坐骨神经损伤后microRNA表达变化的研究

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周围神经是连接中枢神经系统和外周靶组织器官信号通路的中转站。周围神经损伤,又是一类在临床上极其常见的症状。当其损伤后,中枢神经系统和靶组织器官的联络在一定程度上被中断,中枢神经系统指令不能被传达,靶组织失去支配。表现为轴浆运输被中断,神经元细胞体肿胀、染色质溶解,细胞核偏移,神经纤维变性,以及靶组织器官的萎缩形变,以致最终生理功能的伤失。周围神经系统神经元轴突自身较好的再生性,为周围神经纤维损伤后的再生治疗提供了机会,一直是临床研究的热点和难点。  对应不同部位和不同程度的周围神经损伤,其病理分子机制有诸多相似之处,在此,我们选取较为典型和方便的,大鼠坐骨神经机械剪切损伤的病理模型作为研究对象。在损伤后,修复和再生过程中,信号的传递和转导至关重要。这其中涉及多种炎症分子、转录因子、黏附分子、生长相关蛋白,以及其他有机和无机分子的复杂调解。  近些年来,随着后基因组学研究的不断深入,位于非编码区的小分子单链microRNA,为基因的转录后调控研究打开了新的世界,并很快成为生物研究的核心焦点。先后被人们引入临床疾病的预防、诊断和治疗,以及细胞信号转导和调节的研究。显然,在生理上关键的,神经系统的发育调控,及发育后,成熟期,功能调节的研究中,miRNA也是核心之一。  本实验就是以成年大鼠坐骨神经机械剪切损伤模型为研究对象,在损伤不同时间后,探索切口上下游神经纤维组织中,miRNA表达水平的变化。在期间,我们借助了miRNA Array和RT-qPCR的实验技术,对这个过程中miRNA的表达谱进行了初步的筛选和分析,试图找到出现表达差异,可能起到重要调节功能的miRNA,为外周神经损伤再生分子机制的研究,寻找新的切入点。  首先,Affymetrix miRNA Array实验结果显示:与正常神经纤维束组织相比较,切口上下游组织中,在神经束被剪断7天后,部分miRNA表达水平发生了显著改变。其中,miRNA-146b、31、20a、221、222、351、21、17,在切口上下游组织中,都表现为明显升高;miRNA-138、182,则在两端都表现为显著下降;miRNA-206则表现为上游升高,下游基本不变;miRNA-19b、29a则是在上游基本不变,下游明显升高。  对此上述这些表达有所改变的miRNA,我们用更精准的实验手段,RT-qPCR技术,在损伤不同时间段后,进行了细致的研究。结果发现:被剪断1天后,切口上下游神经纤维组织中,上述这些miRNA的表达水平基本维持不变。7天、1个月、2个月后,在切口的上游神经纤维组织和下游组织中,不同的miRNA的表达水平各具特色。  其中,miRNA-21和miRNA-31的表达水平,在损伤后7天、1个月、2个月三个时间点上,检测到非常明显的升高。miRNA-138在以上三个时间点上的表现,则在切口的下游组织中显著下降;切口上游神经纤维组织中显著升高,但是这种升高的趋势,在损伤后2个月的时候变得不那么明显了,甚至略有一点下降的趋势。损伤后经过7天、1个月、2个月的时间,miRNA-146b在切口的上游神经纤维组织中,都表现为显著升高,而在切口的下游组织中,前面一直没有明显的变化,直到损伤后1个月的时候,表达水平开始出现上升的趋势。  结合上述结果和文献报道,关于这些miRNA调控作用的研究,提示我们:miRNA-21和miRNA-31,在损伤后的炎症反应和Schwann Cell脱分化转而分裂增殖的过程中,应该具有较重要的调控作用。正常情况下,miRNA-138可能只是在神经元细胞体内转录表达,之后通过轴浆运输向下转运,而周围的非神经元细胞中不能表达。因此,在轴突断裂轴浆运输中断后,miRNA-138可以在切口上游聚集升高,而下游组织中含量显著下降。而正常情况下,miRNA-146b可能即可以在神经元细胞体内转录表达,也可以在周围非神经元细胞中也有表达。损伤后,上游神经纤维组织表达量快速升高,下游也在经过一段时间的调整后逐渐上升,提示miRNA-146b,很可能参与了轴突的再生长的发生和调解。  结合文献报道和生物信息学的手段,我们推测,miRNA-21可能是通过调节PTEN、CGRP等靶基因的表达,参与到Schwann Cell.脱分化转而分裂增殖的过程中。miRNA-31则可能是通过,与其预测靶基因ras作用,进而参与胞内的受体酪氨酸激酶信号传导通路,促进细胞增殖。miRNA-138则可以作用与神经元细胞体内的神经营养因子(NGF)受体Trk-A,从而维持神经元的活性和轴突再生。miRNA-146也可能作用于神经营养素-4(NT-4)参与到轴突损伤后的修复和再生过程中。
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