RNA在酒精使用障碍及其相关疾病中的研究进展

Recent Advances in RNA Research in Alcohol Use Disorder and Related Diseases

摘要: 酒精使用障碍(alcohol use disorder, AUD)是指多次使用酒精产品后产生的心理或躯体对酒精失去控制的病态性渴求，常伴有情绪改变及肝脏损伤等伴发疾病，对日常生活有显著的影响。目前酒精使用呈现年轻群体高消费趋势。近年来，随着生物学技术的日益发展，RNA研究成为研究AUD发病机制的热点。本文章从mRNA、非编码RNA两个方面对AUD的研究进展做一阐述。

Abstract: Alcohol use disorder (AUD) refers to a pathological craving for alcohol that results from repeated use of alcoholic beverages, often accompanied by mood changes and liver damage, and significantly impacting daily life. Currently, alcohol consumption is showing a trend toward higher consumption among younger populations. In recent years, with the rapid development of biological technologies, RNA research has become a hotspot in studying the pathogenesis of AUD. This article reviews the current progress in AUD research from two aspects: mRNA and non-coding RNA.

1. 引言

酒精使用障碍(alcohol use disorder, AUD)是一种以对酒精有病理性的渴求、使社会功能受损，并可以产生戒断症状为主要特征的精神疾病。具有复发性高、耐受性增加、易产生心理依赖等特点。目前酒精使用是导致健康问题的主要因素，占疾病和死亡总体负担以及社会危害的重要比例。根据世界卫生组织统计[1]，仅在2019年，全球范围内有260万人因为使用酒精死亡，其中年轻人受到的影响极为严重，在2019年20~39岁的人群中因为使用酒精导致的死亡比例为13%。它既损害了个人的心理与身体健康，也对家庭和社会带来了沉重的负担。酒精相关性肝病(ALD)是一系列肝脏病变的总称，从肝脂肪变性发展到脂肪性肝炎，最终发展为肝硬化乃至肝细胞癌[2] [3]。目前AUD的发病机制仍未有统一的金标准，目前一般认为酒精依赖的发病机制与心理、生理、社会与遗传多种因素均有关联。随着生物学技术的发展，AUD的遗传学研究成为热点。

2. mRNAs

mRNAs是丰度最小，但是种类最多的RNA。mRNAs的前体是在细胞核内新生成的hnRNAs，hnRNAs经过戴帽、加尾、剪切后成为成熟mRNAs，而后选择性转运到细胞质中进行翻译[4]。

2.1. mRNAs在AUD神经生物学机制中的作用

AUD涉及参与执行功能的多个大脑回路失调，从而导致疾病的进一步进展。酒精可通过改变多种神经递质系统来发挥其毒性，包括血清素、多巴胺、γ-氨基丁酸、谷氨酸、乙酰胆碱和阿片类药物系统。这些神经递质失衡导致负责奖励、动机、决策、情感和压力反应的大脑回路失调[5]。Besong等通过RNA-seq技术深入分析了AUD患者8个关键脑区(包括杏仁核、尾状核、小脑、海马体、伏隔核、前额叶皮层、壳核和腹侧被盖区)中mRNA的表达变化，慢性酒精摄入显著改变了多个脑区中mRNA的表达模式。其中小脑、前额叶皮层、壳核和腹侧被盖区表现出最显著的转录组变化，这些区域分别涉及运动协调、认知控制、习惯形成和奖赏通路，基因SLC22A31和FSIP2在多个脑区(尾状核、伏隔核、壳核)共同上调[6]。此外，在AUD患者中，通过对选择性大脑结构加速衰老的纵向研究发现，在额叶皮层中及海马体和丘脑过早衰老的现象，导致推测认知和记忆力下降的概率增加，并随着年龄的增长而加重[7] [8]。这些因素都会阻碍AUD的治疗。

2.2. mRNAs在ALD中的作用

富含丝氨酸/精氨酸的蛋白特异性激酶2 (SRPK2)可通过磷酸化富含丝氨酸/精氨酸的剪接因子的办法来调节选择性剪接mRNAs，通过这种方式参与基因表达的转录后调控。Pihlajamäki等人[9]的研究发现，SRPK2在ALD患者的肝脏中和酒精喂养小鼠实验中水平升高。酒精通过mTORC1激活促进了SRPK2蛋白积累。该研究还发现成纤维细胞生长因子21 (FGF21)敲除的小鼠肝脏中SRPK2活性显著增加，FGF21转基因小鼠肝脏中的SRPK2丰度和SR蛋白磷酸化显著降低，沉默SRPK2挽救了喂养酒精的FGF21敲除小鼠的持续病理表型，这证明FGF21作为SRPK2的内源性抑制剂，可以消除酒精引起的SRPK2诱导及其相关脂肪变性，抑制SRPK2活性可改善肝功能，减少脂肪积累。另有研究发现[10]，酒精暴露促进了SRPK2从细胞质向细胞核内转位，特别是在核斑点中富集，而后影响丝氨酸–精氨酸富集剪接因子10 (SRSF10)的功能，来调控lipin 1基因的选择性剪接。Yang等[11]发现SRPK2可通过促进细胞命运决定子(Numb)外显子12调控Numb PRR亚型的生成，从而增加含有扩展的脯氨酸富集区(PRR^L) (长亚型)的表达，减少PRR^S (短亚型)的表达。SRPK2通过与分子伴侣Hsp90结合被锚定在细胞质中，Hsp90抑制剂可以破坏该结合，导致SRPK2核转位，核转位后，SRPK2的活性可能改变，从而影响剪接。该研究可为PRR^L高表达肝癌患者提供新的治疗靶点。

通过对AUD相关mRNA在调节响应酒精暴露的神经可塑性方面的研究，进一步阐明这些分子机制有望开发针对AUD的靶向治疗干预措施。大多数基因都会有剪接过程，这一过程的中断与包括ALD在内的多种疾病有关，基于肝细胞生长因子、乙型肝炎病毒抗体、左右测定因子1、人肝细胞核因子α、白细胞介素-12、甲基丙二酰辅酶A变位酶等的mRNA技术治疗研究，可能会改变传统的治疗方法，为ALD患者带来新的希望。

3. 非编码RNA

人类基因组中能转录成RNA的部分约有75%，能翻译成蛋白质的仅占3% [12]。根据不同的长度、形状和位置，非编码RNA (non-coding RNAs, ncRNAs)被分为不同的种类。其中，microRNAs (miRNA)、长非编码RNA (lncRNAs)和环状RNA (circRNAs)是目前研究较为广泛的三种主要非编码RNA。

3.1. Long Non-Coding RNAs

长链非编码RNA(lncRNAs)是转录本长度超过200nt的ncRNAs分子。它们通过与DNA、RNA和蛋白质相互作用来调节基因表达。在细胞核中，lncRNAs在表观遗传和转录水平上调节基因表达，在细胞质中，它们在转录和翻译水平上调节基因表达[13]。LncRNAs MALAT-1在酒精依赖者的小脑、海马和脑干中显著上调[14] [15]，Zhu等[16]研究发现MALAT-1主要存在于神经元核中，影响基因组结构内的基因表达，酒精依赖患者海马和脑干中MALAT-1表达显著增加，MALAT-1可以直接调节海马神经元的突触形成，增强兴奋性突触反应。该研究还在酒精依赖动物模型中发现lncRNA-P21与RNA结合蛋白HuR结合，HuR-lncRNA-P21复合物随后与let-7/Ago2结合，导致lncRNA-P21稳定性降低，而let-7水平升高与酒精依赖程度呈正相关，靶mRNA翻译紊乱是酒精依赖形成的重要环节。Besong等[6]通过对12名酒精依赖患者(6名男性和6名女性)和12名对照受试者(6名男性和6名女性)获得的192份死后组织样本进行了转录组分析发现，MALAT-1在7个脑区(Amy、CN、CRB、NAc、PFC、PUT和VTA)表达上调，LncRNAs NEAT1在6个脑区(CN、HIP、NAc、PFC、PUT和VTA)表达上调，LncRNAs BDNF-AS在早期发病的酒精依赖患者杏仁核中表达增加，在长期饮酒者中发现其差异表达，这表明其作用具有时空特异性。Saba等[17]主要通过QTL分析确定了与饮酒相关的基因共表达模块。该模块的“枢纽基因”Lrap(用于酒精偏好的长链非编码RNA)是一个类似于lncRNAs的未注释转录本。该lncRNAs位于大鼠12号染色体上。跨物种比较显示小鼠和人类基因组中存在同源序列。使用CRISPR/Cas9技术敲除Lrap外显子后，大鼠的酒精消耗量显著增加。该研究鉴定出6个可能介导Lrap对酒精消耗影响的候选基因：Cndp1、Ninj2、P2rx4、Slc35c2、Zfr2和Znhit6。有代谢组学分析显示[18]，LncRNAs H19过表达小鼠肝脏中的蛋氨酸水平降低，这是由于H19介导的甜菜碱同型半胱氨酸甲基转移酶(BHMT)的抑制。BHMT是蛋氨酸合成中的关键酶，H19通过聚嘧啶束结合蛋白1 (PTBP1)调控BHMT选择性剪接，导致BHMT蛋白编码变体减少。在酒精喂养的小鼠中，H19的特异性敲除或H19差异甲基化结构域的肝脏特异性敲除增加了BHMT表达并且改善了肝脂肪变性(见)。此外，BHMT修复改善了H19诱导的酒精介导的肝脂肪变性。Du等[19]发现了8个与酒精相关性食管癌预后相关lncRNAs，包括4个上调(C17orf100, RNU11, MORC2-AS1, SNHG10)和4个下调(ASMTL-AS1, ST7-AS2, MIR210HG, AFAP1-AS1)。Schnepper等[20]分析了酒精应激下酵母lncRNAs的潜在全局顺式和反式调控。对于潜在的顺式调控，对于lncRNAs BMA641-A和S288C菌株，可以观察到大多数lncRNA-邻位基因对在某个点上表达增加，然后降低，反之亦然。基于lncRNAs和编码基因启动子之间的转录组谱和三螺旋预测，观察到了以菌株特异性起作用的潜在反式调控的九种不同方式。综上所述，对lncRNAs的研究已取得了许多进展，这为AUD靶向治疗提供了新思路。

Figure 1. Effects of H19 on hepatic steatosis

图1. H19对肝脂肪变性的影响

3.2. MicroRNAs

MicroRNAs是小的ncRNAs分子，它能通过抑制蛋白质翻译和促进mRNAs剪切来控制基因表达[21]。miRNAs参与多种生物学功能，如细胞增殖、分化、神经退行性变、程序性死亡、DNA修复、自我更新，这将可能提供许多新的诊断标志物和治疗靶点[22]。有研究对12名AUD和12名对照澳大利亚人的8个大脑区域(杏仁核、尾状核、小脑、海马、伏隔核、前额叶皮层、壳核和腹侧被盖区)的192个组织样本分析了miRNA和mRNA转录组，从而鉴定出19个显著差异表达的miRNA，这些差异表达miRNA靶向的基因显著富集于成瘾相关通路[23]。在此基础上，Lewis等[24]发现miR-222-3p可上调并抑制FOS表达，影响神经元兴奋性。miR-155可促进炎症反应，与ALD相关。调控关键miRNA (miR-155、miR-222-3p等)可能减轻酒精损害。Cai等[25]在酒精性脂肪性肝炎动物模型中鉴定出miR-182-3P、miR-214-5P、miR-432和miR-21a-3P表达显著上调，其中miRNA-432可作为非侵入性生物标志物，用于评估ALD患者的预后。Gangisetty等[26]通过乙醇喂养小鼠鉴定出40个miRNA显着改变，其中miR-383和miR-384被鉴定出对乙醇有反应。Du等[27]从暴露于慢性酒精的小鼠中鉴定出208个差异表达miRNA，并首次报道了miR-191-5p-EGR1这一新的调控网络在慢性酒精暴露中的作用。对miRNA的研究将可能为酒精依赖及其相关疾病提供新的诊断标志物及治疗靶点，为基因治疗药物提供理论支持。

3.3. Circular RNAs

CircRNAs是通过反向剪接，即剪接RNA的5'和3'末端的共价连接的ncRNAs [28]，这让CircRNAs拥有环状结构，可以简单的与线状的mRNA区分。研究发现[29] CircRNAs可以调节转录、充当miRNAs sponge及调节其他蛋白质的活性。Liu等人[30]在血清中分离外泌体，然后通过高通量全转录组测序研究circRNA的表达改变，发现AUD患者血清外泌体has-circ-0002130、0000896、0004771、0000825和0007177表达显著高于健康对照。其中，has-circ-0004771可能是与AUD严重程度相关的敏感诊断生物标志物[31]。另有研究通过动物模型发现[32]，在小鼠模型中，产前酒精暴露(PAE)导致成年雄性小鼠前额叶皮层和海马体中circHomer1表达显著下调，PAE可能通过表观遗传修饰(如DNA甲基化)或ncRNAs (如H19)干扰circRNAs表达。而在人类神经母细胞瘤细胞中，H19敲除导致circHomer1表达增加，证实H19抑制了circHomer1的生物合成[33]。这些研究证明了CircRNA (如circHomer1)是酒精暴露影响神经发育的关键分子，其表达受PAE、lncRNA (如H19)和表观遗传的调控。总之，以上研究为治疗酒精依赖及其相关疾病提供了新的见解。

Table 1. Key non-coding RNAs function

表1. 关键non-coding RNAs作用

non-coding RNAs	调节	主要发现	作者，年份
MALAT-1	↑	酒精可增强兴奋性突触反应	Kryger, R., et al., 2012
P21	↓	P21与RNA结合蛋白HuR结合,lncRNA-P21稳定性降低，导致翻译紊乱	Zhu, S., J. Wu and J. Hu, 2022
BDNF-AS	↑↓	在长期饮酒者中发现其差异表达	Besong, O., J.S. Koo and H. Zhang, 2024
H19	↓	诱导的酒精介导的肝脂肪变性	Cai, C., et al., 2025
miR-222-3p	↑	影响神经元兴奋性	Lewis, S.A., et al., 2022
miRNA-432	↑	miRNA-432可用于评估ALD患者的预后	Cai, C., et al., 2022
circHomer1	↓	酒精暴露影响神经发育	Papageorgiou, G., et al., 2023

4. 结论与展望

AUD目前仍是难以解决的全球公共卫生问题，发病率、残疾和死亡率都较高。而就诊与治疗成功率都较低。本综述讨论了mRNAs及非编码RNA在AUD及其相关疾病中的研究进展。其中饮酒可增加SRPK2蛋白积累，而SRPK2可调节剪接mRNAs，从而参与基因表达的转录后调控。研究发现ncRNAs在AUD中发挥了重要作用，miRNAs、lncRNAs及circRNAs的表达会受到酒精的影响(见)。miRNAs和lncRNAs可通过影响靶mRNA，使得靶mRNA翻译紊乱来影响AUD的进展。CircRNAs受到表观遗传的调控而参与影响酒精有关的疾病。一些其他的ncRNAs如piRNA、snRNA和snoRNA，也已确定与部分疾病的进展有关，这些ncRNAs可能也与AUD及其相关性疾病有所关联，在未来的研究中，有可能帮助诊断治疗乃至明确AUD的发生发展机制。

NOTES

^*通讯作者。