姜揚(yáng)，徐冰，隋軼，任莉，曹曉攀，孫曉紅

(1中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院，沈陽(yáng)110032；2 沈陽(yáng)市第一人民醫(yī)院)

miR- 137參與阿爾茨海默病分子機(jī)制的研究進(jìn)展

姜揚(yáng)1,2，徐冰2，隋軼2，任莉2，曹曉攀2，孫曉紅1

(1中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院，沈陽(yáng)110032；2 沈陽(yáng)市第一人民醫(yī)院)

阿爾茨海默病(AD)是癡呆病中最常見(jiàn)的類型，其主要病理機(jī)制包括細(xì)胞外沉積β淀粉樣斑(Aβ)、神經(jīng)元內(nèi)過(guò)磷酸化tau蛋白引起的神經(jīng)原纖維纏結(jié)(NFTs)、神經(jīng)元內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài)失調(diào)等。近年研究發(fā)現(xiàn)，miR- 137可能參與包括AD在內(nèi)的多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生過(guò)程。目前認(rèn)為，miR- 137可能通過(guò)調(diào)控其下游分子絲氨酸棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶和其靶基因CACNA1C、CHD12延緩Aβ沉積、調(diào)節(jié)神經(jīng)元內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài)、參與神經(jīng)元衰老過(guò)程等參與AD的發(fā)生、發(fā)展，但其具體分子機(jī)制仍需進(jìn)一步研究證實(shí)。

阿爾茨海默病；微小RNA；miR- 137；分子機(jī)制

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年全球AD患者已經(jīng)達(dá)到4 680萬(wàn)例，而我國(guó)約有569萬(wàn)例，已成為AD發(fā)病例數(shù)最多的國(guó)家；近年來(lái)，隨著我國(guó)人口老齡化進(jìn)程的加劇，AD的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)[1]。AD的病理特征為皮質(zhì)或皮質(zhì)下神經(jīng)元和突觸丟失，其主要的神經(jīng)病理學(xué)標(biāo)志包括細(xì)胞外沉積β淀粉樣斑(Aβ)、神經(jīng)元內(nèi)過(guò)磷酸化tau蛋白引起的神經(jīng)原纖維纏結(jié)等[2]。微小RNA(miRNA)是一類內(nèi)源性非編碼小分子RNA，可參與調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和功能[3]。miR- 137作為miRNA中的一員，參與包括AD在內(nèi)的多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病過(guò)程[4]。但目前對(duì)miR- 137參與AD發(fā)生、發(fā)展的具體分子機(jī)制尚不完全清楚。本文結(jié)合文獻(xiàn)就近年關(guān)于miR- 137參與AD發(fā)生、發(fā)展的分子機(jī)制研究進(jìn)展作一綜述。

1 miR- 137概述

miR- 137在人類基因組參考序列GRCh38版本中，miR- 137的編碼基因MIRN137位于1p22的chr1：98046070- 98046171[- ]區(qū)域[5]。miR- 137有莖環(huán)結(jié)構(gòu)miR- 137和成熟miR- 137兩種形式。莖環(huán)結(jié)構(gòu)miR- 137最終在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)由核酸內(nèi)切酶Dicer作用形成成熟miR- 137。成熟miR- 137序列為59- UUAUUGCUUAAGAAUACGCGUAG- 81。通常情況下，成熟miR- 137整合入RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物(RISC)，作為RISC的一部分通過(guò)不完全堿基配對(duì)識(shí)別靶mRNA，引起mRNA的失活、穩(wěn)定性降低或翻譯效率下降，從而起到RNA沉默和基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)作用[6]。近年研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元中富含miR- 137，在皮質(zhì)層(如齒狀回)和海馬體分子層含量較多，但在小腦和腦干中含量相對(duì)較少[3]。成人海馬區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞增殖、分化與miR- 137表達(dá)水平直接相關(guān)，說(shuō)明miR- 137與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育密切相關(guān)，故miR- 137與神經(jīng)系統(tǒng)疾病亦可能有關(guān)。

2 miR- 137參與AD發(fā)病的分子機(jī)制

miR- 137主要通過(guò)抑制細(xì)胞外Aβ沉積、調(diào)控Ca2+穩(wěn)態(tài)以及矯正tau蛋白過(guò)磷酸化來(lái)延緩AD的發(fā)病。其作用主要通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)：①通過(guò)轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)下調(diào)絲氨酸棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶長(zhǎng)鏈1(SPTLC1)表達(dá)，從而下調(diào)絲氨酸棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶(SPT)水平。由于SPT能夠促進(jìn)神經(jīng)酰胺的生成，而神經(jīng)酰胺不但與Aβ的內(nèi)源性生成及從頭合成有關(guān)，還能引起氧化應(yīng)激介導(dǎo)的神經(jīng)元死亡，故miR- 137可通過(guò)對(duì)SPTLC1的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)，降低Aβ內(nèi)源性生成及從頭合成作用，繼而起到延緩神經(jīng)元死亡的作用；②miR- 137通過(guò)調(diào)控下游靶基因α1C亞單位基因(CACNA1C)表達(dá)的電壓依賴性L型鈣通道α1C亞基(CaV1.2)，抑制CaV1.2過(guò)表達(dá)引起的Ca2+穩(wěn)態(tài)失調(diào)以及CaV1.2和Ca2+引起的tau蛋白在軸突上的錯(cuò)誤定位；③miR- 137調(diào)節(jié)其下游靶基因鈣黏蛋白(CDH)基因表達(dá)的鈣黏蛋白(cadherin)，在早老蛋白1(PS1)的作用下，cadherin與磷酸肌醇3- 激酶(PI3K)結(jié)合，可由PI3K/Akt/GSK- 3通路抑制tau蛋白磷酸化，從而抑制神經(jīng)元死亡。

2.1 調(diào)節(jié)SPT，延緩Aβ沉積 Aβ是由淀粉樣前體蛋白(APP)經(jīng)過(guò)分泌酶分解或溶酶體分解生成的蛋白質(zhì)[7]。SPT是由SPTLC1、SPTLC2或SPTLC3中的兩種組合形成的異源二聚體[8]，在腦組織內(nèi)通常為SPTLC1和SPTLC2兩種亞基聚合而成。有研究發(fā)現(xiàn)，miR- 137可通過(guò)對(duì)SPTLC1表達(dá)的調(diào)節(jié)影響SPT在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)，二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[9]。有研究在老鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞中觀察到，過(guò)表達(dá)miR- 137能通過(guò)下調(diào)SPTLC1而下調(diào)SPT表達(dá)，還能降低胞內(nèi)神經(jīng)酰胺以及胞外Aβ含量；而miR- 137表達(dá)下降時(shí)，SPT、胞內(nèi)神經(jīng)酰胺及Aβ沉積明顯升高，故miR- 137與SPT、胞內(nèi)神經(jīng)酰胺及Aβ沉積之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。SPT水平與神經(jīng)酰胺水平呈正相關(guān)關(guān)系，神經(jīng)酰胺不但可促進(jìn)致病性分泌酶運(yùn)輸?shù)街ぜせ罘腔顒?dòng)性BACE1，還能促進(jìn)BACE1乙?；黾覤ACE1穩(wěn)定性，從而促進(jìn)APP經(jīng)BACE1途徑生成長(zhǎng)鏈Aβ42。除此之外，神經(jīng)酰胺促進(jìn)致病性分泌酶運(yùn)輸?shù)街さ倪^(guò)程還能激活γ- 分泌酶生成Aβ這一途徑[10，11]。另外，神經(jīng)酰胺還可通過(guò)促進(jìn)活性氧(ROS)增加、細(xì)胞色素C釋放等途徑驅(qū)動(dòng)神經(jīng)元死亡[12]。Aβ沉積發(fā)生后，由于Aβ的存在使中性SM酶(N- SMase)水平增加，升高的N- SMase又可引起神經(jīng)酰胺產(chǎn)生增多，從而形成一個(gè)由神經(jīng)酰胺升高促進(jìn)Aβ沉積，Aβ沉積引起N- SMase升高，而升高的N- SMase反過(guò)來(lái)又促使神經(jīng)酰胺水平升高的神經(jīng)酰胺/Aβ循環(huán)/N- SMase循環(huán)。因此，提高miR- 137表達(dá)可通過(guò)抑制神經(jīng)酰胺/Aβ/N- SMase循環(huán)來(lái)延緩AD的發(fā)生、發(fā)展。有研究證實(shí)，miR- 137能通過(guò)負(fù)反饋調(diào)節(jié)SPTL1表達(dá)控制SPT水平，且與SPT、神經(jīng)酰胺以及Aβ沉積呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即miR- 137可能通過(guò)SPT/神經(jīng)酰胺/Aβ通路來(lái)對(duì)抗AD的發(fā)生[9]。因此，miR- 137可能通過(guò)遏制miR- 137/神經(jīng)酰胺/N- SMase/Aβ循環(huán)和下調(diào)miR- 137/SPT/神經(jīng)酰胺/Aβ通路來(lái)減緩AD的發(fā)病過(guò)程。但SPT和神經(jīng)酰胺是如何受miR- 137轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的分子機(jī)制、SPT與神經(jīng)酰胺是否作為同一通路影響Aβ形成以及SPT是否還能通過(guò)除神經(jīng)酰胺以外的其他通路調(diào)節(jié)Aβ等尚不清楚，仍需要進(jìn)一步研究。

2.2 調(diào)節(jié)CACNA1C，影響神經(jīng)元內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài) CACNA1C是定位于人染色體12p13.33上編碼CaV1.2的miR- 137的下游靶基因。CaV1.2多存在于大腦神經(jīng)元漿膜上，廣泛分布于神經(jīng)元細(xì)胞體、樹(shù)突、軸突和軸突終端以及海馬體的膠質(zhì)細(xì)胞突起中，可使鈣離子流入細(xì)胞內(nèi)。CaV1.2的主要特點(diǎn)包括電壓敏感性、離子選擇性以及鈣通道阻斷劑(CCBs)阻斷性。因此，CaV1.2可作為CCBs的作用靶點(diǎn)[13]。近年研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài)失調(diào)可能參與了Aβ的形成和沉積，故推測(cè)細(xì)胞內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài)失調(diào)可能參與AD的發(fā)生。Anekonda等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在人成神經(jīng)細(xì)胞瘤細(xì)胞系中CACNA1C表達(dá)與Aβ沉積呈正相關(guān)關(guān)系。AD患者神經(jīng)元中，不受控制的Ca2+增加可觸發(fā)大腦海馬體質(zhì)膜CaV1.2過(guò)表達(dá)，而增多的CaV1.2可進(jìn)一步加劇Ca2+流入，從而形成一個(gè)惡性循環(huán)。與此同時(shí)，Ca2+毒性或CaV1.2過(guò)表達(dá)也可導(dǎo)致tau蛋白錯(cuò)誤定位于細(xì)胞體樹(shù)突而不在正常的軸突位上[15,16]。有研究發(fā)現(xiàn)，tau蛋白的清除通路與自噬體通路緊密相連，而tau C3優(yōu)先通過(guò)自噬作用途徑降解[17]，通常將這種毒性稱為Aβ- CaV1.2- ptau- 自動(dòng)吞噬通路。Daschil等[18,19]研究發(fā)現(xiàn)，CaV1.2亞基只有在Aβ斑塊形成后才顯著上調(diào)，LTCC在小鼠皮質(zhì)層中的Aβ斑塊核心表達(dá)，且LTCC阻滯劑能夠誘導(dǎo)與Aβ相關(guān)的皮質(zhì)層血管形成，而LTCC mRNA并無(wú)顯著變化。但Daschil等[20]研究發(fā)現(xiàn)，Aβ肽短期內(nèi)增加LTCC表達(dá)，但在孵化3周的星形膠質(zhì)細(xì)胞中LTCC表達(dá)減少，表明單獨(dú)的Aβ多肽或斑塊不足以引起LTCC表達(dá)。除此之外，Koran等[21]研究發(fā)現(xiàn)，晚發(fā)性AD中RYR3- CACNA1C在基因-基因水平上的相互作用能使胞內(nèi)Ca2+水平增加，導(dǎo)致Aβ產(chǎn)生和沉積，但該研究在單核苷酸多態(tài)性水平的相互作用中沒(méi)有獲得重復(fù)，且miR- 137是否參與其中或在其中扮演什么角色尚需進(jìn)一步研究。

流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，CCBs可預(yù)防或減緩AD的進(jìn)展速度[22]；Anekonda等[23]研究發(fā)現(xiàn)，LTCC特異性阻滯劑(如伊拉地平)能夠通過(guò)阻斷CaV1.2延緩AD的發(fā)生。CACNA1C作為miR- 137的主要靶基因之一，在AD發(fā)病過(guò)程中具有舉足輕重的作用，但有關(guān)miR- 137調(diào)節(jié)CACNA1C的具體分子機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

2.3 調(diào)節(jié)CDH表達(dá)cadherin，影響tau蛋白過(guò)磷酸化 Meng等[24]在GEO數(shù)據(jù)庫(kù)中通過(guò)豐富度分析等方法發(fā)現(xiàn)，AD和衰老共同享有某些通路，如cell/adhesion/cadherins通路，這些通路在AD和衰老過(guò)程中均具有重要作用。PS1與PI3K亞基p85結(jié)合后能促進(jìn)cadherin與PI3K結(jié)合，cadherin與PI3K結(jié)合后能激活PI3K下游蛋白激酶B(Akt)中第473位色氨酸殘基和第308位蘇氨酸磷酸化，促進(jìn)糖原合酶激酶3(GSK- 3)磷酸化并使其失活，從而抑制在AD中依賴GSK- 3的tau蛋白殘基過(guò)度磷酸化，達(dá)到對(duì)抗AD的作用。而cadherin缺失時(shí)，PS1通過(guò)PI3K/Akt/GSK- 3通路對(duì)tau蛋白磷酸化的抑制作用大大降低[25]。說(shuō)明cadherin在對(duì)抗tau蛋白磷酸化，延緩AD的發(fā)病具有舉足輕重的作用。

2.4 調(diào)控其他靶基因 根據(jù)生物信息學(xué)預(yù)測(cè)，miR- 137還存在其他潛在與AD相關(guān)的靶基因，如SMEK、HMGN3、DR1NA、DMRT3、MBNL2、KCNMB2等，但這些靶基因在AD發(fā)病中的分子作用機(jī)制目前研究較少。

目前已發(fā)現(xiàn)多種與miR- 137有關(guān)的信號(hào)通路調(diào)節(jié)AD相關(guān)基因表達(dá)，這些通路有可能相互交叉，共同影響AD的發(fā)生、發(fā)展。因此，明確miR- 137與AD的關(guān)系對(duì)于了解miRNA在AD發(fā)病機(jī)制中的作用意義重大。但到目前為止，miR- 137在AD發(fā)生、發(fā)展中的作用尚未完全清楚，還有待于進(jìn)一步研究。

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遼寧省“百千萬(wàn)人才工程”資助項(xiàng)目(遼百千萬(wàn)立項(xiàng)[2017]53號(hào))；沈陽(yáng)市科學(xué)技術(shù)計(jì)劃(F16- 206- 9- 12)。

孫曉紅(E- mail： sunxiaohong1972@hotmail.com)

10.3969/j.issn.1002- 266X.2017.36.034

R741

A

1002- 266X(2017)36- 0100- 03

2017- 03- 28)