研究microRNA靶向nNOS基因调控臂丛根性撕脱伤运动神经元凋亡和再生进程的分子机制

运动神经元不可逆的凋亡和再生速度的缓慢是修复臂丛根性撕脱伤的瓶颈。前期研究中我们确定nNOS是启动运动神经元凋亡和再生失败的关键基因，同时发现撕脱伤脊髓nNOS的表达具有显著的细胞特异性，且表达的改变主要在转录后水平，但还不清楚调控nNOS的机制。由于nNOS表观遗传学改变增加了基因治疗的难度，本项目拟探索调控nNOS基因的分子机制。鉴于微小RNA沉默基因的机制就发生在转录后水平，本项目拟在臂丛根性撕脱损伤和修复再生动物定量定位研究脊髓组织中靶向nNOS及下游基因的、运动神经元特异的miRNAs在运动神经元凋亡和再生不同时期的表达和分布特征；并通过慢病毒转染和反义技术调控关键miRNAs的表达水平，揭示它们沉默nNOS基因、阻止运动神经元凋亡、提升臂丛神经再生速度的功能。本项目提出"微小RNA靶向nNOS调控臂丛根性撕脱伤"的新理论，为临床提供"上调miRNAs提升神经再生速度"的新思路。

该项目已经按照研究计划顺利完成。本项目的拟定研究目标是研究臂丛根性撕脱伤引起的脊髓组织miRNA表达水平的变化、以及这些miRNA与根性撕脱伤脊髓运动神经元内的细胞事件、功能蛋白表达水平之间的因果关系，旨在弄清根性撕脱伤运动神经元凋亡的分子机制。研究表明撕脱伤引起成年大鼠脊髓组织内3361 miRNAs表达的水平变化.将单侧脊神经根撕脱的脊髓分为损伤同侧与损伤对侧，我们发现撕脱伤后3天损伤侧脊髓组织有55种miRNAs上调，24种下调; 损伤中期即运动神经元开始死亡的时期，损侧脊髓组织有36种miRNAs上调，23种miRNAs下调. 损伤后11种miRNAs持续上调而仅有miR-466c-3p持续下调. 有4种miRNAs在损伤早期上调而中期下调。早期异常表达的miRNAs的靶基因主要与炎症反应和应激反应有关，而中期异样表达的miRNA主要涉及突触传递和神经传导等神经生物学功能。损伤早期异常表达miRNA靶向调控 MARK信号通路，损伤中期异常表达的miRNA则靶向调控细胞凋亡相关信号通路以及神经营养因子相关的神经再生信号通路。撕脱伤后脊髓运动神经元基因在蛋白水平表达的改变证实了上述miRNA和其靶向的信号通路以及神经元内相关功能蛋白参与了撕脱伤引起的运动神经元凋亡的调控机制。