《Journal of Neurochemistry》：Extracellular Vesicle-Derived microRNAs as Fluid Biomarkers in Neurodegenerative Diseases: A Systematic Review
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本综述系统回顾了神经退行性疾病患者体液来源细胞外囊泡（EVs）中microRNA（miRNA）表达谱的研究，揭示了循环EV-miRNAs作为疾病监测、预后判断和治疗反应评估的非侵入性生物标志物的巨大潜力。文章整合了185项研究数据，重点分析了阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）等九种疾病中频繁失调的miRNAs，并评估了其组织特异性和跨生物流体的一致性，为开发基于EV-miRNA的神经退行性疾病诊断工具提供了重要资源。
细胞外囊泡来源的microRNAs：神经退行性疾病生物标志物的新前沿
摘要
神经退行性疾病在全球范围内造成沉重的疾病负担，影响着超过40%的世界人口。由于目前缺乏治愈性治疗方法，早期检测和治疗干预对于延缓疾病进展至关重要。细胞外囊泡（EVs）因其在体液中的可及性及其携带的动态分子 cargo（包括 microRNAs）而成为有前景的神经退行性病变生物标志物。
细胞外囊泡与神经退行性疾病
EVs 是由几乎所有细胞类型释放的脂质双分子层结合的纳米囊泡。术语“EV”是多种囊泡亚型的统称，根据其大小和生物发生方式定义。研究最充分的是外泌体（50–150 nm；通过内体途径释放）、微囊泡（100–1000 nm；通过质膜直接出芽释放）和凋亡小体（50–5000 nm；由经历程序性细胞死亡的细胞释放）。EVs 能够穿越血脑屏障，并且在体液中含量丰富，这凸显了它们作为神经退行性疾病非侵入性生物标志物的潜力。
越来越多的文献关注通过靶向 EV 表面表达的特定蛋白质（例如 L1 细胞粘附分子（L1CAM）、神经细胞粘附分子（NCAM）和钠/钾转运 ATP 酶亚基 alpha-3（ATP1A3）作为神经元 EVs 的标志物，兴奋性氨基酸转运体 1（GLAST）作为星形胶质细胞 EVs 的标志物，跨膜蛋白 119（TMEM119）作为小胶质细胞 EVs 的标志物，以及髓鞘少突胶质细胞糖蛋白（MOG）作为少突胶质细胞来源 EVs 的标志物）从外周体液中分离出脑富集的 EVs。这些 EVs 亚群被认为保留了其亲代细胞的病理特征，强调了它们作为神经退行性过程实时读数的潜力。
EVs 中的 microRNA cargo
EVs 包含多种分子 cargo，包括蛋白质、脂质和核酸。其中最丰富的 cargo 之一是 microRNAs（miRNAs）。MiRNAs 是重要的转录后基因表达调控因子，通过翻译抑制或降解来沉默靶信使 RNA。在神经退行性疾病中 miRNA 失调的大量研究强调了它们在神经系统功能中的关键作用。在循环中，EVs 内的 miRNAs 非常稳定且能抵抗核糖核酸酶活性。越来越多的证据表明，EVs 内的 miRNA 特征在诊断能力和与临床指标的相关性方面优于全体液中的 miRNA 特征。此外，使用标准技术（包括定量 PCR、微阵列和新一代测序（NGS））可在体液中检测到 miRNAs，这相对于当前基于神经影像学的生物标志物在成本、可及性和可扩展性方面有所改进。
研究方法与纳入文献
本系统综述按照系统综述和荟萃分析（PRISMA）指南的首选报告项目进行报告。研究设计遵循 PICO 框架（人群、干预、比较、结果）。全面检索了 MEDLINE 数据库中截至 2025 年 6 月发表的调查神经退行性疾病患者体液中 miRNA 表达的研究。经过三轮评估（标题和摘要筛选、全文筛选、全文审查和数据提取），最终纳入了 185 篇符合预定纳入和排除标准的出版物进行数据提取。
从每篇符合条件的出版物中提取了以下信息：文章标题、出版年份、出版期刊、研究的疾病、研究的生物流体、EV 分离方法、EV 表征方法、RNA 分析方法、miRNA 名称、调控方向以及地理信息。所有报告为显著失调的 miRNAs 均被纳入本综述。考虑到可重复性是生物标志物研究的主要挑战，对于进行新一代测序或微阵列分析然后对选定 miRNAs 进行 PCR 验证的研究，仅纳入经过 PCR 验证的 miRNAs。
高频失调的 EV-miRNAs across 神经退行性疾病
为了确定跨神经退行性疾病频繁失调的 EV-miRNAs，我们首先选择了那些我们识别出超过 5 篇独立出版物报告相对于健康对照受试者差异 miRNA 表达的疾病。这产生了九种疾病（AD、肌萎缩侧索硬化症（ALS）、额颞叶痴呆（FTD）、轻度认知障碍（MCI）、多发性硬化症（MS）、PD、脑卒中（Stroke）、精神分裂症（SZ）和创伤性脑损伤（TBI））和 130 篇独特的出版物。为了识别这些疾病中常见的失调 miRNAs，我们选择了出现在 resulting 出版物超过 5% 且出现在至少四种不同疾病中的 miRNAs。这产生了一个包含 32 个独特 miRNAs 的列表。
虽然单个疾病内的 miRNA 表达是独特的，但可以观察到跨疾病的 miRNA 调控模式。在考虑每种疾病内 miRNAs 的方向性调控时，方向性通常是混合的，但 ALS、MS 和脑卒中除外，这些疾病中 miRNA 表达主要上调。当比较疾病间的 miRNA 调控时，22 个 miRNAs（69%）在疾病中表现出主要的上调，而 7 个 miRNAs（22%）通常下调。三个 miRNAs（9%），miR-92a-3p、miR-132-3p 和 miR-342-3p，在方向性上没有一致性。在跨主要疾病显示普遍上调的 miRNAs 中，有 10 个 miRNAs 在至少四种主要疾病中上调：miR-9-5p、miR-16-5p、miR-18a-5p、miR-22-3p、miR-27a-3p、miR-127-3p、miR-143-3p、miR-146a-5p、miR-151a-5p 和 miR-483-5p。其中，两个 miRNAs，miR-143-3p 和 miR-16-5p，在它们被识别的每种疾病中都上调。更具体地说，miR-143-3p 在 AD、ALS、FTD、MCI、PD、脑卒中和 TBI 中上调，而 miR-16-5p 在 AD、ALS、MS 和脑卒中中上调。类似地，miR-22-3p 是跨疾病中调控最一致的 miRNAs 之一，在 AD、ALS、PD、脑卒中和 SZ 中上调，但在 TBI 中下调。在显示跨主要疾病普遍下调的 miRNAs 中，只有一个在至少四种疾病中下调：miR-4433b-5p。
组织特异性与生物流体一致性
本综述中纳入的大多数研究（84%）是在血液中进行的；因此，频繁失调的 miRNAs 的表达可能由血浆和血清中的主要 EV 群体（包括血小板和外周免疫细胞来源的 EVs）驱动。为了识别可能反映神经系统病理学的 miRNAs，我们接下来使用从 miRNA 组织图谱获得的数据评估了它们在神经系统、血液和免疫系统中的表达水平。
值得注意的是，在确定的 32 个频繁失调的 miRNAs 中，有 11 个 miRNAs（34%）在神经系统中的富集程度高于血液或免疫细胞。这些 miRNAs 包括 let-7e-5p、miR-9-5p、miR-15a-5p、miR-125b-5p、miR-127-3p、miR-143-3p、miR-151a-5p、miR-199-3p、miR-432-5p、miR-483-5p 和 miR-485-3p。其中四个 miRNAs，let-7e-5p、miR-9-5p、miR-125b-5p 和 miR-127-5p，在神经系统组织中显示出明显的富集，而在血液或免疫区室中几乎没有富集。
相比之下，其他 miRNAs 在血液或免疫细胞中的富集程度高于神经系统组织。最值得注意的是，miR-92a-3p、miR-93-5p、miR-146a-5p、miR-150-5p 和 miR-625-3p 在神经系统组织中几乎没有富集，而在血液和/或免疫区室中表达强烈。在免疫细胞中，特别是在 B 淋巴细胞中富集程度最高的 miRNAs 是 miR-18a-5p、miR-21-5p、miR-22-3p、miR-93-5p、miR-146a-5p、miR-150-5p、miR-342-3p 和 miR-625-3p。它们的表达模式表明，在循环中，这些 miRNAs 可能更多地反映免疫调节而非神经系统病理学。
跨生物流体（尤其是脑脊液（CSF）和血液之间）miRNA 调控的一致性是在评估中枢神经系统疾病外周生物标志物时的一个重要考虑因素。为了确定 miRNA 调控在不同体液区室之间是一致的还是冲突的，我们总结了跨生物流体的 miRNA 表达，不考虑疾病。
尽管唾液、尿液和眼液的数据有限（每种仅在三篇或更少的出版物中研究过），但在主要生物流体中可识别出 miRNA 调控的趋势。更具体地说，miRNA 表达在 CSF 和血浆中主要上调，而血清则显示出混合的方向性。在跨神经退行性疾病频繁失调的 miRNAs 中，19 个 miRNAs（59%）在跨生物流体中表现出主要的上调，而 10 个 miRNAs（31%）主要下调。三个 miRNAs（9%）在方向性上没有一致性。当比较 CSF 和血液衍生物之间的 miRNA 调控时，CSF 和血浆之间的相关性强于 CSF 和血清之间的相关性。值得注意的是，在 CSF 中识别出的 18 个上调或下调的 miRNAs 中，有 8 个 miRNAs（44%）在血浆中显示出一致的方向性（miR-15a-5p、miR-18a-5p、miR-27a-3p、miR-146a-5p、miR-151a-5p、miR-199a-3p、miR-451a 和 miR-483-5p），而只有 4 个 miRNAs（22%）在血清中显示出一致的方向性（miR-15a-5p、miR-92a-3p、miR-125b-5p 和 miR-483-5p）。此外，血浆和血清中的 EV-miRNA 表达通常是负相关的。尽管 32 个 miRNAs（97%）在两种体液中都被识别出，但只有 9 个 miRNAs（29%）显示出匹配的调控方向：miR-15a-5p、miR-16-5p、miR-21-5p、miR-22-3p、miR-143-3p、miR-185-5p、miR-483-5p、miR-485-3p 和 miR-4433b-5p。有趣的是，两个 miRNAs，miR-15a-5p 和 miR-483-5p，在 CSF、血浆和血清中持续上调。
关键 miRNA 的功能意义
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miR-143-3p（上调）：该 miRNA 在九种不同疾病中显示出最一致的方向性，在神经系统中的富集程度高于血液和免疫细胞，并且在血浆和血清中显示出一致的方向性。功能上，miR-143-3p 在神经退行性疾病的实验模型中被描述为既具有神经保护作用又具有致病作用。例如，在 PD 细胞模型中，miR-143-3p 的过表达通过 AMPK/PGC1A 轴改善了线粒体功能障碍。在 AD 细胞模型中，miR-143-3p 的过表达被发现可抑制 Aβ 分泌，减少 tau 和 APP 的磷酸化，并促进神经突生长，这些效应归因于对 DAPK1 的靶向作用。
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miR-15a-5p（上调）：该 miRNA 在 EVs 中在 AD、ALS、MS、血管性痴呆（VD）和副肿瘤性小脑变性（PCD）中专门上调。它是仅有的两个在 CSF、血浆和血清中持续上调的 miRNAs 之一，并且其表达在神经系统中相对富集。现有文献表明，该 miRNA 在神经退行性疾病的实验模型中主要起致病作用。例如，在海马神经元中，miR-15a 的过表达抑制树突形态发生，而其抑制可挽救与 Rett 综合征主要蛋白 MeCP2 相关的树突发育缺陷。
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miR-9-5p（混合方向性）：miR-9-5p 已知在脑组织中富集，并且是跨神经退行性疾病及其动物模型中最常失调的 miRNAs 之一。在 AD 的实验模型中，miR-9-5p 似乎扮演复杂且经常冲突的角色。一方面，其过表达可通过抑制 Gsk3b 来防止细胞凋亡、线粒体损伤和氧化应激。另一方面，在 AD 小鼠的晚期，抑制 miR-9-5p 有助于改善 Aβ 清除、活动能力和认知。
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miR-125b-5p（混合方向性）：该 miRNA 在 17 项独立研究和八种不同疾病中被识别为失调，尽管方向性混合。现有文献表明，该 miRNA 在神经退行性疾病的实验模型中主要起神经保护作用。例如，其过表达可挽救神经元免于氧糖剥夺诱导的死亡，并改善脑卒中大鼠模型的神经元完整性。然而，相互矛盾的证据表明该 miRNA 在不同实验环境中扮演双重角色。
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miR-127-3p（混合方向性）：该 miRNA 在 11 种不同疾病中被识别为失调，在神经系统中的表达相对于血液或免疫细胞富集。虽然我们在循环 EVs 中识别出其方向性是混合的，但 miR-127-3p 在神经退行性疾病的背景下在 CNS 组织中经常下调。功能上，其过表达促进受伤脊髓中的神经元损失和轴突变性，而其抑制可减少缺氧缺血皮层中的神经元自噬，促进培养的脊髓神经元中的神经突生长，并减轻皮质神经元中的缺氧诱导损伤。
方法论异质性与挑战
纳入本综述的研究展示了广泛的方法学变异性，特别是在生物流体处理和 EV 分离技术的选择方面。预分析变量，包括血浆和血清的收集和制备，是临床实验室中检测错误和样本拒收的主要原因。最常用的 EV 隔离方法是基于聚合物的沉淀（45%），其次是超速/差速离心（20%）、膜亲和柱（13%）、尺寸排阻色谱（9%）、密度梯度离心（3%）、自定义方法（3%）或免疫捕获（1%）。十三项研究（6%）使用了商业化的 EV 隔离试剂盒。
方法学的标准化将提高研究间的可重复性，但这并不总是可行的。许多大型队列研究依赖于生物库中可用的生物材料，其生物流体处理方案是固定的，并且可能因不同中心而异。当样本可用性有限时，下游 EV 分离方法的类型也可能受到限制。尽管方法学的异质性通常是不可避免的，但无论生物流体或 EV 制备方法如何，持续存在的 miRNA 表达趋势可能有助于生物标志物的发现。
结论与展望
本系统综述提供了神经退行性疾病患者体液来源 EVs 中 miRNA 表达数据的资料库。尽管研究间存在异质性，但跨一系列神经系统疾病可检测到 EV 来源 miRNA 调控的趋势，支持它们作为神经退行性疾病非侵入性生物标志物的潜力。识别在多种疾病和生物流体中一致失调的 miRNAs 可能揭示与神经退行性过程本身相关的核心路径，而不仅仅是特定的疾病病理。需要进一步的研究来验证这些有前景的候选物，并阐明它们在疾病发病机制中的功能作用。随着标准化水平的提高和检测技术的进步，EV 来源的 miRNAs 有望在神经退行性疾病的早期诊断、患者分层和治疗监测中发挥越来越重要的作用。
