《Frontiers in Molecular Neuroscience》:Oxymatrine-associated protection in an MPTP mouse model is accompanied by increased miR-141-3p and reduced HMGB1
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本研究发现氧化苦参碱(OMT)在MPTP诱导的帕金森病(PD)模型中通过上调miR-141-3p表达,靶向抑制高迁移率族蛋白B1(HMGB1),进而减弱小胶质细胞活化及神经炎症,保护多巴胺能神经元。该研究揭示了OMT调控miRNA-HMGB1轴的新机制,为PD治疗提供了潜在靶点。
1 引言
帕金森病(PD)的病理特征包括黑质致密部(SNpc)多巴胺能(DA)神经元丢失及α-突触核蛋白(α-Syn)聚集形成的路易体。小胶质细胞作为中枢神经系统固有免疫细胞,在PD早期即被激活并持续参与神经炎症反应,释放白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等炎性因子,加剧DA神经元损伤。高迁移率族蛋白B1(HMGB1)是一种核内DNA结合蛋白,在神经退行性疾病中由活化的小胶质细胞和退化神经元释放,通过Toll样受体4(TLR4)/核因子κB(NF-κB)通路放大炎症反应。微小RNA(miRNA)作为非编码RNA,可通过结合靶基因3'-非翻译区(3'-UTR)调控基因表达。研究显示PD患者血清中miR-141-3p表达下调,但其功能机制尚未明确。氧化苦参碱(OMT)是从苦参中提取的生物碱,具有抗炎和神经保护作用,前期研究发现其可通过抑制HMGB1通路减轻PD模型中的神经炎症,但具体机制有待阐明。
2 材料与方法
研究采用C57BL/6J雄性小鼠建立MPTP急性PD模型,通过立体定位注射向SNpc区注入miR-141-3p激动剂(agomir)或拮抗剂(antagomir)。体外实验使用小鼠小胶质细胞系BV2,转染miR-141-3p模拟物(mimics)后以MPP+刺激。通过旋转棒和旷场实验评估小鼠运动功能;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)、蛋白质印迹(Western blot)、酶联免疫吸附测定(ELISA)和免疫荧光染色分析基因表达、蛋白水平及病理变化;通过TargetScan预测和双荧光素酶报告基因验证miR-141-3p与HMGB1的靶向关系。
3 结果
3.1 miR-141-3p对HMGB1的靶向调控
MPTP模型小鼠SNpc区miR-141-3p表达显著下调,HMGB1 mRNA表达上升;MPP+处理的BV2细胞呈现相同趋势。生物信息学分析显示miR-141-3p与HMGB1 mRNA的3'-UTR存在互补结合位点,双荧光素酶报告实验证实其结合可抑制荧光素酶活性。Western blot显示miR-141-3p mimics转染可降低U251细胞HMGB1蛋白表达。
3.2 miR-141-3p mimics抑制MPP+诱导的炎症反应
在BV2细胞中,miR-141-3p mimics逆转了MPP+引起的HMGB1 mRNA和蛋白上调,并降低IL-6、TNF-α、CXCL2、IL-1α、CCL3、CCL4和IL-17等炎性因子表达。ELISA检测显示细胞上清液中HMGB1、TNF-α和IL-6分泌减少。
3.3 miR-141-3p改善MPTP模型运动障碍
SNpc注射miR-141-3p agomir的MPTP小鼠在旋转棒实验中停留时间延长,旷场实验总运动距离、平均速度及中心区域活动时间均增加,表明运动协调性和探索行为改善。
3.4 miR-141-3p减轻SNpc炎症反应与神经元损失
agomir处理组SNpc区HMGB1及炎性因子mRNA表达降低,免疫荧光显示Iba1阳性小胶质细胞数量减少,酪氨酸羟化酶(TH)阳性神经元面积增加,ELISA证实IL-6和TNF-α蛋白水平下降。
3.5 miR-141-3p拮抗剂逆转OMT保护作用
OMT剂量依赖性上调SNpc区miR-141-3p表达。注射miR-141-3p antagomir后,OMT对MPTP小鼠运动功能的改善作用被抵消,旋转棒和旷场表现复现损伤。
3.6 OMT通过miR-141-3p/HMGB1轴发挥神经保护
antagomir联合OMT处理组SNpc区HMGB1及炎性因子表达回升,小胶质细胞活化加剧,TH阳性神经元丢失加重,表明OMT依赖miR-141-3p抑制HMGB1通路。单侧SNpc注射实验进一步验证agomir增强同侧神经保护,antagomir阻断OMT效应。
4 讨论
研究证实miR-141-3p直接靶向HMGB1 mRNA的3'-UTR,负调控其表达,进而抑制小胶质细胞活化及TLR4/NF-κB通路介导的神经炎症。OMT作为中药活性成分,通过上调miR-141-3p表达发挥抗PD作用,为PD治疗提供了基于miRNA调控的新策略。未来需进一步探索OMT临床转化的可行性。
5 结论
miR-141-3p通过靶向HMGB1抑制小胶质细胞活化及神经炎症,减轻MPTP模型中DA神经元损伤;OMT通过上调miR-141-3p表达发挥神经保护作用,该效应可被miR-141-3p抑制所逆转。