miRNA-485-3p和miRNA-485-5p在阿爾茨海默病發(fā)病中的作用

張浩 傅曉鳳 楊夢雨 黎敏 王雪貞

阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）是老年期最常見的癡呆類型，也是老年期最常見的慢性病之一。其起病較為隱匿，臨床表現主要為記憶功能、時間和空間定向力、執(zhí)行功能，以及人格和行為等方面的損害。發(fā)展到后期，可并發(fā)全身系統(tǒng)的疾病，最終因此而死亡。晚期患者會逐漸失去日常生活的能力，給家庭和個人帶來沉重的負擔，因此早期的明確診斷和有效治療是AD 目前最為關鍵的問題。隨著研究的逐漸深入，miRNA-485 被發(fā)現在AD 中有著明顯的失調，其與AD 的發(fā)生發(fā)展可能存在密切的聯系。經過多年的研究發(fā)現，miRNA-485在AD 中主要是通過其兩個不同的亞型來發(fā)揮作用。其兩個亞型各自通過不同的途徑來對AD 進行調節(jié)，影響AD 的疾病進展。這為AD 的診斷和治療提供了新的研究方向，為研究AD 更為準確的生物標志物提供了新的依據。

1 AD及其臨床現狀

AD 是一類嚴重影響人類生活質量及生命健康的疾病，是引起癡呆癥的主要疾病。如今AD 被認為是世界第七大死亡原因，全世界大約有5 000 多萬的癡呆患者，其中大部分分布在中低收入國家，約占患病總人數的60%。隨著人口老齡化，患者的數目也在逐年增加。據統(tǒng)計，目前癡呆患者的每年增長數目可達到1 000 萬左右，預計到2050年，患者數目將達到1.52 億人[1]。這將給全世界公共衛(wèi)生事業(yè)帶來嚴峻挑戰(zhàn)，是需密切關注的公共衛(wèi)生問題。AD 是一種以進行性認知功能障礙為特征的中樞神經系統(tǒng)退行性疾病，是一種多因素的疾病[2]。其主要的解剖和病理生理變化為細胞外β 淀粉樣蛋白沉積形成的淀粉樣斑塊和細胞內tau 蛋白過度磷酸化所致的神經纖維纏結，同時伴有大量神經元和突觸的丟失[3]。AD 最常見的臨床表現為緩慢進展的遺忘癥，發(fā)展到后期可形成以遺忘為主的多領域癡呆癥，非遺忘表現多累及視覺、語言、執(zhí)行、運動等方面[4]。AD 的臨床癥狀起病隱匿，早期可僅表現為輕微的記憶減退，常被誤認為是壓力過大或者正常衰老所引起[5]。所以早期不易被發(fā)現，難以得到及時的治療[6]。目前AD 的唯一決定性診斷是在患者大腦組織中觀察到Aβ 斑塊和神經纖維纏結，然而在現實的診療活動中這似乎難以實現[7]。在治療上，AD 也只能通過藥物來延緩疾病進展。目前AD 急需更為簡便及有效的診治方案。隨著對microRNA 的研究深入，microRNA-485 似乎可作為AD 的新的生物標志物，并為治療提供新的靶向。

2 了解microRNA

microRNA（miRNA）是真核細胞內的一種小型RNA，一般由19 至25 個核苷酸組成，能夠在轉錄后的基因沉默中發(fā)揮重要的調節(jié)作用[8]。經過一系列的生物合成過程，一個初級的miRNA 可形成一條成熟的雙鏈miRNA，雙鏈miRNA 可繼續(xù)生成兩條功能不同的子鏈miRNA（miRNA-3p 和miRNA-5p）[9]。子鏈miRNA 能夠與RNA 誘導的沉默復合物中相應的靶mRNA（信使RNA，其攜帶遺傳信息，在翻譯時作為蛋白質合成的模板）堿基配對，通過完全或不完全的堿基互補配對，來降解或阻斷mRNA 的翻譯[10]。在人類基因組中，接近有2 000 個基因用來編碼多個miRNA，同時miRNA 也可以通過序列特異性方式靶向人類基因中的60%[11]。單個miRNA所靶向結合的mRNA 可達數百個，同時也具有影響很多參與功能性相互作用途徑的基因表達的作用。miRNA 與靶標mRNA 結合后，可抑制mRNA 的翻譯，使目標蛋白質生成減少。然而，其效果通常不是簡單的表達沉默，而是降低蛋白質水平的更細微的效果，所以將多個miRNA 與單個mRNA 結合或通過同一途徑來靶向多個蛋白質時，能夠起到明顯放大作用[12]。目前已經發(fā)現miRNA 在人類許多疾病中，存在明顯的失調[13]，包括腫瘤、心血管系統(tǒng)疾病、神經疾病等多個領域。這表明miRNA 在人體中有著復雜的機制，可通過多種途徑、多種方式來影響人體的疾病進展。同時這也體現了其在治療許多疾病中的價值。

3 microRNA與AD的關系

AD 的病因復雜多樣，除遺傳變異外，表觀遺傳因素在AD 的發(fā)生發(fā)展過程中也有著重要作用，其中包括microRNA 對于AD 病理改變的影響[14]。相關的研究已經證實，AD 患者的外周血、外泌體、腦脊髓液和細胞外液中，可見多種miRNA 存在明顯的失調，當前已被認為是AD 診斷的潛在生物標志物[11]。據推測，在中樞神經系統(tǒng)中，miRNA 一方面可以通過調節(jié)神經發(fā)生和突觸可塑性及在人腦中的神經遞質的動態(tài)平衡來發(fā)揮相應的作用[15]。另一方面，miRNA 也會對機體的特異性及非特異性免疫產生影響，從而誘導神經炎癥的發(fā)生[16]。不管是突觸的功能受損還是神經炎癥介導的神經元死亡，都是AD 重要的病理表現。因此，miRNA在AD 發(fā)生發(fā)展中有著至關重要的作用。有研究經過對AD 患者的外周血中失調的miRNA 和大腦易損區(qū)發(fā)現的miRNA 進行交叉統(tǒng)計學分析，發(fā)現其中10 種miRNA（miRNA-107、miRNA-26b、miRNA-30e、miRNA-34a、miRNA-485、miRNA-200c、miRNA-210、miRNA-146a、miRNA-34c、miRNA-125b）在AD 早期存在明顯變化[17]。其中7種miRNA包括miRNA-125b、miRNA-146a、miRNA-200c、miRNA-26b、miRNA-30e、miRNA-34a、miRNA-34c 呈明顯上調的趨勢，3 種miRNA，包括miRNA-107、miRNA-210、miRNA-485 呈明顯下降趨勢[18]。這10 種miRNA 在AD 中的水平有高有低，表明不同的miRNA 可能會通過不同的途徑來作用于AD。近年來，miRNA-485 作為在AD 中新發(fā)現的miRNA 之一，其在AD 中的作用備受關注。

4 microRNA-485與AD的關系

miRNA485 作為一種miRNA，其前體同樣為雙鏈樣結構，經過合成加工后形成兩個不同的亞型，即miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p。miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p 雖然都是由miRNA-485加工而來，但似乎在AD 發(fā)生發(fā)展過程中有著截然相反的作用。miRNA-485-3p 是miRNA-485 于3’端形成的功能性的miRNA。在最近的研究中，發(fā)現在AD 患者和AD 動物模型中miRNA-485-3p 的表達水平明顯上調，其血清中miRNA-485-3p 的表達水平與AD 患者的MMSE 評分（簡易精神狀態(tài)檢查量表，可用于測定輕度認知功能障礙）呈明顯負相關[19]。在細胞實驗中，向小鼠原代神經元細胞中，轉染miRNA-485-3p后，凋亡相關斑點樣蛋白（ASC）和白細胞介素-1β（IL-1β）的釋放增加，轉染miRNA-485-3p ASO（miRNA-485-3p 反寡義核苷酸）則可減少Aβ 蓄積和神經炎癥，由此可見miRNA-485-3p 與AD 的嚴重程度有著明顯相關性，是AD 的促發(fā)因素[20]。miRNA-485-3p 可通過多種機制來促進神經炎癥的產生。（1）AIM2：AIM2 是一種先天性細胞質感受器，能夠識別病原體攜帶的外源性DNA 及機體細胞中受損細胞器的雙鏈DNA[21]。AIM2 可以與ASC（一種含有CARD的凋亡相關斑點樣蛋白）和caspase-1 結合，形成AIM2 炎性體，并通過細胞因子成熟和細胞焦亡等方式引起神經炎癥[22]。然而，在神經元細胞中AIM2 是miRNA-485-3p 作用的直接靶點，miRNA-485-3p 可通過MEG3/miRNA-485/AIM2 通路來調節(jié)AIM2 的表達[23]，并進一步調節(jié)神經炎癥反應。（2）PSMB8：蛋白酶體亞基β8 型（PSMB8）是一種特殊的免疫蛋白酶體，與多種神經系統(tǒng)疾病有著高度的相關性。在動物和細胞實驗中，選擇性抑制PSMB8 表達后，可明顯減輕神經炎癥[24]。PSMB8在細胞中是miRNA-485-3p 的直接靶標，miRNA-485-3p 過表達可促進PSMB8 的生成，介導神經炎癥的產生[25]。另一方面，神經元的丟失是AD 發(fā)病的明顯病理生理學改變[26]，而神經干細胞是神經系統(tǒng)中的原始細胞，具有分化成多種神經元及神經膠質細胞的潛能[27]。TRIP6 是一種LIM 結構域蛋白，存在許多蛋白質相互作用域，在脈絡叢上皮細胞的纖毛中發(fā)揮協同及轉運作用[28]。TRIP6 可以利用Notch 信號通路來促進新生神經干細胞的增殖并抑制其分化[29]，然而，miRNA-485-3p 可以通過靶向調節(jié)TRIP6 的表達來抑制神經干細胞的分裂、增殖，并進一步誘導其分化[30]。當miRNA-485-3p 過表達時，會抑制TRIP6 的表達，導致TRIP6 對神經干細胞的作用減弱，抑制神經干細胞的增殖，無法充分補充神經元的丟失，導致神經元死亡，引起認知功能下降[31]。由此可見miRNA-485-3p 可通過多種通路來影響AD 的發(fā)病過程。

miRNA-485-5p 在近幾年的動物實驗中發(fā)現，AD 小鼠的海馬中miRNA-485-5P 水平下調，miRNA-485-5p 過表達可促進AD 小鼠的學習和記憶能力。在細胞模型中，轉染miRNA-485-5p 模擬物，可見過度表達的miRNA-485-5p 逆轉了周細胞的凋亡[32]。由此，miRNA-485-5p 可能成為AD的保護性因素。神經突觸的穩(wěn)態(tài)失衡也是AD 重要的病理生理學改變之一，已有研究表明，miRNA-485-5p 可以改變功能型突觸的數量，抑制樹突棘的功能及結構，而突觸前末梢的釋放特性未受影響[33]。miRNA-485-5p 對突觸的影響存在多種復雜的機制，（1）SV2A：SV2A 是一種突觸前蛋白，其過表達能夠促進突觸前膜神經遞質的釋放，然而在AD 患者的大腦病變區(qū)域可見明顯的表達下降[34]。當miRNA-485-5p 過表達時可見SV2A 表達明顯下調，當SV2A 過表達則會逆轉這一現象[35]。在AD中miRNA-485-5p 表達下降，使得SV2A 的表達增加，促進了突觸的神經遞質的傳遞，彌補AD 的突觸缺失，起到保護性作用。（2）BDNF：腦源性神經營養(yǎng)因子（BDNF）是大腦中分布最廣泛的神經營養(yǎng)因子之一，能夠調節(jié)多個腦區(qū)中突觸的結構、功能及可塑性[36]。在海馬區(qū)，主要是對海馬的長時程增強（LTP）有著重要作用，LTP 是突觸功能的長期增強，被認為是學習和記憶的基礎[37]。BDNF對miRNA-485-5p 存在明顯的正向調控作用[38]，兩者關系密切，BDNF 可能作為miRNA-485-5p 對突觸影響的機制之一。另一方面，B 位點淀粉樣蛋白前體蛋白裂解酶-1（BACE-1）是β-淀粉樣蛋白的促進因素，在AD中，其表達增多促進了淀粉樣蛋白的沉積，加重AD 進展[39]。BACE-1 反義轉錄物（BACE-1-AS）在AD 中表達增高，其能夠促進BACE-1 的生成[40]。目前已證實miRNA-485-5p 和BACE-1-AS 在對BACE-1 蛋白的調節(jié)方面具有相反的作用[41]，當miRNA-485-5p 下調時，BACE-1的表達增多，加速淀粉樣蛋白的沉積。miRNA-485-5p 在AD 中表達下降，在動物實驗中，使miRNA-485-5p 過表達能改善動物的認知及學習能力。過表達miRNA-485-5p 有望成為AD 治療的靶向。

5 小結

AD 作為一種不可被治愈的疾病，發(fā)病機制仍未完全明確，其早期起病隱匿，不易察覺，常被誤診。迫切需要更為精確的診斷標志物及有效的治療方法。隨著對miRNA 的研究深入，miRNA-485 的作用逐漸被揭示。AD 的主要病理表現為神經元的死亡和突觸的丟失。已發(fā)現miRNA-485 可通過多種不同的途徑來影響AD 的病理特征。miRNA-485包括兩種不同的子鏈miRNA，即miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p。miRNA-485-3p 在AD 中表達增多，作為AD 的促發(fā)因素，能夠促進AD 的發(fā)生發(fā)展。一方面，miRNA-485-3p 可通過對AIM2 和PSMB8的調節(jié)，來引起神經炎癥，加速神經元細胞的死亡。另一方面，miRNA-485-3p 可以靶向調節(jié)TRIP6 的表達，抑制神經干細胞的增殖，減少神經元細胞的來源，使神經元細胞生成減少。miRNA-485-5p 在AD 中水平明顯降低，其過表達可改善AD 引起的認知功能下降，作為AD 的保護性因素。miRNA-485-5p 可以通過對突觸的調節(jié)來影響AD 進展，具有改變功能型突觸的數量，抑制樹突棘功能及結構的作用。miRNA-485-5p 對突觸的調節(jié)，主要是依靠SV2A 和BDNF 來實現的。另外，miRNA-485-5p 還可以調節(jié)BACE-1 的水平，當miRNA-485-5p 下降時，使BACE-1 表達增多，加速淀粉樣蛋白的沉積，促進AD 進展。通過下調miRNA-485-3p 或者上調miRNA-485-5p，可見AD 引起的認知功能下降得到改善，這為AD 的治療提供了方向。

6 展望

miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p 在AD發(fā)病機制中展現了明顯的作用，有著提供新的治療靶向的潛在價值。隨著對AD 新的診斷及治療方法的迫切需要，miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p 有望成為AD 新的生物標志物，并進一步為AD 提供更有效的治療方案。