Cell Death Discov︱李志远团队发现hUCMSCs的miRNA-206下调改善D-半乳糖诱导衰老小鼠的认知下降
撰文︱张钰莹
责编︱王思珍
编辑︱杨 婵
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，
通讯作者课题组简介：
【1】Sci Adv | 金勇丰团队发文报道RNA反式剪接机制研究上取得进展
【2】Cell Prolifer︱孙少琛团队揭示霉菌毒素NIV对卵母细胞成熟毒性的新途径
【3】Sci Adv︱陆艺/陈利清团队合作利用硫醇介导的摄取实现核酸分子在植物中的高校递送
【4】STTT︱梁德生团队研发血友病A原位基因编辑治疗新策略
【5】Nat Biotechnol | 司龙龙团队报道调控蛋白质稳态，建立蛋白降解靶向（PROTAC）减毒疫苗新策略
【6】Nat Metab | 钟超团队发现PD-1信号维持肠道稳态的新机制
【7】Adv Sci︱梁晓龙/赵潇合作发现巨噬细胞外泌体在肿瘤放疗领域的重要应用
【8】Neurosci Bull 综述︱构建神经管类器官的研究进展和挑战
参考文献：
本文完