miRNA-485-3p和miRNA-485-5p在阿尔茨海默病发病中的作用

2022-12-18张浩傅晓凤杨梦雨黎敏王雪贞

中国医学创新 2022年32期

张浩傅晓凤杨梦雨黎敏王雪贞

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是老年期最常见的痴呆类型，也是老年期最常见的慢性病之一。其起病较为隐匿，临床表现主要为记忆功能、时间和空间定向力、执行功能，以及人格和行为等方面的损害。发展到后期，可并发全身系统的疾病，最终因此而死亡。晚期患者会逐渐失去日常生活的能力，给家庭和个人带来沉重的负担，因此早期的明确诊断和有效治疗是AD 目前最为关键的问题。随着研究的逐渐深入，miRNA-485 被发现在AD 中有着明显的失调，其与AD 的发生发展可能存在密切的联系。经过多年的研究发现，miRNA-485在AD 中主要是通过其两个不同的亚型来发挥作用。其两个亚型各自通过不同的途径来对AD 进行调节，影响AD 的疾病进展。这为AD 的诊断和治疗提供了新的研究方向，为研究AD 更为准确的生物标志物提供了新的依据。

1 AD及其临床现状

AD 是一类严重影响人类生活质量及生命健康的疾病，是引起痴呆症的主要疾病。如今AD 被认为是世界第七大死亡原因，全世界大约有5 000 多万的痴呆患者，其中大部分分布在中低收入国家，约占患病总人数的60%。随着人口老龄化，患者的数目也在逐年增加。据统计，目前痴呆患者的每年增长数目可达到1 000 万左右，预计到2050年，患者数目将达到1.52 亿人[1]。这将给全世界公共卫生事业带来严峻挑战，是需密切关注的公共卫生问题。AD 是一种以进行性认知功能障碍为特征的中枢神经系统退行性疾病，是一种多因素的疾病[2]。其主要的解剖和病理生理变化为细胞外β 淀粉样蛋白沉积形成的淀粉样斑块和细胞内tau 蛋白过度磷酸化所致的神经纤维缠结，同时伴有大量神经元和突触的丢失[3]。AD 最常见的临床表现为缓慢进展的遗忘症，发展到后期可形成以遗忘为主的多领域痴呆症，非遗忘表现多累及视觉、语言、执行、运动等方面[4]。AD 的临床症状起病隐匿，早期可仅表现为轻微的记忆减退，常被误认为是压力过大或者正常衰老所引起[5]。所以早期不易被发现，难以得到及时的治疗[6]。目前AD 的唯一决定性诊断是在患者大脑组织中观察到Aβ 斑块和神经纤维缠结，然而在现实的诊疗活动中这似乎难以实现[7]。在治疗上，AD 也只能通过药物来延缓疾病进展。目前AD 急需更为简便及有效的诊治方案。随着对microRNA 的研究深入，microRNA-485 似乎可作为AD 的新的生物标志物，并为治疗提供新的靶向。

2 了解microRNA

microRNA（miRNA）是真核细胞内的一种小型RNA，一般由19 至25 个核苷酸组成，能够在转录后的基因沉默中发挥重要的调节作用[8]。经过一系列的生物合成过程，一个初级的miRNA 可形成一条成熟的双链miRNA，双链miRNA 可继续生成两条功能不同的子链miRNA（miRNA-3p 和miRNA-5p）[9]。子链miRNA 能够与RNA 诱导的沉默复合物中相应的靶mRNA（信使RNA，其携带遗传信息，在翻译时作为蛋白质合成的模板）碱基配对，通过完全或不完全的碱基互补配对，来降解或阻断mRNA 的翻译[10]。在人类基因组中，接近有2 000 个基因用来编码多个miRNA，同时miRNA 也可以通过序列特异性方式靶向人类基因中的60%[11]。单个miRNA所靶向结合的mRNA 可达数百个，同时也具有影响很多参与功能性相互作用途径的基因表达的作用。miRNA 与靶标mRNA 结合后，可抑制mRNA 的翻译，使目标蛋白质生成减少。然而，其效果通常不是简单的表达沉默，而是降低蛋白质水平的更细微的效果，所以将多个miRNA 与单个mRNA 结合或通过同一途径来靶向多个蛋白质时，能够起到明显放大作用[12]。目前已经发现miRNA 在人类许多疾病中，存在明显的失调[13]，包括肿瘤、心血管系统疾病、神经疾病等多个领域。这表明miRNA 在人体中有着复杂的机制，可通过多种途径、多种方式来影响人体的疾病进展。同时这也体现了其在治疗许多疾病中的价值。

3 microRNA与AD的关系

AD 的病因复杂多样，除遗传变异外，表观遗传因素在AD 的发生发展过程中也有着重要作用，其中包括microRNA 对于AD 病理改变的影响[14]。相关的研究已经证实，AD 患者的外周血、外泌体、脑脊髓液和细胞外液中，可见多种miRNA 存在明显的失调，当前已被认为是AD 诊断的潜在生物标志物[11]。据推测，在中枢神经系统中，miRNA 一方面可以通过调节神经发生和突触可塑性及在人脑中的神经递质的动态平衡来发挥相应的作用[15]。另一方面，miRNA 也会对机体的特异性及非特异性免疫产生影响，从而诱导神经炎症的发生[16]。不管是突触的功能受损还是神经炎症介导的神经元死亡，都是AD 重要的病理表现。因此，miRNA在AD 发生发展中有着至关重要的作用。有研究经过对AD 患者的外周血中失调的miRNA 和大脑易损区发现的miRNA 进行交叉统计学分析，发现其中10 种miRNA（miRNA-107、miRNA-26b、miRNA-30e、miRNA-34a、miRNA-485、miRNA-200c、miRNA-210、miRNA-146a、miRNA-34c、miRNA-125b）在AD 早期存在明显变化[17]。其中7种miRNA包括miRNA-125b、miRNA-146a、miRNA-200c、miRNA-26b、miRNA-30e、miRNA-34a、miRNA-34c 呈明显上调的趋势，3 种miRNA，包括miRNA-107、miRNA-210、miRNA-485 呈明显下降趋势[18]。这10 种miRNA 在AD 中的水平有高有低，表明不同的miRNA 可能会通过不同的途径来作用于AD。近年来，miRNA-485 作为在AD 中新发现的miRNA 之一，其在AD 中的作用备受关注。

4 microRNA-485与AD的关系

miRNA485 作为一种miRNA，其前体同样为双链样结构，经过合成加工后形成两个不同的亚型，即miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p。miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p 虽然都是由miRNA-485加工而来，但似乎在AD 发生发展过程中有着截然相反的作用。miRNA-485-3p 是miRNA-485 于3’端形成的功能性的miRNA。在最近的研究中，发现在AD 患者和AD 动物模型中miRNA-485-3p 的表达水平明显上调，其血清中miRNA-485-3p 的表达水平与AD 患者的MMSE 评分（简易精神状态检查量表，可用于测定轻度认知功能障碍）呈明显负相关[19]。在细胞实验中，向小鼠原代神经元细胞中，转染miRNA-485-3p后，凋亡相关斑点样蛋白（ASC）和白细胞介素-1β（IL-1β）的释放增加，转染miRNA-485-3p ASO（miRNA-485-3p 反寡义核苷酸）则可减少Aβ 蓄积和神经炎症，由此可见miRNA-485-3p 与AD 的严重程度有着明显相关性，是AD 的促发因素[20]。miRNA-485-3p 可通过多种机制来促进神经炎症的产生。（1）AIM2：AIM2 是一种先天性细胞质感受器，能够识别病原体携带的外源性DNA 及机体细胞中受损细胞器的双链DNA[21]。AIM2 可以与ASC（一种含有CARD的凋亡相关斑点样蛋白）和caspase-1 结合，形成AIM2 炎性体，并通过细胞因子成熟和细胞焦亡等方式引起神经炎症[22]。然而，在神经元细胞中AIM2 是miRNA-485-3p 作用的直接靶点，miRNA-485-3p 可通过MEG3/miRNA-485/AIM2 通路来调节AIM2 的表达[23]，并进一步调节神经炎症反应。（2）PSMB8：蛋白酶体亚基β8 型（PSMB8）是一种特殊的免疫蛋白酶体，与多种神经系统疾病有着高度的相关性。在动物和细胞实验中，选择性抑制PSMB8 表达后，可明显减轻神经炎症[24]。PSMB8在细胞中是miRNA-485-3p 的直接靶标，miRNA-485-3p 过表达可促进PSMB8 的生成，介导神经炎症的产生[25]。另一方面，神经元的丢失是AD 发病的明显病理生理学改变[26]，而神经干细胞是神经系统中的原始细胞，具有分化成多种神经元及神经胶质细胞的潜能[27]。TRIP6 是一种LIM 结构域蛋白，存在许多蛋白质相互作用域，在脉络丛上皮细胞的纤毛中发挥协同及转运作用[28]。TRIP6 可以利用Notch 信号通路来促进新生神经干细胞的增殖并抑制其分化[29]，然而，miRNA-485-3p 可以通过靶向调节TRIP6 的表达来抑制神经干细胞的分裂、增殖，并进一步诱导其分化[30]。当miRNA-485-3p 过表达时，会抑制TRIP6 的表达，导致TRIP6 对神经干细胞的作用减弱，抑制神经干细胞的增殖，无法充分补充神经元的丢失，导致神经元死亡，引起认知功能下降[31]。由此可见miRNA-485-3p 可通过多种通路来影响AD 的发病过程。

miRNA-485-5p 在近几年的动物实验中发现，AD 小鼠的海马中miRNA-485-5P 水平下调，miRNA-485-5p 过表达可促进AD 小鼠的学习和记忆能力。在细胞模型中，转染miRNA-485-5p 模拟物，可见过度表达的miRNA-485-5p 逆转了周细胞的凋亡[32]。由此，miRNA-485-5p 可能成为AD的保护性因素。神经突触的稳态失衡也是AD 重要的病理生理学改变之一，已有研究表明，miRNA-485-5p 可以改变功能型突触的数量，抑制树突棘的功能及结构，而突触前末梢的释放特性未受影响[33]。miRNA-485-5p 对突触的影响存在多种复杂的机制，（1）SV2A：SV2A 是一种突触前蛋白，其过表达能够促进突触前膜神经递质的释放，然而在AD 患者的大脑病变区域可见明显的表达下降[34]。当miRNA-485-5p 过表达时可见SV2A 表达明显下调，当SV2A 过表达则会逆转这一现象[35]。在AD中miRNA-485-5p 表达下降，使得SV2A 的表达增加，促进了突触的神经递质的传递，弥补AD 的突触缺失，起到保护性作用。（2）BDNF：脑源性神经营养因子（BDNF）是大脑中分布最广泛的神经营养因子之一，能够调节多个脑区中突触的结构、功能及可塑性[36]。在海马区，主要是对海马的长时程增强（LTP）有着重要作用，LTP 是突触功能的长期增强，被认为是学习和记忆的基础[37]。BDNF对miRNA-485-5p 存在明显的正向调控作用[38]，两者关系密切，BDNF 可能作为miRNA-485-5p 对突触影响的机制之一。另一方面，B 位点淀粉样蛋白前体蛋白裂解酶-1（BACE-1）是β-淀粉样蛋白的促进因素，在AD中，其表达增多促进了淀粉样蛋白的沉积，加重AD 进展[39]。BACE-1 反义转录物（BACE-1-AS）在AD 中表达增高，其能够促进BACE-1 的生成[40]。目前已证实miRNA-485-5p 和BACE-1-AS 在对BACE-1 蛋白的调节方面具有相反的作用[41]，当miRNA-485-5p 下调时，BACE-1的表达增多，加速淀粉样蛋白的沉积。miRNA-485-5p 在AD 中表达下降，在动物实验中，使miRNA-485-5p 过表达能改善动物的认知及学习能力。过表达miRNA-485-5p 有望成为AD 治疗的靶向。

5 小结

AD 作为一种不可被治愈的疾病，发病机制仍未完全明确，其早期起病隐匿，不易察觉，常被误诊。迫切需要更为精确的诊断标志物及有效的治疗方法。随着对miRNA 的研究深入，miRNA-485 的作用逐渐被揭示。AD 的主要病理表现为神经元的死亡和突触的丢失。已发现miRNA-485 可通过多种不同的途径来影响AD 的病理特征。miRNA-485包括两种不同的子链miRNA，即miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p。miRNA-485-3p 在AD 中表达增多，作为AD 的促发因素，能够促进AD 的发生发展。一方面，miRNA-485-3p 可通过对AIM2 和PSMB8的调节，来引起神经炎症，加速神经元细胞的死亡。另一方面，miRNA-485-3p 可以靶向调节TRIP6 的表达，抑制神经干细胞的增殖，减少神经元细胞的来源，使神经元细胞生成减少。miRNA-485-5p 在AD 中水平明显降低，其过表达可改善AD 引起的认知功能下降，作为AD 的保护性因素。miRNA-485-5p 可以通过对突触的调节来影响AD 进展，具有改变功能型突触的数量，抑制树突棘功能及结构的作用。miRNA-485-5p 对突触的调节，主要是依靠SV2A 和BDNF 来实现的。另外，miRNA-485-5p 还可以调节BACE-1 的水平，当miRNA-485-5p 下降时，使BACE-1 表达增多，加速淀粉样蛋白的沉积，促进AD 进展。通过下调miRNA-485-3p 或者上调miRNA-485-5p，可见AD 引起的认知功能下降得到改善，这为AD 的治疗提供了方向。