miRNA在癫痫发病机制中的研究进展

陈爱玲，刁丽梅,2*

(1.广西中医药大学 研究生院，广西 南宁530001；2.广西中医药大学第一附属医院，广西 南宁530023)

癫痫是一组由大脑神经元异常高度同步放电所导致的脑功能短暂异常的结果，临床表现主要以反复发作的抽搐及意识改变为主，严重的影响人们的工作、日常活动及身心健康。目前据统计全球约有5×107例癫痫患者，其中约有80%在发展中国家，我国约有900万例癫痫患者，每年仍有4.5×105例癫痫患者新发[1]。近年来通过研究发现，癫痫发作的患者脑组织中存在多种细胞蛋白代谢，这些结果的表现与多种基因模式的改变有关。近年来基因芯片的出现，为进一步探索miRNA与癫痫的发生发展关系、癫痫的治疗及预后方面提供了有利的帮助。这些miRNA主要在癫痫的发作过程参与了神经系统中的炎症反应、神经元坏死、神经细胞凋亡、树突生长、突触重塑、胶质细胞增生、癫痫网络形成、神经递质及其受体功能受损等过程。综上所描述的一系列神经系统的各种病理改变，最终形成了海马内回返兴奋性环路，导致了癫痫的发生和发展。以下将几种miRNA与癫痫的发生发展关系进行综述。

1 与癫痫发生发展相关的miRNA

1.1miRNA-134

目前研究认为有多种miRNA主要通过调控及修饰蛋白质等形式影响突触重塑，从而诱导癫痫发作[2]。树突棘作为突触的主要组成部分，其异常生长是突触重塑的重要标志[3]。miRNA-134在脑组织的海马神经元上分布广泛，主要通过参与海马神经元结构的调控来影响神经元树突棘的结构，影响癫痫的发生[4]。Gaughwin[5]等观察到，通过抑制miR-134可以减少体内Dcx蛋白的表达量，而Dcx蛋白的主要作用是通过调节神经元迁移影响突触形成，因而可诱导癫痫的发生发展。Limk1作为与癫痫发作相关的miR-134的靶基因，主要以调控肌动蛋白影响树突棘的整体结构，以此与癫痫产生相关性。Schratt 等[6]研究结果显示miR-134参与了调控树突棘形态的过程。CREB作为神经元可塑性的调控因子，可通过磷酸化活性形式影响树突生长和结构。而miR-134 通过转录调节CREB蛋白的表达来影响癫痫的发生与发展[7]。以上研究结果表明，miRNA-134可以通过调控相关miRNA的靶基因参与突触重塑来诱导癫痫发作。

1.2miRNA-146a

miR-146a被发现是通过参与炎症反应与癫痫发生相关性[8]，而炎症反应主要是通过调控不同的炎性因子来影响癫痫发生。Vezzani 等[9]通过对一些啮齿目的动物进行癫痫造模，发现在动物癫痫发作区炎症因子的表达量增多，表明炎症反应与癫痫有相关性。Toll 样受体4( Toll-like receptor 4，TLR4) 作为一个重要的免疫受体，有研究发现它主要通过调节NF-κB、INF-α、IL-6、IL-1等炎性因子的表达水平参与炎症反应，从而与癫痫形成相关性[10]。Omran 等[11]在幼年大鼠颞叶癫痫海马组织中，发现当IL-1表达水平升高时，miR-146a的表达水平下降，相反miR-146a的表达水平升高，表明miR-146a在癫痫发作过程中发挥着“保护”作用。神经胶质细胞通过参与神经元的物质代谢，主要表现为谷氨酸代谢的紊乱，而谷氨酸作为脑组织内的兴奋性氨基酸，可诱导癫痫发作[12]。Iyer等[13]在异常的神经胶质细胞中发现miR-146a的表达量是升高的，主要发生机制表现为miR-146a可以促进神经胶质细胞增生，造成神经胶质细胞功能异常，从而影响癫痫发作。

1.3miRNA-184

研究显示，癫痫的反复发作可以引起神经细胞凋亡，而细胞凋亡又可引起细胞间突触重塑，诱发癫痫的反复发作[14]。有研究报道，机体主要通过调控不同作用的miRNA来影响神经元细胞凋亡，从而影响癫痫的发生发展[15]。miR-184 也是一种细胞凋亡调控因子[16]。McKierman 等[17]发现miR-184在癫痫模型中的表达是下调的，具有抗凋亡作用。另有文献研究报道，在脑组织的海马CA3区和CA1区内的椎体神经元中miRNA-184是高表达的，可能通过抑制AKT2的表达水平以减少神经元细胞凋亡数目，从而起到保护神经作用[18]。研究发现大多数miR-184存在于肿瘤细胞中，所以关于miR-184在癫痫中的发生机制，需要进一步探究。

1.4miRNA-187

炎症反应作为癫痫发生发展机制中常见的原因之一，参与炎症反应的相关炎性因子一方面可通过破坏血脑屏障加重神经系统的损害；另一方面通过增强神经元细胞的兴奋性影响癫痫的发生。Walid等[19]通过匹罗卡品诱导颞叶癫痫模型，观察到miR-187与炎症反应有相关性，同时发现IL-10是抗炎因子，可以预防癫痫的发生发展。IL-10与miR-187在颞叶癫痫发生的各个阶段中表达水平相反。从以上描述中可以发现，IL-10、miR-187在癫痫的发生发展中扮演着重要的角色，同时也为研究颞叶癫痫及其相关治疗与预后提供了新的理论依据与研究方向。

1.5miRNA-132

Lagos-Quintana 等最先在神经组织中观察到miR-132的丰富表达，同时也验证了其结果[20]。根据统计，miR-132主要通过影响突触的结构和功能来诱发癫痫，主要通过以下两种方式影响突触的结构和功能：一方面可通过调节树突棘与轴突的生长发育等来影响突触发育和结构变化；另一种方式是通过调节递质的传递效能及可塑性相关蛋白质的合成影响突触功能可塑性[21]。有研究报道，CREB作为miR-132基因的一种重要的转录因子可通过发生磷酸化，影响miR-132的表达[22]。同时研究发现，在自发性发作的小鼠癫痫模型中的观察到CREB表达量明显升高，而通过减少CREB的表达则会抑制小鼠癫痫的发作[23]。MeCP2作为一种多功能的核蛋白，通过调节树突棘形态、介导突触传递、神经传递和突触重塑在中枢神经系统中发挥作用。有结果显示MeCP2通过与活性靶点的启动子相结合来调节并转录激活因子CREB1，从而影响miR-132的表达[24]。BDNP是第一个在最高等脊椎动物被发现的MeCP2的目标基因，在培养的神经元细胞中发现， MeCP2通过结合BDNF启动子III来抑制BDNF的转录。而BNDF已被证实作为一种神经生长因子参与了苔藓纤维出芽生长、突触重塑、神经元成熟及神经发生的过程[25]。

1.6miRNA-34a

癫痫持续状态后神经组织可出现多种形式的病理改变，而细胞凋亡是神经元病理损伤常见的形式之一，主要通过内源性与外源性信号导致细胞死亡。而细胞的死亡意味着细胞数目的减少，进一步的使细胞间的突触重组，形成异常兴奋性突触环路，导致癫痫的进一步发生、发展。前面提到的miR-184作为下调抗凋亡miRNA，而miR-34a则是上调抗凋亡miRNA。据文献报道，miRNA-34a可通过调控上百种蛋白表达上调[26]，直接诱导神经元细胞凋亡并终止细胞周期。曾有研究者发现，在造模成功的癫痫大鼠的海马区miRNA表达谱发生明显地改变，其中主要表现有上调和下调，其中miR-134的上调幅度最显著[27]。Duan W[28]等在人类肺癌组织中发现了miR-34a的表达下调，同时国内研究人员在体外细胞实验中通过运用生物信息学Key Tar分析法进行预分析，检测到BCL-2基因的miRNA可能是miR-34a的靶基因之一。在另一个试验中，Farlie等[29]进一步发现BCL-2可能参与了神经元凋亡。Gregan等[30]发现P53会引起小脑颗粒神经元的凋亡，在神经凋亡中发现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]在大鼠癫痫模型中发现 miRNA-34a可以激活caspase-3，使细胞凋亡数目增加，而通过抑制miRNA-34a的表达，可以影响miRNA-34 a—bcl-2—caspase-3表达通路，观察到海马CA1区和CA3区神经细胞凋亡数目明显减少。此外，Aranha等[32]在研究中观察到，与神经细胞凋亡相关的miRNA-34a不但具有促进凋亡的作用，而且与神经元的分化过程密有关。

2 总结与展望

综上所述，miRNA的出现为我们对癫痫的认识及其癫痫的治疗有了一个全新的认识，加深了我们对于癫痫发生机制的理解，但是这些认识还只处于初级阶段。大部分关于miRNA在细胞和动物中的作用和机制的研究还处于离体水平，仍需要进一步对miRNA潜在的靶点及其对癫痫的诊断和治疗进行探讨。对于癫痫不同的发病机制，涉及到不同的基因，不同的基因又有着不同的靶基因，这些对于癫痫的研究有着巨大的潜力。同时，为癫痫发病机制及治疗的研究提供更多的依据。