撰文：张妍
脊髓损伤是一种毁灭性的神经系统疾病，会导致严重的残疾和痛苦，且慢性炎症会严重限制脊髓损伤后的功能恢复。炎性小体是一种多聚体蛋白复合物，由NOD样受体3(NLRP3)、细胞凋亡相关斑点样蛋白和前半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1（caspase-1）组成。NLRP3炎性小体由NLRP3支架蛋白、凋亡相关斑点样蛋白和caspase-1组成，其激活在细胞焦亡中起重要作用[1]。而细胞焦亡属于细胞炎症性坏死的一种，是由多种病原体或非感染因素刺激导致的一种固有免疫反应。中枢神经系统的常驻免疫细胞小胶质细胞/巨噬细胞在神经性焦亡中起关键的作用[2, 3]，因此了解脊髓损伤后小胶质细胞/巨噬细胞焦亡的分子机制对于开发新的治疗方法非常重要。环状RNA是一种新的非编码RNA亚型，可通过3′端和5′端反向剪接形成共价键[4]。环状RNA在病理生理过程中的表达变化已经在多种疾病中被发现，也被证明可参与中枢神经系统疾病[5]。但是环状RNA在脊髓损伤后调节小胶质细胞/巨噬细胞焦亡的功能作用和机制仍缺乏深入的研究。
最近中国首都医科大学附属北京潞河医院的陈学明团队在【中国神经再生研究（英文版）】（Neural Regeneration Research）上发表了题为「 Upregulation of circ0000381 attenuates microglial/macrophage pyroptosis after spinal cord injury 」的研究，其发现circ0000381表达上调可减轻脊髓损伤后的小胶质细胞/巨噬细胞焦亡。进一步研究证实，circ0000381可能与miR-423-3p结合，可作为内源性海绵抑制miR-423-3p活性，从而减轻脊髓小胶质细胞/巨噬细胞焦亡。提示circ0000381可能成为未来临床脊髓损伤治疗的新靶点。
陈学明等首先构建了脊髓损伤大鼠模型，检测了焦亡标志物NLRP3，caspase1，GSDMD，白细胞介素1β在脊髓损伤组织中表达情况。结果发现焦亡标志物在脊髓损伤后均发生了明显上调，且与小胶质细胞/巨噬细胞标志物共定位（ 图1 ）。表明脊髓损伤后确实发生了小胶质细胞/巨噬细胞焦亡。环状RNA已经被证明参与多种中枢神经系统疾病[5]。但是环状RNA是否参与调节脊髓损伤后小胶质细胞/巨噬细胞焦亡呢？随后，作者检测发现抑制circ0000381的表达会增加焦亡标志物NLRP3的表达，这是由于circ0000381的表达提高发生在NLRP3早期表达升高之后，随后circ0000381上调可能是限制小胶质细胞/巨噬细胞焦亡的代偿性改变( 图2) 。
图1小胶质细胞/巨噬细胞的焦亡在脊髓损伤后的病理进程中起关键作用（图源：Zhang et al.,Neural Regen Res, 2024）
图2敲低circ0000381表达可增强小胶质细胞/巨噬细胞焦亡（图源：Zhang et al., Neural Regen Res, 2024
一般环状RNA可能作为「miRNA海绵」来减弱其靶基因的活性[4]，那么是否有微小RNA可结合circRNA0000381呢？有趣的是，陈学明等进一步实验证实，miR-423-3p在脊髓损伤后小胶质细胞/巨噬细胞中下调，且circ0000381含有1个miR-423-3p靶点；敲低circ0000381能显著增强miR-423-3p对小胶质细胞/巨噬细胞焦亡的诱导活性( 图3 )。总之，该研究证实circ0000381可能作为内源性miR-423-3p海绵抑制其活性，并限制脊髓损伤后小胶质细胞/巨噬细胞焦亡。
图3敲低circ0000381表达通过体外靶向miR-423-3p增强小胶质细胞/巨噬细胞焦亡（图源：Zhang et al., Neural Regen Res, 2024）
综上所述，脊髓损伤后小胶质细胞/巨噬细胞发生了焦亡，且circ0000381水平上调，而circ0000381可能与miR-423-3p结合，并作为内源性海绵抑制miR-423-3p活性，从而减轻脊髓小胶质/巨噬细胞焦亡。此项研究进一步探讨了环状RNA在脊髓损伤后小胶质细胞/巨噬细胞焦亡中的作用，可能有助于发现新的脊髓损伤治疗靶点。该结果表明，circ0000381可能是脊髓损伤治疗的新靶点。当然此研究也存在一定的局限性，为探究circ0000381在脊髓损伤后小胶质/巨噬细胞焦亡过程中的调控作用，实验主要在小胶质细胞系中进行，未来计划在小鼠脊髓损伤模型中进一步研究circ0000381对脊髓损伤的调控作用。此外，除circ0000381外，RNA测序分析还鉴定出其他差异表达的环状RNA。这些cirRNA是否有可能与circ0000381协作在脊髓损伤后小胶质细胞/巨噬细胞焦亡调控中发挥作用，也有待深入探讨。
原文链接： https://doi.org/10.4103/1673-5374.386399
参考文献
[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.
通讯作者： 陈学明，医学博士，首都医科大学附属北京潞河医院副教授，硕士生导师，主任医师，骨科副主任、副院长。近年来主持市局级科研项目及人才计划项目12项；近年以第一作者或者通讯发表论文36篇，其中SCI 14篇；曾参编著作3部；北京市第十二届、十三届、十四届人大代表。主要获奖情况：第四届中国医师奖；社会任职：首都医科大学骨科学系委员、中国康复医学会颈椎病专业委员会第八届委员会委员、【中国脊柱脊髓杂志】编委等。
第一作者： 张妍，北京协和医学院基础医学研究所毕业，博士，首都医科大学附属北京潞河医院助理研究员。目前以第一作者和通讯作者发表SCI文章6篇，主持国家自然科学青年项目一项。
基金资助：国家自然科学基金青年项目（81901241）。
文章摘要： 神经炎症会加剧脊髓损伤后的继发性损伤，而小胶质细胞/巨噬细胞焦亡对神经炎症十分重要。环状RNA也被证明可参与中枢神经系统疾病。但是环状RNA在脊髓损伤后调节小胶质细胞/巨噬细胞焦亡的功能作用和机制仍缺乏深入的研究。实验发现，在脊髓损伤雌性大鼠模型中，小胶质细胞/巨噬细胞发生焦亡，而脊髓中circ0000381水平上调。进一步的研究表明，circ0000381可作为内源性海绵，与miR-423-3p结合，并抑制后者的活性，并促进增加焦亡标志物NLRP3的表达。因此，circ0000381上调可能是限制脊髓损伤后小胶质细胞/巨噬细胞焦亡的代偿性变化。且敲低circ0000381能显著增强miR-423-3p对小胶质细胞/巨噬细胞焦亡的诱导。这项研究提示脊髓损伤后上调的circ0000381是减轻小胶质细胞/巨噬细胞焦亡的保护机制。因此，circ0000381可作为脊髓损伤治疗的新靶点。
文章关键词： 脊髓损伤；小胶质细胞；巨噬细胞；焦亡；神经炎症；神经保护；circ0000381；miR-423-3p；炎症小体；NLRP3；RNA测序
文章来源： 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.
