miRNA及其在癫痫发生发展中作用的研究进展

郭莉琼,刘晓晓,王苗,张燕菊,苏丹丹,王钦鹏,王国娟,梁成

兰州大学第二医院，兰州730000

据WHO统计，全世界有超过5 000万人患有癫痫，每年有220万患者被新诊断为癫痫。癫痫发作是大脑中异常过量神经元放电的结果，可产生严重程度不等的症状。当癫痫发作无法终止时，即发展为癫痫持续状态(SE)，可能在30～60 min后引起脑损伤，病死率约15%[1]。原因不明的昏迷或神志不清的患者往往有非惊厥性SE，只能通过脑电图来检测，因此常被漏诊。21世纪初，在哺乳动物中发现了一种称为微小RNA(miRNA)的小型非编码RNA。miRNA是一类通过降低mRNA的稳定性和转译来控制多种蛋白表达的非编码小RNA，可能是癫痫的关键调控机制和治疗靶点。现就miRNA及其在癫痫发生发展中作用的研究进展综述如下。

1 miRNA作为生物标志物的特性

miRNA是一类含有22个核苷酸的非编码RNA，最近被广泛用于研究作为大脑疾病的潜在生物标志物,它们是转录后基因表达的重要调控因子，主要通过降低mRNA的稳定性和转译来控制多种蛋白表达。miRNA作为脑部疾病的诊断标志物有以下特性：①所有器官中，大脑表达的miRNA种类最多，在不同的大脑区域及神经元、星形胶质细胞和其他细胞类型中均能发现独特的miRNA，部分miRNA只在神经元及神经胶质细胞中特异性表达[2]；②miRNA在生物体液中非常稳定，适合在超低水平上使用PCR和其他技术进行快速可靠的检测。一种细胞可分泌多种携带RNA的囊泡。Lasser等[3]通过微阵列芯片和新一代测序技术从肥大细胞系HMC-1中分离出两种级分的细胞外RNA(exRNA)谱，称为高密度(HD)和低密度(LD)exRNA，两种exRNA组分均含有mRNA和miRNA，HD exRNA富含lincRNA，反义RNA，vault RNA，snoRNA和snRNA，很少有全长18S和28S rRNA的证据，而LD exRNA富含线粒体rRNA，线粒体tRNA，tRNA，piRNA，Y RNA和全长18S和28S rRNA。Aaa等[4]通过使用抗a33和抗epcam偶联磁珠的顺序免疫捕获，从人结肠癌细胞系LIM1863的类器官中分离出两个不同的外泌体群体——A33-Exos和EpCAM-Exos。在A33-Exos中只观察到MHC Ⅰ类抗原递呈分子家族的几个成员，而在EpCAM-Exos中，既没有通过MS观察到MHC Ⅰ类分子，亦未通过MS观察到MHC Ⅱ类分子 。

2 miRNA通过改变离子通道影响癫痫的发生

癫痫以神经元过度放电导致反复性、发作性和短暂性的中枢神经系统功能失常为特征，其发病机制被认为涉及控制神经递质信号、离子通道、突触结构、神经元死亡、胶质增生和炎症反应等的基因表达的大规模改变[5]。现有研究表明，miRNA可改变大脑的兴奋性，刺激或抑制癫痫和癫痫持续状态的发生[6]，在实验模型和人类癫痫中，海马和其他涉痫病灶中miRNA表达改变超过1 000种[7]，操纵单个miRNA可能对癫痫发作和癫痫引起的神经元死亡产生强大的影响[8]。miRNA可能通过改变离子通道的沉默与翻译来影响癫痫的发生。在分子水平上，神经元的兴奋性由细胞内外离子浓度和神经元膜的离子通透性决定，离子通透性由电压或配体门控离子通道和离子转运/交换器调节。无论是由突变引起的还是后天获得的离子通道功能缺陷均与癫痫有关。研究[9]发现，miR-129-5p以依赖于mTORC1信号通路的方式抑制电压门控钾离子通道Kv1.1的翻译，而Kv1.1功能障碍可导致人类癫痫的发生，Kv1.1基因编码的突变，即Kcna1，可导致发作性共济失调1型[10]，而在部分个体中，Kcna1与部分发作性癫痫相关[11]，同时，Kcna1缺失的小鼠模型被认为是癫痫猝死的模型，此可能与Kv1.1在调节副交感神经控制心功能方面的作用有关[12,13]；电压门控钠通道Nav1.1在控制神经元兴奋性方面发挥重要作用，编码Nav1.1的SCNA1突变常与癫痫相关，并可导致与癫痫相关的综合征[14]。

3 miRNA可作为癫痫诊断的生物标志物

miRNA 在2010年首次被发现与癫痫相关，并在癫痫发作后的急性期、癫痫复发前的潜伏期，以及慢性癫痫中均有差异表达[15]。此外，各种miRNA已经被证明可以调节急性发作和癫痫的发展。Korotkov等[16]表明，不同癫痫模型研究中报道的miRNA在癫痫后不同时间段的表达存在较大差异，只有在特定阶段才发现大量的miRNA，急性期识别出的miRNA占所有差异表达miRNA的50%以上，在慢性期识别出31%的特异性miRNA，潜伏期仅识别出24%，说明miRNA在癫痫发生不同阶段的表达存在动态调控。

目前，癫痫的漏诊和误诊率较高，有部分研究通过对脑脊液和细胞外泌体中的miRNA进行检测，欲寻求灵敏度和特异度均较高的癫痫诊断生物标志物。Huttner等[17]对34例部分癫痫患者脑脊液样本进行分析，并与61例健康对照进行比较，发现癫痫患者脑脊液中CD133的总含量显著增加，按颞外病灶与颞叶癫痫患者进行分类比较，发现颞叶癫痫患者膜颗粒相关CD133显著增加。Raoof等[18]分析了颞叶癫痫(TLE)和癫痫持续状态(SE)患者脑脊液的miRNA,发现TLE和SE患者脑脊液标本中miR-19b-3p、miR-21-5p和miR-451a的表达与其他神经系统疾病相比存在差异，因此认为miRNA可以作为癫痫诊断的生物标志物，其可为颞叶癫痫或SE与其他神经系统疾病的鉴别诊断提供帮助。颞叶内侧癫痫合并海马硬化(mTLE-HS)是最常见的局灶性癫痫，Yan等[19]探讨了miRNA在mTLE-HS患者中的表达与其功能，他们验证了外泌体中6个显著差异表达的候选miRNA(miR-3613-5p、miR-4668-5p、miR-8071、miR-197-5p、miR-4322、miR-6781-5p),其中miR-8071对mTLE-HS的诊断价值最高，灵敏度为83.33%，特异度为96.67%，并且与癫痫发作严重程度相关，该研究表明，miRNA可能是mTLE-HS癫痫发作发展的调控因子，可作为mTLE-H潜在的治疗靶点和诊断的生物标志物。

4 影响癫痫发作的相关miRNA

4.1 miR-146a 研究报道，脑室内注射miR-146a激动剂可抑制癫痫大鼠的NF-κB活性，减轻神经炎症并减轻癫痫发作[20]。鼻腔内递送miR-146a类似物还可通过抑制NF-κB途径和减轻大脑中的炎症反应来延迟射锂—匹罗卡品诱导的癫痫持续状态模型中的癫痫发作[21]。近年研究发现，由人类多药耐药(MDR1)基因和啮齿类动物mdr1a/mdr1b基因编码的P-糖蛋白(P-gp)被报道与包括难愈性癫痫在内的多种疾病的耐药密切相关。有研究报道，P-gp在难治性癫痫患者和动物模型的血脑屏障(BBB)中的表达明显增加[22]，Deng 等[23]通过实验表明，SE大鼠脑内NF-κBp-p65/p65的表达增加，而miR-146a-5p过表达可以下调NF-κBp-p65/p65的表达。因此推测miR-146a-5p可能通过NF-κB信号通路降低癫痫持续状态大鼠P-gp的表达，从而抑制癫痫的发生。

4.2 miR-132 Korotkov 等[24]发现，miR-132在人类和大鼠致痫海马中表达增加，尤其是在胶质细胞中。转染的miR-132在人类原发性星形胶质细胞减少致痫因子Cox-2、IL-1β、TGF-β2、CCl2,及MMP3的表达，表明miR-132，尤其在星形胶质细胞中是一个潜在的治疗靶点。

4.3 miR-34a miR-34a是miR-34家族成员之一，可介导细胞周期、分化和凋亡[25]。最近研究[26]发现，在自发性复发性癫痫样放电小鼠模型中，miR-34a表达增加，Notch信号表达减少，抑制miR-34a可显著降低神经元动作电位的发放频率，同时可以上调Notch信号通路。最终实验结果表明miR-34a介导的Notch信号通路可能参与癫痫发作后神经元的凋亡，抑制miR-34a通过调节Notch信号介导的神经元凋亡抑制痫样放电，这可能为抑制癫痫的进展提供一个新的潜在靶点和治疗策略。

4.4 miR-200c miR-200c 是miRNA-200家族成员之一，位于12p13l染色体上，在某些肿瘤中具有抑癌作用[27]。Du等[28]通过实验表明，癫痫大鼠海马组织中miR-200c-3p高表达，RECK低表达。此外，作者通过生物信息学分析也预测RECK是miR- 200c-3p的保守靶点，并且证实下调miR-200c-3p通过上调RECK并使AKT信号通路失活，降低癫痫大鼠海马神经元的损伤。miR-200c-3p的鉴定有助于了解癫痫的潜在分子机制，亦可能为癫痫的治疗提供新的治疗策略。

综上所述，miRNA已显示出作为癫痫发生和癫痫诊断生物标志物的前景,是否能更早地提示疾病的进展性转化有待进一步探讨。