miRNA-485-3p和miRNA-485-5p在阿爾茨海默病發病中的作用

張浩 傅曉鳳 楊夢雨 黎敏 王雪貞

阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是老年期最常見的癡呆類型，也是老年期最常見的慢性病之一。其起病較為隱匿，臨床表現主要為記憶功能、時間和空間定向力、執行功能，以及人格和行為等方面的損害。發展到后期，可并發全身系統的疾病，最終因此而死亡。晚期患者會逐漸失去日常生活的能力，給家庭和個人帶來沉重的負擔，因此早期的明確診斷和有效治療是AD 目前最為關鍵的問題。隨著研究的逐漸深入，miRNA-485 被發現在AD 中有著明顯的失調，其與AD 的發生發展可能存在密切的聯系。經過多年的研究發現，miRNA-485在AD 中主要是通過其兩個不同的亞型來發揮作用。其兩個亞型各自通過不同的途徑來對AD 進行調節，影響AD 的疾病進展。這為AD 的診斷和治療提供了新的研究方向，為研究AD 更為準確的生物標志物提供了新的依據。

1 AD及其臨床現狀

AD 是一類嚴重影響人類生活質量及生命健康的疾病，是引起癡呆癥的主要疾病。如今AD 被認為是世界第七大死亡原因，全世界大約有5 000 多萬的癡呆患者，其中大部分分布在中低收入國家，約占患病總人數的60%。隨著人口老齡化，患者的數目也在逐年增加。據統計，目前癡呆患者的每年增長數目可達到1 000 萬左右，預計到2050年，患者數目將達到1.52 億人[1]。這將給全世界公共衛生事業帶來嚴峻挑戰，是需密切關注的公共衛生問題。AD 是一種以進行性認知功能障礙為特征的中樞神經系統退行性疾病，是一種多因素的疾病[2]。其主要的解剖和病理生理變化為細胞外β 淀粉樣蛋白沉積形成的淀粉樣斑塊和細胞內tau 蛋白過度磷酸化所致的神經纖維纏結，同時伴有大量神經元和突觸的丟失[3]。AD 最常見的臨床表現為緩慢進展的遺忘癥，發展到后期可形成以遺忘為主的多領域癡呆癥，非遺忘表現多累及視覺、語言、執行、運動等方面[4]。AD 的臨床癥狀起病隱匿，早期可僅表現為輕微的記憶減退，常被誤認為是壓力過大或者正常衰老所引起[5]。所以早期不易被發現，難以得到及時的治療[6]。目前AD 的唯一決定性診斷是在患者大腦組織中觀察到Aβ 斑塊和神經纖維纏結，然而在現實的診療活動中這似乎難以實現[7]。在治療上，AD 也只能通過藥物來延緩疾病進展。目前AD 急需更為簡便及有效的診治方案。隨著對microRNA 的研究深入，microRNA-485 似乎可作為AD 的新的生物標志物，并為治療提供新的靶向。

2 了解microRNA

microRNA（miRNA）是真核細胞內的一種小型RNA，一般由19 至25 個核苷酸組成，能夠在轉錄后的基因沉默中發揮重要的調節作用[8]。經過一系列的生物合成過程，一個初級的miRNA 可形成一條成熟的雙鏈miRNA，雙鏈miRNA 可繼續生成兩條功能不同的子鏈miRNA（miRNA-3p 和miRNA-5p）[9]。子鏈miRNA 能夠與RNA 誘導的沉默復合物中相應的靶mRNA（信使RNA，其攜帶遺傳信息，在翻譯時作為蛋白質合成的模板）堿基配對，通過完全或不完全的堿基互補配對，來降解或阻斷mRNA 的翻譯[10]。在人類基因組中，接近有2 000 個基因用來編碼多個miRNA，同時miRNA 也可以通過序列特異性方式靶向人類基因中的60%[11]。單個miRNA所靶向結合的mRNA 可達數百個，同時也具有影響很多參與功能性相互作用途徑的基因表達的作用。miRNA 與靶標mRNA 結合后，可抑制mRNA 的翻譯，使目標蛋白質生成減少。然而，其效果通常不是簡單的表達沉默，而是降低蛋白質水平的更細微的效果，所以將多個miRNA 與單個mRNA 結合或通過同一途徑來靶向多個蛋白質時，能夠起到明顯放大作用[12]。目前已經發現miRNA 在人類許多疾病中，存在明顯的失調[13]，包括腫瘤、心血管系統疾病、神經疾病等多個領域。這表明miRNA 在人體中有著復雜的機制，可通過多種途徑、多種方式來影響人體的疾病進展。同時這也體現了其在治療許多疾病中的價值。

3 microRNA與AD的關系

AD 的病因復雜多樣，除遺傳變異外，表觀遺傳因素在AD 的發生發展過程中也有著重要作用，其中包括microRNA 對于AD 病理改變的影響[14]。相關的研究已經證實，AD 患者的外周血、外泌體、腦脊髓液和細胞外液中，可見多種miRNA 存在明顯的失調，當前已被認為是AD 診斷的潛在生物標志物[11]。據推測，在中樞神經系統中，miRNA 一方面可以通過調節神經發生和突觸可塑性及在人腦中的神經遞質的動態平衡來發揮相應的作用[15]。另一方面，miRNA 也會對機體的特異性及非特異性免疫產生影響，從而誘導神經炎癥的發生[16]。不管是突觸的功能受損還是神經炎癥介導的神經元死亡，都是AD 重要的病理表現。因此，miRNA在AD 發生發展中有著至關重要的作用。有研究經過對AD 患者的外周血中失調的miRNA 和大腦易損區發現的miRNA 進行交叉統計學分析，發現其中10 種miRNA（miRNA-107、miRNA-26b、miRNA-30e、miRNA-34a、miRNA-485、miRNA-200c、miRNA-210、miRNA-146a、miRNA-34c、miRNA-125b）在AD 早期存在明顯變化[17]。其中7種miRNA包括miRNA-125b、miRNA-146a、miRNA-200c、miRNA-26b、miRNA-30e、miRNA-34a、miRNA-34c 呈明顯上調的趨勢，3 種miRNA，包括miRNA-107、miRNA-210、miRNA-485 呈明顯下降趨勢[18]。這10 種miRNA 在AD 中的水平有高有低，表明不同的miRNA 可能會通過不同的途徑來作用于AD。近年來，miRNA-485 作為在AD 中新發現的miRNA 之一，其在AD 中的作用備受關注。

4 microRNA-485與AD的關系

miRNA485 作為一種miRNA，其前體同樣為雙鏈樣結構，經過合成加工后形成兩個不同的亞型，即miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p。miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p 雖然都是由miRNA-485加工而來，但似乎在AD 發生發展過程中有著截然相反的作用。miRNA-485-3p 是miRNA-485 于3’端形成的功能性的miRNA。在最近的研究中，發現在AD 患者和AD 動物模型中miRNA-485-3p 的表達水平明顯上調，其血清中miRNA-485-3p 的表達水平與AD 患者的MMSE 評分（簡易精神狀態檢查量表，可用于測定輕度認知功能障礙）呈明顯負相關[19]。在細胞實驗中，向小鼠原代神經元細胞中，轉染miRNA-485-3p后，凋亡相關斑點樣蛋白（ASC）和白細胞介素-1β（IL-1β）的釋放增加，轉染miRNA-485-3p ASO（miRNA-485-3p 反寡義核苷酸）則可減少Aβ 蓄積和神經炎癥，由此可見miRNA-485-3p 與AD 的嚴重程度有著明顯相關性，是AD 的促發因素[20]。miRNA-485-3p 可通過多種機制來促進神經炎癥的產生。（1）AIM2：AIM2 是一種先天性細胞質感受器，能夠識別病原體攜帶的外源性DNA 及機體細胞中受損細胞器的雙鏈DNA[21]。AIM2 可以與ASC（一種含有CARD的凋亡相關斑點樣蛋白）和caspase-1 結合，形成AIM2 炎性體，并通過細胞因子成熟和細胞焦亡等方式引起神經炎癥[22]。然而，在神經元細胞中AIM2 是miRNA-485-3p 作用的直接靶點，miRNA-485-3p 可通過MEG3/miRNA-485/AIM2 通路來調節AIM2 的表達[23]，并進一步調節神經炎癥反應。（2）PSMB8：蛋白酶體亞基β8 型（PSMB8）是一種特殊的免疫蛋白酶體，與多種神經系統疾病有著高度的相關性。在動物和細胞實驗中，選擇性抑制PSMB8 表達后，可明顯減輕神經炎癥[24]。PSMB8在細胞中是miRNA-485-3p 的直接靶標，miRNA-485-3p 過表達可促進PSMB8 的生成，介導神經炎癥的產生[25]。另一方面，神經元的丟失是AD 發病的明顯病理生理學改變[26]，而神經干細胞是神經系統中的原始細胞，具有分化成多種神經元及神經膠質細胞的潛能[27]。TRIP6 是一種LIM 結構域蛋白，存在許多蛋白質相互作用域，在脈絡叢上皮細胞的纖毛中發揮協同及轉運作用[28]。TRIP6 可以利用Notch 信號通路來促進新生神經干細胞的增殖并抑制其分化[29]，然而，miRNA-485-3p 可以通過靶向調節TRIP6 的表達來抑制神經干細胞的分裂、增殖，并進一步誘導其分化[30]。當miRNA-485-3p 過表達時，會抑制TRIP6 的表達，導致TRIP6 對神經干細胞的作用減弱，抑制神經干細胞的增殖，無法充分補充神經元的丟失，導致神經元死亡，引起認知功能下降[31]。由此可見miRNA-485-3p 可通過多種通路來影響AD 的發病過程。

miRNA-485-5p 在近幾年的動物實驗中發現，AD 小鼠的海馬中miRNA-485-5P 水平下調，miRNA-485-5p 過表達可促進AD 小鼠的學習和記憶能力。在細胞模型中，轉染miRNA-485-5p 模擬物，可見過度表達的miRNA-485-5p 逆轉了周細胞的凋亡[32]。由此，miRNA-485-5p 可能成為AD的保護性因素。神經突觸的穩態失衡也是AD 重要的病理生理學改變之一，已有研究表明，miRNA-485-5p 可以改變功能型突觸的數量，抑制樹突棘的功能及結構，而突觸前末梢的釋放特性未受影響[33]。miRNA-485-5p 對突觸的影響存在多種復雜的機制，（1）SV2A：SV2A 是一種突觸前蛋白，其過表達能夠促進突觸前膜神經遞質的釋放，然而在AD 患者的大腦病變區域可見明顯的表達下降[34]。當miRNA-485-5p 過表達時可見SV2A 表達明顯下調，當SV2A 過表達則會逆轉這一現象[35]。在AD中miRNA-485-5p 表達下降，使得SV2A 的表達增加，促進了突觸的神經遞質的傳遞，彌補AD 的突觸缺失，起到保護性作用。（2）BDNF：腦源性神經營養因子（BDNF）是大腦中分布最廣泛的神經營養因子之一，能夠調節多個腦區中突觸的結構、功能及可塑性[36]。在海馬區，主要是對海馬的長時程增強（LTP）有著重要作用，LTP 是突觸功能的長期增強，被認為是學習和記憶的基礎[37]。BDNF對miRNA-485-5p 存在明顯的正向調控作用[38]，兩者關系密切，BDNF 可能作為miRNA-485-5p 對突觸影響的機制之一。另一方面，B 位點淀粉樣蛋白前體蛋白裂解酶-1（BACE-1）是β-淀粉樣蛋白的促進因素，在AD中，其表達增多促進了淀粉樣蛋白的沉積，加重AD 進展[39]。BACE-1 反義轉錄物（BACE-1-AS）在AD 中表達增高，其能夠促進BACE-1 的生成[40]。目前已證實miRNA-485-5p 和BACE-1-AS 在對BACE-1 蛋白的調節方面具有相反的作用[41]，當miRNA-485-5p 下調時，BACE-1的表達增多，加速淀粉樣蛋白的沉積。miRNA-485-5p 在AD 中表達下降，在動物實驗中，使miRNA-485-5p 過表達能改善動物的認知及學習能力。過表達miRNA-485-5p 有望成為AD 治療的靶向。

5 小結

AD 作為一種不可被治愈的疾病，發病機制仍未完全明確，其早期起病隱匿，不易察覺，常被誤診。迫切需要更為精確的診斷標志物及有效的治療方法。隨著對miRNA 的研究深入，miRNA-485 的作用逐漸被揭示。AD 的主要病理表現為神經元的死亡和突觸的丟失。已發現miRNA-485 可通過多種不同的途徑來影響AD 的病理特征。miRNA-485包括兩種不同的子鏈miRNA，即miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p。miRNA-485-3p 在AD 中表達增多，作為AD 的促發因素，能夠促進AD 的發生發展。一方面，miRNA-485-3p 可通過對AIM2 和PSMB8的調節，來引起神經炎癥，加速神經元細胞的死亡。另一方面，miRNA-485-3p 可以靶向調節TRIP6 的表達，抑制神經干細胞的增殖，減少神經元細胞的來源，使神經元細胞生成減少。miRNA-485-5p 在AD 中水平明顯降低，其過表達可改善AD 引起的認知功能下降，作為AD 的保護性因素。miRNA-485-5p 可以通過對突觸的調節來影響AD 進展，具有改變功能型突觸的數量，抑制樹突棘功能及結構的作用。miRNA-485-5p 對突觸的調節，主要是依靠SV2A 和BDNF 來實現的。另外，miRNA-485-5p 還可以調節BACE-1 的水平，當miRNA-485-5p 下降時，使BACE-1 表達增多，加速淀粉樣蛋白的沉積，促進AD 進展。通過下調miRNA-485-3p 或者上調miRNA-485-5p，可見AD 引起的認知功能下降得到改善，這為AD 的治療提供了方向。

6 展望

miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p 在AD發病機制中展現了明顯的作用，有著提供新的治療靶向的潛在價值。隨著對AD 新的診斷及治療方法的迫切需要，miRNA-485-3p 和miRNA-485-5p 有望成為AD 新的生物標志物，并進一步為AD 提供更有效的治療方案。