microRNAs对脑出血后神经炎症影响的研究进展

Research Progress of the Effect of microRNAs on Neuroinflammation after Intracerebral Hemorrhage

摘要: 脑出血后所释放的大量内源性物质和血液中的毒性成分可加剧炎性反应和神经缺损，严重影响脑出血患者预后。microRNAs水平在脑出血后发生变化，可通过多种机制调控神经炎症的功能。文章综述归纳总结了microRNAs对脑出血后神经炎症影响的研究进展，旨在为出血性中风患者发现更有效的治疗方法。

Abstract: A large number of endogenous substances and toxic components in blood released after intracerebral hemorrhage can aggravate inflammatory reaction and neurological damage, which seriously affect the prognosis of patients with intracerebral hemorrhage. The level of microRNAs changes after intracerebral hemorrhage, which can regulate the function of neuroinflammation through various mechanisms. This review summarizes the research progress of the effect of microRNAs on neuroinflammation after intracerebral hemorrhage in order to find more effective treatment methods for patients with hemorrhagic stroke.

1. 引言

脑出血(intracerebral hemorrhage, ICH)是指脑实质中血液自发性外渗，占全球所有脑卒中病例的10%~20%，在幸存者中死亡率高、功能结局差、后遗症多[1]。ICH通常会导致严重的脑损伤，分为原发性和继发性脑损伤。原发性损伤主要是由于血管破裂血肿快速形成和占位效应对大脑造成的物理损伤[2]。继发性损伤由血液成分外渗和相关神经毒性引起，例如神经炎症、氧化应激、细胞凋亡和血脑屏障(BBB)破坏等[3]。其中，越来越多的证据表明，靶向神经炎症的治疗有可能调节脑损伤和ICH后的修复[4]，例如，Pan [5]等人在实验研究中表明，熊果酸可通过NF-κB/NLRP3/GSDMD通路抑制小胶质细胞焦亡，减轻ICH后的神经炎症反应，改善继发性脑损伤。本文总结了ICH后微小RNAs (microRNAs)对神经炎症影响的研究进展，以期为ICH临床诊疗及预防带来更多新的治疗思路。

2. ICH对神经炎症的影响

神经炎症在血肿形成后立即开始，是ICH后继发性脑损伤的重要防御反应[6]。ICH后脑组织周围病灶缺血缺氧导致神经细胞损伤，大量促炎因子释放，包括肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1β、髓过氧化物酶(MPO)，加重继发性损伤，引起神经功能障碍。它的发病机制与小胶质细胞活化、中性粒细胞浸润等关系密切[7]-[9]。

3. microRNA概述

microRNA (miRNA、miR)一类高度保守的，长度约为22个核苷酸的单链非编码RNA。通过与特定靶基因mRNA的3'-非翻译区(UTR)结合以抑制mRNA翻译或诱导mRNA降解，从而在转录后水平上沉默基因表达。单个miRNA可以调控数百个具有相同短识别区域的靶mRNA，并影响许多基因的表达。有研究表明，miRNA可以调节约60%的人类基因组中的蛋白质编码基因的表达，这些基因对人类生存和发育至关重要[10]。通过调控靶基因，miRNA参与多种信号通路，调节细胞增殖[11]、转移[12]、细胞凋亡[13]、衰老[14]、分化[15]、自噬[16]和免疫反应[17]等生物过程。miRNA生物发生过程从细胞核开始，在细胞质中结束。它们通常由RNA聚合酶II或III转录miRNA，然后加帽、剪接和多聚腺苷酸化，形成具有一个或多个发夹结构的初级miRNA (pri-miRNA) [18]。miRNA符合成为首选生物标志物的几个标准，即高特异性、易于获取和灵敏度，因此，miRNA被认为是许多人类疾病的有前途的生物标志物。有研究表明[19]，miRNA存在于许多高度稳定的生物体液中，包括血液，其对组织或细胞类型也具有很高的特异性。miRNA的敏感性已经得到证实，其水平可以根据疾病进展或对治疗的反应而变化。因此miRNA可用于准确诊断、预测疾病进展、指导治疗以及评估对治疗的反应性。

4. microRNA对ICH后神经炎症的影响

与其他器官相比，哺乳动物大脑表达的microRNA数量最多[20]。不同microRNA在促进ICH后神经炎症的修复、减轻继发性脑损伤方面起促进或抑制作用。microRNA因其在神经炎症下可能具有独特的细胞或组织表达谱，是治疗各种神经炎症性疾病的理想候选者[21]。现就ICH后神经炎症反应中发挥作用的microRNA进行概述。

4.1. miR-144

miR-144表达改变与细胞自噬[22]、炎症反应[23]、神经元损伤[24]密切相关。实验研究表明[25]，自体血注射造模ICH小鼠后ICH血肿周围脑组织miR-144表达显著提高。Wang [26]等人在研究中发现miR-144/451簇的基因敲除显著促进了ICH小鼠TNF-α和IL-1β的分泌以及周围血肿区的氧化应激，miR-144/451的耗竭则抑制ICH小鼠中miR-451-14-3-3ζ-FoxO3的调节轴活性，表明miR-144/451可能通过靶向miR-451-14-3-3ζ-FoxO3保护ICH小鼠免受神经炎症和氧化应激的影响。此外，甲酰肽受体2型(FPR2)作为PI3K/AKT信号传导和炎症的关键调节因子，miRNA-144-3p可通过靶向及下调FPR2可加重ICH继发性损伤，促进神经功能障碍和神经凋亡[27]。罗[28]等人在研究中表明，ICH后miR-144-3p的表达与基质金属蛋白酶-9 (MMP-9)和核因子-κB (NF-κB)的表达水平呈正相关关系、与核因子红系2-相关因子2 (Nrf2)的表达负相关，抑制miR-144-3p的表达可降低血脑屏障的通透性，减轻神经炎症等继发性脑损害。白[29]等人发现，人参皂苷Rg1可能通过调控miR-144-3p/FPR2/p38轴进而减轻ICH大鼠神经炎症和BBB损伤。因此，抑制miR-144表达可能作为减轻ICH后神经炎症的一个新的治疗靶点。

4.2. miR-155

miR-155具有广泛的生物学功能，在调节免疫和炎症的发生发展过程中具有重要的作用。研究[30]表明，miRNA-155是炎症的主要调节因子，对TNF-α、IL-1β、干扰素等炎症刺激极其敏感。巨噬细胞分为促炎M1型和抗炎M2型，影响细胞因子信号传导，不同极化状态之间的转变受几类分子的调节，miR-155可促进M1型、抑制M2型巨噬细胞极化和活化[31]。miR-155通过下调细胞因子信号转导1 (SOCS-1)蛋白表达水平和促进促炎细胞因子IFN-β、TNF-α和IL-6的产生，加剧ICH小鼠诱导的炎症产生及发展[32]。Zhang [33]等人表明顶叶皮层和海马体中的miR-155信号参与ICH期间的神经损伤过程，阻断中枢miR-155通路可通过减少促炎细胞因子(PICs)和氧化应激产物在调节神经功能中发挥有益作用，并增强血管内皮生长因子(VEGF)的水平。脑和肌肉Arnt样蛋白1 (BMAL1)参与调节炎症、氧化应激和BBB完整性等病理过程[34] [35]，Yan [36]等人在动物实验研究结果中证实抑制miR-155上调BMAL1可通过调节核因子红系2相关因子2 (Nrf2)信号通路来减弱ICH后氧化应激、血脑屏障损伤、脑水肿、炎症及神经功能缺损等继发性脑损伤(SBI)。另有研究[37]表明miRNA-155的表达量与ICH出血量以及中性粒细胞、淋巴细胞等炎症细胞呈现正相关关系，ICH后炎症介质明显升高，患者血清中miR-155的表达增加，miR-155加重炎症过程并引起SBI。

4.3. miR-124

miR-124是成年哺乳动物大脑中最丰富的miRNA之一，在心血管系统疾病、神经系统疾病及各类肿瘤疾病中具有重要调控作用[38]-[40]。研究表明[41]，活化小胶质细胞(MG)可促进小鼠炎症反应并加剧ICH的继发性脑损伤，过表达miR-124可以促进小胶质细胞从促炎M1型转变为抗炎M2型，以此改善ICH诱导的炎症损伤。Chen [42]等人通过蛛网膜下腔出血(SAH)模型大鼠实验证明，CX3CL1/CX3CR1轴可能通过促进外泌体miR-124递送至MG并抑制MG激活和神经炎症反应，在SAH中发挥保护作用。然而，Wen [43]等人发现，血清miR124过表达会抑制Fpn信号转导从而在老年ICH小鼠模型中铁代谢和神经元死亡中的关键作用，暗示miR-124具有潜在的神经毒性。因此，需进一步确认miR-124的调节机制以期为ICH的治疗策略提供新的临床思路。

4.4. miR-7

microRNA-7 (miR-7)是miRNAs家族的重要成员，通过调控不同的靶分子参与各种组织器官生理及病理过程。以往大多数研究发现，miR-7的异常表达与肿瘤的发生密切相[44] [45]。然而最近许多研究表明，miR-7与神经炎症相关，Yue [46]等人在诊断为脑组织炎症(BTI)小鼠模型中发现，miR-7可通过与其靶基因RAR相关孤儿受体α (RORα)协同控制体内外神经元细胞的炎症反应。Luo [47]等人研究发现，miR-7模拟物给药显著降低ICH血肿附近的小胶质细胞/巨噬细胞中Nod样受体蛋白3 (NLRP3)表达，并有效降低了促炎细胞因子的表达水平。钱[48] [49]等人研究发现，过表达miR-7可能通过抑制EGFR/STAT3信号通路拮抗星形胶质细胞活化，而活化状态的星形胶质细胞可分泌TNF-α、IL-6等多种促炎细胞因子，进而发挥抗大鼠脑出血后脑损伤作用。

4.5. miR-132

miR-132在免疫反应和神经元功能中具有双重作用，故被命名为“NeurimmiR”[50]，其表达水平受神经元迁移、突触生成、炎症及细胞凋亡等调节[51]。据报道，miR-132通过靶向乙酰胆碱酯酶(AChE)增强对炎症反应的胆碱能阻断并防止缺血诱导的神经元细胞死亡，miR-132还通过调节炎症在脑出血中发挥着关键作用，Zhang [52]等人在研究中发现miR-132在ICH小鼠大脑中的过表达可减轻神经功能缺损和脑水肿，有效抑制AChE，增强抗炎作用。胥[53]等人通过研究表明，过表达miR-132可能加重ICH后神经炎症、氧化应激反应，促进高血压性ICH的发生发展，并且与患者预后密切相关。总之，miR-132在ICH小鼠模型中的作用为治疗干预提供了新的机会。

4.6. miR-146a

miR-146a是位于5号染色体长臂上的miR-146家族的一员，其失调与多种神经病理状况有关，miR-146a可有效调节炎症反应[54] [55]，减轻ICH后神经损伤[56]。据报道[57]过表达miR-146a在ICH大鼠中抑制氧化应激、促炎因子释放，发挥神经保护作用，其作用机制可能与TRAF6/NF-κB通路相关。NF-κB作为关键靶点，miR-146a [58]在ICH大鼠中抑制TLR4/NF-κB信号通路发挥抗炎作用。甘氨酰-l-组氨酸-l-赖氨酸(GHK)治疗可通过PI3K/Akt通路上调miR-146a-3p从而下调水通道蛋白4 (AQP4)表达并减少星形胶质细胞损伤，减轻脑水肿，改善神经功能恢复，缓解ICH大鼠模型的炎症[59]。Wang [60]等人研究结果显示，miR-146a可下调ICH大鼠模型血肿周围组织中的IL-1β、IL-6、IL-8、IRAK1和TNF-α的表达，减轻ICH后小胶质细胞的继发性炎症反应。

4.7. miR-223

miR-223是miRNA家族的重要成员，在炎症过程中具有多种调节功能[61]。过表达miR-223可促进巨噬细胞向抗炎表型极化[62]，NLRP3作为炎性小体，ICH后miR-223可直接靶向NLRP3发挥抑制小胶质细胞活化、减轻炎症反应和神经元损伤的作用[63]。Martinez [64]等人通过研究表明，miR-223过表达显著抑制ICH后脑组织中caspase-1 p20、NLRP3、TNF-α、IL-1β和IL-6的表达，减轻体内炎症反应，缓解脑水肿，改善神经功能。

4.8. miR-21

miR-21在ICH患者的外周血和脑组织中显著下调，是病情诊断及预后评估的重要因子[65] [66]。Zhang [67]等人在研究中表明，过表达miR-21显著提高ICH中间充质干细胞(MSCs)的存活率，有效降低ICH大鼠血肿面积和细胞凋亡，保护神经元。Wang [60]等人证明，miR-21可以通过下调炎性细胞因子的表达并上调TIMP3的表达，在体内外负向调节ICH后小胶质细胞的继发性炎症反应，减轻ICH后水肿并改善神经功能。朴[68]等发现，miR-21可以抑制ICH大鼠小胶质细胞活化，减轻炎症反应，发挥神经保护作用。然而，在老年大鼠动物实验过程中[69]，miR-21-5p敲低显著减轻神经功能损伤、神经元凋亡，降低BBB通透性，加速血肿吸收，并且与健康个体相比，患者血清miR-21-5p水平显著升高，表明miR-21-5p是ICH诱导的脑损伤的原因之一。因此需要进一步的研究来验证miR-21作为治疗靶点的潜力，并确定衰老是否调节ICH后miR-21的功能作用。

5. 总结与展望

脑出血后导致神经炎症的原因很多，miRNA可有效调节信号通路从而抑制ICH继发性脑损伤。从上述研究进展可以得出，过表达miR-124、miR-7、miR-146a、miR-223和敲减miR-144、miR-155等microRNA可能通过减轻神经炎症反应，改善ICH后继发性脑损伤。鉴于miRNA作为可行的治疗靶点的潜力，需要进一步的研究以充分推断靶向miRNA改善ICH后神经炎症的疗效。

NOTES

^*通讯作者。