撰文：張妍
脊髓損傷是一種淪陷性的神經系統疾病，會導致嚴重的殘疾和痛苦，且慢性炎癥會嚴重限制脊髓損傷後的功能恢復。炎性小體是一種多聚體蛋白復合物，由NOD樣受體3(NLRP3)、細胞雕亡相關斑點樣蛋白和前半胱胺酸天門冬胺酸蛋白酶1（caspase-1）組成。NLRP3炎性小體由NLRP3支架蛋白、雕亡相關斑點樣蛋白和caspase-1組成，其啟用在細胞焦亡中起重要作用[1]。而細胞焦亡屬於細胞炎癥性壞死的一種，是由多種病原體或非感染因素刺激導致的一種固有免疫反應。中樞神經系統的常駐免疫細胞小膠質細胞/巨噬細胞在神經性焦亡中起關鍵的作用[2, 3]，因此了解脊髓損傷後小膠質細胞/巨噬細胞焦亡的分子機制對於開發新的治療方法非常重要。環狀RNA是一種新的非編碼RNA亞型，可透過3′端和5′端反向剪接形成共價鍵[4]。環狀RNA在病理生理過程中的表達變化已經在多種疾病中被發現，也被證明可參與中樞神經系統疾病[5]。但是環狀RNA在脊髓損傷後調節小膠質細胞/巨噬細胞焦亡的功能作用和機制仍缺乏深入的研究。
最近中國首都醫科大學附屬北京潞河醫院的陳學明團隊在【中國神經再生研究（英文版）】（Neural Regeneration Research）上發表了題為「 Upregulation of circ0000381 attenuates microglial/macrophage pyroptosis after spinal cord injury 」的研究，其發現circ0000381表達上調可減輕脊髓損傷後的小膠質細胞/巨噬細胞焦亡。進一步研究證實，circ0000381可能與miR-423-3p結合，可作為內源性海綿抑制miR-423-3p活性，從而減輕脊髓小膠質細胞/巨噬細胞焦亡。提示circ0000381可能成為未來臨床脊髓損傷治療的新靶點。
陳學明等首先構建了脊髓損傷大鼠模型，檢測了焦亡標誌物NLRP3，caspase1，GSDMD，白血球介素1β在脊髓損傷組織中表達情況。結果發現焦亡標誌物在脊髓損傷後均發生了明顯上調，且與小膠質細胞/巨噬細胞標誌物共定位（ 圖1 ）。表明脊髓損傷後確實發生了小膠質細胞/巨噬細胞焦亡。環狀RNA已經被證明參與多種中樞神經系統疾病[5]。但是環狀RNA是否參與調節脊髓損傷後小膠質細胞/巨噬細胞焦亡呢？隨後，作者檢測發現抑制circ0000381的表達會增加焦亡標誌物NLRP3的表達，這是由於circ0000381的表達提高發生在NLRP3早期表達升高之後，隨後circ0000381上調可能是限制小膠質細胞/巨噬細胞焦亡的代償性改變( 圖2) 。
圖1小膠質細胞/巨噬細胞的焦亡在脊髓損傷後的病理行程中起關鍵作用（圖源：Zhang et al.,Neural Regen Res, 2024）
圖2敲低circ0000381表達可增強小膠質細胞/巨噬細胞焦亡（圖源：Zhang et al., Neural Regen Res, 2024
一般環狀RNA可能作為「miRNA海綿」來減弱其靶基因的活性[4]，那麽是否有微小RNA可結合circRNA0000381呢？有趣的是，陳學明等進一步實驗證實，miR-423-3p在脊髓損傷後小膠質細胞/巨噬細胞中下調，且circ0000381含有1個miR-423-3p靶點；敲低circ0000381能顯著增強miR-423-3p對小膠質細胞/巨噬細胞焦亡的誘導活性( 圖3 )。總之，該研究證實circ0000381可能作為內源性miR-423-3p海綿抑制其活性，並限制脊髓損傷後小膠質細胞/巨噬細胞焦亡。
圖3敲低circ0000381表達透過體外靶向miR-423-3p增強小膠質細胞/巨噬細胞焦亡（圖源：Zhang et al., Neural Regen Res, 2024）
綜上所述，脊髓損傷後小膠質細胞/巨噬細胞發生了焦亡，且circ0000381水平上調，而circ0000381可能與miR-423-3p結合，並作為內源性海綿抑制miR-423-3p活性，從而減輕脊髓小膠質/巨噬細胞焦亡。此項研究進一步探討了環狀RNA在脊髓損傷後小膠質細胞/巨噬細胞焦亡中的作用，可能有助於發現新的脊髓損傷治療靶點。該結果表明，circ0000381可能是脊髓損傷治療的新靶點。當然此研究也存在一定的局限性，為探究circ0000381在脊髓損傷後小膠質/巨噬細胞焦亡過程中的調控作用，實驗主要在小膠質細胞系中進行，未來計劃在小鼠脊髓損傷模型中進一步研究circ0000381對脊髓損傷的調控作用。此外，除circ0000381外，RNA測序分析還鑒定出其他差異表達的環狀RNA。這些cirRNA是否有可能與circ0000381協作在脊髓損傷後小膠質細胞/巨噬細胞焦亡調控中發揮作用，也有待深入探討。
原文連結： https://doi.org/10.4103/1673-5374.386399
參考文獻
[1] Xiao L, Magupalli VG, Wu H. Cryo-EM structures of the active NLRP3 inflammasome disc. Nature. 2023;613(7944):595-600.
[2] Zhang Y, Du L, Bai Y, et al. CircDYM ameliorates depressive-like behavior by targeting miR-9 to regulate microglial activation via HSP90 ubiquitination. Mol Psychiatry. 2020;25(6):1175-1190.
[3] Brennan FH, Li Y, Wang C, et al. Microglia coordinate cellular interactions during spinal cord repair in mice. Nat Commun. 2022;13(1):4096.
[4] Chen LL, Bindereif A, Bozzoni I, et al. A guide to naming eukaryotic circular RNAs. Nat Cell Biol. 2023;25(1):1-5.
[5] Wu DP, Zhao YD, Yan QQ, et al. Circular RNAs: emerging players in brain aging and neurodegenerative diseases. J Pathol. 2023;259(1):1-9.
通訊作者： 陳學明，醫學博士，首都醫科大學附屬北京潞河醫院副教授，碩士生導師，主任醫師，骨科副主任、副院長。近年來主持市局級科研計畫及人才計劃計畫12項；近年以第一作者或者通訊發表論文36篇，其中SCI 14篇；曾參編著作3部；北京市第十二屆、十三屆、十四屆人大代表。主要獲獎情況：第四屆中國醫師獎；社會任職：首都醫科大學骨科學系委員、中國康復醫學會頸椎病專業委員會第八屆委員會委員、【中國脊柱脊髓雜誌】編委等。
第一作者： 張妍，北京協和醫學院基礎醫學研究所畢業，博士，首都醫科大學附屬北京潞河醫院助理研究員。目前以第一作者和通訊作者發表SCI文章6篇，主持國家自然科學青年計畫一項。
基金資助：國家自然科學基金青年計畫（81901241）。
文章摘要： 神經炎癥會加劇脊髓損傷後的繼發性損傷，而小膠質細胞/巨噬細胞焦亡對神經炎癥十分重要。環狀RNA也被證明可參與中樞神經系統疾病。但是環狀RNA在脊髓損傷後調節小膠質細胞/巨噬細胞焦亡的功能作用和機制仍缺乏深入的研究。實驗發現，在脊髓損傷雌性大鼠模型中，小膠質細胞/巨噬細胞發生焦亡，而脊髓中circ0000381水平上調。進一步的研究表明，circ0000381可作為內源性海綿，與miR-423-3p結合，並抑制後者的活性，並促進增加焦亡標誌物NLRP3的表達。因此，circ0000381上調可能是限制脊髓損傷後小膠質細胞/巨噬細胞焦亡的代償性變化。且敲低circ0000381能顯著增強miR-423-3p對小膠質細胞/巨噬細胞焦亡的誘導。這項研究提示脊髓損傷後上調的circ0000381是減輕小膠質細胞/巨噬細胞焦亡的保護機制。因此，circ0000381可作為脊髓損傷治療的新靶點。
文章關鍵詞： 脊髓損傷；小膠質細胞；巨噬細胞；焦亡；神經炎癥；神經保護；circ0000381；miR-423-3p；炎癥小體；NLRP3；RNA測序
文章來源： Zhang Y, Zhang W, Liu T, Ma Z, Zhang W, Guan Y, Chen X (2024) Upregulation of circ0000381 attenuates microglial/macrophage pyroptosis after spinal cord injury. Neural Regen Res 19(6):1360-1366.
