大鼠脑外伤后海马microRNA表达对学习记忆的影响及机制

额叶和颞叶等不同部位脑外伤均可导致临床上症状相似的学习记忆障碍，其病理生理机制尚未阐明，是否存在特定的中介环节？海马作为脑外伤易损区，其神经元突触可塑性被视为学习记忆的基础。microRNA对调控细胞凋亡、再生和神经发生均有重要作用，前期研究已证实，脑外伤可导致海马microRNA表达明显改变。本研究提出，脑外伤后海马microRNA表达变化可通过调控Ca2+-CaM-CaMKⅡ神经传导信号通路，降低或阻断LTP形成，影响突触可塑性，进而导致学习记忆障碍。通过检测大鼠脑外伤后的学习记忆能力，筛选和鉴定海马microRNA表达，观察海马区细胞的凋亡、再生，同时检测CaM、CaMPKⅡ mRNA表达水平及LTP变化，以探讨脑外伤后海马microRNA表达变化作为学习记忆障碍的中介环节的可能机制。本研究不但有助于明确脑外伤后学习记忆障碍的发病机制，也可为认知障碍的客观检测和临床治疗提供理论依据。

颅脑损伤可致学习、记忆损害，不同部位脑损伤后均出现海马神经元突触损害，且病变较其他脑区早。microRNA/miRNA对神经细胞分化、增殖、坏死及突触可塑性等有重要作用，但其对伤后海马病变的作用及调控认知障碍的机制尚不明确。本项目建立大鼠中度TBI模型，观察伤后1h、1d、3d、5d、7d海马结构改变、采用水迷宫及P300检测认知损害、采用基因芯片检测miRNA表达变化并筛选特异性miRNA，采用生物信息学、PCR及WesternBlot探讨蛋白表达与认知损害的机制。研究发现：（1）伤后海马神经元出现变性、坏死及凋亡，1d、3d最重，7d神经元形态趋于正常；电镜下损伤组CA1区突触结构受损，伤后1d、3d、5d突触间隙增宽、后膜致密物厚度变薄、活性区长度缩短，伤后7d突触结构趋近正常；（2）伤后1h、1d、3d、5d、7d，P300潜伏期显著延长，波幅下降；损伤组逃避潜伏期明显延长，隐匿平台后，目标象限活动时间及距离均显著缩短。（3）共检出156个特异性上调/下调的miRNA，伤后1h、1d、3d、5d、7d上调1.5倍以上的miRNA分别有60、41、81、52、60个，下调1.5倍以上的有45、31、11、41、35个；其中miR-142-3p、miR-144、miR-340-5p、miR-674-5p、miR-153、miR-186、miR-190、miR-132*、miR-138-1*和let-7b在伤后各时间点呈持续特异性表达。（4）上述10个miRNA对应107个靶基因，有8个受控于两种miRNA，6个与miR-144、miR-340-5p、miR-153和miR-142-3p有关；107个靶基因在生物学途径、分子功能和细胞定位层面分别对应273、52、52个GO Term，多数靶基因受控于miR-144和miR-340-5p；CASK、NRF2/NFE2L2、SNCA蛋白在伤后下调，且与P300潜伏期相关。（5）以miR-221、miR-338-5p、miR-153的表达量作为自变量（X），建立的损伤时间（Y）推断模型效能较好：Y = 0.131•X(221) + 0.116•X(338) + 0.204•X(153) - 54.204。本研究初步揭示了脑损伤后不同时间点海马miRNA表达存在差异，为深入研究miRNA与学习记忆的关系提供了新思路。