与神经系统疾病相关的miRNA研究进展

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31No.33 Issue, Vol.6, November, 20202020年11月第6卷第33期智慧健康Smart Healthcare

·健康科学·前沿综述

与神经系统疾病相关的miRNA研究进展

杨永杰,王宇蝶,符庆臻,李祎莹*(通信作者)

(海南医学院,海南 海口 571199)

摘 要:中枢神经系统疾病常由自由基水平引起,自由基的异常增加,将导致系统的氧化应激,从而引起相应的中枢神经系统类疾病或者异常。由于血脑屏障的存在,常规治疗方式无法发挥作用,而miRNA在中枢神经系统疾病中存在独特的优势,一方面可越过血脑屏障,另一方面靶细胞能够摄取miRNA ,从而直接作用于靶基因,故miRNA在阿尔茨海默症、帕金森综合征等疾病的发生、发展、诊断及治疗中都发挥了重要作用。国内外许多研究均发现miRNA的异常是导致该类神经系统疾病发生的重要原因。基于此,本文综述近年来文献所报道的相应miRNA与中枢神经性疾病之间的关系。关键词:miRNA;神经系统疾病;作用机制本文引用格式:杨永杰,王宇蝶,符庆臻,等.与神经系统疾病相关的miRNA研究进展[J].智慧健康,2020,6(33):31-32.

Research Progress of miRNAs Related to Nervous System Diseases

YANG Yong-jie, WANG Yu-die, FU Qing-zhen, LI Yi-ying*

(Hainan Medical College, Haikou, Hainan ,571199)

ABSTRACT:Central nervous system diseases may be often caused by free radicals level, whose abnormal increase may lead to oxidative stress in system, resulting in corresponding central nervous system diseases or abnormalities. However, due to existence of blood-brain barrier, routine treatments can not function. The miRNA has unique advantages in central nervous system disease, which can cross blood-brain barrier, on the other hand, target cell can take up miRNA and act on target gene directly. Therefore, miRNA plays an important role in the occurrence, development, diagnosis and treatment of Alzheimer’s disease, Parkinson's syndrome and other diseases. Many studies at home and abroad have found that abnormality of miRNA is an important cause of neurological disease. Based on this, the article reviews the relationship between corresponding miRNAs and central nervous diseases ,which was reported in literature in recent years.KEY WORDS:MiRNA; Nervous system disease; Mechanism of action

0 引言

微小RNA(miRNA)的结构及性能特殊,其序列短,

长度约为22nt,普遍存在于生物体内,在动物体内具有

重要的调控作用。其异常可以引起各种疾病,目前发现其

异常可以引起结肠癌等各种癌症的发生,例如miRNA-21

可以参与几乎所有的癌症。经研究发现,常见的中枢神

经系统疾病,例如阿尔兹海默症、帕金森综合征、多发

性硬化等均与miRNA有一定关系,但对于不同的中枢神

经系统疾病,与之相关的miRNA及其表达也各不相同。

本文主要对miRNA的一般特性、功能及其在上述神经系

统疾病中的发生发展以及相互关系进行综述。

1 帕金森病

目前研究结果表明miRNA分子在帕金森病(PD)的

发生发展过程中发挥着极为重要的作用。PD患者脑脊液

(cerebrospinal fluid,CSF)产生的外泌体可选择性

过表达或抑制某些miRNA表达。有研究发现[1],PD患者

CSF外泌体中miRNA-1和miRNA-19b-3p水平明显下降,

miRNA-153、miRNA-4093p、miRNA-10a-5p以及与多巴胺

突触通路相关的miRNA-1363p和miRNA-433表达水平明

显升高。其中,miRNA-4093p的临床诊断的意义可能最大,

推测对CSF外泌体中的miRNA-153和miRNA-4093p联合监测对PD有诊断作用。PD患者血浆外泌体中miRNA-10a-5p、miRNA-485-5p、miRNA-15b和miRNA-195的表

达上调,目前认为血浆外泌体中的这些mi-RNA能够成为

PD诊断的生物标志物,但该研究进行试验的样本有限,

需要更多的研究进一步证实[2]。

2 阿尔兹海默病

阿尔兹海默病(alzheimer disease,AD)目前普遍

存在于老年人群,临床上显示为神经退行,病因同样不

明确,主要也是与环境和遗传因素相关,患者的进行性

认知功能出现障碍和相关的行为出现明显损害,患者在

记忆、语言、认知、视觉、精细活动等方面有明显损害。

目前研究发现miRNA可以有效调控淀粉样前体蛋白。因

而在阿尔茨海默病方面存在潜在的应用价值。李梦瑶等

研究发现淀粉样前体蛋白miRNA能够与其他的miRNA结

合,例如miRNA-106a和miRNA-106b,结合后进而下调这

些在AD患者前颞叶皮层的表达[3]。在海马和颞叶皮层,

这些AD明显影响该区域,其miRNA-146a的表达明显上调,

而在其他区域,该miRNA不受影响,其水平基本维持不

变。Satoh等基于miRNA序列测试[4]对48例阿尔兹海默

病患者血液中的miRNA-15a进行分析,发现其与22例正

常对照血液相比,明显发现其在AD 血液中表达下调。另DOI:10.19335/j.cnki.2096-1219.2020.33.015

基金项目: 本文系海南医学院2016年培育基金(项目编号:HY2016-1);2020年海南省科协青年科技英才创新计划项目(项目编号:QCXM202023);海南医学院创新创业训练计划项目(项目编号:HYCX2016017);海南医学院创新创业训练计划项目(项目编号:201711810016)32智慧健康Smart Healthcare2020年11月第6卷第33期No.33 Issue, Vol.6, November, 2020

外研究者也研究了AD患者血液中一系列其他的miRNA的

变化,发现miRNA-107在AD患者血液中也表达下调。而

miRNA-34c在AD患者外周单核细胞和血浆中明显升高。

相比AD患者,轻度认知障碍期受试者(mild cognitive

impairment,MCI)和痴呆期受试者(dementia of the

Alzheimer type,DAT)的miRNA-29c也存在一定的变化,

使用较大标本量的MCI和DAT受试者分别进行了血浆外

泌体的检测,结果显示,相比健康受试者,MCI和和DAT

者血浆外泌体中该miRNA的值降低明显,这也间接说明

miRNA-29c在AD的早期诊断中存在一定的价值[5]。

3 多发性硬化

多发性硬化症(multiple sclerosis,MS)为自身免

疫性疾病,该疾病的病灶集中在大脑、脊髓和脱髓鞘这

些神经中枢,其异常导致发生多发性硬化症。目前,治疗

这类疾病主要集中在两方面,一方面是抑制该病变的进

展,例如炎性脱髓病变进展的抑制,从这个途径抑制该

病变的恶化以及复发;另一方面需要选择合适的治疗方

案,特别是在该疾病的晚期,要采取正确的对症治疗和

支持疗法,这是由于在该病变的晚期,患者的痛苦很难

承受。一般来说,急性发作的患者可以部分恢复相关功能,

但也存在复发和恶化的可能性,并且该概率难以预测。

Waschbisch等通过提取复发缓解型多发性硬化患者的

外周血单个核细胞应用RT-qPCR的方法分析了相对表达

的5种候选miRNAs,包括miR-20b、miR-142-3p、miR-146a、miR-155、miR-326,比较36例多发性硬化患者在

不同治疗方案中这5种miRNAs 表达水平的差异性,结果

显示,miR-142-3p和miR-146a与多发性硬化的发生有关,

为进一步研究多发性硬化的治疗和缓解方法提供参考[6]。

4 脑卒中

“脑卒中”(cerebral stroke)又称“中风”,一

般在40岁以上的人群中多发,但正变得越发年轻化,

常由脑部血管突然破裂或者堵塞,血液流通异常,大脑

无法被正常供血,最常见的即为引起大脑组织损伤,进

而导致脑卒中,常见的脑卒中分为缺血性脑卒中和出血

性脑卒中。Tsai研究发现在中风病人中,其脑血管循环

血中miRNA-21明显升高,但miRNA-221却存在显著下

降,进一步研究发现Ang-Ⅱ同样异常增加,而Ang-Ⅱ

是由miRNA-221/222的下游基因控制,Ang-Ⅱ的异常变

化可以引起相应的炎症,从而导致脑卒中的出现,因此

这些miRNA或者引起变化的其他物质,例如Ang-Ⅱ等可作为潜在的脑血管疾病诊断标志物。另外也有研究者通

过小鼠脑动脉闭塞模型进行研究,发现其中miRNA-122

的表达异常,即表达明显下调,进一步研究发现,直接

使用miRNA-122可以抑制脑卒中的发生和病症发展,

该药理机制主要是通过靶向作用于基因编码的iNOS相

关。体外研究发现,外泌体的摄取和神经元和远端轴

突相关,而相应表达的miRNA可以直接发挥作用,例如

miRNA-17-92,其由间充质干细胞分泌的外泌体表达,可

以直接作用于少突胶质细胞、神经发生和轴突,而相应

的变化则可以减少脑卒中的病症及变化。另外也有研究

确认了类似过程的存在,例如miRNA-1792基因簇是由间

充质干细胞外泌体所表达的,该外泌体摄入进一步表达

获得的miRNA-17-92可以影响大鼠的神经功能,这是由

于miRNA-17-92可以直接激活PI3K/Akt/mTOR信号传导

途径。这些研究表达相应的外泌体以及其表达的miRNA

可以直接用于治疗脑卒中。

5 结论

本文综合了近年的研究成果,研究了多种神经系统

疾病中miRNA的变化。发现miRNA在脑卒中、阿尔兹海

默病和多发性硬化等疾病的表达水平发生变化,推断

miRNA有助于预测、诊断、检测这些疾病的发生,这些