王丹丹 储志远 沈宇斐 官俏兵*

神经退行性疾病，以在神经系统中神经元结构和功能逐渐丧失，最终导致神经元死亡为主要特征，是一类进行性发展的致死性复杂疾病，主要包括阿尔茨海默病（AD）、亨廷顿病（HD）、帕金森病（PD）和肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）。研究证实氧化应激、线粒体功能障碍、蛋白质发生错误折叠聚集、Ca2+失衡、神经免疫炎症、细胞凋亡等病理过程在神经退行性疾病的发生发展中起重要作用［1］。随着人口老龄化的日益加重，这类疾病已变成现代社会严重的医学问题，由于其发病机制复杂，至今仍缺乏有效的治疗手段。微小RNA（microRNA，miRNA）是一类内源性非编码单链小RNA分子。到目前为止已有＞35000个miRNA被确定，它们广泛存在于动物、植物以及病毒中，并参与多种病理生理过程［2-4］。miRNA有相当大的潜力成为预防和治疗神经退行性疾病的理想靶点。本文针对miRNA在神经退行性疾病发病机制中的作用的研究进展作一综述。

1 miRNA与阿尔茨海默病

AD是一种以认知功能下降为特征起病隐袭的、进行性发展的神经退行性疾病，主要病理特征是β淀粉样蛋白（Aβ）在神经细胞外沉积形成的老年斑（SP）和tau蛋白过度磷酸化形成的神经细胞内神经元纤维缠结（NFTs）［5］。目前，在AD患者脑组织中已发现多种miRNA表达失调，如miR-29a、miR-29b-1和miR-9等［6］。在AD模型大鼠的脑组织中，研究者同样观察到miR-298、miR-328和miR-195表达异常降低［7-8］。AD患者脑内老年斑的主要成分Aβ已被多项研究证实具有神经毒性作用，Aβ是由淀粉样前体蛋白（APP）经APPβ位点裂解酶1（BACE1）和γ-分泌酶依次裂解后生成，Aβ的异常沉积引起自由基大量产生，导致神经细胞死亡，最终导致AD的发生发展。多种miRNA已经被研究证实参与APP表达的调节，从而在AD的发病过程中起着重要的作用［9］。Villa等［10］研究发现外周血单核细胞中miR-29b表达明显降低，同时证实了该下调与其靶基因Sp1表达水平负相关，进而在转录水平上推动APP的表达。Hebert等［11］研究表明属于miR-20a家族的三个miRNA（miR-20a、miR-17-5p和miR-106b）在体外神经元细胞系中能特异性结合APP的3'-UTR进而直接调节APP 的表达水平和参与AD的病理进程。此外，Liang等［12］在AD模型小鼠也同样观察到miR-153的表达明显下降，并证实APP的3'-UTR存在miR-153的结合位点，同时Long等［13］进一步的研究证实了在AD患者脑内miR-153的表达亦明显下降，miR-153的表达降低减少了对APP表达的抑制，从而导致其增多。

BACE1是Aβ合成过程中的限速酶，其表达增加与Aβ的异常沉积关系密切。研究表明在AD患者中多种异常表达的miRNA通过靶向调节BACE1的表达，进而影响Aβ的产量。Wang等［14］研究发现在初期AD患者的脑组织中，miR-107表达水平明显减少与BACE1表达上调有关。Fang等［15］在体外培养的大鼠PC12细胞系和原代培养的海马神经元中，发现抑制miR-124的表达能够相应的上调BACE1的表达，同时Smith等［16］研究发现miR-124在AD患者的脑组织中表达明显下调。另一项研究证实了在人原代皮层神经元细胞中miR-339-5p能够下调BACE1的表达水平，并且在BACE1的3'-UTR上发现其结合位点，研究者通过患者临床脑组织样本比较，发现相对于年龄匹配的控制组，miR-339-5p在AD患者的脑组织中表达水平明显降低［17］，提示miR-339-5p表达降低导致BACE1表达上调，进而推动AD的发生发展。

Tau蛋白是微管相关蛋白（MAP）组分之一，其主要功能是保持微管相关的结构和功能稳定。在AD患者中，tau蛋白的含量增加且过度磷酸化，进而异常积聚形成神经元纤维缠结。异常磷酸化的Tau蛋白不可溶，与微管亲和力低，从而影响微管的功能和结构，导致神经元骨架蛋白结构异常和神经元死亡。细胞外信号调节激酶（ERK1）被认为是Tau蛋白磷酸化过程中的关键酶，Hebert等研究发现在小鼠神经细胞中miR-15a能调节ERK1的表达，进而影响Tau蛋白的磷酸化水平，同时发现了在AD患者的脑中miR-15a的表达量明显减少［18］。Banzhaf-Strathmann等证实在AD中miR-125b表达水平升高，进而引起磷酸化酶水平上调，磷酸酶和抗凋亡因子Bcl-W下调，最终促进Tau蛋白的磷酸化和AD的发生发展［19］。Santa-Maria等AD患者脑组织中检测到miR-219表达降低，并证实miR-219能够直接结合到Tau mRNA的3'-UTR进而抑制Tau的表达水平［20］。

2 miRNA与帕金森病

PD是第二大常见的年龄相关的神经退行性疾病，其基本病理特征是中脑黑质多巴胺（DA）能神经元的变性缺失和嗜酸性包涵体即Lewy小体形成，该病主要临床症状为静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿势步态异常等。尽管关于PD的研究已取得一定的进展，但是目前用于该病，尤其对于早期PD的诊断和治疗的方法还处于初步阶段。近年来，关于PD发病机制方面的研究表明miRNA已成为较有前景的诊断和治疗靶点。在PD患者脑组织和正常控制组之间的miRNA表达谱研究发现在PD病理进程中多种miRNA表达失调，比如以α-synuclein为下游靶向基因的miR-7和miR-153。嗜酸性包涵体即Lewy小体形成是PD的病理特征，其主要由聚集状态的α-synuclein组成，继而导致多巴胺能神经细胞的死亡，引起PD特异性症状。Junn等研究发现miR-7通过靶向结合α-synuclein的3'-UTR抑制其表达水平，同时在PD小鼠模型中，miR-7的表达水平下降，并且该下调与α-synuclein的表达升高密切相关［21］。miR-153亦被证实能够调节α-synuclein的表达，并且Doxakis等发现miR-7和miR-153两者共转染时对α-synuclein效率比两者分别单独转染的抑制效率要强，提示两者在抑制α-synuclein表达水平上有协同效应。

氧化应激是导致PD发病的重要原因之一，在确定的、与PD发病相关的致病基因中，DJ-1及parkin在调节和保护线粒体功能方面起着重要的作用。miR-34表达失调在PD发病机制中起到的作用亦受到众多研究者的关注。Minones-Moyano等［22］研究发现在晚期PD患者受到影响的脑组织中，如杏仁核、额叶皮质、黑质和小脑，miR-34b/miR-34c表达降低，利用miR-34b/miR-34c抑制剂处理分化的SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞，引起miR-34b/miR-34c表达降低，进而引起细胞活力的适度降低，并伴有线粒体功能障碍、活性氧的产生和细胞腺苷三磷酸总含量的减少。miR-34b/miR-34c在PD患者中的表达降低被显示其与DJ-1和parkin的表达减少可能有关，但这种表达关系与miRNAs的靶向抑制基因表达的作用不一致，因此，miR-34b/miR-34c在PD发病相关的细胞信号通路中的作用和两者潜在的生理靶点需要进一步的研究。

富含亮氨酸重复序列激酶 2（LRRK2）基因又称为PARK8基因，研究表明其功能获得性的变异在家族性和散发性PD中发挥着重要的作用。Gehrke等［23］证实LRRK2基因突变进而引起let-7和miR-184*表达水平失调，从而明显上调转录因子E2F1和DP的表达水平。E2F1和DP已经被证实主要参与细胞周期和存活的调控，其在神经元中过度表达会引起无效的细胞分裂和细胞死亡，正常情况下，let-7和miR-184*通过抑制E2F1和DP的表达从而降低LRRK2的致病力。

3 miRNA与亨廷顿病

HD是一种常染色体显性遗传的神经系统退行性疾病，由位于4号染色体短臂4p16.3区域的IT15基因内GAG三核苷酸重复序列异常扩增并编码产生一种含有异常扩增的谷氨酰胺（poly-Q）致病蛋白所致。临床上主要表现为由大脑基底节和皮层神经元进行性缺失而引起的舞蹈样不自主动作、认知和精神障碍。本病对患者及其家庭的生活质量造成极大影响。目前尚无有效延缓病程进展的治疗措施，仍以经验性对症治疗为主。

Hoss等［24］通过miRNA测序技术分析研究26名HD患者和36名正常对照组之间miRNA的表达差异，结果发现有75个miRNA在两者之间差异表达。Marti等［25］在HD患者前额叶皮质和纹状体中检测到miR-30b、miR-30c和miR-30e表达增加，同时发现 let-7a、let-7c、let-7d、let-7e、miR-221和miR-222表达降低。这些研究提示miRNAs可能对于HD的诊断，尤其是早期HD的诊断有较大的帮助。

Jin等［26］研究证实在HD进展过程中，表达失调的miR-200a和miR-200c可能通过抑制神经元可塑性和生存相关的蛋白质的表达，进而起着重要的作用。此外，Packer等［27］研究发现miR-9和miR-9*在HD患者大脑组织中表达降低，并且该降低与疾病的进程相关。REST和CoREST是抑制元素1（RE1）沉默转录因子（REST）复合物的组分，在非神经元细胞中，过量表达的REST抑制神经元基因的表达，在正常神经元细胞中REST与亨廷顿蛋白（HTT）结合并定位于细胞质中，突变亨廷顿基因使REST发生核转位，从而抑制神经元基因表达并最终导致神经元细胞死亡。Lee等［28］在HD模型小鼠中检测发现miR-22表达明显降低，另一项研究通过生物信息学分析预测3个HD相关的基因为miR-22的直接靶点，包括组蛋白去乙酰化酶4（HDAC4）、REST corepresor 1（Rcor1）和G蛋白信号调节器2（Rgs2），推测miR-22具有潜在的神经保护作用。以上结果提示，靶向调节HD发病相关的miRNAs将有助于HD的治疗。

4 miRNA与肌萎缩性脊髓侧索硬化症

ALS又被称为卢伽雷氏症，是一种主要侵犯脑与脊髓的上、下运动神经元的渐进性和致命性的神经退行性疾病，以全身进行性肌萎缩、无力，直至呼吸肌麻痹而死亡为主要临床特征。目前临床上尚无切实有效的治疗方法，Riluzole（丽珠乐）作为谷氨酸的拮抗剂，能够轻微的延缓ALS的进展，并不能阻止患者死亡。近年来，大部分关于ALS研究都在关注miRNA在该疾病发病机制中的作用［29-30］。

5 展望

越来越多的研究表明miRNA的表达水平在AD、PD、HD及ALS的进程中发生异常改变，并通过其下游靶基因，从而在神经退行性疾病中扮演着重要的作用，这为将特异性miRNA作为神经退行性疾病临床治疗上的药物靶点提供了理论依据。但是miRNA分子在神经退行性疾病中的研究目前仍处于试验阶段，将其直接应用于该疾病的临床治疗仍面临着许多挑战，如：（1）单一miRNA分子通常能直接作用于不止一种的靶基因，进而引起多种不同的生物学效应，因此，对于能应用到临床治疗上且具有专一性的miRNA分子的筛选，仍需要进一步的探索。（2）内源性表达异常改变的miRNA对其下游靶基因的直接作用具有空间特异性，通过体外补充miRNA需通过血脑屏障进入治疗靶点，因此如何使外源性miRNA分子通过血脑屏障而不改变其功能并持续维持有效的药物浓度将又是一大亟待解决的问题。（3）目前在神经退行性疾病中发现并且深入研究的miRNA分子还只是少部分，因此需要进一步深入的研究miRNA与该疾病之间的关系。

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