超长综述 | BBA-MCR：系统性回顾神经组织中的GSK3和miRNA：从大脑发育到神经退行性疾病
编译：小鹿同学，编辑：十九、江舜尧。
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MicroRNA（miRs）可以调节基因的表达并创建复杂的调控网络，而这些调控网络往往在许多病理状态（包括神经退行性疾病）下失调。计算机分析表明多功能的糖原合成酶激酶3（GSK3）是神经组织中许多已鉴定的miRs假定靶标。GSK3几乎参与了神经元发育和功能的所有方面。此外，激酶可以影响miRs的生物发生，因此GSK3和miRNAs之间存在自动调节反馈。因此，miR-GSK3轴上的成员可能作为神经病理学中比较方便的治疗靶标。这篇综述总结了大脑中有关GSK3和miRs直接相互作用的现有知识，以及它们在神经退行性疾病和神经精神疾病发病机理中的假定作用。
论文ID
原名：GSK3 and miRNA in neural tissue: From brain development to neurodegenerative diseases
译名：神经组织中的GSK3和miRNA：从大脑发育到神经退行性疾病
期刊：BBA- Molecular Cell Research
IF：4.739
发表时间：2020年7月
通讯作者：Agnieszka Gizak
通讯作者单位：波兰弗罗茨瓦夫大学分子生理学和神经生物学系
DOI号：doi.org/10.1016/j.bbamcr.2020.118696
简介
糖原合成酶激酶3（GSK3）是一种组成型活性激酶，在动物组织和器官中起着至关重要的作用。除了糖原合成酶外，它还具有许多下游底物，因此有时被称为兼职激酶。GSK3是生长因子（例如胰岛素、类胰岛素生长因子（IGF）；转化生长因子-β（TGF-β）；神经生长因子（NGF）；脑衍生神经营养因子（BDNF））和其它细胞外刺激（例如Wnt、信号素）的传感器，同时其通过影响丝氨酸（S）和苏氨酸残基的磷酸化状态来调节细胞丰度以及转录因子和其它蛋白质底物的活性。GSK3的两个亚型（α和β）的激酶结构域中具有98％同源性，但它们具有不同的底物偏好性，其细胞功能至少部分是非冗余的。激酶的活性取决于磷酸化作用。GSK3β/α在酪氨酸216/279上的磷酸化是其具有最大活性所必需的，而S9/21的磷酸化则抑制该激酶的活性。目前为止已鉴定出超过70种GSK3的底物，并且底物种类还在增长。调节GSK3活性的途径有PI3K/PTEN/Akt/mTORC、Wnt/β-catenin以及Ras/Raf/MEK/ERK，而这些途径又受miRs的调控。
主要内容
阿兹海默症
阿兹海默症（AD）是最常见的神经退行性疾病之一，尤其在65岁以上的人群中。它也是痴呆症的最常见原因。关于AD发病机理的假设有很多，而引起人们广泛关注的一个假说涉及了GSK3的信号传导。最近，已经发现AD患者的大脑和体液中不同microRNAs的表达受到干扰。由于microRNA调控作用经常与GSK3的活性相互交错，因此很容易推测在AD的情况下GSK3可能也是miRs的靶标。
MiRs伴随着多种神经病理学（包括痴呆）的发生和发展。在痴呆症的小鼠模型中（Presenilin-1/2双敲小鼠），miR-125b的水平在小鼠前额叶皮层中升高。此外，在野生型C57B/L6小鼠的前额叶皮层中诱导miR-125b的过表达会导致树突棘密度的降低。miR-125b直接下调神经细胞粘附分子（NCAM）的表达，该蛋白质在神经元的存活、增殖和可塑性中起着重要作用，并有助于记忆的形成。NCAM的下调反过来又导致GSK3β内Ser9磷酸化的减少（即激酶抑制的丧失）和tau磷酸化的增强。GSK3β在AD患者中高度活跃。因此，miR-125b诱导的NCAM表达减弱可能有助于tau磷酸化的增加、神经原纤维缠结的形成以及通过GSK3β起作用的神经病理学进程。
冯等人使用淀粉样蛋白β1-42（Aβ1-42）处理的SH-SY5Y细胞系，探索了miR-21在AD发病机制中的作用。他们的实验结果表明，在此类细胞中miR-21出现了显著上调。此外，miR-21通过靶向programmed cell death 4（PDCD4）蛋白的mRNA来抑制Aβ1-42-触发的细胞凋亡。另一方面，PDCD4的过度表达会抑制PI3K/AKT/GSK-3β的信号传导。总而言之，在AD模型中miR-21的上调对Aβ沉积物起保护作用，其可能通过减少PDCD4从而激活PI3K/AKT/GSK-3β的信号传导来实现。因此，miR-21/PI3K/AKT/GSK-3β轴可以成为AD治疗的理想靶标。
MiR-132是AD神经元中最丰富的miR，也是最显著下调的miRs。在计算机分析中，预测GSK3成为人类和小鼠中miR-132的靶标，并提出miR-132丢失-引起的前馈环加重了海马体的生化应激反应，并驱动AD的进程。根据对鼠类和人类初级神经细胞的研究，miR-132对Aβ和谷氨酸能兴奋性毒性起保护作用，促进神经元轴突的伸长和分支，并减少神经元的死亡。这些保护作用是通过直接调节来自多个信号途径的Tau-修饰蛋白的mRNA水平来介导，如GSK3β、RNA结合蛋白Rbfox1、钙蛋白酶2和乙酰转移酶EP300（与Tau聚集有关的主要乙酰基转移酶）。五个蛋白质同时进行的siRNA沉默并不能像miR-132那样引起高度保护。因此，也许有其它基因参与了miR-132的神经保护作用。
慢性脑低灌注（CCH）可以促进tau蛋白的过磷酸化，其是脑血管系统疾病的结果。谭等人已经证明，高磷酸化tau蛋白的异常聚集可能是CCH-诱导的miR-132缺乏症的必然结果。另外，CCH还在mRNA和蛋白质水平上增加GSK3β的表达。尼莫地平是一种L型Ca2+通道拮抗剂，通过减少过量的Ca2+流入而起到神经保护作用，它通过上调miR-132的表达以及激活miR-132/GSK3轴来减弱CCH-诱导的tau磷酸化。因此，该轴可能是CCH-诱导痴呆症的新型治疗靶点。总体而言，miR-132应被视为神经元健康的重要调节剂。对于AD和额颞叶型失智症等疾病的治疗，靶向这个miR可能具治疗优势。
李等人在体内和体外分析了miR-219-5p的作用，miR-219-5p主要在皮质神经元和海马神经元中表达，并且在AD患者的脑组织中显著过表达。他们发现，miR-219-5p直接与GSK3b和tau-tubulin kinase 1（TTBK1）的3'-非翻译区域（3'-UTR）结合，并介导蛋白质水平的降低。反过来，这会减少淀粉样前体蛋白/ presenilin-1小鼠中几个丝氨酸残基上tau的磷酸化，并显著减少AD相似的症状。影响miR-219-5p的水平可能具有限制tau-磷酸化-诱导的AD进程的治疗潜力。
王等人已经描述了AD模型中另一个增加的miR，其（间接地）参与了GSK3的激活。他们提供了证据，证明miR-138的过度表达可以激活GSK3b，从而促进AD细胞模型（HEK293 / tau细胞系可以稳定表达人源tau）中的tau磷酸化。miR-138直接靶向retinoic acid receptor α（RARA）并显著抑制RARA的蛋白水平。RARA信号传导的降低导致GSK-3b的活性升高以及tau的磷酸化。因此，miR-13/RARA/GSK-3b轴可能是AD中一个比较便捷的治疗靶标。
AD模型中MiR-124-3p显著减少。该miRNA已显示出可以减弱因Tau蛋白过磷酸化刺激而引起的细胞凋亡。在鼠的N2a/APP695swe神经母细胞瘤的细胞中，miR-124-3p通过调节Caveolin-1-PI3K/Akt/GSK3β途径抑制Tau的过磷酸化，从而降低GSK3（重要的Tau激酶）的活性。因此，MiR-124-3p可能通过间接影响GSK3的活性而在AD中发挥神经保护的作用。
此外，微阵列分析显示AD小鼠大脑中有近60个miRs出现差异表达。其中11个在人类中是保守的，其预测靶标与AD的发病机理密切相关。在这些miRs中，预测miR-539-3p会直接影响GSK3，而其它几个会靶向IGFs、BDNF（脑源性神经营养因子）和PTEN，它们调节GSK3的活性。但是目前为止，该数据尚未经过实验验证。
精神分裂症
精神分裂症（SCH）是一种精神病，其病因复杂但知之甚少。GSK3是SCH发病原的主要候选之一。SCH患者额叶皮层的尸检发现，GSK3β mRNA的显著降低也表现为GSK3β蛋白水平的降低和总GSK3α/β酶活性的降低。
基因组和生物信息学的研究指出，miR-137是精神分裂症相关信号通路的调节剂，其对神经发育至关重要。Thomas等人已经验证了以下假设：miR-137在调节神经发育中是必需的，并通过neuregulin（Nrg）/ErbB和BDNF的信号传导发挥作用。他们已经证明，miR-137调节PI3K-Akt-mTOR通路中关键蛋白的神经元水平，这些蛋白对神经突生长、突触可塑性以及学习和记忆至关重要。miR靶向那些刺激（p55γ、Akt2）和减少（PTEN、GSK3β、mTOR，rictor）mTORC1信号传导的蛋白质mRNA。miR-137的抑制作用可阻断mTORC1对BDNF的依赖性响应，以及Nrg1α-依赖性的树突生长、蛋白质合成，同时增加磷酸化核糖体蛋白质S6和AMPA受体的水平。miR-137增加以及过度表达的下调减少了GSK3β的水平。因此，miR-137-GSK3b轴的失调可能通过降低树突的复杂性、缺乏蛋白质的合成和谷氨酸能的信号传导而导致精神分裂症。调节miR-137-GSK3b轴可能是持久症状缓解的关键之一。
抑郁症
压力会引发多种情绪异常的症状，包括人类的抑郁状态和动物中类似抑郁的行为。有一些证据表明神经可塑性相关基因的异常调节是抑郁症的基础之一。Higuchi等人检测了microRNA的表达改变是否会导致小鼠出现长期压力引起类似抑郁的行为和异常的神经元可塑性。他们发现抑制miR-124会导致更严重的应激敏感性。在海马齿状回颗粒神经元中，miR-124的抑制会引起应激-诱导的树突营养不良和脊柱密度减小。海马神经元中miR-124的过表达又反过来对长期轻度压力赋予行为恢复力。研究者确定了组蛋白脱乙酰基酶（HDAC）4和5、以及GSK3b是miR-124的靶标。此外，海马体中miR-124-介导的脱乙酰基酶转录后控制和GSK3b的表达在长期应激的敏感性/恢复力中起着关键作用。因此，调节海马中的miR-124途径可能具有潜在的抗抑郁作用。图3总结了miR-GSK3在神经退行性疾病和神经精神疾病中的相互作用
图3. miR-GSK3在神经退行性疾病和神经精神疾病中的相互作用。
生长因子信号转导的功能紊乱
生长因子（GFs）信号传导的功能紊乱会导致衰老期间以及神经退行性疾病（包括AD和PD在内）中神经元的衰退或死亡。升高的miR-126水平增加了神经元对毒性的脆弱性，它们由不同的因素介导，包括星形孢菌素和β-淀粉样蛋白肽。MiR-126的过表达会下调生长因子/PI3K/AKT以及ERK途径的成分（包括GSK3β），从而影响它们的磷酸化状态。Kim等人已经证明，这种miR影响与IGF-1、NGF和可溶性淀粉样前体蛋白α相关信号通路的激活状态。他们假设miR-126可能参与了神经元中GF-调节的存活机制，并在衰老期间以及特定的神经系统疾病（如AD和PD）中在代谢功能障碍和神经毒性之间建立了一种联系。这再次证明了GSK3相关途径是神经系统疾病中miRNA分子的重要靶标。
miR-GSK3在神经炎症、局部缺血和创伤性脑损伤中的相互作用
神经炎症
血脑屏障（BBB）即血液与中枢神经系统（CNS）之间紧密调节分子、离子和细胞运动的屏障。在细胞水平上，它是由内皮细胞、周皮细胞和星形胶质细胞共同构建的，它们共同促进了脑稳态并保护神经组织免受毒素和病原体的侵害。BBB通常会保护脑组织免受系统性炎症的影响。但是，当血脑屏障被破坏时，免疫细胞就会渗入到大脑中。病原体渗透、物理伤害甚至过度的心理压力都可以在神经组织中直接引起炎症过程，从而导致小脑神经胶质细胞的活化、刺激其迁移并产生细胞因子。BBB的功能紊乱是中风、多发性硬化症和神经退行性疾病等众多病理学的主要组成部分。在大脑中，GSK3影响细胞因子的水平，将平衡朝着小脑神经胶质细胞和星形胶质细胞中促炎细胞因子（如IL-6，IL-1β和TNF）的方向转移。MicroRNA在免疫应答中也起着重要作用。
在RAW264.7类单核细胞/巨噬细胞的细胞中，miR-709的过表达抑制了IL-6、IL-1β和TNF-α的产生和表达。与此相反的是，这种miR的沉默具有完全相反的作用。因此，miR-709抵消了GSK3的作用并调节了对脂多糖（LPS）的炎症反应。GSK3β的沉默会阻碍miR-709抑制剂引发的促炎性变化。生物信息学和实验技术均表明GSK3是miR-709的直接靶标。miR-709直接与GSK3β的3-UTR结合并降低该蛋白质的水平。这反过来会增加β-catenin（GSK3激酶的下游靶标）的细胞水平。β-catenin可稳定IκBα并抑制NF-κB，从而抑制炎症反应。因此，miR-709通过调节GSK3β/β-catenin/NF-κB途径来调节炎症性细胞因子的产生。
Rom等人已经研究了在GSK3活性存在的条件下miRs的抗发炎和BBB-紧缩作用，正如之前的研究表明，GSK3β的抑制作用导致血脑屏障的紧密性增加。GSK3b的抑制作用导致大脑微血管内皮细胞（BMVEC）中TNFa-诱导的炎症反应出现逆转，并通过TNFa作用分别影响44个miRs的下调表达和92个miRs的上调表达。在使用几种不同GSK3抑制剂处理后，其中只有miR-98和let-7g *始终如一地改变。这两种miRs属于一个称为let-7家族的miRs集合，其从线虫到人类中都表现出进化保守性。GSK3b下调了miR-98和let-7g *的表达。反过来，这两种miRs的过度表达也会降低两种促炎性细胞因子（CCL2和CCL5）的水平。无论在体外还是在动物模型中，这都降低了白细胞对血脑屏障的粘附和跨血脑屏障的迁移情况。因此，对这些GSK3β-依赖性的miRs表达进行微调可能有利于预防神经炎症。
局部缺血
脑血流量的损失会导致局部缺血，并导致神经元细胞的损伤、神经认知出现缺陷和脑死亡。恢复脑组织的血液供应（再灌注）可能通过其它机制导致进一步的损害，这些机制包括氧化应激、能量代谢障碍、谷氨酸盐的神经毒性作用、钙超载和炎症。大脑的局部缺血/再灌注（I/R）损伤与高死亡率和致残率相关。
杨等人已证明，敲除环状RNA（circ_008018）可以减轻小鼠中大脑I/R引起的脑损伤和神经功能缺陷。环状RNA（circRNA）属于一种新型调控类的环状非编码RNA分子。研究者认为它们可以控制转录、翻译并充当microRNA的海绵擦。在缺血性中风的小鼠模型中，Circ_008018在大脑皮层中出现明显上调。Circ_008018与miR-99a直接互作并抑制其转录活性。敲除circ_008018可通过诱导miR-99a的过表达来减轻大脑I/R引起的损伤。此外，circ_008018的敲除或miR-99a的过表达可部分恢复因I/R事件而减少的Akt和GSK3b磷酸化作用。这些结果表明抑制GSK3b对I/R引起的脑组织损伤具有保护作用。
众所周知非特异性GSK3抑制剂锂（Li）可以促进缺血后神经元的存活，其保护作用可以持续至中风后56天。在氧-葡萄糖剥夺（OGD）诱导后，锂会增加体外培养的小鼠皮质神经元中miR-124的表达，而暴露于脑缺血的小鼠大脑中，锂也会增加miR-124的表达。SB 216763是一种特殊的GSK3抑制剂，尽管它发挥着神经保护作用并减少皮质神经元中的缺血性损伤，但它并不影响miR-124的表达。考虑到miR-124靶向并降低了GSK3的数量，抑制剂和miRs可能协同作用来降低GSK3的活性。根据Doeppner等人的研究结果，锂促进了缺血后细胞的增殖、神经发生、血管生成和轴突可塑性。但是，考虑到miR-124促进神经元的分化，提供的Li不太可能通过这种miR来系统性的发挥作用。已知Li会降低磷酸酶的活性，因此使用该化合物处理的效果超出了GSK3活性调节的范围。
段等人致力于在氧-葡萄糖剥夺和复氧（OGD/R）引起神经元损伤的体外模型中测试miR-135b-5p在大脑I/R中的作用。他们发现，在OGD/R条件下这种miR在海马神经元中的表达显著降低。miR-135b-5p的强制过表达可以减轻氧化应激和细胞损伤。miR-135b-5p直接靶向并降低了神经元中GKS3b的表达。此外，这种miR可以显著激活GSK3下游的nuclear factor erythroid 2-related factor 2（Nrf2）/ antioxidant response element（ARE）途径。已知该途径的激活可减少I/R引起的负影响。所以，GSK-3β表达的恢复消除了miR-135b-5p过表达产生的保护作用。因此，miR-135b-5p/GSK3b轴可能是治疗方法中的一个新靶标，从而保护神经元免受OGD/R引起的损伤。
创伤性脑损伤
创伤性脑损伤（TBI）是造成全球范围内年轻成年人长期残疾和死亡的主要原因。
在雄性小鼠中TBI后miR-711被迅速上调并诱导神经元细胞的死亡。这种上调与促生存激酶Akt的下调相吻合，其中Akt是miR-711的预测靶标。反过来，在TBI后使用miR-711发夹抑制剂处理能够增加非活性GSK3β并减弱凋亡途径。但是，MiR-711并不直接调节GSK3。通过forkhead box O3（FoxO3）和GSK3α/β的Akt-依赖性调节以及编码PUMA和Bim的促凋亡靶基因转录的后续变化，可以实现上述观察到的miR-711作用。总之，在受伤的小鼠大脑中，miR-711通过Akt来激活FoxO3a/GSK3β，并诱导神经元细胞的死亡和神经功能障碍。
MiR-21是动物模型TBI后另一个上调的miRNA。模拟TBI-引起细胞凋亡的细胞损伤实验结果表明，miR-21显著降低了Akt抑制剂PTEN的表达水平，并增加了Akt的活性，从而减少了神经元的凋亡。MiR-21还通过PTEN-Akt的信号传导促进了血管生成相关分子的表达。
这些结果表明，miRNA分子可能是潜在的生物标志物，miRNA-GSK3轴可能是TBI干预中的治疗靶标。图4总结了miR-GSK3在神经炎症、局部缺血和创伤性脑损伤中的相互作用。
图4. miR-GSK3在神经炎症、局部缺血和创伤性脑损伤中的相互作用。
miR-GSK3在肿瘤发展中的相互作用
神经胶质瘤
GSK-3可以与癌症发展相关的多种途径相互作用并调节其通路，而某些GSK3下游靶标在癌症干细胞的产生/繁殖、入侵和转移中也起着重要的作用。同时这些途径也受miRs的调控。神经胶质瘤是成年人中最常见的原发性脑肿瘤类型。诊断为恶性神经胶质瘤以及多形性成胶质细胞瘤（GBM）的患者预期寿命约为15个月。抗辐射性和化学抗药性是有效治疗该癌症的主要障碍，且目前尚不清楚此特征的分子基础。
MiR-135b在耐辐射的人源GBM细胞系（U87R）中上调。敲除该miR会逆转，其过表达能够增强U87R细胞系的耐辐射性。miR-135b直接靶向GSK3β，并在mRNA和蛋白质水平上抑制其表达。反过来，GSK3b的过表达能够恢复U87R细胞系的放射线敏感性。GSK3在人类原发性GBM组织中被下调。另一方面，已知miR-135b在几种癌症中出现过表达。综上所述，这表明可能存在一种癌症耐辐射的常见机制。总而言之，高水平的miR-135b通过靶向GSK3有助于GBM细胞系耐辐射。因此，miR-135b-GSK3β轴对于GBM患者来说可能是一个实用的治疗靶标。
目前，GBM治疗中最有前途的化学疗法是替莫唑胺（TMZ），但这种DNA-断裂-诱导剂的获得性耐药性导致了许多治疗失败。田等人观察到，miR-101的显著减少可能造成U251-TR GBM细胞系对TMZ产生抗性。通过下调GSK3β的方法将这种miR恢复至正常表达水平，可以使GBM细胞系对TMZ敏感。GSK3β可能是miR-101在mRNA和蛋白质水平上的直接靶标。此外，抑制GSK3β激酶可以通过增加O6-methylguanine DNA methyltransferase（MGMT）的启动子甲基化并因此沉默MGMT的表达，从而增强TMZ的作用。GBM患者中miR-101的较低表达预示了预后的恶化。
在此必须注意的是，GSK3β似乎通过抑制或增强肿瘤的抵抗力从而在GBM对治疗的敏感性起着双重作用，但GSK3在GBM发展过程中的作用也是双重的。这可能（至少部分）是由于信号传导的微环境和GSK3下游蛋白质的细胞数量/活性所致。然而，这使GSK3作为治疗靶标的可能性更小了。图5总结了miR-GSK3的相互作用对神经胶质瘤耐辐射性和化学抗药性的影响。
图5. miR-GSK3的相互作用对神经胶质瘤耐辐射性和化学抗药性的影响。
miR-135的增加导致GSK3活性的下调，从而造成神经胶质瘤细胞的耐辐射性。miR-101的减少导致GSK3活性的上调，从而造成神经胶质瘤细胞的化学抗药性。
MiR-34a被认为是一个潜在的神经胶质瘤的预后标志物。Rathod等人已经证明，与正常脑组织相比，miR-34a在神经胶质瘤以及神经胶质瘤干细胞系（HNGC-2和NSG-K16）的表达降低。miR-34a抑制了细胞增殖、迁移潜能和肿瘤生长。Rictor是mTORC2复合体的基本组成部分，也是miR-34a的靶标。神经胶质瘤干细胞中MiR34a的过表达导致Wnt信号传导的抑制，这是由于GSK3β活性Akt-依赖性的增加和β-catenin的降解。因此，靶向miR-34-Rictor-Akt-GSK3轴可能影响神经胶质瘤干细胞的细胞增殖、侵袭性和致瘤性。
miR-410-GSK3轴似乎也是神经胶质瘤治疗的一个有希望的靶标。在神经胶质瘤U87细胞系中，miR-410的上调似乎与GSK3β Ser-9P的减少、Wnt-7b/β-catenin途径的阻断有关，从而抑制其生长、侵袭和迁移并促进细胞凋亡。
神经母细胞瘤
神经母细胞瘤（NB）是儿童时期最常见的实体瘤之一。大约有三分之一的神经母细胞瘤患者在婴儿时期确诊，而在5岁时确诊的患者超过70％。NB的死亡率为15％，存活率仍很不理想。NB的发展和进程受众多miRNAs的调控，其中包括miR1303。这种miR在NB细胞和组织中被上调。miR1303的过表达促进NB的增殖，并且在NB SH-SY5Y细胞系中miR1303的表达与GSK3β和secreted frizzled-related protein 1（SFRP1）的表达呈负相关。miR1303被证实可以通过与GSK3和SFRP1的3'UTR直接结合，从而靶向这些蛋白质。
星形细胞外泌体miR在调节GSK3-控制的神经元功能中的作用
星形胶质细胞分泌各种可以调节神经元发育和功能的因子。这些因子中的一部分以纳米囊泡（被称为外泌体）的形式释放到细胞周围。外泌体衍生物是神经系统发育和各种疾病（包括神经退行性疾病、神经炎症性疾病和精神障碍）发病机理的关键因素。最近的发现表明，miRNA可以通过这种方式在神经元细胞和星形胶质细胞之间实现交换。研究发现星形细胞外泌体包裹miR-19a，而miR-19a下调了癌细胞中促进转移的PTEN表达。局部存在于轴突的同一种miR19a使GSK3失活，从而影响轴突的生长，因此提出了一个问题：这个与GSK3相互作用的miR局部资源是否也可能是星形细胞的起源。
Jovicic和Gitler对小鼠星形胶质细胞的培养物进行了miRNA分析，确定了752种miRs的表达。他们发现外泌体中的miR种类与星形胶质细胞中检测到的miRs显著不同，这表明存在一种机制，可以确定某些特定miRNA包含在外泌体中或排除在外。仅发现12种miRs只在外泌体中存在，与星形胶质细胞相比，有42种miRNAs在外泌体中富集了2倍以上。外泌体中富含的miRNAs参与了调控/发育，例如神经祖细胞的增殖和分化，创伤后和缺血后的应激障碍以及精神分裂症。目前尚未发现这些miRs能够与GSK3直接互作，但它们影响靶向GSK3的因子。例如miR-302和miR-206在星形细胞外泌体中富集约1000倍，它们分别直接调节神经祖细胞中的成纤维细胞生长因子15和AD小鼠中的脑源性神经营养因子（BDNF）。另一方面，仅在星形胶质细胞中就可以检测到200多种miRs，且与外泌体相比，星形胶质细胞中有61种miRNAs富集了2倍以上。在这些外泌体miRs中，能够在神经元中检测到并直接影响GKS3的分子有：let-7g、miR-9、miR-26a、miR-99a和miR-125b。但是值得注意的是，星形细胞外泌体并不一定只靶向神经元，它们也可能将其衍生物输送至其它神经胶质细胞中。因此，尽管可以推测外泌体来源的miRs是神经元活动的调节剂，但它们是否确实有助于神经元中GSK3的调节仍有待确认。
GSK3作为miR生物发生的调节剂
最近，GSK3在微处理复合体（MP）的水平上已经成为miRNA生物发生的调节剂，并且表明GSK3是复合体的固有成分。GSK3通过磷酸化的Drosha以及复合物中的其它蛋白质来增加MP中蛋白质-蛋白质和蛋白质-pri-miR之间的相互作用，从而增强pri-miR的切割。使用特定抑制剂CHIR99021（CHIR）和6-bromoindirubin-39-oxime（BIO）抑制GSK3的活性，导致未加工的pri-miR积累以及成熟miRs的减少，从而改变miRs靶标的蛋白质水平。CHIR和BIO通过减少Drosha的GSK3磷酸化作用并扰乱RNase的细胞核积累，从而减少了90%以上在小鼠胚胎干细胞（mESCs）中表达的miRNA种类的成熟形式数量。CHIR在下调miRs方面更有效，可以认为是因为它对GSK3β的亲和力高于GSK3α，因此更强烈地改变了Drosha的细胞分布。另一方面，这些抑制剂显著上调了mESCs中miR-211-3p的表达，这可能是因为GSK3的抑制促进了β-catenin的稳定，从而激活了Wnt/β-catenin通路的产生，而该通路负责诱导miR-211的表达。图6对此进行了总结。
图6. GSK3作为miR生物发生的调节剂。
GSK3的抑制作用减少了微处理（MP）复合体蛋白的磷酸化作用，因此增加了未加工（pri-miR）的数量并减少了成熟miRs的量。同时，诱导-Wnt的miRs（例如miR-211-3p）表达增强了。
讨论
尽管研究者的认识尚不完善，但本综述总结的数据表明，在脑细胞中某些miRs（例如miR-124、miR-135b）在正常以及病理学状态下参与了多种GSK3-相关过程的调控。由于已经证明单个miR可以靶向多种多样的mRNAs，因此研究者可以合理地假设这种“多功能性”适用于大多数miRs。它为神经退行性疾病和神经精神疾病的发病机理增加了另一层复杂性。此外，GSK3在miR生物发生中的新发现以及出乎意料的调节作用提供了另一种动机，即反对将GSK3表达/活性的整体变化作为针对任何病状的简便疗法。因此，尽管目前研究取得了重大进展，但若将研究者们对GSK3-miR轴重要性的理解转化为成功的治疗方法，仍需进一步加强研究miRs的生物发生/作用与GSK3活性之间的因果关系。
结论
本综述系统性地回顾了miR-GSK3在神经组织发育、神经退行性疾病、神经精神疾病、神经炎症、局部缺血、创伤性脑损伤以及肿瘤发展等过程中的相互作用，并指明了GSK3-miR轴中可能作为神经病理学中潜在治疗靶标的组成部分，为今后神经系统疾病的相关研究提供了一个方向。
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