miR-421靶向调控Menin/Caspase-3影响抑郁症的机制

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2024.04.003

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨miR-421影响抑郁症发生发展的作用机制。方法采取单次腹腔注射脂多糖（LPS）方法建立抑郁大鼠模型，采用糖水偏好度测试和旷场实验进行抑郁行为检测。通过miRNA微阵列芯片和RT-PCR分析miR-421在抑郁大鼠海马组织中的表达量，运用TargetScan数据库和mi RDB数据库进行预测miR-421的靶基因，采用双荧光素酶报告基因实验观察其与靶基因的结合情况，观察过表达和抑制miR-421对靶基因的影响，随后过表达和抑制靶基因，观察其对下游因子的影响，最终探究miR-421影响抑郁症的相关机制。结果 miRNA微阵列芯片和RT‐PCR检测表明miR-421在抑郁大鼠海马组织中呈高表达（P < 0.001），抑制miR-421的表达可显著恢复抑郁大鼠的体重和运动能力（P < 0.001）。TargetScan数据库预测得到Menin与miR-421存在结合靶点，双荧光素酶报告基因实验表明Menin与miR-421具有相互作用；当miR-421过表达时，Menin表达量会下调（P < 0.001），相反，当抑制miR-421表达时，Menin表达量会上调（P < 0.001）。qPCR检测提示，Menin下游因子Caspase-3、NF-κB在抑郁大鼠模型海马组织中的表达显著提高（P < 0.001），IL-1β在抑郁大鼠模型海马组织中的表达明显提高（P < 0.01），当抑制Menin表达时，Caspase-3、NF-κB、IL-1β表达量会升高（P < 0.001），当过表达Menin时，Caspase-3、NF-κB、IL-1β表达量则降低（P < 0.001）。结论抑制miR-421表达可升高Menin表达，降低Caspase-3含量，减少神经炎症反应，从而改善抑郁症状。

关键词: 抑郁症, miR-421, Menin, Caspase-3, 动物实验, 作用机制

Abstract:

Objective To explore the mechanism of miR-421 affecting the occurrence and development of depression. Methods A depressive rat model was established by single intraperitoneal injection of lipopolysaccharide （LPS）， and depressive behavior was detected by glucose preference test and open-field test. miRNA microarray chips and RT-PCR were used to analyze the expression level of miR-421 in hippocampus of the depressed rats. TargetScan database and mi RDB database were used to predict the target genes of miR-421. Dual luciferase reporter gene assay was used to observe the binding of miR-421 to the target genes. The impact of over-expression and inhibition of miR-421 on target genes was observed， then the influence of over-expression and inhibition of target genes on downstream factors was observed， and the related mechanism of miR-421 on depression was explored. Results miRNA microarray chips and RT-PCR assay showed that miR-421 was highly expressed in the hippocampus of the depressed rats （P < 0.001）， Inhibition of miR-421 expression could significantly restore the body weight and exercise ability of the depressed rats （P < 0.001）. Binding targets of Menin and miR-421 were predicted by TargetScan database， and interaction between Menin and miR-421 was demonstrated by dual-luciferase reporter gene assay. Menin expression was down-regulated while miR-421 was overexpressed （P < 0.001）， whereas it was up-regulated as miR-421 was inhibited （P < 0.001）. qPCR indicated that expressions of Caspase-3 and NF-κB in the hippocampus of the depressed rats was significantly increased （P < 0.001）， and IL-1β expression in the hippocampus was significantly increased （P < 0.01）. When the expression of Menin was inhibited， the expressions of Caspase-3， NF-κB and IL-1β were increased （P < 0.001）， while the expressions of Caspase-3， NF-κB and IL-1β were decreased when Menin was overexpressed （P < 0.001）. Conclusions Inhibition of miR-421 expression can increase Menin expression， decrease Caspase-3 content， and reduce neuroinflammatory response， thereby improving depressive symptoms.

Key words: depression, miR-421, menin, caspase 3, animal experiments, mechanism

中图分类号:

R749

刘永辉,谭庆晶,陈清,韦理萍,杨俊威,杨侃,高玉广. miR-421靶向调控Menin/Caspase-3影响抑郁症的机制[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(4): 453-459.

Yonghui LIU,Qingjing TAN,Qing CHEN,Liping WEI,Junwei YANG,Kan YANG,Yuguang. GAO. The mechanism of target regulating of miR⁃421 to Menin/Caspase⁃3 pathway for depression[J]. The Journal of Practical Medicine, 2024, 40(4): 453-459.

图/表 7

表1

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表3

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参考文献 26

1	FRIEDRICH M J. Depression Is the Leading Cause of Disability Around the World［J］. JAMA，2017，317（15）：1517-1520. doi:10.1001/jama.2017.3826 doi: 10.1001/jama.2017.3826
2	BANDOSZ P， AHMADI-ABHARI S， GUZMAN-CASTILLO M. Potential impact of diabetes prevention on mortality and future burden of dementia and disability： a modelling study［J］. Diabetologia， 2020，63（1）：104-115. doi:10.1007/s00125-019-05015-4 doi: 10.1007/s00125-019-05015-4
3	MARTINY K. Novel Augmentation Strategies in Major Depression［J］. Dan Med J， 2017，64（4）： B5338.
4	DHIR A. Investigational drugs for treating major depressive disorder［J］. ExPert OPin Investig Drugs， 2017，26（1）：9-24. doi:10.1080/13543784.2017.1267727 doi: 10.1080/13543784.2017.1267727
5	LEE G，BAE H. Therapeutic effects of phytochemicals and medicinal herbs on depression ［J］. Biomed Res Int， 2017，5（6）：6596241.
6	赵培源，陈少昀，刘喜红. lncRNA与miRNA相互作用对中枢神经系统发育的影响［J］. 实用医学杂志， 2022，38（18）：2373-2376.
7	ŻURAWEK D， TURECKI G. The miRNome of Depression［J］. Int J Mol Sci， 2021，22（21）：11312-11320. doi:10.3390/ijms222111312 doi: 10.3390/ijms222111312
8	LOPEZ J P，KOS A， TURECKI G. Major depression and its treatment： microRNAs as Peripheral biomarkers of diagnosis and treatment response［J］. Curr Opin Psychiatry， 2018，31（1）：7-16. doi:10.1097/yco.0000000000000379 doi: 10.1097/yco.0000000000000379
9	PENNER-GOEKE S， BINDER E B. Epigenetics and depression［J］. Dialogues Clin Neuro sci， 2019，21（4）：397-405. doi:10.31887/dcns.2019.21.4/ebinder doi: 10.31887/dcns.2019.21.4/ebinder
10	陈华琴，王谨敏. 外泌体microRNA在抑郁症中的研究进展及应用前景［J］. 中国现代医药杂志， 2023，25（4）：95-99. doi:10.3969/j.issn.1672-9463.2023.04.022 doi: 10.3969/j.issn.1672-9463.2023.04.022
11	FAROOQI A A， QURESHI M Z， COSKUNPINAR E， et al. MiR-421， miR-155 and miR-650： emerging trends of regulation of cancer and apoptosis［J］. Asian Pac J Cancer Prev， 2014，15（5）：1909-1912. doi:10.7314/apjcp.2014.15.5.1909 doi: 10.7314/apjcp.2014.15.5.1909
12	WANG J， ZHANG Y， XU Q，et al. Menin mediates Tat-induced neuronal apoptosis in brain frontal cortex of SIV-infected macaques and in Tat-treated cells［J］. Oncotarget， 2017，8（11）：18082-18094. doi:10.18632/oncotarget.14993 doi: 10.18632/oncotarget.14993
13	汤光花，陈永新，张瑞岭. 舒肝颗粒对抑郁大鼠海马神经元凋亡、脑组织caspase-3蛋白及外周血中细胞因子水平的影响［J］. 中国老年学杂志， 2018，38（1）：52-54. doi:10.3969/j.issn.1005-9202.2018.01.020 doi: 10.3969/j.issn.1005-9202.2018.01.020
14	TANIGUTI E H， FERREIRA Y S， STUPP I J V，et al.Atorvastatin prevents lipopolysaccharide-induced depressive-like beha-viour in mice［J］. Brain Res Bull， 2019，146：279. doi:10.1016/j.brainresbull.2019.01.018 doi: 10.1016/j.brainresbull.2019.01.018
15	高玉广，马玉娟，莫穷泽，等. miR-34a抑制BCL-2激活NLRP1炎症小体诱导大鼠癫痫的发生［J］. 海南医学院学报， 2023，29（1）：15-22.
16	李静，韩永凯，苏静，等. miR-134调控CREB/BDNF通路参与脑卒中后抑郁的作用机制研究［J］. 天津医药， 2021，49（1）：16-21.
17	高玉广，黄德庆，刘泰，等. 健神利水方对脑出血大鼠水通道蛋白AQP-4表达的影响［J］. 中国民族民间医药， 2021，30（5）：17-20. doi:10.3969/j.issn.1007-8517.2021.5.zgmzmjyyzz202105007 doi: 10.3969/j.issn.1007-8517.2021.5.zgmzmjyyzz202105007
18	LI Y， SONG W， TONG Y，et al. Isoliquiritin ameliorates depression by suppressing NLRP3-mediated pyroptosis via miRNA-27a/SYK/NF-κB axis［J］. J Neuroinflammation， 2021，18（1）：1. doi:10.1186/s12974-020-02040-8 doi: 10.1186/s12974-020-02040-8
19	SHIM D W， LEE K H.P osttranslational Regulation of the NLR Family Pyrin Domain-Containing 3 Inflammasome［J］. Front Immunol， 2018，9：1054. doi:10.3389/fimmu.2018.01054 doi: 10.3389/fimmu.2018.01054
20	SU W J， ZHANG Y， CHEN Y，et al.NLRP3 gene knockout blocks NF-κB and MAPK signaling pathway in CUMS-induced depression mouse model［J］. Behav Brain Res， 2017，322（Pt A）：1-8. doi:10.1016/j.bbr.2017.01.018 doi: 10.1016/j.bbr.2017.01.018
21	MILLER A H， RAISON C L. The role of inflammation in dePression：from evolutionary imPerative to modern treatment target［J］. Nat Rev Immunol， 2016，16（1）：22-34. doi:10.1038/nri.2015.5 doi: 10.1038/nri.2015.5
22	BEUREL E， TOUPS M， NEMEROFF C B. The Bidirectional Relationship of Depression and Inflammation： Double Trouble［J］. Neuron， 2020，107（2）：234-256. doi:10.1016/j.neuron.2020.06.002 doi: 10.1016/j.neuron.2020.06.002
23	KUANG W H， DONG Z Q， TIAN L T，et al. MicroRNA-451a，microRNA-34a-5p， and microRNA-221-3p as predictors of response to antidepressant treatment［J］.Braz J Med Biol Res， 2018，51（7）：e7212. doi:10.1590/1414-431x20187212 doi: 10.1590/1414-431x20187212
24	ZHOU M， WANG M， WANG X，et al. Abnormal Expression of MicroRNAs Induced by Chronic Unpredictable Mild Stress in Rat Hippocampal Tissues［J］. Mol Neurobiol， 2018，55（2）：917-935. doi:10.1007/s12035-016-0365-6 doi: 10.1007/s12035-016-0365-6
25	LIN C C， TSAI M C， LEE C T，et al.Antidepressant treatment increased serum miR-183 and miR-212 levels in patients with major depressive disorder［J］. Psychiatry Res，2018，270：232-237. doi:10.1016/j.psychres.2018.09.025 doi: 10.1016/j.psychres.2018.09.025
26	MIAO C， CHANG J. The important roles of microRNAs in depression： new research progress and future prospects［J］. J Mol Med （Berl）， 2021，99（5）：619-636. doi:10.1007/s00109-021-02052-8 doi: 10.1007/s00109-021-02052-8

基因	引物序列（5′-3′）
Caspase-3	上游GAGCTTGGAACGCGAAGAAA
	下游GAGTCCATCGACTTGCTTCCA
IL-1β	上游TGGCAACTGTCCCTGAACTC
	下游CCCAAGTCAAGGGCTTGGAA
NF-κB	上游GCTTTGGTGCCAGACTTCCT
	下游TGATGTGTTCGTCCCAGGC
miR-421	上游CGCGTGGCAGTGTCTTAGCT
	下游AGTGCAGGGTCCGAGGTATT
内参	上游AGCCCTCCCTTCTCTCGAAT
	下游CCCCACAACACTGCATTCAC

组别	造模前	造模后
对照组	210.40 ± 6.69	227.21 ± 5.57
模型组	209.83 ± 4.21	196.23 ± 5.69^ΔΔΔ
miR-421过表达组	210.45 ± 4.12	186.07 ± 3.78^***
miR-421抑制组	211.23 ± 5.39	226.87 ± 5.82^***
Menin过表达组	211.14 ± 4.93	226.91 ± 4.89^***
Menin抑制组	209.96 ± 4.62	186.12 ± 4.51^***

组别	糖水消耗体积（mL）	糖水偏好率（%）
对照组	14.31 ± 1.12	80.16 ± 5.32
模型组	6.61 ± 0.79^ΔΔΔ	36.79 ± 3.94^ΔΔΔ
miR-421过表达组	3.01 ± 0.50^***	16.53 ± 0.86^***
miR-421抑制组	12.08 ± 0.75^***	70.66 ± 3.72^***
Menin过表达组	12.24 ± 0.58^***	71.05 ± 3.77^***
Menin抑制组	3.11 ± 0.37^***	16.65 ± 1.08^***

组别	运动总距离（CM）	中央区停留时间（%）	中央区停留时间（%）
对照组	1 354.80 ± 281.56	9.78 ± 2.53	3.93 ± 1.40
模型组	678.93 ± 138.28^ΔΔΔ	3.63 ± 1.25^ΔΔΔ	1.63 ± 0.78^ΔΔΔ
miR-421过表达组	350.42 ± 245.43^**	1.60 ± 0.62^**	0.80 ± 0.24^*
miR-421抑制组	1 364.59 ± 428.18^***	10.19 ± 2.27^***	4.13 ± 1.49^***
Menin过表达组	1 477.53 ± 333.41^***	10.41 ± 2.59^***	4.61 ± 1.25^***
Menin抑制组	357.58 ± 240.46^**	1.72 ± 0.55^**	0.84 ± 0.44^*

[1]	袁宸,赵霞,吴嘉宝,严花. S1P在哮喘中的研究现状及应用前景[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(7): 936-940.
[2]	徐蕊,黄兴兵. 难治性抑郁症非药物治疗新进展[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(4): 439-446.
[3]	李莉,唐麟. 成年抑郁症患者非自杀性自伤行为及其动机的影响因素[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(4): 466-470.
[4]	姜盛楠,支文冰,陈静,孙婷婷,许宗仁,刘帅,张红,李晔,刘洋. 白刺花叶总生物碱通过抑制MAPK/NF-κB信号通路减轻脂多糖诱导的RAW264.7细胞炎症反应[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(20): 2835-2840.
[5]	董晓杰,王鹏,马俊华,王牮,鄢传东. 青少年抑郁症患者人格特征与非自杀性自伤行为的相关性分析[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(20): 2848-2853.
[6]	卢刚刚,李生龙,赵永强,贾云鹏,梁永林,赵渊博. 氧化应激与铁死亡在糖尿病型阳痿中的相关性研究进展[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(16): 2229-2235.
[7]	王頔,廖旦,刘远成,徐睿,段庆红. 基于静息态磁共振分析首发抑郁症伴童年创伤全脑局部一致性变化[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(16): 2311-2315.
[8]	丁志强,董强利,梁英,石文元. 抑郁症患者血清紧密连结蛋白-5和内源性配体-13水平变化及其与病情发展和睡眠障碍的关系[J]. 实用医学杂志, 2024, 40(12): 1677-1682.
[9]	张建清, 王庆江克华孙发, . microRNA 在肾结石疾病中的作用机制和研究进展 [J]. 实用医学杂志, 2023, 39(6): 773-777.
[10]	罗城,郭胜杰,张志凌,周芳坚. 国产单孔手术机器人辅助腹腔镜下肾部分切除术的可行性及安全性分析[J]. 实用医学杂志, 2023, 39(24): 3275-3280.
[11]	黄正元,赵丽蓉,张珂璇,王高华,周本宏. 尿石素在精神疾病中的神经调节作用及应用前景[J]. 实用医学杂志, 2023, 39(18): 2405-2410.
[12]	王思懿, 卢佳宁, 黄庆晖 . 烟雾诱导慢性阻塞性肺疾病小鼠模型合并抑郁的评估 [J]. 实用医学杂志, 2023, 39(15): 1862-1868.
[13]	李锦刘丹妮储小腾龚玉林夏先锋. 柴芍郁欢汤联合开郁针刺法治疗更年期抑郁症的疗效[J]. 实用医学杂志, 2022, 38(15): 1960-1964.
[14]	黄莺周芬袁文胜徐芳 . 红景天苷改善慢性阻塞性肺疾病炎症模型及气道重塑的机制 [J]. 实用医学杂志, 2022, 38(14): 1753-1758.
[15]	王艳华, 杨永涛, , 崔利军, , 崔伟 , 高景娜, 郑冬瑞 . 抑郁症自杀未遂与甲状腺激素、血浆皮质醇关联分析 [J]. 实用医学杂志, 2021, 37(16): 2044-2052.