miR- 137参与阿尔茨海默病分子机制的研究进展

姜扬，徐冰，隋轶，任莉，曹晓攀，孙晓红

(1中国医科大学附属第四医院，沈阳110032；2 沈阳市第一人民医院)

miR- 137参与阿尔茨海默病分子机制的研究进展

姜扬1,2，徐冰2，隋轶2，任莉2，曹晓攀2，孙晓红1

(1中国医科大学附属第四医院，沈阳110032；2 沈阳市第一人民医院)

阿尔茨海默病(AD)是痴呆病中最常见的类型，其主要病理机制包括细胞外沉积β淀粉样斑(Aβ)、神经元内过磷酸化tau蛋白引起的神经原纤维缠结(NFTs)、神经元内Ca2+稳态失调等。近年研究发现，miR- 137可能参与包括AD在内的多种神经系统疾病的发生过程。目前认为，miR- 137可能通过调控其下游分子丝氨酸棕榈酰转移酶和其靶基因CACNA1C、CHD12延缓Aβ沉积、调节神经元内Ca2+稳态、参与神经元衰老过程等参与AD的发生、发展，但其具体分子机制仍需进一步研究证实。

阿尔茨海默病；微小RNA；miR- 137；分子机制

据统计，2010年全球AD患者已经达到4 680万例，而我国约有569万例，已成为AD发病例数最多的国家；近年来，随着我国人口老龄化进程的加剧，AD的发病率呈逐年上升趋势[1]。AD的病理特征为皮质或皮质下神经元和突触丢失，其主要的神经病理学标志包括细胞外沉积β淀粉样斑(Aβ)、神经元内过磷酸化tau蛋白引起的神经原纤维缠结等[2]。微小RNA(miRNA)是一类内源性非编码小分子RNA，可参与调节神经系统的发育和功能[3]。miR- 137作为miRNA中的一员，参与包括AD在内的多种神经系统疾病的发病过程[4]。但目前对miR- 137参与AD发生、发展的具体分子机制尚不完全清楚。本文结合文献就近年关于miR- 137参与AD发生、发展的分子机制研究进展作一综述。

1 miR- 137概述

miR- 137在人类基因组参考序列GRCh38版本中，miR- 137的编码基因MIRN137位于1p22的chr1：98046070- 98046171[- ]区域[5]。miR- 137有茎环结构miR- 137和成熟miR- 137两种形式。茎环结构miR- 137最终在细胞质内由核酸内切酶Dicer作用形成成熟miR- 137。成熟miR- 137序列为59- UUAUUGCUUAAGAAUACGCGUAG- 81。通常情况下，成熟miR- 137整合入RNA诱导的沉默复合物(RISC)，作为RISC的一部分通过不完全碱基配对识别靶mRNA，引起mRNA的失活、稳定性降低或翻译效率下降，从而起到RNA沉默和基因表达转录后调节作用[6]。近年研究发现，神经元中富含miR- 137，在皮质层(如齿状回)和海马体分子层含量较多，但在小脑和脑干中含量相对较少[3]。成人海马区神经干细胞增殖、分化与miR- 137表达水平直接相关，说明miR- 137与神经系统发育密切相关，故miR- 137与神经系统疾病亦可能有关。

2 miR- 137参与AD发病的分子机制

miR- 137主要通过抑制细胞外Aβ沉积、调控Ca2+稳态以及矫正tau蛋白过磷酸化来延缓AD的发病。其作用主要通过以下途径实现：①通过转录后调节下调丝氨酸棕榈酰转移酶长链1(SPTLC1)表达，从而下调丝氨酸棕榈酰转移酶(SPT)水平。由于SPT能够促进神经酰胺的生成，而神经酰胺不但与Aβ的内源性生成及从头合成有关，还能引起氧化应激介导的神经元死亡，故miR- 137可通过对SPTLC1的转录后调节，降低Aβ内源性生成及从头合成作用，继而起到延缓神经元死亡的作用；②miR- 137通过调控下游靶基因α1C亚单位基因(CACNA1C)表达的电压依赖性L型钙通道α1C亚基(CaV1.2)，抑制CaV1.2过表达引起的Ca2+稳态失调以及CaV1.2和Ca2+引起的tau蛋白在轴突上的错误定位；③miR- 137调节其下游靶基因钙黏蛋白(CDH)基因表达的钙黏蛋白(cadherin)，在早老蛋白1(PS1)的作用下，cadherin与磷酸肌醇3- 激酶(PI3K)结合，可由PI3K/Akt/GSK- 3通路抑制tau蛋白磷酸化，从而抑制神经元死亡。

2.1 调节SPT，延缓Aβ沉积 Aβ是由淀粉样前体蛋白(APP)经过分泌酶分解或溶酶体分解生成的蛋白质[7]。SPT是由SPTLC1、SPTLC2或SPTLC3中的两种组合形成的异源二聚体[8]，在脑组织内通常为SPTLC1和SPTLC2两种亚基聚合而成。有研究发现，miR- 137可通过对SPTLC1表达的调节影响SPT在细胞内的表达，二者呈负相关关系[9]。有研究在老鼠星形胶质细胞中观察到，过表达miR- 137能通过下调SPTLC1而下调SPT表达，还能降低胞内神经酰胺以及胞外Aβ含量；而miR- 137表达下降时，SPT、胞内神经酰胺及Aβ沉积明显升高，故miR- 137与SPT、胞内神经酰胺及Aβ沉积之间存在负相关关系。SPT水平与神经酰胺水平呈正相关关系，神经酰胺不但可促进致病性分泌酶运输到脂筏激活非活动性BACE1，还能促进BACE1乙酰化而增加BACE1稳定性，从而促进APP经BACE1途径生成长链Aβ42。除此之外，神经酰胺促进致病性分泌酶运输到脂筏的过程还能激活γ- 分泌酶生成Aβ这一途径[10，11]。另外，神经酰胺还可通过促进活性氧(ROS)增加、细胞色素C释放等途径驱动神经元死亡[12]。Aβ沉积发生后，由于Aβ的存在使中性SM酶(N- SMase)水平增加，升高的N- SMase又可引起神经酰胺产生增多，从而形成一个由神经酰胺升高促进Aβ沉积，Aβ沉积引起N- SMase升高，而升高的N- SMase反过来又促使神经酰胺水平升高的神经酰胺/Aβ循环/N- SMase循环。因此，提高miR- 137表达可通过抑制神经酰胺/Aβ/N- SMase循环来延缓AD的发生、发展。有研究证实，miR- 137能通过负反馈调节SPTL1表达控制SPT水平，且与SPT、神经酰胺以及Aβ沉积呈负相关关系，即miR- 137可能通过SPT/神经酰胺/Aβ通路来对抗AD的发生[9]。因此，miR- 137可能通过遏制miR- 137/神经酰胺/N- SMase/Aβ循环和下调miR- 137/SPT/神经酰胺/Aβ通路来减缓AD的发病过程。但SPT和神经酰胺是如何受miR- 137转录后调控的分子机制、SPT与神经酰胺是否作为同一通路影响Aβ形成以及SPT是否还能通过除神经酰胺以外的其他通路调节Aβ等尚不清楚，仍需要进一步研究。

2.2 调节CACNA1C，影响神经元内Ca2+稳态 CACNA1C是定位于人染色体12p13.33上编码CaV1.2的miR- 137的下游靶基因。CaV1.2多存在于大脑神经元浆膜上，广泛分布于神经元细胞体、树突、轴突和轴突终端以及海马体的胶质细胞突起中，可使钙离子流入细胞内。CaV1.2的主要特点包括电压敏感性、离子选择性以及钙通道阻断剂(CCBs)阻断性。因此，CaV1.2可作为CCBs的作用靶点[13]。近年研究发现，细胞内Ca2+稳态失调可能参与了Aβ的形成和沉积，故推测细胞内Ca2+稳态失调可能参与AD的发生。Anekonda等[14]研究发现，在人成神经细胞瘤细胞系中CACNA1C表达与Aβ沉积呈正相关关系。AD患者神经元中，不受控制的Ca2+增加可触发大脑海马体质膜CaV1.2过表达，而增多的CaV1.2可进一步加剧Ca2+流入，从而形成一个恶性循环。与此同时，Ca2+毒性或CaV1.2过表达也可导致tau蛋白错误定位于细胞体树突而不在正常的轴突位上[15,16]。有研究发现，tau蛋白的清除通路与自噬体通路紧密相连，而tau C3优先通过自噬作用途径降解[17]，通常将这种毒性称为Aβ- CaV1.2- ptau- 自动吞噬通路。Daschil等[18,19]研究发现，CaV1.2亚基只有在Aβ斑块形成后才显著上调，LTCC在小鼠皮质层中的Aβ斑块核心表达，且LTCC阻滞剂能够诱导与Aβ相关的皮质层血管形成，而LTCC mRNA并无显著变化。但Daschil等[20]研究发现，Aβ肽短期内增加LTCC表达，但在孵化3周的星形胶质细胞中LTCC表达减少，表明单独的Aβ多肽或斑块不足以引起LTCC表达。除此之外，Koran等[21]研究发现，晚发性AD中RYR3- CACNA1C在基因-基因水平上的相互作用能使胞内Ca2+水平增加，导致Aβ产生和沉积，但该研究在单核苷酸多态性水平的相互作用中没有获得重复，且miR- 137是否参与其中或在其中扮演什么角色尚需进一步研究。

流行病学调查发现，CCBs可预防或减缓AD的进展速度[22]；Anekonda等[23]研究发现，LTCC特异性阻滞剂(如伊拉地平)能够通过阻断CaV1.2延缓AD的发生。CACNA1C作为miR- 137的主要靶基因之一，在AD发病过程中具有举足轻重的作用，但有关miR- 137调节CACNA1C的具体分子机制仍需进一步研究。

2.3 调节CDH表达cadherin，影响tau蛋白过磷酸化 Meng等[24]在GEO数据库中通过丰富度分析等方法发现，AD和衰老共同享有某些通路，如cell/adhesion/cadherins通路，这些通路在AD和衰老过程中均具有重要作用。PS1与PI3K亚基p85结合后能促进cadherin与PI3K结合，cadherin与PI3K结合后能激活PI3K下游蛋白激酶B(Akt)中第473位色氨酸残基和第308位苏氨酸磷酸化，促进糖原合酶激酶3(GSK- 3)磷酸化并使其失活，从而抑制在AD中依赖GSK- 3的tau蛋白残基过度磷酸化，达到对抗AD的作用。而cadherin缺失时，PS1通过PI3K/Akt/GSK- 3通路对tau蛋白磷酸化的抑制作用大大降低[25]。说明cadherin在对抗tau蛋白磷酸化，延缓AD的发病具有举足轻重的作用。

2.4 调控其他靶基因 根据生物信息学预测，miR- 137还存在其他潜在与AD相关的靶基因，如SMEK、HMGN3、DR1NA、DMRT3、MBNL2、KCNMB2等，但这些靶基因在AD发病中的分子作用机制目前研究较少。

目前已发现多种与miR- 137有关的信号通路调节AD相关基因表达，这些通路有可能相互交叉，共同影响AD的发生、发展。因此，明确miR- 137与AD的关系对于了解miRNA在AD发病机制中的作用意义重大。但到目前为止，miR- 137在AD发生、发展中的作用尚未完全清楚，还有待于进一步研究。

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辽宁省“百千万人才工程”资助项目(辽百千万立项[2017]53号)；沈阳市科学技术计划(F16- 206- 9- 12)。

孙晓红(E- mail： sunxiaohong1972@hotmail.com)

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

R741

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

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