脊髓细胞特异性miRNAs调控损伤运动神经元凋亡的分子机制

损伤导致中枢神经元凋亡的机制至今未明。脊髓运动神经元不可逆的凋亡更是修复神经损伤的瓶颈。前期研究我们确定，神经根撕脱伤诱导运动神经元内nNOS基因异位高表达是启动凋亡的关键基因；但下调脊髓组织nNOS却加重运动神经元凋亡。新近我们发现损伤诱导的nNOS改变发生在转录后水平且在感觉和运动神经元截然不同，与撕脱伤仅导致运动神经元凋亡的现象相符，但机制不明。本项目提出"损伤破坏脊髓miRNA负性调控nNOS基因的机制导致运动神经元凋亡"的假说；并拟在根性撕脱伤动物模型，弄清脊髓内在运动、感觉神经元特异的，靶向nNOS/Calpain和凋亡基因的miRNAs的变化规律；通过慢病毒转染和反义技术调控关键miRNAs的表达，以验证它们沉默nNOS基因、阻止运动神经元凋亡进程的作用。研究结果将建立"微小RNA靶向nNOS调控脊髓运动神经元凋亡"的新理论，为研究nNOS相关的神经元变性机制提供新的分子靶标

脊神经根性撕脱伤是周围神经损伤中最严重的损伤，它不仅造成周围神经的溃变和肌肉瘫痪，皮肤感觉丧失，还导致相应节段脊髓运动神经元的死亡。最近的研究发现，脊髓损伤导致神经元的死亡受到microRNAs的调节，这些miRNA主要通过抑制靶基因mRNA在翻译后水平的表达水平发挥作用。本课题应用了miRNA，mRNA，lncRNA芯片技术筛选了与运动神经元凋亡有关的靶基因的miRNA和lncRNA，并且根据脊髓组织的细胞差异进行了验证实验，得出在脊髓组织中共检出3361个miRNA,其中损伤早期55个miRNA上调，24个miRNA下调；损伤中期miRNA上调了36个，下调23个。变化幅度较大的有miR-146b-5p，miR-31a-3p，miR-324-3p 和miR-484。有十一种miRNAs在损伤早中期持续变化，如miR-21-5p持续上调；而miR-466c-3p持续下调。同时我们发现LncRNA和mRNA表达有显著改变。损伤侧与正常侧脊髓相比共检测到6704个LncRNA和12340 个mRNA发生改变。2829个LncRNA中41个上调两倍以上；3875LncRNA中110个下调两倍以上。5405个mRNA中349个上调两倍以上。6934个mRNAs中51个下调两倍以上，靶向Calpain,nNOS, ATF3, JNK,Caspase-3的miRNAs，miRNAs, lncRNA以及MRNAs都要显著地变化.一些miRNA在损伤早期调控炎症反应相关基因的表达，另一些miRNA在损伤中期靶向神经递质。miRNA表达变化揭示了MAPK和钙离子信号通路一直参与损伤反应。目前我们正在对前期尚未研究的高变化的mRNAs进行脊髓局部细胞特异性的验证实验。该课题的研究结果证明臂丛根性撕脱伤后脊髓组织miRNA表达存在时空特异性和细胞特异型，而且时空特异性与运动神经元凋亡相关。