第一作者:吴至武
通信作者:李美华
作者单位:南昌大学第一附属医院神经外科
Wu Z, Zhang Z, Wang Z, Zhu H, Li M. MiR-181a-5p alleviates the inflammatory response of PC12 cells by inhibiting high-mobility group box-1 protein expression [published online ahead of print, 2022 Mar 10]. World Neurosurg. 2022;S1878-8750(22)00305-9. doi:10.1016/j.wneu.2022.03.025
创伤性脊髓损伤(Traumatic spinal cord injury, TSCI)是由外力引起的脊髓损伤,常伴有脊髓损伤节段以下的运动、感觉和排便障碍。SCI涉及复杂多样的病理生理过程,包括原发性损伤和继发性损伤。继发性损伤包括神经性炎症、氧化应激、神经元凋亡和铁死亡等。SCI后的炎症反应具有重要的病理意义。神经性炎症是SCI后神经性疼痛的主要原因;炎症损伤可引起广泛的神经元死亡,这可能是SCI预后不良的原因。近年来,抑制SCI后的神经炎性损伤已被证明能显著改善神经功能恢复。MicroRNAs(miRNAs)是一种小的非编RNA,可以抑制mRNA的翻译。大量研究发现,SCI后许多miRNAs差异表达,参与调控SCI后的神经性炎症、神经元凋亡、氧化应激等病理过程。我们发现miR-181a-5p在SCI后表达降低,但其具体的作用机制仍不清楚。
高迁移率组box-1蛋白(high-mobility group box-1 protein, HMGB1)是一种核DNA结合蛋白,是损伤相关分子模式的重要成员。HMGB1是炎症反应、肿瘤细胞迁移、铁死亡和自噬的调节因子。本课题组前期研究发现HMGB1在SCI后表达升高,参与调控小胶质细胞的炎症反应。我们通过生物信息学分析发现,HMGB1可能是miR-181a-5p的直接下游靶标。因此,本研究旨在通过采用脂多糖(LPS)诱导PC12细胞构建炎症反应体外神经元细胞模型,探讨miR-181a-5p/HMGB1轴调控LPS诱导的PC12细胞炎症反应的分子机制。结果表明,miR-181a-5p直接靶向HMGB1 3ʹUTR保护PC12细胞免受LPS诱导的炎症,减轻神经元炎症反应,具有神经保护潜能。
结 果
损伤脊髓组织的形态学改变和miR-181a-5p、HMGB1的表达水平
H&E染色观察损伤脊髓组织形态,明确脊髓组织损伤情况,可见大量巨噬细胞和炎性细胞聚集,细胞排列紊乱;RT-qPCR实验证实:相比较于假手术组(sham组),SCI组miR-181a-5p表达显著降低,而HMGB1表达显著升高(p< 0.05)。(Fig.1)
通过LPS诱导PC12细胞,RT-qPCR实验结果发现,LPS诱导PC12细胞24小时后,炎症因子(TNF-α,IL-1β和IL-6)表达升高(Fig.2B-2D),提示成功构建PC12细胞炎症反应模型;同时miR-181a-5p表达显著降低,而HMGB1表达显著升高(Fig.2E-2F)。
通过在LPS组PC12细胞中转染miR-181a-5p mimics、miR-181a-5p inhibitor上调或下调miR-181a-5p的表达,RT-qPCR和Western blot结果显示上调miR-181a-5p后HMGB1表达显著降低,同时炎症因子(TNF-α,IL-1β和IL-6)表达降低,下调miR-181a-5p后得到相反的结果(Fig.3),结果表明miR-181a-5p抑制HMGB1表达,具有抗炎效应。
通过在miR-181a-5p mimics+LPS组PC12细胞中转染过表达的HMGB1质粒,RT-qPCR和Western blot结果显示HMGB1过表达后能逆转miR-181a-5p的抗炎效应(Fig.4)。
双荧光素酶检测结果证实HMGB1是miR-181a-5p的直接下游靶标(Fig.5A-5B);核质分离实验结果提示miR-181a-5p和HMGB1在PC12细胞的细胞质中均有分布,为二者的相互作用提供了场所(Fig.5C)。
结 论
通讯作者简介
李美华 教授
南昌大学第一附属医院
神经外科主任、主任医师、二级教授,博士研究生导师
江西省卫生系统有突出贡献的中青年专家、江西省百千万人才、江西省骨干教师和中青年学科带头人
2016年“侧颅底入路治疗复杂颅底肿瘤的临床应用”获科技进步奖二等奖(第一完成人)和2020年“颅咽管瘤诊疗新体系的构建及推广应用”获江西省科技进步奖一等奖(第二完成人)