microRNA在雙相情感障礙中的研究進展☆

王汨 陸邵佳 李凌江

雙相情感障礙(Bipolar disorder，BD)是一種臨床上常見的精神科疾患，主要臨床特征為情緒的轉變：既有躁狂或輕躁狂發作，又有抑郁發作的一類心境障礙。目前雙相情感障礙的診斷只能依靠專業精神科醫師的精神狀況檢查，治療主要針對臨床癥狀，鋰鹽是主要治療藥物之一[1]，針對雙相情感障礙的系統心理治療可以預防或延緩其復發[2]，但目前該疾病尚不能 治 愈[3]。

雙相情感障礙病因不明，目前認為其受遺傳和環境因素共同作用的影響[4]，目前雙相情感障礙的神經病理學或病理生理學尚無一致意見[5]，且廣泛接受的動物行為模型也沒有建立[6，7]，這些均增加了雙向情感障礙發病機制研究和治療的難度。近年來研究發現microRNA(miRNA)在細胞分化凋亡、生物發育等方面起重要作用[8]且廣泛參與疾病的發生發展過程，也在神經精神疾病發生發展過程中有重要作用[9，10]，部分miRNAs(miRNA-134、miRNA-34a、miRNA-221、miRNA-132 等)的分布和功能異常與雙相情感障礙的病理生理機制及治療相關[11-13]。隨著轉化醫學的進展，這些miRNAs可能發展為雙相情感障礙診斷的標記物或治療靶點[13，14]。本文主要對miRNA的合成、功能及其在雙相情感障礙研究中的進展進行綜述，希望對以后的研究提供幫助。

1 miRNA的生物合成及功能

miRNA是一類長約21個核苷酸的非編碼小RNA調節分子[15]，Lee等首先發現miRNA有下調線蟲某些基因表達的功能，隨后研究則發現miRNA廣泛存在于生物界中[16]，通過與目標信使 RNA(mRNA)分子的 3’非編碼區(3’untranslated region，3’UTR)結合，根據序列的互補程度，引起目標mRNA翻譯抑制或降解，進而導致蛋白質合成降低[17，18]。 盡管如此，最近的研究表明miRNA也有上調基因表達的功能[19]。

miRNA的生物合成及成熟過程非常復雜，需要特定的細胞機制和多個步驟參與[20]。在細胞核中，miRNA基因首先轉錄生成初始 miRNA(pri-miRNA)，然后初始 miRNA在 Drosha和Dicer酶的剪切作用下生成長約70個核苷酸含有莖環結構的雙鏈前體 miRNA(pre-miRNA)[21]。 前體 miRNA 被轉運蛋白Exportin 5 和 Ran GTPase 轉移至胞質[22]，在 Dicer酶的剪切作用下生成約21個核苷酸長度的雙鏈microRNA[23]。然后雙鏈解開為兩條單鏈分子，其中一條鏈降解，另外一條與Argonaute蛋白結合形成RNA誘導沉默復合物(RNA-induced silencing complex，RISC)。 RISC與目標 mRNA 的 3’UTR結合，通 過miRNA與目標mRNA不完全互補，導致目標mRNA的降解或翻譯抑制，最終使蛋白質合成降低[24]。但在靜止期的細胞中，miRNA可通過與目標 mRNA 3’UTR的 AREs(AU-rich elements)結合而激活翻譯過程[19]。

通常每個miRNA可以作用于數百個基因位點，可調節大量目標mRNA的表達[25]，據估計哺乳動物約30%的蛋白質編碼基因活性受miRNA的調控[26]?？傊?，miRNA在細胞發育、分化、增殖、代謝和凋亡等過程中發揮重要作用[8]。

2 miRNA與雙相情感障礙

研究發現大量miRNAs在腦中表達，其中一些特異性在大腦中表達[27，28]。 miRNAs 在中樞神經系統發育、神經元分化、神經元可塑性等方面發揮重要作用[29-31]，且miRNAs與眾多中樞神經系統疾病(神經系統腫瘤、神經退行性疾病、精神科疾病等)的發生發展相關[9，32，33]。

雖然miRNAs在許多疾病中表達異常，但目前尚不能肯定這些miRNAs表達的改變是疾病發生的原因[34]。最近研究表明miRNA與突觸發育的各個階段及晝夜節律有關[11，35，36]，miR-134是首個發現與突觸活性有關的 miRNA[37]，而 miR-132可能通過影響晝夜節律而最終導致心境障礙的發生。miRNA表達的微小變化，可改變多個基因的表達，可能造成精神疾病分子水平的顯著改變。因此miRNA通過調控基因轉錄后水平的表達，可能在精神疾病(如精神分裂癥、雙相情感障礙、自閉癥等)中發揮重要作用，也可作為生物標記物幫助這些疾病的診斷及治療評價，且miRNA可能為疾病的藥物治療提供新靶點[9，38]。

2.1 動物研究 對雄性Kyoto Wistar大鼠長期使用心境穩定劑(鋰鹽和丙戊酸鈉)，Zhou等[39]發現大鼠海馬中miRNA的表達水平發生改變。隨后用定量PCR證實改變的miRNAs有：let-7b，let-7c，miR-128a，miR-24a，miR-30c，miR-34a，miR-221，和miR-144。這些miRNAs與軸突生長和神經形成有關，并參與 PTEN，ERK及 Wnt／β-catenin等信號通路，其中部分miRNAs的目標基因也是雙相情感障礙的候選基因。情緒穩定劑的使用可增加體內潛在易感基因的數量，如二肽酰肽酶 10(dipeptidyl peptidase 10，DPP10)，代謝型谷氨酸受體 7(metabotropic glutamate receptor 7，GRM7)，和甲狀腺激素受體β(thyroid hormone receptor beta，THRB)。 鋰鹽或丙戊酸鈉處理小鼠海馬神經元后，miR-34a水平降低而GRM7水平升高(GRM7是miR-34a的一個目標基因)。miR-34a前體處理的小鼠海馬神經元中GRM7表達水平降低，而miR-34a抑制劑處理后GRM7表達水平增強，表明鋰鹽和丙戊酸鈉可通過內源性miR-34a調節GRM7的表達來實現其藥理作用。他們首次證實了miRNA可能在抗精神藥物的使用過程中發揮作用。

在鋰鹽處理的淋巴母細胞株(雙相情感障礙Ⅰ型患者家系中分離培養)中，Chen等[40]發現 13個 miRNAs表達水平發生改變。處理后4 d的細胞株中有7個miRNAs表達水平發生改變，其中 4個 miRNAs(miR-34a，miR-152，miR-155，miR-221)的水平在處理的16 d中持續發生變化，而 miR-34a，miR-221的表達改變也見于鋰鹽處理后的大鼠海馬中[39]。miRNA是分子水平研究鋰鹽作用機制的候選目標，其可能成為評價鋰鹽治療效果的關鍵生物標記物。

2.2 臨床研究(尸解發現) 采用TaqMan低密度陣列技術評估尸解患者(35例精神分裂癥和35例雙相情感障礙)前額葉皮質層中667個microRNAs的表達情況，Kim等[12]發現雙相情感障礙組有15個miRNAs表達異常： 7個表達增加(hsa-miR-504，hsa-miR-145,hsa-miR-22,hsa-miR-145*,hsa-miR-133b,hsa-miR-154*,hsa-miR-889)，8 個表達減少(hsa-miR-454*，hsa-miR-29a，hsa-miR-520c-3p，hsa-miR-140-3p，hsa-miR-767-5p，hsa-miR-874，hsa-miR-32，hsa-miR-573)。 表達增加的 miRNAs都呈中高度表達且相互之間的相關性高，而表達減少的miRNAs呈中低度表達且相互之間無明顯相關性，miRNA可能通過調控雙相情感障礙候選基因的表達而參與該病的發生發展。

采用實時定量PCR比較尸解腦組織標本(包括精神分裂癥組，雙相情感障礙組和正常陰性對照組)中435個miRNAs和18個小核仁RNAs表達的情況，Moreau等[41]發現樣本儲存時間，大腦的pH值等對miRNA影響較大。研究中19%的miRNAs在精神分裂癥或雙相情感障礙組中發生改變，大部分表現為表達水平的降低，且雙相情感障礙組降低較為明顯，表明這些表達改變的miRNAs可能參與了雙相情感障礙復雜的發病過程。

2.3 臨床發現 RT-PCR檢測21例雙相情感障礙Ⅰ型狂躁相患者和匹配的對照組血漿中miR-134的表達水平，Rong等[13]發現雙相情感障礙躁狂相患者血漿中miR-134的表達水平在不同時相(未用藥前，用藥2周，用藥4周)均顯著低于對照組。隨著治療時間的延長患者血漿中miR-134的表達水平有所上升，用藥4周后患者血漿中miR-134的表達水平已顯著高于未用藥物前。miR-134未用藥前的表達水平及用藥后的變化水平均與患者的Beck-Rafaelsen躁狂量表得分呈負相關，表明患者血漿中miR-134表達水平的降低可能與雙相情感障礙躁狂相的病理生理及癥狀的嚴重程度相關。因此雙相情感障礙患者血漿中miR-134可能作為急性躁狂發作及評價情感穩定劑治療有效性的潛在外周標記物。

雖然 Kim 等[12]和 Moreau 等[41]在尸解研究中未發現 miR-134的顯著改變，與Rong等[13]的研究結果有所不同，可能是因為miR-134表達水平的改變發生在腦的其他區域而非前額葉皮層，或者腦組織尸檢結果與活體循環系統檢測結果有所不同[38]。 但 Rong 等[13]的研究表明血漿中的 miRNA 可作為潛在標記物來指導雙相情感障礙躁狂發作的診斷及治療評價，也可能為雙相情感障礙治療提供新的靶點。

3 展望

雙相情感障礙病因不明，缺少特異性的客觀診斷指標，且雙相情感障礙易復發，目前臨床治療仍存在很多不足。miRNA在轉錄后水平調控基因的表達可能參與神經精神疾病的發生發展，因此miRNA是精神分裂癥、雙相情感障礙、焦慮癥、抑郁癥及自閉癥等精神科疾病研究的一個新方向[38，42，43]，盡管該領域的研究處于早期階段且需要相應的技術改進，但人類豐富的miRNA系統仍然為抗精神病藥物的藥理定位提供了可能性，目前已有科學家在進一步探討針對特定miRNA的新型抗精神病藥物的研究[42，44]。雖然目前miRNA在雙相情感障礙中的研究有限，但進一步研究miRNA在雙相情感障礙發病機制及藥物治療中的作用，可能為雙相情感障礙的診斷提供客觀依據。同時通過檢測臨床治療過程中雙相情感障礙患者miRNA表達水平的改變以確定藥物療效，或者將相關的miRNA作為藥物靶點研制新型的抗雙相情感障礙的藥物，這些為雙相情感障礙的診斷及治療提供了廣闊的應用前景。

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