miRNA在卒中后抑郁發病中作用機制的研究進展

秦小嬌，楊嘉君

(1上海海洋大學,上海201306；2上海市第六人民醫院東院)

近年來，腦卒中發病率、致殘率和致死率均較高。我國腦卒中發病率每年增加9%[1]。卒中后抑郁(PSD)是腦卒中的一種常見并發癥，是在臨床上急性腦血管損傷后發生的一種最常見的情感障礙性疾病[2]，主要臨床癥狀為自責、悲傷、情緒低落或興趣缺失，可發生于腦卒中的急性期、恢復期等階段[3]。PSD可減慢患者神經功能的恢復程度，不僅影響了患者的生活質量，而且升高了腦卒中的致殘率和病死率[4]。目前臨床尚無有效PSD治療方法，且PSD的具體發病機制尚不明確。微小RNA(MicroRNA, miRNA)是廣泛存在于真核細胞中的一種小分子非編碼RNA，長約22個核苷酸，miRNA可結合靶向mRNA的3′末端的非翻譯區(3′-UTR)，促進mRNA的降解或抑制mRNA翻譯，進一步影響靶基因的表達。miRNA基因在細胞核中經過酶Drosha處理成pri-miRNA，然后Drosha將其剪切成具有發夾結構的pre-miRNA。核轉運蛋白將其轉運到細胞質后，pre-miRNA被RNase Ⅲ 酶Dicer處理為雙鏈的miRNA。其中一個成熟的單鏈miRNA摻入到RNA誘導的沉默復合物(RISC)中，并與靶mRNA的3′-UTR結合，成為活躍的RISC/miRNA復合物(miRISC)。MiRISC通過mRNA的降解或翻譯抑制誘導靶轉錄物表達的下調，最終調控基因表達，參與機體生長發育及疾病的發生發展等重要生理病理過程。miRNA低表達與神經元細胞的凋亡、內皮細胞的炎癥反應和細胞的氧化應激損傷有關[5]。高表達miRNA可維持正常神經元功能和體內平衡，而體內平衡與記憶、突觸可塑性、神經元分化及神經元變性有關[6]。miRNA在多發性硬化、顳葉癲癇、阿爾茨海默癥、精神分裂癥和細菌性腦膜炎等多種神經疾病的生理病理過程中起重要作用。現將miRNA在PSD發生、發展中的作用機制綜述如下，以期為PSD的預防、早期診斷以及治療提供理論依據。

1 調節炎性反應

細胞因子是免疫細胞分泌的一種具有生物活性的蛋白質，不僅參與調節人體免疫反應，而且還可作為細胞間信息傳遞者，參與機體神經化學和神經內分泌的調節過程。腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素6(IL-6)、IL-18、IL-23 等，均可誘發體內的炎癥反應。下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸功能異常和炎性因子表達上調等均可抑制海馬神經元的再生，降低前額葉皮質神經可塑性，從而導致PSD。研究[7]表明，與健康對照組比較，重癥抑郁癥(MDD)組血清TNF-α、IL-6、IL-10、IL-12、IL-13和IL-18水平均顯著提高。研究[8]發現，PSD組患者血清TNF-α、IL-6水平高于非PSD 組，說明PSD 患者血清存在特異性炎性細胞因子激活，主要表現為致炎性細胞因子水平升高及升高持續時間延長。

miR-155是炎性介質的作用靶點，參與炎癥的調節過程。研究[9]表明，抑制miR-155表達的卒中模型小鼠功能恢復優于空白對照組，其機制可能與miR-155抑制血清IL-10、IL-4、IL-6、IL-5表達有關。miRNA-let7i可降低急性缺血性卒中后的炎癥反應[10]。進一步研究發現[11]，缺血性腦卒中患者血清miR-122 表達降低，miR-363 、miR-487b 表達升高，以上miRNA 可能參與腦卒中發病過程中NF-κB的激活。抑制miR-210可抑制機體促炎反應并減輕缺血性卒中急性期的腦損傷[12]。miR-151a-3P與急性腦梗死患者的炎性反應密切相關，急性腦梗死患者血液中TNF-α、IL-6、IL-8均有較高的表達水平，且miR-151a-3P與這些炎性細胞因子成正相關[13]。動物研究[14]顯示，miRNA可通過激活相關的炎性細胞因子，進而激活5-HT轉運體，導致大腦中5-HT的含量增加，參與PSD的發生、發展。

2 調節神經遞質表達

單胺類神經遞質假說是目前PSD發病的熱門學說，包括5-羥色胺(5-HT)和去甲腎上腺素(NE)假說。5-HT能神經元、NE能神經元均位于腦干，參與調節人體情感，其軸突可通過丘腦和基底節到達額葉皮質，當卒中病變累及上述部位時，可影響5-HT 能神經元、NE能神經元及其通路，致使5-HT、NE兩種遞質表達降低，導致抑郁[15]。細胞因子的誘導下吲哚胺2,3-雙加氧酶(IDO)和HPA軸的活性增加，進一步抑制5-HT表達，導致PSD的發生、發展[16]。與PSD 有關的另一種神經遞質假說是谷氨酸(Glu)假說。當腦卒中患者因供血異常引起腦內神經元和其他神經膠質細胞損害或死亡時，神經元代謝發生障礙，去極化釋放大量Glu，致使Glu 在腦內異常蓄積，從而產生興奮性毒性損害，導致PSD的發生。有研究顯示，PSD患者血漿中的Glu 水平顯著增高[17]；急性缺血性卒中后1天血漿谷氨酸水平降低可以作為早發性PSD的潛在診斷指標[18]。

miRNA可在基因調控中發揮巨大作用，由于其具有序列的同源性，每個miRNA可潛在的調控數百個不同的基因，在哺乳動物中受miRNA調控的基因超過50%。miRNA在中樞神經系統中很豐富。在大腦中特異性表達和富集的miRNA涉及維持正常的神經元功能和體內平衡，而體內平衡又與記憶、突觸可塑性、神經元的發生分化以及神經元的變性息息相關[9]。miRNA不僅參與了細胞的生長、增值、分化及凋亡過程[18]，而且還在一些疾病的發生、發展過程中起著不可替代的調控作用[19]。已經有很多研究證明，miRNA在多種生理和病理過程中起重要作用，調節多種中樞神經系統的生物學過程，其功能障礙與中樞神經系統的一些病理過程密切相關，參與不同神經疾病的發病過程[20]，包括卒中，多發性硬化，顳葉癲癇，阿爾茨海默病，精神分裂癥和細菌性腦膜炎等[21]。因此，miRNA對于維持神經內穩態至關重要，它們的失調會產生神經毒性，導致不同的中樞神經系統疾病的發生。

miRNA的表達是具有組織空間特異性的，如miR-146a在星形膠質細胞中參與了其介導的大腦炎癥反應[14]，而miR-124主要在神經元的分化中起到關鍵作用，并能促進神經系統發育以及腦組織損傷后的調控。腦特異性miRNA可以單獨或共同促進和維持神經元發育，如腦特異性miR-9靶向stathmin mRNA，并參與早期神經發生和增殖，同時減少年輕神經祖細胞的遷移[15]。許多其他miRNA也被報道在腦組織中發揮重要作用，例如miR-212可在大鼠紋狀體中高度表達；miR-132、miR-134可參與突觸可塑性和神經元發育[16]；在腦缺血模型中上調的具有抗凋亡作用的miR-21可以保護神經元免于死亡；在正常大鼠大腦中過表達的miR-210可以局部促進血管生成和神經再生[17]。

5-HT 能神經元、NE能神經元損傷導致的5-HT和NE表達降低可導致急性PSD。miRNA可能通過上調PSD患者5-HT表達影響PSD的發生發展。前額皮質(PFC)中miRNA-135a、海馬(HIP)中miRNA-16與5-HT神經遞質系統密切相關[19]。有實驗[20]表明，將選擇性5-HT再攝取抑制劑(SSRI)類抗抑郁藥氟西汀注入脊髓阻斷5-HT轉運體的合成可增加海馬組織miR-16的相對表達量，高表達miR-16可進一步提高5-HT的活性，發揮抗抑郁作用。miR-16也可通過激活5-HT轉運體，調節5-HT的合成和傳遞，進一步調節PSD[21]。通過與5-HT受體的3-UTR結合，miR-96和miR-510分別抑制5-HT1B受體和5-HT3E受體亞基的翻譯，以發揮作用[22]。此外，可調節5-HT的還有miR-124和miR-195，其中miR-124可依靠突觸可塑性調節5-HT；miR-195可能通過調節5-HT2A和5-HT4的活性以增加5-HT的攝取和傳遞[23]。有研究證明，miR-195不但能調節5-HT受體，而且還可以調節谷氨酸受體和BDNF受體的合成和活性[24]。miR-1202與代謝型谷氨酸受體4(GRM4)呈負相關[25]。miR-101b可通過靶向神經元谷氨酸轉運蛋白SLC1A1調節谷氨酸，且miR-101b在受試者中下調[26]。

3 調節腦源性神經營養因子(BDNF)表達

BDNF主要分布在海馬、杏仁核及皮質中，參與神經元可塑性調節，也可修復受損神經元，促進神經再生，是神經元生長發育和存活的必不可少的物質[27]。BDNF在中樞神經系統(CNS)中發揮維持細胞存活、調節抑郁行為中突觸功能等多重作用。BDNF可通過調節神經再生而參與腦損傷修復[28]。miRNA的表達變化或其靶mRNA的突變可能導致甚至促進PSD的發生、發展。一些miRNA在用抗抑郁藥治療的Wistar大鼠的大腦中下調或上調。研究[19]發現，在抑郁大鼠模型的前額葉皮層中發現了23種下調的miRNA。miR-132和miR-124的水平在抑郁癥患者中分別是對照組的2.4倍和1.8倍[25]。在PSD患者中，miR-22-3p、miR-4476、miR-486-5p和miR-92a-3p表達上調[14]。通過PSD的大鼠模型發現，miR-137水平在大鼠腦內和外周血中明顯下降，并對PSD產生抑制作用[26]。血液miRNA可以作為PSD診斷的潛在生物標志物[13]。動物實驗[29]顯示，PSD模型大鼠海馬組織中BDNF蛋白、mRNA的相對表達量均降低，抗抑郁藥物可上調BDNF及其受體的表達。在被診斷為PSD的卒中患者中，卒中3～6個月時可出現血清BDNF水平降低[30]。研究[31]證實，BDNF受miR-132、miR-182等多個miRNA調控，miR-30a-5p的神經元過表達可導致BDNF蛋白的下調。miR-16的表達與PSD患者血清BDNF水平呈負相關[32]。BDNF通過激活TrkB途徑抑制miR-134表達[33]。miR-322沉默的卒中小鼠腦組織BDNF高表達[34]。

4 其他

性格、年齡、病變的解剖位置、神經缺損的嚴重程度、基因多態性、社會心理作用及晝夜節律改變等在PSD的發生、發展中也起一定作用。而這些因素和PSD之間的具體作用關系尚未得到證實。患者腦卒中后肢體活動發生不同程度的受限，環境因素和社會角色等的改變均易使患者產生心理應激反應，誘發抑郁情緒。晝夜節律和心理因素也是影響PSD的重要因素。miRNA在微調晝夜節律系統中起著至關重要的作用，miR-142-3p、miR-494以及miR-192/194調節與晝夜節律有關的基因表達，可能部分逆轉由于睡眠障礙和情緒障礙導致的PSD[35]。急、慢性應激可促進miR-124、miR-132、miR-212和miR-134表達顯著增加，在應激誘發PSD的發病機制中起著關鍵作用[36]。 miR-18和miR-124a表達增加可抑制糖皮質激素受體表達，同時降低miR-132和BDNF表達，對應激誘導的PSD發揮調節作用[37]。

綜上所述，PSD的相關發病機制目前尚不十分清楚。miRNA參與PSD的多種病理過程，可通過抑制TNF-α、IL-6、IL-18等細胞因子，抑制機體炎癥反應；miRNA可能通過調節單胺類神經遞質5 -羥色胺的合成和傳遞；調控BDNF表達；調整晝夜節律；參與PSD的發生發展。