盡管普遍認為遺傳和發(fā)育因素在精神分裂癥的發(fā)病機制中起關鍵作用，但精神分裂癥的確切病因機制對于很多人來說仍然未知。在過去的幾十年中，mi RNA已成為基因表達調控中必不可少的轉錄后調節(jié)因子。mi RNA在大腦發(fā)育和神經可塑性中的重要性已得到公認。已知 mi RNA的異常表達和功能障礙涉及包括精神分裂癥在內的許多神經精神疾病的病理生理學。在精神分裂癥基因檢測中的miRNA檢測及miRNA藥物中，佳學精神系統(tǒng)疾病基因解碼總結了精神分裂癥相關的 mi RNA失調的最新發(fā)現(xiàn)。和在精神分裂癥的發(fā)展和發(fā)病機制中的功能作用。佳學精神系統(tǒng)疾病基因解碼還討論了 mi RNA調節(jié)在疾病中的潛在治療意義。

3.1精神分裂癥中 miRNA 表達的改變

許多研究使用死后腦樣本分析了 miRNA 表達譜。Perkins 等人通過定制的微陣列（miRBase 7.0 版）檢查了 13 名精神分裂癥患者死后前額葉皮層 (PFC) 中的 miRNA 譜。與 21 名精神疾病未受影響的個體相比，他們發(fā)現(xiàn) 15 種 miRNA 存在差異表達，其中 14 種 miRNA 在精神分裂癥患者中下調，1 種 miRNA（miR-106b）上調。據報道，在顳上回 (STG) 的皮質灰質中 miR-181b 顯著上調，STG 是與精神分裂癥產生幻聽有關的大腦區(qū)域。鑒定了 miR-181b 的兩個靶基因，鈣傳感器基因 visinin-like 1 (VSNL1) 和離子型谷氨酸受體亞基 (GRIA2)。同一組進一步觀察到，在 STG 和背外側前額葉皮層 (DLPFC) 的死后組織中，與精神分裂癥相關的整體 miRNA 表達顯著增加。這種 miRNA 的表達升高被認為是由于初級 miRNA 加工的升高和微處理器組件 DGCR8 的上調。然而，Berveridge 的研究數(shù)據與 Perkin 的報告不一致。在 Perkins 的研究中，一些 miRNA，如 miR-26b、miR-29c 和 miR-195 據報道下調，但在 Berveridge 的結果中發(fā)現(xiàn)上調。關于精神分裂癥中 miRNA 表達變化的報道不斷積累。然而，miRNA 表達譜的結果有些爭議。miRNA 表達數(shù)據的差異可能是由于樣本量、治療方案、性別因素和技術應用的差異，例如不同的 miRNA 提取方法和 miRBase 測試版本。此外，人腦中 miRNA 的時間表達模式也可能導致沖突結果。

為了探索 miRNA 作為生物標志物的潛在作用，幾項研究集中在精神分裂癥患者的外周血 miRNA 表達上。Gardiner 等人檢測了 112 名精神分裂癥患者和 76 名對照者外周血單個核細胞 (PBMC) 中的 miRNA 表達。他們發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者的 83 種 miRNA 顯著減少。70賴等人71還對精神分裂癥患者和對照組的單核白細胞中的全基因組 miRNA 表達譜進行了分析。與陰性癥狀和認知能力相關的七種 miRNA（上調：miR-34a、miR-449a、miR-564、miR-548d、miR-572 miR-652；下調：miR-432）被確定為精神分裂癥的預測性生物標志物。有趣的是，他們發(fā)現(xiàn) PBMC 中 7 種 miRNA 的表達不受住院 2 個月的影響，即使臨床癥狀有顯著改善。還應注意的是，血液中 hsa-miR-34a 和 hsa-miR-548d 的表達改變并未出現(xiàn)在腦樣本中。魏等人還篩選了更大樣本中的血漿 miRNA 譜，并確定了 8 種差異表達的 miRNA（miR-122、miR-130a、miR-130b、miR-193a-3p、miR-193b、miR-502-3p、miR-652、miR ‐886‐5p）在精神分裂癥患者中。他們還發(fā)現(xiàn)，患者血漿中增加的 miR-130b 和 miR-193a-3p 水平在用阿立哌唑和利培酮治療 1 年后消失，并提出了作為精神分裂癥預后生物標志物的潛在作用。此外，Gallego 等人比較了精神分裂癥患者和健康對照者的腦脊液 (CSF) 和全血之間的 miRNA 表達譜。然而，腦脊液和血液中的 miRNA 表達水平相關性較差。盡管已經提出了精神分裂癥患者中 miRNA 的潛在生物標志物，但顯然還需要更多的研究。事實上，血清 miRNAs 測量為精神分裂癥的臨床診斷和預后提供了一種可行的方法，包括治療反應。

3.2. 精神分裂癥中 miRNA 生物發(fā)生的失調

miRNA生物發(fā)生和加工途徑的異常被認為與精神分裂癥的病理過程有關。22q11.2 缺失小鼠的產生是將精神分裂癥與失調的 miRNA 生物發(fā)生相關聯(lián)的最有力證據之一。人類 22q11.2 基因座的微缺失導致行為和認知缺陷，以及精神分裂癥的高風險。Stark 等人產生了一種攜帶與人類 22q11.2 微缺失相對應的半合子染色體缺陷的小鼠品系（Df(16)A++/- 小鼠），并觀察到小鼠的精神分裂癥樣行為。他們報道了大腦中 miRNA 生物發(fā)生的改變，并發(fā)現(xiàn)失調的生物發(fā)生是由于 Dgcr8 基因的單倍體不足，這導致精神分裂癥的異常行為和神經元缺陷。在進一步的研究中，同一組發(fā)現(xiàn)位于 22q11.2 基因座內的 Df(16)A++/- 小鼠中 miR-185 急劇減少。海馬和 PFC 中 miR-185 的減少（~70%-80%）超過了半合子缺失（~50%）的預期，并導致了樹突和脊柱發(fā)育的缺陷。miR-185 被證明可以抑制以前未知的抑制劑 Mirta22（22q11.2 微缺失的 miRNA 靶標），該抑制劑位于高爾基體中，在產前大腦中具有較高的表達。Df(16)A(+/-) 小鼠大腦中 miR-185 表達的降低導致出生后 Mirta22 的持續(xù)抑制，并導致海馬和認知功能的結構改變。斯科菲爾德等人檢查了 Dgcr8+/- 小鼠，發(fā)現(xiàn) Dgcr8 和 miRNA 的表達降低在錐體神經元成熟期間出現(xiàn)在出生后發(fā)育過程中，而不是在新生小鼠中。在 Dgcr8+/- 小鼠的 V 層錐體神經元中觀察到電生理特性改變、基底樹突復雜性降低和興奮性突觸傳遞減少。 Earls 等人報道了 Dgcr8+/- 小鼠海馬中長期增強的年齡依賴性增加。這種增加歸因于兩種 miRNA（miR-25 和 miR-185）的丟失，它們靶向 sarco（內）質網 Ca2+ ATP 酶（SERCA2）。在精神分裂癥患者的PFC和海馬的死后樣本中發(fā)現(xiàn)SERCA2的表達升高。在 22q11 缺失綜合征患者的外周白細胞中也證實了 Dgcr8 和 miR-185 的表達降低。這些發(fā)現(xiàn)表明 miRNA 與精神分裂癥之間存在致病關聯(lián)。

Dicer 是 miRNA 加工途徑中的另一個關鍵基因。斑馬魚和小鼠中 Dicer 的缺失顯示出大腦發(fā)育的嚴重缺陷。一項用于尋找精神分裂癥拷貝數(shù)變異 (CNV) 的全基因組掃描在一個個體中發(fā)現(xiàn)了包含 DICER1 基因的從頭重復。在對中國人群的病例對照分析中，據報道 DICER 中的 SNP (rs3742330) 與精神分裂癥風險高度相關。對精神分裂癥患者 DLPFC 死后腦組織的分析揭示了 Dicer 表達的上調以及 miRNA 表達的整體增加。Beveridge 等報道全球 miRNA 表達在早年處于最高水平，在青春期后顯著下降。Dicer 和 Exportin-5 也具有年齡依賴性，但與整個生命周期的 miRNA 表達無關。他們提出，在精神分裂癥中，與神經發(fā)育相關的 miRNA 在青春期后保持在高水平，而不是在正常受試者中下降到較低水平。高水平的 miRNA 表達可能導致不適當?shù)幕虺聊瑥亩鴮е戮穹至寻Y的異常行為。支持，Konopka 等人發(fā)現(xiàn)他莫昔芬誘導的 Dicer1 基因缺失成年小鼠的學習和記憶力增強。然而，當使用敲除小鼠模型時，應考慮一些因素，正如 Rajman 所指出的那樣。事實上，Dicer1 已被證明對細胞存活和胚胎發(fā)育至關重要。Dicer1基因缺失通常與大量細胞凋亡和發(fā)育異常相關，這可能使表型和與精神分裂癥的相關性復雜化。另一方面，并??非所有的 miRNA 都依賴于 Dicer。一些 miRNA 是通過多種不依賴 Drosha 和不依賴 Dicer 的機制產生的。因此，在 Dicer1 缺陷小鼠中觀察到的某些表型可能與 miRNA 的丟失沒有直接關系，并且在這些 Dicer1 敲除模型中可能會遺漏一些功能性 miRNA。應該記住，miRNA 網絡是一個復雜的調節(jié)系統(tǒng)，應該謹慎解釋特定 miRNA 在 Dicer 敲除模型中表型下的功能作用。在這方面，miRNA 家族或簇可能有助于提供更容易解釋的信息。7

3.3. 精神分裂癥中miRNA相關的單核苷酸多態(tài)性

單核苷酸多態(tài)性 (SNP) 或拷貝數(shù)變異 (CNV) 是群體內常見的 DNA 序列變異，在非編碼區(qū)更頻繁地發(fā)生并導致人類疾病易感性。使用病例對照研究，已經報道了與精神分裂癥相關的 miRNA 基因的幾個 SNP。在斯堪的納維亞（丹麥和挪威）樣本中，miR-206 中的 SNP rs17578796 與精神分裂癥顯著相關。位于 pre-mir-30e 的變異 ss178077483 與漢族人群的精神分裂癥密切相關（等位基因P  = 0.00017；基因型P  = 0.00015）。渡邊等人在日本人群中復制了這種關聯(lián)。精神分裂癥患者外周白細胞中成熟 miR-30e 的表達水平顯著升高，與精神分裂癥個體 PFC 中表達增加一致。同樣在中國樣本中，來自 268 名患者和 232 名對照者的兩個 SNP（hsa-pre-mir-146a rs2910164 G>C 和 hsa-mir-499 rs3746444 T>C）被基因分型為精神分裂癥易感性。攜帶 rs3746444 CC 基因型的患者更容易出現(xiàn)幻覺和缺乏動力。然而，這兩個 SNP 與精神分裂癥之間沒有統(tǒng)計學上的顯著關聯(lián)。在 SNP rs7289941 中也觀察到負相關。最近，Yu 等人對 4384 個病例和 5770 個對照進行了精神分裂癥的兩階段 GWAS，隨后在另外 4339 個精神分裂癥病例和 7043 個漢族血統(tǒng)的對照中獨立復制了 13 個單核苷酸多態(tài)性。他們證實了三個位點，在 2p16.1（rs1051061，在 VRK2 的外顯子中）、6p22.1（在 GABBR1 的內含子中的 rs115070292）和 10q24.32（在 AS3MT 的內含子中的 rs10883795；在 ARL3 的內含子中的 rs10883765 )，與精神分裂癥顯著相關。已知這三個基因座參與 GABA 能和多巴胺能信號傳導、細胞粘附分子和髓鞘形成途徑的調節(jié)。

發(fā)夾結構指導正確的 miRNA 加工，mRNA 的 3'UTR 影響 miRNA/mRNA 相互作用。這些區(qū)域的 SNP 可能會增加疾病的風險。篩選俄羅斯人群精神分裂癥易感基因座 (22q11) 的突變發(fā)現(xiàn)了 miR-130b 基因區(qū)域 5'-上游的多態(tài)性，其中包含推定轉錄因子的 DNA 元件。然而，遺傳分析并未顯示 miR-130b 變異與精神分裂癥的統(tǒng)計學顯著關聯(lián)。Liu 等人應用了 MiRSNP 數(shù)據庫（http://cmbi.bjmu.edu.cn/mirsnp)，一組人類 SNP 在預測的 miRNA-mRNA 結合位點與精神分裂癥的 GWAS 結合，并確定了 7 個與 miRNA 相關的 SNP。在另一項研究中，對來自 425 個精神分裂癥相關基因的 3'UTR 的 803 個 SNP 進行了計算機分析 miRNA 結合的吉布斯自由能。據報道，一種未知的 SNP（GABRA6 的 rs3219151）與精神分裂癥風險的降低顯著相關。另一個 SNP rs10759 (RGS4) 干擾了 miR-124 與 RGS4 的結合，因此可能增加精神分裂癥的風險。大多數(shù) SNP 分析是在中國漢族人群中進行的。約翰等人在大量遺傳不同的北印度隊列（1017 例病例和 1073 例對照）中，研究了候選基因中的 MiRSNP 與精神分裂癥的關聯(lián)。他們報告說，五個 SNP 與遲發(fā)性運動障礙有關，十二個 SNP 與強精神分裂癥基因有關。最近，一項針對加拿大患者的全基因組調查顯示，通過排除 22q11.2 CNV，與 miRNA 重疊的罕見 CNV 富集，而 22q11.2 CNV 已知對精神分裂癥具有高度易感性。預測的 25 個 CNV 重疊 miRNA 的靶基因傾向于參與神經發(fā)育過程。這些研究表明，通過靶向精神分裂癥風險基因的 miRNA 可能導致這種復雜的神經精神疾病。

最近，miR-137初級轉錄本內含子內的多態(tài)性（rs1625579）引起了廣泛關注，發(fā)現(xiàn)其與精神分裂癥的GWAS顯著相關（P  = 1.6 × 10 -11）。幾項研究在蘇格蘭、 加拿大、澳大利亞、和中國漢族人群中復制了 miR-137 多態(tài)性與精神分裂癥樣本之間的相關性。然而，在一些病例對照研究中也報告了負相關結果。在精神分裂癥 Psychiatric GWAS Consortium 的研究中，4 個推定的靶基因（CSMD1、C10orf26、CACNA1C 和 TCF4）也被報道與精神分裂癥具有全基因組顯著相關性。熒光素酶報告測定證實了 miR-137 與這四個靶基因之間的相互作用， ZNF804A 和 CALN1發(fā)現(xiàn)了112 個相似的結果。利用生物信息學資源，揭示了幾個靶基因，包括 ERBB4、GABRA1、GRIN2A、GRM5、GSK3B、NRG2 和 HTR2C。這些基因被確定與突觸長時程增強有關，這一過程可能強調精神分裂癥患者的學習和記憶機制受損。使用功能性磁共振成像掃描，van Erp 等人報道 rs1627759 TT（miR-137 基因座）與 DLPFC 過度活躍有關，這是衡量大腦效率低下的常見指標。Guella 等人報道了 rs1625579 基因型與 miR-137 表達之間的關系他們觀察到，與對照組中的 TG 和 GG 受試者相比，純合 TT 受試者的 miR-137 表達水平較低。TT 受試者中 miR-137 水平降低對應于 miR-137 靶基因 TCF4 水平升高。在 SH-SY5Y 多巴胺能細胞系中，Strazisar 等人還證明表達 miR-137 變體導致成熟 miR-137 表達減少，并導致參與突觸發(fā)生和神經元傳遞的基因組失調。然而，Siegert 等人在攜帶變異等位基因時觀察到 miR-137 的功能增益。他們發(fā)現(xiàn) miR-137 的表達增加會導致突觸前靶基因如 complexin-1 (Cplx1)、Nsf 和 synaptotagmin-1 (Syt1) 的下調，并導致囊泡釋放受損。在體內，miR-137 功能的增加導致突觸小泡池分布的變化，苔蘚纖維長時程增強的誘導受損，并導致海馬依賴性學習和記憶的缺陷。所有這些觀察表明，改變的 miR-137 可能在精神分裂癥的病理生理學中起關鍵作用。

3.4. 精神分裂癥中的miRNA與突觸可塑性

精神分裂癥被認為是一種復雜的神經發(fā)育疾病。大量證據表明，幾種神經遞質系統(tǒng)（如多巴胺和谷氨酸）的功能障礙組裝了精神分裂癥的病理生理過程。N-甲基-D-天冬氨酸-谷氨酸 (NMDA) 受體是突觸可塑性的重要調節(jié)因子。NMDA 受體信號傳導功能減退可以改變皮層回路中興奮和抑制的平衡，并產生類似于精神分裂癥癥狀的行為。Kocerha 等人使用 NMDA 受體拮抗劑地佐西平，可以快速誘導精神分裂癥樣行為，檢測了小鼠不同腦區(qū)的 miRNA 表達。他們發(fā)現(xiàn)，用急性而非慢性地佐西平治療的小鼠在 PFC 中表現(xiàn)出腦特異性 miRNA miR-219 的顯著降低。在亞型 GRN1 (NR1) 突變小鼠中也觀察到 miR-219 表達降低。用抗精神病藥物（氟哌啶醇和氯氮平）預處理可以防止地佐西平誘導的 miR-219 減少。miR-219 的一個靶點被確定為鈣/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶 II γ 亞基 (CaMKIIγ)，它是 NMDA 谷氨酸受體信號級聯(lián)的一個組成部分。抑制小鼠大腦中的 miR-219 可減少地佐西平誘導的行為反應，如過度運動和刻板印象，作為支持，據報道 miR-219 在患有精神分裂癥的死后腦組織的 DLPFC 中顯著上調。此外，發(fā)現(xiàn) miR-129 參與調節(jié)少突膠質細胞分化和髓鞘維持，表明 miR-219 在突觸結構和疾病相關功能中的重要性。Zhang 等人在一項病例對照研究中對 hsa-pri-miR-219/132/107 中的 3 個 SNP 和 NMDAR 信號通路基因（GRIN2A/2B/3A 和 CAMK2G）的 3'UTR 中的 6 個 SNP 進行了關聯(lián)分析。 1041 名精神分裂癥患者和 953 名健康對照者，證實 GRIN2B rs890 與精神分裂癥顯著相關。

腦源性神經營養(yǎng)因子（BDNF）是中樞神經系統(tǒng)中最普遍的生長因子，在大腦發(fā)育和神經元可塑性中起著至關重要的作用。越來越多的證據表明，BDNF 的失調與多種神經精神疾病有關。尸檢研究顯示，精神分裂癥患者某些腦區(qū)的 BDNF 表達水平發(fā)生了改變。梅利奧斯等人發(fā)現(xiàn)兩種miRNA，miR-30a和miR-195直接靶向BDNF 3'UTR并抑制BDNF表達。他們進一步報道了 miR-195 與 BDNF 的相互作用可以隨后調節(jié)精神分裂癥相關的 γ-氨基丁酸 (GABA)，即 GABAergic 基因表達，包括神經肽 Y (NPY) 和生長抑素。miR-30a-5p 也被證明通過調節(jié) BDNF 信號通路來控制酒精攝入。

認知障礙是精神分裂癥的嚴重癥狀之一。對 242 個突觸前蛋白和 304 個突觸后蛋白的 3'UTR 分析表明，這些蛋白中有 91% 是預測的 miRNA 靶標。miR-132 在學習和記憶中的功能作用被認為與其對突觸可塑性的調節(jié)作用有關。發(fā)現(xiàn)一些與學習和記憶相關的行為任務可以快速誘導 miR-132 表達。體內敲除 miR-132 會損害微量恐懼調節(jié)范式中的記憶獲取，而轉基因小鼠模型中 miR-132 的過表達顯示神經元脊柱密度增加和新物體識別的改善。有趣的是，Hansen 小組報告說，miR-132 的輕度上調增強了小鼠的空間學習能力。然而，miR-132 表達增加超過三倍會損害學習。138雙敲除 miR-132/212 損害了空間記憶、識別記憶和新物體識別測試中的長期增強和認知功能，表明 miR-132/212 在突觸功能中的重要作用。比較 miR-132 和 miR-212 過表達小鼠和 miR-132/-212 雙敲除小鼠的海馬轉錄譜，RNA 測序結果顯示 miR-132/-212 缺失小鼠中 1138 個基因的表達增加。其中 96 個基因在過表達 miR-132 的小鼠中被下調。在過表達 miR-212 小鼠中減少的 58 個基因中，只有 4 個在雙敲除系中增加。盡管 miR-132 和 miR-212 共享一個種子序列，但這兩個 miRNA 對于 mRNA 靶向基因并沒有很大重疊，這表明轉錄譜調控的復雜、非冗余方式。

神經膠質細胞在大腦功能中起著至關重要的作用。已知改變的神經膠質功能涉及許多神經精神疾病的病理生理過程，包括精神分裂癥。先前關于精神分裂癥中 miRNA 的研究主要集中在神經元功能上，而神經膠質 miRNA 如何促進發(fā)病機制和發(fā)育在很大程度上是未知的。佳學精神系統(tǒng)疾病基因解碼最近使用 GFAP-GFP 轉基因小鼠來分析星形膠質細胞中的 miRNA，以響應急性苯環(huán)利定 (PCP) 給藥。與生理鹽水組相比，用 PCP 治療的小鼠表現(xiàn)出 miRNA 表達改變（miR-143-3p、miR-212、miR-127-3p、miR-183、miR-298、miR-381-3p、miR-338- PFC 星形膠質細胞中的 3p、miR-let-7d-3p、miR-132-3p 等）（見表 1）。在進一步的研究中，佳學精神系統(tǒng)疾病基因解碼探索了 miRNA 在精神分裂癥中的功能作用，并發(fā)現(xiàn)了 miR-143-3p 失調與 PCP 誘導的小鼠行為缺陷之間的相關性（T. Cao、P. Wang、C. Lu 和 X.Zhen，未發(fā)表數(shù)據）。