MiRNAs在苯丙胺類興奮劑成癮中作用的研究進展

江明金，李 嬋，林瑩波，朱道琦，莫志賢

（南方醫(yī)科大學中醫(yī)藥學院中藥藥理教研室，廣東廣州 510515）

MiRNAs在苯丙胺類興奮劑成癮中作用的研究進展

江明金，李 嬋，林瑩波，朱道琦，莫志賢

（南方醫(yī)科大學中醫(yī)藥學院中藥藥理教研室，廣東廣州 510515）

中國圖書分類號：R-05；R342．2；R749．61；R971．7；R971.93；R977.9

摘要：苯丙胺類興奮劑（amphetamine-type stimulants，ATS）是一組以精神依賴為主的新型合成毒品，近年來流行，濫用趨勢愈發(fā)嚴峻。MicroRNAs（MiRNAs）作為一類非編碼小分子RNAs，通過與靶基因mRNA的互補配對，在轉錄后水平上對基因的表達進行負調控，從而導致靶基因mRNA的降解或翻譯抑制。ATS能誘導miRNAs表達水平的變化，而成癮相關腦區(qū)miRNAs表達的改變直接參與了對ATS成癮行為的調節(jié)。因此，研究miRNAs在ATS成癮中的調控作用，對進一步揭示新型毒品的成癮機制及發(fā)現新的藥物作用靶點具有重要意義。

關鍵詞：miRNAs；苯丙胺類興奮劑；苯丙胺；甲基苯丙胺；成癮；表達；調控；機制

網絡出版時間：2015－9－14 14：53 網絡出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／34．1086．R．20150914．1453．012．html

藥物成癮又稱藥物依賴，是大腦在持續(xù)的成癮物質作用下產生的慢性復發(fā)性腦?。?］。成癮物質的長期反復使用會造成機體中樞神經系統(tǒng)的可塑性變化，表現為大腦相關核團（包括中腦腹側被蓋區(qū)、伏隔核、杏仁核、海馬、前額葉皮質、下丘腦、尾狀殼核等）神經元突觸、神經環(huán)路的細胞形態(tài)及功能的可塑性變化，進而導致成癮的一系列行為癥狀［1－2］。藥物成癮的本質是一種以藥物引起的基因表達和神經突觸可塑性改變?yōu)榛A的病理性記憶［2］。苯丙胺類物質是一組具有類似化學結構的中樞神經系統(tǒng)興奮劑，包括苯丙胺、甲基苯丙胺（俗稱“冰毒”）、3，4-亞甲基二氧基甲基苯丙胺（俗稱“搖頭丸”）等其他苯丙胺類精神興奮劑。苯丙胺類興奮劑（amphetamine-type stimulants，ATS）是目前最為流行的一類新型合成毒品，濫用增長勢頭迅猛。ATS具有精神依賴性強、復吸率高和神經毒性大等特點，可造成濫用者身心嚴重損害，并且可導致由共用注射器和性行為造成的艾滋病病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染、傳播，使濫用者形成暴力傾向，給社會治安帶來嚴重的負面影響［3］。

MicroRNAs（MiRNAs）是一類長度約18－25個核苷酸的內源性非編碼小分子RNAs。MiRNA基因首先轉錄合成初始miRNA（pri-miRNA），再經過剪切得到miRNA前體（pre-miRNA），在轉運蛋白轉運下從細胞核轉運到細胞質，最后通過Dicer酶剪切形成成熟的miRNA。成熟的miRNA通過與AGO蛋白形成RNA誘導沉默復合物，經過堿基互補配對原則特異性地與靶基因mRNA結合。當miRNA和靶基因mR-NA堿基對不完全互補結合，則抑制翻譯過程，進而調節(jié)蛋白表達水平；當miRNA和靶基因mRNA堿基對完全互補結合，則切割和降解靶基因mRNA，導致基因沉默。MiRNAs已被發(fā)現存在于哺乳動物神經系統(tǒng)中并且部分在腦部富集，對中樞神經系統(tǒng)發(fā)育、神經元分化和突觸可塑性發(fā)揮重要的調控作用［4－5］。關于miRNAs參與藥物成癮調控的研究，自2008年，Pietrzykowski等［6］首次報道后迅速增多，成為研究的熱點之一。目前，對于miRNAs與可卡因、酒精、尼古丁及阿片類成癮性物質的研究報道較多，而對miRNAs在ATS成癮中的調控作用所知甚少，處于起步階段。本文主要針對miR-NAs與ATS成癮的現階段研究進展進行綜述，旨在闡明miRNAs在ATS成癮中的表達特征及調控功能，為進一步研究提供參考。

1　miRNAs在ATS成癮中的表達特征

在不同成癮性物質作用下，成癮相關腦區(qū)中多種miR-NAs的表達水平發(fā)生特異性改變。2008年Pietrzykowski等［6］首次報道酒精導致大鼠視上核和紋狀體神經元miR-9明顯上調；2009年，Chandrasekar等［7］發(fā)現可卡因慢性處理能上調大鼠伏隔核和海馬區(qū)miR-181a，而下調中腦腹側被蓋區(qū)和海馬區(qū)miR-124和let-7d；Huang等［8］用尼古丁處理PC12細胞發(fā)現miR-140明顯上調；Wu等［9］發(fā)現嗎啡通過上調miR-23b導致μ-阿片受體蛋白水平降低；2011年，Lippi等［10］開始報道苯丙胺慢性處理可改變小鼠多個腦區(qū)的miR-NAs表達水平。目前發(fā)現的苯丙胺類興奮劑成癮中變化的miRNAs及其功能見Tab 1。

Lippi等［10］發(fā)現苯丙胺慢性處理可使C57BL6小鼠海馬、前額葉皮質、皮質下前腦邊緣和中腦腹側區(qū)域的共32個miRNAs明顯上調。苯丙胺能同時上調小鼠多個腦區(qū)的miR-29a／b、miR-182／183、miR-680和miR-190b表達水平，而針對性地上調中腦腹側和皮質下前腦邊緣區(qū)的miR-200／429家族水平。進一步用苯丙胺處理原代小鼠海馬神經元

發(fā)現，體內實驗中明顯上調的32個miRNAs只有一小部分也出現上調，其中miR-29a／b上調3.5～4.2倍，miR-182／183家族上調13.6～17.6倍，而miR-680和miR-190b沒有發(fā)生明顯改變。榮晗等［11］通過大鼠腹腔注射苯丙胺2周建立大鼠狂躁模型，發(fā)現大鼠海馬中miR-134、miR-143、miR-96出現明顯上調，而miR-133、miR-210明顯下調，表明苯丙胺能差異調控不同miRNAs的表達。Saba等［12］研究發(fā)現，苯丙胺和可卡因慢性處理能分別誘導小鼠特定腦區(qū)的miR-181a出現上調。苯丙胺能使小鼠海馬、伏隔核和中腦腹側區(qū)的miR-181a表達上調，其中以海馬中miR-181a上調程度最多，而前額葉皮質中miR-181a未發(fā)生明顯改變。相反，可卡因能使小鼠前額葉皮質中miR-181a出現明顯上調，而不改變海馬、伏隔核和中腦腹側腦區(qū)中miR-181a的表達，表明不同成癮藥物誘導的miRNAs差異表達具有組織特異性。

Tab 1 miRNAs regulations in ATS addiction

金雪峰［13］在甲基苯丙胺大鼠自身給藥模型中發(fā)現，miR-212在強迫性用藥組動物背側紋狀體的表達上調，與可卡因自身給藥模型的研究結果一致，提示miR-212在藥物成癮的強迫性用藥行為中扮演重要的角色。同時，該研究發(fā)現miR-212僅在長時程給藥動物中表達上調，在短時程給藥動物中不發(fā)生表達變化，表明甲基苯丙胺誘導miRNAs的差異表達與給藥時程密切相關。Tatro等［14］研究發(fā)現，HIV陽性甲基苯丙胺濫用患者的前額葉皮質中miR-9、miR-124a和let-7d明顯增加。進一步利用多巴胺能神經元體外模型研究甲基苯丙胺和HIV對miRNAs表達的影響，發(fā)現用甲基苯丙胺和含感染HIV巨噬細胞的培養(yǎng)基對SH-SY5Y細胞進行處理亦使miR-9、miR-124a和let-7d明顯上調。Wang等［15］分別用100和250 μmol·L－1甲基苯丙胺處理巨噬細胞，發(fā)現5個抗HIV miRNAs：miR-28、miR-150、miR-223、miR-382和miR-198均明顯下調。另一項研究［16］觀察甲基苯丙胺對原代CD4＋T淋巴細胞和SupT1細胞株中抗HIV miRNAs水平的影響，發(fā)現當甲基苯丙胺濃度大于100 μmol·L－1能劑量依賴地上調兩種細胞中miR-125b、miR-150和miR-28-5p表達。甲基苯丙胺還能上調原代CD4＋T淋巴細胞中miR-223水平，而miR-223在SupT1細胞中卻不表達。盡管兩項研究得到相反的結果，但均表明甲基苯丙胺能誘導抗HIV miR-NAs的差異表達。

2　miRNAs在ATS成癮中的調控機制

中樞神經系統(tǒng)中含有大量的miRNAs，它們對神經系統(tǒng)具有重要的調控作用。MiRNAs是突觸可塑性、突觸功能及形態(tài)修飾的調節(jié)因子，并且與高級認知功能，如學習和記憶有關［4－5］。據報道，在藥物成癮形成過程中發(fā)揮重要作用的多巴胺受體1表達與miR-504密切相關，miR-504參與多巴胺神經元回路的調控［17］，而且miRNAs還直接調節(jié)谷氨酸受體的活性［18］。越來越多的證據顯示，成癮性物質能誘導miRNAs表達水平的變化，而成癮相關腦區(qū)miRNAs表達的改變直接參與了對成癮行為的調節(jié)［19－20］。

MiRNAs可通過調節(jié)突觸可塑性和神經遞質的釋放參與苯丙胺的成癮過程。Saba等［12］給小鼠腹腔連續(xù)注射苯丙胺5 d，發(fā)現其海馬、伏隔核、中腦腹側等多個腦區(qū)miR-181a表達明顯上調，以海馬區(qū)最為明顯，并且在海馬神經元中激活多巴胺信號可誘導miR-181a表達；過表達和抑制表達實驗證實，miR-181a是通過負調控谷氨酸受體2亞單位（iono-tropic glutamate receptor AMPA alpha 2，GluA2）的表達進而調節(jié)突觸功能。該研究認為miR-181a是哺乳動物α-氨基羥甲基異惡唑丙酸型谷氨酸受體（alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionate，AMPA）的一個關鍵調節(jié)因子，對ATS引起的突觸可塑性改變有潛在影響。苯丙胺慢性處理導致小鼠多個腦區(qū)miR-29a／b出現明顯上調，進一步研究發(fā)現，miR-29a／b能導致肌動蛋白細胞骨架重塑，影響突觸形成，是突觸形態(tài)的一個調節(jié)因子［10］。MiR-29a／b通過靶向肌動蛋白相關蛋白2／3復合物亞單位3（actin related protein 2／3 complex subunit 3，Arpc3）調節(jié)樹突棘形態(tài)的變化，可能增加獎賞通路的敏感性，引起神經元可塑性的改變，進而導致苯丙胺依賴的形成。研究發(fā)現［11］，給予苯丙胺處理的大鼠海馬中miR-134、miR-143、miR-96、miR-132和miR-210發(fā)生明顯改變，而這5個miRNAs均與神經元可塑性有關。MiR-134可調節(jié)突觸傳遞，降低人單絲氨酸蛋白激酶1基因的表達，減少樹突棘的大小而不影響樹突棘的數目［21］。MiR-143與神經干細胞的分化、發(fā)育和神經元可塑性密切有關［22］。MiR-96抑制5-羥色胺1B及5-羥色胺3E受體的轉錄，且在習得性無助大鼠模型中表達下調，提示其可能在調節(jié)神經元可塑性方面起到一定作用［23］。MiR-132可能通過調節(jié)環(huán)單磷酸腺苷反應元件結合蛋白（cAMP response element binding protein，CREB）和腦源性神經營養(yǎng)因子（brain-derived neuro-trophic factor，BDNF）介導的信號通路促進新生神經元樹突成熟的過程［24］。MiR-210在神經細胞缺氧狀態(tài)下表達增高，可能對神經細胞增殖、凋亡等起到重要作用［25］。進一步對這5 個miRNAs進行靶基因預測和驗證發(fā)現，其可能分別通過靶向代謝型谷氨酸受體1（glutamate receptor metabotropic 1，GRM1）、BDNF以及生長抑素受體1（somatostatin receptor 1，SSTR-1）調節(jié)神經元可塑性和神經遞質的釋放。

MiRNA能影響甲基苯丙胺成癮過程中神經遞質的釋放。一項對HIV陽性甲基苯丙胺濫用患者的研究表明，甲基苯丙胺和HIV均能誘導miR-9的表達上調［14］。MiR-9通過和大電導鈣和電壓激活的鉀通道亞家族M成員α1（potassium large conductance calcium-activated channel subfamily M alpha member 1，KCNMA1）mRNA的3′非編碼區(qū)結合，剪切KC-NMA1基因的轉錄產物，導致大電導鈣和電壓激活的鉀通道剪接變異體的差異表達，進而影響多巴胺能神經元中神經遞質的釋放。給予甲基苯丙胺處理能使巨噬細胞中抗HIV miRNAs：miR-28、miR-150、miR-223、miR-382和miR-198明顯下調［15］。進一步研究，發(fā)現甲基苯丙胺可能通過調控干擾素信號通路增加巨噬細胞感染HIV。然而，另一項研究表明，甲基苯丙胺能明顯上調CD4＋T淋巴細胞中抗HIV-1 miRNAs如miR-125b、miR-150和miR-28-5p的表達，轉染miRNAs拮抗劑對miR-125b和miR-28-5p進行沉默發(fā)現抗HIV-1 miRNAs能負調控HIV-1的復制［16］。這兩項研究中甲基苯丙胺對于抗HIV miRNAs的表達出現相反的結果，推測可能與作用在不同細胞密切有關，同時也表明抗HIV miR-NAs可能參與了甲基苯丙胺成癮的調控機制，甲基苯丙胺和HIV之間可能存在更為復雜的相互作用，尚待進一步研究。

3　小結與展望

ATS的成癮機制復雜，涉及腦內獎賞系統(tǒng)多個腦區(qū)的相互作用及互相調控。目前對其成癮機制的研究主要集中在腦內的多巴胺、5-羥色胺、谷氨酸等中樞神經遞質以及調控神經元基因表達的轉錄因子如CREB和ΔfosB蛋白等。隨著對miRNA研究的不斷深入，發(fā)現其在藥物成癮的形成過程中發(fā)揮著重要的調控作用。ATS使獎賞腦區(qū)相關miRNA的表達水平發(fā)生特異性改變，進而通過負調控一些關鍵基因的表達，調節(jié)神經元可塑性和神經遞質的釋放，導致成癮記憶的形成，并使成癮記憶與動機系統(tǒng)出現異常神經聯(lián)系，形成異常的覓藥動機和強迫性覓藥行為，從而產生藥物成癮。闡明ATS成癮中miRNAs的表達特征及調控功能，為研究新型毒品的成癮機制提供新的可供參考的生物信息，同時也為發(fā)現新的藥物作用靶點，建立新的防治策略提供科學依據。

（致謝：本文在南方醫(yī)科大學中醫(yī)藥學院中藥藥理實驗室完成，感謝李嬋、林瑩波和朱道琦對文章相關工作的支持，感謝香港Ka Lok Cheng先生對英文摘要的修改！）

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Research progress on the role of miRNAs in amphetamine-type stimulants addiction

JIANG Ming-jin，LI Chan，LIN Ying-bo，ZHU Dao-qi，MO Zhi-xian
（Dept of Pharmacology，School of Traditional Chinese Medicine，Southern Medical University，Guangzhou 510515，China）

Abstract：Amphetamine-type stimulants（ATS），a group of new-type synthetic drugs mainly in psychological dependence，are abused more and more severely in recent years．MicroRNAs （MiRNAs）are an important class of endogenous non-coding small RNAs that mediate posttranscriptional negatively regulation of gene expression by targeting specific mRNA sequences to in-hibit the translation of mRNAs or degrade the expression of mR-NAs．ATS can induce the changes in the expression of miRNAs in addiction-related brain regions which directly involve in the regulation of ATS-induced addictive behaviors．Therefore，to study the regulatory role of miRNAs in ATS-induced addiction has important implications for dependent mechanisms of new-type drugs and the discovery of the new targets of drug actions．

Key words：miRNAs；amphetamine-type stimulants；ampheta-mine；methamphetamine；addiction；expression；regulation；mechanism

作者簡介：江明金（1988－），男，博士生，研究方向：中藥有效成分抗藥物成癮的臨床和實驗研究，Tel：020-61648540，E-mail：comity2006＠126．com；莫志賢（1958－），女，碩士，教授，博士生導師，研究方向：中藥有效成分抗藥物成癮的臨床和實驗研究，通訊作者，Tel：020-61648261，E-mail：cherrymo＠fimmu．com

基金項目：國家自然科學基金資助項目（No 81229003，81173581）

收稿日期：2015－05－27，修回日期：2015－08－15

文獻標志碼：A

文章編號：1001－1978（2015）10－1352－04

doi：10．3969／j．issn．1001－1978．2015．10．006