miRNA-543-3p在帕金森病的診斷和治療中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及miRNA-543-3p在帕金森病的診斷和治療中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 帕金森病(PD)是一種常見(jiàn)的神經(jīng)變性疾病，患者會(huì)出現(xiàn)靜止性震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng) 遲緩、姿勢(shì)步態(tài)異常，許多患者還伴有嗅覺(jué)喪失、抑郁以及癡呆等癥狀，病情呈進(jìn)行性加重， 晚期往往全身僵硬，生活不能自理，是中老年人常見(jiàn)的致殘疾病之一，嚴(yán)重影響患者的生活 質(zhì)量，給社會(huì)和家庭帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。帕金森病的主要病理變化表現(xiàn)為中腦黑質(zhì)多巴胺能 神經(jīng)元進(jìn)行性變性和死亡;殘存神經(jīng)元內(nèi)出現(xiàn)嗜酸性蛋白包涵體(Lewy body，LB)，紋狀體 內(nèi)多巴胺顯著減少。盡管ro的病因仍不甚明確，人們通過(guò)對(duì)各種動(dòng)物與細(xì)胞模型的研究發(fā) 現(xiàn)，谷氨酸興奮性毒性、神經(jīng)炎性反應(yīng)、神經(jīng)再生抑制、氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、凋亡等 參與了黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元死亡的病理過(guò)程。在眾多PD病因?qū)W說(shuō)中，興奮性氨基酸毒性學(xué) 說(shuō)是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，而谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體是這一學(xué)說(shuō)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。興奮性氨基酸(尤其是谷 氨酸)與ro發(fā)生、發(fā)展的相關(guān)性研究，已經(jīng)成為國(guó)際學(xué)術(shù)界的一個(gè)前沿課題。研究表明，谷氨 酸通過(guò)其受體介導(dǎo)的興奮性毒性在ro的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了重要作用 [1]。
[0003] 谷氨酸（glutamate，Glu)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮性突觸傳遞的主要神經(jīng)遞質(zhì)。神經(jīng) 末梢釋放的谷氨酸主要由神經(jīng)元細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞上的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體（glutamate transporter)回收入細(xì)胞膜內(nèi)，以終止谷氨酸能神經(jīng)傳遞，并使胞外谷氨酸濃度保持在較 低水平，以免神經(jīng)元遭受高濃度谷氨酸的興奮性毒性效應(yīng)。谷氨酸的分布具有區(qū)域依賴性， 大部分位于細(xì)胞內(nèi)，極少部分位于胞外，跨膜濃度梯度大約是幾千倍。由于胞外沒(méi)有谷氨酸 代謝酶，快速移走胞外谷氨酸的唯一方法是谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體攝取。在生理?xiàng)l件下，位于神經(jīng)元 和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞上的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體迅速攝取谷氨酸，有效地抑制了細(xì)胞外谷氨酸的堆積。 病理情況下，谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體對(duì)谷氨酸的攝取能力降低，甚至出現(xiàn)向細(xì)胞外的逆轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致細(xì) 胞外谷氨酸濃度上升，興奮谷氨酸受體，導(dǎo)致黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性或壞死。真核生物高 親和力谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體（excitatory amino acid transporter,ΕΑΑΤ)分為GLAST(EAATl) GLT-1(EAAT2)、EAAC1(EAAT3)、EAAT4和EAAT5等5個(gè)亞型。五個(gè)亞型之間氨基酸序列的同源 性約為50%Χ?Τ-1和GLAST主要表達(dá)于腦內(nèi)的膠質(zhì)細(xì)胞，GLT-1主要表達(dá)于前腦、海馬、大腦 皮層和紋狀體等部位，GLAST在小腦的Bergmann膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)較高，在脊髓和前腦也有少量 表達(dá)。GLT1和GLAST不僅可單獨(dú)表達(dá)在不同神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，亦可同時(shí)表達(dá)于同一細(xì)胞的不同 部位。清除聚積的谷氨酸，防止興奮毒性主要由GLT-1和GLAST完成。星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)其谷 氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體可以清除細(xì)胞間隙80%以上的谷氨酸，從而保護(hù)神經(jīng)元免受谷氨酸興奮性毒性 損傷。EAAC1主要表達(dá)于突觸后神經(jīng)元，特別是樹突干和樹突棘部位。EAAT4局限在小腦浦肯 野細(xì)胞。EAAT5則局限于視網(wǎng)膜，表達(dá)于光感受器、雙極細(xì)胞、無(wú)長(zhǎng)突細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞。
[0004] EAATs功能的異常和谷氨酸攝取的下降與帕金森病的發(fā)病密切相關(guān)，F(xiàn)errarese 等[2]研究了34名ro患者和21名正常人的血小板谷氨酸攝取功能，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，原發(fā) 性PD患者谷氨酸攝取量減少了50%，且攝取減少量與PD的嚴(yán)重程度有關(guān)。在6-羥基多巴胺 (6_hydroxydopamine，6-〇HDA)和 1-甲基-4-苯基-1，2,3,6_ 四氫 P比啶（l-methyl-4-phenyl-l，2,3,6-tetrahydropyridine，MPTP)及其離子MPP+制造的Η)鼠模型中，發(fā)現(xiàn)GLT-1、EAAC1 表達(dá)的減少和谷氨酸攝取的下降[3_5]。這些研究提示，在Η)的發(fā)病過(guò)程中，隨著EAATs表達(dá)的 下降，其攝取谷氨酸的能力降低，導(dǎo)致了細(xì)胞外谷氨酸水平的升高，胞外的谷氨酸持續(xù)作用 于代謝性谷氨酸受體，激活多巴胺能神經(jīng)元胞內(nèi)第二信使三磷酸肌醇（inositol triphosphate, IP3)與環(huán)腺苷二磷酸核糖，通過(guò)各自信號(hào)調(diào)控途徑誘導(dǎo)胞內(nèi)Ca2+濃度升高， 引起對(duì)Ca2+敏感的K+通道開放，多巴胺能神經(jīng)元胞膜超極化導(dǎo)致細(xì)胞死亡，同時(shí)導(dǎo)致能量消 耗增多、自由基形成，最終引發(fā)興奮性神經(jīng)毒性效應(yīng) [6]。
[0005]谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體在蛋白質(zhì)水平的變化固然對(duì)其功能的正常發(fā)揮具有重要作用。然 而，信使RNA(mRNA)翻譯生成谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白質(zhì)階段的調(diào)控對(duì)谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)以及 功能的發(fā)揮也至關(guān)重要，microRNA(miRNA)是其中一個(gè)非常重要的調(diào)控因素。MicroRNA是一 類內(nèi)源性的大小在20-25nt的非編碼RNAs，主要通過(guò)與靶基因的3'端非翻譯區(qū)（3' untranslated regions，3 ' UTR)完全互補(bǔ)或不完全匹配結(jié)合，降解革EmRNA或抑制革EmRNA的 翻譯，發(fā)揮調(diào)控作用。MicroRNA表達(dá)具有高度保守性、時(shí)序性和組織特異性。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn) 人類的microRNA超過(guò)1400個(gè)，它們?cè)谏矬w內(nèi)既是代謝產(chǎn)物，也是機(jī)體的重要調(diào)控分子。一 種microRNA可以定位于多個(gè)mRNA，并參與生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老、死亡的調(diào)控等生物學(xué) 過(guò)程，人類有接近1/3的基因受到microRNA的調(diào)控。目前，發(fā)現(xiàn)很多microRNA與神經(jīng)退行性 疾病相關(guān)，其中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些參與帕金森病發(fā)病過(guò)程的microRNA。體內(nèi)或體外細(xì)胞培養(yǎng) 敲除miR-133b，可使酪氨酸羥化酶和多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白水平明顯下降，該研究首次發(fā)現(xiàn)單個(gè) 特異的microRNA對(duì)多巴胺生成的調(diào)節(jié)作用 [7] Jang等在研究成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子20 (fibroblast growth factor 20，F(xiàn)GF20)與]^的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF20可以被microRNA-433調(diào) 節(jié)，在患者中microRNA-433表達(dá)降低，F(xiàn)GF20表達(dá)升高，而FGF20可以促進(jìn)致病中最關(guān)鍵 的蛋白α-Synuclein表達(dá)升高 [8]。最近有報(bào)道以α-突觸核蛋白（a-Synuclein)mRNA作為革巴基 因的miR-7與miR-153，二者都可以抑制α-突觸核蛋白的表達(dá)，miR-7參與調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激介導(dǎo) 的細(xì)胞死亡 [9'1Q]<aet-7與miR184以轉(zhuǎn)錄因子E2F1及DP作為靶基因，參與調(diào)節(jié)多巴胺能神經(jīng) 元的生存與活性 [11]。從組織庫(kù)中將帕金森病病人與對(duì)照組腦組織內(nèi)microRNAs表達(dá)譜進(jìn)行 對(duì)比，可以為microRNAs在帕金森病發(fā)展過(guò)程中的作用提供一些線索。對(duì)帕金森病病人腦組 織內(nèi)microRNAs表達(dá)譜研究發(fā)現(xiàn)miR-34b及miR-34c在受損腦組織表達(dá)量顯著降低，杏仁核、 黑質(zhì)、額皮質(zhì)的表達(dá)量比對(duì)照組降低40-65%，小腦含量同樣降低，但幅度較??；用維甲酸和 12-〇_ 十四燒酰佛波醇-13_ 醋酸酯（12-〇-tetradecanoy 1-phorbo 1-13-acetate)刺激成神 經(jīng)瘤細(xì)胞SH-SY5Y后，miR-34b及miR-34c表達(dá)量增加二倍;相反如果敲除miR-34b/miR-34c， 細(xì)胞則因線粒體功能受損及氧化應(yīng)激效應(yīng)導(dǎo)致死亡;鑒定miR_34b及miR-34c的靶基因有助 于發(fā)現(xiàn)其調(diào)節(jié)神經(jīng)元存活的機(jī)制 [12]。研究發(fā)現(xiàn)micr〇RNA-124a在終末期肌萎縮側(cè)索硬化癥 (amyotrophic lateral sclerosis，ALS)小鼠模型的脊髓組織中下調(diào)，通過(guò)外源性注射 microRNA-124a能夠抑制ALS中GLT-1的下調(diào)[13]。該項(xiàng)研究提示microRNA-124a將有可能成 為治療諸如ALS等神經(jīng)變性疾病的一個(gè)新的靶標(biāo)。新近的研究也表明，間充質(zhì)干細(xì)胞能夠釋 放外源性的microRNA-124,進(jìn)而促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞上GLT-1的表達(dá) [14]。最 近有研究表明，在缺血性中風(fēng)模型的腦組織和血液中存在高水平的miR-107,高表達(dá)的miR-107可以通過(guò)抑制GLT-1的表達(dá)，進(jìn)而加速谷氨酸的興奮性毒性對(duì)機(jī)體的損害。并且在缺血 性中風(fēng)患者的血液中也發(fā)現(xiàn)了高水平的miR-107和谷氨酸，提示miR-107有可能會(huì)成為檢測(cè) 缺血性中風(fēng)患者體內(nèi)興奮性谷氨酸毒性損傷程度的一個(gè)生物指標(biāo)[15]。由此可見(jiàn)， microRNAs對(duì)于谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體表達(dá)的調(diào)控在神經(jīng)變性疾病中發(fā)揮重要的作用。但是對(duì)于帕 金森病中那些針對(duì)谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體發(fā)揮調(diào)控作用的microRNAs目前尚未見(jiàn)報(bào)道，值得我們進(jìn) 一步進(jìn)行探索。
[0006] 上述涉及到的參考文獻(xiàn)的具體信息為：
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