楊財花，鮑天昊，阮　冶

(昆明醫(yī)科大學附屬精神衛(wèi)生中心，云南省精神病醫(yī)院，云南　昆明　650224

神經精神疾病是一類可引起認知、情感、精神、行為等方面異常的功能障礙性疾病，包括精神分裂癥、阿爾茨海默病等。神經精神疾病多為慢性病，往往遷延不愈，致殘率、致死率和復發(fā)率較高，給家庭和社會帶來沉重的經濟負擔，并可能對社會的和諧存在一定的威脅性。因此，神經精神疾病的早發(fā)現、早診斷、早治療十分關鍵。但目前對于神經精神疾病的病因及發(fā)病機制研究仍停留在多種假說層面上，包括遺傳因素、神經發(fā)育和心理社會因素等方面，但這些都不能充分解釋其病因及發(fā)病機制。臨床上目前對精神分裂癥等神經精神疾病的診斷主要基于癥狀和體征，而不是明確的病理生理標志物[1]。有研究表明，遺傳因素是神經精神疾病的主要原因，其中精神分裂癥的遺傳率高達80%[1-3]。microRNA(miRNA)參與了神經精神疾病的發(fā)生，它們的異常表達可被視為潛在的生物標志物[2]。而且最近的研究表明，miRNA表達的變化在神經精神疾病的遺傳和生物學機制中起到了一定的作用[3]。在miRNA的生物學通路中，miRNA靶基因的變異也可能在原發(fā)性精神分裂癥的發(fā)生中起一定作用[1]。miRNA-124(miR-124)是中樞神經系統中含量最豐富的miRNA。目前的研究也顯示，轉錄因子4(transcription factor 4，TCF4)與神經精神疾病的發(fā)病密切相關。

1　miR-124與神經精神疾病認知功能的相關研究進展

1.1　miR-124的生物學特性

miRNA是一種比較保守的內源性非編碼單鏈小分子RNA，由22～25個核苷酸組成的發(fā)莢樣結構，廣泛存在于真核生物中。2002年，Lagos-Quintana等[4]首先在小鼠體內發(fā)現了miR-124。miR-124是在哺乳動物除垂體外的中樞神經系統中含量最多且高度特異性表達的miRNA[5]，Mishima等[6]研究顯示，小鼠中樞神經系統中miR-124的含量是其他器官的100倍以上，而且其表達在中樞神經系統中存在解剖差異，即在大腦皮質、小腦、脊髓中含量不同；miR-124可以識別數百種靶基因，這種特異性決定了其在中樞神經系統中的重要作用。

成熟miR-124的轉錄過程與miRNA的轉錄一致，由RNA聚合酶II轉錄而來，成為有帽和多聚腺苷酸化的初級轉錄產物(pri-miRNA)。初級轉錄物經Drosha裂解核糖核酸酶III裂解，產生一個約70 nt的莖環(huán)前體miRNA(pre-miRNA)，再經細胞質Dicer核糖核酸酶切割，生成成熟的miRNA。成熟的miRNA被整合到RNA誘導沉默復合物(RISC)中，然后通過核苷酸序列完全或部分互補結合于其靶基因mRNA的3’端非編碼區(qū)(3’untranslational region，3’UTR)實現其抑制功能而導致mRNA降解或翻譯。

1.2　miR-124與神經性疾病

在神經退行性疾病如阿爾茨海默病、亨廷頓舞蹈病中，miR-124的表達存在明顯異常。在阿爾茨海默病患者腦內，miR-124的表達水平下調[5]。Fang等[7]研究顯示，miR-124可以作為一個基本的調節(jié)因子通過大鼠PC12細胞的靶基因BACE1來減輕阿爾茨海默病的細胞凋亡過程。進而推測，miR-124在阿爾茨海默病中可延緩疾病的進展，甚至減輕認知相關癥狀。Johnson等[8]研究顯示，亨廷頓舞蹈病患者的紋狀體內存在大量的miR-124合成抑制物RE-1沉默轉錄因子REST復合體，從而導致miR-124的含量較正常水平更低。Xu等[9]研究表明，在中樞神經系統中存在一種脆性x染色體蛋白，該蛋白主要調控miR-124的表達，當該蛋白表達異常時，會導致miR-124的表達下調，進而出現以認知障礙和言語功能障礙為表現的脆性x染色體綜合征。Doeppner等[10]對大腦中動脈閉塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)的小鼠模型研究顯示，miR-124通過調節(jié)其作用靶點泛素特異性蛋白酶14(ubiquitin-specific peptidase 14，Usp14)，進而使其作用底物REST被降解，從而促進腦缺血后神經血管的重建，減輕功能障礙，最終發(fā)揮神經保護的作用。Ku70是一種參與多個細胞通路的蛋白質，Zhu等[11]對MCAO大鼠模型的研究顯示，miR-124通過調節(jié)Ku70的表達水平以減少細胞的死亡和梗死體積，進而改善神經功能的預后。因此，miR-124在神經退行性疾病乃至缺血性神經疾病中主要通過調控其靶基因起到神經保護作用，而且miR-124可能在修復神經、改善神經損傷、減輕神經細胞的凋亡中具有重要作用，從而減輕神經疾病中認知功能方面的障礙。

包含IQ序列的GTP酶激活蛋白1(IQ motif containing GTPase activating protein 1，IQGAP1)是一種廣泛表達的支架蛋白，作為miR-124的潛在靶基因，參與細胞粘附、細胞遷移和細胞骨架調控等多種基本細胞活性[12]，其表達由miR-124通過3’UTR中的綁定位點進行調節(jié)，在3’UTR中，有一個SNP(rs1042538)存在于核心綁定位置中，Yang等[13]研究顯示，這種SNP在體內和體外都能影響miRNA靶基因的相互作用。IQGAP1具有神經元特異性功能[14]，并且通過N-鈣粘蛋白以劑量依賴性方式形成細胞骨架IQGAP1/Erk信號通路影響學習和記憶[15]，而且IQGAP1的下調會出現明顯的長期記憶缺陷，并伴有海馬長時程增強受損。另外，有研究顯示，與記憶有關的突觸可塑性依賴于精確的基因表達的時間調節(jié)。Fischbach等[16]研究表明，miR-124在調節(jié)影響突觸可塑性和記憶的信號分子中起關鍵作用。Rajasethupathy等[17]對海兔的研究表明，miR-124完全存在于突觸前的感覺-運動神經中，在該突觸中通過調節(jié)環(huán)磷腺苷效應元件結合蛋白(cAMP-response element binding protein，CREB)來限制5-羥色胺(5-hydroxytryptamine，5-HT)誘導的突觸促進作用，即限制了突觸的可塑性。CREB與認知功能關系極為密切，并且CREB可能在海馬的組織細胞凋亡過程中發(fā)揮了重要作用。以上提示，miR-124通過相關靶基因的調控而影響神經突觸的可塑性，因而miR-124可能參與了突觸可塑性相關的認知障礙。

1.3　miR-124與精神分裂癥

精神分裂癥是一組主要表現為以幻覺、妄想為主的陽性癥狀，以意志減退、情感遲鈍為主的陰性癥狀，并伴有不同程度的社會功能減退和認知功能損害的精神疾病。研究表明，miR-124在神經發(fā)育和神經功能中發(fā)揮重要作用，且miR-124是中樞神經系統中各種細胞類型的分化和成熟的重要調節(jié)劑[18]。此外，已有研究顯示miR-124涉及神經學表型，包括自閉癥[19]和阿爾茨海默病等精神疾病。SKI樣原癌基因(SKIL)是通過抑制轉化生長因子-β(Transforming growth factor-β，TGF-β)途徑來調節(jié)細胞生長和分化[20]，而且參與p53的活化，誘導細胞應激途徑[21]。早期生長反應基因1(EGR1)是TF的即時早期基因(IEG)家族成員，并在細胞發(fā)育、突觸可塑性和記憶處理中起作用[22]。Koldamova等[23]研究顯示，EGR1控制著與神經退化有關的網絡調控。EGR1在精神分裂癥患者的大腦中表達不足[24]。Xu等[25]通過對48名健康對照者、38名精神分裂癥患者和30名完成12周隨訪的精神分裂癥患者使用實時熒光定量PCR分析顯示，與對照組相比，精神分裂癥患者血液中miR-124-3p過表達，SKIL和EGR1基因表達下調，治療12周后miR-124-3p表達下降，而SKIL表達上調。推測miR-124可通過調節(jié)SKIL和EGR1的表達在精神分裂癥認知損傷中起關鍵作用。由此可見，miR-124在精神分裂癥中的作用機制也主要是通過調控其靶基因而實現。有研究顯示，基因的3'端非編碼區(qū)中的單核苷酸多態(tài)性(SNP)可能影響miRNA與mRNA的結合并存在導致疾病的風險[26]。G蛋白信號調節(jié)因子4(Regulator of G protein signaling 4，RGS4)是調節(jié)G蛋白信號的蛋白質，在精神分裂癥患者中，RGS4蛋白在額葉皮質和顳上回中較少[27]。Gong等[26]通過螢光素酶測定進行分析，結果顯示miR-124在rs10759-C等位基因中抑制了3’UTR對RGS4 mRNA的結合。該研究表明，rs10759(RGS4)可能會增加miR-124對精神分裂癥的敏感性，從而使miR-124的結合對精神分裂癥的易感性產生影響。提示將來miR-124很可能作為精神疾病特別是精神分裂癥認知損傷中的一種新的生物標志物，為精神分裂癥的治療提供新的治療靶點。

2　TCF4與神經精神疾病認知功能的相關研究進展

2.1　TCF4的生物學特性

TCF4位于染色體18q21.2區(qū)域，由41個外顯子組成，跨越437kb，是堿性/螺旋-環(huán)-螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)轉錄因子家族中的一員。BHLH結構域包括HLH結構域提供的與DNA結合的基本區(qū)域和二聚化界面，其上有兩個親螺旋，通過一個非結構化的環(huán)狀區(qū)域形成左旋四螺旋束。BHLH蛋白參與多種發(fā)育過程，包括控制增殖、確定細胞命運，其也被證明是終末分化細胞中適應性細胞過程的轉錄整合因子。TCF4是一種廣泛表達的蛋白，其作為轉錄因子調控其他參與細胞分化、存活和神經發(fā)育的基因[28]。

2.2　TCF4與神經性疾病

最近的研究顯示，TCF4在中樞神經系統疾病中的研究成為人們普遍關注的熱點，其在神經元的調節(jié)乃至神經可塑性方面具有重要作用。Fu等[29]研究顯示，TCF4在少突膠質前體細胞的成熟過程中起重要作用，且在發(fā)育過程中和已發(fā)育成熟的中樞神經系統中廣泛表達，并在與精神分裂癥有關的組織如海馬和新皮質中表達明顯。Li等[30]研究顯示，TCF4與許多其他和神經發(fā)育障礙有關的微RNAs靶基因緊密結合，表明TCF4與神經系統發(fā)育的關系極為密切。因此，了解中樞神經系統中TCF4的角色和功能對人類語言、聽覺、認知和記憶功能等方面具有重要意義。皮特-霍普金斯綜合征(Pitt-Hopkins，PTHS)是一種以智力和生長遲緩、呼吸異常、癲癇發(fā)作、小頭畸形和眼球內陷、鼻梁高、人中短等面部特征為表現的中樞神經系統發(fā)育障礙。Kennedy等[31]使用基因工程小鼠模型的研究顯示，TCF4可能調控中樞神經系統中語言的產生及理解能力、回憶的基本過程，而且TCF4含量的缺陷可導致罕見的PTHS，并確定了幾個與神經可塑性調節(jié)和記憶形成有關的靶基因。此外，Brzózka等[32]對兩個轉基因小鼠的研究顯示，在前腦中過度表達TCF4表現出認知和感覺運動功能缺陷。因此，TCF4的適度表達對中樞神經系統的發(fā)育及成熟有一定的作用，低表達或過表達都可能導致中樞神經系統疾病。

2.3　TCF4與精神分裂癥

有研究顯示，TCF4是精神分裂癥的易感基因之一。Stefansson等[33]對2 663例精神分裂癥患者和13 498例健康人群的基因組關聯研究(Genome wideassociation study，GWAS)顯示，TCF4是精神分裂癥中最穩(wěn)定、最重要的易感基因之一，并且Steinberg等[34]在后續(xù)對4 999例精神分裂癥患者和15 555例健康對照組的研究中也得出了同樣的結果。此外，有研究顯示，精神分裂癥和雙相情感障礙患者的TCF4表達顯著增加[35]。同樣的研究也報告了一組常見的TCF4變異與精神分裂癥患者的陰性癥狀、認知障礙和小腦體積之間的關系[36]。另外，最近的一項研究表明，TCF4基因的變異導致了認知缺陷和精神分裂癥的風險[37]。且TCF4在精神疾病患者中的表達增加，以及TCF4 SNPs與臨床、認知和腦形態(tài)學領域的核心精神病表型的關系也有報道[35]。

此外，基于家庭的連鎖元分析顯示，TCF4 rs1261117的多態(tài)性與精神分裂癥存在相關性[38]。最近的一項研究表明，在首發(fā)精神病患者的推理/解決問題的認知域中，rs9960767C等位基因與認知缺陷有關[37]。Li等[39]對2 496例精神分裂癥患者和5 184名健康人群的對照研究表明，在漢族人群中，rs2958182與精神分裂癥存在相關性。Zhu等[40]的研究將TCF4 rs2958182A等位基因確定為精神分裂癥的危險因素。Hui等[41]對976例精神分裂癥患者和420名健康對照者的研究也得出同樣的結果，而且其研究結果顯示精神分裂癥患者幾乎在除視覺空間以外的所有認知領域中存在顯著的認知缺陷。提示TCF4 rs2958182基因多態(tài)性與精神分裂癥存在相關性。Li等[30]采用病例對照研究的方法，對漢族人群中是否存在精神分裂癥相關的SNPs進行研究，結果顯示3個SNPs(rs9320010、rs7235757和rs1452787)與精神分裂癥相關，而且通過SNP和性別互動分析及進一步的分層分析顯示，rs1452787與隱性遺傳模式中的精神分裂癥相關。這些結果表明，TCF4基因變異可能涉及精神分裂癥患者的認知功能。此外，有研究表明，TCF4的外周表達與前額葉皮質中的灰質厚度相關[42]，精神分裂癥前額葉的灰質體積減少[43]。而且TCF4基因表達水平的微妙變化與精神分裂癥的發(fā)病機制有關[44]。Alizadeh等[45]采用實時熒光定量PCR方法，比較70例未治療的精神分裂癥患者和72例健康對照者的TCF4 mRNA水平，結果顯示精神分裂癥患者外周血中TCF4基因mRNA水平與認知有一定的相關性。提示TCF4 mRNA水平可能成為精神分裂癥的可靠生物標志物。結合目前的研究可知，TCF4與精神分裂癥的認知損傷具有密切關系，且TCF4某些易感性基因位點在精神分裂癥發(fā)病機制中起關鍵作用。

3　展　　望

miRNA作為內源性小分子RNA，通過識別上百種靶mRNA，對中樞神經系統疾病的發(fā)生和發(fā)展過程起重要作用，而且越來越多的證據表明，miRNA的異常表達在神經精神障礙的發(fā)生與發(fā)展中至關重要。但目前miR-124參與調節(jié)神經精神疾病的具體作用機制尚不明確，許多問題有待繼續(xù)深入探討：①miR-124在神經精神疾病中的表達趨勢到底是如何調控？②miR-124參與調節(jié)神經精神疾病認知損傷所涉及的信號通路；③miR-124的上、下游調控靶點；④miR-124是否作為神經精神疾病認知損傷的潛在治療靶點和轉歸的生物學標志物。隨著研究的不斷深入，miR-124在神經精神疾病認知損傷中的具體作用機制將會逐漸被闡明，并為神經精神疾病認知損傷提供新的診斷思路及治療方向。在功能和生物學方面，TCF4仍然是一個表征不佳的基因。然而，關于TCF4與神經精神疾病令人信服的證據需要進一步的詳細研究，而且還需進一步明確與精神分裂癥相關的基因位點。另外，也可推測miR-124與TCF4有一定的相關性，通過后續(xù)的深入研究進一步明確二者的關系，及其所參與調節(jié)神經精神疾病相關的信號通路，以便對未來神經精神疾病的診療提供新思路。