微小RNA調節(jié)與阿爾茨海默病的相關性研究

喬娜娜 王運良 李金鳳

1）濰坊醫(yī)學院2011級神經病學碩士研究生 濰坊 2610532）解放軍第148醫(yī)院神經內科 淄博 255300

微小RNA調節(jié)與阿爾茨海默病的相關性研究

喬娜娜1）王運良2）＊李金鳳2）

1）濰坊醫(yī)學院2011級神經病學碩士研究生 濰坊 2610532）解放軍第148醫(yī)院神經內科 淄博 255300

微小RNA；阿爾茨海默病

微小RNA（microRNA，miRNA）是一種內源性非編碼蛋白RNA基因，近年來在研究阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease，AD）的發(fā)病機制中，發(fā)現miRNA在AD的血液、腦脊液中含量發(fā)生改變，有大量特殊的miRNA失調，參與AD關鍵基因的調節(jié)，表明這些微小RNA可能是AD的生物標志物。本文就miRNA調節(jié)與AD的關系作一綜述。

1 AD概述

AD是老年人常見的神經系統變性疾病，病理特征為老年斑（neuritic plaque，NP）、神經元纖維纏結（neurofibrillary tangles，NFT）和神經元缺失。AD是老年癡呆中最常見的類型，隱性起病，緩慢進展性智能減退，多伴有人格改變，發(fā)病率隨年齡逐漸增高。AD病因不明，目前認為與腦內β淀粉樣蛋白（amyloidβ-protein，Aβ）異常沉積有關，AD中Aβ主要經β-分泌酶（β-site APP cleaving enzyme，BACE1）降解產生，腦內BACE1濃度及活性增加提示BACE1表達過量。細胞內NFT主要由雙螺旋纖維（paried helical filaments，PHF）聚集而成。研究發(fā)現，微管相關蛋白-Tau蛋白過度磷酸化易聚集形成雙股螺旋細絲，形成NFT，破壞細胞骨架的穩(wěn)定，產生神經毒性。另外，流行病學研究發(fā)現，長期服用非甾體類抗炎藥（NSADsAD的發(fā)病率明顯降低［1］。某些細胞釋放的多種細胞因子、補體及其激活物、趨化因子，如COX-2、補體因子H（CFH）等參與炎癥反應，導致非特異性炎性細胞浸潤，使神經系統受損。目前已知AD是由于神經細胞凋亡加速產生，Caspase途徑是細胞凋亡的形式之一，AD病人海馬區(qū)凋亡抑制因子Bcl-2表達降低，Bcl/Bax的比例發(fā)生改變，進一步激活Caspase途徑加速細胞凋亡。近年來研究發(fā)現，AD病患者血液及腦脊液中miRNA含量異常，有望miRNA可能成為AD的生物標志物。

2 miRNA

2.1 miRNA的形成 miRNA是在真核生物中發(fā)現的一類內源性的具有調控功能的非編碼RNA，20～25個核苷酸。細胞核內的miRNA基因通常由RNA聚合酶Ⅱ（polⅡ）轉錄，最初為具有頭部結構（7MGpppG）和多聚腺苷酸尾部（AAAAA）的初始miRNA（pri-miRNA），pri-miRNA在核酸酶Drosha和輔助因子Pasha的作用下被切成含有70個核苷酸的pre-miRNA。RNA-GTP和出核蛋白5（exportin5）將pre-miRNA輸送到細胞質，由另一核酸酶Dicer將其剪切為約22個核苷酸的雙鏈miRNA，然后被引入沉默復合體（RISC）。其中一條成熟的單鏈miRNA保留在復合體中，與互補的mRNA的位點通過堿基配對結合調控基因表達。

2.2 miRNA特點 在AD患者發(fā)現有大量特殊的miRNA失調，參與AD關鍵基因的調節(jié)。miRNA是含有莖環(huán)結構的miRNA前體，經Dicer加工后形成的一類非編碼的小RNA分子，在動物和植物中廣泛表達。miRNA可與靶基因mRNA的3'端非編碼序列（3'-uncoding region，3'-UTR）相互作用，在轉錄后水平調節(jié)靶基因mRNA的表達。miRNA主要通過抑制其靶基因發(fā)揮調控作用，但特異性弱，一個miRNA作用于多個靶基因，一個靶基因也可以與多個miRNA相互作用。

3 miRNA與AD的關系

3.1 miRNA與APP、BACE1 目前認為，Aβ是AD發(fā)病的始動因子，Aβ是由β淀粉樣前體蛋白（β-amyloid precursor protein，APP）水解而來，BACE1作為裂解酶在AD的發(fā)病中起重要作用。研究發(fā)現，許多miRNAs參與了Aβ和BACE1表達的調節(jié)。尸檢證實AD大腦中BACE1在蛋白質水平表達上調，在mRNA水平不上調，進一步證實miRNA是在轉錄后而不是在mRNA水平調節(jié)基因的表達。在miR-29c過表達的轉基因小鼠模型，發(fā)現BACE1的含量下降［2］。在AD患者發(fā)現miRNA29a/b-1水平顯著降低，顯示BACE1蛋白異常增高［3］。這些發(fā)現對miRNA-29表達與AD的關系提供支持，提示這些特異性miRNA缺失通過增加散發(fā)性AD腦組織BACE1和Aβ的含量，直接增加Aβ的形成，參與AD發(fā)病。

對中度癡呆患者研究發(fā)現，與對照組相比癡呆腦組織miRNA-153含量減少，APP含量增加，提示miR-153位點基因突變后解除miR-153對APP表達的抑制作用。海馬及腦細胞轉染miR-153后，內源性APP水平降低，而轉染miR-153的反義引物抑制劑后，APP水平增高高［4］。因此，我們認為內源性miRNA-153可能通過與APP3'-UTR相互作用從而抑制神經元中APP的表達和Aβ的生成。Peter等研究發(fā)現，miR-107在早期AD病人顳葉水平降低，且miR-107與BACE1mRNA水平呈負相關，但與其他miRNA相比對AD進展的影響較小［5］。在AD發(fā)病過程中，BACE1mRNA的水平隨著miR107水平降低有增高的趨勢，可能是通過調節(jié)BACE1實現的。一項研究顯示，AD患者miR-106b含量降低，而轉染后能增加APP蛋白的表達，令人費解的是，雖然miR-106a與106b密切相關，但對熒光素酶的表達沒有影響［6］。

3.2 miRNA與Tau蛋白 以往研究證實［7］，tau蛋白異常聚集參與AD的發(fā)病機制，AD患者神經突觸最常見的是tau蛋白-磷酸化，tau蛋白異常沉淀，然后聚集，最后形成神經纖維纏結。miRNA成熟的關鍵基因是R3D1，是一種雙鏈RNA結合蛋白，R3D1活性降低能顯著增加tau蛋白的毒性。AD時大量特殊的miRNA含量降低，可能通過影響tau蛋白的異常聚集，參與AD的發(fā)病。成人大腦Dicer缺乏與tau蛋白的剪接有關，研究發(fā)現miRNA-132和多嘧啶序列結合蛋白2（PTBP2）作為內源性tau外顯子10剪接調節(jié)因子。如miR132相同，miR-124和miR-9可以針對特定的剪接因子的調控，調節(jié)內源性tau蛋白外顯子10的剪接［8］。最近發(fā)現miR-15家族中的miR-15a，對向細胞外信號調節(jié)激酶1（ERK1）的表達具有靶向性，是一種直接的tau蛋白激酶。體內miR-15水平降低，可促使神經元tau蛋白過度磷酸化，加速AD進展［8］。至于miR-9靶向性去乙酰化酶（SIRT1）、脫乙酰基酶等在AD大腦中表達降低，則促進tau蛋白的病理學。SIRT1水平下調提示miR-9表達增加，可能通過抑制SIRT1以預防AD進展［10］。

3.3 miRNA與炎癥反應 系列研究證實，miRNAs可影響AD動物免疫細胞分化和免疫應答，小鼠和人類大腦富含miR-146a，具有參與固有免疫和炎癥反應，神經修復和神經保護作用，尤其是AD大腦miR-146上調作為炎癥因子，通過IRAK1和TRAF6上調免疫和炎癥信號，提示miR-146失調可能導致AD的炎癥反應［11］。補體因子H（CFH）可抑制炎癥反應，但AD患者腦中CFH水平下調，miR-146a上調，神經細胞共培養(yǎng)發(fā)現，miR-146a直接與CFH的3'UTR相互作用參與炎癥反應［12］。但對AD腦組織炎癥反應活躍，是否具有促進神經退化或減緩病情進展還不清楚。

3.4 miRNA與細胞凋亡 AD發(fā)病與Aβ誘導的神經元凋亡密切有關，Aβ可改變Bcl-2/BAX比值，同時激活Caspase-3，引發(fā)Caspase酶鏈鎖反應，促進活性氧（ROS）聚集，損傷細胞，而Bcl-2蛋白家族可調控線粒體外膜通透性改變。一項研究發(fā)現，APPswe/PS△E9小鼠與年齡相仿的對照組相比，miR-34a的表達與Bcl水平呈負相關，在SH-SY5Y細胞中，miR-34a直接抑制bcl2的表達。Western印跡分析顯示雙轉染APPswe/PS△E9和穩(wěn)定轉染miR-34a的小鼠活化的caspase-3水平更高。Bcl-2是miR-34a的重要靶點，miR-34a異常表達可能通過影響B(tài)cl-2的表達導致AD。MiR-let-7是一種高度保守、含量豐富、具有調節(jié)干細胞分化及神經發(fā)生作用的蛋白質，發(fā)現細胞外miR-let-7是Toll樣受體7（TLR7）的有效活化劑。神經元中也存在TLR7，激活后引起神經退行性病變。TLR7缺陷小鼠轉染后miR-let-7的易感性恢復，有力說明TLR7激活神經細胞凋亡過程，證實TLR7對CNS有損害作用，也提示miR-let-7可能是其受體的信號分子［13］。

4 展望

AD的發(fā)病機制有多種假說，如膽堿能、β-淀粉樣蛋白瀑布、tau蛋白、神經血管、氧化應激假說等。也有針對AD的多種治療，如膽堿酯酶抑制劑、谷氨酸受體拮抗劑、非甾體類抗炎藥、抗氧化劑、膽固醇合成抑制劑、主被動免疫等，但還沒有一種假說能完全闡釋AD的發(fā)病機制或成功治療AD。我們針對近年來有關AD血液、腦脊液中miRNA變化的研究進行綜述，這些miRNA的種類繁多，變化多端，調節(jié)作用不一，相互作用共同參與AD發(fā)病。正是由于miRNA的多樣性，如果能找出其中的某些聯系，發(fā)現某種新的制劑，通過干擾miRNA的合成或調節(jié)達到調控AD發(fā)病的目的，不失為治療AD的一種新的思路或手段。

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（收稿2014-04-28）

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1673-5110（2015）04-0117-03

＊通訊作者：王運良，E-mail：wangyunliang81＠163.com