丰富环境刺激诱导miRNA132表达上调改善成年弱视的机理研究

Amblyopia is the most common impairment of visual function affecting one eye in adults. It is currently accepted that, due to a termination of visual critical period and a lack of synaptic plasticity, amblyopia is an untreatable pathology in adults. Our preliminary study demonstrated that enriched environment (EE) increased miRNA132 level significantly and enhanced synaptic plasticity, suggesting that the EE is able to promote the synaptic plasticity and can sever as therapeutic approach for adult amblyopia. In recent preliminary studies for this application, we found that acute application of the broad-spectrum HDAC inhibitor to brain slices of standard housing mice caused enhanced long-term potentiation (LTP), similar to that in EE mice. EE training occluded the further enhancement of LTP by HDAC inhibitor, suggesting that EE and histone acetylation share similar mechanisms. Therefore, we propose that the EE increase miRNA132 level, targeted to inhibit HDAC, enhance histones acetylation, and improve the synaptic plasticity of adult amblyopia. Therefore, our investigating here the interplay between EE, miRNA132, HDAC and synaptic function of visual cortex could lead to new insights into the molecular mechanisms of amblyopic neuronal changes and help identify new behavioral and pharmacological approaches useful for adult amblyopia.

成年弱视是导致成年视力不良的重要原因，其极低的治疗有效性在于成年视觉关键期结束、突触可塑性消失。在前期研究中，我们发现：丰富环境诱导视皮层miRNA132表达上调，并有效增强成年动物视皮层神经突触可塑性，表现潜在的成年弱视治疗效应。我们进一步的研究则表明：组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂干预表现与丰富环境刺激类似的神经突触可塑性改善作用，但两者联合并未出现效应叠加，提示丰富环境对神经突触可塑性的作用与HDAC联系。因此，我们推测：丰富环境上调miRNA132表达，靶向抑制HDAC，增强组蛋白乙酰化，改善神经突触可塑性，纠正弱视。故本申请结合体内外研究，从miRNA132-HDAC靶向关系、丰富环境-miRNA132表达调控、丰富环境-miRNA132-HDAC-视皮层神经突触可塑性联系等角度，阐释丰富环境改善成年弱视的可能机制，并以弱视猕猴做治疗性研究，为临床成年弱视治疗提供实验基础。

成年弱视是导致成人视力不良的重要原因，严重影响患者身心健康，因成人的视觉关键期结束、神经突触可塑性降低，成年弱视至今尚无有效治疗方法，因此探索治疗成年弱视的有效方法具有重要的意义。本项目通过细胞实验验证了组蛋白去乙酰化酶（HDAC3）是miRNA132的下游靶基因，证实了miRNA132对HDAC3的表达具有负调控效应；miRNA132通过抑制HDAC3，可使小鼠视皮层神经元细胞组蛋白H3、H4表达增加、神经元突触间连接增多、神经元树突标志物MAP-2和神经元所特有的中间丝蛋白NF-H表达增加；通过小鼠实验发现：丰富环境饲养可使成年弱视小鼠弱视眼对应视皮层的miRNA132表达增加、HDAC3表达减少、突触可塑性增强。故我们得出研究结论：丰富环境可增加miRNA132表达，靶向抑制HDAC3，提高成年弱视小鼠的神经突触可塑性，改善成年弱视，这将为成年弱视的临床治疗提供理论指导。此外，本项目率先提出用电生理检测，包括长时程增强效应（LTP）和闪光视觉诱发电位（fVEP）检测及行为学检测综合评估单眼形觉剥夺弱视小鼠视觉功能，证明了单眼形觉剥夺后弱视眼LTP和fVEP的生理变化符合行为学心理物理测量结果，fVEP是小鼠视觉功能简单直接的生理学评估方法，该发现拓展了弱视小鼠视功能及神经可塑性的评估方法，为临床上儿童和成年弱视患者检测及评估提供了新策略；本项目发现HDAC3、脑源性神经营养因子（BDNF）、细胞外调节蛋白激酶（ERK）等蛋白与成年弱视发生发展密切相关，可为开发治疗成年弱视的药物提供理论依据。