陳鑫玥 胡雪玲 孫麗華▲

1.哈爾濱醫(yī)科大學，黑龍江哈爾濱150081；2.哈爾濱醫(yī)科大學藥學院藥理學教研室，黑龍江哈爾濱150081

miR-132的生理功能及其在疾病中的作用

陳鑫玥1胡雪玲2孫麗華2▲

1.哈爾濱醫(yī)科大學，黑龍江哈爾濱150081；2.哈爾濱醫(yī)科大學藥學院藥理學教研室，黑龍江哈爾濱150081

微小RNA（MicroRNAs）是內(nèi)源性小分子RNA，通過介導mRNA的降解或抑制其轉(zhuǎn)錄，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達。miR-132成熟序列長度為22 bp，由長度為66 bp的miR-132的前體序列剪切而來。miR-132具有進化保守性，在人、大鼠、小鼠、猿等物種中具有相同的序列與結構。miR-132具有組織特異性，在與神經(jīng)相關的組織中高表達，參與軸突生長、突觸的增殖分化、神經(jīng)腫瘤的形成等過程。本文進一步明確了miR-132在癌癥、神經(jīng)退行性疾病、精神分裂癥、免疫系統(tǒng)疾病等生命過程中所發(fā)揮的重要作用。

miR-132；癌癥；神經(jīng)系統(tǒng)疾?。幻庖呦到y(tǒng)疾病

微小RNA（microRNA，miRNA）是一類生物內(nèi)源的非編碼小RNA，由20～24個核苷酸組成，通過與mRNA轉(zhuǎn)錄物的3＇非翻譯區(qū)結合而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄后表達[1]。miR-132是發(fā)現(xiàn)較早的miRNA之一，2002年馬克斯普朗克學會的Lagos-Quintana等首次在小鼠神經(jīng)組織中發(fā)現(xiàn)了miR-132。隨后，分別在人、斑馬、魚、牛等不同物種的不同組織中發(fā)現(xiàn)了miR-132的表達[2]。成熟miR-132長度為22 bp，由長度為66 bp的前體序列進行加工而成[3]。人體內(nèi)miR-132由兩種同源miRNA組成，分別為hsa-miR-132-5p和hsamiR-132-3p。miR-132具有進化保守性，在人、大鼠、小鼠、猿等物種中具有相同的序列與結構，miR-132定位于大鼠的第10號染色體，小鼠的第11號染色體和人的第17號染色體。miR-132具有組織特異性，在與神經(jīng)相關的組織中高表達，參與軸突生長、突觸的增殖分化、神經(jīng)腫瘤的形成等過程。miR-132參與調(diào)控癌癥、神經(jīng)退行性疾病、精神分裂癥、免疫疾病。

1 miR-132與神經(jīng)系統(tǒng)的關系

1.1 miR-132與神經(jīng)退行性疾病

miR-132通過多種途徑促進神經(jīng)元生長。miR-132可以通過抑制RASA1 mRNA翻譯正調(diào)節(jié)軸突延長[4]。此外，miR-132通過促進腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）上調(diào)，發(fā)揮對中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元的有益作用[5]。miR-132作為神經(jīng)營養(yǎng)的重要調(diào)節(jié)劑，主要作用通過cAMP/PKA-和ERKCREB依賴性信號途徑實現(xiàn)對軸突生長的調(diào)節(jié)[6-7]。

miR-132通過調(diào)節(jié)多巴胺神經(jīng)元生成參與神經(jīng)退行性疾病。有研究構建了小鼠胚胎干細胞細胞株CGR8模型，這種模型可以在酪氨酸羥化酶（TH）啟動子的調(diào)控下穩(wěn)定表達綠色熒光蛋白（GFP），所以TH-陽性神經(jīng)元可以很容易地使用熒光激活細胞分選（FACS）進行排序。然后，對純化的TH-陽性神經(jīng)元進行miRNA芯片分析。由miR-132反義寡核苷酸（miR-132-ASO）誘導的內(nèi)源性miR-132的直接下調(diào)促進TH陽性神經(jīng)元的分化，而且miR-132-ASO可以大大扭轉(zhuǎn)在TH陽性神經(jīng)元分化中miR-132起到的抑制作用。最終確定miR-132以Nurr1基因作為直接靶點，通過調(diào)節(jié)Nurr1基因的表達來調(diào)控胚胎干細胞分化為多巴胺神經(jīng)元[8-9]。

阿爾茨海默病是一種多因素導致的神經(jīng)退行性疾病，miR-132在顳葉皮質(zhì)區(qū)和阿爾茨海默病患者大腦的海馬CA1區(qū)神經(jīng)元表達下調(diào)，被認為是參與人腦病變的首要監(jiān)管分子。在原代培養(yǎng)的神經(jīng)元中，miR-132特異性抑制劑可誘導細胞凋亡，從而miR-132過度表達起到了抗氧化應激的神經(jīng)保護性作用。Wong等[10]采用原代神經(jīng)元和PC12細胞進行試驗，證明了miR-132通過直接調(diào)控PTEN，F(xiàn)OXO3a和P300來控制細胞的存活，這是AKT信號通路的關鍵調(diào)控因子。進一步研究證明PTEN，F(xiàn)OXO3a，P300和FOXO3a在阿爾茨海默癥患者的腦內(nèi)表達量顯著升高。這些結果表明，該miR-132/PTEN/FOXO3a信號轉(zhuǎn)導途徑在阿爾茨海默癥等神經(jīng)退行性病中發(fā)揮重要作用。Lau等[11]的實驗證明在阿爾茨海默癥的信號通路中，轉(zhuǎn)錄因子（TF）FOXO1a是miR-132另一個關鍵的靶點。

帕金森病是一種以運動癥狀為特征的神經(jīng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)為運動不能、肌強直和震顫靜止等[12]。有報道稱miR-132通過作用于RIMS3、SEMA6D和SYNJ1三個靶基因，使細胞外配體裸露，轉(zhuǎn)錄因子整合而參與帕金森病的形成[13]。

1.2 miR-132與神經(jīng)系統(tǒng)其他疾病

已有實驗表明，環(huán)磷腺苷效應元件結合蛋白（CREB）通過調(diào)控miR-132樹突分支和樹突棘生成來影響神經(jīng)細胞的成熟。為了進一步研究miR-132對于認知功能的影響，進行了對比實驗，結果顯示miR-132（＞3倍）的增加（超生理水平的增加）會抑制學習認知功能。為了確保正常的學習和記憶形成，必須把miR-132的水平保持在有限的范圍內(nèi)[14]。miR-132的不正常表達會損害短期認知記憶的形成[15]，還會導致應激誘導性認知缺陷[16]。

在胎兒無腦畸形腦組織內(nèi)[17]、抑郁癥患者的血清內(nèi)[18]及癲癇患者體內(nèi)[19]均發(fā)現(xiàn)miR-132上調(diào)。在進行性核上癱的患者血清內(nèi)則發(fā)現(xiàn)有miR-132的損失[20]。

2 miR-132與精神分裂癥的關系

精神分裂癥的特征在于情感、認知、神經(jīng)形態(tài)及神經(jīng)起源的分子異常。在大腦中，miR-132的增加會影響神經(jīng)元分化，突觸的復雜性和可塑性，在精神分裂癥患者體內(nèi)，miR-132的這種作用會被打亂[21]。在精神分裂癥患者和其下一代體內(nèi)，環(huán)磷酸腺苷反應元件和N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體調(diào)控的miR-132顯著下調(diào)。在精神分裂癥患者中，對基因表達微陣列的miR-132靶基因表達的分析表明在精神分裂癥受試者中有26個基因上調(diào)。在精神分裂癥患者中出現(xiàn)了由NMDA受體介導的功能減退癥狀，NMDA拮抗劑對小鼠產(chǎn)生了使前額葉皮質(zhì)中的miR-132下調(diào)的作用。此外，在青少年時期，小鼠前額葉皮層miR-132的表達具有顯著發(fā)育調(diào)控和與神經(jīng)發(fā)育的關鍵過程重疊的作用。在產(chǎn)后短暫的時期內(nèi)，成人額葉的miR-132表達可以被NMDA受體信號的藥物抑制而下調(diào)。幾個關鍵的基因，包括DNMT3A，GATA2和DPYSL3受miR-132調(diào)控，實驗結果最終表明，miR-132的失調(diào)和miR-132的靶基因異常表達是目前導致精神分裂癥的基本原理[22]。

3 miR-132與免疫炎癥的關系

miR-132的功能之一是作為體內(nèi)活性依賴整合的內(nèi)源性介質(zhì)，所以miR-132的敲除會增加促炎性分子的表達。Luikart等[23]開發(fā)了基于病毒的方法，在小鼠海馬內(nèi)檢測和處理的活性依賴性miR-132，實驗中，使用慢病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒記錄miR-132的活性，miR-132在適當?shù)牡攸c和適當?shù)臅r間表達，影響新生神經(jīng)元的整合。使用一個含有多個靶序列的特定的“海綿”逆轉(zhuǎn)錄病毒敲除miR-132，會損害新生神經(jīng)元融入成年人腦內(nèi)興奮性突觸電路的過程。為了評估潛在的miR-132靶點，在神經(jīng)元分化的PC12細胞中，使用了全基因組微陣列。在PC12細胞中miR-132敲除導致數(shù)百個基因的表達增加。功能分組顯示，miR-132敲除誘導增加最多的基因是參與炎癥/免疫信號的基因。

在大腦中，通過乙酰膽堿（ACH）的迷走神經(jīng)的分泌和攔截細胞因子的產(chǎn)生而抑制外周炎癥。miR-132以乙酰膽堿酯酶為靶向分子，在炎癥刺激引起的白細胞過表達中發(fā)揮作用。注入鎖定核酸（LNA）修飾的anti-miR-132的單核苷酸耗盡miR-132，小鼠的循環(huán)和組織中AChE升高。在轉(zhuǎn)染的細胞中，突變的miR-132的3＇UTR結合位點使AChE基因的表達增加，但是在慢病毒感染的細胞中，pre-miR-132起到了抑制AChE的作用。實驗結果表明靶向乙酰膽堿酯酶的miR-132在腦和身體的免疫炎癥方面起到了功能調(diào)節(jié)器的作用[24]。miR-132的這種作用被用于治療自身免疫性腦脊髓炎[25]。

4 miR-132與癌癥的關系

miR-132的表達受到啟動子的調(diào)控，并在腫瘤細胞轉(zhuǎn)移和集落形成中起重要作用。研究表明，上游刺激因子-1（USF-1）可以通過與miR-132的啟動子結合而增加miR-132的表達，因此，USF-1的基因沉默可以導致miR-132的下調(diào)，從而避免HepG2細胞在缺氧缺糖的條件下的凋亡，可以作為肝癌的治療靶點[26]。在前列腺癌細胞中CpG島甲基化會下調(diào)miR-132，miR-132通過直接作用于蛋白質(zhì)-肝素結合表皮生長因子和人踝蛋白2（TALIN2），控制細胞黏附，從而起到抗前列腺癌轉(zhuǎn)移的作用[27]。

miR-132在癌細胞中通過對致癌基因或抑癌基因的作用，參與癌癥的發(fā)生。You等[28]在實驗中發(fā)現(xiàn)，導入的miR-132顯著抑制肺癌細胞在體外的遷移和侵襲，這表明了miR-132可能是一種新的腫瘤抑制基因。進一步的研究表明，EMT相關的轉(zhuǎn)錄因子-ZEB2是miR-132的一個直接的靶基因，miR-132與ZEB2的3＇非翻譯區(qū)（3＇UTR）直接結合。進一步研究顯示，miR-132可降低ZEB2 mRNA和蛋白質(zhì)的表達水平。此外，過表達或沉默ZEB2能夠提高或抑制肺癌細胞的遷移和侵襲。同時，敲除ZEB2逆轉(zhuǎn)了由miR-132抑制劑介導的肺癌細胞遷移和入侵增強。因此，miR-132可以通過抑制靶向ZEB2所涉及的EMT過程，而抑制人類非小細胞肺癌的遷移和侵襲[28]。由熒光素酶報告基因分析和Western blot實驗證實miR-132抑制視網(wǎng)膜母細胞瘤中抑癌蛋白Rb1的表達。過度表達的miR-132通過增加E2F靶基因的表達，降低pRb蛋白在胰腺癌細胞中表達，促進腫瘤細胞增殖。因此，miR-132的下調(diào)，可以有效抑制胰腺癌細胞的增殖[29]。

5 其他

作為內(nèi)皮細胞特異性miRNA之一，miR-132在內(nèi)皮靶向p120RasGAP，誘導新血管形成，被稱為血管生成開關。調(diào)查結果顯示，在人類血管生成的胚胎干細胞模型中miR-132高度上調(diào)，這在正常內(nèi)皮中是檢測不到的。對患有視網(wǎng)膜疾病的小鼠眼球轉(zhuǎn)染miR-132模擬物及拮抗劑，發(fā)現(xiàn)miR-132拮抗劑可以抑制小鼠病變部位血管生長，阻止病情發(fā)展。miR-132作為血管生成開關，通過抑制內(nèi)皮p120RasGAP表達而使Ras激活和誘導新生血管形成，而anti-miR-132則需要在血管保持靜止狀態(tài)時才可以起到抑制新血管形成的作用[30]。

在心血管疾病中，miR-132同樣發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。利用miRNA芯片和qPCR分析，慢性輸注血管緊張素Ⅱ后，造成大鼠高血壓和心肌肥厚，大鼠的心臟、主動脈壁和腎臟的miR-132明顯升高，此外，活化的內(nèi)皮素受體，另一個Gαq偶聯(lián)受體，也可增加miR-132的含量。相關研究分析了從心臟搭橋手術后的剩余動脈組織中獲得的乳腺內(nèi)動脈的組織樣本，發(fā)現(xiàn)使用AT1R受體阻滯劑治療的搭橋手術患者的動脈中miR-132表達水平降低，而用β-阻斷劑治療則沒有效果[31]。數(shù)據(jù)表明miR-132參與了血管緊張素Ⅱ誘發(fā)的高血壓的形成，為高血壓病的機制提供了新的視角[31]。

除了上述疾病，miR-132還參與其他疾病的形成，比如：在哺乳動物中，miR-132已顯示出調(diào)節(jié)脂肪細胞分化的功能參與肥胖的形成[32]；miR-132參與介導骨髓細胞的血管生成活性的損害[33]；在慢性阻塞性肺疾病患者體內(nèi)出現(xiàn)miR-132的上調(diào)[34]。

6 展望

眾多研究證明了miRNA在基因表達調(diào)控網(wǎng)絡中的重要地位，為疾病診斷治療提供了新的思路和強有力的干預策略。雖然目前對miR-132的調(diào)控知識了解得已相對較深，但在之后的幾年里，仍有很多方面值得研究，例如：進一步了解miR-132的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控過程，如何參與神經(jīng)組織與免疫組織之間的通信等過程。隨著認識的不斷深入，miR-132將有望實現(xiàn)從理論研究到藥物開發(fā)應用的轉(zhuǎn)化，也必將在miRNA參與疾病診斷治療領域?qū)崿F(xiàn)重要的應用價值。

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Physiological function of miR-132 and its effects in diseases

CHEN Xinyue1HU Xueling2SUN Lihua2▲
1.Harbin Medical University,Heilongjiang Province,Harbin150081,China;2.Department of Pharmacology,College of Pharmacy,Harbin Medical University,Heilongjiang Province,Harbin150081,China

MicroRNAs(miRNAs)is endogenous small RNAs that regulate gene expression at the post-transcriptional level by mediating mRNA degradation or transcriptional inhibition.The length of mature miR-132 sequence is 22 bp, which comes from the 66 bp precursor of miR-132.miR-132 is conserved,which shares the same sequence and structure among human,rat,mouse.miR-132 had tissue specificity,which is highly expressed in nervous tissues,involved in axonal growth,proliferation and differentiation of synapses,neural tumor formation process.This review arm to further clarify that miR-132 plays an important role in cancer,neurodegenerative diseases,schizophrenia,immune system diseases.

miR-132;Cancer;Nervous system diseases;Immune system diseases

Q78

A

1673-7210（2014）10（b）-0159-04

2014-07-08本文編輯：任念）

國家自然科學基金面上項目（編號81371211）。

陳鑫玥（1993-），女，黑龍江哈爾濱人，哈爾濱醫(yī)科大學2011級臨床在讀七年制。

▲通訊作者