Let-7a-5p通过靶向MAP3K1来调控抑郁模型中的MAPK信号通路

《Neurochemistry International》：Let-7a-5p Targets MAP3K1 to Regulate the MAPK Signaling Pathway in a Depression Model

作者：帅龙飞|李青云|向金晨|王海涛|尚学良

单位：华北科技大学基础医学科学院，慢性疾病河北省重点实验室，唐山慢性疾病临床前与基础研究重点实验室，中国河北省唐山市渤海路21号，邮编063210

摘要：

抑郁症是一种复杂的多因素精神疾病，涉及多种生物过程的失调，包括炎症、细胞凋亡和突触可塑性。越来越多的证据表明，微小RNA（miRNAs）通过转录后水平调节基因表达，在抑郁症的发病机制中起着关键作用。本研究通过生物信息学分析发现let-7a-5p是一个与抑郁症相关的核心miRNA。靶标预测和双荧光素酶报告基因实验证实，let-7a-5p直接作用于MAPK信号通路的上游激酶MAP3K1。let-7a-5p的过表达显著激活了MAPK级联反应，导致下游炎症细胞因子表达、神经元凋亡和突触可塑性相关信号通路的变化。Western blot分析进一步验证了MAP3K1、p-ERK/ERK、p-p38/p38以及炎症相关蛋白（IL-6、TNF-α、IL-1β）和凋亡相关蛋白（Caspase-3、Bcl-2、Bax）的变化。此外，包括BDNF、NR2A和PSD95在内的突触可塑性标志物也受到影响，表明MAPK的激活可能调节神经元的适应性和连接性。这些发现表明，let-7a-5p通过调节MAP3K1–MAPK信号通路来调控类似抑郁症的细胞过程，从而影响炎症、细胞凋亡和突触可塑性。本研究为抑郁症的分子机制和潜在治疗靶点提供了新的见解。

引言

重度抑郁症（MDD）是一种影响情绪、动机、认知和生理领域的精神疾病，主要表现为快感缺失和持续的低落情绪，常伴有睡眠和食欲障碍^[1]。从宏观经济的角度来看，长期抑郁会导致生产力下降，在严重发作期间甚至可能危及生命安全^[2]。它是全球导致残疾和自杀性死亡的主要原因之一^[3]。MDD的病因复杂且多因素，涉及慢性社会压力、遗传倾向和共病身体疾病，这些因素都对其发病和进展有贡献。现有证据表明，抑郁症的发展与神经递质失衡^[4]、神经营养因子功能障碍^[5]和炎症反应^[6]有关。

研究表明，miRNAs通过靶向MAPK通路的关键上游或下游成分参与抑郁症的发病机制^[7]。值得注意的是，miRNAs的调节功能不仅限于特定细胞或组织；它们也可以在循环系统中检测到，如血清或血浆中，从而影响远端组织或细胞的基因表达并发挥生物学效应。这些miRNAs可能作为“信号枢纽”，协调与抑郁症相关的多个基因网络的表达，其水平本身也会受到压力暴露和抗抑郁治疗的调节。系统性miRNA表达的变化与神经退行性疾病的发病机制密切相关，并在情绪障碍的治疗应用中具有巨大潜力^[8]。这些发现不仅揭示了miRNAs在MAPK信号网络中的多层次调节作用，还为抑郁症的早期诊断和精准治疗提供了潜在的生物标志物和治疗靶点。

丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路由MAP3K、MAP2K和MAPK三个层次的激酶级联组成，在MDD的发病机制中起着关键作用，特别是在调节突触可塑性、神经炎症和神经元凋亡方面。此外，JNK和p38 MAPK通路通过激活促凋亡因子（如Bax和Caspase-3）并抑制抗凋亡蛋白Bcl-2来促进神经元凋亡^[9]。先前的研究表明，新型快速起效的抗抑郁药（如氯胺酮及其代谢物）可以通过激活MAPK信号通路发挥抗抑郁作用，从而迅速逆转压力引起的突触损伤^[10]。本研究旨在阐明let-7a-5p是否通过靶向MAP3K1并激活MAPK信号通路来调节抑郁性损伤，进而影响细胞凋亡、炎症和突触可塑性。

章节摘录

细胞系

PC12细胞系（大鼠嗜铬细胞瘤，高度分化型）来自上海中桥新洲生物技术有限公司。由于该细胞系在特定条件下能够分化为类神经元细胞，因此被广泛用于神经生物学研究^[11]。细胞在含有10%胎牛血清（FBS）和1%青霉素-链霉素的RPMI-1640完全培养基中培养，培养条件为37°C、5% CO₂的湿润培养箱。

数据收集和纳入标准

mRNA和miRNA微阵列表达

关键miRNAs的鉴定和筛选

使用limma软件包鉴定差异表达的miRNAs（DEMIs）和mRNAs（DEGs），显著性阈值设为

0.05

。在GSE152267数据集中，分析了2,578个miRNAs，鉴定出80个DEMs，包括50个下调和30个上调的miRNAs（图1A-B）。在GSE217811数据集中，分析了18,558个mRNAs，鉴定出903个DEGs，包括635个下调和268个上调的基因。为了直观展示整体表达模式，

讨论

抑郁症是一种发病率急剧上升的严重疾病，导致各种不良的社会和经济后果，包括患者中较高的自杀率和死亡率^[16]。尽管抑郁症的精确发病机制尚不清楚，但生物学、心理和社会环境因素通常被认为是其发病的原因。近年来，许多研究表明，miRNAs的异常表达与抑郁症的发展密切相关

结论

miRNAs作为无创生物标志物具有显著优势，为抑郁症的诊断、治疗评估和个性化治疗提供了客观的分子基础。本研究通过整合生物信息学分析和实验验证，系统地阐明了let-7a-5p在抑郁症相关细胞损伤中的调节作用。我们的发现表明，let-7a-5p在抑郁症中显著失调，并发挥

CRediT作者贡献声明

尚学良：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取。向金晨：验证、数据管理。王海涛：项目管理、资金获取。帅龙飞：撰写 – 初稿撰写、数据可视化、项目管理、调查、正式分析、数据管理、概念构思。李青云：验证、调查、正式分析、数据管理

资助

本研究得到了STI2030-Major Projects（2021ZD0200700）、河北省自然科学基金中医联合基金（H2022209080）的重点项目、华北科技大学2023年的重点研究项目（ZD-YG-202314-23）以及河北省中央政府指导的地方科技发展基金项目（246Z2511G、246Z2605G）的资助。

利益冲突声明

作者声明本手稿的发表不存在任何利益冲突。本研究在没有任何可能被视为利益冲突的商业或财务关系的情况下进行。