抑郁癥是一種與特定大腦區域內的神經元異常相關的神經精神疾病。MicroRNAs（miRNAs）由于可調節神經元的發育和功能引起了廣泛的關注。miRNA網絡表達和功能的任何破壞或失衡都可能導致神經系統疾病，越來越多的證據表明，miRNAs參與了神經系統疾病，如帕金森?。≒D）、阿爾茨海默?。ˋD）和重度抑郁癥（MDD）。然而，miRNAs參與這些神經系統疾病，特別是抑郁癥的發展和進展的機制在很大程度上仍然未知。近日，Journal of Clinical Investigation（IF14.808）期刊在線發表了題為MicroRNA-26a-3p rescues depression-like behaviors in male rats via preventing hippocampal neuronal anomalies的研究論文，報道了miR-26a-3p在抑郁癥大鼠模型中顯著下調，揭示了海馬DG內的miR-26a-3p缺陷介導了神經元異常，從而導致抑郁樣行為的表現。暗示該miRNA可作為治療抑郁癥的潛在靶點。
MicroRNA-26a-3p挽救雄性大鼠抑郁樣行為的模型示意圖
主要研究結果
? 鑒定CUMS誘導的抑郁癥大鼠模型中差異表達的miRNA譜
miRNA表達譜隨不同細胞類型和條件而有顯著差異。因此，研究人員首先使用miRNA-seq技術研究了正常對照和CUMS誘導的抑郁大鼠海馬DG中的miRNA表達譜。結果發現57個miRNAs在抑郁和正常DG樣品之間存在顯著差異，其中有9個上調，48個下調。這些結果表明，正常和抑郁大鼠DG組織中miRNAs的差異表達存在明顯差異。qPCR檢測發現與正常大鼠相比，miR-26a-3p、miR-1298、miR-211-5p和miR-34b-3p在CUMS誘導的DG區域內的水平顯著降低，進一步驗證了測序結果。
??PTEN是miR-26a-3p的直接靶基因
為了探索miRNAs的功能影響，研究人員評估了那些可能與抑郁相關途徑有關的miRNAs。其中miR-26a-3p顯示出了參與神經元損傷相關通路的最大潛力，從而可以認為這有助于抑郁癥的發病機制。因此，本研究重點集中在miR-26a-3p。隨后，研究人員對miR-26a-3p靶基因進行了預測，發現（參與細胞發育、遷移和凋亡的）PTEN被認為是參與介導（與抑郁癥神經元損傷相關的）miR-26a-3p調節作用的關鍵因子。雙熒光素酶報告基因實驗結果顯示miR-26a-3p顯著抑制了含PTEN mRNA野生型（WT）3’UTR轉錄本的報告基因活性，進一步說明miR-26a-3p對PTEN具有直接調控作用。
??敲低DG中的miR-26a-3p可誘導大鼠抑郁樣行為并降低突觸傳遞
接下來，研究人員將大鼠DG中的miR-26a-3p敲低，發現這些大鼠表現出抑郁樣行為。糖水偏好實驗顯示，與對照大鼠相比，DG內miR-26a-3p的敲低顯著降低了蔗糖的消耗，這一結果提供了快感缺乏的指數。強迫游泳實驗發現，miR-26a-3p敲低后，大鼠的靜止不動增加，游泳時間減少，表明這些大鼠的行為絕望。
隨后，研究人員在這些大鼠中評估了來自DG冠狀切片的神經元中的全細胞膜片鉗記錄，以及微小和自發性興奮性突觸后電流（分別為mEPSCs和sEPSCs）。結果發現，與對照相比，miR-26a-3p的敲低抑制了mEPSCs和sEPSCs的振幅和頻率以及自發性強直放電，這與在CUMS暴露的大鼠中觀察到的效果相似。表明miR-26a-3p的缺失抑制了海馬微電路中DG錐體神經元的突觸傳遞，這可能導致在大鼠中觀察到的抑郁樣行為。
相應的，在DG中過表達miR-26a-3p可以挽救抑郁大鼠的抑郁樣行為和突觸傳遞受損。
??敲低/過表達miR-26a-3p可增加/降低PTEN表達并抑制/增加大鼠自噬
Western blot分析結果表明，miR-26a-3p的敲低增加了DG區域中PTEN的蛋白質水平，與在CUMS暴露5周后的大鼠中觀察到的PTEN表達水平增加相似。此外，miR-26a-3p敲低組中PI3K和磷酸化Akt的表達顯著下調，伴隨p53的上調。為了進一步探索miR-26a-3p在抑郁癥中可能的神經元機制，研究人員檢查了miR-26a-3p/PTEN軸是否可以調節自噬。發現DG區域中miR-26a-3p的敲低也顯著下調了LC3-II/LC3-I和beclin-1的表達，同時增加了p62的表達。同時，電子顯微鏡圖像顯示DG區域自噬體的數量顯著減少。表明通過敲低miR-26a-3p上調PTEN表達似乎導致了DG內自噬活性的抑制。
而在抑郁大鼠DG中過表達miR-26a-3p則顯著降低了PTEN的表達水平，并增加了DG內的自噬活性。證明了miR-26a-3p可誘導抑郁大鼠DG內的自噬。
??敲低/過表達miR-26a-3p可導致/改善DG中神經元可塑性調節異常
免疫熒光分析結果表明，miR-26a-3p敲低的大鼠表現出關鍵神經可塑性相關標志物的顯著減少，包括Syn、PSD-95、MAP-2。Western blot分析顯示，miR-26a-3p敲低后，可在DG內觀察到一系列神經可塑性相關調節因子的低表達水平。此外，在miR-26a-3p敲低大鼠中觀察到的樹突棘的顯著缺失，進一步證實了神經可塑性的調節異常。
同樣地，過表達miR-26a-3p則得到相反的結果，研究表明miR-26a-3p過表達改善了抑郁大鼠神經可塑性調節異常。
??敲低/過表達miR-26a-3p可促進/抑制DG中的神經元凋亡
免疫熒光染色結果顯示，cleaved caspase-3（一種促進細胞凋亡過程的終端調節因子）顯著增加，而神經元前體標志物DCX（雙皮質素X）和神經干細胞標志物nestin在miR-26a-3p敲低大鼠的DG區域內顯著降低。Western blotting結果顯示，miR-26a-3p敲低后，DG中促凋亡因子Bax、caspase-3和caspase-9的蛋白水平顯著升高，同時Bcl-2的表達水平下降。透射電鏡結果顯示miR-26a-3p敲低大鼠DG神經元內的細胞核表現出顯著的細胞凋亡特征，包括核染色質邊集、聚集和凝聚。miR-26a-3p敲低后，DG區域內凋亡細胞數量相應增加。表明DG內miR-26a-3p的下調可促進神經元凋亡，進而誘導大鼠神經元損傷和抑郁樣行為。
相反，過表達miR-26a-3p可抑制抑郁大鼠神經元細胞凋亡。結果表明miR-26a-3p抑制DG區域神經元凋亡并促進神經發生，這些作用可能通過PTEN信號通路在抑郁癥中起作用。
??PTEN介導由DG中miR-26a-3p缺陷引起的神經元和行為異常
最后，為了證實miR-26a-3p誘導的神經元退化依賴于PTEN信號通路的假設，研究人員用PTEN抑制劑治療miR-26a-3p敲低的大鼠。結果發現，PTEN抑制劑治療顯著上調PI3K并誘導Akt磷酸化（這是PTEN途徑的兩個重要下游成分，DG區域的miR-26a-3p敲低顯著抑制了這兩個組分）；同時，降低了由miR-26a-3p缺失導致的p53的上調，并顯著增加了LC3-II/LC3-I和beclin-1的表達，降低了p62的水平，表明抑制PTEN恢復了miR-26a-3p缺失所抑制的自噬。
此外，PTEN抑制劑治療上調了神經可塑性相關介質，并降低了miR-26a-3p敲低大鼠中促凋亡因子的表達。表明這種PTEN的藥理學抑制顯著挽救了由miR-26a-3p敲低引起的神經元退化和細胞死亡。根據糖水偏好和強制游泳實驗的結果，PTEN抑制劑治療還有效地改善了由miR-26a-3p缺陷引起的抑郁樣癥狀，并逆轉了抑郁大鼠DG 神經元的自發性強直放電頻率的下降。
總之，本研究結果表明miR-26a-3p通過抑制PTEN/PI3K/Akt通路在緩解由CUMS誘導的神經元異常和抑郁癥中發揮重要作用。因此，這些結果對于抑郁癥的潛在識別和治療具有重要的生物學和臨床意義
原文鏈接：https://www.jci.org/articles/view/148853
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