伍姜霓综述 余昌胤审校

1.遵义医科大学第一临床医学院，贵州 遵义 563000；

2.遵义医科大学附属医院，贵州 遵义 563000

全球每年有数百万人受到中风的影响[1]，其中80%的中风是缺血性脑卒中(ischemic stroke，IS)。IS是由短暂或永久性的局部脑血流减少引起的，以原发性缺氧损伤和继发性损害为特征，主要致病机制包括氧化应激[2]、兴奋性毒性[3]和炎症[4]。IS可导致神经缺陷和脑死亡，进而导致永久性的功能丧失。目前重建或加强缺血区的血流供应是目前治疗IS的关键策略，相矛盾的是在恢复血流灌注后，其器官功能和组织的功能不但没恢复，反而引起更加严重的损伤[5]，如溶栓治疗，会增加活性氧(reactiveoxygen species，ROS)的产生，从而对脑组织的自我调节机制造成损害[6]。另外过度灌注也可能影响脑组织的自我调节，导致自我调节机制失衡，从而增加脑水肿面积，加重脑缺血[7]。目前，脑缺血/再灌注(ischemia-reperfusion，I/R)损伤正受到越来越多的关注，用于治疗脑I/R所致神经元损伤的神经保护药物对再灌注受损的神经元治疗作用有限[8-9]，开发更有效的治疗脑I/R损伤的新途径具有重要意义[10]。

1 miRNA与I/R损伤中的神经保护

miRNA是一类长度约为18到25个核苷酸的非编码RNA分子，通过与互补靶mRNA结合，导致mRNA翻译抑制或降解，或通过在转录后水平诱导基因沉默来调节基因表达，在细胞分化、增殖和存活过程中发挥核心作用[11-12]。以上多种方式的调控作用构成了复杂的调控网络。近年来，越来越多的研究证明miRNA在细胞模型和动物模型中可以通过不同信号通路在I/R引起的损伤中具有神经保护的作用。

1.1 PTEN/PI3K/Akt信号通路 氧化应激是I/R损伤主要致病机制之一，先前研究已明确肿瘤抑制分子具有抗氧化功能，可以激活某些抗氧化基因的表达，从而增加超氧化物歧化酶的表达，从而对抗氧化应激[13-14]，起到保护细胞的作用。PTEN已被发现是一种肿瘤抑制因子[15]，PTEN通过将PIP3转换为PIP2，负向调控PI3K/Akt的活性[16]。质膜上高水平的PIP3刺激Akt，导致其磷酸化和激活，然后参与细胞生存和细胞内目标蛋白的代谢，以保护细胞[17]。ZHONG等[18]对健康成年小鼠大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)模型进行远期缺血后适应(remote ischaemic preconditioning，RIPC)、缺血后适应(ischaemic preconditioning，IPC)对脑、肾、肝、肠、肺、骨骼肌、脊髓等组织器官的缺血再灌注损伤具有保护作用[19]；与健康成年小鼠MCAO相比较，RIPC组对小鼠脑I/R损伤、全身炎性细胞因子蓄积、实质细胞凋亡均有保护作用；通过RT-qPCR其发现RIPC组PTEN表达降低，miR-144和Akt表达增强，在对RIPC组模型小鼠使用miRNA-144抑制剂后会导致PTEN磷酸化PTEN水平明显升高，磷酸化Akt水平明显降低，提示过表达miRNA-144可能通过下调PTEN进而上调Akt对小鼠I/R损伤后起到保护神经细胞的作用。ZHENG等[20]在体外建立大鼠海马神经元缺氧缺糖/再灌注(oxygen-glucose deprivation and re-oxygenation，OGD/R)模型中，发现miR-340-5p表达下降，PDCD4的表达增加，miR-340-5p过表达可显著增加细胞存活率，降低乳酸脱氢酶活性，减少细胞凋亡。此外，他们证明了miR-340-5p过表达可显著促进OGD/R细胞PI3K/Akt信号通路的激活，PDCD4过表达则减弱这一作用。进一步发现miR-340-5p的靶点可能是PDCD4，表明miR-340-5p可能通过抑制PDCD4的表达，激活PI3K/Akt通路，在OGD/R损伤过程中发挥神经保护作用。ZHENG等[21]在经过OGD/R处理的PC12细胞模型中发现miR-130a表达降低，异位表达miR-130a能显著提高OGD/R后PC12细胞的存活率，减少细胞凋亡和ROS的产生。此外，miR-130a的过表达可明显缩小MCAO诱导的大鼠脑梗死体积和减轻神经功能缺损程度。通过生物信息学分析显示PTEN是miR-130a的靶标。进一步研究PTEN对PI3K/AKT通路的影响，发现PTEN上调激活了PI3K/AKT通路，表明miR-130a通过介导PTEN/PI3K/AKT轴来保护神经细胞。MU等[22]在N2a细胞的OGD/R体外模型中发现miR-532-5p水平降低，PTEN水平升高。miR-532-5p模拟物可激活PI3K/Akt信号通路、提高细胞存活率、减少细胞凋亡。此外他们还证实了PTEN基因是miR-532-5p的靶基因。PTEN过表达减弱了miR-532-5p对OGD/R处理的N2a细胞的保护作用。提示miR-532-5p通过抑制PTEN和激活PI3K/Akt信号通路来起到保护神经的作用。JIN等[23]采用RT-qPCR和Western blot方法验证SK-N-SH细胞I/R损伤后miR-19a、PTEN和AKT表达的变化，发现miR-19a表达下调，PTEN表达明显升高。过表达miR-19a可抑制PTEN的表达，进而上调p-AKT308和p-AKT473的表达，增加细胞的存活，减少细胞凋亡，从而减少神经元细胞的死亡达到神经保护的作用。QIN等[24]发现甘氨酸可以上调miR-26b，导致PTEN下调，AKT激活，从而抑制神经元死亡达到神经保护，这可能是一个潜在的治疗靶点。综上所述，在脑I/R损伤中PTEN/PI3K/Akt信号通路的研究被广泛涉及，在脑I/R损伤中消除氧自由基，减轻了氧化应激造成的细胞损伤。通路的活化同样有效地减少了缺血脑组织中的炎症反应活性介质和其他蛋白酶类的激活释放，从而可以对神经起到保护作用。

1.2 核因子κB(NF-κB)信号通路 NF-κB信号通路通过调节特定基因的表达，在细胞存活和凋亡中发挥重要作用[25]。NF-κB信号通路的激活会导致下游凋亡因子的增加[26]、ROS水平的增加和损伤线粒体膜电位，进一步促进细胞凋亡[27-28]。因此miRNA在NFκB信号通路作用靶点的研究及其信号通路的阻断可能为I/R损伤的治疗带来新的启示[29]。XIANG等[30]发现在大鼠脑I/R损伤后miR-183表达降低，他们使用miR-183类似物治疗I/R损伤的大鼠，结果显示促炎蛋白(IL-1β、IL-6和TNF-α)的表达、大鼠的神经功能评分和脑梗死体积百分比均下降，小胶质细胞活性增加，NF-κB p65和I-κBα的表达分别降低和上调，提示miR-183通过抑制NF-κB信号通路调节脑I/R损伤中小胶质细胞的活化进而保护神经。SONG等[31]发现在OGD/R诱导的HM细胞中miR-1202表达下调，Rab1a表达上调，Rab1a可上调OGD/R诱导的HM细胞表面TLR4的表达水平，TLR4可与配体结合进而促进NFκB炎症信号通路的激活。miR-1202被确定直接靶向作用于Rab1a，因此miR1202过表达可抑制TLR4/NFκB炎症信号通路的激活从而发挥神经保护作用。综上所述，某些miRNA可靶向NF-κB的上游信号蛋白表达，进而抑制NF-κB信号通路减少细胞凋亡、减轻炎症反应起到神经保护的作用。miRNA是影响NFκB信号通路的重要调节因子，为治疗脑I/R损伤提供新的潜在靶点。

1.3 丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信号通路 MAPK是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，当受到细胞外刺激激活时，MAPK能将信号从细胞膜传递到细胞核[32]。MAPK信号通路的激活与促进神经细胞死亡有关[33]。MAPK信号通路在调节缺血皮层神经元凋亡和脑组织中炎性细胞的激活两方面起着关键作用[34]。YAO等[24]在大鼠MCAO后的脑I/R损伤模型中，miR-21表达降低。过表达miR-21时，Longa评分、缺血半球体积、脑梗死体积和脑组织EB含量降低，同时p38、MAP2K3、iNOS和MMP-9表达水平也降低。荧光素酶活性测定提示miR-21直接靶向作用MAP2K3。表明过表达miR-21可抑制MAPK信号转导进而保护神经细胞。YI等[35]采用OGD/R的方法建立体外模型，发现miR-325-3p表达明显下调，RIP3表达上调，过表达miR-325-3p改善了OGD/R引起神经元的凋亡。他们进一步证实了过表达miR-325-3p是通过RIP3直接靶向激活MAPK信号通路，从而抑制OGD/R诱导的神经细胞凋亡、增加神经细胞的存活率，保护神经元免受OGD/R引起的损伤。因此深入了解miRNA在MAPK信号通路中的作用，对I/R损伤后的神经保护具有重要意义。

1.4 Janus激酶/信号转导和转录激活因子(JAK/STAT)信号通路 JAK/STAT信号通路在免疫和炎症反应中起重要作用。其配体与特定的细胞表面受体结合导致受体相关JAK的磷酸化，进而诱导STAT磷酸化，磷酸化的STAT移位到细胞核，启动促炎细胞因子和趋化因子的目标基因转录[36-37]。JAK由四个酪氨酸激酶家族(JAK1-3和TYK2)组成[38]。STAT由7种蛋白(STAT1-4、STAT5A、STAT5B、STAT6)组成[39]。YU等[40]采用RT-qPCR和Western blot方法检测OGD/R处理的原代神经细胞和小鼠MCAO中与JAK2和JAK3相关miRNA(miR-135、miR-216a和miR-433)的表达水平，发现I/R后1 d，JAK2表达最高，miR-216a表达最低。使用荧光素酶检测证实miR-216a可以直接靶向JAK2，并且miR-216a的过表达可以抑制JAK2蛋白、p-STAT3蛋白的表达。此外，在体内和体外实验中过表达miR-216a均可减轻细胞凋亡，与JAK2基因敲除的作用一致。以上提示过表达miR-216a可抑制JAK2/STAT3信号通路激活进而减少缺血性梗死，改善神经功能缺损起到神经保护作用，这可能为IS的治疗提供新的治疗措施。上述研究表明JAK2/STAT3信号通路参与神经细胞的存活和凋亡。但JAK/STAT家族通路复杂，可能存在双向或者更复杂的调节作用，且近年来研究较少，其在脑I/R损伤中的作用及其机制还未完全明确，还需要更加详尽全面的研究。

2结语

不同的miRNA通过靶向PTEN/PI3K/Akt、NF-κB、MAPK、JAK/STAT信号通路，改善脑组织的氧化应激、炎症和凋亡，从而减轻脑损伤，改善神经功能。但是，不同信号通路之间信号分子交叉和关联，使这些连接通路的关键因子可能成为影响疾病发展的关键。并且，已知的信号通路中还包含未知相互作用因子，精细而复杂的细胞信号通路中包含着大量的干预靶点，有待继续深入挖掘。进一步探索miRNA治疗I/R损伤的有效性，开发对人类安全、有效和耐受的miRNA制剂将对I/R损伤的正确治疗产生积极影响。