microRNA在神經(jīng)保護(hù)中的實(shí)錘！microRNA-223與神經(jīng)元退化初探

欄目：最新研究動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間：2019-09-26
神經(jīng)元損傷是由各種有害因素引發(fā)的，這些因素會(huì)影響神經(jīng)元中不同的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)......

參考文獻(xiàn)：
   Morquette Barbara., Ju?wik Camille A., Drake Sienna S., Charabati Marc., Zhang Yang., Lécuyer Marc-André., Galloway Dylan A., Dumas Aline., de Faria Junior Omar., Paradis-Isler Nicolas., Bueno Mardja., Rambaldi Isabel., Zandee Stephanie., Moore Craig., Bar-Or Amit., Vallières Luc., Prat Alexandre., Fournier Alyson E., (2019). MicroRNA-223 protects neurons from degeneration in experimental autoimmune encephalomyelitis., Brain, 08. IF：11.814
導(dǎo)語：
   多發(fā)性硬化癥是種影響腦，脊髓和視神經(jīng)的慢性炎癥，脫髓鞘和神經(jīng)退行性疾病。神經(jīng)元損傷是由各種有害因素引發(fā)的，這些因素會(huì)影響神經(jīng)元中不同的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)；因此，保護(hù)神經(jīng)元的治療方法需要關(guān)注能夠針對(duì)多個(gè)生物過程的藥劑。本文將重點(diǎn)集中在microRNA上，因?yàn)閱蝹€(gè)microRNA可以針對(duì)許多功能相關(guān)的信使RNA使microRNA成為強(qiáng)大的表觀遺傳調(diào)節(jié)因子。那么本研究中microRNA究竟是如何調(diào)控多發(fā)性硬化癥的呢？一起來看看吧！
結(jié)果分析：
1、miR-23a-3p，miR-27a-3p，miR-146a-5p和miR-223-3p在EAE和多發(fā)性硬化癥中上調(diào)
   與對(duì)照動(dòng)物相比，EAE動(dòng)物的腰部運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中有4種miRNA顯著上調(diào)；miR-146a-5p（2倍），miR-27a-3p（5倍），miR-23a-3p（7倍）和miR-223-3p（40倍）（圖1A）。在視網(wǎng)膜神經(jīng)元miR-146a5p（2倍）中，與癥狀前對(duì)照動(dòng)物相比，miR-27a-3p（7倍）和miR-23a-3p（30倍）顯著上調(diào)。 miR-223-3p未受影響（圖1B）。

說明: C:\Users\Y511\AppData\Local\Temp\1566181340(1).png


                                                      圖1 候選miRNA在EAE和多發(fā)性硬化中的表達(dá)

2、MiR-27a-3p和miR-223-3p具有神經(jīng)保護(hù)作用
   由于作者觀察到miR-27a-3p和miR-223-3p在死后多發(fā)性硬化組織的活動(dòng)性和白質(zhì)皮損中均上調(diào)（圖1D和F）。所以作者接著做進(jìn)一步驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染miR-223-3p和miR-27a-3p的神經(jīng)元正常生長，并且沒有表現(xiàn)出任何可能與變性相關(guān)的軸突腫脹，斷裂或其他跡象（圖2A）。然后作者用PBMC-CM或?qū)φ?CM處理的miRNA模擬物轉(zhuǎn)染皮質(zhì)神經(jīng)元，從性引入M27a或M223可以保護(hù)皮層神經(jīng)元免受PBMC-CM依賴性神經(jīng)突退化（圖2A-C）。

說明: C:\Users\Y511\AppData\Local\Temp\1566186552(1).png

                                     圖2 MiR-27a-3p和miR-223-3p過表達(dá)可預(yù)防pbc - cm依賴性神經(jīng)退行性變

   適當(dāng)抑制miR-23a-3p/miR-27a-3p (I23a/27a)會(huì)顯著地抑制神經(jīng)元突起生長，而不影響細(xì)胞死亡，這一觀點(diǎn)與miRNA簇可能保護(hù)神經(jīng)元免于退化一致（圖3A-C）。此外，miR223的缺失也導(dǎo)致離解皮層神經(jīng)元的神經(jīng)突生長顯著減少，而不影響細(xì)胞死亡（圖3D-F）。為了確定miR-23a / 27a和miR-223功能喪失的神經(jīng)元對(duì)PBMC-CM的敏感性，用PBMC-CM處理了I23a / 27a轉(zhuǎn)染的神經(jīng)元和miR223 /神經(jīng)元。以其自身的基礎(chǔ)生長做對(duì)照，I23a / 27a轉(zhuǎn)染的神經(jīng)元對(duì)PBMC-CM的敏感性不比陰性對(duì)照模擬轉(zhuǎn)染的神經(jīng)元更強(qiáng)（圖3G）。類似地，來自miR-223 /小鼠的神經(jīng)元對(duì)PBMC-CM的敏感性未改變（圖3H）。這些結(jié)果表明，miR-27a-3p或miR-223-3p的過表達(dá)可以防止神經(jīng)元過程喪失，但是單個(gè)miRNA的功能喪失不足以進(jìn)一步使神經(jīng)元對(duì)PBMC依賴性神經(jīng)突損失敏感。

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                                                                                  圖3 MiR-27a-3p和miR-223功能喪失降低了基底神經(jīng)元的生長，但對(duì)PBMC-CM沒有進(jìn)一步的響應(yīng)

3 MiR-223過表達(dá)挽救了EAE視神經(jīng)軸突變性
   在整個(gè)EAE過程中，視神經(jīng)可見軸突膨大、卵圓孔和碎裂(圖4A-J)。在RGC顯著死亡前發(fā)病時(shí)軸突膨大，在發(fā)病高峰期達(dá)到最大密度，在慢性期基本消退(圖4A-J和M)。RGC密度在疾病高峰期顯著下降，在慢性期繼續(xù)下降(圖4N)。通過qPCR驗(yàn)證miR-223-3p在RGCs和視神經(jīng)中的過表達(dá)(圖4O)。在包含未注射的眼球凸出軸突的對(duì)側(cè)視神經(jīng)中，EAE誘導(dǎo)可導(dǎo)致可見的局灶性變性，其特征為軸突腫脹、卵圓孔和疾病高峰時(shí)的碎裂(圖4K)。在包含從對(duì)照AAV2-NT注射的視網(wǎng)膜突出的軸突的同側(cè)視神經(jīng)中，類似程度的軸突變性是明顯的（圖4K和P），相反的，與未注射的對(duì)側(cè)眼相比，注射aav2 - mir -223的眼投射出的視神經(jīng)軸突腫脹明顯減少(圖4 L和P)。

說明: C:\Users\Y511\AppData\Local\Temp\1566192858(1).png


                                                                                                      圖4在EAE模型中，神經(jīng)元過表達(dá)miR-223可以挽救軸突變性
4、MiR-27a-3p和miR-223-3p通過谷氨酸受體信號(hào)介導(dǎo)神經(jīng)保護(hù)

說明: C:\Users\Y511\AppData\Local\Temp\1566193886(1).png

                                           圖5 GluR信號(hào)的抑制在體外可以防止神經(jīng)退行性變性
   PANTHER確定了8個(gè)明顯過多的由miR-27a-3p和miR-223-3p的靶基因參與的途徑（圖5A）。與各自的對(duì)照組相比，兩種藥物對(duì)PBMC-CM誘導(dǎo)的神經(jīng)元突丟失均無顯著影響(圖5B和C)。為了探究是否可以通過阻斷NMDAR來減輕PBMCCM依賴性變性，使用MK-801治療皮質(zhì)神經(jīng)元。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于載體對(duì)照，MK-801阻止PBMC-CM介導(dǎo)的過程變性（圖5D和E）。GYKI對(duì)PBMC-CM的響應(yīng)的神經(jīng)保護(hù)作用可能通過AMPAR的抑制來介導(dǎo)（圖5F）。
   研究發(fā)現(xiàn)MK-801和GYKI都能夠挽救LNA介導(dǎo)的miR-223-3p功能喪失，使生長恢復(fù)到對(duì)照神經(jīng)元的生長水平（圖6A-C）。類似地，應(yīng)用MK-801或GYKI可以拯救miR-23a-3p / 27a-3p損失 - 去除功能（圖6D-F）。為了直接測(cè)試谷氨酸信號(hào)傳導(dǎo)在miR-223-3p-和miR-27a-3p-依賴性神經(jīng)保護(hù)中的作用，培養(yǎng)神經(jīng)元10DIV并用谷氨酸處理以誘導(dǎo)興奮性毒性細(xì)胞死亡。如預(yù)期的，在陰性對(duì)照轉(zhuǎn)染的神經(jīng)元中用10或20mM谷氨酸處理導(dǎo)致神經(jīng)元顯著減少（圖6G）。然而，用M27a轉(zhuǎn)染可顯著防止10mM谷氨酸處理的神經(jīng)細(xì)胞損失，并且M223對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)濃度可高達(dá)20mM谷氨酸（圖6H和1）。這進(jìn)一步支持兩種miRNA的神經(jīng)保護(hù)作用都是通過抑制谷氨酸信號(hào)傳導(dǎo)反應(yīng)來介導(dǎo)的這一假設(shè)。

說明: C:\Users\Y511\AppData\Local\Temp\1566195884(1).png


                                              圖6 MiR-27a-3p和miR-223-3p功能缺失生長缺陷可以通過抑制GluR恢復(fù)

   為了進(jìn)一步支持該假設(shè)，作者研究了miR-223-3p和miR-27a-3p靶向GluA2和NR2B30UTR的3’UTR。研究發(fā)現(xiàn)miR-223-3p的表達(dá)抑制了GluA2和NR2B的熒光素酶活性（圖7A和B）。此外，miR-27a3p模擬物還抑制由GluA2和NR2B30UTR調(diào)節(jié)的熒光素酶活性（圖7A和B）。還發(fā)現(xiàn)用AAV-223轉(zhuǎn)導(dǎo)的RGC在體內(nèi)表現(xiàn)出NR2B的下調(diào)表達(dá)（圖7C）。與AAV-223注射的視網(wǎng)膜中的非轉(zhuǎn)導(dǎo)組相比，轉(zhuǎn)導(dǎo)的RGC的視覺檢查顯示NR2B染色的強(qiáng)度降低，而在AAV-NT條件下，轉(zhuǎn)導(dǎo)的和未轉(zhuǎn)導(dǎo)的RGC均顯示相似的強(qiáng)度染色（圖7C）。總之，研究結(jié)果支持上述模型，其中miR-223-3p和miR-27a-3p下調(diào)GluA2和NR2B的表達(dá)，從而有助于其神經(jīng)保護(hù)作用。

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                                                                                                          圖7 MiR-27a-3p和miR-223-3p靶向谷氨酸受體亞基