Cell Death Discov︱李志远团队发现microRNA-206在衰老小鼠认知下降中的机制
The following article is from 岚翰生命科学 Author 张钰莹
来源︱“逻辑神经科学”姊妹号：“岚翰生命科学”
撰文︱张钰莹
责编︱王思欢
编辑︱杨彬伟
目前，根据统计中国的老龄人口超过2 亿，达到人口的14.9%[1]；放眼于整个世界，根据世界人口展望报告，老龄人口数量超过9 亿，占全球总人口的12.3%，据统计推算这些数值在未来还将持续增长，这将意味着人类社会的持续老龄化，程度还将不断加深[2]。脑部作为生理性衰老受损严重的器官之一，其中海马体深受影响，导致出现衰老性认知下降的现象，给老年人带来非病理性的生活困难，衰老个体本身给社会带来的压力就大，而类似正常的衰老性认知下降以及病理性的痴呆，给社会带来的负担更重，需要花费大量的人力物力资源去维系其正常的生活，因此探寻有效改善衰老性认知障碍的方法具有重要意义。
2022年7月4日，中南大学基础医学院李志远教授团队在国际学术期刊Cell Death Discovery在线发表了题为“MicroRNA-206 down-regulated human umbilical cord mesenchymal stem cells alleviate cognitive decline in D-galactose-induced aging mice”，揭示了人脐带间充质干细胞（hUCMSCs）的miR-206表达下调在改善D-半乳糖（D-gal）诱导的衰老认知下降中的作用。
作者采用旷长OFT试验测试小鼠的运动能力和焦虑情绪状况，结果显示D-半乳糖诱导的衰老小鼠学习记忆下降，在细胞干预后恢复。总的来说，人脐带间充质干细胞提高了小鼠的学习和空间记忆能力（图1）。
（图源：Zhang YY, et al., Cell Death Discov, 2022）
为了追踪人脐带间充质干细胞在注射入侧脑室后的散布情况，在移植前用DiR染色法对hUCMSCs进行染色。免疫荧光染色显示细胞高度染色(图2a)。侧脑室注射移植后，分别监测1、5和10天的细胞信号，结果显示在侧脑室的部位出现细胞信号，但细胞信号随时间逐渐减弱，直至10天后细胞信号消失，在海马内10天内一直未见到人脐带间充质干细胞的踪迹(图2b)，这提示hUCMSCs可能时通过旁分泌外泌体迁移参与干预治疗。
图2 hUCMSCs通过旁分泌机制发挥干预作用
（图源：Zhang YY, et al., Cell Death Discov, 2022）
microRNA作为转录后调控元件，参与靶基因表达的转录后调控。数据库分析显示miR-206靶向BDNF，提示miR-206可能与神经保护有关。为了验证miR-206是否调控BDNF，我们用miR-206 inhibitor和NC转染hUCMSCs。RT-qPCR显示BDNF mRNA表达无显著差异(图3a, b)。而蛋白免疫印迹显示BDNF蛋白表达水平显著升高(图3c, d)。结果显示，在hUCMSCs中miR-206的低表达促进了细胞BDNF的高表达，提示miR-206与BDNF之间的关系呈负相关。
图3 miR-206负调控BDNF的表达
（图源：Zhang YY, et al., Cell Death Discov, 2022）
为了研究miR-206低表达对脑衰老的影响，作者在小鼠海马中对BDNF进行免疫荧光染色和蛋白免疫印迹（图4），结果显示hUCMSCs中miR-206的低表达促进了受损海马中BDNF的表达，特别是miR-206低表达后BDNF的的表达水平更高。这些结果表明，hUCMSCs的miR-206下调具有更有效的神经保护作用。
图4 miR-206下调在体内通过靶向BDNF发挥神经保护作用
（图源：Zhang YY, et al., Cell Death Discov, 2022）
hUCMSCs移植后10天，对小鼠脑冠状切面进行HE染色，各组海马区未见大量细胞萎缩，细胞结构完整有序(图5a)。结果显示，未见大量神经元凋亡，与生理性衰老相一致。然而，在尼氏染色中观察到更多的差异。采用尼氏染色观察海马区参与记忆形成的CA1和DG区域的变化。尼氏体染色较深，神经元形态规则。D-gal+PBS组尼氏小体数量减少，染色浅，神经元细胞形态不规则。miR-206低表达的hUCMSCs移植后，Nissl小体数量增加，染色较D-gal +细胞组深(图5b, c)。Nissl小体的增加可以归因于神经元蛋白质合成的重建和正常的生理功能，提示miR-206低表达的hUCMSCs促进了海马神经元的生理功能。
图5 hUCMSCs的miR-206下调可显著改善海马神经细胞的生理功能
（图源：Zhang YY, et al., Cell Death Discov, 2022）
突触后膜致密物95 (PSD-95)是兴奋性突触后膜致密的主要成分，在突触信号、学习和记忆中发挥重要作用。研究表明PSD-95可促进突触成熟，增强突触可塑性。因此，本实验中检测到PSD-95蛋白表达水平，在anti-miR-206组组织样本中PSD-95蛋白表达显著上调(图6a,c)。然后我们检测到Egr-1，一个即时早期基因，是神经元突触可塑性长期记忆形成和巩固的重要分子之一，它的降低会损害空间学习记忆能力。有趣的是，我们的免疫组化染色结果显示，在anti-miR-206组中，Egr-1在齿状回表达上调(图6c,d)。
图6 hUCMSCs促进了PSD-95和Egr-1的表达水平
（图源：Zhang YY, et al., Cell Death Discov, 2022）
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41420-022-01097-z
中南大学神经生物系硕士研究生张钰莹为该论文的第一作者，李志远教授为通信作者，
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参考文献：
本文完