微小RNA-29a/PTEN通路在铝致神经元网络损伤中的作用及机制

摘要

[背景]铝可致海马突触可塑性损伤,其机制可能是神经元间信号传递受阻。微小RNA-29a(miR-29a)能够靶向调控第10号染色体同源丢失性磷酸酶张力蛋白基因(PTEN)的表达,参与神经元网络的生成,并可能参与铝对神经元网络电活动的影响。[目的]通过体外培养经过麦芽酚铝[Al(mal)_(3)]处理的ICR小鼠原代海马神经元,研究miR-29a靶向调控PTEN在铝对神经元网络损伤中的作用及机制。[方法]体外培养24 h内新生的ICR乳鼠原代海马神经元,在培养第6天时使用免疫荧光化学法标记神经元特异性蛋白微管相关蛋白2(MAP2)确定神经元的纯度;使用不同浓度的Al(mal)_(3)处理神经元,将神经元分为对照组,10、20、40μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组,采用CCK-8法检测神经元细胞活力,后续实验选择20μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)建立神经元网络损伤模型进行干预。采用慢病毒感染的方法转染miR-29a进入神经元,分为mNG组、mNG+20μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组、miR-29a组、miR-29a+20μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组,使用微电极阵列(MEA)分析神经元及神经网络的放电情况,使用实时定量PCR(RT-PCR)检测各组miR-29a和PTEN mRNA的表达情况,采用Western blotting检测各组神经元PTEN蛋白的表达情况。[结果]小鼠原代海马神经元的纯度大于90%,各组原代海马神经元细胞活力均在80%以上。在Al(mal)_(3)处理48 h时,接种于MEA板上的对照组神经元自发放电频率、簇发放电频率、网络簇发放电频率和同步指数变化幅度分别为207.56%±38.70%、73.19%±46.43%、75.42%±33.04%和117.13%±15.54%,Al(mal)_(3)处理组神经元网络电活动呈现下降的趋势。与对照组相比,20、40μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组的自发放电频率、簇发放电频率、网络簇发放电频率和同步指数明显下降(变化幅度分别为171.70%±28.08%、49.20%±23.23%、50.20%±18.18%、85.45%±20.30%和150.68%±26.15%、43.43%±15.54%、52.05%±26.31%、26.80%±8.29%,均P<0.05)。与对照组(1.00)相比,20、40μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组miR-29a的相对表达水平分别下降为0.74±0.09和0.62±0.12(均P<0.05),PTEN mRNA的相对表达水平分别升高为1.32±0.12和1.48±0.11(均P<0.05),PTEN蛋白相对表达量分别升高到1.29±0.12和1.82±0.10(均P<0.05)。使小鼠原代海马神经元过表达miR-29a,与mNG组相比,miR-29a组的自发放电频率、簇发放电频率和网络簇发放电频率明显升高(变化幅度分别为252.80%±62.03%、171.65%±56.30%和197.75%±27.12%,均P<0.05),mNG+20μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组的神经元网络电活动明显下降(各参数变化幅度分别为123.28%±47.31%、66.62%±31.53%、70.60%±12.48%和52.86%±20.26%,均P<0.05)。与mNG+20μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组相比,miR-29a+20μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组的神经元网络电活动明显升高(各参数变化幅度分别为161.41%±42.13%、101.16%±30.63%、127.02%±29.58%和109.73%±15.61%,均P<0.05)。与mNG组(1.00)相比,miR-29a组神经元PTEN mRNA相对表达量(0.67±0.11)明显下降(P<0.05),PTEN蛋白表达(0.75±0.08)下降(P<0.05);mNG+20μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组PTEN mRNA相对表达量(1.32±0.12)明显升高(P<0.05),PTEN蛋白相对表达量(1.46±0.15)上升(P<0.05)。与mNG+20μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组比较,miR-29a+20μmol·L^(-1)Al(mal)_(3)组PTEN mRNA相对表达量(0.93±0.06)降低(P<0.05),PTEN蛋白相对表达量(0.92±0.09)降低(P<0.05)。[结论]铝显著抑制海马神经元网络电活动,miR-29a通过调控PTEN的表达可能参与铝致海马神经元网络电活动损伤。