miRNA-9参与脑卒中调控的研究进展

王 莹 李胜男 胡幸娟 黄少婷 吴钊淳 何嘉文 李 友

miRNA是一类长度约为18～24个核苷酸的低分子非编码RNA，能够通过特异性结合mRNA的3′-非翻译区来调节基因的转录及表达以完成神经元的增殖和分化功能，是脑卒中发生的病因和病理进程中的关键因子。据研究统计，缺血性脑卒中发生中有超过20%的miRNA发生了变化[1]。其中miRNA-9在大脑中高度富集，它不仅参与了神经系统的发育过程，还参与调控细胞增殖、分化、凋亡、炎症等多种生物学过程。

脑卒中是脑血管在各种因素的作用下，突然破裂出血或者栓塞、梗死、缺血，而造成的一系列临床症状。主要包括出血性脑卒中和缺血性脑卒中两种类型[2]。据不完全统计，我国脑卒中患者中约有30%的患者死亡，剩余70%的患者存在不同程度的残疾[3]。研究表明，miRNA-9与脑卒中发生、发展过程密切关联。在大鼠的脑缺血再灌注(cerebral ischemia/reperfusion, I/R)模型中，脑梗死部位缺血组织中的miRNA-9水平表达显著降低[4,5]。在体外神经细胞的氧-葡萄糖剥夺/复氧(oxygen-glucose deprivation/reperfusion，OGD/R)模型中，miRNA-9的表达也呈明显降低趋势；将miRNA-9的模拟物转染入细胞可有效逆转OGD/R模型中细胞活力的抑制作用，表明其对OGD/R诱导的神经细胞功能性损伤具有保护作用[6]。以上研究证实，miRNA-9 参与脑卒中的调控过程并且可减轻缺血缺氧诱导下神经元细胞的损伤。既往研究发现，miRNA-9参与调控神经系统的分子机制异常复杂，包括内质网应激、细胞凋亡、炎症发生、神经修复及血管重塑等，这些生物学过程均与脑卒中的发生、发展及治疗修复存在密切联系。

一、miRNA-9参与内质网应激过程

内质网(endoplasmic reticulum，ER)是机体重要的蛋白质合成和加工场所，当细胞发生缺血缺氧等病理过程时，内质网可能会发生应激反应从而影响相关蛋白质的正常合成。ER应激是缺血引起的重要因素，特定的ER应激抑制剂已被证明可减轻大鼠缺血/再灌注引起的海马神经元损伤[6,7]。因此研究ER应激的机制可能对缺血性脑卒中的治疗提供新的视角。Chi等[6]研究发现，在I/R模型中，内质网应激相关蛋白(ERMP1、GRP78、p-PERK、p-eIF2α和 CHOP)的表达均明显上调，而在细胞中过表达miRNA-9可明显下调内质网应激相关蛋白的表达。内质网金属蛋白酶1(endoplasmic reticulum metalloproteinase-1,ERMP1)是一种锌结合蛋白酶，其定位于9p24 号染色体，是内质网应激的重要介质。Chi等[6]研究发现，miRNA-9 通过直接靶向ERMP1负调节 ERMP1的表达从而降低OGD处理后的细胞中的ER应激反应。相反地，过表达ERMP1可逆转miRNA-9诱导的ER应激的保护作用[8]。miRNA-9对缺血性损伤的保护作用可能与靶向ERMP1介导的ER应激有关，并且通过靶向ERMP1，使ER应激失活来保护缺血性脑损伤。

二、miRNA-9参与凋亡过程

凋亡引起的脑神经元细胞功能丧失是缺血性脑卒中最突出的病理变化。细胞凋亡是细胞程序性死亡，它在缺血性脑卒中等病理条件下被激活[9]。神经元在坏死核周围的局部缺血半暗带中血流相对充足，因此仍能保持基本的活性代谢和功能[10]。既往研究发现，缺血性半暗带中的神经元细胞在缺血性脑卒中后有概率恢复，然而由于时间窗的限制，患者容易错过最佳治疗时间，因此抑制神经元细胞凋亡成为治疗脑卒中及改善脑卒中预后的一种新的方向[11]。有研究发现，miRNA-9在啮齿动物的神经源性区域中高表达[12]。

Bcl2l11是一种与凋亡相关的因子，参与调控神经细胞的凋亡过程[13]，拮抗抗凋亡蛋白的表达，激活促凋亡蛋白Bax从而发挥作用[14]。lncRNA TUG1与许多神经系统疾病的发病机制有关，参与调控神经元细胞的增殖、凋亡和侵袭等过程[15,16]。Wei等[5]研究发现，Bcl2l11在缺血脑组织MCAO模型和OGD模型中均表达增加。miRNA-9可以靶向调控Bcl2l11，抑制miRNA-9的表达导致缺血性脑组织Bcl2l11的表达增加，进而促进神经元细胞凋亡。Chen等[11]揭示了在缺血脑组织MCAO模型和OGD模型中lncRNA TUG1表达增加；miRNA-9表达降低。过表达lncRNA TUG1可抑制miRNA-9的表达从而增加Bcl2l11的表达，最终促进神经元细胞的凋亡。敲除lncRNA TUG1可增加miRNA-9表达进而抑制Bcl211的表达最终减弱细胞凋亡。

三、miRNA-9参与调控炎症过程

炎症是脑血管疾病尤其是缺血性脑卒中的发生、发展过程中继发性损伤机制的重要因素[17]。研究表明，缺血后神经炎症是缺血性脑卒中及其长期预后的重要决定因素[18]。在缺血性脑损伤中，受损组织、坏死细胞、碎片和ROS共同引发了炎性反应。这些触发因素导致小胶质细胞激活和大量炎性细胞因子的释放。小胶质细胞是中枢神经系统中的固有先天免疫巨噬细胞，它们在脑损伤后高度激活[19]。炎性细胞因子释放引发了缺血后炎症并加重原发性脑损伤。

NF-κB1是一种异聚转录因子，参与促炎性细胞因子的激活，调控促炎性细胞因子(如TNF-α、IL-1β和iNOS)的产生从而引起炎性反应和神经元死亡[20]。Nampoothiri等[21]研究指出，在体外细胞实验构建的OGD模型中，通过定量测定促炎性细胞因子如NF-κB1、TNF-α、IL-1β和iNOS的mRNA 表达，发现这些促炎性细胞因子的表达均升高，分别转染miRNA-9模拟物和葡萄糖胺进入细胞后这些促炎性细胞因子的表达均降低。有研究也发现，过表达miRNA-9可通过抑制NF-κB1与降低 TNF-α和IL-1β的表达而减少了局部/全身的炎性反应[20～22]。促炎性细胞因子水平的降低反映出上调miRNA-9可能减轻了 OGD/R 后神经元死亡的急性炎性反应。

四、miRNA-9参与神经元存活与再生

一些在脑组织中高表达的miRNA可以调节神经元增殖和分化的生物学过程[23]。调节这些miRNA的活性可能对缺血性脑卒中有重要的治疗意义。近年来研究的重心已经转为了神经元细胞的恢复，这种策略有助于改善缺血性脑卒中后的神经功能恢复[24]。ATP是存在于所有代谢活跃细胞中的细胞活力的标志物，可以诱导神经元细胞的增殖和分化。Nampoothiri等[21]研究发现，转染miRNA-9模拟物后的神经元细胞内ATP水平明显增加，并且miRNA-9上调直接增加了暴露于OGD/R的细胞中的ATP水平，这些结果进一步印证了miRNA-9可以提高神经元细胞的增殖和分化功能。研究发现，miRNA-9和组蛋白脱乙酰基酶4(HDAC4)在缺血性脑卒中后的神经损伤中有较强的相关性[25]。

组蛋白脱乙酰基酶4(HDAC4)是Ⅱa类特异性HDAC，其在缺血性脑卒中发生过程中可穿梭于细胞核和细胞质之间，在缺血应激条件下，HDAC4从细胞质转移到细胞核从而介导神经元死亡[26]。Nampoothiri等[21]预测miRNA-9和HDAC4是缺血性脑卒中后导致的神经损伤的重要调节剂，之后进一步证明miRNA-9可负调节HDAC4的表达，反之降低HDAC4的表达并减轻体外缺血性损伤。葡萄糖胺可结合HDAC4降低HDAC4水平并提高OGD后细胞中miRNA-9的表达。因此葡萄糖胺可作为miRNA-9上调的合适低分子替代物。通过研究葡萄糖胺替代miRNA-9疗法，证实了miRNA-9模拟物和葡萄糖胺能缓解神经元凋亡和坏死，促进 OGD后神经元存活和细胞增殖，并且对OGD后神经突生长有很明显的促生长作用[21]。Litke等[27]研究发现，神经突触长度的增加可能与HDAC4的失活和miRNA-9的上调有关，聚集的核HDAC4可使神经元树突的长度急剧减少。因此，通过调节低分子miRNA-9的表达可控制缺血性脑卒中神经元的存活与再生修复。

五、miRNA-9参与血管生成/血管重塑

研究表明，miRNA-9参与调节血管生成过程。血管生成是缺血性脑卒中组织自我修复的重要有益事件。大量新生血管可为缺血组织提供充足的氧气与营养供给，可有效改善缺血性脑卒中患者的神经功能恢复效果。调节血管生成过程的miRNA 已被用作治疗缺血性脑卒中的潜在策略。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)在缺血性脑卒中中具有重要治疗潜力[28]。Bcl-2 是一种抗凋亡蛋白，过表达Bcl-2会抑制由缺血性脑卒中引起的神经元细胞死亡[29]。Nampoothiri等[21]研究发现，VEGF和Bcl-2共同表达可抑制缺血性脑细胞凋亡，在脑细胞缺血模型中，抑制miRNA-9降低了VEGF和Bcl-2的表达，相应地，过表达miRNA-9促进了VEGF表达，因此miRNA-9可能通过调控VEGF进而增加血管生成。由此可见，miRNA-9在神经发育的不同阶段发挥了不同的作用。

综上所述，miRNA-9参与调控了缺血性脑卒中的内质网应激、凋亡、炎症、神经再生及血管重塑等过程，是缺血性脑卒中研究进展中的重要分子，它揭示了缺血性脑卒中潜在的发病机制，并为缺血性脑卒中的治疗提供了更多的研究方向和思路。但目前的研究局限于动物和体外细胞实验，未来需要进一步探究人体组织中miRNA-9的作用机制。