景 文，李 生，李永盛，邱曉明

（1.定西市第二人民醫(yī)院，甘肅定西 743000;2.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院，甘肅蘭州 730000）

脊髓損傷（spinal cord injury,SCI）是一種具有高致殘率的嚴(yán)重中樞神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷，可導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)、感覺及自主神經(jīng)功能的異常或喪失［1］。全球每年的發(fā)病率約為40～80/1 000 000，由于發(fā)病率高、缺乏有效的治療手段，給患者、家庭及社會(huì)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)［2］。SCI包括兩個(gè)連續(xù)的發(fā)展過(guò)程：原發(fā)性脊髓損傷和繼發(fā)性脊髓損傷；原發(fā)性脊髓損傷是直接由外力引起的組織破壞或撕裂，可分為神經(jīng)損壞和血管結(jié)構(gòu)破壞［3］。繼發(fā)性脊髓損傷是在原發(fā)性損傷的基礎(chǔ)上，促炎因子、趨化因子和補(bǔ)體激活產(chǎn)物等被激活，介導(dǎo)神經(jīng)炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激及凋亡等［4］。這些繼發(fā)性的病理生理反應(yīng)最終導(dǎo)致血脊髓屏障的破裂，進(jìn)一步惡化損傷部位的微環(huán)境，使脊髓損傷的修復(fù)更加困難［5］。然而目前為止，沒有有效干預(yù)措施可以阻止繼發(fā)性脊髓損傷及誘導(dǎo)神經(jīng)再生，因而修復(fù)脊髓和恢復(fù)神經(jīng)功能成為目前臨床的一大難題。

microRNAs（miRNAs） 是一類由 18～25 個(gè)堿基組成的小非編碼RNAs，其通過(guò)結(jié)合靶基因的3'非編碼區(qū)（UTR）導(dǎo)致靶基因的降解或翻譯抑制，進(jìn)而在轉(zhuǎn)錄后水平控制mRNAs表達(dá)、蛋白質(zhì)產(chǎn)生和細(xì)胞功能［6］。自1993年首次在秀麗線蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)miRNA以來(lái)，miRNAs在人體及動(dòng)物模型中已開展了廣泛的研究，相關(guān)研究表明人體內(nèi)的miRNAs至少800種［7］。脊髓損傷改變了包括氧化應(yīng)激、炎癥和凋亡在內(nèi)的許多繼發(fā)性損傷相關(guān)的miRNAs的表達(dá)，而miRNAs的差異表達(dá)會(huì)引起靶基因的改變進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能。因此，miRNAs是脊髓損傷后脊髓修復(fù)及神經(jīng)功能恢復(fù)方面非常有前途的研究領(lǐng)域，可為治療脊髓損傷提供新的切入點(diǎn)。

本綜述描述了近年來(lái)脊髓損傷相關(guān)miRNAs的研究進(jìn)展，重點(diǎn)闡述了凋亡及氧化應(yīng)激相關(guān)miRNAs的作用?？偨Y(jié)脊髓損傷中miRNAs的調(diào)控機(jī)制，為進(jìn)一步研究miRNAs在脊髓損傷中的作用提供方便。

1 脊髓損傷的病理生理

脊髓損傷是一種高致殘率的嚴(yán)重中樞神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷，主要病理生理特征是脊髓受到外力、擠壓等外界打擊后，引起以大量炎癥細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)為主體的繼發(fā)性損傷，并出現(xiàn)缺血、水腫、缺氧和膠質(zhì)瘢痕等細(xì)胞功能改變，加重了殘存神經(jīng)細(xì)胞的死亡［3］。脊髓損傷引起的炎癥、氧化應(yīng)激及凋亡反應(yīng)是造成脊髓功能難以恢復(fù)的重要原因，對(duì)脊髓損傷的預(yù)后至關(guān)重要。脊髓損傷后，活化的小膠質(zhì)細(xì)胞和血液中浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞無(wú)法區(qū)分，形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷特有的小膠質(zhì)/巨噬細(xì)胞群，亦是脊髓損傷后最重要的炎癥細(xì)胞［8］?；钚匝鹾统趸锏募せ钜鹧醯幕瘧?yīng)激反應(yīng)不僅會(huì)導(dǎo)致大量神經(jīng)元的死亡，同時(shí)破壞血管內(nèi)皮、膠原纖維支架等，進(jìn)一步惡化損傷部位的局部微環(huán)境，抑制了神經(jīng)元的再生和神經(jīng)功能的恢復(fù)［5］。因此，控制繼發(fā)性損傷是治療脊髓損傷提高神經(jīng)功能恢復(fù)的重要途徑。

2 miRNAs的產(chǎn)生及功能

microRNAs（miRNAs） 是一類由 18～25 個(gè)堿基組成的小非編碼RNAs。在細(xì)胞核中，miRNA基因被RNA聚合酶II或III轉(zhuǎn)錄生成pri-miRNA。這些primiRNA表現(xiàn)出莖環(huán)發(fā)夾的功能二級(jí)結(jié)構(gòu)，并被核RNase III酶Drosha/DGCR8裂解，從而釋放pre-miRNA。然后，pre-mRNA將被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中；在細(xì)胞質(zhì)中pre-miRNA被進(jìn)一步處理產(chǎn)生約22個(gè)堿基的miRNA雙鏈，只有成熟的miRNA鏈被整合到沉默復(fù)合體中，并以沉默復(fù)合體的形式存在［9］。而另一條鏈被降解。

成熟的miRNAs可以與目標(biāo)mRNAs的3’端UTR結(jié)合，導(dǎo)致mRNAs降解或翻譯抑制，進(jìn)而引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或細(xì)胞功能的改變［6］。研究表明，一個(gè)miRNA可以靶向多種不同的mRNAs，同時(shí)一個(gè)mRNAs可以被不同的miRNAs調(diào)控［10］。此外，一個(gè)給定的miRNA在同一個(gè)mRNA中可能有多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，從而增加其整體作用［11］。

3 miRNAs對(duì)脊髓損傷后凋亡的調(diào)控作用

脊髓損傷后，神經(jīng)元微環(huán)境發(fā)生改變，如神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子缺失、炎癥因子增加、趨化因子和補(bǔ)體激活產(chǎn)物激活等會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元的凋亡［12］。研究表明，miRNAs在神經(jīng)元凋亡過(guò)程中起著重要作用，其中有些miRNAs促進(jìn)神經(jīng)元的凋亡反應(yīng)，抑制脊髓損傷的修復(fù)。例如Cao等［13］建立脊髓損傷小鼠模型后檢測(cè)到miR-99b-5p表達(dá)增高，并通過(guò)熒光素梅報(bào)告實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)miR-99b-5p通過(guò)mTOR促進(jìn)神經(jīng)元的凋亡；而注射miR-99b-5p抑制劑后損傷部位凋亡反應(yīng)減輕。另一項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)大鼠脊髓損傷后miR-125b表達(dá)升高并促進(jìn)凋亡相關(guān)因子caspase-3的表達(dá)，而miR-125b抑制劑可抑制損傷部位的細(xì)胞凋亡［14］。與此類似，Liu等［15］研究發(fā)現(xiàn)脊髓損傷后miR-223的表達(dá)增高并促進(jìn)神經(jīng)元凋亡，而給予miR-223抑制劑可改善這一現(xiàn)象。這幾項(xiàng)研究說(shuō)明脊髓損傷后miRNAs的差異表達(dá)會(huì)引起神經(jīng)元的進(jìn)一步損傷。

部分miRNAs在脊髓損傷后的差異表達(dá)會(huì)抑制神經(jīng)元的凋亡，起到促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)的作用。PI3K/AKT信號(hào)軸的激活是調(diào)節(jié)凋亡蛋白表達(dá)的重要途徑，許多調(diào)控凋亡的分子都通過(guò)PI3K/AKT信號(hào)軸調(diào)控細(xì)胞凋亡。脊髓損傷中miRNAs也可通過(guò)PI3K/AKT通路調(diào)節(jié)神經(jīng)元的凋亡反應(yīng)。研究報(bào)道在脊髓損傷模型中 miR-34a，miR-92b-3p，miR-29a，miR-181d-5p等均可通過(guò)激活PI3K/AKT通路抑制脊髓損傷后的神經(jīng)元凋亡，促進(jìn)脊髓損傷的修復(fù)［12，16，17］。此外，中樞神經(jīng)系統(tǒng)富集的 miR-21 及miR-124也在脊髓損傷后的抗凋亡過(guò)程中發(fā)揮重要作用［7］。研究發(fā)現(xiàn)在脊髓損傷動(dòng)物及細(xì)胞模型中miR-21的表達(dá)明顯上調(diào)，并可通過(guò)靶向調(diào)控目的基因PDCD4、PTEN等抑制凋亡反應(yīng)，有利于神經(jīng)功能的恢復(fù)［18］。Song 等［19］在脊髓損傷大鼠模型中發(fā)現(xiàn)miR-124表達(dá)升高，并通過(guò)激活Wnt/β-catenin抑制凋亡，改善脊髓損傷。除此之外，還有部分miRNAs例如miR-let7、miR-98等既可促進(jìn)凋亡又可抑制凋亡［20］。由此可見，miRNAs是調(diào)控凋亡反應(yīng)的關(guān)鍵分子。

總之，miRNAs在脊髓損傷后通過(guò)不同機(jī)制調(diào)控凋亡反應(yīng)，既可以正調(diào)控也可以負(fù)調(diào)控。因此通過(guò)靶向miRNAs抑制脊髓損傷后凋亡可作為臨床治療脊髓損傷的切入點(diǎn)。

4 miRNAs對(duì)脊髓損傷后氧化應(yīng)激的調(diào)控作用

脊髓損傷往往伴隨著炎癥反應(yīng)，與此同時(shí)反應(yīng)性氧化物（reactive oxidative species,ROS）如自由基及超氧陰離子等會(huì)明顯增加并引發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)一步加重脊髓損傷。研究發(fā)現(xiàn)miRNAs在脊髓損傷后氧化應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮重要作用，本文分促進(jìn)氧化應(yīng)激和抑制氧化應(yīng)激兩個(gè)方面敘述。部分miRNAs在脊髓損傷中的差異表達(dá)促進(jìn)氧化應(yīng)激反應(yīng)。例如Zhu等［21］建立脊髓損傷小鼠模型后發(fā)現(xiàn)miR-219-5p表達(dá)降低，并在損傷后第7 d降到最低，而此時(shí)的氧化應(yīng)激反應(yīng)最明顯，給小鼠注射miR-219-5p模擬物后損傷部位的炎癥及氧化應(yīng)激反應(yīng)明顯改善。另一項(xiàng)研究用H2O2誘導(dǎo)PC12細(xì)胞建立氧化應(yīng)激模型后發(fā)現(xiàn)miR-26a表達(dá)升高并通過(guò)PI3K/AKT和MEK/ERK通路調(diào)節(jié)PC12細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)［22］。而有些miRNAs可抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)脊髓損傷后的修復(fù)。如Dai等［23］在脊髓損傷小鼠模型中發(fā)現(xiàn)miR-137模擬物可改善氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)，雙熒光素梅報(bào)告實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NEUROD4是miR-137的靶基因，即miR-137通過(guò)靶向NEUROD4調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激反應(yīng)。另有研究報(bào)道m(xù)iR-30a-5p可通過(guò)MAPK/ERK信號(hào)軸、miR-25可通過(guò)WNT/β-catenin信號(hào)軸調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激促進(jìn)脊髓損傷的修復(fù)［24］。由此可見，miRNAs的改變可以成為改善氧化應(yīng)激的切入點(diǎn)。TLR/NF-κB通路的激活會(huì)引起細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，在脊髓損傷中多種miRNAs可通過(guò)TLR/NF-κB調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激。Zhang等［25］通過(guò)H2O2作用于C8-D1A和C8-B4細(xì)胞及雙熒光素梅報(bào)告實(shí)驗(yàn)證明了miR-27a-3p可通過(guò)下調(diào)TLR4抑制氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)。除此之外，研究表明miR-146a和miR-940也通過(guò)TLR/NF-κB信號(hào)軸調(diào)節(jié)脊髓損傷的氧化應(yīng)激反應(yīng)［26］。因此可以以TLR為出發(fā)點(diǎn)發(fā)掘更多氧化應(yīng)激相關(guān)的miRNAs。

在ceRNA網(wǎng)中，lncRNAs與miRNAs相互作用可調(diào)節(jié)脊髓損傷后的氧化應(yīng)激。在體外研究中發(fā)現(xiàn)lncRNA ANRIL過(guò)表達(dá)通過(guò)靶向抑制miR-499a激活PI3K/AKT/mTOR/P70S6K信號(hào)軸加重PC12細(xì)胞的過(guò)氧化氫損傷［27］；而Lnc RNA SNHG16可通過(guò)上調(diào)miR-423-5p抑制過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的PC12細(xì)胞損傷［28］。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)lncRNA MALAT1通過(guò)調(diào)節(jié)miR-199b/IKKβ/NF-κb信號(hào)通路參與脊髓損傷后小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥及氧化應(yīng)激反應(yīng)［29］。然而，lncRNAs和miRNAs在脊髓損傷中的作用機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。

氧化應(yīng)激在脊髓損傷后繼發(fā)性損傷過(guò)程中發(fā)揮重要作用，抑制氧化應(yīng)激可作為治療繼發(fā)性損傷的重要途徑，上述研究表明miRNAs在氧化應(yīng)激過(guò)程中扮演著重要角色，所以miRNAs可作為研究調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激反應(yīng)的靶點(diǎn)，促進(jìn)脊髓損傷的修復(fù)。

本綜述主要從脊髓損傷的病理生理、miRNAs的產(chǎn)生及功能、miRNAs對(duì)脊髓損傷后凋亡及氧化應(yīng)激的調(diào)節(jié)作用幾個(gè)方面闡述了脊髓損傷中miRNAs的最新研究進(jìn)展?？偨Y(jié)了miRNAs在脊髓損傷后的調(diào)節(jié)作用及作為調(diào)節(jié)靶點(diǎn)在脊髓損傷治療中的潛在作用，為miRNAs在脊髓損傷中的研究提供參考。本文的參考數(shù)據(jù)主要來(lái)源于動(dòng)物及細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，有一定的參考價(jià)值。但相對(duì)于人體的復(fù)雜系統(tǒng)而言還是有一定的不同，因此將這些理論運(yùn)用于人體還有待進(jìn)一步的研究。

生物信息學(xué)的分析表明，miRNAs的潛在靶點(diǎn)參與了脊髓損傷相關(guān)的多種病理生理過(guò)程，包括炎癥、凋亡、氧化應(yīng)激等。研究發(fā)現(xiàn)，脊髓損傷部位miRNAs的變化很大程度上是由受損脊髓細(xì)胞表達(dá)改變所致，同時(shí)也受到損傷部位免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)和損傷后特定神經(jīng)細(xì)胞死亡和遷移的影響。因此研究miRNAs在脊髓損傷中的作用機(jī)制有助于通過(guò)調(diào)節(jié)miRNAs治療脊髓損傷。

由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，并且神經(jīng)元屬永久性細(xì)胞，再生能力差，所以脊髓損傷后的恢復(fù)及治療仍是臨床的一大難題。隨著新miRNAs的不斷發(fā)現(xiàn)和深入研究，越來(lái)越多的miRNAs被證明在脊髓損傷后異常表達(dá)，與脊髓損傷的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，一些miRNAs可能成為脊髓損傷的有效治療靶點(diǎn)。然而miRNAs在脊髓損傷過(guò)程中的直接作用機(jī)制仍沒有研究清楚，有待進(jìn)一步探索。