抑郁症microRNAs生物标记物研究进展☆

孙宁张克让

抑郁症microRNAs生物标记物研究进展☆

孙宁*张克让*

抑郁症microRNAs生物标志物研究进展

抑郁症（depression）是临床最常见的精神疾患之一，已成为全球的社会和公共卫生问题。但其病理机制至今未明。近年越来越多的研究认为，表观遗传在抑郁症的发生发展中具有重要作用。其中，可以调控基因表达的非编码小RNA（microRNAs，miRNAs）在中枢神经系统（central nervous system，CNS）及相关神经精神疾病中的作用越来越受到研究者们重视。本文回顾并归纳既往miRNAs在抑郁症生物标记研究中的相关报道，以期为抑郁症诊治提供新的思路和理论依据。

1 miRNAs在中枢神经系统中的作用

miRNAs通过对目的基因mRNA的切割降解或翻译抑制广泛参与生长发育等重要生物学进程［1］。一个miRNA可以作用于成百上千的靶基因，而不同的miRNAs可以结合到同一个mRNA靶基因上以协同作用进行调控，miRNAs自成网络的调控已经逐步成为精细调控基因表达的重要机制［2］。据估计，约2/3的人类基因直接受miRNAs调控［3］，大约40%的miRNAs位点位于非编码的DNA内含子区。

与mRNA相比，miRNAs具有不易受化学修饰、不易受RNA酶降解和抗极端条件等稳定性［4］，以及来源广泛等特点（不仅可以从新鲜或冷冻的组织里获得，并且可以从体液比如血浆、血清、血液中游离的核苷酸和单核细胞中获得）［5］，使得miRNAs成为许多疾病可能的生物学标记而受到关注。目前在许多疾病中已经发现miRNAs存在表达异常以及相关基因调节异常，例如肿瘤、心血管疾病、风湿免疫疾病等［6-7］。越来越多的研究证实miRNAs在CNS的发育和神经元分化过程中扮演重要角色，例如神经细胞的生长、神经递质的释放、神经突触可塑性的形成等［8-9］。

那么，外周血miRNAs是否可能作为抑郁症的生物标记物呢？外周血miRNAs能否反映脑内miRNAs表达水平的变化？已有的研究显示，大脑和外周血的基因表达具有一定相关性［10-11］，对于在两种组织中都表达基因，其相关性为35%～80%［12］。SULLIVAN等［10］比较人体79种不同组织（包括全血和不同区域的脑组织），结果发现外周血与多种脑组织中抑郁症相关的神经递质、应激、细胞因子、激素等基因的表达非常类似。ROLLINS等［11］在人群和动物层面也发现有4100个转录产物于大脑和外周血共表达。近年一些研究也提示外周血中的miRNA有望成为神经精神疾病诊疗相关的生物标记物［13］。LEIDINGER等［14］采用芯片筛查加后期验证的方法，发现外周血12个miRNAs组成的联合标志物与阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）诊断相关。使用该联合标志物鉴别AD与正常人的准确性可达93%，特异性95%，敏感性92%；鉴别AD与其它神经疾病的准确性可达74%～78%。LAI等［15］采用芯片筛查发现7个miRNAs（miR-34a、miR-449a、miR-564、miR-432、miR-548d、miR-572和miR-652）组成的联合标志物与精神分裂症诊断相关，受试者工作特征曲线（receiver operat⁃ing characteristic curve，ROC）分析显示曲线下面积（area under the curve，AUC）为85%。

2 miRNAs在抑郁症中的研究进展

基于miRNAs在生理过程以及CNS中的重要作用，其在抑郁症的研究中备受关注。既往研究显示miRNAs调控紊乱与抑郁症以及抗抑郁药物疗效密切相关［16-18］。以下主要从表达调控和遗传易感性两个方面进行介绍。

2.1 miRNAs表达调控研究

2.1.1发病相关关于miRNAs表达调控与抑郁症的相关研究最早开始于2012年，主要采用基因芯片筛查加验证或候选miRNAs验证两种方法，发现多个miRNAs表达异常与抑郁症发病相关。目前在高加索人群中仅有2项研究提示抑郁症存在脑组织及外周血miRNAs表达异常。BELZEAUX等［19］对16例重性抑郁障碍患者和13名正常对照外周血进行miRNAs芯片筛查，结果发现抑郁症患者9 个miRNAs表达上调（miR-579、miR-589、miR-941、miR-494、miR-133a、miR-107、miR-148a、miR-652、miR-425-3p），5个miRNAs表达下调（miR-200c、miR-381、miR-517b、miR-636、miR-1243）。LOPEZ等［20］对死后尸体脑组织研究发现，miR-1202在抑郁症患者中异常表达，其可能通过调控谷氨酸受体-4（glutamate recep⁃tors-4，GMR4）基因而影响抑郁症发生发展。

在中国汉族人群中则有诸多研究报道抑郁症存在miRNAs表达调控异常。荣晗等［21］纳入42例抑郁症患者和40名正常对照，对其外周血浆miRNAs表达谱进行实时荧

☆国家自然科学基金面上项目（编号：81471379）；山西医科大学第一临床医学院青年创新基金（编号：YC1432）

*山西医科大学第一医院精神卫生科（太原030001）

2.1.2自杀相关自杀是抑郁症的一个重要临床表型，约15%的抑郁患者死于自杀。SMALHEISER等［27］选取18例未服用抗抑郁药的自杀患者和17名正常对照为研究对象，对其大脑前额叶皮质中367种miRNAs表达水平进行芯片筛查，结果发现抑郁症自杀患者21种miRNAs表达下调，包括miR-101、miR-137、miR-142-5p、miR-146a、miR-489、miR-494等，且这些miRNAs的部分靶基因，如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEG⁃FA）基因、B细胞淋巴瘤/白血病-2（B-cell CLL/lymphoma 2，Bcl-2）基因等，之前已证实与抑郁症有关。MAUSSION等［28］使用基因芯片加后期验证方法检测，发现自杀患者（60%是抑郁症）前额叶miR-185表达升高。LOPEZ等［29］对15例抑郁自杀患者和16名对照前额叶皮质检测发现，包括miR-34c-5p、miR-139-5p、miR-320c在内的多个miRNAs表达异常。上述研究提示抑郁症自杀相关意念和行为可能有不同的miRNAs调控基础，且可能与疾病状态有关，未来仍需进一步扩大研究样本，在自杀意念、自杀行为等抑郁症临床表型中进行深入分析。

2.1.3抗抑郁疗效相关鉴于miRNAs在抑郁症中的重要作用，有关其与抗抑郁治疗的研究也引起了更多关注。miRNAs系统为药物治疗提供了更多靶点［17］。研究表明，miR-16在选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（selective sero⁃tonin reuptake inhibitor，SSRI）氟西汀的抗抑郁机制中发挥非常重要的作用。抑郁动物模型研究显示，氟西汀抗抑郁治疗后小鼠中缝核中miR-16表达明显升高，此作用与将miR-16直接注射于小鼠中缝核产生的抗抑郁作用相似［30］。体外实验也提示，氟西汀能够增加蓝斑内miR-16成熟，从而导致其靶基因5-羟色胺转运体（serotonin trans⁃porter，5-HTT）减少［31］。OVED等［32］使用人淋巴母细胞株培养，给予帕罗西汀抗抑郁药处理，结果发现miR-135-3p、miR-212、miR-132、miR-30b、let-7b、let-7c在抗抑郁治疗前后表达水平显著改变。ISSLER等［33］发现抗抑郁治疗后miR-135表达升高，miR-135低表达转基因小鼠表现出抑郁、焦虑行为改变，并能被抗抑郁药逆转。

人群研究方面，BELZEAUX等［19］研究发现抑郁症患者治疗8周后7个miRNAs表达上调（miR-200b-3p、miR-433、miR-409-3p、miR-410、miR-485-3p、miR-133a、miR-145），1个miRNA表达下调（miR-331-5p）。随后BOCCHIO-CHIAVETTO等［34］选取10例抑郁症患者进行12周的艾司西酞普兰抗抑郁治疗，发现治疗后28个miRNAs表达上调，2个miRNAs表达下调，其中13个miRNAs （let-7d、let-7e、miR-22、miR-26a、miR-26b、miR-34c-5p、miR-103、miR-128、miR-132、miR-183、miR-192、miR-335、miR-494）曾经报道在大脑神经可塑性、应激反应以及其它神经疾病发生中具有重要作用。张巧丽等［35］发现抗抑郁药治疗后miR-1972、miR-4485、miR-4498、miR-4743与阻滞因子的改善程度呈正相关，miR-26b与日夜变化因子的改善程度呈负相关。WANG等［36］在169例抑郁症患者中发现抗抑郁治疗后患者血浆中miR-144-5p表达较基线明显升高。以上研究提示抗抑郁药能够通过介导某些miRNAs表达异常来调节基因表达的变化，从而促进与治疗效应相关的改变。

综上，既往研究发现抑郁症诊疗相关的诸多miRNAs，如let-7家族、miR-34家族、miR-494、miR-132、miR-101、miR-16等。部分研究结果显示miRNAs在疾病诊断中的特异性、敏感性可达90%以上。但结合既往双相情感障碍以及精神分裂症等疾病研究结果，我们发现很多miRNAs在几种精神疾病中都存在表达调控异常，且不同的实验研究结果也有所不同，重复性不高。最近，SMALHEISER等［37］选取抑郁症、双相情感障碍和精神分裂症患者各15例，对患者死后前额叶脑组织进行miRNAs检测，结果发现精神分裂症和双相情感障碍患者有相似的miRNAs表达改变，与抑郁症和自杀患者有所不同，精神分裂症miRNAs的表达大部分是下调的。上述研究结果差异可能与研究人群、样本、研究方法等不同有关，未来仍需要进一步研究以确定抑郁症特异的生物学标志物。

2.2 miRNAs遗传易感性研究遗传易感性也是抑郁症的一个重要病理机制。位于miRNA基因内（包括成熟体、前体、转录体）或miRNA靶基因上结合位点的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）、基因组缺失、扩增等遗传变异也可能影响miRNA的活性和调控机制。这样一个变异或者一个SNP就可以潜在地影响多条通路上多个基因的表达，而这些受到影响的通路则涉及多种生物及临床功能。目前研究已发现，miRNAs相关遗传变异可能影响miRNAs表达调控，从而与抑郁症相关联。

SAUS等［38］选取359例抑郁症患者和341名正常对照，结果发现pre-miR-182基因rs76481776基因多态性与抑郁症以及失眠症状显著相关；进一步表达分析显示该易感位点能够引起miR-182表达上调及其靶基因CLOCK表达下调。本课题组在中国汉族1088例抑郁症患者和1102名正常对照中发现pre-miR-30e基因rs112439044多态性与抑郁症相关，携带有C/T基因型患者较C/C型患者的P300潜伏期更长［39］。通过RNA二级结构预测，该位点改变了miR-30e茎环结构，可能对miR-30e前体的准确释放以及成熟体形成造成影响［40］。HE等［41］在314例抑郁症患者和252名正常对照中发现DiGeorge综合征相关蛋白8抗体（DGCR8）和argonaute 1 （AGO1）基因上的rs3757和rs636832多态性与抑郁症有关，rs3757多态性与抑郁自杀观念以及抗抑郁疗效关系密切。JENSEN等［42］在437名美国黑人中发现miR-330-3p的靶基因促分裂原活化蛋白激酶5（split the original amp-activated pro⁃tein kinase 5，MAP2K5）基因上的rs41305272基因多态性与抑郁发病有关，其遗传变异可能影响miR-330-3p与MAP2K5的结合。LIANG［43］等在中国汉族237例抑郁症患者和296名正常对照中发现let-7家族启动子区rs10877887和rs13293512多态性与抑郁症有关，携带有rs10877887多态性CC基因型和rs13293512多态性CC基因型的个体抑郁风险明显增加，相对危险度分别达1.74和1.84。

3总结与展望

miRNAs与抑郁症的研究还处于不断探索之中。目前更多是在肿瘤、心血管等疾病中将miRNAs作为生物学标志物的报道。从这些研究中我们不仅可以了解miRNAs在脑发育过程中可能发挥的作用，而且也拓展了对精神疾病尤其是抑郁症病因学的认识，从一个新的视角去探索其发病机制。同时更能为临床诊疗及新药研发提供新的理论和实践依据。

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10.3969/j.issn.1002-0152.2016.05.012

（E-mail：krzhang_sxmu@vip.163.com）光定量PCR（qantitative real-time PCR，qRT-PCR）分析。结果发现抑郁症患者血浆中miR-134表达显著低于对照组，并与抑郁严重程度汉密顿抑郁量表-17项（Hamilton de⁃pression scale，HAMD-17）评分呈负相关。LI［22］等研究发现脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）相关miR-132和miR-182在抑郁症患者外周血血清中高表达，并与抑郁严重程度呈正相关。FAN等［23］采用芯片筛选和qRT-PCR后期验证方法，结果发现抑郁症患者单核细胞中5种miRNAs（miR-26b、miR-4743、miR-4498、miR-4485、miR-1972）表达上调，ROC分析显示AUC为0.636。LIU等［24］在血浆中发现miR-101-3p、miR-93-5p也存在表达异常。WAN等［25］在抑郁症患者脑脊液和血清中检测差异miRNAd表达，脑脊液结果显示抑郁症患者11种miRNAs表达升高，5种miRNAs表达降低，进一步在相同患者和其他患者血清中验证上述异常miRNAs，结果发现其中3种miRNAs（miR-221-3p、miR-34a-5p、let-7d-3p）表达升高，1种miRNA（miR-451a）表达降低，ROC分析显示AUC分别为0.94、0.98、0.97和0.94，特异性分别为90.48%、95.24%、90.48%和90.48%，敏感性分别为93.75%、96.88%、90.63%和84.85%。本课题组最近在32例重性抑郁障碍患者及与其相匹配的正常对照中也发现，抑郁症患者存在外周血白细胞miR-34b-5p、miR-34c-5p表达升高，并与抑郁HAMD-17评分以及认知功能相关联［26］。可以看出，以上各项研究发现抑郁障碍可能相关的多个候选miRNAs，但是整体一致性却不高，可能与研究对象筛选、疾病状态、样本例数以及实验方法不同有关。

R749.4（

2016-01-26）

A（责任编辑：肖雅妮）