抑郁癥是一種與特定大腦區(qū)域內(nèi)的神經(jīng)元異常相關(guān)的神經(jīng)精神疾病。MicroRNAs（miRNAs）由于可調(diào)節(jié)神經(jīng)元的發(fā)育和功能引起了廣泛的關(guān)注。miRNA網(wǎng)絡(luò)表達和功能的任何破壞或失衡都可能導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病，越來越多的證據(jù)表明，miRNAs參與了神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如帕金森病（PD）、阿爾茨海默病（AD）和重度抑郁癥（MDD）。然而，miRNAs參與這些神經(jīng)系統(tǒng)疾病，特別是抑郁癥的發(fā)展和進展的機制在很大程度上仍然未知。近日，Journal of Clinical Investigation（IF14.808）期刊在線發(fā)表了題為MicroRNA-26a-3p rescues depression-like behaviors in male rats via preventing hippocampal neuronal anomalies的研究論文，報道了miR-26a-3p在抑郁癥大鼠模型中顯著下調(diào)，揭示了海馬DG內(nèi)的miR-26a-3p缺陷介導(dǎo)了神經(jīng)元異常，從而導(dǎo)致抑郁樣行為的表現(xiàn)。暗示該miRNA可作為治療抑郁癥的潛在靶點。
MicroRNA-26a-3p挽救雄性大鼠抑郁樣行為的模型示意圖
主要研究結(jié)果
? 鑒定CUMS誘導(dǎo)的抑郁癥大鼠模型中差異表達的miRNA譜
miRNA表達譜隨不同細胞類型和條件而有顯著差異。因此，研究人員首先使用miRNA-seq技術(shù)研究了正常對照和CUMS誘導(dǎo)的抑郁大鼠海馬DG中的miRNA表達譜。結(jié)果發(fā)現(xiàn)57個miRNAs在抑郁和正常DG樣品之間存在顯著差異，其中有9個上調(diào)，48個下調(diào)。這些結(jié)果表明，正常和抑郁大鼠DG組織中miRNAs的差異表達存在明顯差異。qPCR檢測發(fā)現(xiàn)與正常大鼠相比，miR-26a-3p、miR-1298、miR-211-5p和miR-34b-3p在CUMS誘導(dǎo)的DG區(qū)域內(nèi)的水平顯著降低，進一步驗證了測序結(jié)果。
??PTEN是miR-26a-3p的直接靶基因
為了探索miRNAs的功能影響，研究人員評估了那些可能與抑郁相關(guān)途徑有關(guān)的miRNAs。其中miR-26a-3p顯示出了參與神經(jīng)元損傷相關(guān)通路的最大潛力，從而可以認為這有助于抑郁癥的發(fā)病機制。因此，本研究重點集中在miR-26a-3p。隨后，研究人員對miR-26a-3p靶基因進行了預(yù)測，發(fā)現(xiàn)（參與細胞發(fā)育、遷移和凋亡的）PTEN被認為是參與介導(dǎo)（與抑郁癥神經(jīng)元損傷相關(guān)的）miR-26a-3p調(diào)節(jié)作用的關(guān)鍵因子。雙熒光素酶報告基因?qū)嶒灲Y(jié)果顯示miR-26a-3p顯著抑制了含PTEN mRNA野生型（WT）3’UTR轉(zhuǎn)錄本的報告基因活性，進一步說明miR-26a-3p對PTEN具有直接調(diào)控作用。
??敲低DG中的miR-26a-3p可誘導(dǎo)大鼠抑郁樣行為并降低突觸傳遞
接下來，研究人員將大鼠DG中的miR-26a-3p敲低，發(fā)現(xiàn)這些大鼠表現(xiàn)出抑郁樣行為。糖水偏好實驗顯示，與對照大鼠相比，DG內(nèi)miR-26a-3p的敲低顯著降低了蔗糖的消耗，這一結(jié)果提供了快感缺乏的指數(shù)。強迫游泳實驗發(fā)現(xiàn)，miR-26a-3p敲低后，大鼠的靜止不動增加，游泳時間減少，表明這些大鼠的行為絕望。
隨后，研究人員在這些大鼠中評估了來自DG冠狀切片的神經(jīng)元中的全細胞膜片鉗記錄，以及微小和自發(fā)性興奮性突觸后電流（分別為mEPSCs和sEPSCs）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照相比，miR-26a-3p的敲低抑制了mEPSCs和sEPSCs的振幅和頻率以及自發(fā)性強直放電，這與在CUMS暴露的大鼠中觀察到的效果相似。表明miR-26a-3p的缺失抑制了海馬微電路中DG錐體神經(jīng)元的突觸傳遞，這可能導(dǎo)致在大鼠中觀察到的抑郁樣行為。
相應(yīng)的，在DG中過表達miR-26a-3p可以挽救抑郁大鼠的抑郁樣行為和突觸傳遞受損。
??敲低/過表達miR-26a-3p可增加/降低PTEN表達并抑制/增加大鼠自噬
Western blot分析結(jié)果表明，miR-26a-3p的敲低增加了DG區(qū)域中PTEN的蛋白質(zhì)水平，與在CUMS暴露5周后的大鼠中觀察到的PTEN表達水平增加相似。此外，miR-26a-3p敲低組中PI3K和磷酸化Akt的表達顯著下調(diào)，伴隨p53的上調(diào)。為了進一步探索miR-26a-3p在抑郁癥中可能的神經(jīng)元機制，研究人員檢查了miR-26a-3p/PTEN軸是否可以調(diào)節(jié)自噬。發(fā)現(xiàn)DG區(qū)域中miR-26a-3p的敲低也顯著下調(diào)了LC3-II/LC3-I和beclin-1的表達，同時增加了p62的表達。同時，電子顯微鏡圖像顯示DG區(qū)域自噬體的數(shù)量顯著減少。表明通過敲低miR-26a-3p上調(diào)PTEN表達似乎導(dǎo)致了DG內(nèi)自噬活性的抑制。
而在抑郁大鼠DG中過表達miR-26a-3p則顯著降低了PTEN的表達水平，并增加了DG內(nèi)的自噬活性。證明了miR-26a-3p可誘導(dǎo)抑郁大鼠DG內(nèi)的自噬。
??敲低/過表達miR-26a-3p可導(dǎo)致/改善DG中神經(jīng)元可塑性調(diào)節(jié)異常
免疫熒光分析結(jié)果表明，miR-26a-3p敲低的大鼠表現(xiàn)出關(guān)鍵神經(jīng)可塑性相關(guān)標(biāo)志物的顯著減少，包括Syn、PSD-95、MAP-2。Western blot分析顯示，miR-26a-3p敲低后，可在DG內(nèi)觀察到一系列神經(jīng)可塑性相關(guān)調(diào)節(jié)因子的低表達水平。此外，在miR-26a-3p敲低大鼠中觀察到的樹突棘的顯著缺失，進一步證實了神經(jīng)可塑性的調(diào)節(jié)異常。
同樣地，過表達miR-26a-3p則得到相反的結(jié)果，研究表明miR-26a-3p過表達改善了抑郁大鼠神經(jīng)可塑性調(diào)節(jié)異常。
??敲低/過表達miR-26a-3p可促進/抑制DG中的神經(jīng)元凋亡
免疫熒光染色結(jié)果顯示，cleaved caspase-3（一種促進細胞凋亡過程的終端調(diào)節(jié)因子）顯著增加，而神經(jīng)元前體標(biāo)志物DCX（雙皮質(zhì)素X）和神經(jīng)干細胞標(biāo)志物nestin在miR-26a-3p敲低大鼠的DG區(qū)域內(nèi)顯著降低。Western blotting結(jié)果顯示，miR-26a-3p敲低后，DG中促凋亡因子Bax、caspase-3和caspase-9的蛋白水平顯著升高，同時Bcl-2的表達水平下降。透射電鏡結(jié)果顯示miR-26a-3p敲低大鼠DG神經(jīng)元內(nèi)的細胞核表現(xiàn)出顯著的細胞凋亡特征，包括核染色質(zhì)邊集、聚集和凝聚。miR-26a-3p敲低后，DG區(qū)域內(nèi)凋亡細胞數(shù)量相應(yīng)增加。表明DG內(nèi)miR-26a-3p的下調(diào)可促進神經(jīng)元凋亡，進而誘導(dǎo)大鼠神經(jīng)元損傷和抑郁樣行為。
相反，過表達miR-26a-3p可抑制抑郁大鼠神經(jīng)元細胞凋亡。結(jié)果表明miR-26a-3p抑制DG區(qū)域神經(jīng)元凋亡并促進神經(jīng)發(fā)生，這些作用可能通過PTEN信號通路在抑郁癥中起作用。
??PTEN介導(dǎo)由DG中miR-26a-3p缺陷引起的神經(jīng)元和行為異常
最后，為了證實miR-26a-3p誘導(dǎo)的神經(jīng)元退化依賴于PTEN信號通路的假設(shè)，研究人員用PTEN抑制劑治療miR-26a-3p敲低的大鼠。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PTEN抑制劑治療顯著上調(diào)PI3K并誘導(dǎo)Akt磷酸化（這是PTEN途徑的兩個重要下游成分，DG區(qū)域的miR-26a-3p敲低顯著抑制了這兩個組分）；同時，降低了由miR-26a-3p缺失導(dǎo)致的p53的上調(diào)，并顯著增加了LC3-II/LC3-I和beclin-1的表達，降低了p62的水平，表明抑制PTEN恢復(fù)了miR-26a-3p缺失所抑制的自噬。
此外，PTEN抑制劑治療上調(diào)了神經(jīng)可塑性相關(guān)介質(zhì)，并降低了miR-26a-3p敲低大鼠中促凋亡因子的表達。表明這種PTEN的藥理學(xué)抑制顯著挽救了由miR-26a-3p敲低引起的神經(jīng)元退化和細胞死亡。根據(jù)糖水偏好和強制游泳實驗的結(jié)果，PTEN抑制劑治療還有效地改善了由miR-26a-3p缺陷引起的抑郁樣癥狀，并逆轉(zhuǎn)了抑郁大鼠DG 神經(jīng)元的自發(fā)性強直放電頻率的下降。
總之，本研究結(jié)果表明miR-26a-3p通過抑制PTEN/PI3K/Akt通路在緩解由CUMS誘導(dǎo)的神經(jīng)元異常和抑郁癥中發(fā)揮重要作用。因此，這些結(jié)果對于抑郁癥的潛在識別和治療具有重要的生物學(xué)和臨床意義
原文鏈接：https://www.jci.org/articles/view/148853
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