心理壓力相關(guān)miRNA的研究進(jìn)展

劉經(jīng)健 冉鳳英 羅丹 李春雷 武倫 陳琴華，3★

隨著社會(huì)的發(fā)展，心理問(wèn)題越來(lái)越得到人們的重視。根據(jù)國(guó)務(wù)院印發(fā)并實(shí)施的《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》，“共建共享、全民健康”是建設(shè)健康中國(guó)的戰(zhàn)略主題，其中，加強(qiáng)心理健康服務(wù)體系建設(shè)和規(guī)范化管理，到2030年常見(jiàn)心理行為問(wèn)題識(shí)別干預(yù)水平顯著提高是該規(guī)劃的重要目標(biāo)之一。過(guò)度的心理壓力是導(dǎo)致心理問(wèn)題和多種疾病的重要原因，而對(duì)心理壓力的評(píng)估缺乏客觀的指標(biāo)，miRNA 作為一種新興的生物標(biāo)志物，將其應(yīng)用于心理壓力的評(píng)估具有廣闊的前景。

1 壓力概述

1.1 壓力

過(guò)度的心理壓力是嚴(yán)重影響我國(guó)居民生活質(zhì)量的心理問(wèn)題，其與快速發(fā)展的現(xiàn)代化工業(yè)社會(huì)密不可分。據(jù)世界衛(wèi)生組織預(yù)計(jì)，到2020年，精神疾病和與心理壓力有關(guān)的疾病，將成為全球第二大致殘因素，過(guò)度的心理壓力已成為亟需解決的公共心理衛(wèi)生問(wèn)題。壓力被定義為一個(gè)過(guò)程［1］，在這個(gè)過(guò)程中，環(huán)境需求會(huì)使機(jī)體的適應(yīng)能力受到影響，從而導(dǎo)致心理需求和生物變化，甚至有可能導(dǎo)致疾病。引起心理壓力的因素稱(chēng)為壓力源［2］，由于壓力源作用的持續(xù)時(shí)間不同，心理壓力導(dǎo)致的機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)可分為急性應(yīng)激反應(yīng)和慢性應(yīng)激反應(yīng)，并以多種形式出現(xiàn)。

1.2 壓力生理

當(dāng)心理壓力源作用于人體時(shí)，壓力反應(yīng)通常由大腦皮層高級(jí)中樞開(kāi)始，發(fā)出神經(jīng)沖動(dòng)，這些沖動(dòng)會(huì)經(jīng)過(guò)大腦邊緣系統(tǒng)，到達(dá)下丘腦［3］。接收到壓力刺激產(chǎn)生的沖動(dòng)后，下丘腦會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)連續(xù)過(guò)程的神經(jīng)—內(nèi)分泌反應(yīng)。首先，應(yīng)激反應(yīng)誘發(fā)機(jī)體“警報(bào)”反應(yīng)，導(dǎo)致自主神經(jīng)系統(tǒng)（ANS）激活，交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)激活，促進(jìn)腎上腺髓質(zhì)中的腎上腺素和去甲腎上腺素的釋放［1］，以及中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)中的5-羥色胺和腎上腺素的釋放［3］。這種反應(yīng)也稱(chēng)為交感腎上腺髓質(zhì)（SAM）軸，在SAM 軸中，唾液α-淀粉酶水平可作為應(yīng)激反應(yīng)強(qiáng)度的度量標(biāo)準(zhǔn)［4］。

在細(xì)胞水平上，由于HPA 軸和皮質(zhì)醇的激活，炎癥反應(yīng)被激活，并引起細(xì)胞應(yīng)激。細(xì)胞應(yīng)激是細(xì)胞處于不利環(huán)境和遇到有害刺激時(shí)所產(chǎn)生的的防御或適應(yīng)性反應(yīng)，由外部或內(nèi)部刺激如氧化應(yīng)激引起。這種分子損傷誘導(dǎo)不同途徑的細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)，主要包括氧化應(yīng)激反應(yīng)、熱應(yīng)激反應(yīng)、未折疊蛋白應(yīng)答（UPR）和DNA 損傷應(yīng)答等。每一種應(yīng)激反應(yīng)的目的都是通過(guò)誘導(dǎo)修復(fù)機(jī)制來(lái)重建細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，如果損傷超過(guò)了細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)所能應(yīng)對(duì)的能力，則會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，以防止機(jī)體受到高度的系統(tǒng)性損傷。

1.3 壓力與疾病

心理壓力除了影響人的情緒、睡眠以外，還與很多疾病有關(guān)。壓力和疾病之間的關(guān)系十分復(fù)雜，目前尚不明確，而且壓力易感性因人而異。通常，影響壓力易感性的因素包括遺傳、壓力應(yīng)對(duì)方式、人格類(lèi)型和社會(huì)支持等等。然而，并非所有的壓力都有負(fù)面影響。當(dāng)身體能忍受壓力并利用它來(lái)提高表現(xiàn)時(shí)，壓力是積極健康的。當(dāng)壓力超過(guò)我們的應(yīng)對(duì)能力，使機(jī)體系統(tǒng)處于疲勞狀態(tài)，并引起行為或健康問(wèn)題時(shí)，壓力便是消極有危害的［2］。過(guò)度的心理壓力會(huì)誘發(fā)有害的生理病理效應(yīng)，同時(shí)，心理壓力是神經(jīng)癥、抑郁癥或精神分裂癥等精神類(lèi)疾病的重要因素，也是哮喘［5］、冠心?。?］等急慢性疾病發(fā)生和維持的重要因素。

1.4 壓力與miRNA

傳統(tǒng)心理壓力評(píng)估方法多以各種形式的評(píng)估量表加以衡量，診斷手段存在較強(qiáng)的主觀性，仍有很大的診治障礙，最近有研究表明壓力與miRNA密切相關(guān)［7］。MiRNA 是一類(lèi)短小的內(nèi)源性非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA），其長(zhǎng)度通常只有19-24nt，其主要通過(guò)與特定的mRNA 靶點(diǎn)結(jié)合來(lái)促進(jìn)其降解或抑制其翻譯來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)，影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化、凋亡等過(guò)程［8-10］。迄今為止，人類(lèi)已發(fā)現(xiàn)48 860 個(gè)成熟miRNA 序列［11］，并且每一個(gè)miRNA 都被預(yù)測(cè)可以調(diào)控多個(gè)靶基因［12］。

在生理性應(yīng)激水平上，機(jī)體在壓力下先后發(fā)生兩種反應(yīng)，首先激活A(yù)NS 和SAM，隨后皮質(zhì)醇介導(dǎo)的HPA 軸激活。某些miRNA 通過(guò)調(diào)節(jié)5-羥色胺轉(zhuǎn)運(yùn)體影響細(xì)胞對(duì)5-羥色胺的攝?。?3］，作為ANS 對(duì)心理應(yīng)激反應(yīng)的機(jī)制之一。MiRNA 在皮質(zhì)醇的產(chǎn)生中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用以此調(diào)節(jié)HPA 軸，miR-24 被發(fā)現(xiàn)顯著降低腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞中醛固酮和皮質(zhì)醇的產(chǎn)生［14］。

MiRNA 在功能上參與多種不同細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)途徑的上調(diào)或下調(diào)，氧化應(yīng)激反應(yīng)可激活多種抗氧化蛋白或酶，如谷胱甘肽或超氧化物歧化酶，它們都由不同的miRNA 直接調(diào)節(jié)以調(diào)控氧化應(yīng)激代謝產(chǎn)物的表達(dá)。熱應(yīng)激反應(yīng)和未折疊蛋白應(yīng)答都是處理錯(cuò)誤折疊蛋白積累的途徑，研究發(fā)現(xiàn)，多種miRNA 參與該信號(hào)級(jí)聯(lián)過(guò)程［15，16］。DNA 損傷應(yīng)答是通過(guò)p53 誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯或細(xì)胞凋亡，當(dāng)DNA 受氧化應(yīng)激影響時(shí)，miR-34 家族作為p53 系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵分子已經(jīng)被證實(shí)參與細(xì)胞凋亡［17］，這些都表明miRNA 在調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)心理應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程中具有重要意義。

2 與miRNA 相關(guān)的壓力試驗(yàn)

2012年，Katsuura 等人［18］招募了十名參學(xué)術(shù)提升考試的健康四年級(jí)醫(yī)學(xué)生，通過(guò)對(duì)受試者血清中四種與心理壓力相關(guān)的細(xì)胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α 和IFN-γ）［19-20］和唾液中的皮質(zhì)醇進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)受試者進(jìn)行斯皮爾伯格焦慮量表（STAI）評(píng)分，作為受試者心理應(yīng)激狀態(tài)的評(píng)估手段。隨后，利用miRNA 微陣列篩選出11 個(gè)目標(biāo)miRNA（miR-144、-144*、-16、-15a、-19a、-19b、-26b、-30b、-106b、126 和-142-3p），又選擇了6 個(gè)miRNA（miR-144/144*、-16、-26b、-19a 和19b）進(jìn)行qPCR 驗(yàn)證。結(jié)果表明，考試結(jié)束后受試者血清中的miR-144/144*和miR-16 水平顯著升高，而且部分miRNA 水平與TNF-α、IFN-γ 水平成正相關(guān)，與唾液皮質(zhì)醇水平也存在一定的相關(guān)性，但miRNA 水平與焦慮狀態(tài)評(píng)分沒(méi)有顯著的相關(guān)性，推測(cè)miR-144/144*和miR-16 可能是健康年輕人暴露于自然應(yīng)激源后，機(jī)體產(chǎn)生炎癥細(xì)胞因子反應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)因子之一。

基于此實(shí)驗(yàn)，Honda 等人［21］檢測(cè)了25 名即將參加全國(guó)執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試的男性醫(yī)學(xué)生外周血miRNA的變化。采集受試者的血液樣本進(jìn)行miRNA 分析，并采集受試者的唾液樣本進(jìn)行唾液皮質(zhì)醇的測(cè)量，同時(shí)對(duì)受試者進(jìn)行STAI 評(píng)分。結(jié)果表明，在考試前兩天，7 個(gè)miRNA（miR-16、-20b、-26b、-29a、-126、-144 和-144*）水平顯著升高，這些結(jié)果提示，長(zhǎng)期的應(yīng)激狀態(tài)可能會(huì)增加外周血中這些特異性miRNA 的表達(dá)水平。由此看出，miR-16 反應(yīng)可能與焦慮有關(guān)，而非皮質(zhì)醇應(yīng)答。

Gidron 等人［22］研究了短暫性（學(xué)業(yè)考試）壓力與腫瘤相關(guān)miRNA（let-7b 和miR-21）之間的關(guān)系，并探討健康行為是否調(diào)節(jié)應(yīng)激對(duì)這些miRNA表達(dá)的影響。在癌癥發(fā)展過(guò)程中，let-7b 被證實(shí)具有腫瘤抑制性，而miR-21 似乎增強(qiáng)了癌變過(guò)程。同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)健康的生活方式（如體育鍛煉和飲食）可以減少各種危險(xiǎn)因素對(duì)疾病風(fēng)險(xiǎn)的影響［23］。研究表明，高壓力狀態(tài)下，let-7b 和miR-21的表達(dá)水平顯著下降，而且，miR-21 的表達(dá)與健康生活方式及其時(shí)間有關(guān)，在健康行為良好（高于中位數(shù)）的學(xué)生中，miR-21 表達(dá)水平隨時(shí)間無(wú)顯著變化，然而，在健康行為較差的學(xué)生中，miR-21 在高壓力期間明顯下降。因此，可推測(cè)短暫的學(xué)業(yè)壓力可以改變兩個(gè)與癌癥相關(guān)的miRNA 分子的表達(dá)，且健康行為可以緩和miR-21 的表達(dá)改變。

Wiegand 等人［24］以24 名20～35 歲健康人為研究對(duì)象，采用Trier 社會(huì)壓力測(cè)驗(yàn)（TSST）對(duì)24 名20～35 歲健康受試者進(jìn)行急性心理應(yīng)激誘導(dǎo)，研究人類(lèi)唾液外泌體中11 種壓力相關(guān)miRNA 作為非侵入性來(lái)源在急性心理應(yīng)激實(shí)驗(yàn)條件下的反應(yīng)。他們對(duì)24 名受試者使用改良版的TSST［25］，以唾液皮質(zhì)醇作為HPA 軸的指示劑，以及唾液α-淀粉酶、心率（HR）和心率變異性參數(shù)（HRV）作為應(yīng)激期間交感神經(jīng)激活的指標(biāo)，其中6 個(gè)miRNA（miR-16；-20b；-21；-26b；-29a 和-134）可以被可靠地檢測(cè)到。研究結(jié)果表明miR-21 和miR-26b 可能與交感神經(jīng)的激活有關(guān)。

3 MiRNA 作為潛在的壓力生物標(biāo)記物

首先，miRNA 廣泛存在于人體多種體液中，如人全血［18］、尿液［26］，唾液［27］；其次，miRNA 以特定的分泌模式在體液中穩(wěn)定存在，易于取樣分析，即使在變化的環(huán)境條件下，如在溫度（4～37℃）發(fā)生顯著變化時(shí)，它們也能穩(wěn)定存在；最后，miRNA 與多種疾病密切相關(guān)，在疾病的不同階段中穩(wěn)定存在［28］，并與疾病進(jìn)展呈相關(guān)性，因此miRNA 被認(rèn)為是生物體各種過(guò)程的潛在生物標(biāo)記物。MiRNA因其在多種癌癥如肺癌［29］、心腦血管［30］等疾病中的特異、靈敏、穩(wěn)定表達(dá)，而被廣泛研究，具有作為多種疾病的生物標(biāo)記物的潛力。

到目前為止，唾液miRNA 的研究主要集中在癌癥的檢測(cè)和評(píng)估［31］，特別是口腔癌（鱗狀細(xì)胞癌）［32］、結(jié)直腸癌［33］。在唾液中尋找心理壓力相關(guān)的miRNA，比起采集血液來(lái)源miRNA 具有無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便快捷、成本低等優(yōu)勢(shì)，是目前更為可行的一種手段。唾液中壓力相關(guān)miRNA 可以作為新的研究方向，并因其可接受性和無(wú)創(chuàng)性，為相關(guān)的研究提供更大的便利。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

隨著人們對(duì)心理問(wèn)題的逐步重視，一種能夠客觀反映人們心理壓力大小的指標(biāo)迫切的需要被研究出來(lái)。MiRNA 作為一種具有廣闊應(yīng)用前景的新興生物標(biāo)記物，在衡量人的心理壓力方面具有巨大的潛力，特別是唾液中miRNA 因?yàn)槠錈o(wú)創(chuàng)性和人們的可接受性，值得我們?nèi)ド钊胩剿鳌Ｒ驗(yàn)槿藗儌€(gè)體的差異和心理問(wèn)題情況的復(fù)雜性，找到具有高特異性、高代表性的壓力相關(guān)miRNA 可能具有較大的挑戰(zhàn)，但通過(guò)對(duì)相關(guān)miRNA 的研究，心理壓力問(wèn)題的機(jī)制也會(huì)被進(jìn)一步闡釋?zhuān)M(jìn)而推動(dòng)對(duì)心理問(wèn)題在分子水平的研究。