作用及其机制可能为临床疾病的预防和治疗提供新的可行性方法。

1 microRNA-200简介

miRNA 200家族是miRNA中的一员，其在动物的进化中高度保守，存在于所有脊椎动物中，在无脊椎动物(如果蝇属)中则有与其同源的miR-8存在[1]。在脊椎动物中miRNA-200家族包括miR-200a、miR-200b、miR-200c、miR-141和miR-429五种，它们分别来自2个基因簇，miR-200b/a/429基因簇转录自小鼠4号染色体及人类1p36染色体的增强子；miR-200c/141基因簇则转录自小鼠6号染色体及人类12p13染色体的增强子；2个基因组的种子序列只有1个碱基不同，miR-200a和miR-141的种子序列为AACACUG，miR-200b、miR-200c及miR-429的种子序列为AAUA CUG[2-3]。2组种子序列的轻微不同导致他们调节不同数量的mRNA[4]，经Targetscan、microRNA、miRmap3个软件预测，miR-200a和miR-141的靶基因有375个，miR-200b、miR-200c及miR-429的靶基因有475个，其中有66个为五种miRNA的共同靶基因，说明同一家族的不同miRNA主要作用于不同的靶基因[5-7]。它最初与嗅觉神经发生和抑制癌症浸润有关[8-9]，后又发现其能发挥调节氧化应激等多种作用[10-13]。

2 microRNA-200在中枢神经系统中的作用

2.1 在缺血性脑卒中中的作用

Wei等[14]发现在HT-22细胞中抑制miR-200a-3p、miR-200b-3p、miR-429能够抑制缺氧/复氧引起的细胞死亡，并发现这种作用是通过降低活性氧(reactive oxygen species,ROS)的水平，增加Bcl-2和p-Akt的表达，减少Bax和caspase-3的表达来实现的。

Di等则发现miR-200家族的可能结合靶点包括脯氨酰羟化酶2(PHD2)mRNA的3’非翻译区，通过使其表达沉默，PHD2能羟化缺氧诱导因子(HIF-1α) 使其在氧供正常情况下蛋白降解。在缺氧状态下HIF-1α迅速减少，脑卒中后HIF-1α的激活能促进神经细胞的存活，HIF-1α失活则会增加脑损伤的发生。miR-200家族的过表达能够增加脑卒中后HIF-1α的表达，因此对脑卒中后的大脑具有保护作用[15]。

脑缺血缺氧损伤后reelin蛋白能够提供保护作用，Stary等[16]用双荧光素酶法测定证实了reelin基因的3’非翻译端是miR-200c的直接作用靶点，且脑中miR-200c水平的变化与reelin蛋白表达成反比。在小鼠脑局部短暂缺血模型中用miR-200c抑制剂对小鼠进行预处理，发现其能降低大脑中动脉栓塞后miR-200c的水平，导致脑梗死体积和神经功能损害的显著降低。因此，降低脑卒中后脑中miR-200c的含量是减轻脑卒中后脑损伤的一种潜在方法。

Lee等[17]采用栓塞小鼠大脑中动脉15 min或120 min的方法对小鼠进行缺血预处理或造成小鼠局脑缺血，3 h或24 h后取材获得RNA样本，并选择性地将miRNA转染到Neuro-2a细胞中，发现miR-200在缺血预处理后3 h含量显著增加，其中miR-200b,miR-200c和miR-429能够下调HIF prolyl hydroxylase 2(HIF-PH2)，具有显著的神经保护作用，可能在脑卒中未来的研究和治疗应用中发挥重要作用。

2.2 在神经细胞增殖、分化中的作用

miR-200a曾被认为能通过作用于相应的基因来调节突触功能、神经发育和神经存活。Trim2是E3-泛素连接酶，在调节神经元极性和轴突生长中起重要作用。Jin等人[18]证实miR-200a能直接作用于Trim2蛋白的mRNA的3’非翻译区，减少Trim2的表达，从而影响疾病进程。

在神经元始祖细胞(NPC)和少突胶质细胞始祖细胞(OPC)中Santra 等[19]发现miR-200a能作用于Grb2，阻断EGFR/Grb2/Ras/MEK/ERK/c-Jun信号通路，抑制增殖，进而诱导MBP(存在于成熟的少突胶质细胞)合成和OPC的分化(c-Jun激活能负性调节MBP合成)。miR-200a抑制FOG2和PTEN(PI3K抑制剂)，间接激活AKT及下游信号分子，促进分化，促进MBP合成雷帕霉素受体蛋白(mROT)，抑制凋亡(MDM2)。miR-200a也可以直接抑制p53，减轻脑缺血后神经细胞凋亡率。

Buller等[20]则发现在OPC的培养基中miR-200能直接作用于血清应答因子(SRF)的3’非翻译端，抑制其表达并抑制OPC的分化；同样在PC12神经元细胞中Pandey等[21]人证实miR-200家族能够直接作用于SOX2和KLF4，增加其表达，并能够促进神经元分化，而降低其表达则促进神经元的增殖。

2.3 在胶质细胞瘤中的作用

脑的发育和神经元的分化都需要SIM2-s，Su等[22]在实验中发现相比于正常脑组织，胶质瘤细胞中miR-200a的表达水平降低。SIM2-s是miR-200a的靶目标，所以miR-200a的表达水平降低将导致胶质瘤细胞中SIM2-s表达上升。因此，miR-200a可以成为胶质瘤的治疗手段之一。

在一些类型的肿瘤中可以观察到miR-200b的过表达特别是在体外神经胶质瘤细胞中，miR-200b靶向作用于CREB1基因并抑制肿瘤细胞的生长[23]，但是在人体神经胶质瘤中这种相关性尚未得到证实。

2.4 在中枢神经系统中的其他作用

Lee等[24]对处于活跃期和深眠期的地鼠脑组织分别进行microRNA基因芯片分析，发现在深眠期miR-200家族含量降低。在SHSY5Y细胞中用特定的发夹结构抑制剂作用于相应的miRNA增加许多蛋白的泛素化作用，从而能够增加球形蛋白的结合作用。向SHSY5Y细胞中转染miR-200的类似物使其过表达能降低结合作用。该结果有力地说明了miR-200家族与泛素化修饰过程有关。miR-200家族被抑制时SHSY5Y细胞对糖氧剥夺模型引起的细胞死亡耐受力增加；导入miR-200类似物时则更加敏感。但目前还不能确定这种保护或者损害作用源自miR-200家族抑制剂(类似物)的直接作用，还是miR-200含量变化引起的泛素化修饰蛋白的改变。

Jadhav等[25]证明了miRNA-200b在小胶质细胞中表达，并通过调节分裂素激活的蛋白激酶通路来调节小胶质细胞的炎症应答反应过程，包括炎症因子的分泌、NO的产生、小胶质细胞的迁移和神经元的存活。

在N171-82Q小鼠亨廷顿舞蹈病(Huntington’s disease HD)模型中Jin等[18]发现miR-200a和miR-200c能够调节突触功能、神经发育和神经存活。改变miR-200a和miR-200c的表达可以改变神经元可塑性和神经元存活的相关蛋白，进一步研究也表明可以扰乱HD发病机制中若干miRNA的表达，这将为HD的治疗提供新的治疗方法。

He等[26]利用实时PCR基因芯片分析法在唐氏综合征Ts65Dn小鼠模型的脑组织中测得多种miRNA的表达量发生变化，其中miR-200家族表达下调最明显，但其如何在唐氏综合征的发生发展过程中起到作用尚未得到阐明。Boese等[27]在小鼠狂犬病模型中也发现了相同问题。

3 小 结

综上所述，miR-200家族在缺血性脑卒中神经元的增殖、分化，胶质细胞瘤及其他中枢神经系统疾病中的保护作用已经被逐渐认识，但具体作用机制还有待进一步研究。因其生物制剂价格昂贵，如何将其广泛应用于临床疾病的预防、检测及治疗或许将成为下一阶段的研究重点。

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