微小RNA在輕度認(rèn)知功能障礙診斷中的研究進(jìn)展

張振華 馮曉東， 李瑞青 白俊敏 常文濤 胡延超

(1河南中醫(yī)藥大學(xué)，河南 鄭州 450000；2河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院)

輕度認(rèn)知功能障礙(MCI)是介于正常老化與癡呆之間的一個(gè)臨床階段，主要表現(xiàn)為記憶功能下降，但日常生活能力尚未受到明顯影響〔1〕。有關(guān)流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國(guó)65歲以上的老年人中，MCI的患病率為20.8%，進(jìn)展為阿爾茨海默病(AD)年度轉(zhuǎn)化率為25.7%〔2，3〕；據(jù)最新統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)AD患者超700萬(wàn)，因其所致的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)總額2015已達(dá)到10 842.2億元人民幣(1 677.4億美元)，預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到32 802.6億元人民幣(5 074.9億美元)〔4〕。但同時(shí)也有一部分MCI患者并未向AD轉(zhuǎn)化，而是長(zhǎng)期保持穩(wěn)定狀態(tài)，甚至隨著時(shí)間進(jìn)展恢復(fù)到正常狀態(tài)〔5〕。據(jù)《中國(guó)癡呆診療指南(2017年版)》顯示，如果能早期識(shí)別MCI，并采取有效的干預(yù)措施，可能使AD相關(guān)的癡呆發(fā)病延遲5年〔6〕。因此，實(shí)現(xiàn)MCI的早期診斷尤為重要。目前尚無(wú)針對(duì)MCI診斷的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《2018中國(guó)癡呆與認(rèn)知障礙診治指南》〔7〕，當(dāng)前MCI及其高危人群的篩查主要依據(jù)臨床檢查，如影像學(xué)檢查及傳統(tǒng)認(rèn)知功能評(píng)估；然而多數(shù)評(píng)估需在專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)完成且具有主觀性，同時(shí)個(gè)別檢查成本較高或存在有創(chuàng)性，因此并不適合大群體的初步篩查〔8〕。

微小RNA是一種內(nèi)源性的長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA分子〔9〕，在控制神經(jīng)生長(zhǎng)、免疫應(yīng)答、細(xì)胞穩(wěn)態(tài)及衰老方面有重要作用〔10〕。研究發(fā)現(xiàn)，微小RNA幾乎存在于所有生物體液中，如血液、腦脊液、尿液及唾液中〔11〕，與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。近期一項(xiàng)關(guān)于果蠅記憶形成的研究證實(shí)miR-276a、miR-980和let-7在大腦特定區(qū)域的記憶形成中起重要作用〔12〕。因此，越來(lái)越多的學(xué)者將目光轉(zhuǎn)移到微小RNA與MCI的關(guān)系上，本文探討微小RNA在MCI及AD的發(fā)病中扮演的重要角色〔13，14〕，對(duì)實(shí)現(xiàn)MCI的早期診斷有著重要的意義。

1 微小RNA與MCI

現(xiàn)階段，MCI的病理機(jī)制尚不明確，不同亞型之間的變異較大?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，腦脊液或血液中β淀粉樣蛋白(Aβ)42，總tau蛋白(t-tau)和磷酸化tau蛋白(p-tau)的表達(dá)水平出現(xiàn)異常的MCI患者更容易進(jìn)展為AD型癡呆〔15～17〕，且腦脊液中Aβ42的降低和tau蛋白水平的升高有助于區(qū)分穩(wěn)定型MCI和進(jìn)展型MCI〔17〕。同時(shí)諸多研究表明人體內(nèi)Aβ42和tau蛋白的表達(dá)水平與微小RNA密切相關(guān)，如Liu 等〔18〕發(fā)現(xiàn)miR-384過(guò)表達(dá)可抑制淀粉樣蛋白前體蛋白(APP)和β-淀粉樣前體蛋白裂解酶(BACE)-1，與Aβ42呈負(fù)相關(guān)；Tian等〔19〕的動(dòng)物研究證明對(duì)APP/PS1小鼠補(bǔ)充葉酸可上調(diào)miR-339-5p并下調(diào)BACE-1表達(dá)，從而減少APP/PS1小鼠腦內(nèi)Aβ42的沉積；Smith等〔20〕也發(fā)現(xiàn)miR-132/212基因敲除小鼠的tau蛋白代謝出現(xiàn)異常，表現(xiàn)出過(guò)度磷酸化；同時(shí)miR-15家族的成員也可通過(guò)靶向細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)1來(lái)調(diào)節(jié)tau蛋白磷酸化〔21〕。

2 腦脊液微小RNA與MCI

自Cogswell等〔22〕首次證明AD患者的腦脊液中含有微小RNA，并會(huì)隨病情進(jìn)展而不斷改變以來(lái)，AD等神經(jīng)退行性病變患者腦脊液中異常表達(dá)的微小RNA便引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。Zhu等〔23〕對(duì)30例MCI患者、26例AD患者及42例正常人腦脊液中的miRNA-210和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(miRNA-210的作用靶點(diǎn)之一，并與AD的進(jìn)展有關(guān))的表達(dá)水平進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組相比，MCI患者腦脊液中的miRNA-210和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá)水平明顯下調(diào)，并且在AD患者中下調(diào)更為顯著。這一發(fā)現(xiàn)不僅有助于探查MCI和AD的發(fā)病機(jī)制，而且為實(shí)現(xiàn)MCI和AD的早期預(yù)防和治療奠定了研究基礎(chǔ)。Müller等〔24〕在早期研究已發(fā)現(xiàn)AD患者腦脊液中miR-27a、miR-29a、miR-125b和miR-146a的表達(dá)水平與正常對(duì)照組相比存在差異的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大研究隊(duì)伍，納入39例MCI-AD患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與無(wú)癡呆的對(duì)照組相比，MCI-AD患者腦脊液中的miR-146a水平升高，與AD患者相比，miR-27a、miR-125b和miR-146a的表達(dá)水平升高，但將樣品的性別、年齡、儲(chǔ)存方式及離心方案等作為混雜因子進(jìn)行校正后，各組腦脊液中四種微小RNA的表達(dá)差異性丟失。同時(shí)，文章還指出由于實(shí)驗(yàn)中存在技術(shù)差異及受腦脊液中血細(xì)胞的影響，在研究腦脊液中微小RNA水平時(shí)面臨很大的挑戰(zhàn)性，提出在后期的實(shí)驗(yàn)中需要制定更加標(biāo)準(zhǔn)化的研究方案。

3 血漿微小RNA與MCI

Sheinerman等〔25〕的實(shí)驗(yàn)結(jié)果首次證明了基于血漿中循環(huán)無(wú)細(xì)胞微小RNA的分析的微創(chuàng)測(cè)試對(duì)檢測(cè)MCI和AD及其他神經(jīng)退行性變疾病的無(wú)癥狀階段是可行的；該實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)MCI患者和正常人血漿中的微小RNA進(jìn)行檢測(cè)計(jì)算，共篩選出13個(gè)有明顯差異的微小RNA用于進(jìn)一步分析；然后對(duì)MCI組、AD組及年齡匹配的正常對(duì)照組血漿中13個(gè)表達(dá)差異的微小RNA測(cè)定分析得出，當(dāng)將miR-132家族和miR-134家族分別與miR-491-5p和miR-370聯(lián)合應(yīng)用時(shí)，可得到較好的診斷敏感度(79%～89%)和特異度(83%～100%)，并且在與正常對(duì)照組相比時(shí)能有效地區(qū)分出MCI和AD。這一研究為實(shí)現(xiàn)基于血漿微小RNA進(jìn)行MCI和AD的早期檢測(cè)和診斷做出了重大貢獻(xiàn)。

Wang等〔26〕對(duì)遺忘性輕度認(rèn)知功能障礙(aMCI)患者、AD及健康人血漿中的miR-107和BACE1 mRNA進(jìn)行定量分析，結(jié)果顯示，與正常人相比aMCI及AD患者的miR-107和BACE1 mRNA表達(dá)水平有明顯的差異，并能以91.9%的準(zhǔn)確率、98.3%的敏感性及82.7%的特異性有效區(qū)分aMCI和健康人；同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)血漿中miR-107的表達(dá)水平與腦脊液中miR-107表達(dá)水平存在相關(guān)性，雖其內(nèi)在機(jī)制尚不清楚，但仍表明血漿中的miR-107能夠反映aMCI患者腦內(nèi)的某些改變，有極大的潛力作為MCI診斷的標(biāo)志物。隨后，在該研究的基礎(chǔ)上，Wang等〔27〕使用基于表面的形態(tài)測(cè)量法(SBM)進(jìn)一步對(duì)aMCI患者的皮質(zhì)厚度(CT)、皮質(zhì)表面積(SA)及皮質(zhì)折疊(LGI)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)aMCI患者的前額皮質(zhì)CT和左上額葉SA與認(rèn)知正常者相比有所減少，同時(shí)與血漿中miR-107和BACE1的表達(dá)水平存在明顯的相關(guān)性。提示miR-107可能是MCI和AD發(fā)病機(jī)制的核心，并有助于實(shí)現(xiàn)MCI的早期診斷。

Kayano等〔28〕對(duì)受試者血漿中的微小RNA進(jìn)行檢測(cè)，隨后采用差異相關(guān)分析對(duì)20種在MCI患者與健康人相比中具有顯著不同的微小RNA進(jìn)行排序，得出其中兩對(duì)微小RNA，即hsa-miR-191和hsa-miR-101及hsa-miR-103和hsa-miR-222在兩組之間有較好的相關(guān)性，且其受試者工作特征(ROC)曲線下面積(AUC)最高(0.962)。此外，其他兩個(gè)包含hsa-miR-191和hsa-miR-125b的微小RNA相對(duì)的AUC值也大于0.95，通過(guò)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)hsa-miR-191和hsa-miR-125b在MCI和癡呆進(jìn)展中起關(guān)鍵作用，可能是MCI的診斷標(biāo)志物。

劉辰庚等〔29〕在先前研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，選取miR-29c進(jìn)行臨床診斷檢測(cè)，結(jié)果顯示當(dāng)截?cái)嘀禐?.17時(shí)，與健康對(duì)照組相比，MCI診斷的靈敏度為91.70%、特異度為97.67%、AUC值為0.968；當(dāng)截?cái)嘀禐?.97時(shí)，與血管性癡呆患者相比，MCI診斷的靈敏度為87.07%、特異度為100.00%、AUC值為0.961，且當(dāng)使用其他不同的截?cái)嘀祵V呆期AD患者與健康對(duì)照組和血管性癡呆患者相比時(shí)，可獲得更好的診斷敏感度和特異度。該研究表明血漿中miR-29c可作為MCI和AD診斷的生物標(biāo)志物，進(jìn)一步推動(dòng)了血漿微小RNA作為MCI診斷標(biāo)志物的臨床研究。

4 血清微小RNA與MCI

Geekiyanage等〔30〕在團(tuán)隊(duì)前期研究結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步比較了與年齡匹配的對(duì)照組相比MCI(僅指aMCI)和AD患者血清中5種miRNA(miR-137、miR-181c、miR-9、miR-29a和miR-29b)的濃度，雖然由于納入研究的樣本量較少，無(wú)法計(jì)算出具體診斷值，但此研究為通過(guò)檢測(cè)血清中微小RNA表達(dá)水平進(jìn)行MCI和AD診斷奠定了前期基礎(chǔ)。

Zhang等〔31〕在前期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，利用miRNA微陣列分析發(fā)現(xiàn)在快速老化(SAMP8)小鼠(一種與年齡相關(guān)的AD模型鼠)中miR-206、miR-132、miR-193b、miR-130b、miR-20a、miR-296、miR-329的表達(dá)明顯下調(diào)，且與AD的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)；因此為深入探究與AD等衰老相關(guān)的認(rèn)知障礙中微小RNA與MCI的關(guān)系，Xie等〔32〕對(duì)MCI和正常對(duì)照組血清中上述7種微小RNA的表達(dá)水平進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)在MCI患者中，血清miR-206和miR-132表現(xiàn)出顯著的上調(diào)，且與認(rèn)知功能的下降程度密切相關(guān)；同時(shí)ROC曲線顯示當(dāng)將miR-206和miR-132相匹配時(shí)AUC值最高，敏感度(85.5%)，特異度(98.5%)也高于單獨(dú)檢測(cè)。為深入探索血清中miR-206與miR-132差異表達(dá)的原因，有研究隨后又采用生物學(xué)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)和沉默信息調(diào)節(jié)因子(SIRT)1是上述兩種微小RNA的靶基因，且以往研究已證實(shí)BDNF和SIRT1與記憶功能和神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)〔33，34〕，故認(rèn)為血清中的miR-206和miR-132可能是MCI診斷的有效生物標(biāo)志物。

既往諸多研究已經(jīng)表明約有一半的MCI患者會(huì)向癡呆〔5〕尤其是AD轉(zhuǎn)化。因此對(duì)MCI患者進(jìn)行長(zhǎng)期追蹤研究十分重要。Xie等〔35〕通過(guò)對(duì)506例患有aMCI的患者進(jìn)行5年隨訪研究發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)展為AD的128例aMCI受試者(27.9%)中，血清中miR-206的表達(dá)水平較高，SIRT1的表達(dá)水平較低，同時(shí)其簡(jiǎn)易智力狀態(tài)檢查量表(MMSE)和蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估(MoCA)量表評(píng)分均較低，并與基線時(shí)血清中miR-206水平顯著相關(guān)。提示血清miR-206的較高表達(dá)水平可能是aMCI向AD轉(zhuǎn)換的獨(dú)立預(yù)后標(biāo)志物。

Kumar等〔36〕在患有AD和MCI的患者的血清中鑒定了約6 631種類型的微小RNA，通過(guò)與正常對(duì)照組的對(duì)比分析，選出4種顯著上調(diào)的微小RNA(miR-455-3p、miR-3613-3p、miR-4674、miR-4668-5p)和表達(dá)下調(diào)的miR-6722進(jìn)行二次篩選和驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)與先前結(jié)果一致，即與對(duì)照組相比，血清中miR-455-3p和miR-4668-4p在AD或MCI患者中的表達(dá)上調(diào)最為顯著。此外，研究還發(fā)現(xiàn)在AD進(jìn)展初期即MCI階段，患者血清中微小RNA的表達(dá)水平出現(xiàn)最高變異，這為在MCI階段進(jìn)行血清微小RNA檢測(cè)提供了有效的依據(jù)，并有利于實(shí)現(xiàn)AD的早期預(yù)防和診斷。

綜上，雖然多數(shù)研究都表明外周來(lái)源的微小RNA能以較高的敏感度和特異度區(qū)分MCI、AD及認(rèn)知正常者，但由于各研究間在研究方法上存在較大的異質(zhì)性，導(dǎo)致難以取得研究成果的一致性，限制了微小RNA向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。同時(shí)，由于MCI是一種進(jìn)行性疾病，不同階段的外周循環(huán)微小RNA可能存在較大差異，使得長(zhǎng)期的縱向追蹤在探索微小RNA作為MCI診斷標(biāo)志物的潛力上十分必要。因此，未來(lái)需要更高質(zhì)量的研究，使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇受試者，采用標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)室分析，同時(shí)進(jìn)行必要的前瞻性隊(duì)列研究，以識(shí)別在MCI診斷中可靠的外周循環(huán)微小RNA，推動(dòng)其向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。