微小RNA调节与阿尔茨海默病的相关性研究

乔娜娜 王运良 李金凤

1）潍坊医学院2011级神经病学硕士研究生 潍坊 2610532）解放军第148医院神经内科 淄博 255300

微小RNA调节与阿尔茨海默病的相关性研究

乔娜娜1）王运良2）＊李金凤2）

1）潍坊医学院2011级神经病学硕士研究生 潍坊 2610532）解放军第148医院神经内科 淄博 255300

微小RNA；阿尔茨海默病

微小RNA（microRNA，miRNA）是一种内源性非编码蛋白RNA基因，近年来在研究阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）的发病机制中，发现miRNA在AD的血液、脑脊液中含量发生改变，有大量特殊的miRNA失调，参与AD关键基因的调节，表明这些微小RNA可能是AD的生物标志物。本文就miRNA调节与AD的关系作一综述。

1 AD概述

AD是老年人常见的神经系统变性疾病，病理特征为老年斑（neuritic plaque，NP）、神经元纤维缠结（neurofibrillary tangles，NFT）和神经元缺失。AD是老年痴呆中最常见的类型，隐性起病，缓慢进展性智能减退，多伴有人格改变，发病率随年龄逐渐增高。AD病因不明，目前认为与脑内β淀粉样蛋白（amyloidβ-protein，Aβ）异常沉积有关，AD中Aβ主要经β-分泌酶（β-site APP cleaving enzyme，BACE1）降解产生，脑内BACE1浓度及活性增加提示BACE1表达过量。细胞内NFT主要由双螺旋纤维（paried helical filaments，PHF）聚集而成。研究发现，微管相关蛋白-Tau蛋白过度磷酸化易聚集形成双股螺旋细丝，形成NFT，破坏细胞骨架的稳定，产生神经毒性。另外，流行病学研究发现，长期服用非甾体类抗炎药（NSADsAD的发病率明显降低［1］。某些细胞释放的多种细胞因子、补体及其激活物、趋化因子，如COX-2、补体因子H（CFH）等参与炎症反应，导致非特异性炎性细胞浸润，使神经系统受损。目前已知AD是由于神经细胞凋亡加速产生，Caspase途径是细胞凋亡的形式之一，AD病人海马区凋亡抑制因子Bcl-2表达降低，Bcl/Bax的比例发生改变，进一步激活Caspase途径加速细胞凋亡。近年来研究发现，AD病患者血液及脑脊液中miRNA含量异常，有望miRNA可能成为AD的生物标志物。

2 miRNA

2.1 miRNA的形成 miRNA是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，20～25个核苷酸。细胞核内的miRNA基因通常由RNA聚合酶Ⅱ（polⅡ）转录，最初为具有头部结构（7MGpppG）和多聚腺苷酸尾部（AAAAA）的初始miRNA（pri-miRNA），pri-miRNA在核酸酶Drosha和辅助因子Pasha的作用下被切成含有70个核苷酸的pre-miRNA。RNA-GTP和出核蛋白5（exportin5）将pre-miRNA输送到细胞质，由另一核酸酶Dicer将其剪切为约22个核苷酸的双链miRNA，然后被引入沉默复合体（RISC）。其中一条成熟的单链miRNA保留在复合体中，与互补的mRNA的位点通过碱基配对结合调控基因表达。

2.2 miRNA特点 在AD患者发现有大量特殊的miRNA失调，参与AD关键基因的调节。miRNA是含有茎环结构的miRNA前体，经Dicer加工后形成的一类非编码的小RNA分子，在动物和植物中广泛表达。miRNA可与靶基因mRNA的3'端非编码序列（3'-uncoding region，3'-UTR）相互作用，在转录后水平调节靶基因mRNA的表达。miRNA主要通过抑制其靶基因发挥调控作用，但特异性弱，一个miRNA作用于多个靶基因，一个靶基因也可以与多个miRNA相互作用。

3 miRNA与AD的关系

3.1 miRNA与APP、BACE1 目前认为，Aβ是AD发病的始动因子，Aβ是由β淀粉样前体蛋白（β-amyloid precursor protein，APP）水解而来，BACE1作为裂解酶在AD的发病中起重要作用。研究发现，许多miRNAs参与了Aβ和BACE1表达的调节。尸检证实AD大脑中BACE1在蛋白质水平表达上调，在mRNA水平不上调，进一步证实miRNA是在转录后而不是在mRNA水平调节基因的表达。在miR-29c过表达的转基因小鼠模型，发现BACE1的含量下降［2］。在AD患者发现miRNA29a/b-1水平显著降低，显示BACE1蛋白异常增高［3］。这些发现对miRNA-29表达与AD的关系提供支持，提示这些特异性miRNA缺失通过增加散发性AD脑组织BACE1和Aβ的含量，直接增加Aβ的形成，参与AD发病。

对中度痴呆患者研究发现，与对照组相比痴呆脑组织miRNA-153含量减少，APP含量增加，提示miR-153位点基因突变后解除miR-153对APP表达的抑制作用。海马及脑细胞转染miR-153后，内源性APP水平降低，而转染miR-153的反义引物抑制剂后，APP水平增高高［4］。因此，我们认为内源性miRNA-153可能通过与APP3'-UTR相互作用从而抑制神经元中APP的表达和Aβ的生成。Peter等研究发现，miR-107在早期AD病人颞叶水平降低，且miR-107与BACE1mRNA水平呈负相关，但与其他miRNA相比对AD进展的影响较小［5］。在AD发病过程中，BACE1mRNA的水平随着miR107水平降低有增高的趋势，可能是通过调节BACE1实现的。一项研究显示，AD患者miR-106b含量降低，而转染后能增加APP蛋白的表达，令人费解的是，虽然miR-106a与106b密切相关，但对荧光素酶的表达没有影响［6］。

3.2 miRNA与Tau蛋白 以往研究证实［7］，tau蛋白异常聚集参与AD的发病机制，AD患者神经突触最常见的是tau蛋白-磷酸化，tau蛋白异常沉淀，然后聚集，最后形成神经纤维缠结。miRNA成熟的关键基因是R3D1，是一种双链RNA结合蛋白，R3D1活性降低能显著增加tau蛋白的毒性。AD时大量特殊的miRNA含量降低，可能通过影响tau蛋白的异常聚集，参与AD的发病。成人大脑Dicer缺乏与tau蛋白的剪接有关，研究发现miRNA-132和多嘧啶序列结合蛋白2（PTBP2）作为内源性tau外显子10剪接调节因子。如miR132相同，miR-124和miR-9可以针对特定的剪接因子的调控，调节内源性tau蛋白外显子10的剪接［8］。最近发现miR-15家族中的miR-15a，对向细胞外信号调节激酶1（ERK1）的表达具有靶向性，是一种直接的tau蛋白激酶。体内miR-15水平降低，可促使神经元tau蛋白过度磷酸化，加速AD进展［8］。至于miR-9靶向性去乙酰化酶（SIRT1）、脱乙酰基酶等在AD大脑中表达降低，则促进tau蛋白的病理学。SIRT1水平下调提示miR-9表达增加，可能通过抑制SIRT1以预防AD进展［10］。

3.3 miRNA与炎症反应 系列研究证实，miRNAs可影响AD动物免疫细胞分化和免疫应答，小鼠和人类大脑富含miR-146a，具有参与固有免疫和炎症反应，神经修复和神经保护作用，尤其是AD大脑miR-146上调作为炎症因子，通过IRAK1和TRAF6上调免疫和炎症信号，提示miR-146失调可能导致AD的炎症反应［11］。补体因子H（CFH）可抑制炎症反应，但AD患者脑中CFH水平下调，miR-146a上调，神经细胞共培养发现，miR-146a直接与CFH的3'UTR相互作用参与炎症反应［12］。但对AD脑组织炎症反应活跃，是否具有促进神经退化或减缓病情进展还不清楚。

3.4 miRNA与细胞凋亡 AD发病与Aβ诱导的神经元凋亡密切有关，Aβ可改变Bcl-2/BAX比值，同时激活Caspase-3，引发Caspase酶链锁反应，促进活性氧（ROS）聚集，损伤细胞，而Bcl-2蛋白家族可调控线粒体外膜通透性改变。一项研究发现，APPswe/PS△E9小鼠与年龄相仿的对照组相比，miR-34a的表达与Bcl水平呈负相关，在SH-SY5Y细胞中，miR-34a直接抑制bcl2的表达。Western印迹分析显示双转染APPswe/PS△E9和稳定转染miR-34a的小鼠活化的caspase-3水平更高。Bcl-2是miR-34a的重要靶点，miR-34a异常表达可能通过影响Bcl-2的表达导致AD。MiR-let-7是一种高度保守、含量丰富、具有调节干细胞分化及神经发生作用的蛋白质，发现细胞外miR-let-7是Toll样受体7（TLR7）的有效活化剂。神经元中也存在TLR7，激活后引起神经退行性病变。TLR7缺陷小鼠转染后miR-let-7的易感性恢复，有力说明TLR7激活神经细胞凋亡过程，证实TLR7对CNS有损害作用，也提示miR-let-7可能是其受体的信号分子［13］。

4 展望

AD的发病机制有多种假说，如胆碱能、β-淀粉样蛋白瀑布、tau蛋白、神经血管、氧化应激假说等。也有针对AD的多种治疗，如胆碱酯酶抑制剂、谷氨酸受体拮抗剂、非甾体类抗炎药、抗氧化剂、胆固醇合成抑制剂、主被动免疫等，但还没有一种假说能完全阐释AD的发病机制或成功治疗AD。我们针对近年来有关AD血液、脑脊液中miRNA变化的研究进行综述，这些miRNA的种类繁多，变化多端，调节作用不一，相互作用共同参与AD发病。正是由于miRNA的多样性，如果能找出其中的某些联系，发现某种新的制剂，通过干扰miRNA的合成或调节达到调控AD发病的目的，不失为治疗AD的一种新的思路或手段。

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（收稿2014-04-28）

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1673-5110（2015）04-0117-03

＊通讯作者：王运良，E-mail：wangyunliang81＠163.com