综述:表观遗传学在锰神经毒性中的作用:聚焦非编码RNA和组蛋白修饰的新进展

【字体: 时间:2025年06月12日 来源:Neurochemical Research 3.7

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  这篇综述深入探讨了锰(Mn)暴露通过表观遗传机制(如非编码RNA(ncRNA)和组蛋白修饰)诱发神经毒性的最新证据。重点揭示了Mn通过调控microRNA(miRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)和环状RNA(circRNA)表达,影响氧化应激、铁死亡(ferroptosis)及α-突触核蛋白(α-synuclein)沉积;同时通过组蛋白去乙酰化酶(HDACs)和乙酰转移酶(HATs)失衡,导致谷氨酸转运体(GLT-1/GLAST)下调,引发兴奋性毒性。研究为Mn相关神经退行性疾病的干预提供了新靶点。

  

Abstract
锰(Mn)作为必需微量元素,过量暴露会导致不可逆的神经损伤。近年研究发现,表观遗传机制在Mn神经毒性中扮演核心角色。本综述系统梳理了Mn通过调控非编码RNA(ncRNA)和组蛋白修饰影响神经元功能的直接证据。

非编码RNA的调控网络
Mn暴露显著改变microRNA(miRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)和环状RNA(circRNA)的表达谱。例如,miR-132-3p的异常表达通过抑制核因子E2相关因子2(Nrf2)通路加剧氧化应激;而lncRNA MALAT1的失调与α-突触核蛋白聚集密切相关。这些ncRNA如同"分子开关",通过靶向调控基因表达,参与铁死亡(ferroptosis)、自噬和神经炎症的进程。

组蛋白修饰的蝴蝶效应
Mn能特异性抑制组蛋白去乙酰化酶(HDACs)活性,导致组蛋白H3K9乙酰化水平升高。这种修饰变化会双重抑制抗氧化基因(如超氧化物歧化酶SOD2)和谷氨酸转运体(GLT-1/GLAST)的表达——前者引发自由基堆积,后者导致突触间隙谷氨酸浓度超标,诱发兴奋性毒性。更值得注意的是,Mn诱导的HDAC2过表达与tau蛋白异常磷酸化存在显著相关性。

DNA甲基化的隐秘作用
全基因组甲基化分析显示,Mn暴露会特异性甲基化脑源性神经营养因子(BDNF)启动子区,使其表达下调50%以上;同时去甲基化促凋亡因子p53基因,形成"双重打击"效应。这种表观遗传重编程还涉及神经发生、线粒体功能相关基因(如PGC-1α),为Mn导致的运动障碍提供了分子解释。

挑战与展望
尽管已明确表观遗传机制是Mn神经毒性的关键介质,但具体靶基因如circRNA_2842的上下游通路仍待解析。未来研究需结合单细胞测序和CRISPR表观编辑技术,揭示不同脑区神经元对Mn敏感性的差异机制。这些发现将为开发HDACs抑制剂等表观遗传药物提供理论基石。

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