miRNA在卒中后抑郁发病中作用机制的研究进展

秦小娇，杨嘉君

(1上海海洋大学,上海201306；2上海市第六人民医院东院)

近年来，脑卒中发病率、致残率和致死率均较高。我国脑卒中发病率每年增加9%[1]。卒中后抑郁(PSD)是脑卒中的一种常见并发症，是在临床上急性脑血管损伤后发生的一种最常见的情感障碍性疾病[2]，主要临床症状为自责、悲伤、情绪低落或兴趣缺失，可发生于脑卒中的急性期、恢复期等阶段[3]。PSD可减慢患者神经功能的恢复程度，不仅影响了患者的生活质量，而且升高了脑卒中的致残率和病死率[4]。目前临床尚无有效PSD治疗方法，且PSD的具体发病机制尚不明确。微小RNA(MicroRNA, miRNA)是广泛存在于真核细胞中的一种小分子非编码RNA，长约22个核苷酸，miRNA可结合靶向mRNA的3′末端的非翻译区(3′-UTR)，促进mRNA的降解或抑制mRNA翻译，进一步影响靶基因的表达。miRNA基因在细胞核中经过酶Drosha处理成pri-miRNA，然后Drosha将其剪切成具有发夹结构的pre-miRNA。核转运蛋白将其转运到细胞质后，pre-miRNA被RNase Ⅲ 酶Dicer处理为双链的miRNA。其中一个成熟的单链miRNA掺入到RNA诱导的沉默复合物(RISC)中，并与靶mRNA的3′-UTR结合，成为活跃的RISC/miRNA复合物(miRISC)。MiRISC通过mRNA的降解或翻译抑制诱导靶转录物表达的下调，最终调控基因表达，参与机体生长发育及疾病的发生发展等重要生理病理过程。miRNA低表达与神经元细胞的凋亡、内皮细胞的炎症反应和细胞的氧化应激损伤有关[5]。高表达miRNA可维持正常神经元功能和体内平衡，而体内平衡与记忆、突触可塑性、神经元分化及神经元变性有关[6]。miRNA在多发性硬化、颞叶癫痫、阿尔茨海默症、精神分裂症和细菌性脑膜炎等多种神经疾病的生理病理过程中起重要作用。现将miRNA在PSD发生、发展中的作用机制综述如下，以期为PSD的预防、早期诊断以及治疗提供理论依据。

1 调节炎性反应

细胞因子是免疫细胞分泌的一种具有生物活性的蛋白质，不仅参与调节人体免疫反应，而且还可作为细胞间信息传递者，参与机体神经化学和神经内分泌的调节过程。肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)、IL-18、IL-23 等，均可诱发体内的炎症反应。下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴功能异常和炎性因子表达上调等均可抑制海马神经元的再生，降低前额叶皮质神经可塑性，从而导致PSD。研究[7]表明，与健康对照组比较，重症抑郁症(MDD)组血清TNF-α、IL-6、IL-10、IL-12、IL-13和IL-18水平均显著提高。研究[8]发现，PSD组患者血清TNF-α、IL-6水平高于非PSD 组，说明PSD 患者血清存在特异性炎性细胞因子激活，主要表现为致炎性细胞因子水平升高及升高持续时间延长。

miR-155是炎性介质的作用靶点，参与炎症的调节过程。研究[9]表明，抑制miR-155表达的卒中模型小鼠功能恢复优于空白对照组，其机制可能与miR-155抑制血清IL-10、IL-4、IL-6、IL-5表达有关。miRNA-let7i可降低急性缺血性卒中后的炎症反应[10]。进一步研究发现[11]，缺血性脑卒中患者血清miR-122 表达降低，miR-363 、miR-487b 表达升高，以上miRNA 可能参与脑卒中发病过程中NF-κB的激活。抑制miR-210可抑制机体促炎反应并减轻缺血性卒中急性期的脑损伤[12]。miR-151a-3P与急性脑梗死患者的炎性反应密切相关，急性脑梗死患者血液中TNF-α、IL-6、IL-8均有较高的表达水平，且miR-151a-3P与这些炎性细胞因子成正相关[13]。动物研究[14]显示，miRNA可通过激活相关的炎性细胞因子，进而激活5-HT转运体，导致大脑中5-HT的含量增加，参与PSD的发生、发展。

2 调节神经递质表达

单胺类神经递质假说是目前PSD发病的热门学说，包括5-羟色胺(5-HT)和去甲肾上腺素(NE)假说。5-HT能神经元、NE能神经元均位于脑干，参与调节人体情感，其轴突可通过丘脑和基底节到达额叶皮质，当卒中病变累及上述部位时，可影响5-HT 能神经元、NE能神经元及其通路，致使5-HT、NE两种递质表达降低，导致抑郁[15]。细胞因子的诱导下吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)和HPA轴的活性增加，进一步抑制5-HT表达，导致PSD的发生、发展[16]。与PSD 有关的另一种神经递质假说是谷氨酸(Glu)假说。当脑卒中患者因供血异常引起脑内神经元和其他神经胶质细胞损害或死亡时，神经元代谢发生障碍，去极化释放大量Glu，致使Glu 在脑内异常蓄积，从而产生兴奋性毒性损害，导致PSD的发生。有研究显示，PSD患者血浆中的Glu 水平显著增高[17]；急性缺血性卒中后1天血浆谷氨酸水平降低可以作为早发性PSD的潜在诊断指标[18]。

miRNA可在基因调控中发挥巨大作用，由于其具有序列的同源性，每个miRNA可潜在的调控数百个不同的基因，在哺乳动物中受miRNA调控的基因超过50%。miRNA在中枢神经系统中很丰富。在大脑中特异性表达和富集的miRNA涉及维持正常的神经元功能和体内平衡，而体内平衡又与记忆、突触可塑性、神经元的发生分化以及神经元的变性息息相关[9]。miRNA不仅参与了细胞的生长、增值、分化及凋亡过程[18]，而且还在一些疾病的发生、发展过程中起着不可替代的调控作用[19]。已经有很多研究证明，miRNA在多种生理和病理过程中起重要作用，调节多种中枢神经系统的生物学过程，其功能障碍与中枢神经系统的一些病理过程密切相关，参与不同神经疾病的发病过程[20]，包括卒中，多发性硬化，颞叶癫痫，阿尔茨海默病，精神分裂症和细菌性脑膜炎等[21]。因此，miRNA对于维持神经内稳态至关重要，它们的失调会产生神经毒性，导致不同的中枢神经系统疾病的发生。

miRNA的表达是具有组织空间特异性的，如miR-146a在星形胶质细胞中参与了其介导的大脑炎症反应[14]，而miR-124主要在神经元的分化中起到关键作用，并能促进神经系统发育以及脑组织损伤后的调控。脑特异性miRNA可以单独或共同促进和维持神经元发育，如脑特异性miR-9靶向stathmin mRNA，并参与早期神经发生和增殖，同时减少年轻神经祖细胞的迁移[15]。许多其他miRNA也被报道在脑组织中发挥重要作用，例如miR-212可在大鼠纹状体中高度表达；miR-132、miR-134可参与突触可塑性和神经元发育[16]；在脑缺血模型中上调的具有抗凋亡作用的miR-21可以保护神经元免于死亡；在正常大鼠大脑中过表达的miR-210可以局部促进血管生成和神经再生[17]。

5-HT 能神经元、NE能神经元损伤导致的5-HT和NE表达降低可导致急性PSD。miRNA可能通过上调PSD患者5-HT表达影响PSD的发生发展。前额皮质(PFC)中miRNA-135a、海马(HIP)中miRNA-16与5-HT神经递质系统密切相关[19]。有实验[20]表明，将选择性5-HT再摄取抑制剂(SSRI)类抗抑郁药氟西汀注入脊髓阻断5-HT转运体的合成可增加海马组织miR-16的相对表达量，高表达miR-16可进一步提高5-HT的活性，发挥抗抑郁作用。miR-16也可通过激活5-HT转运体，调节5-HT的合成和传递，进一步调节PSD[21]。通过与5-HT受体的3-UTR结合，miR-96和miR-510分别抑制5-HT1B受体和5-HT3E受体亚基的翻译，以发挥作用[22]。此外，可调节5-HT的还有miR-124和miR-195，其中miR-124可依靠突触可塑性调节5-HT；miR-195可能通过调节5-HT2A和5-HT4的活性以增加5-HT的摄取和传递[23]。有研究证明，miR-195不但能调节5-HT受体，而且还可以调节谷氨酸受体和BDNF受体的合成和活性[24]。miR-1202与代谢型谷氨酸受体4(GRM4)呈负相关[25]。miR-101b可通过靶向神经元谷氨酸转运蛋白SLC1A1调节谷氨酸，且miR-101b在受试者中下调[26]。

3 调节脑源性神经营养因子(BDNF)表达

BDNF主要分布在海马、杏仁核及皮质中，参与神经元可塑性调节，也可修复受损神经元，促进神经再生，是神经元生长发育和存活的必不可少的物质[27]。BDNF在中枢神经系统(CNS)中发挥维持细胞存活、调节抑郁行为中突触功能等多重作用。BDNF可通过调节神经再生而参与脑损伤修复[28]。miRNA的表达变化或其靶mRNA的突变可能导致甚至促进PSD的发生、发展。一些miRNA在用抗抑郁药治疗的Wistar大鼠的大脑中下调或上调。研究[19]发现，在抑郁大鼠模型的前额叶皮层中发现了23种下调的miRNA。miR-132和miR-124的水平在抑郁症患者中分别是对照组的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表达上调[14]。通过PSD的大鼠模型发现，miR-137水平在大鼠脑内和外周血中明显下降，并对PSD产生抑制作用[26]。血液miRNA可以作为PSD诊断的潜在生物标志物[13]。动物实验[29]显示，PSD模型大鼠海马组织中BDNF蛋白、mRNA的相对表达量均降低，抗抑郁药物可上调BDNF及其受体的表达。在被诊断为PSD的卒中患者中，卒中3～6个月时可出现血清BDNF水平降低[30]。研究[31]证实，BDNF受miR-132、miR-182等多个miRNA调控，miR-30a-5p的神经元过表达可导致BDNF蛋白的下调。miR-16的表达与PSD患者血清BDNF水平呈负相关[32]。BDNF通过激活TrkB途径抑制miR-134表达[33]。miR-322沉默的卒中小鼠脑组织BDNF高表达[34]。

4 其他

性格、年龄、病变的解剖位置、神经缺损的严重程度、基因多态性、社会心理作用及昼夜节律改变等在PSD的发生、发展中也起一定作用。而这些因素和PSD之间的具体作用关系尚未得到证实。患者脑卒中后肢体活动发生不同程度的受限，环境因素和社会角色等的改变均易使患者产生心理应激反应，诱发抑郁情绪。昼夜节律和心理因素也是影响PSD的重要因素。miRNA在微调昼夜节律系统中起着至关重要的作用，miR-142-3p、miR-494以及miR-192/194调节与昼夜节律有关的基因表达，可能部分逆转由于睡眠障碍和情绪障碍导致的PSD[35]。急、慢性应激可促进miR-124、miR-132、miR-212和miR-134表达显著增加，在应激诱发PSD的发病机制中起着关键作用[36]。 miR-18和miR-124a表达增加可抑制糖皮质激素受体表达，同时降低miR-132和BDNF表达，对应激诱导的PSD发挥调节作用[37]。

综上所述，PSD的相关发病机制目前尚不十分清楚。miRNA参与PSD的多种病理过程，可通过抑制TNF-α、IL-6、IL-18等细胞因子，抑制机体炎症反应；miRNA可能通过调节单胺类神经递质5 -羟色胺的合成和传递；调控BDNF表达；调整昼夜节律；参与PSD的发生发展。