心理压力相关miRNA的研究进展

刘经健 冉凤英 罗丹 李春雷 武伦 陈琴华，3★

随着社会的发展，心理问题越来越得到人们的重视。根据国务院印发并实施的《“健康中国2030”规划纲要》，“共建共享、全民健康”是建设健康中国的战略主题，其中，加强心理健康服务体系建设和规范化管理，到2030年常见心理行为问题识别干预水平显著提高是该规划的重要目标之一。过度的心理压力是导致心理问题和多种疾病的重要原因，而对心理压力的评估缺乏客观的指标，miRNA 作为一种新兴的生物标志物，将其应用于心理压力的评估具有广阔的前景。

1 压力概述

1.1 压力

过度的心理压力是严重影响我国居民生活质量的心理问题，其与快速发展的现代化工业社会密不可分。据世界卫生组织预计，到2020年，精神疾病和与心理压力有关的疾病，将成为全球第二大致残因素，过度的心理压力已成为亟需解决的公共心理卫生问题。压力被定义为一个过程［1］，在这个过程中，环境需求会使机体的适应能力受到影响，从而导致心理需求和生物变化，甚至有可能导致疾病。引起心理压力的因素称为压力源［2］，由于压力源作用的持续时间不同，心理压力导致的机体应激反应可分为急性应激反应和慢性应激反应，并以多种形式出现。

1.2 压力生理

当心理压力源作用于人体时，压力反应通常由大脑皮层高级中枢开始，发出神经冲动，这些冲动会经过大脑边缘系统，到达下丘脑［3］。接收到压力刺激产生的冲动后，下丘脑会产生两个连续过程的神经—内分泌反应。首先，应激反应诱发机体“警报”反应，导致自主神经系统（ANS）激活，交感-肾上腺髓质系统激活，促进肾上腺髓质中的肾上腺素和去甲肾上腺素的释放［1］，以及中枢和外周神经系统中的5-羟色胺和肾上腺素的释放［3］。这种反应也称为交感肾上腺髓质（SAM）轴，在SAM 轴中，唾液α-淀粉酶水平可作为应激反应强度的度量标准［4］。

在细胞水平上，由于HPA 轴和皮质醇的激活，炎症反应被激活，并引起细胞应激。细胞应激是细胞处于不利环境和遇到有害刺激时所产生的的防御或适应性反应，由外部或内部刺激如氧化应激引起。这种分子损伤诱导不同途径的细胞应激反应，主要包括氧化应激反应、热应激反应、未折叠蛋白应答（UPR）和DNA 损伤应答等。每一种应激反应的目的都是通过诱导修复机制来重建细胞内稳态，如果损伤超过了细胞应激反应所能应对的能力，则会诱导细胞凋亡，以防止机体受到高度的系统性损伤。

1.3 压力与疾病

心理压力除了影响人的情绪、睡眠以外，还与很多疾病有关。压力和疾病之间的关系十分复杂，目前尚不明确，而且压力易感性因人而异。通常，影响压力易感性的因素包括遗传、压力应对方式、人格类型和社会支持等等。然而，并非所有的压力都有负面影响。当身体能忍受压力并利用它来提高表现时，压力是积极健康的。当压力超过我们的应对能力，使机体系统处于疲劳状态，并引起行为或健康问题时，压力便是消极有危害的［2］。过度的心理压力会诱发有害的生理病理效应，同时，心理压力是神经症、抑郁症或精神分裂症等精神类疾病的重要因素，也是哮喘［5］、冠心病［6］等急慢性疾病发生和维持的重要因素。

1.4 压力与miRNA

传统心理压力评估方法多以各种形式的评估量表加以衡量，诊断手段存在较强的主观性，仍有很大的诊治障碍，最近有研究表明压力与miRNA密切相关［7］。MiRNA 是一类短小的内源性非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA），其长度通常只有19-24nt，其主要通过与特定的mRNA 靶点结合来促进其降解或抑制其翻译来调节基因表达，影响细胞的生长、增殖、分化、凋亡等过程［8-10］。迄今为止，人类已发现48 860 个成熟miRNA 序列［11］，并且每一个miRNA 都被预测可以调控多个靶基因［12］。

在生理性应激水平上，机体在压力下先后发生两种反应，首先激活ANS 和SAM，随后皮质醇介导的HPA 轴激活。某些miRNA 通过调节5-羟色胺转运体影响细胞对5-羟色胺的摄取［13］，作为ANS 对心理应激反应的机制之一。MiRNA 在皮质醇的产生中发挥调节作用以此调节HPA 轴，miR-24 被发现显著降低肾上腺皮质细胞中醛固酮和皮质醇的产生［14］。

MiRNA 在功能上参与多种不同细胞应激反应途径的上调或下调，氧化应激反应可激活多种抗氧化蛋白或酶，如谷胱甘肽或超氧化物歧化酶，它们都由不同的miRNA 直接调节以调控氧化应激代谢产物的表达。热应激反应和未折叠蛋白应答都是处理错误折叠蛋白积累的途径，研究发现，多种miRNA 参与该信号级联过程［15，16］。DNA 损伤应答是通过p53 诱导细胞周期停滞或细胞凋亡，当DNA 受氧化应激影响时，miR-34 家族作为p53 系统中的一个关键分子已经被证实参与细胞凋亡［17］，这些都表明miRNA 在调节细胞对心理应激反应过程中具有重要意义。

2 与miRNA 相关的压力试验

2012年，Katsuura 等人［18］招募了十名参学术提升考试的健康四年级医学生，通过对受试者血清中四种与心理压力相关的细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α 和IFN-γ）［19-20］和唾液中的皮质醇进行测量，并对受试者进行斯皮尔伯格焦虑量表（STAI）评分，作为受试者心理应激状态的评估手段。随后，利用miRNA 微阵列筛选出11 个目标miRNA（miR-144、-144*、-16、-15a、-19a、-19b、-26b、-30b、-106b、126 和-142-3p），又选择了6 个miRNA（miR-144/144*、-16、-26b、-19a 和19b）进行qPCR 验证。结果表明，考试结束后受试者血清中的miR-144/144*和miR-16 水平显著升高，而且部分miRNA 水平与TNF-α、IFN-γ 水平成正相关，与唾液皮质醇水平也存在一定的相关性，但miRNA 水平与焦虑状态评分没有显著的相关性，推测miR-144/144*和miR-16 可能是健康年轻人暴露于自然应激源后，机体产生炎症细胞因子反应的负调节因子之一。

基于此实验，Honda 等人［21］检测了25 名即将参加全国执业医师考试的男性医学生外周血miRNA的变化。采集受试者的血液样本进行miRNA 分析，并采集受试者的唾液样本进行唾液皮质醇的测量，同时对受试者进行STAI 评分。结果表明，在考试前两天，7 个miRNA（miR-16、-20b、-26b、-29a、-126、-144 和-144*）水平显著升高，这些结果提示，长期的应激状态可能会增加外周血中这些特异性miRNA 的表达水平。由此看出，miR-16 反应可能与焦虑有关，而非皮质醇应答。

Gidron 等人［22］研究了短暂性（学业考试）压力与肿瘤相关miRNA（let-7b 和miR-21）之间的关系，并探讨健康行为是否调节应激对这些miRNA表达的影响。在癌症发展过程中，let-7b 被证实具有肿瘤抑制性，而miR-21 似乎增强了癌变过程。同时，人们发现健康的生活方式（如体育锻炼和饮食）可以减少各种危险因素对疾病风险的影响［23］。研究表明，高压力状态下，let-7b 和miR-21的表达水平显著下降，而且，miR-21 的表达与健康生活方式及其时间有关，在健康行为良好（高于中位数）的学生中，miR-21 表达水平随时间无显著变化，然而，在健康行为较差的学生中，miR-21 在高压力期间明显下降。因此，可推测短暂的学业压力可以改变两个与癌症相关的miRNA 分子的表达，且健康行为可以缓和miR-21 的表达改变。

Wiegand 等人［24］以24 名20～35 岁健康人为研究对象，采用Trier 社会压力测验（TSST）对24 名20～35 岁健康受试者进行急性心理应激诱导，研究人类唾液外泌体中11 种压力相关miRNA 作为非侵入性来源在急性心理应激实验条件下的反应。他们对24 名受试者使用改良版的TSST［25］，以唾液皮质醇作为HPA 轴的指示剂，以及唾液α-淀粉酶、心率（HR）和心率变异性参数（HRV）作为应激期间交感神经激活的指标，其中6 个miRNA（miR-16；-20b；-21；-26b；-29a 和-134）可以被可靠地检测到。研究结果表明miR-21 和miR-26b 可能与交感神经的激活有关。

3 MiRNA 作为潜在的压力生物标记物

首先，miRNA 广泛存在于人体多种体液中，如人全血［18］、尿液［26］，唾液［27］；其次，miRNA 以特定的分泌模式在体液中稳定存在，易于取样分析，即使在变化的环境条件下，如在温度（4～37℃）发生显著变化时，它们也能稳定存在；最后，miRNA 与多种疾病密切相关，在疾病的不同阶段中稳定存在［28］，并与疾病进展呈相关性，因此miRNA 被认为是生物体各种过程的潜在生物标记物。MiRNA因其在多种癌症如肺癌［29］、心脑血管［30］等疾病中的特异、灵敏、稳定表达，而被广泛研究，具有作为多种疾病的生物标记物的潜力。

到目前为止，唾液miRNA 的研究主要集中在癌症的检测和评估［31］，特别是口腔癌（鳞状细胞癌）［32］、结直肠癌［33］。在唾液中寻找心理压力相关的miRNA，比起采集血液来源miRNA 具有无创、简便快捷、成本低等优势，是目前更为可行的一种手段。唾液中压力相关miRNA 可以作为新的研究方向，并因其可接受性和无创性，为相关的研究提供更大的便利。

4 结语与展望

随着人们对心理问题的逐步重视，一种能够客观反映人们心理压力大小的指标迫切的需要被研究出来。MiRNA 作为一种具有广阔应用前景的新兴生物标记物，在衡量人的心理压力方面具有巨大的潜力，特别是唾液中miRNA 因为其无创性和人们的可接受性，值得我们去深入探索。因为人们个体的差异和心理问题情况的复杂性，找到具有高特异性、高代表性的压力相关miRNA 可能具有较大的挑战，但通过对相关miRNA 的研究，心理压力问题的机制也会被进一步阐释，进而推动对心理问题在分子水平的研究。