综述:运动对非编码 RNA(ncRNAs)和外泌体非编码 RNA 在预防神经退行性疾病中的作用:一项叙述性综述

【字体: 时间:2025年02月10日 来源:Molecular Medicine 6

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  这篇综述聚焦运动与神经退行性疾病。研究发现,运动可调节非编码 RNA(ncRNAs)和外泌体 ncRNAs,影响神经炎症、氧化应激等过程,对预防神经退行性疾病(NDs)有潜在作用,但具体机制和最佳运动方案仍需深入研究,值得关注。

  ### 运动、ncRNAs 与神经退行性疾病研究综述

引言


神经系统疾病涵盖影响中枢神经系统(如大脑和脊髓)及周围神经系统的多种病症,在全球疾病负担中占比显著,常是导致残疾调整生命年损失的主要原因。近年来研究发现,体育锻炼(PE)能降低神经退行性疾病风险、提升认知能力,但其潜在机制尚不明晰。有研究提出,运动对非编码 RNA(ncRNAs)的调节可能在神经保护中起关键作用,本文旨在探究运动、ncRNAs 和外泌体 ncRNAs 在预防神经退行性疾病中的相互作用。

ncRNAs 的生物发生


RNA 分子功能多样,ncRNAs 在生物活动调控中意义重大。其长度从约二十到数千个核苷酸不等,主要分为微小 RNA(miRNAs)和长链非编码 RNA(lncRNAs)。

  • miRNAs 的生物发生:miRNA 基因由 RNA 聚合酶 II 转录生成初级转录本(pri - miRNA),其经 Drosha 和 DGCR8(DiGeorge 综合征关键区域 8)酶切形成前体 miRNA(pre - miRNA)。随后,Exportin - 5 将 pre - miRNA 转运至细胞质,Dicer 酶进一步加工,生成成熟 miRNA。成熟 miRNA 与 Argonaute(AGO)蛋白结合形成 RNA 诱导沉默复合体(RISC),通过与靶 mRNA 互补配对,抑制翻译或促使 mRNA 降解,从而调控基因表达。
  • lncRNAs 的生物发生:lncRNAs 在人类发育和疾病中作用广泛,参与器官生成、组织分化等过程,还能调节染色质结构、基因表达等。其生物发生高度依赖细胞类型和发育阶段,可由基因间区域、增强子、启动子等转录。lncRNAs 的生成涉及切割、加帽和环化等机制,部分 lncRNAs 转录后经 RNase P 切割形成成熟末端,一些还会获得修饰核苷酸和小核仁核糖核蛋白(snoRNP)以增强稳定性。此外,反向剪接可形成环状 lncRNAs,其具有独特的稳定性、定位和调控功能。

ncRNAs 与神经退行性疾病


前沿研究揭示,ncRNAs 在神经退行性疾病(NDs)的分子机制中扮演重要角色,多种 ncRNAs 亚型与 NDs 的发生发展密切相关。

  • miRNAs 的作用:miRNAs 参与免疫反应调节,影响免疫细胞发育、激活等过程,还能调控神经干细胞增殖和分化。在神经退行性疾病中,miRNAs 可作用于 Wnt/β - catenin、PI3K、mTOR 等信号通路,影响神经元存活、突触功能等。此外,miRNAs 还可能通过与肠道微生物群的相互作用间接影响神经退行性疾病。
  • lncRNAs 的作用:lncRNAs 在神经系统形成和运作中至关重要,参与神经干细胞维持、神经元分化等过程。部分 lncRNAs 如 BACE1 - AS、BC200 等与特定神经退行性疾病相关,可通过多种机制调节基因表达,影响疾病进程,有望成为治疗靶点。

体育锻炼与神经退行性疾病


体育锻炼对神经退行性疾病具有神经保护作用,其中 ncRNAs 发挥着关键的调节作用。

  • 体育锻炼的神经保护机制:运动可增加神经营养因子(如 BDNF)水平,BDNF 对神经元存活和适应性至关重要,而 ncRNAs 能调节 BDNF mRNA 的转录和稳定性。同时,运动可减轻神经炎症,ncRNAs 通过靶向炎症通路中的 mRNA 减少炎症介质表达。此外,运动还能增强大脑抗氧化防御,调节神经发生、突触可塑性,影响应激反应通路,促进神经元与神经胶质细胞间的通讯,这些过程均有 ncRNAs 的参与。
  • 体育锻炼在不同神经退行性疾病中的作用
    • 阿尔茨海默病(AD):规律运动可改善 AD 患者的心理健康、认知功能,减缓认知衰退,还能提升身体功能,改善心血管健康。运动可调节 AD 相关的 ncRNAs,如 HOTAIR、miR - 132 等,影响神经炎症、突触可塑性等过程,对疾病发展产生影响。
    • 帕金森病(PD):运动有助于改善 PD 患者的运动功能、增强心血管健康、调节情绪,还可能具有神经保护作用。研究发现,运动可调节 PD 相关的 miRNAs,如 miR - 324、miR - 3557 等,影响钙信号通路和神经元功能,对疾病进程产生积极影响。
    • 多发性硬化症(MS):运动可增强 MS 患者的身体功能、改善疲劳症状、提升心血管健康、调节情绪,还能维持骨密度、促进体重管理。运动和蜂王浆联合干预可调节 MS 相关的 miRNAs,如 miR - 23b、miR - 155 等,影响免疫反应和炎症过程。
    • 创伤性脑损伤(TBI):运动对 TBI 患者的身体康复、认知功能恢复、情绪调节和心血管健康均有益处,还能促进睡眠。运动可调节 TBI 相关的 miRNAs,如 miR - 34a、miR - 21 等,影响神经元可塑性和认知功能恢复。
    • 脊髓损伤(SCI):运动能显著改善 SCI 患者的身体功能、促进神经可塑性、增强心血管健康、调节膀胱和肠道功能,还能提升心理健康。运动可调节 SCI 相关的 lncRNAs 和 miRNAs,如 lnc - MSTRG.12598.1、miR - 199a - 3p 等,影响细胞凋亡、神经再生等过程。


运动对外泌体 ncRNAs 在神经系统疾病中的影响


目前,运动对外泌体 ncRNAs 在神经系统疾病中影响的研究尚处于早期阶段。外泌体是含有 ncRNAs 等多种分子的细胞外小囊泡,在细胞间通讯中发挥作用。研究表明,运动可影响外泌体 ncRNAs 的含量和功能。例如,运动可使外泌体中 miR - 215 - 5p 表达增加,抑制神经元细胞坏死性凋亡;运动还可使 5XFAD 小鼠大脑外泌体中 miR - 532 - 5p 表达上调,改善血脑屏障功能和记忆障碍。此外,在轻度认知障碍(MCI)患者中,运动与血浆外泌体中 miR - 483 - 5p 和 miR - 502 - 5p 水平相关。

未来研究方向


尽管已有研究表明运动对 ncRNAs 和外泌体 ncRNAs 有影响,但相关研究仍存在局限性。多数研究未充分控制运动的 FITT - VP(频率、强度、时间、类型、量、进展)参数,样本量较小,且多关注单次运动的急性效应,忽视了长期运动的适应性变化。未来研究应开展大规模、严格控制的研究,综合评估运动参数,进行纵向研究,以深入了解运动对 ncRNAs 和外泌体 ncRNAs 的影响,为神经退行性疾病的治疗提供更有效的运动干预方案。

结论


ncRNAs 的失调参与神经退行性疾病的发病过程,体育锻炼是一种推荐的非药物干预手段,但具体机制尚未完全明确。现有证据虽不能确定因果关系,但支持运动在调节神经退行性疾病中失调的 ncRNAs 方面的潜在作用。运动参数对外泌体货物水平和 ncRNAs 表达的影响复杂,不同运动类型、强度等会产生不同生物学反应,未来需进一步研究以明确最佳运动方案,并探索 ncRNAs 在运动治疗神经退行性疾病中的作用,为开发新的治疗方法提供依据。
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