Rac1调控线粒体生物功能减轻氧糖剥夺神经元的损伤

Rac1调控线粒体生物功能减轻氧糖剥夺神经元的损伤

来自中南大学湘雅医院叶治团队的最新研究阐明了miRNA-142-3p调控缺血性脑损伤后线粒体生物学以及线粒体功能以及Rac1与miRNA-142-3p相互作用的分子机制，其为临床缺血性脑损伤的治疗提供新的靶点和理论依据。

脑卒中已成为中国首要的死亡原因，也是中国成年人残疾的首要原因。国内每年新发脑卒中患者约195万，且每年约150万人因脑卒中而死亡。脑卒中包括缺血性和出血性卒中，其中缺血性卒中的发病率高于出血性卒中，占脑卒中总数的60%-70%。脑卒中正严重威胁着人们的生命以及生存质量，而如何有效预防、减轻和治疗脑卒中成为目前医学研究的重点和难点之一。

活性氧所致的氧化应激反应是引起脑损伤的一个重要原因。Rac1是Rho家族G蛋白的成员之一，在缺血缺氧损伤可促进细胞浆内Rac1向胞膜移动，并结合NADPH氧化酶的组件p47 PHOX，使Rac1活化及NADPH氧化酶活性增强，产生大量活性氧。由于Rac1含有与GTP或GDP结合的高亲和力位点，能在有活性GTP结合形式和无活性GDP结合形式之间循环，从而其可作为“分子开关”特异性调控NADPH氧化酶，刺激内源性活性氧产生，参与细胞毒性改变。因而Rac l蛋白被认为是NADPH 氧化酶的生物调控开关，是脑缺血再灌注损伤过程中关键因子。

微小RNA (miRNA)是一类长19-24个核苷酸的非编码RNA，并不能编码蛋白。微小RNA可与靶点mRNA结合，抑制蛋白的翻译。叶治等的既往研究已证实，稳定存在于哺乳动物血清和血浆中的微小RNA是由组织和细胞主动分泌的，可作为疾病的新型生物标记物，并可起到细胞内分子信号传递的作用。而miRNA-142-3p可通过负调控Rac1的活性，参与肿瘤的发生发展以及心肌缺血性损伤，但其是否也参与脑缺血再灌注损伤，目前尚无报道。

叶治等利用原代皮质神经元氧糖剥夺模型体外模拟脑缺血再灌注损伤，发现氧糖剥夺损伤可以下调miRNA-142-3p的表达。激活miRNA-142-3p不仅能提高神经元对氧糖剥夺损伤的抵抗力，而且能够有效的促进线粒体生物功能相关蛋白，如线粒体转录因子A、过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活子1α和核呼吸因子1的表达。此外，激活miRNA-142-3p还能通过减少神经元凋亡及线粒体活性氧的生成，稳定线粒体膜电位，增加线粒体DNA的含量，保留线粒体呼吸链复合物以及抑制NOX2的激活等方式显著改善线粒体功能。最后，使用生物信息学技术确认了Rac1是miRNA-142-3p的作用靶点，miRNA-142-3p可通过负调控Rac1的表达，发挥有效的神经保护作用。

这项成果撰写的文章发表在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2020年10期。

文章摘要：最近的研究表明，微小RNA可能在脑缺血再灌注损伤中作为神经保护因子。既往研究发现miRNA-142-3p可通过负调控Rac1的活性，参与肿瘤的发生发展以及心肌缺血性损伤，但其是否

也参与脑缺血再灌注损伤，目前尚无报道。因此，实验建立原代皮质神经元氧糖剥夺模型体外模拟脑缺血再灌注损伤，转染mimir-142-3p agomir或miR-142-3p antagomir。发现氧糖剥夺后，(1)神经元中miR-142-3p表达下调。而mimir-142-3p agomir可使miR-142-3p过表达，并促进氧糖剥夺细胞死亡和凋亡，并促进线粒体生物功能相关蛋白线粒体转录因子A、过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活子1α和核呼吸因子1的表达，而miR-142-3p antagomir则会产生相反的作用；(2)通过荧光素酶报告基因实验可证实，Rac1是miR-142-3p的潜在靶向基因。过表达的miR-142-3p可抑制NOX2活性，并抑制Rac1和Rac1-GTPase的表达；(3)拮抗miR-142-3p可增强上述作用；(4)结果说明，miR-142-3p下调Rac1表达和激活，调控线粒体生物发生和功能，抑制氧糖剥夺损伤，从而发挥了神经保护作用。实验于2017年3月7日经中南大学动物伦理委员会批准(No. 201703346)。

文章关键词：脑缺血再灌注损伤；氧糖剥夺；miR-142-3p；Rac1；线粒体；生物发生；神经保护；微小RNA；NOX2

文章来源：Xia PP, Zhang F, Chen C, Wang ZH, Wang N, Li LY, Guo QL, Ye Z (2020) Rac1 relieves neuronal injury induced by oxygen-glucose deprivation and re-oxygenation via regulation of mitochondrial biogenesis and function. Neural Regen Res 15(10):1937-1946.

doi:10.4103/1673-5374.280325