miRNA及其在癲癇發(fā)生發(fā)展中作用的研究進(jìn)展

郭莉瓊,劉曉曉,王苗,張燕菊,蘇丹丹,王欽鵬,王國(guó)娟,梁成

蘭州大學(xué)第二醫(yī)院，蘭州730000

據(jù)WHO統(tǒng)計(jì)，全世界有超過(guò)5 000萬(wàn)人患有癲癇，每年有220萬(wàn)患者被新診斷為癲癇。癲癇發(fā)作是大腦中異常過(guò)量神經(jīng)元放電的結(jié)果，可產(chǎn)生嚴(yán)重程度不等的癥狀。當(dāng)癲癇發(fā)作無(wú)法終止時(shí)，即發(fā)展為癲癇持續(xù)狀態(tài)(SE)，可能在30～60 min后引起腦損傷，病死率約15%[1]。原因不明的昏迷或神志不清的患者往往有非驚厥性SE，只能通過(guò)腦電圖來(lái)檢測(cè)，因此常被漏診。21世紀(jì)初，在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了一種稱為微小RNA(miRNA)的小型非編碼RNA。miRNA是一類通過(guò)降低mRNA的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)譯來(lái)控制多種蛋白表達(dá)的非編碼小RNA，可能是癲癇的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制和治療靶點(diǎn)。現(xiàn)就miRNA及其在癲癇發(fā)生發(fā)展中作用的研究進(jìn)展綜述如下。

1 miRNA作為生物標(biāo)志物的特性

miRNA是一類含有22個(gè)核苷酸的非編碼RNA，最近被廣泛用于研究作為大腦疾病的潛在生物標(biāo)志物,它們是轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)的重要調(diào)控因子，主要通過(guò)降低mRNA的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)譯來(lái)控制多種蛋白表達(dá)。miRNA作為腦部疾病的診斷標(biāo)志物有以下特性：①所有器官中，大腦表達(dá)的miRNA種類最多，在不同的大腦區(qū)域及神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和其他細(xì)胞類型中均能發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的miRNA，部分miRNA只在神經(jīng)元及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中特異性表達(dá)[2]；②miRNA在生物體液中非常穩(wěn)定，適合在超低水平上使用PCR和其他技術(shù)進(jìn)行快速可靠的檢測(cè)。一種細(xì)胞可分泌多種攜帶RNA的囊泡。Lasser等[3]通過(guò)微陣列芯片和新一代測(cè)序技術(shù)從肥大細(xì)胞系HMC-1中分離出兩種級(jí)分的細(xì)胞外RNA(exRNA)譜，稱為高密度(HD)和低密度(LD)exRNA，兩種exRNA組分均含有mRNA和miRNA，HD exRNA富含lincRNA，反義RNA，vault RNA，snoRNA和snRNA，很少有全長(zhǎng)18S和28S rRNA的證據(jù)，而LD exRNA富含線粒體rRNA，線粒體tRNA，tRNA，piRNA，Y RNA和全長(zhǎng)18S和28S rRNA。Aaa等[4]通過(guò)使用抗a33和抗epcam偶聯(lián)磁珠的順序免疫捕獲，從人結(jié)腸癌細(xì)胞系LIM1863的類器官中分離出兩個(gè)不同的外泌體群體——A33-Exos和EpCAM-Exos。在A33-Exos中只觀察到MHC Ⅰ類抗原遞呈分子家族的幾個(gè)成員，而在EpCAM-Exos中，既沒(méi)有通過(guò)MS觀察到MHC Ⅰ類分子，亦未通過(guò)MS觀察到MHC Ⅱ類分子 。

2 miRNA通過(guò)改變離子通道影響癲癇的發(fā)生

癲癇以神經(jīng)元過(guò)度放電導(dǎo)致反復(fù)性、發(fā)作性和短暫性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失常為特征，其發(fā)病機(jī)制被認(rèn)為涉及控制神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)、離子通道、突觸結(jié)構(gòu)、神經(jīng)元死亡、膠質(zhì)增生和炎癥反應(yīng)等的基因表達(dá)的大規(guī)模改變[5]?，F(xiàn)有研究表明，miRNA可改變大腦的興奮性，刺激或抑制癲癇和癲癇持續(xù)狀態(tài)的發(fā)生[6]，在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃腿祟惏d癇中，海馬和其他涉癇病灶中miRNA表達(dá)改變超過(guò)1 000種[7]，操縱單個(gè)miRNA可能對(duì)癲癇發(fā)作和癲癇引起的神經(jīng)元死亡產(chǎn)生強(qiáng)大的影響[8]。miRNA可能通過(guò)改變離子通道的沉默與翻譯來(lái)影響癲癇的發(fā)生。在分子水平上，神經(jīng)元的興奮性由細(xì)胞內(nèi)外離子濃度和神經(jīng)元膜的離子通透性決定，離子通透性由電壓或配體門(mén)控離子通道和離子轉(zhuǎn)運(yùn)/交換器調(diào)節(jié)。無(wú)論是由突變引起的還是后天獲得的離子通道功能缺陷均與癲癇有關(guān)。研究[9]發(fā)現(xiàn)，miR-129-5p以依賴于mTORC1信號(hào)通路的方式抑制電壓門(mén)控鉀離子通道Kv1.1的翻譯，而Kv1.1功能障礙可導(dǎo)致人類癲癇的發(fā)生，Kv1.1基因編碼的突變，即Kcna1，可導(dǎo)致發(fā)作性共濟(jì)失調(diào)1型[10]，而在部分個(gè)體中，Kcna1與部分發(fā)作性癲癇相關(guān)[11]，同時(shí)，Kcna1缺失的小鼠模型被認(rèn)為是癲癇猝死的模型，此可能與Kv1.1在調(diào)節(jié)副交感神經(jīng)控制心功能方面的作用有關(guān)[12,13]；電壓門(mén)控鈉通道Nav1.1在控制神經(jīng)元興奮性方面發(fā)揮重要作用，編碼Nav1.1的SCNA1突變常與癲癇相關(guān)，并可導(dǎo)致與癲癇相關(guān)的綜合征[14]。

3 miRNA可作為癲癇診斷的生物標(biāo)志物

miRNA 在2010年首次被發(fā)現(xiàn)與癲癇相關(guān)，并在癲癇發(fā)作后的急性期、癲癇復(fù)發(fā)前的潛伏期，以及慢性癲癇中均有差異表達(dá)[15]。此外，各種miRNA已經(jīng)被證明可以調(diào)節(jié)急性發(fā)作和癲癇的發(fā)展。Korotkov等[16]表明，不同癲癇模型研究中報(bào)道的miRNA在癲癇后不同時(shí)間段的表達(dá)存在較大差異，只有在特定階段才發(fā)現(xiàn)大量的miRNA，急性期識(shí)別出的miRNA占所有差異表達(dá)miRNA的50%以上，在慢性期識(shí)別出31%的特異性miRNA，潛伏期僅識(shí)別出24%，說(shuō)明miRNA在癲癇發(fā)生不同階段的表達(dá)存在動(dòng)態(tài)調(diào)控。

目前，癲癇的漏診和誤診率較高，有部分研究通過(guò)對(duì)腦脊液和細(xì)胞外泌體中的miRNA進(jìn)行檢測(cè)，欲尋求靈敏度和特異度均較高的癲癇診斷生物標(biāo)志物。Huttner等[17]對(duì)34例部分癲癇患者腦脊液樣本進(jìn)行分析，并與61例健康對(duì)照進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)癲癇患者腦脊液中CD133的總含量顯著增加，按顳外病灶與顳葉癲癇患者進(jìn)行分類比較，發(fā)現(xiàn)顳葉癲癇患者膜顆粒相關(guān)CD133顯著增加。Raoof等[18]分析了顳葉癲癇(TLE)和癲癇持續(xù)狀態(tài)(SE)患者腦脊液的miRNA,發(fā)現(xiàn)TLE和SE患者腦脊液標(biāo)本中miR-19b-3p、miR-21-5p和miR-451a的表達(dá)與其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病相比存在差異，因此認(rèn)為miRNA可以作為癲癇診斷的生物標(biāo)志物，其可為顳葉癲癇或SE與其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的鑒別診斷提供幫助。顳葉內(nèi)側(cè)癲癇合并海馬硬化(mTLE-HS)是最常見(jiàn)的局灶性癲癇，Yan等[19]探討了miRNA在mTLE-HS患者中的表達(dá)與其功能，他們驗(yàn)證了外泌體中6個(gè)顯著差異表達(dá)的候選miRNA(miR-3613-5p、miR-4668-5p、miR-8071、miR-197-5p、miR-4322、miR-6781-5p),其中miR-8071對(duì)mTLE-HS的診斷價(jià)值最高，靈敏度為83.33%，特異度為96.67%，并且與癲癇發(fā)作嚴(yán)重程度相關(guān)，該研究表明，miRNA可能是mTLE-HS癲癇發(fā)作發(fā)展的調(diào)控因子，可作為mTLE-H潛在的治療靶點(diǎn)和診斷的生物標(biāo)志物。

4 影響癲癇發(fā)作的相關(guān)miRNA

4.1 miR-146a 研究報(bào)道，腦室內(nèi)注射miR-146a激動(dòng)劑可抑制癲癇大鼠的NF-κB活性，減輕神經(jīng)炎癥并減輕癲癇發(fā)作[20]。鼻腔內(nèi)遞送miR-146a類似物還可通過(guò)抑制NF-κB途徑和減輕大腦中的炎癥反應(yīng)來(lái)延遲射鋰—匹羅卡品誘導(dǎo)的癲癇持續(xù)狀態(tài)模型中的癲癇發(fā)作[21]。近年研究發(fā)現(xiàn)，由人類多藥耐藥(MDR1)基因和嚙齒類動(dòng)物mdr1a/mdr1b基因編碼的P-糖蛋白(P-gp)被報(bào)道與包括難愈性癲癇在內(nèi)的多種疾病的耐藥密切相關(guān)。有研究報(bào)道，P-gp在難治性癲癇患者和動(dòng)物模型的血腦屏障(BBB)中的表達(dá)明顯增加[22]，Deng 等[23]通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，SE大鼠腦內(nèi)NF-κBp-p65/p65的表達(dá)增加，而miR-146a-5p過(guò)表達(dá)可以下調(diào)NF-κBp-p65/p65的表達(dá)。因此推測(cè)miR-146a-5p可能通過(guò)NF-κB信號(hào)通路降低癲癇持續(xù)狀態(tài)大鼠P-gp的表達(dá)，從而抑制癲癇的發(fā)生。

4.2 miR-132 Korotkov 等[24]發(fā)現(xiàn)，miR-132在人類和大鼠致癇海馬中表達(dá)增加，尤其是在膠質(zhì)細(xì)胞中。轉(zhuǎn)染的miR-132在人類原發(fā)性星形膠質(zhì)細(xì)胞減少致癇因子Cox-2、IL-1β、TGF-β2、CCl2,及MMP3的表達(dá)，表明miR-132，尤其在星形膠質(zhì)細(xì)胞中是一個(gè)潛在的治療靶點(diǎn)。

4.3 miR-34a miR-34a是miR-34家族成員之一，可介導(dǎo)細(xì)胞周期、分化和凋亡[25]。最近研究[26]發(fā)現(xiàn)，在自發(fā)性復(fù)發(fā)性癲癇樣放電小鼠模型中，miR-34a表達(dá)增加，Notch信號(hào)表達(dá)減少，抑制miR-34a可顯著降低神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏陌l(fā)放頻率，同時(shí)可以上調(diào)Notch信號(hào)通路。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明miR-34a介導(dǎo)的Notch信號(hào)通路可能參與癲癇發(fā)作后神經(jīng)元的凋亡，抑制miR-34a通過(guò)調(diào)節(jié)Notch信號(hào)介導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡抑制癇樣放電，這可能為抑制癲癇的進(jìn)展提供一個(gè)新的潛在靶點(diǎn)和治療策略。

4.4 miR-200c miR-200c 是miRNA-200家族成員之一，位于12p13l染色體上，在某些腫瘤中具有抑癌作用[27]。Du等[28]通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，癲癇大鼠海馬組織中miR-200c-3p高表達(dá)，RECK低表達(dá)。此外，作者通過(guò)生物信息學(xué)分析也預(yù)測(cè)RECK是miR- 200c-3p的保守靶點(diǎn)，并且證實(shí)下調(diào)miR-200c-3p通過(guò)上調(diào)RECK并使AKT信號(hào)通路失活，降低癲癇大鼠海馬神經(jīng)元的損傷。miR-200c-3p的鑒定有助于了解癲癇的潛在分子機(jī)制，亦可能為癲癇的治療提供新的治療策略。

綜上所述，miRNA已顯示出作為癲癇發(fā)生和癲癇診斷生物標(biāo)志物的前景,是否能更早地提示疾病的進(jìn)展性轉(zhuǎn)化有待進(jìn)一步探討。