miR-15a/16-1クラスターの内皮を標的とした欠失は虚血性脳卒中における血液脳関門機能障害を改善する

Endothelium-targeted deletion of the miR-15a/16-1 cluster ameliorates blood-brain barrier dysfunction in ischemic stroke.

• Feifei Ma
• Ping Sun
• Xuejing Zhang
• Milton H Hamblin
• Ke-Jie Yin

抄録

血液脳関門（BBB）は安定な脳微小環境を維持している。脳虚血時にBBBの完全性が破壊されると、最終的には神経細胞の損失につながる壊滅的なイベントのカスケードが開始される。マイクロRNAはタンパク質の発現を抑制するノンコーディングRNAであり、脳虚血性障害の発症にはmiR-15a/16-1クラスターが関与していることを明らかにした。ここでは、実験的に脳梗塞を誘発した場合、内皮細胞（EC）選択的にmiR-15a/16-1クラスターを欠失させたマウスでは、脳梗塞が小さく、BBBリークが減少し、末梢免疫細胞の浸潤が減少することを示した。また、これらのマウスでは、M2型細胞の数に変化はみられなかったが、脳梗塞周囲の炎症性M1型ミクログリア/マクロファージの浸潤が減少していた。脳卒中はクラウディン-5のアバンダンスを低下させるが、EC選択的欠失は虚血マウス脳においてクラウディン-5のmRNAとタンパク質のアバンダンスを増強することを明らかにした。培養マウス脳微小血管EC（mBMEC）では、miR-15a/16-1クラスターがクラスターの3'非翻訳領域（3'UTR）に直接結合しており、レンチウイルスを介してmiR-15a/16-1をアブレーションすることで、酸素-グルコース遮断（OGD）によるクラウディン-5のmRNAとタンパク質の発現量の低下と内皮バリア機能障害が減少していた。これらの知見は、内皮の遺伝子欠失が虚血性脳卒中後のBBB病態を抑制することを示唆している。miR-15a/16-1が介在するBBB機能障害の分子機構を解明することで、虚血性脳卒中に対する新たな治療法の発見が可能になるかもしれない。

The blood-brain barrier (BBB) maintains a stable brain microenvironment. Breakdown of BBB integrity during cerebral ischemia initiates a devastating cascade of events that eventually leads to neuronal loss. MicroRNAs are small noncoding RNAs that suppress protein expression, and we previously showed that the miR-15a/16-1 cluster is involved in the pathogenesis of ischemic brain injury. Here, we demonstrated that when subjected to experimentally induced stroke, mice with an endothelial cell (EC)-selective deletion of had smaller brain infarcts, reduced BBB leakage, and decreased infiltration of peripheral immune cells. These mice also showed reduced infiltration of proinflammatory M1-type microglia/macrophage in the peri-infarct area without changes in the number of resolving M2-type cells. Stroke decreases claudin-5 abundance, and we found that EC-selective deletion enhanced claudin-5 mRNA and protein abundance in ischemic mouse brains. In cultured mouse brain microvascular ECs (mBMECs), the miR-15a/16-1 cluster directly bound to the 3' untranslated region (3'UTR) of , and lentivirus-mediated ablation of miR-15a/16-1 diminished oxygen-glucose deprivation (OGD)-induced down-regulation of claudin-5 mRNA and protein abundance and endothelial barrier dysfunction. These findings suggest that genetic deletion of endothelial suppresses BBB pathologies after ischemic stroke. Elucidating the molecular mechanisms of miR-15a/16-1-mediated BBB dysfunction may enable the discovery of new therapies for ischemic stroke.

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