浅谈微小RNA与精神分裂症

山西医科大学心理卫生研究所

山西医科大学第一医院精神卫生科

太原 030001

1. 精神分裂症与miRNAs概述

精神分 裂症是临床最常见的重性精神疾患之一1，其人群终生患病率约为 1% 2。它是一种对内在与外在现实感带来严重影响的综合征，主要表现为知觉、思维、情感、言语与活动方面的障碍。其发病机制仍然不清，尽管遗传度可高达80% 3，但环境因素的致病作用也不可小觑4。目前研究认为精神分裂症是一种遗传和环境综合作用的多基因复杂疾病。而作为一种可以调控基因表达的非编码小RNA—miRNAs，其在精神疾病尤其是精神分 裂症中的作用越来越受到研究者们的重视。

微小RNA（miRNAs）是长度在21-23个核苷酸的非编码的单链小RNA5, 6，其发挥功能主要是通过与位于靶mRNA的3’端非编码区的互补部位部分地结合，以锚定它们从而对靶基因的mRNA进行降解或阻碍翻译7, 8。值得注意的是，一个miRNAs可以和成百上千的靶基因结合，而不同miRNAs可以结合到同一个mRNA靶基因上9, 10以协同作用进行调控15,16，miRNAs自成网络的调控已经逐步成为精细的调控基因表达的重要机制11-14。而这些特性也使得miRNAs可以集合细胞内不同的信号或整合不同的信号通路，在生理和病理过程中发挥重要的作用。估计约1/3的人类基因是直接受miRNAs调控的15, 16。miRNAs表达调控的可以在不同的水平（转录和转录后）和不同的细胞位置实现，使得其调控具有独特的灵活性14, 17, 18，且是一种动态的，可逆的和综合的过程14。此外还由于其与mRNA相比，具有不易受化学修饰、不易受RNA酶降解和抗极端条件19,20等稳定性，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，同时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20-22，甚至是石蜡包埋组织中获得23, 24），使得miRNAs成为许多疾病可能的生物学标记而被众多研究所关注。越来越多的研究证实miRNAs在中枢神经系统的发育25和神经元的分化过程中26, 27扮演着重要角色，例如神经形态的发生28，神经递质的释放29，神经突触可塑性的形成30等等。

2. 精神分 裂症中miRNAs研究进展

正是由于miRNAs种种特性以及在基因调控过程中发挥的重要作用，使得对其在精神疾病中，尤其是在精神分 裂症的研究中越来越得到关注。主要从以下几大方面进行归纳和概括。

首先，鉴于miRNAs自身形成进程中的关键成分的缺失对CNS造成的影响说明，miRNAs在神经元的发生和发展中起了重要作用，并且提示它们水平的失调参与了神经变性和肿瘤形成31。一些研究已经显示参与miRNAs形成相关的分子与精神分 裂症的病理机制可能相关31。

其次，miRNAs在精神分 裂症遗传学中的研究已有不少报道。miRNAs基因多态性与精神分 裂症的关联研究多基于其可能结合的靶基因与疾病相关或既往研究的芯片筛查结果。Hansen,T. et al.32发现mir-206中rs17578796位点和mir-198中rs1700位点在丹麦和挪威人群中与精神分 裂症具有显著的等位基因关联。徐勇等33首次以中国人为样本，发现外周血中pre-mir-30e的一个新的突变位点—ss17807748与精神分 裂症强烈相关，OR值为4.952（95%CI:1.887–12.998）。Zou, M.et al.34同样以中国人群为研究对象，在268例患者和232例对照中研究了与免疫相关的hsa-pre-mir-146a和hsa-mir-499的基因多态性，但未发现有阳性结果。最近研究发现NMDA受体信号通路上的GRIN2B基因与miR-219基因存在交互作用并与精神分 裂症相关35。

目前关于miRNAs与精神分 裂症最广泛的研究莫过于基于病例对照的miRNAs的表达谱分析了。虽然许多研究有各自的发现，但一致及重复结果较少。国外研究虽多有尸检报道，但样本例数较少。目前报道较多的结果包括miR-137，miR-130b，miR-34a，miR-132，miR-30e等。其中miR-137是基于精神分 裂症的GWAS研究而发现的唯一miRNA位点，对于其在精神分 裂症的发病机制中的研究相对较多。无论是表达模式，还是表观遗传学调控机制及功能等方面都有所涉及。最新发表在Nature Neuroscience上的研究发现miR-137可以影响神经元囊泡在突触前终端的释放，通过改变突触前可塑性从而影响海马功能36。另一个关注度较高的是mir-30e。Perkins, D.O. et al37发现mir-30e在精神分 裂症患者的前额叶皮质中表达量升高，与我国徐勇等33在外周血中的研究结果共同提示mir-30e可能与精神分 裂症密切相关。同时Sun XY et al.38比较了血浆及外周血单核细胞中mir-30e的表达水平，发现血浆中的mir-30e对于精神分 裂症的诊断价值更高。而我国学者近来对于miRNAs与精神分 裂症的研究取得了一系列的突破性进展。韦晖等392015年在美国精神病学杂志发表了关于精神分 裂症与血浆miRNAs的一项较大样本的系统筛查研究。该研究采用两阶段筛查，通过Solexa 测序，Taqman芯片及荧光定量PCR等平台和方法，在首发未治精神分 裂症患者、抗精神病治疗后的患者、其它精神障碍患者及正常对照人群中进行验证，最终发现miR-193a-3p和miR-130b始终在精神分 裂症患者外周血浆中表达升高，并且在79例抗精神病治疗后达缓解状态的患者中恢复正常水平。提示该miRNAs与精神分 裂症的疾病状态密切相关。而徐勇、张付全等40等从多组学角度出发，使用芯片数据进行差异共表达分析，整合TF-靶基因、miRNA-靶基因、TF-miRNA和蛋白质/蛋白质相互作用（PPI）关系，构建TF–miRNA–mRNA–PPI调控网络。将单纯miRNAs与精神分 裂症的研究拓展到了以基因调控障碍学说为基础的miRNAs和靶基因等的共表达网络上并发现了新结果。同时发现早发精神分 裂症外周血中miRNAs表达水平的变异度增大，经过抗精神病药物治疗后变异度接近正常41。但是对于精神分 裂症这一神经发育性疾病来说，相关miRNAs研究中较为有争议的一个问题就是外周血miRNAs的表达是否与大脑中一致。为此研究者们众说纷纭，没有一致结论。最近LaiCY, et al.42选取了miR-34a 和 miR-548d分别在外周血和尸检大脑中进行定量研究，但没有发现二者的表达存在较好的一致性。同时其又分别在患者急性期发作和部分缓解后进行候选miRNAs的表达定量检测，亦未发现这些miRNAs的表达有显著改变，提示其可能是精神分 裂症的素质性而非状态性指标。

正是由于越来越多的研究显示miRNAs与精神分 裂症可能相关，同时鉴于miRNAs自身在基因表达调控中起的重要作用，因此有关它与抗精神病治疗及精神疾病相关药物的研究也引起了更多的关注。可以想象miRNAs系统能够为抗精神病药物治疗提供更为广泛和多样的靶点。而目前除了上述基于用药前后miRNAs的表达定量外，有关其与抗精神病治疗机制的研究却很少。众所周知，抗精神病药物主要作用于多巴胺系统。Huang和Li (2009) 43的研究发现mir-504上调了多巴胺D1受体的表达，相反抑制它降低了D1受体的表达水平。进一步证实D1受体的表达上调是通过mir-504直接和DRD1基因的3’非编码区结合而导致出现特异的等位基因进而影响表达所致的。Perkins et al.37 在之前对未经抗精神病治疗的病人和正常人尸检研究的基础上，进一步对大鼠进行氟哌啶醇的注射后发现miR-199a, miR-128a 及 miR-128b这三种miRNAs在用药后的鼠脑内表达增高。

另外也有研究报道与精神分 裂症相关的另外一条神经递质通路—谷氨酸受体系统与miRNAs的相关性。选择性NMDA受体拮抗剂地卓西平（MK-801）可以产生精神分 裂样症状44, 45。Kochera et al.46对C57BL/6小鼠注射地卓西平15分钟后动物出现运动亢进等精神行为症状，同时发现其大脑前额叶皮质内mir-219水平有显著降低。另外还发现无论是用氟哌啶醇还是氯氮平进行预处理都能减弱甚至消除地卓西平引起的运动性增强等行为，并且抑制了聚集在前额叶内的miR-219的减少，提示miR-219可能是导致与NMDA受体功能亢进所致精神行为症状的一个重要因素。此外，运用化学合成的能够锚定miRNA的寡核苷酸—antagomirs可以使相应的miRNA沉默47, 48。已经有其它疾病的研究显示antagomirs可作为探求疾病潜在病理机制的一种工具和研究药物治疗的一种手段，但至今没有关于抗精神病治疗与antagomirs的相关报道。

3. 总结与展望

综上，对于miRNAs和精神分 裂症的研究还处于不断探索之中。从这些研究中我们不仅可以了解miRNAs在脑的发育过程中可能发挥的作用，而且也拓展了对精神分 裂症病因学的认识，从一个新的视角去探索它的发病机制。同时更能为临床治疗及新药研发，提供新的可供参考的治疗靶点。

参考文献（略）