MiR-146a在神经系统疾病中的作用及研究进展

薄纯锐 王丽华 王健健

MiR-146a在神经系统疾病中的作用及研究进展

薄纯锐 王丽华 王健健

MicroRNAs(miRNAs)是一类18～25个核苷酸长度的小分子非编码RNA，其可以在转录后水平调节基因表达，神经系统各组织器官表达大量的miRNA。miR-146a作为人类中枢神经系统中表达最为丰富的miRNAs之一，现已经被证实其在多种神经系统疾病中表达发生变化，并通过以多种基因为靶点调控转录后的病理通路，进而参与疾病的发生发展。本文对miR-146a在不同种类神经系统疾病中的调控作用和相关机制进行综述。

miR-146a；神经系统疾病；阿尔茨海默病

微小RNA(miRNAs)是一类18～25个核苷酸长度的小分子非编码单链RNA，在进化上高度保守，广泛参与调控个体发育、细胞代谢、增殖、分化和凋亡等多种生物学过程。神经系统各组织器官表达大量的miRNA，近年来miRNAs已成为了研究热点。现有研究发现miR-146a在人类中枢神经系统中表达尤其丰富。MiR-146a是k基因结合核因子(NF-κB)的依赖性基因，并且通过抑制人类单核细胞肿瘤坏死因子受体相关因子6(TNF receptor associated factor 6，TRAF6)和白细胞介素1受体相关激酶1(interleukin 1 receptor associated kinase 1，IRAK1)来下调NF-κB的表达[1]。MiR-146a是第一个被认为在免疫系统具有调节作用的miRNA，在固有免疫、炎性反应、细胞分化、癌症发生等生物学过程中均发挥重要作用[2]。本文对miR-146a在不同种类神经系统疾病中的调控作用和相关机制的研究进展进行综述。

1 miR-146a与中枢神经系统肿瘤

现已证实MiR-146a和多种中枢神经系统肿瘤有关，它在多种神经系统肿瘤中表达异常，在各种肿瘤的信号转导和调节的过程中发挥着重要的作用。其中miR-146a与胶质瘤的关系最为密切。成人脑干胶质瘤(brainstem glioma，BSG)患者非常罕见，占成人胶质瘤的6%以下。与成人相比，儿童脑干胶质瘤更为常见，约占儿童脑部肿瘤的10%～20%，且其恶性程度更高。Xuan等[3]对成人与儿童脑干胶质瘤的动物模型进行比较，发现miR-146a在儿童脑干胶质瘤模型中表达明显高于成人，提示儿童组织中miR-146a的表达上调可能提供与成人不同的遗传学特征，有助于进一步揭示儿童BSG恶性进展的相关机制。Y染色体上的性别决定区域盒2(sex determining region Y-box 2，SOX2)基因是维持胚胎和成体干细胞多能性的一个关键基因，其可能会在人类某些癌症包括多形性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme，GBM)中被重新激活。Fang等[4]通过新一代测序技术结合位点分析法(ChIP-seq)、miRNA微阵列测序等等进行研究，发现在敲除SOX2基因后，GBM细胞中有105个miRNA的表达水平发生了改变，miR-146a是其中之一[4]。该研究进一步应用RT-PCR技术检测SOX2对miRNAs的影响，结果发现在SOX2基因敲除后miR-146a表达下降，提示miR-146a可能以SOX2基因为靶点来调节GBM的表达。此外，miR-146a在神经母细胞瘤(neuroblastoma，NB)中也能调节细胞的分化并参与肿瘤的发生[5]。Jones等[6]发现在儿童纤维型星形胶质细胞瘤(pilocytic astrocytomas)中，miR-146a作为显著上调的几个miRNAs之一，可以通过对细胞外信号调节丝裂原活化蛋白激酶/有丝分裂原激酶样蛋白质(extracellular regulated mitogen-activated protein kinase /mitogen activated kinase-like protein，ERK/MAPK)和NF-κB信号转导通路的定向作用参与衰老相关的炎性反应和细胞周期的调节。

2 miR-146a与脑血管疾病

现有研究表明，MicroRNA在动脉粥样硬化相关的脑血管疾病中发挥着越来越重要的作用。在缺血性脑卒中的发生发展过程中，miR-146a的表达呈现动态变化的过程。Jeon等[7]的研究中纳入了678例缺血性脑卒中患者，373例患有隐匿性脑梗死(silent brain infraction，SBI)的患者，以及553例近期没有发生过脑血管疾病和心肌梗死的患者作为对照组，通过逻辑回归分析(logistic regression analysis)发现，miR-146aC>G多态性与缺血性脑卒中和SBI的发生风险均显著相关，该研究的亚组分析还发现miR-146aC>G多态性可以增加女性、正常血压和非糖尿病患者的脑卒中发生率[7]。Li等[8]发现miR-146a在急性缺血性脑卒中表达下调，但在亚急性缺血性卒中却表达上调，这种表达差异性提示miR-146a可能对于从健康人群中筛选脑卒中患者并确定急性期与亚急性期有着重要的作用。如上所述，miR-146a可能有望成为临床缺血性脑卒中的诊断和预测工具，为缺血性脑卒中的治疗提供新的思路。

miR-146a也可能参与出血性脑卒中的发生发展。Zhu等[9]通过qRT-PCR检测发现miR-146a在脑内出血(intracerebral hemorrhage，ICH)患者中表达显著下调，但是通过斯皮尔曼等级相关系数(spearman’s rank correlation coefficient)的测定并未发现miR-146a与ICH后脑水肿的形成具有相关性，其具体作用及机制还有待于进一步的研究探讨。

除脑卒中外，miR-146a的表达异常也见于某些特殊类型的脑血管病。目前已有研究者通过全基因组miRNA阵列分析及RNA测序技术进行研究，结果提示miR-146a在烟雾病(Moyamoya disease)[10]以及颅内动脉瘤(intracranial aneurysm)[11]中表达上调，推测其可能参与上述疾病相关通路的调节，但具体机制还有待于进一步研究。

3 miR-146a与神经系变性疾病

神经系统变性疾病(neurological degenerative diseases)是指遗传性和内源性原因造成的神经元变性和继发性脱髓鞘变化的一组慢性、多变化的进展性疾病。它包括了一大类常见的慢性病，如阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)、帕金森病、运动神经元病、亨廷顿病等。

AD是以进行性智能衰退及人格改变为特征的一种神经系统变性病。MiR-146a在大多数AD患者脑组织中表达上调。有研究发现miR-146a在AD患者的脑中表达上调，其结合到大脑重要的免疫炎性抑制因子(complement factor h，CFH)基因的3′非翻译区，负性调节CFH的表达，在一定程度上参与AD患者脑组织中的炎性反应调节[12]。此外，低密度脂蛋白受体相关蛋白2(low-density lipoprotein receptor-related protein-2，Lrp2)也被相关实验证实是miR-146a的靶点。Lrp2是低密度脂蛋白受体(low density lipoprotein receptor ，LDLR)家族的成员之一，由于其可以在脉络丛上清除血-脑脊液屏障上的β-淀粉样蛋白而在AD中起到保护性的作用，因此miR-146a在脑组织中表达上调可能通过负性调节Lrp2/丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(AKT serine/threonine kinase，Akt)通路增加细胞凋亡，从而导致AD的发生[13]。

目前，临床上对于AD的诊断是相当复杂的，因此越来越多的人在寻找早期诊断AD的新型无创的生物学标记。Dong等[14]发现miR-31、miR-93、miR-143、miR-146a等4种miRNAs在AD患者血清中表达显著下调，该实验又同时发现miR-146a在轻度认知功能障碍(mild cognitive impairment，MCI)的患者中表达上调，提示miR-146a在AD的发生发展中存在着动态的变化。Dong等还发现[14]，与健康对照组相比，4种miRNAs中只有miR-146a在AD患者的大脑中富集最显著。上述miR-146a在AD发生的早期及后期表达异常的不同有可能为AD 的早期诊断提供新的依据。Müller等[15]对脑脊液中miRNA的表达水平进行研究，发现只有miR-16和miR-146a能够在无血细胞的脑脊液中被检测到；由于脑脊液样品通常含有血液来源的细胞，所以该研究进一步进行筛选发现miR-146a的表达水平在AD患者的脑脊液中显著下降，可以从正常人中区分出AD患者。但此方法敏感性稍差且需要进行腰椎穿刺来获取脑脊液，属于有创操作，在临床上应用可能有一定的困难。

肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis，ALS)是一类中年以后隐袭起病、慢性进行性病程的，以上、下运动神经元同时受累为主要表现的运动神经元病。Koval等[16]通过miRNA微阵列芯片技术检测了啮齿动物ALS模型和人类ALS尸体解剖样本脊髓组织中miRNA的水平变化，发现miR-146a在ALS动物模型和人类ALS尸体组织中表达均显著升高。此外，与ALS相关的几种蛋白质如超氧化物歧化酶1(superoxide dismutase 1，SOD1)和Rho鸟嘌呤核苷酸交换因子(Rho guanine nucleotide exchange factor，RGNEF)具有调节低分子量神经丝(neurofilament，NFL)mRNA稳定性的能力，在健康人和散发性ALS患者的对比实验中，miR-146a*(miR-146a-3p)仅在ALS患者中表达上调，并且可以结合到ALS患者NFL mRNA的3′非翻译区，负性调节NFL的表达，提示miR-146a*(miR-146a-3p)在ALS的脊髓运动神经元中可以选择性抑制NFL mRNA的生成，进一步提示miR-146a在ALS中的潜在作用[17]。

亨廷顿病(Huntington disease，HD)是由Huntingtin(HTT)基因外显子1扩增多态CAG重复序列引起的常染色体显性进行性神经变性疾病。现有研究发现miR-146a在HD动物模型中表达下调，以TATA盒结合蛋白(tata-box binding protein，TBP)为靶点，并上调TBP的表达。TBP可以募集到突变体HTT的聚集体上导致HD的发生发展[18]。

4 miR-146a与神经系统自身免疫性疾病

神经系统自身免疫性疾病是以自体免疫细胞、免疫分子等攻击神经系统为主要机制的自身免疫性疾病。miR-146a具有强大的调节免疫反应和炎性反应的功能，miR-146a表达量的改变和许多自身免疫性疾病相关。

多发性硬化(multiple sclerosis，MS)是一种以中枢神经系统白质炎性脱髓鞘为主要病理特点的自身免疫性疾病。Wu等发现MS发病的主要原因为神经的炎性改变，在神经炎性反应过程中，大脑内皮细胞中的miR-146a表达上调，抑制活化T细胞核因子5(nuclear factor of activated T-cells 5，NFAT5)、Ras同源家族成员A(Ras homolog family member A，RhoA)、白细胞介素1受体相关激酶1(interleukin 1 receptor associated kinase 1，IRAK1)和 TRAF6等多个靶点蛋白质的表达，并且作为内源性的NF-kB抑制因子在神经免疫反应中减少白细胞的聚集，突出了其在大脑内皮的抗炎作用[19]。不同miRNAs对于MS的发病风险、严重性及易感性发挥着不同的作用。有研究表明，MIR146Ars2910164多态性位点与MS的易感性相关，MS相关等位基因的双重组合(MIR223*T + MIR146A*G/G)具有明显的性别偏差，在女性中表达更为显著[20]。MiR-146a中rs2910164G>C基因多态性和中国女性复发-缓解型MS(relapsing-remitting MS，RRMS)患者发病风险显著相关，该基因多态性可能通过调节成熟miR-146a的表达及炎性因子肿瘤坏死因子α(TNF-α)和干扰素γ(IFN-γ)的释放来影响该病的遗传倾向[21]。此外，还有实验研究发现miR-146a在未经诊治的RRMS患者的CD14+细胞中显著升高，并可以调节血液和中枢神经系统骨髓细胞的炎性反应，提示miR-146a在MS患者中可以影响中枢神经系统的损伤和修复[22]。可见，miR-146a 表达水平升高在MS的发生及发展过程中发挥着重要的调控作用。

重症肌无力(myasthenia gravis，MG)是一种神经肌肉接头传递障碍的获得性自身免疫性疾病。MG的发病机制主要由自身抗体介导，在免疫细胞和补体的参与下，神经肌肉接头突触后膜上的乙酰胆碱受体(acetylcholine receptor，AChR)被大量破坏，引起突触后膜传递功能障碍而发生肌无力。越来越多的证据表明miR-146a在MG的免疫调控中发挥着重要的作用，参与免疫系统B细胞和细胞因子的调控。Lu等[23]发现miR-146a在MG患者外周血单核细胞中表达显著上调，同时转染miR-146a抑制因子可以显著减少AChR特异性B细胞上miR-146a、CD40、CD80、Toll样受体4(Toll-like receptor 4，TLR4)以及NF-κB的表达，提示miR-146a能够调节AChR特异性B细胞的活化及其免疫反应。Zhang 等[24]也发现miR-146a通过TLR4/NF-κB信号通路介导在活化的B细胞中表达上调，miR-146a拮抗剂可以显著减少浆细胞、记忆性B细胞和B-1细胞的数量及B细胞上CD40、CD80、CD86的表达，而以miR-146a拮抗剂治疗患有MG症状的小鼠，其症状亦明显减轻。上述研究结果均提示miR-146a沉默有可能成为MG治疗的一种有效途径。

5 其他

MiR-146a还可能与神经系统的其他疾病有关。MiR-146a也参与癫痫的病理生理过程，并且可以反映癫痫的严重程度，但是miR-146a不能作为区分具体类型癫痫的生物学标记[25]。有实验证实miR-146a和IL-Iβ在儿童和未成熟小鼠内侧颞叶癫痫(mesial temporal lobe epilepsy，MTLE)的潜伏期、急性期及慢性期均表达上调，但不同时期表达水平存在一定差距，IL-Iβ表达水平在急性期最高，潜伏期最低，而miR-146a表达水平在急性期最低，潜伏期最高，慢性期两因子表达水平均不如其他阶段上调明显[26]。

miR-146a在中枢神经系统感染性疾病中也具有一定意义。有报道称miR-146a可能参与亚急性硬化性全脑炎(subacute sclerosing panencephalitis，SSPE)[27]和单纯疱疹病毒性脑炎(herpes simplex virus encephalitis，HSE)[28]的发病机制，并在SSPE和HSE患者中表达上调。MiR-146a的表达上调和人类朊蛋白相关的神经退行性疾病相关，如散发性克-雅病(sporadical Creutzfeldt-Jakob disease，sCJD)和Gerstmann-Straussler-Scheinker(GSS)病。在朊蛋白介导的感染中，miR-146a表达上调可能会整合到参与固有免疫或炎性反应的脑组织细胞中，从而不可逆转的加速神经元的退化[29]。

综上可见，越来越多的证据表明miR-146a在神经系统疾病中，尤其是中枢神经系统免疫性疾病中起着至关重要的作用。miR-146a有可能作为诊断神经系统疾病的生物标志物。随着对miR-146a功能的进一步了解，将为中枢神经系统疾病，尤其是中枢神经系统免疫性疾病发病机制的研究及其临床应用带来更广阔的前景。

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10.3969/j.issn.1006-2963.2017.06.009

国家自然科学基金资助项目(81371324， 81571166)；黑龙江省卫生计生委科研课题(2016-052， 2016-072)

150081 哈尔滨医科大学附属第二临床医院神经内科

王丽华，Email：wanglh211@163.com

R746.9

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1006-2963(2017)06-0421-05

2017-02-13)

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