微RNA在血管性认知障碍中的作用研究进展

张雪儿，郑 娜，梁紫君，安红伟

(1.广西中医药大学研究生院，广西 南宁 530200；2.柳州市中医医院神经内科，广西 柳州 545001)

血管性认知障碍(vascular cognitive impairment，VCI)临床表现为认知功能进行性障碍，一般有脑血管疾病病史或脑血管疾病的神经影像学证据，可合并有神经缺损症状。VCI包括非痴呆型血管认知障碍(non-dementia vascular cognitive impairment，VCIND)、血管性痴呆(vascular dementia，VaD)和混合性痴呆[1]。近年来脑血管疾病和血管性危险因素引发的认知损伤发病率逐年升高，已成为当今社会一大严重问题。微RNA(microRNA,miRNA)可作为基因表达的转录后调节因子，在mRNA的降解或翻译抑制中发挥作用，与多种疾病的发生和进展密切相关，包括血管性疾病[2]。有研究表明，miRNA在VCI的血脑屏障破坏和疾病进展中有潜在作用[3]。本文就miRNA在VCI中的作用研究进展进行综述，分析miRNA成为VCI早期诊断与治疗的新靶点的可能性。

1 miRNA的结构及功能

miRNA是一类长度约20～24个核苷酸的内源性非编码小分子RNA，在转录后水平发挥基因表达调控功能[4]。miRNA首先被转录为初级miRNA，经RNA内切酶Ⅲ剪切生成前体miRNA，最后在Dicer酶的作用下，被加工成为成熟miRNA[5]。miRNA作为核糖体核蛋白复合物的一部分发挥作用，其作为不完善的序列引导将核糖核蛋白(ribonucleoprotein，RNP)复合物招募到互补RNA中。miRNA还可通过与mRNA碱基配对结合，导致mRNA被切割和降解，从而发挥调控基因的作用[6-7]。研究发现，miRNA与多种疾病的发生、发展密切相关，如miRNA与血管内皮损伤有关，可作为防治血栓形成的新靶点[8]；此外，有文献报道，miRNA通过影响乳腺癌细胞生物学特性及相关基因的表达或信号通路的活化等影响肿瘤细胞的耐药性，通过调控乳腺癌细胞中miRNA的表达水平来降低或逆转乳腺癌细胞的耐药性可成为肿瘤治疗的新方向[9]。

2 miRNA与认知功能

miRNA通过调控突触可塑性在认知功能包括空间记忆、学习记忆的形成中起关键作用，miRNA的表达异常会使认知功能下降。SUTTON等[10]研究证实，长时记忆(long-term memory，LTM)的形成依赖于海马神经元树突的局部翻译。研究表明，与miRNA合成密切相关的蛋白如Disher、Argonaute和脆性X智力低下蛋白(fragile X mental retardation protein，FMRP)均可表达于神经元树突棘突和突触后致密物(postsynaptic density，PSD)中[11]。有研究发现，果蝇嗅觉神经元突触中的RNA诱导沉默复合体(RNA induces silencing complex，RISC)复合蛋白Armitage可负性调控LTM。Armitage降解可使钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(calcium/calmodulin dependent protein kinase Ⅱ，CaMKⅡ)表达增加；CaMKⅡ作为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶中的一种，可发挥多种生物学功能，其可表达于突触后致密物中，也可在神经元突触局部翻译合成；剔除Armitage基因可诱导CaMKⅡ局部表达增加，加强LTM功能；CaMKⅡ抑制剂可降低谷氨酸诱导的树突棘增大效应[12-14]；上述研究证实，CaMKⅡ在神经元树突棘的生长中起至关重要的作用，而miRNA可通过抑制CaMKⅡ等突触蛋白合成及其mRNA的运输来调节突触的可塑性，进而影响学习记忆功能。此外，RISC复合物的另外2个成分eiF2c和Disher也存在于神经元树突棘和突触后致密物中。研究显示，当小鼠海马组织切片置于含50 μmol·L-1天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid，NMDA)溶液中10～30 min或在含Ca2+的脑脊液中孵育1 h，突触后致密物可释放出Disher和eiF2c[15]。研究表明，LTM的增强机制与环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)效应元件结合蛋白(cAMP-response element binding protein，CREB)的表达有一定关系[14]，神经元中cAMP水平增加会激活cAMP依赖的蛋白激酶A，增强突触传递；另一方面，蛋白激酶A可在细胞核内激活CREB-1，从而激活新突触的连接生长，而miRNA可通过调控CREB mRNA参与TLM调控。MAGILL等[16]构建了miR-132/miR-212条件性基因敲除小鼠，该研究发现，miR-132/miR-212基因同时缺少会导致神经元树状分支末梢、树突长度和棘突密度急剧下降，因此，miR-132被认为与新生海马神经元正常的树突成熟有关；该研究还发现，miR-132通过CREB介导的信号通路调节树突成熟。另有研究发现，miRNA可通过外泌体的运输从脑神经元释放到血浆或脑脊液等细胞外环境中，其中血浆中的miR-151a-3p、miR-18a-5p、miR-134-5P和miR-320a的高表达可能与年龄相关认知能力下降有关[17]。WANG等[18]在阿尔茨海默症患者血液中发现miRNA表达异常，推测miRNA可能参与了阿尔茨海默症等认知功能障碍疾病发病过程。特定的miRNA对认知功能发挥一定作用，READHEAD等[19]研究发现，在敲除了miR-155基因的8月龄APP/PS1双转基因小鼠中，β-淀粉样蛋白沉积增加，提示miR-155参与认知损害过程。NAVAS-CARRILLO等[20]对45例轻度认知障碍患者进行围期2 a的调查结果发现，轻度认知障碍患者进展为阿尔茨海默症后，其血清miR-146a和miR-181a水平显著上调。在一项对有记忆损害的轻度认知障碍患者的研究中发现，血清miR-146a和miR-181a增加与认知功能下降密切相关[21]。CAPITANO等[22]研究发现，miR-335-5p的过度表达损害了长期空间记忆，提示miR-335-5p下调可能是稳定突触可塑性和记忆的机制。

3 miRNA在VCI发生、发展中的作用

miRNA异常表达可出现于出血性或缺血性脑梗死、痴呆及其他脑血管疾病中，miRNA转录后在基因水平的表达可能对脑血管疾病的发生、发展及预后转归有显著影响。尽管有研究揭示了miRNA在阿尔茨海默症发生、发展中的作用[18，23]，但目前关于miRNA在VCI中的作用及相关机制的研究较少。研究表明，miRNA可能通过促进紧密连接的中断导致血脑屏障破坏，从而在脑灌注不足时引起工作记忆缺陷[24]。有研究发现，miRNA可通过调控炎症因子表达来调控神经炎性损伤，从而改善VCI的认知功能[25]。另有研究发现，甲基CpG结合蛋白2(methyl CpG binding protein 2，MeCP2)过表达可改善慢性脑低灌注大鼠的学习记忆障碍和神经可塑性，而miRNA可通过调控MeCP2 mRNA使MeCP2表达下调[26]。研究表明，miRNA-9-5p低表达可通过减轻突触损伤、减少神经元丢失和降低氧化应激水平来减轻慢性脑低灌注诱导的学习记忆损伤[27]。这些研究说明，miRNA在VCI的发生、发展中发挥了一定作用。

3.1 miR-26b与VCI目前关于miR-26b在肿瘤中的作用的相关研究较多，认为miR-26b可抑制肿瘤细胞增殖，如有研究表明，miR-26b可抑制喉表皮样癌细胞的增殖[28]。但miR-26b在VCI中的作用研究较少。KANG等[25]研究发现，VCI模型大鼠体内miR-26b表达明显降低，且大鼠海马CA1区小胶质细胞的激活降低，炎症因子白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)的释放减少；在VCI大鼠海马区注射miR-26b慢病毒后，大鼠海马CA1区miR-26b表达增加，活化的小胶质细胞数量减少，表明miR-26b表达的降低与小胶质细胞活化、IL-6的产生及小胶质细胞的神经毒性作用有关，推测miR-26b可通过抑制小胶质细胞活化和IL-6的产生，减少神经元凋亡，从而减轻认知功能障碍。此外，有研究表明，出现认知损害的小鼠体内毒性炎症因子，如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、IL-6、IL-1β的水平显著升高[29]。以上研究证实，miR-26b可通过抑制炎症因子IL-6的释放达到减轻VCI的作用。

3.2 miR-501-3p与VCITOYAMA等[24]通过制备双侧颈总动脉狭窄(bilateral common carotid artery stenosis，BCAS)导致的慢性脑低灌注小鼠模型，验证了破坏血脑屏障可导致脑白质损伤和认知损害的发生；miR-501-3p在体外可被TNF-α上调，在慢性脑低灌注模型小鼠白质中表达明显上调，当使用miR-501-3p抑制剂时，可显著提高小鼠脑白质紧密连接蛋白1(tight junction protein 1，ZO-1)的表达，改善血脑屏障的破坏，减轻了工作记忆障碍，该研究还发现，miR-501-3p 还可与ZO-1的3′-非翻译区结合，下调跨内皮电阻，增加血脑屏障破坏。该研究结果表明，TNF-α、miR-501-3p 和ZO-1可形成一个轴，此轴在脑低灌注所致工作记忆障碍和脑白质损伤的发病机制中起重要作用，提示miR-501-3p可作为治疗VCI新的靶点。此外，还有研究表明，靶向miR-501-3p可能会抵消其抑制ZO-1表达的作用，从而减轻血脑屏障功能障碍，改善认知异常[30]；通过应用miR-501-3p的拮抗体阻断miR-501-3p的上调可以减轻认知障碍[31]。综上所述，miR-501-3p主要通过抑制脑ZO-1的表达使血脑屏障破坏进而发生认知损害。

3.3 miR-126与VCImiR-126是一种调节血管功能的miRNA。miR-126可调节血管生成和脑白质重塑[32]。YU等[33]研究发现，与正常小鼠比较，多发性微梗死(multiple microinfarct，MMI)小鼠胼胝体大脑白质束和纹状体大脑白质束中轴突和髓鞘的密度显著降低，纹状体中少突胶质细胞和少突胶质前体细胞数量显著减少，脑血流量以及miR-126表达水平显著降低；miR-126缺失的小鼠可表现出明显的认知障碍，小鼠白质内髓鞘密度和轴突密度降低更显著，炎症增加。该研究结果说明，miR-126表达减少可能参与了MMI诱导的认知损害，MMI可诱导大脑白质损伤，触发神经炎性反应，损害淋巴功能，导致认知功能障碍。此外，有研究表明，miR-126可抑制基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)的表达，减轻血脑屏障破坏；miRNA-126降低则会使大脑炎症反应加剧，神经元轴突密度降低，且增加MMP-9表达，诱导梗死造成的认知损害[34]。

3.4 miR-132与VCI有研究发现，在轻度认知损害患者脑富集的miRNAs中,miR-132和miRNA-134具有非常高的特异性[35]。有研究报道，miR-132水平的降低增加了Tau蛋白在磷酸化干扰素调节因子3诱导下的磷酸化，尼莫地平可通过激活miR-132/糖原合酶激酶3β(glycogen synthase kinas 3β，GSK3β)通路缓解细胞凋亡并降低Tau蛋白的过度磷酸化，改善脑损伤[36]。XU等[37]采用双侧颈总动脉结扎法制备慢性脑低灌注大鼠模型，并选择部分慢性脑低灌注大鼠行脑内注射miR-132过表达慢病毒载体制备miR-132过表达慢性脑低灌注模型，结果发现，在慢性脑低灌注大鼠的海马和皮层中miR-132 表达降低，miR-132过表达慢性脑低灌注大鼠认知损伤显著改善，miR-132可预防慢性脑低灌注不足诱发的学习和记忆障碍；同时该研究还发现，在原代培养的大鼠神经元中加入miR-132可使电压依赖性钠通道α亚单位1和2表达降低，加入抗miR-132反义寡脱氧核糖核苷酸可使电压依赖性钠通道α亚单位1和2表达显著增加，说明miR-132可通过下调电压依赖性钠通道α亚单位1和2的表达来减轻慢性脑低灌注不足诱导的认知障碍。此外，有研究表明，慢性脑低灌注不足模型小鼠脑组织中MeCP2表达下调，其下调后可能通过抑制脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)及其下游通路原肌球蛋白受体激酶B(tropomyosin receptor kinase B，TrkB)和CREB造成认知损伤；而miR-132可能参与了慢性脑低灌注不足后MeCP2的下调进而参与认知损伤过程[26]。综上所述，miR-132对VCI可呈双向作用，正向可通过下调Nav1.1和Nav1.2的表达来降低慢性脑低灌注不足诱发的认知损害，逆向可通过调控MeCP2 mRNA使MeCP2下调进而加重慢性脑低灌注不足诱发的认知损害。

4 总结与展望

综上所述，miRNA在VCI的发生、发展中发挥着至关重要的作用，miRNA可作为VCI诊断的生物标志物；通过靶向miRNA改变内皮细胞功能使血管腔维持完整，还可通过靶向miRNA调节血脑屏障的紧密连接来改变脑血管损伤的通透性，增加药物输送，增强VCI相关途径的治疗效果。因此，推测miRNA可成为监测VCI的生物标志物，且基于miRNA的靶向治疗将来可用于VCI的治疗中，但这一推测还需要大量的研究来证明其可行性。