林蘇揚(yáng) 潘召韜 馬宇濤 高君妍 單江暉 儲超揚(yáng) 謝 凱 沈 巍 王清娟 李麗萍**

（1）寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理與藥理學(xué)科，寧波 315211；2）寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院康復(fù)科，寧波 315211）

阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一種以進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙和記憶減退為主要特征的神經(jīng)退行性疾病，已成為威脅中老年人身心健康的主要疾病之一。AD 以細(xì)胞外β 淀粉樣蛋白（amyloid β，Aβ）異常沉積形成老年斑、細(xì)胞內(nèi)Tau 蛋白過度磷酸化形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)（neurofibrillary tangle，NFT）及神經(jīng)元丟失等為主要的病理特征，臨床表現(xiàn)為記憶障礙、失語、失用、失認(rèn)、視空間技能損害、執(zhí)行功能障礙以及人格和行為改變等?！?019 年世界老年癡呆癥報告》統(tǒng)計顯示，全球每3 秒鐘就有1 例癡呆患者確診，其中2/3 癡呆患者將發(fā)展成AD，到2050 年全球患AD人數(shù)將從目前4 700萬上升至1.31億［1］。目前，中國平均每年有30 萬新發(fā)病例。隨著人口老齡化日益嚴(yán)重，AD已成為全球最重要的社會醫(yī)學(xué)問題之一。AD是一種由遺傳因素（載脂蛋白E4、淀粉樣前體蛋白、早老素1、早老素2 等基因突變）和非遺傳因素（年齡、吸煙、嗜酒等因素刺激）相互作用引起的復(fù)雜疾病，但其發(fā)病機(jī)制尚不清楚，也尚無治療AD的有效手段。攜帶相似或相同易感基因的個體在發(fā)生AD風(fēng)險、其病理程度和臨床表現(xiàn)中出現(xiàn)差異，提示表觀遺傳修飾可能在AD的異質(zhì)性中發(fā)揮作用［2］。

表觀遺傳修飾是指在不改變DNA 序列的情況下，受環(huán)境因素影響導(dǎo)致基因表達(dá)發(fā)生可遺傳改變。表觀遺傳修飾主要包括DNA 甲基化、組蛋白甲基化、組蛋白乙?；NA 修飾和非編碼RNA等，這些表觀遺傳修飾相互作用，可以調(diào)節(jié)基因表達(dá)，進(jìn)而影響突觸的可塑性、記憶的獲得和鞏固、神經(jīng)通路的連接以及神經(jīng)信號的傳遞等。大量研究表明，表觀遺傳學(xué)在AD發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要的作用［3］。本文綜述了近幾年表觀遺傳修飾在AD發(fā)生發(fā)展中的調(diào)控機(jī)制，以期為表觀遺傳修飾作為AD治療靶點(diǎn)或預(yù)測標(biāo)志物的可行性提供新思路。

1 DNA修飾對AD的調(diào)控作用

DNA 甲基化是目前研究最廣泛的表觀修飾方式之一。為了探究DNA甲基化對AD發(fā)病的影響，West 等［4］證明，AD 患者顳葉APP 基因啟動子甲基化水平低于非癡呆人群和非AD 型變性癡呆患者。隨后，在AD 患者的額中回（middle frontal gyrus，MFG）和顳中回（middle temporal gyrus，MTG）中發(fā)現(xiàn)，5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，5mC）和5羥甲基胞嘧啶（5-hydroxymethylcytosine，5hmC）總體水平顯著提升，而在海馬和內(nèi)嗅皮層中均出現(xiàn)差異甲基化現(xiàn)象［5-7］。本文檢索近幾年DNA 甲基化修飾改變與AD發(fā)病風(fēng)險相關(guān)程度的臨床實(shí)驗數(shù)據(jù)（表1），檢測發(fā)現(xiàn)某一基因中5mC 或5hmC 修飾水平改變與AD發(fā)生發(fā)展存在相關(guān)性，提示該基因DNA修飾水平可以作為預(yù)測或診斷AD 病理程度。此外，在AD模型小鼠中采用生活環(huán)境刺激、藥物誘導(dǎo)、過表達(dá)Tet催化區(qū)等治療手段，發(fā)現(xiàn)通過改變DNA甲基化修飾水平可改善AD病理程度，提示通過干預(yù)DNA 修飾水平可以減輕AD 病理程度和提高記憶（表2）。

Table 1 Study on the relationship between genomic DNA methylation and AD risk in patient表1 患者基因組DNA修飾與AD風(fēng)險相關(guān)性研究

Table 2 Effects of different interventions mediated DNA modification on different strains of mice表2 不同干預(yù)手段介導(dǎo)DNA修飾對不同品系小鼠的影響

DNA 甲基化和去甲基化在神經(jīng)發(fā)育和維持大腦突觸可塑性過程中起重要作用。DNA 甲基化是指在DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase，DNMT）的作用下，由S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl methionine，SAM）提供一個甲基基團(tuán)，與DNA序列上特定的堿基共價結(jié)合的化學(xué)修飾過程。DNA甲基化生成物質(zhì)主要包括5mC、N4-甲基胞嘧啶（N4-methylcytosine，4mC）和N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenine，6mA）。在哺乳動物中，目前研究比較多的是發(fā)生于胞嘧啶（C）-磷酸（p）-鳥嘌呤（G）二核苷酸（CpG）上胞嘧啶環(huán)第5 號碳原子上甲基化修飾（5mC）。C和G含量大于50%且序列長度大于200 bp 的CpG 聚集區(qū)稱為CpG 島。CpG島主要位于基因啟動子區(qū)域/轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的5＇非翻譯區(qū)（5＇-untranslated regions，5＇-UTRs），該區(qū)域中的甲基化可以抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄，因此被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的形式之一［21］。其主要作用機(jī)制是：a.在CpG 島基因啟動子區(qū)域發(fā)生DNA 甲基化，抑制轉(zhuǎn)錄因子與該基因的啟動子區(qū)域結(jié)合；b.甲基-CpG 結(jié) 合 蛋 白（methyl-CpG-binding proteins，MBDPs）與甲基化的DNA序列結(jié)合，從而發(fā)揮阻抑作用，抑制基因表達(dá)。目前研究表明，哺乳動物隨著年齡的增長，血液中基因組整體DNA 甲基化呈現(xiàn)降低趨勢［22］。DNA 去甲基化5hmC 修飾是一種不同于5mC 的表觀遺傳修飾。DNA 去甲基化主要通過Tet 蛋白家族催化5mC 轉(zhuǎn)變?yōu)?hmC，5hmC 還可以進(jìn)一步氧化形成5 甲?；奏ぃ?-formylcytosine， 5fC） 和5 羧 基 胞 嘧 啶（5-carboxylcytosine，5caC），進(jìn)而產(chǎn)生未甲基化的胞嘧啶C。另外，在胞嘧啶脫氨酶的作用下5hmC 也可以轉(zhuǎn)成5 羥甲基尿嘧啶（5-hydroxymethyluracil，5hmU）。因此，5hmC也是一種DNA去甲基化的中間代謝產(chǎn)物。相比于5mC，5hmC在基因組總體水平較低且富含于中樞神經(jīng)系統(tǒng)。5hmC通常富集于基因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（transcription start site，TSS）和5＇-UTR 處，表明5hmC 與基因轉(zhuǎn)錄或翻譯有關(guān)［23］。研究顯示，5hmC在TSS上游區(qū)域、基因體和多聚腺苷酸化位點(diǎn)（polyadenylation site，PAS）下游區(qū)域中修飾水平與基因表達(dá)呈正相關(guān)，通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄機(jī)制或作用于阻遏物來促進(jìn)基因表達(dá)，從而影響大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能［24］。5hmC在正常神經(jīng)發(fā)育和衰老過程中保持動態(tài)平衡，且其修飾水平的改變在一定程度上與AD 病理變化相關(guān)。5hmC水平在APP/PSEN1雙轉(zhuǎn)基因小鼠海馬中隨年齡老化而下降［25］。目前，DNA甲基化和去甲基化的改變與AD 病理之間相關(guān)性受到越來越多的關(guān)注。

AD 患者腦組織基因組5mC 改變影響AD 病理進(jìn)程。5mC免疫組織化學(xué)分析AD患者腦組織病理切片，發(fā)現(xiàn)背外側(cè)前額葉、小腦、內(nèi)嗅皮層和海馬中的DNA甲基化水平降低［11］。有研究指出，大腦中DNA 甲基化水平降低引起星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，從而導(dǎo)致許多病理過程的惡性循環(huán)［26］。AD患者腦組織DNA甲基化與剪切Aβ的分泌酶表達(dá)存在相關(guān)性。AD的主要病因?qū)W假說是淀粉樣變途徑，該假說指出具有神經(jīng)毒性的Aβ 寡聚體是由β 分泌酶和γ 分泌酶切割淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）后形成的。其中，β 分泌酶1（beta-site APP cleaving enzyme 1，BACE1）是大腦中β分泌酶的主要表達(dá)形式。體內(nèi)實(shí)驗證實(shí)喂食BACE1抑制劑NB-360后，APP轉(zhuǎn)基因小鼠腦組織和腦脊液（cerebrospinal fluid，CSF）中Aβ 水平顯著降低［27］，表明抑制BACE1 可降低Aβ 表達(dá)水平。全基因組檢測AD 患者前額皮層（prefrontal cortex，PFC）DNA增強(qiáng)子甲基化水平，發(fā)現(xiàn)BACE1 增強(qiáng)子低甲基化，提示在AD 中BACE1 低甲基化水平可能提高BACE1 mRNA 水平，進(jìn)而促進(jìn)Aβ 表達(dá)［10］。γ 分泌酶是膜內(nèi)裂解蛋白復(fù)合物，負(fù)責(zé)裂解APP 膜內(nèi)位點(diǎn)，并最終釋放出Aβ。早老素1（presenilin 1，PSEN1）是γ 分泌酶的催化亞單位，通過調(diào)節(jié)γ分泌酶活性進(jìn)而影響Aβ 生成［28］。研究發(fā)現(xiàn)在晚發(fā)性AD（late-onset AD，LOAD）大腦中PSEN1 低甲基化水平與AD進(jìn)展程度相關(guān)，提示PSEN1 甲基化水平也可能通過 調(diào) 節(jié)Aβ 生 成 進(jìn) 而 影 響AD 進(jìn) 程［29］。此 外，PSEN1 突變導(dǎo)致AD 患者大腦區(qū)域微管相關(guān)蛋白Tau 啟動子甲基化減少，提示PSEN1 也可調(diào)節(jié)Tau表達(dá)［30］。另外研究發(fā)現(xiàn)，AD 患者血清基因組DNA 甲基化的改變使其體內(nèi)代謝產(chǎn)物水平發(fā)生異常變化，可能與Aβ 神經(jīng)毒性及認(rèn)知障礙存在關(guān)聯(lián)［31］。血同型半胱氨酸（homocysteine，HCY）水平的增加、血清葉酸和維生素B12水平的降低被認(rèn)為是引起AD發(fā)病的危險因素。機(jī)體內(nèi)的一碳代謝包括葉酸和甲硫氨酸循環(huán)，正常甲硫氨酸飲食不能滿足體內(nèi)甲基化反應(yīng)需求，機(jī)體需要攝入葉酸以提供甲基，而食物中的葉酸主要形式為5甲基四氫葉酸（5-methyltetrahydrofolate，5-Me-THF），在維生素B12作用下，5-Me-THE和HCY反應(yīng)產(chǎn)生可以被細(xì)胞利用的四氫葉酸（tetrahydrofolate，THFA）和甲硫氨酸。因此，葉酸和維生素B12 是SAM 產(chǎn)生必不可少的元素。SAM 帶有一個活化的甲基，參與甲基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，通過充當(dāng)主要的甲基供體，維持機(jī)體正常DNA 甲基化。在正常條件下，SAM提供甲基， 產(chǎn)生S- 腺苷同型半胱氨酸（S-adenosylhomocysteine，SAH），SAH 經(jīng)過水解生成HCY，此后與甲硫氨酸相作用發(fā)生甲基轉(zhuǎn)移，將HCY轉(zhuǎn)變?yōu)镾AM，該代謝循環(huán)需要不斷供應(yīng)葉酸和維生素B12。SAH 是DNMT 抑制劑，對誘導(dǎo)體內(nèi)低甲基化水平有實(shí)質(zhì)性影響［32］。體內(nèi)研究表明，與喂食SAM組相比，喂食缺乏葉酸/B12/B6食物的APP 轉(zhuǎn)基因小鼠血液表現(xiàn)出SAH 水平增加及PSEN1 啟動子低甲基化，并引起PSEN1 和BACE mRNA 水平上升，最終導(dǎo)致神經(jīng)元內(nèi)Aβ 沉積和認(rèn)知缺陷［33］。若在此基礎(chǔ)上施用外源性SAM，可發(fā)現(xiàn)PSEN1 和BACE 甲基化水平下降，并降低了Aβ沉積［34］。因此，通過外源性給藥提升SAM 水平，促進(jìn)BACE1 的DNA 甲基化，可以緩解Aβ 產(chǎn)生和認(rèn)知缺陷。此外，Aβ 斑塊沉積能夠引起降解酶如中性內(nèi)肽酶（neprilysin，NEP）高甲基化，并下調(diào)NEP 表達(dá)，而NEP 低表達(dá)又促進(jìn)Aβ 進(jìn)一步沉積。NEP 是一種Aβ 降解酶，通過酶切清除Aβ 沉積。NEP在AD患者的腦內(nèi)表達(dá)下降［35］，而在AD小鼠中過表達(dá)NEP 能夠顯著降低Aβ 水平［36］。Aβ 通過使NEP 的啟動子區(qū)域CpG島的胞嘧啶高度甲基化，進(jìn)一步抑制NEP 基因表達(dá)；而NEP 表達(dá)的減少則引起Aβ沉積。增多的Aβ又使NEP基因高甲基化，從而形成Aβ沉積和NEP高甲基化之間負(fù)反饋調(diào)節(jié)的惡性循環(huán)。

在哺乳動物機(jī)體內(nèi)調(diào)控DNA去甲基化的Tet蛋白有3 個家族成員：Tet1、Tet2 和Tet3，它們的表達(dá)具有細(xì)胞類型特異性，在不同的細(xì)胞中調(diào)節(jié)不同的基因表達(dá)。在背角神經(jīng)元中Tet1 通過提高DNA去甲基化水平而促進(jìn)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brainderived neurotrophic factor，BDNF）的表達(dá)，進(jìn)而增加突觸可塑性［37］；此外，研究發(fā)現(xiàn)，成年小鼠腦中Tet1 基因缺陷可使甘丙肽（galanin，GAL）、紅蛋白（neuroglobin，Ngb）、含鉀通道四聚化結(jié)構(gòu)域14（potassium channel tetramerization domaincontaining 14，KCTD14）等神經(jīng)發(fā)生相關(guān)基因啟動子高甲基化，進(jìn)而抑制基因轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致神經(jīng)干細(xì)胞（neural stem cells，NSCs）自我更新能力及增殖分化能力降低，并進(jìn)一步導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)生受損，提示Tet1介導(dǎo)DNA去甲基化水平調(diào)控神經(jīng)元和NSCs功能而參與認(rèn)知過程［38］。全身敲除Tet2 基因的小鼠，5hmC 水平降低，并抑制成體神經(jīng)干細(xì)胞（adult neural stem cells，aNSCs）分化能力，提示Tet2 介導(dǎo)5hmC 調(diào)控NSCs 分化能力［39］。在體外細(xì)胞水平，過表達(dá)Tet2提高5hmC水平，可以促進(jìn)老年2×Tg-AD 小鼠海馬aNSCs 神經(jīng)再生，提示Tet2介導(dǎo)5hmC 可能具有對抗AD 神經(jīng)再生障礙的作用［40］。此外，在早期2×Tg-AD 小鼠海馬區(qū)敲低Tet2，導(dǎo)致5hmC 水平降低，并引發(fā)早期AD 表現(xiàn)出晚期AD 相關(guān)的病理學(xué)特征，包括Aβ 沉積、GFAP 陽性星形膠質(zhì)細(xì)胞增生、Iba1 陽性小膠質(zhì)細(xì)胞過度生長以及促炎因子過度產(chǎn)生［40］；在體內(nèi)，老年2×Tg-AD小鼠海馬區(qū)過表達(dá)Tet2，導(dǎo)致5hmC水平提高，并提高神經(jīng)再生能力及減輕Aβ的負(fù)擔(dān)，提示Tet2 是改善AD 神經(jīng)再生障礙的靶標(biāo)［41］。在神經(jīng)前體細(xì)胞（neural precursor cells，NPCs）中敲除Tet3 導(dǎo)致全基因組5mC 水平降低、大規(guī)模的DNA低甲基化及Oct4、Nanog、Tcl1等多能性基因表達(dá)受抑制，提示在NPCs 中Tet3 通過調(diào)節(jié)DNA去甲基化而維持NSCs 多能性［42］。此外，研究發(fā)現(xiàn)，Tet3 通過JAK2/STAT3 信號通路調(diào)節(jié)NSCs 分化［43］。JAK2/STAT3信號軸是介導(dǎo)神經(jīng)保護(hù)活動的主要傳感器，激活JAK2/STAT3 軸可以抑制Aβ 相關(guān)的神經(jīng)毒性，而失活JAK2/STAT3軸引起膽堿能神經(jīng)元功能障礙，從而導(dǎo)致與AD 相關(guān)的記憶障礙［44］。目前，仍缺乏以Tet 蛋白為靶點(diǎn)治療AD 的藥物，但從動物實(shí)驗研究表明，提高Tet蛋白表達(dá)可以增強(qiáng)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化，促進(jìn)神經(jīng)再生，并改善學(xué)習(xí)和記憶障礙。

此外，目前已被證實(shí)DNA 去甲基化過程中伴隨活性物質(zhì)甲醛（formaldehyde，F(xiàn)A）生成［45］。正常生理大腦中的FA 水平較低，其含量約為0.2～0.4 mmol/L［46］。據(jù)報道與正常健康者相比，AD患者尿液和海馬組織中FA 水平較高，提示高水平的FA 與AD 患者嚴(yán)重的認(rèn)知缺陷可能存在關(guān)聯(lián)［47］。已有研究證實(shí)，外源性FA過量接觸或內(nèi)源性FA代謝障礙均可導(dǎo)致FA 異常累積，是誘發(fā)與年齡相關(guān)認(rèn)知障礙的原因之一［48］。將正常小鼠暴露于高濃度FA，發(fā)現(xiàn)小鼠出現(xiàn)認(rèn)知缺陷且其大腦皮層發(fā)生Aβ 異常積聚、Tau 蛋白過度磷酸化等一系列早期AD樣變化［49］。另一項動物體內(nèi)實(shí)驗證明，向恒河猴腦室內(nèi)注射FA 導(dǎo)致其海馬、內(nèi)嗅皮層和前額葉皮層出現(xiàn)Aβ 沉積，同時加劇Tau 磷酸化，進(jìn)而引起認(rèn)知障礙［50］。目前認(rèn)為，過量FA能夠與Aβ42的Lys28 殘基相互作用從而加速Aβ 聚集，此外Aβ 可抑制甲醛脫氫酶（formaldehyde dehydrogenase，F(xiàn)DH）的活性，從而減少FA 降解，導(dǎo)致FA 積累［51］，因此形成過量FA與Aβ之間的正反饋循環(huán)。向APP/PS1 小鼠腹腔注射甲醛清除劑NaHSO3或輔酶Q10，導(dǎo)致AD小鼠大腦區(qū)域FA濃度降低，同時減少Aβ 聚集，改善APP/PS1 小鼠認(rèn)知能力，從而緩解AD 病理癥狀［51］。因此，過量外源性或內(nèi)源性FA可能是誘導(dǎo)AD發(fā)生發(fā)展的危險因素之一。

綜上，DNA甲基化和去甲基化的過程影響Aβ生成、Tau 蛋白磷酸化和神經(jīng)再生，引起AD 病理改變。SAH、PSEN1 和BACE 等基因的DNA 低甲基化修飾導(dǎo)致其表達(dá)水平升高，從而導(dǎo)致Aβ沉積。而Aβ 沉積使與Aβ 降解相關(guān)的基因如NEP 發(fā)生高甲基化，進(jìn)一步加重Aβ沉積。DNA去甲基化過程中伴隨FA 生成，而FA 異常累積，引起Aβ 沉積、Tau蛋白磷酸化，從而誘發(fā)AD。同時，Tet蛋白家族通過調(diào)控不同類型細(xì)胞中DNA 的去甲基化，如Tet1 調(diào)控神經(jīng)元和NSCs、Tet2 調(diào)控aNSCs、Tet3調(diào)控NPCs等而影響神經(jīng)再生。因此，提高機(jī)體葉酸、維生素B12含量以及過表達(dá)NEP，有利于減少Aβ 斑塊生成，同時提高Tet 蛋白家族表達(dá)，保持5hmC 修飾高表達(dá)，有利于神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化，可以對抗AD神經(jīng)再生和認(rèn)知功能障礙。

2 組蛋白修飾對AD的調(diào)控作用

組蛋白是一種由H2A、H2B、H3和H4組成的八聚體，可與DNA交聯(lián)形成核小體。組蛋白在其N端尾部發(fā)生修飾，影響染色體三維結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄改變。常見組蛋白修飾包括乙酰化、甲基化、磷酸化和泛素化［52］。本文總結(jié)了近幾年組蛋白修飾與AD患者病變的關(guān)聯(lián)性，研究發(fā)現(xiàn)組蛋白修飾水平改變參與AD 發(fā)病相關(guān)機(jī)制（表3）。在AD動物模型中，通過抑制劑或藥物干預(yù)組蛋白修飾水平，可以對抗AD神經(jīng)病理和認(rèn)知衰退（表4）。

Table 3 Study on the relationship between genomic histone modification and AD risk in patient表3 患者基因組組蛋白修飾與AD風(fēng)險相關(guān)性研究

Table 4 Effects of different interventions mediated histone modification on different strains of mice表4 不同干預(yù)手段介導(dǎo)組蛋白修飾對不同品系小鼠的影響

2.1 組蛋白甲基化/去甲基化與AD發(fā)生發(fā)展

已往研究認(rèn)為，組蛋白中N-CH3鍵具有高熱力學(xué)穩(wěn)定性，因而難以去除甲基基團(tuán)，甲基化修飾是不可逆轉(zhuǎn)的。直到最新研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白甲基化和組蛋白去甲基化在生命進(jìn)程中處于動態(tài)平衡，組蛋白甲基化是在組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶（histone methyltransferase，HMT）催化下在氨基酸殘基中添加甲基基團(tuán)，而組蛋白去甲基化則通過組蛋白去甲基化酶（histone demethylase，HDM）將甲基基團(tuán)脫去。

目前發(fā)現(xiàn)的HMT 主要有常染色質(zhì)組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶2 （euchromatic histone lysine methyltransferase 2，EHMT2/G9a）、混合譜系白血病 蛋 白1 （mixed lineage leukaemia protein-1，MLL1）、 SET 結(jié) 構(gòu) 域 蛋 白1A （SET domain containing 1A，SETD1A）、SET 結(jié)構(gòu)域蛋白1B（SET domain containing 1B，SETD1B）、ZESTE 同源 物 增 強(qiáng) 子2 （enhancer of zeste homolog 2，EZH2）、去甲基化酶有賴氨酸特異性去甲基化酶1（lysine-specific demethylase 1，LSD1） 以及含有Jumonji C 結(jié)構(gòu)域（Jumonji C domain-containing，JMJD）蛋白家族。組蛋白甲基化的常見作用位點(diǎn)包括賴氨酸（Lys）殘基上組蛋白H3 的K4、K9、K27、K36、K79 及 組 蛋 白H4 的K20，精 氨 酸（Arg）殘基上組蛋白H3 的R2、R17、R26 及組蛋白H4 的R3，以及Lys 殘基上組蛋白H1 的N 末端，這些氨基酸殘基上不同程度的甲基化水平，大大增加了組蛋白修飾和基因表達(dá)的復(fù)雜性。組蛋白甲基化與轉(zhuǎn)錄激活和抑制有關(guān)，而且取決于其被修飾的氨基酸殘基的位置及殘基上甲基基團(tuán)的數(shù)目。對CK-p25 AD小鼠海馬組織進(jìn)行ChIP-seq分析揭示了記憶認(rèn)知功能的改變主要與位于啟動子的H3K4me3 有關(guān)，而異染色質(zhì)或多梳區(qū)域的H3K9me3 和H3K27me3 影響較小［65］。小鼠海馬中H3K4me3和H3K9me2在長期記憶的形成過程中起重要作用。不同的是，H3K9me2與基因沉默有關(guān)，而H3K4me3 與基因激活有關(guān)［66-67］。G9a 是一種具有SET 結(jié)構(gòu)域的組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶，參與體內(nèi)H3K9me2 修飾［68］，GLP 最初被描述為編碼G9a 樣蛋白的基因，與G9a在組蛋白上具有相同的底物特異性。G9a/GLP復(fù)合物與記憶和學(xué)習(xí)有關(guān)，參與長時程增強(qiáng)（long-term potentiation，LTP），維持突觸可塑性以及上調(diào)BDNF［69］。用G9a/GLP 抑制劑UNC0642 作用于5×FAD 轉(zhuǎn)基因小鼠，可以降低H3K9me2 并改變5mC 和5hmC 的總體水平，增加突觸可塑性和減少神經(jīng)炎癥，防止Aβ 斑塊積聚和提高認(rèn)知能力［15］。因此，抑制G9a/GLP 活性可能是治療AD 潛在的靶點(diǎn)。SET1/MLL 家族表達(dá)上調(diào)是導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)H3K4me3 異常升高的潛在原因，研究發(fā)現(xiàn)，抑制SET1/MLL HMT 催化活性，能夠降低PFC 中H3K4me3 水平，恢復(fù)谷氨酸能突觸受體表達(dá)且增加PFC突觸可塑性，進(jìn)一步改善AD小鼠認(rèn)知障礙［63］。

目前已發(fā)現(xiàn)的HDM包括兩種：賴氨酸特異性去甲基化酶（lysine-specific histone demethylase，LSD/KDM1），屬于黃素腺嘌呤二核苷酸（flavin adenine dinucleotide，F(xiàn)AD）依賴性胺氧化酶的超家族；JMJD 蛋白家族，以Fe2+和α-酮戊二酸（αketoglutaric acid，α-KG）為輔離子，屬于α-酮戊二酸氧化酶超家族，其中LSD1是第一個被發(fā)現(xiàn)的組蛋白去甲基化酶。在FAD的參與下，LSD1在體外可以特異去除H3K4的一甲基和二甲基修飾，在體內(nèi)則可以去除H3K9 的一甲基和二甲基修飾。LSD1 參與NSCs 的正常表達(dá)，并參與學(xué)習(xí)和記憶的維持［70］。研究發(fā)現(xiàn)，敲除LSD1 能夠激活Klf4、Myc 和Foxo1 3 個多能性基因，并誘發(fā)AD 病變，這表明LSD1 抑制多能性基因轉(zhuǎn)錄及阻止AD 發(fā)生［71］。同時，研究發(fā)現(xiàn)，在海馬神經(jīng)元中過表達(dá)LSD1 可以挽救細(xì)胞死亡，并抑制炎癥反應(yīng)發(fā)生，提示提高LSD1介導(dǎo)的組蛋白去甲基化有助于抑制細(xì)胞凋亡和炎癥［72］。然而正常情況下LSD1分布在細(xì)胞核內(nèi)，根據(jù)AD患者尸體檢查發(fā)現(xiàn)，NFT中存在LSD1蛋白積累，且均異常定位于細(xì)胞質(zhì)中，病理性Tau 蛋白可將LSD1 隔離在細(xì)胞質(zhì)，并消耗細(xì)胞核中LSD1，從而加速神經(jīng)元死亡［71-72］。含有Jumonji 域的蛋白質(zhì)3（Jumonji domain-containing proteins，JMJD3）又稱為賴氨酸特異性去甲基酶6B（lysine-specific demethylase 6B，KDM6B），是一種組蛋白H3K27 去甲基酶，在成人腦室下區(qū)域神經(jīng)發(fā)生的重要激活劑。高表達(dá)JMJD3 將增強(qiáng)DLX2、MLL1和MASH1等相關(guān)基因H3K27me3去甲基化，進(jìn)而促進(jìn)神經(jīng)元分化［73-74］。

綜上，組蛋白甲基化和去甲基化與認(rèn)知記憶能力有密切聯(lián)系，通過調(diào)節(jié)G9a/GLP復(fù)合體和SET1/MLL HMT 家族活性，調(diào)節(jié)H3K4me3 和H3K9me2水平，影響認(rèn)知相關(guān)基因表達(dá)；也可以通過作用LSD1 和JMJD3，調(diào)節(jié)神經(jīng)元增殖分化，進(jìn)一步改善AD認(rèn)知障礙。

2.2 組蛋白乙?；?去乙?；cAD發(fā)生發(fā)展

組蛋白乙?；腿ヒ阴；揎椷^程分別由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（histone acetylases，HATs）和組蛋白去乙酰酶（histone deacetylases，HDACs）催化產(chǎn)生。HATs 使組蛋白發(fā)生乙酰化修飾，組蛋白乙?；瘜?dǎo)致賴氨酸殘基正電荷被中和，進(jìn)而使染色質(zhì)的正電荷與脫氧核糖核酸負(fù)電荷分離，核小體結(jié)構(gòu)疏松，從而增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄。HATs 包括CREB 結(jié)合蛋白（CREB binding protein， CBP）［75］、 p300［76］或p300/CBP 相 關(guān) 因 子（p300/CBP-associated factor，PCAF）［77］，它們與短期記憶（short-term memory，STM）和長期記憶（long-term memory，LTM）維持有關(guān)。正常機(jī)體形成空間記憶過程中，海馬區(qū)CBP、p300 和PCAF 表達(dá)和活性上調(diào)［77］。在海馬區(qū)利用小干擾RNA （small interfering RNA，siRNA）或藥物靶向抑制CBP 或p300 發(fā)現(xiàn)損害LTM，而抑制PCAF 會損害STM 和LTM，提示不同類型的HATs 對短長期記憶的作用效果有差異［78］。AD患者海馬和額葉皮質(zhì)均出現(xiàn)CBP表達(dá)水平的顯著降低，且額葉皮質(zhì)F2 區(qū)還發(fā)現(xiàn)PCAF 水平顯著降低［54］，AD患者顳葉以及APP/PS1小鼠海馬中組蛋白乙酰化水平顯著降低［58，79］，提示HATs減少介導(dǎo)組蛋白乙酰化水平下降可能與AD記憶衰退有關(guān)。

HDACs 則通過去除Lys 殘基末端乙酰基團(tuán)而使組蛋白發(fā)生去乙?；瑥亩种妻D(zhuǎn)錄。AD患者腦區(qū)中高水平的去乙?；概c其認(rèn)知記憶障礙相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，AD患者海馬和顳葉區(qū)域均可見高水平的HDACs［58，79］，HDAC2 和HDAC6 在AD 患者的皮質(zhì)和海馬中過表達(dá)［80］。HDAC2可以通過調(diào)節(jié)PKA 依賴的環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP-response element binding protein，CREB）磷酸化抑制記憶相關(guān)基因的表達(dá)［81］。在HDAC2過表達(dá)小鼠中，沿海馬CA1 區(qū)錐體神經(jīng)元和齒狀回（dentate gyrus，DG）顆粒層神經(jīng)元樹突棘密度顯著降低，且在CA1 區(qū)紋狀體中突觸素表達(dá)也顯著降低，表明HDAC2 高表達(dá)則會抑制神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功 能［81］。因 此I 類HDAC，尤 其 是HDAC2 和HDAC3 被認(rèn)為是記憶鞏固的負(fù)調(diào)節(jié)劑［81-82］。與此相反，HDAC6 通過使微管蛋白去乙?；诟纳莆⒐芊€(wěn)定性中起關(guān)鍵作用［83］。HDAC 表達(dá)減少增加α 微管蛋白乙?；?，將促使泛素鋅指結(jié)合域（binder of ubiquitin zinc finger domain，BUZ）與泛素化的底物蛋白結(jié)合，沿微管將異常蛋白運(yùn)輸?shù)轿⒐芙M織中心形成聚集體，從而經(jīng)自噬-溶酶體通路清除錯誤折疊和聚集的蛋白質(zhì)，通過進(jìn)一步減輕異常蛋白質(zhì)積累，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［84］。抑制HDAC6可有效清除Tau和Aβ［85］。隨著不斷深入研究， 發(fā) 現(xiàn)HDAC 抑 制 劑（HDAC inhibitors，HDACis）在對抗神經(jīng)病理和認(rèn)知障礙方面的具有潛在作用。Pan-HDAC抑制劑（如丙戊酸、曲古抑菌素A、4-苯基丁酸鈉和伏立諾他（vorinostat））與鋅依賴性HDAC蛋白（I類、II類和IV類）相互作用，參與調(diào)控Aβ 沉積及Tau 過度磷酸化，進(jìn)而影響AD病理改變［86］。III類NAD+依賴性HDAC的競爭性抑制劑（如煙酰胺）選擇性地抑制蘇氨酸（Thr）第231 位點(diǎn)上Tau 磷酸化，并增加了乙?；?微管蛋白的表達(dá)，可用于治療AD［87］。以上研究結(jié)果，提示HDACis在治療AD具有潛在療效。

綜上，HATs 介導(dǎo)組蛋白乙?；{(diào)控短期和長期記憶，提高HATs活性有助于記憶形成。HDACs介導(dǎo)的組蛋白去乙?；瘏⑴c神經(jīng)元突觸可塑性、Aβ沉積及Tau磷酸化，影響AD神經(jīng)病理和記憶能力。HDAC2、HDAC3 和HDAC6 是記憶鞏固的負(fù)調(diào)節(jié)劑。利用HDACis 抑制HDAC2、HDAC3 和HDAC6表達(dá)，可以清除Aβ和Tau蛋白，有效對抗神經(jīng)病理和認(rèn)知障礙。

3 RNA上m6A修飾對AD的調(diào)控作用

在mRNA上N6甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）修飾水平的改變對神經(jīng)干細(xì)胞分化及突觸功能調(diào)控具有重要影響。目前已發(fā)現(xiàn)m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶有甲基轉(zhuǎn)移酶3 （methyltransferase like 3，Mettl3）和甲基轉(zhuǎn)移酶14（methyltransferase like 14，Mettl14），m6A去甲基酶有ALKBH5和脂肪量和肥胖相關(guān)蛋白（fat mass and obesity-associated protein，F(xiàn)TO），m6A結(jié)合蛋白有YTH 結(jié)構(gòu)域家族蛋白（YTHDF1-3 和YTHDC1-2）。m6A 結(jié)合蛋白通過與mRNA 結(jié)合來提高翻譯效率及加速RNA 降解。對處于增殖和分化條件下的aNSCs 樣品進(jìn)行MeRIP-seq顯示m6A主要富集于神經(jīng)發(fā)生和發(fā)育有關(guān)的轉(zhuǎn)錄本，因此m6A 水平異?？赡苡绊懮窠?jīng)發(fā)育相關(guān)蛋白表達(dá)，干擾正常神經(jīng)功能［88］。

Mettl3 和Mettl14 作為m6A 甲基化轉(zhuǎn)移酶，通過改變m6A 水平，調(diào)控神經(jīng)分化程度及突觸可塑性。研究發(fā)現(xiàn)，5×FAD 小鼠大腦中m6A 修飾水平相較于正常小鼠低［89］。已有研究證明，AD患者海馬中Mettl3 表達(dá)降低［90］。在小鼠和人類胚胎干細(xì)胞中失活Mettl3 將導(dǎo)致m6A 水平降低，從而使神經(jīng)元從自我更新到分化的過程受到嚴(yán)重抑制［91］。研究發(fā)現(xiàn)，在正常小鼠NSCs 敲除Mettl14 基因，m6A水平降低，導(dǎo)致NSCs增殖數(shù)量明顯減少，并伴有過早的神經(jīng)元分化，表明m6A 修飾能夠促進(jìn)NSC 自我更新并阻止細(xì)胞的過早分化，從而確保神經(jīng)干細(xì)胞庫的儲備［92］。FTO 作為m6A 去甲基化酶，能夠動態(tài)調(diào)控神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞，參與調(diào)控胰島素，并誘發(fā)AD［93-94］。近期研究發(fā)現(xiàn)，在5×FAD 小鼠腦組織中，F(xiàn)TO 表達(dá)水平上調(diào)［89］。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）是一種蛋白激酶，在胰島素信號通路中起著至關(guān)重要的作用，與胰島素缺陷導(dǎo)致的AD 有關(guān)［95］。在3×Tg-AD 小鼠腦組織中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)TO能夠激活下游mTOR，促進(jìn)Tau磷酸化［94］。相反，降低FTO表達(dá)將增加m6A水平，達(dá)到改善記憶的目的［96］。

另外，一些研究指出在m6A 修飾過程中，YTH 結(jié)構(gòu)域家族蛋白能夠增強(qiáng)突觸信號傳遞效率及突觸蛋白合成，從而改善小鼠學(xué)習(xí)記憶能力。敲除YTHDF1或YTHDF3發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元形態(tài)異常改變，自發(fā)興奮性突觸傳遞減弱并抑制突觸蛋白的翻譯［97］。利用shRNA 敲低小鼠Mettl3 或YTHDF1 發(fā)現(xiàn)海馬突觸信號傳遞和LTP受損，從而導(dǎo)致記憶能力及突觸可塑性降低［98］。以上研究揭示，m6A 甲基化主要通過YTHDF1 和YTHDF3 促進(jìn)記憶相關(guān)轉(zhuǎn)錄本的翻譯，增加神經(jīng)系統(tǒng)信號傳遞功能，從而提高學(xué)習(xí)記憶能力。另外，m6A 還可能在神經(jīng)元修復(fù)和軸突再生中發(fā)揮關(guān)鍵作用。軸突損傷后發(fā)現(xiàn)m6A 水平升高，而YTHDF1 將促進(jìn)參與軸突再生和恢復(fù)的蛋白質(zhì)合成，導(dǎo)致mRNA翻譯增強(qiáng)［99］。

綜上，m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶Mettl3、Mettl14 和去甲基化酶FTO 協(xié)同作用調(diào)節(jié)神經(jīng)元分化及突觸可塑性，從而影響認(rèn)知能力。m6A 結(jié)合蛋白YTHDF1 和YTHDF3 則在翻譯水平上影響突觸蛋白合成，從而改變神經(jīng)系統(tǒng)信息傳遞效率，調(diào)控記憶發(fā)生。因此，通過靶向作用于Mettl3、Mettl14、FTO、YTHDF1 和YTHDF3 調(diào)控m6A 水平，可能有助于改善AD 中神經(jīng)元凋亡和神經(jīng)突觸的丟失，進(jìn)而改善記憶功能障礙。

4 非編碼RNA對AD的調(diào)控作用

非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）指無法翻譯蛋白質(zhì)的RNA 分子。已有研究證實(shí)，在AD 患者外周循環(huán)（血清、血漿、外泌體、全血、外周血單核細(xì)胞）和腦脊液中檢測到異常表達(dá)的ncRNA，其引起Aβ聚集、Tau磷酸化、神經(jīng)炎癥、突觸可塑性和自噬等病理生理過程（表5）。通過調(diào)控ncRNA，策略有兩種方式：a. 直接調(diào)節(jié)ncRNA 表達(dá)；b.應(yīng)用siRNA 或ncRNA 模擬物操控ncRNA 表達(dá)。靶向抑制或促進(jìn)ncRNA 表達(dá)，可影響下游BACE、APP 等靶基因的表達(dá)，進(jìn)而治療AD（表6）。因此，靶向調(diào)控ncRNA 可能成為AD的治療策略之一，但仍需深入研究ncRNA 靶點(diǎn)以提高治療效果。

Table 5 Study on the relationship between genomic ncRNAs and AD risk in patient表5 患者基因組ncRNAs與AD風(fēng)險相關(guān)性研究

Table 6 Effects of different interventions mediated ncRNAs on different strains of mice表6 不同干預(yù)手段介導(dǎo)ncRNAs對不同品系小鼠的影響

4.1 miRNA與AD發(fā)生發(fā)展

microRNA（miRNA）是長度為22個核苷酸的小分子ncRNAs，廣泛存在于血液、外泌體、CSF、腦組織等部位。目前已被證明是一種參與AD發(fā)生的潛在調(diào)節(jié)因子。

miRNA 最初以pri-miRNA 轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物形式存在于細(xì)胞核中，經(jīng)RNase III 酶Drosha 加工轉(zhuǎn)化為約由60 個氨基酸組成的莖環(huán)狀miRNA 前體（premiRNA），隨后通過輸出蛋白5（exportin-5，Exp-5）和Ran-GTP 輸出到細(xì)胞質(zhì)中。在細(xì)胞質(zhì)中，pre-miRNA 被內(nèi)切核酸酶Dicer 進(jìn)一步加工以產(chǎn)生雙鏈miRNA。其中成熟miRNA同具有催化活性的Argonaute（AGO）蛋白一起形成RNA介導(dǎo)的沉默復(fù)合物（RNA-induced silencing complex，RISC），RISC 可通過結(jié)合特定信使RNA（message RNA，mRNA） 的3＇非 翻 譯 區(qū)（3＇-untranslated regions，3＇-UTRs），從而靶向抑制轉(zhuǎn)錄后翻譯或誘導(dǎo)目標(biāo)mRNA 及miRNA 降解，提示miRNA 通過結(jié)合mRNA 3＇-UTR 來抑制目的基因表達(dá)。研究顯示，AD患者病理改變同時伴隨大量miRNA（miR-29c、miR-124、 miR-195、 miR-219、 miR-132/212、miR-101、miR-124、miR-193b等）表達(dá)水平下調(diào)，以 及 少 部 分miRNA （miR-7、miR-9、miR-34a、miR-125b、miR-146a 和miR-155 等）表達(dá)水平上調(diào)［113］。關(guān)于miRNA調(diào)控AD發(fā)病機(jī)制的研究非常廣泛，但總體圍繞5個方向研究：a.通過直接改變APP表達(dá)影響Aβ水平；b.通過改變BACE1表達(dá)影響Aβ水平；c.直接調(diào)節(jié)Tau磷酸化；d.參與突觸可塑性；e.調(diào)控神經(jīng)炎癥發(fā)生發(fā)展。

miRNA可直接或間接調(diào)節(jié)Aβ形成。近年研究發(fā)現(xiàn)，miR-17-5p、miR-31-5p、miR-101-3p、miR-144-3p、 miR-153-3p、 miR-200c-3、 miR-381-3p、miR-383-5、miR-497-5p 均可以與人源或鼠源APP mRNA 3＇-UTR相結(jié)合，降低APP表達(dá)［114-115］。用特定保護(hù)劑阻斷miR-101-3p 與APP mRNA 3＇UTR 相結(jié)合，導(dǎo)致HeLa 細(xì)胞中APP 表達(dá)水平增強(qiáng)［116］。在C57BL/6J 小鼠腦中敲除miR-101，抑制miRNA-101 與肝細(xì)胞核因子4α（hepatocyte nuclear factor 4α，HNF-4A） 結(jié) 合，使AMP 活 化 蛋 白 激 酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）過度磷酸化，導(dǎo)致小鼠表現(xiàn)出認(rèn)知功能障礙，提示miR-101介導(dǎo)HNF-4A/AMPK 通路參與維持認(rèn)知功能［107］。與其他miRNA 不同的是，miR-346 與APP mRNA 5＇UTR 相結(jié)合，能夠上調(diào)HeLa 細(xì)胞APP水平，但在AGO 2表達(dá)減少情況下，miR-346活性降低，其促進(jìn)Aβ 生成的能力減弱［117］。miR-29 家族（hsamiR-29a、hsa-miR-29b、hsa-miR-29c）特異性調(diào)節(jié)BACE1 間接影響Aβ 沉積。研究發(fā)現(xiàn)，AD 患者腦組織神經(jīng)原纖維纏結(jié)周圍發(fā)生TATA 結(jié)合蛋白（TATA-binding protein，TBP）異常積累，導(dǎo)致腦內(nèi)干擾素γ（interferon-gamma，IFN-γ）釋放增加，IFN-γ 激活STAT1 信號通路，從而抑制miR-29a/b表達(dá)［118］。在AD 患者腦組織和外周血中miR-29 表達(dá)顯著下降，而BACE1表達(dá)和活性增強(qiáng)［119-120］。體外研究表明，在SH-SY5Y 細(xì)胞中提高miR-29c 水平，可以使得BACE1和APP-β蛋白水平顯著降低，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)miR-29c 通過靶向與BACE1 mRNA 3＇-UTR 相 結(jié) 合，抑 制BACE1 表 達(dá)［120］。miR-29c-3p 還可以直接靶向與腫瘤壞死因子-α-誘導(dǎo)蛋白1（tumor necrosis factor-α-inducible protein-1，TNFAIP1） mRNA 3＇-UTR 相 結(jié) 合，過 表 達(dá)miR-29c-3p 可以抑制TNFAIP1 表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)NF-κB 信號通路，減弱Aβ 沉積［121］，提示miR-29通過抑制BACE1 和TNFAIP1 表達(dá)，降低Aβ 沉積。miR-31 能 夠 降 低3×Tg-AD 小 鼠 海 馬 中APP 和BACE1 mRNA 的表達(dá)，進(jìn)而抑制海馬中Aβ 沉積［114］，表明miR-31 通過調(diào)控BACE1 表達(dá)間接影響Aβ沉積。

miRNA 可直接調(diào)節(jié)Tau 基因表達(dá)和代謝。miR-34a 在AD 患者腦組織和血液中表達(dá)上調(diào)，miR-34a 與Tau mRNA 3＇UTR 結(jié)合，可以降低Tau蛋白水平［122］。miR-219在AD患者腦組織中表達(dá)下調(diào)，miR-219 表達(dá)減少促使Tau 蛋白合成，并加劇Tau 蛋 白 的 神 經(jīng) 毒 性［103］。miR-128a 與BAG2 mRNA 3＇UTR 結(jié) 合，降 低BAG2 表 達(dá)，而BAG2/Hsp70 復(fù)合物與微管相連，將Tau 蛋白輸送至蛋白酶體進(jìn)行降解，提示miR-128a 可以參與BAG2/Hsp70/Tau 降解機(jī)制［123］。蛋白激酶和磷酸酶之間的平衡決定Tau 蛋白磷酸化狀態(tài)。miRNA 也可調(diào)控Tau 蛋白磷酸化。過表達(dá)miR-125b 可激活細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶5（cyclin-dependent kinase 5，CDK5），進(jìn)而誘導(dǎo)Tau 過度磷酸化［124］。miR-124通過激活非受體型蛋白磷酸酶1（non-receptor-type protein phosphatase 1，PTPN1）信號傳導(dǎo)通路，可誘導(dǎo)糖原合酶激酶3（glycogen synthase kinase-3，GSK-3） 激 活 和 蛋 白 磷 酸 酶 2A （protein phosphatase 2A，PP2A）失活［125］，提示miR-124參與調(diào)控Tau蛋白激酶/磷酸酶平衡。APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠海馬和大腦皮層中miR-137 表達(dá)水平降低，鈣電壓門控通道亞基α-1C（calcium voltage-gated channel subunit alpha-1 C，CACNA1C）蛋白表達(dá)增加，提示miRNA 可通過調(diào)節(jié)電壓門控鈣通道介導(dǎo)鈣進(jìn)入神經(jīng)元并調(diào)控如突觸可塑性［126］。在rTg4510 小鼠（Tau 小鼠模型）大腦皮質(zhì)神經(jīng)元中過表達(dá)miR-142 出現(xiàn)膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）和集落刺激因子1（colony stimulating factor 1，CSF1）的mRNA 水平增高，并伴隨小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，提示過表達(dá)miR-142 可能誘發(fā)Tau 小鼠模型腦內(nèi)神經(jīng)炎癥反應(yīng)［127］。

綜 上，大 部 分miRNA （miR-29、miR-31、miR-101、miR-346 等）直接或通過調(diào)控BACE1 間接影響Aβ 沉積，部分miRNA （miR-34a、miR-219、miR-128a、miR-125b、miR-124）間接調(diào)控Tau表達(dá)或直接影響Tau蛋白過度磷酸化，miR-137調(diào)控突觸可塑性以及miR-142影響炎癥發(fā)生，從而在多方面引起AD病理改變。

4.2 長鏈非編碼RNA與AD發(fā)生發(fā)展

長鏈非編碼RNA （long non-coding RNA，lncRNA）屬于內(nèi)源性ncRNAs，長度超過200 nt。研究發(fā)現(xiàn)，多種lncRNA 在腦組織中特異性表達(dá)，分布于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和線粒體中。lncRNA 參與調(diào)控Aβ 沉積、神經(jīng)發(fā)育、突觸可塑性和神經(jīng)營養(yǎng)因子分泌等生物過程。迄今為止研究最多的lncRNA 是BACE1-AS，由定位于11 號染色體BACE1 基因座位（11q23.3）的對側(cè)鏈轉(zhuǎn)錄而成，其作用是在mRNA 和蛋白質(zhì)水平上調(diào)節(jié)BACE1 表達(dá)。BACE1-AS 可與BACE1 mRNA 形成雙鏈結(jié)構(gòu)復(fù)合物，避免BACE1 mRNA 被核酸酶或miR-485-5p降解，增加BACE1 mRNA穩(wěn)定及蛋白質(zhì)的高表達(dá)［128］，提示上調(diào)BACE1-AS 可促使Aβ 生成。在AD 患者腦部持續(xù)產(chǎn)生的Aβ 可以誘導(dǎo)BACE1-AS表達(dá)上調(diào)，Aβ和BACE1-AS之間形成正反饋機(jī)制，進(jìn)一步促進(jìn)Aβ 表達(dá)，加劇病理惡化［129］。敲除BACE1-AS，可以改善AD 小鼠學(xué)習(xí)記憶能力［106］。通過判斷血漿BACE1-AS 含量改變，可以診斷AD進(jìn)展情況［130］。此外，BACE1-AS 還參與細(xì)胞損傷和細(xì)胞凋亡途徑。自噬被認(rèn)為是除降解酶外最重要的Aβ清除途徑。因此，自噬-溶酶體系統(tǒng)調(diào)控異常被認(rèn)為是病理條件下產(chǎn)生Aβ 的關(guān)鍵途徑。自噬相關(guān) 基 因5 （autophagy-related genes 5，ATG5） 是AD 患者機(jī)體內(nèi)一個關(guān)鍵的自噬基因，在AD 患者的血漿樣本中表達(dá)增加［131］。BACE1-AS 通過與miR-214-3p 結(jié)合位點(diǎn)相互作用，導(dǎo)致miR-214-3p靶基因ATG5蛋白含量增加，從而促進(jìn)自噬介導(dǎo)的神經(jīng)元損傷作用［132］。黃連素治療聯(lián)合BACE1-AS敲除能夠降低miR-132-3p表達(dá)，減輕Aβ25-35誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷［133］。腦細(xì)胞質(zhì)200（brain cytoplasmic 200，BC200）主要在海馬和新皮質(zhì)神經(jīng)元的胞體和樹突中表達(dá)［134］。BC200通過與真核起始因子4A（eukaryotic initiation factor 4，eIF4A）相結(jié)合，參與維持突觸可塑性［135］。敲除BC200 能夠抑制BACE1 表達(dá)，增加AD 細(xì)胞模型中細(xì)胞存活率［136］。但是，有研究指出AD 患者腦組織BC200表達(dá)增加，可能是由于神經(jīng)元突觸退化后發(fā)生代償，導(dǎo)致BC200 發(fā)生錯誤定位及在體細(xì)胞的過度表達(dá)［137］。

參與神經(jīng)營養(yǎng)因子分泌的lncRNA 主要有BDNF-AS和GDNFOS兩種。BDNF-AS是BDNF的天然反義轉(zhuǎn)錄物，在機(jī)體內(nèi)抑制BDNF表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，敲低BDNF-AS 將提高BDNF mRNA 水平，增加BDNF 蛋白表達(dá)，有利于神經(jīng)元生長和分化［138］。Aβ25-35誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)BDNF-AS 含量增加，導(dǎo)致嗜鉻細(xì)胞瘤12（pheochromocytoma，PC12）細(xì)胞存活率下降。敲除BDNF-AS 后，PC12 細(xì)胞中BDNF 表達(dá)顯著提升， 抑制細(xì)胞色素C（cytochrome C，CytC）釋放，降低CC3（cleaved caspase-3）和Bcl-2 相關(guān)X 蛋白（Bcl-2-associated X protein，Bax）表達(dá)，提示BDNF-AS參與線粒體介導(dǎo)細(xì)胞凋亡［139］。以上結(jié)果表明，靶向抑制BDNF-AS 對治療AD 有積極影響。膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF）是一種重要的生物活性營養(yǎng)因子，能夠營養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞，促進(jìn)神經(jīng)元存活，并參與軸突損傷修復(fù)。機(jī)體內(nèi)GDNF消耗與AD發(fā)病存在密切關(guān)系。lncRNA GDNFOS1和GDNFOS2是GDNF的反義轉(zhuǎn)錄物，可與GDNF mRNA 5＇-UTR 外顯子結(jié)合，抑制GDNF前體表達(dá)，導(dǎo)致GDNF蛋白水平下降［140］。而在AD患者血清中GDNF表達(dá)顯著下調(diào)，提示lncRNA GDNFOS1和GDNFOS2可能參與調(diào)控GDNF表達(dá)，進(jìn)而阻斷神經(jīng)保護(hù)作用［141］。

綜上，隨lncRNA 的研究不斷拓展，發(fā)現(xiàn)lncRNA是AD的理想生物標(biāo)志物。血漿BACE1-AS含量改變可診斷AD進(jìn)展情況，同時BACE1-AS上調(diào)與Aβ 生成形成正反饋機(jī)制，加速機(jī)體細(xì)胞損傷和凋亡機(jī)制；腦組織過表達(dá)BC200，提高BACE1表 達(dá) 以 加 速Aβ 沉 積。 lncRNA BDNF-AS 和GDNFOS則分別通過抑制BDNF和GDNF表達(dá)，抑制神經(jīng)發(fā)育。

5 結(jié)論與展望

表觀遺傳修飾在AD神經(jīng)病理和認(rèn)知功能中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。臨床分別采集AD 患者CSF、外周血或腦組織樣本進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)異常的DNA修飾、組蛋白修飾、RNA修飾、ncRNAs等表觀遺傳修飾與AD發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，揭示了表觀遺傳修飾的改變與AD風(fēng)險呈顯著的相關(guān)性且可用于預(yù)測或診斷AD。表觀遺傳修飾是一種動態(tài)、可逆的變化過程，因此通過干預(yù)逆轉(zhuǎn)異常的表觀修飾，可達(dá)到改善AD 的目的。在AD 小鼠模型中，大量研究結(jié)果證明通過物理刺激（運(yùn)動、豐富環(huán)境等）、藥物（蛇床子素、當(dāng)歸芍藥散等）、酶抑制劑（DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑、HDAC 抑制劑等）、siRNA等干預(yù)方法調(diào)控酶的活性或水平，進(jìn)而修正異常的表觀修飾，可以調(diào)控Aβ 沉積、Tau 蛋白過度磷酸化、突觸可塑性、神經(jīng)炎癥反應(yīng)、神經(jīng)營養(yǎng)因子釋放等，從而抑制AD病理變化及改善小鼠認(rèn)知能力（圖1）。

由于臨床實(shí)驗數(shù)據(jù)采集的樣本、病例數(shù)、疾病程度、檢測手段等存在差異，導(dǎo)致部分實(shí)驗結(jié)果相悖。目前臨床使用操縱表觀遺傳修飾藥物，主要是HDAC 抑 制 劑， 如 西 達(dá) 本 胺、 伏 立 諾 他（vorinostat）、羅米地辛（romidepsin）、帕比司他（panobinost）、貝利司他（belinostat）等，這些藥物開發(fā)最初目的是抗癌，但是后來研究發(fā)現(xiàn)在治療中樞退行性疾病中也發(fā)揮一定治療作用。抑制劑治療的瓶頸在于給藥方式、藥效持續(xù)時間和副作用。有些抑制劑藥物因不能穿過血腦屏障，只能采用腦內(nèi)植入和腦室內(nèi)注射，這種創(chuàng)傷性的治療方法給AD患者造成二次傷害；有些抑制劑藥物半衰期很短，需要進(jìn)一步研發(fā)脂質(zhì)體、聚合物膠束或納米粒為載體材料包裹；有些抑制劑藥物會使得患者產(chǎn)生頭痛、惡心、嘔吐、腹瀉甚至更為嚴(yán)重的副作用，且治療成本高、療效有限。應(yīng)用藥物、物理刺激或遺傳學(xué)等手段干預(yù)調(diào)控各種修飾酶的表達(dá)水平，引起全基因組表觀遺傳修飾的廣泛改變，但不能精確調(diào)控單基因的表觀修飾，因此，目前尚缺乏特異性操控單基因表觀遺傳修飾的干預(yù)手段。研發(fā)以單基因、單一組蛋白或單一lncRNA或miRNA的表觀遺傳修飾為靶標(biāo)的干預(yù)手段，更有助于理解表觀遺傳機(jī)制的具體作用過程。此外，在表觀遺傳機(jī)制中DNA修飾、組蛋白修飾、RNA修飾和ncRNA之間復(fù)雜的相互作用共同調(diào)控下游靶基因的表達(dá)，因此，未來研究需全面而系統(tǒng)的探究不同表觀修飾在AD發(fā)生發(fā)展進(jìn)程中內(nèi)在關(guān)系。目前干預(yù)治療措施大多針對AD 動物模型，在臨床轉(zhuǎn)化中對AD 患者的治療效果仍需進(jìn)一步探究。將來，重點(diǎn)研發(fā)有效的、安全的、低成本的操縱全基因組表觀修飾的藥物，或研發(fā)特異性操縱單個表觀遺傳學(xué)靶標(biāo)的干預(yù)方法，全面而系統(tǒng)地探究表觀遺傳機(jī)制在AD病理中的調(diào)控作用，才能真正實(shí)現(xiàn)干預(yù)可行性、特異性和臨床有效性三者合一的治療效果。

Fig.1 Mechanism of different epigenetic modifications regulate Alzheimer’s disease via multiple pathways圖1 不同表觀遺傳修飾介導(dǎo)多種途徑調(diào)控AD的作用機(jī)制