microRNA-124在阿爾茲海默癥中的作用及針刺干預(yù)研究進展*

陳曦，李玉姣，趙嵐

（1.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，天津 300381；2.國家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津 300381）

癡呆是21世紀(jì)公認(rèn)的健康難題，目前全球約有5 500 萬癡呆患者，其中阿爾茲海默癥（AD）是最常見的類型[1]。AD 是一種以進行性認(rèn)知功能障礙和記憶損害為特征的神經(jīng)退行性疾病，多為漸進性發(fā)作，伴有緩慢、進行性的智力衰退，伴有人格改變。AD 的主要病理學(xué)特征為淀粉樣前體蛋白（APP）裂解生成的β-淀粉樣蛋白（Aβ）沉積腦內(nèi)形成的老年斑（SP）及大量神經(jīng)纖維纏結(jié)（NFT），并伴隨神經(jīng)元數(shù)量減少[2]。

microRNA 是小的內(nèi)源性非編碼RNA 分子，存在于所有真核細(xì)胞中。已知許多主要的細(xì)胞功能，如發(fā)育、分化、生長和代謝，均受microRNA 調(diào)控[3]。目前為止，有很多關(guān)于microRNA 在AD 發(fā)病作用中的相關(guān)研究，主要集中在microRNA 表達(dá)譜的建立方面，以尋找在AD 中異常表達(dá)的microRNA[4]。microRNA-124 在小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的表達(dá)比在其他器官中的表達(dá)高出100 倍以上，是極其豐富的microRNA 之一[5]。microRNA-124 在神經(jīng)分化時開始表達(dá)，在分化和成熟神經(jīng)元中的表達(dá)達(dá)到較高水平。microRNA-124 在控制神經(jīng)元分化[6]、神經(jīng)免疫[7]、突觸可塑性和軸突生長[8]方面發(fā)揮關(guān)鍵作用?？傊?，將microRNA-124 強制過表達(dá)至AD 動物模型的齒狀回中，可以提高學(xué)習(xí)能力，減輕相關(guān)病理損傷，并減少神經(jīng)元凋亡。

中醫(yī)常采用針刺治療AD，有很好的療效。針刺治療AD 的干預(yù)機制可能與減少Aβ 沉積、下調(diào)Tau磷酸化、抑制神經(jīng)炎癥反應(yīng)、調(diào)節(jié)血管活性物質(zhì)、調(diào)節(jié)神經(jīng)肽、抑制氧自由基產(chǎn)生及調(diào)節(jié)突觸可塑性等相關(guān)[9]。隨著研究深入，研究人員發(fā)現(xiàn)針刺治療AD與microRNA-124 之間可能存在一定聯(lián)系，但具體機制仍在研究中。本文旨在探討microRNA-124 在AD 中的作用并總結(jié)針刺干預(yù)AD 的研究進展。

1 microRNA-124 調(diào)節(jié)AD 中的Aβ

Aβ 是由APP 經(jīng)過β-分泌酶和γ-分泌酶介導(dǎo)裂解產(chǎn)生的肽[10]，是Aβ 淀粉樣蛋白斑塊的主要成分，也是AD 的關(guān)鍵致病因素。

據(jù)報道，β 位點淀粉樣前體蛋白裂解酶1（BACE1）是Aβ 生成的關(guān)鍵限速蛋白酶[11-12]，它需要從跨膜Aβ 前體蛋白中產(chǎn)生Aβ，在AD 中異常上調(diào)[13]。因此，BACE1 是阻斷AD 早期病理事件的主要治療靶點之一。通過抑制或過表達(dá)核富集轉(zhuǎn)錄體1（NEAT1）可以調(diào)節(jié)microRNA-124 表達(dá)。microRNA-124是NEAT1 的直接靶點[14]，而BACE1 是microRNA-124 的下游靶點。在AD 小鼠模型中，NEAT1 明顯上調(diào)，microRNA-124 明顯下調(diào)。敲除NEAT1 或過表達(dá)microRNA-124 對Aβ 誘導(dǎo)的細(xì)胞AD 模型具有保護作用[15]。有實驗證明，microRNA-124 可以直接靶向BACE1mRNA 的3’端非編碼區(qū)（3’UTR），是BACE1的負(fù)調(diào)節(jié)因子，microRNA-124 的下調(diào)減弱了Aβ 誘導(dǎo)的SH-SY5Y 細(xì)胞凋亡和細(xì)胞活力抑制[16]。這些報告表明，microRNA-124 作為一種重要的調(diào)節(jié)因子，可能通過靶向BACE1 來減輕AD 過程中的細(xì)胞凋亡，抑制BACE1 的分泌酶活性，因此BACE1 可能被認(rèn)為是治療AD 發(fā)展的重要候選抑制劑。

有研究認(rèn)為Notch-1 的減少可能使淀粉樣蛋白積聚，使神經(jīng)細(xì)胞易于發(fā)生凋亡，Notch-1 是Notch通路的一個受體，主要是在神經(jīng)系統(tǒng)中持續(xù)表達(dá)，在衰老大腦中的表達(dá)水平存在一定程度降低[17-18]。一些功能研究表明，在神經(jīng)元細(xì)胞中Notch-1 和APP可以互相影響彼此的行為[19]，調(diào)節(jié)Notch-1 受體及其下游靶點的表達(dá)，可減少Aβ 產(chǎn)生[14]。JAG1 作為Notch 信號傳導(dǎo)中的一個配體，是microRNA-124 的直接靶標(biāo)。microRNA-124 的表達(dá)與JAG1 蛋白表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。microRNA-124 靶向JAG1 的3’UTR區(qū)域并抑制JAG1 表達(dá)，從而負(fù)調(diào)節(jié)Notch 信號傳導(dǎo)，影響Aβ 含量[20]。microRNA-124 的過表達(dá)挽救了破壞的血腦屏障，促進了血管生成，減少了Aβ 沉積，最終緩解了AD 小鼠的學(xué)習(xí)與記憶缺陷[21]。

Aβ 被認(rèn)為是造成認(rèn)知障礙的原因，針灸療法可以顯著下調(diào)癡呆患者Aβ 水平[22]，夏昆鵬等[23]通過比較電針聯(lián)合西藥與單純西藥治療的療效，發(fā)現(xiàn)電針治療可以有效降低AD 患者血清中APP、Aβ1-14水平，改善患者的學(xué)習(xí)記憶能力。電針刺激同樣可以減少海馬組織樣品中BACE1 和APP 含量，調(diào)節(jié)磷酸化蛋白激酶A（p-PKA）蛋白等相關(guān)底物[24]。電針神庭、百會穴可以調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞極化并且減少Aβ斑塊形成[25]?？傊樉耐ㄟ^刺激多個不同穴位，抑制BACE1 和APP 的表達(dá)，增強Aβ 的清除能力，減少Aβ 沉積，從而有效治療AD。

2 microRNA-124 調(diào)節(jié)AD 中的Tau 磷酸化

相關(guān)研究在分析影響臨床AD 患者認(rèn)知能力下降的因素中，發(fā)現(xiàn)Tau 磷酸化較Aβ 更有影響力[26]。AD 患者腦脊液中總Tau 蛋白含量較正常人高，異常磷酸化的Tau 總蛋白也顯著增加[27]。磷酸化會降低Tau 與微血管的結(jié)合能力[28]，并且誘導(dǎo)Tau 自動組成纏結(jié)物。Tau 可以被許多蛋白酶切割，這可能促進Tau 聚集。如δ-分泌酶，也稱為天冬酰胺內(nèi)肽酶（AEP），是一種溶酶體半胱氨酸蛋白酶，可切割A(yù)PP和Tau[29]。Aβ 和磷酸化Tau 之間的協(xié)同作用，可以通過糖原合酶激酶-3（GSK-3）途徑來完成。Aβ 可以通過GSK-3 激活上調(diào)神經(jīng)元纖維纏結(jié)的產(chǎn)生，導(dǎo)致Tau 的磷酸化[30]。

microRNA-124-3p 通過減弱AD 中Tau 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的過度磷酸化而發(fā)揮保護作用。AD 中的microRNA-124 過表達(dá)可以通過酪氨酸蛋白磷酸酶非受體1 型（PTPN1）導(dǎo)致Tau 激酶和磷酸酶之間的不平衡[31]。PTPN1 也稱為蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B），它是一種典型的非跨膜酪氨酸磷酸酶[32]，廣泛存在于多種組織中。還有實驗證明microRNA-124-3p 通過調(diào)節(jié)AD 中Caveolin-1/磷脂酰肌醇3 激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/糖原合酶激酶-3β（GSK-3β）途徑抑制Tau 異常高磷酸化。microRNA-124-3p 不僅可以在不改變Tau 總蛋白的情況下減輕細(xì)胞凋亡和Tau 蛋白的異常高磷酸化，而且可以增加細(xì)胞中Caveolin-1、PI3K[33]、磷酸化Akt（Akt-Ser473）、GSK-3β的表達(dá)水平[34]。Caveolin-1 在AD 中的mRNA 和蛋白質(zhì)水平上調(diào)了大約兩倍。此外，有實驗發(fā)現(xiàn)microRNA-124 被α7 煙堿型乙酰膽堿受體（α7nAChR）上調(diào)并發(fā)揮GSK-3β 誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性抑制作用，從而改善AD 的沖動和焦慮控制[35]。Tau 蛋白的過度磷酸化由細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶5（CDK5）控制，其異常激活由鈣蛋白酶（CAPN）誘導(dǎo)[36]。microRNA-124-3p 是一種可以靶向CAPN1 的microRNA，它在功能上抑制了CAPN1 的蛋白翻譯，降低CAPN1 蛋白水平。這些發(fā)現(xiàn)說明microRNA-124 通過調(diào)節(jié)不同信號通路或靶點影響Tau 蛋白磷酸化，這可能為AD 提供一種新的治療途徑。

Tau 蛋白的過度磷酸化和神經(jīng)纖維異常纏結(jié)會使神經(jīng)產(chǎn)生毒性。通過早期電針百會、大椎、腎俞等穴位[37]，可以降低海馬組織中磷酸化Tau 蛋白水平，有效改善SAMP8 小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。電針百會、腎俞可以降低海馬CA1 區(qū)的Aβ 和過度磷酸化Tau蛋白的濃度[38]，這是通過上調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPAR-γ），下調(diào)過度磷酸化p38 絲裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）來實現(xiàn)的。PPAR-γ 可以影響淀粉樣蛋白生成途徑和Tau 過度磷酸化的抑制，而p38MAPK 磷酸化可促進Tau 的異常磷酸化。腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）蛋白在AD 大鼠海馬和前額葉皮層中上調(diào)[39]，他們會促進淀粉樣蛋白的產(chǎn)生和Tau 過度磷酸化。

3 microRNA-124 調(diào)節(jié)AD 神經(jīng)炎癥反應(yīng)

神經(jīng)炎癥過程在AD 中發(fā)揮重要作用[40]。小膠質(zhì)細(xì)胞被認(rèn)為是炎癥分子的主要來源，可以誘導(dǎo)或調(diào)節(jié)廣泛的細(xì)胞反應(yīng)。小膠質(zhì)細(xì)胞已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)在散發(fā)性AD 的發(fā)病機制中具有關(guān)鍵作用[41-42]。小膠質(zhì)細(xì)胞在疾病進展中發(fā)揮著雙重作用[43]。M1 小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生炎癥介質(zhì)，引起炎癥和神經(jīng)毒性，而M2 小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生抗炎介質(zhì)，誘發(fā)抗炎和神經(jīng)保護作用[44]。

激活的小膠質(zhì)細(xì)胞在吞噬Aβ 斑塊的過程中始終圍繞Aβ 斑塊，這可能起到神經(jīng)保護或神經(jīng)退行性作用[45]。microRNA-124 具有通過靶向小膠質(zhì)細(xì)胞上的調(diào)節(jié)因子X1（RFX1）[46]轉(zhuǎn)錄物來調(diào)節(jié)載脂蛋白E（ApoE）的結(jié)合位點，從而改變Aβ 攝取功能。因此，小膠質(zhì)細(xì)胞中microRNA-124 的表達(dá)降低，上調(diào)了RFX1 水平，降低了ApoE 含量[47]。microRNA-124-3p 還可以靶向ApoE 的抑制性轉(zhuǎn)錄因子Rela，促進Aβ 蛋白水解分解并抑制Aβ 異常[48]。ApoE 是大腦中的一種主要載脂蛋白載體，已被發(fā)現(xiàn)是RFX1 的靶基因并且可以增強小膠質(zhì)細(xì)胞中的Aβ 降解[49]。同時，ApoE 也被證明與纖維狀或可溶性Aβ 競爭，分別被小膠質(zhì)細(xì)胞和星形細(xì)胞攝取與降解[50]。這些研究表明，microRNA-124 靶向小膠質(zhì)細(xì)胞RFX1 調(diào)節(jié)ApoE 可能是改善Aβ 清除率的潛在治療策略。

外泌體是脂質(zhì)膜囊泡，可以將microRNA-124輸送至大腦中。外泌體的釋放受神經(jīng)遞質(zhì)影響，刺激小膠質(zhì)細(xì)胞上的5-HT 受體，可能導(dǎo)致含有靶向Aβ 肽的胰島素降解酶的外泌體釋放，這種酶可以降解AD 中的神經(jīng)毒性肽APP[51]。小膠質(zhì)細(xì)胞外泌體有助于AD 中Tau 的傳播[52]，這在很大程度上決定了神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的治療效果。microRNA-124治療促進了小膠質(zhì)細(xì)胞的M2（抗炎）極化，進一步改善了海馬神經(jīng)發(fā)生和腦損傷后的功能恢復(fù)[53]。microRNA-124-3p 還可以促進劃傷后神經(jīng)突的生長，其特征是神經(jīng)突分支數(shù)量和總神經(jīng)突長度增加，神經(jīng)退行性蛋白的表達(dá)降低[54]。

以往的實驗研究發(fā)現(xiàn)，炎性介質(zhì)IL-6、TNF-α等是可以反映神經(jīng)元受損程度的靈敏性指標(biāo)[55]，與癡呆的認(rèn)知功能障礙有關(guān)。陳英華等[56]經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)針刺四神聰、風(fēng)池穴能夠降低血管性癡呆大鼠血清中的TNF-α、IL-1β 含量。田文靜等[57]使用方氏頭皮針調(diào)控大鼠海馬組織中TNF-α，改善血管性癡呆大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。房雅楠[58]研究表明電針完骨穴可以降低海馬IL-1β mRNA、白細(xì)胞介素-6（IL-6）mRNA、TNF-α mRNA 的表達(dá)水平，減輕海馬神經(jīng)細(xì)胞損傷。方劍喬等[59]通過電針百會、太溪、足三里對癡呆大鼠p38MAPK 產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，阻斷免疫炎性反應(yīng)。因此，針刺治療AD 的機制可能是通過調(diào)控炎癥因子表達(dá)以減少神經(jīng)炎性反應(yīng)。Wang 等[60]發(fā)現(xiàn)針灸可以顯著改善基因敲除小鼠腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞的過度激活，逆轉(zhuǎn)認(rèn)知缺陷及神經(jīng)元細(xì)胞丟失。上述研究均表明，針灸可以減輕大腦中的神經(jīng)炎癥，改善認(rèn)知障礙。

4 microRNA-124 調(diào)節(jié)AD 突觸可塑性

突觸喪失是AD 的早期病理事件。AD 中存在環(huán)磷酸腺苷（cAMP）信號傳導(dǎo)和cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CREB）介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄級聯(lián)下調(diào)[61]。CREB 是一種組成性表達(dá)的核轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)參與神經(jīng)元存活和功能的基因表達(dá)。CREB 在記憶中的作用被認(rèn)為是其參與長期形式的突觸可塑性的結(jié)果，而且還可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元的內(nèi)在興奮性[62]。膽堿能神經(jīng)元丟失也是AD 的主要病因?qū)W因素，其中α7nAChR 是一種在海馬和大腦皮層高度表達(dá)的離子通道[63]，可以調(diào)節(jié)γ-氨基丁酸（GABA）和谷氨酸能終末的神經(jīng)遞質(zhì)釋放，并在突觸后發(fā)揮作用以調(diào)節(jié)興奮性輸入。

有研究表明microRNA-124 在突觸的長期可塑性中起著至關(guān)重要的作用，增強突觸可塑性有助于恢復(fù)AD 的記憶缺陷[64]。microRNA-124 存在于感覺-運動突觸的突觸前，它通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子CREB制約5-HT 引起的突觸促進作用。海兔實驗發(fā)現(xiàn)microRNA-124 僅存在于感覺神經(jīng)元而非運動神經(jīng)元中，其表達(dá)受神經(jīng)遞質(zhì)血清素的調(diào)節(jié)[65]。因此，它可能通過直接控制CREB 和CREB 信號傳導(dǎo)在長期突觸可塑性中發(fā)揮作用。腦老化會導(dǎo)致血管減少，從而導(dǎo)致氧氣的可用性降低。因此，有實驗證明高氧治療能夠通過上調(diào)小鼠海馬中的CREB 活性，增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）在內(nèi)的神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達(dá)[66]，強調(diào)了高氧治療AD 的潛力[67]。microRNA-124 在BDNF、CREB 中具有預(yù)測的高結(jié)合能量的靶點。

microRNA-124/PTPN1 通路是AD 患者突觸功能障礙和記憶喪失的重要介導(dǎo)物。microRNA-124的過表達(dá)或PTPN1 的敲低可誘導(dǎo)AD 樣表型，而破壞microRNA-124/PTPN1 相互作用可以緩解AD 中的突觸衰竭和記憶缺陷[31]。內(nèi)源性聚嘧啶束結(jié)合蛋白1（PTBP1）也是microRNA-124 的一個靶基因，是非神經(jīng)元細(xì)胞中選擇性前mRNA 剪接的全局抑制因子[68]。microRNA-124 可以通過消耗細(xì)胞中的PTBP1，調(diào)節(jié)APP mRNA 的選擇性剪接，從而減少Aβ 肽的產(chǎn)生。這些發(fā)現(xiàn)證明了microRNA-124 作為AD 治療新靶點的價值，對增強突觸可塑性和改善認(rèn)知缺陷產(chǎn)生影響。

神經(jīng)遞質(zhì)的釋放與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)，其中主要包括乙酰膽堿。有研究發(fā)現(xiàn)癡呆患者的乙酰膽堿合成減少，膽堿酯酶的活性增加，膽堿能系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂。而針刺可以改善膽堿能功能[69]。楊瓊等[70]通過針刺耳穴治療血管性癡呆模型大鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)海馬膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶（ChAT）免疫反應(yīng)陽性神經(jīng)元含量增多，膽堿能神經(jīng)元得到保護，從而提高大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。楊春壯等[71]研究發(fā)現(xiàn)針刺百會、大椎、水溝穴后，大鼠血清和海馬組織中乙酰膽堿酯酶含量均降低，促進海馬組織神經(jīng)元遞質(zhì)傳遞。針灸可以增強癡呆小鼠的G 蛋白偶聯(lián)活性[72]，G 蛋白和G 蛋白偶聯(lián)受體參與突觸可塑性，上調(diào)激動型G 蛋白可以促進CREB 的磷酸化，發(fā)揮神經(jīng)保護作用。電針能夠提高突觸可塑性相關(guān)蛋白SYN、PSD-95 在AD 大鼠腦內(nèi)的表達(dá)量[73]，對突觸可塑性具有促進作用，有助于神經(jīng)元之間的信號傳導(dǎo)。這些研究表明了針刺可以通過調(diào)節(jié)突觸相關(guān)蛋白的表達(dá)水平，增加突觸可塑性，改善癡呆小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。

5 總結(jié)

在過去的實驗研究中，該領(lǐng)域的研究人員已經(jīng)獲得了不少關(guān)于microRNA-124 生物學(xué)功能的知識和理解。microRNA-124 在AD 的各種病理過程中發(fā)揮著重要作用。microRNA-124 能夠作用于不同的信號通路，參與控制并調(diào)節(jié)各種生物學(xué)功能，尤其在AD 的腦保護中發(fā)揮重要作用。microRNA-124 不僅可以作為腦損傷程度的潛在診斷生物標(biāo)志物和指標(biāo)存在，而且具有作為AD 的治療靶點及預(yù)測腦損傷程度的潛力。microRNA-124 在Aβ 產(chǎn)生、突觸/記憶功能障礙和AD 中Tau 磷酸化過程的關(guān)鍵作用為AD 患者提供了一種潛在的新治療策略。

microRNA-124 在AD 的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，針刺在AD 治療中的干預(yù)機制也取得一定進展，但是microRNA-124 與針刺之間的關(guān)系還在不斷探索中。基于microRNA-124 研究針灸在AD 中的治療作用可能是闡明針灸治療AD 作用機制的有效手段，借助基因方向技術(shù)可以進一步深入揭示針灸治療AD 的分子生物學(xué)機制。目前，很多microRNA 均能在AD 的治療過程中發(fā)揮作用，然而從microRNA-124 角度觀察針灸治療AD 的報道并不多見，今后的研究可以多從這一方面入手，以針灸干預(yù)手段觀察microRNA-124 在AD 中的變化，進而從基因領(lǐng)域為針灸治療提供更多依據(jù)，進一步確定針灸的作用機制。