LncRNA GAS5调控阿尔茨海默病GSK-3β和PTEN的表达

doi:10.4103/NRR.NRR-D-23-01273

摘要/Abstract

摘要：

研究表明，GAS5在大脑中广泛分布，调节神经炎症和胰岛素信号通路，参与阿尔茨海默病病理过程；然而GAS5在阿尔茨海默病中对认知功能的作用和具体分子机制尚不明确。实验旨在阐释GAS5靶向调控miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN抗阿尔茨海默病的调控网络。实验通过RNA测序发现了GAS5的上调，并在5×FAD小鼠、APPswe/PSEN1dE9（APP/PS1）小鼠、阿尔茨海默病相关APPswe细胞和阿尔茨海默病患者血清中得到了验证。目标过表达和沉默的功能实验表明，GAS5对于诱导认知功能障碍至关重要，并伴有多种病理变化，包括tau高磷酸化、淀粉样β蛋白积累和神经元凋亡。进一步研究证实，GAS5作为竞争性内源RNA分子，以依赖Argonaute 2蛋白诱导的基因沉默的方式调控miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN信号轴线，参与阿尔茨海默病的发生发展。GAS5/miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN通路的恢复缓解了体内类似于阿尔茨海默病的症状，涉及空间认知、神经元变性、淀粉样蛋白负荷和tau磷酸化的改善。这项研究揭示了GAS5促进阿尔茨海默病发病机制的依据，提示GAS5/miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN通路是阿尔茨海默病的候选治疗靶点。

https://orcid.org/0000-0002-8578-0733 (Rui Liu); https://orcid.org/0000-0001-5748-7444 (Zhuorong Li)

关键词: 阿尔茨海默病, 淀粉样β肽, 认知功能障碍, 竞争性内源性RNA, 糖原合成酶激酶3β, microRNA-23b-3p, 神经细胞凋亡, tau磷酸化

Abstract: Long noncoding RNA and microRNA are regulatory noncoding RNAs that are implicated in Alzheimer’s disease, but the role of long noncoding RNA-associated competitive endogenous RNA has not been fully elucidated. The long noncoding RNA growth arrest-specific 5 (GAS5) is a member of the 5′-terminal oligopyrimidine gene family that may be involved in neurological disorders, but its role in Alzheimer’s disease remains unclear. This study aimed to investigate the function of GAS5 and construct a GAS5-associated competitive endogenous RNA network comprising potential targets. RNA sequencing results showed that GAS5 was upregulated in five familial Alzheimer’s disease (5×FAD) mice, APPswe/PSEN1dE9 (APP/PS1) mice, Alzheimer’s disease-related APPswe cells, and serum from patients with Alzheimer’s disease. Functional experiments with targeted overexpression and silencing demonstrated that GAS5 played a role in cognitive dysfunction and multiple Alzheimer’s disease-associated pathologies, including tau hyperphosphorylation, amyloid-beta accumulation, and neuronal apoptosis. Mechanistic studies indicated that GAS5 acted as an endogenous sponge by competing for microRNA-23b-3p (miR-23b-3p) binding to regulate its targets glycogen synthase kinase 3beta (GSK-3β) and phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10 (PTEN) expression in an Argonaute 2-induced RNA silencing complex (RISC)-dependent manner. GAS5 inhibited miR-23b-3p-mediated GSK-3β and PTEN cascades with a feedforward PTEN/protein kinase B (Akt)/GSK-3β linkage. Furthermore, recovery of GAS5/miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN pathways relieved Alzheimer’s disease-like symptoms in vivo, indicated by the amelioration of spatial cognition, neuronal degeneration, amyloid-beta load, and tau phosphorylation. Together, these findings suggest that GAS5 promotes Alzheimer’s disease pathogenesis. This study establishes the functional convergence of the GAS5/miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN pathway on multiple pathologies, suggesting a candidate therapeutic target in Alzheimer’s disease.

Key words: Alzheimer’s disease, amyloid-beta peptide accumulation, cognitive dysfunction, competitive endogenous RNA, glycogen synthase kinase 3beta, lncRNA growth arrest-specific 5, microRNA-23b-3p, neuronal apoptosis, phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10, tau phosphorylation

. LncRNA GAS5调控阿尔茨海默病GSK-3β和PTEN的表达[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2026, 21(1): 392-405.

Li Zeng, Kaiyue Zhao, Jianghong Liu, Mimin Liu, Zhongdi Cai, Ting Sun, Zhuorong Li, Rui Liu. Long noncoding RNA GAS5 acts as a competitive endogenous RNA to regulate GSK-3β and PTEN expression by sponging miR-23b-3p in Alzheimer’s disease[J]. Neural Regeneration Research, 2026, 21(1): 392-405.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

NRR杂志被国际重要数据库收录

科学引文索引（Science Citation Index Expanded，SCI）

美国国立医学图书馆（PubMed）

美国国立医学图书馆开放获取全文数据库（PubMed Central, PMC）

美国生物学文摘数据库（BIOSIS previews, BP）

美国《化学文摘》（Chemical Abstracts, CA）

Scopus荷兰《医学文摘库/医学文摘》（Excerpta Medica, EM）

波兰《哥伯尼索引》（Index of Copurnicus, IC）

OvidSP平台数据库

中国科学引文数据库（CSCD）

中国科技期刊数据库-统计源期刊（CSTPCD）

编委会

主编Editor-in-Chief

苏国辉院士（Kwok-fai So, Chair Professor and Head, Jessie Ho Professor in Neuroscience, Department of Anatomy, The University of Hong Kong）。

联系方式：Email: szb@nrren.org 电话：+86 138 0499 8773

编委会成员

期刊编委队伍由国际神经再生领域著名学者、中国科学院院士、香港大学苏国辉教授领导的由100多位国际神经再生优秀专家组成。共同致力于创办一本发表神经再生领域专业学术研究经同行严格评审的优秀学术期刊。

在线投稿平台

作者可以通过www.nrronline.org在线投稿。

所有的稿件都将通过该系统提交至NRR杂志电子投稿出版管理系统。

作者有不明确的问题，请访问szb@nrren.org或咨询+86 138 0499 8773。

投稿后，当论文已处于审稿或等待审稿状态时，2个月内请勿将稿件再投至他刊。

初次投稿：

投稿信:

应说明文章未一稿多投，全部作者是否对所投稿件内容知情同意，推荐2-3位小同行审稿人。

作者协议：

投稿时请注意作者协议，如同意后可继续完成投稿，投稿成功后作者已与杂志签定了文章的相关版权。

投稿后的同行评议

期刊投稿平台应用国际最大的投稿平台Editorial Manager，投到本刊的每篇稿件都要经过3-4位小同行审稿人评审，审稿方法为国际学科小同行组成双盲审稿。所有发表在杂志的文章都将经过严格的双盲同行层层评议，审稿中注重科学性、伦理学和文章真实性的严格审查。期刊将在投稿后4周内通知作者评审意见。

根据评审意见，编辑部决定稿件返修，再审，被接受或退稿。稿件被接受后，作者可经投稿平台以通讯作者账号随时查询稿件的出版进程。

材料方法

讨论

特邀稿件

对特邀综述稿件的要求：

（1）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（2）全文不超过6000个单词，包括摘要，不包括参考文献，图和表格，出版后8-10个版面。

（3）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

摘要：非结构式， 250单词。

引言：

主体内容：

总结：

作者贡献：

利益冲突：

参考文献：采用 Journal of Neuroscience格式。

特邀述评类文章：观点、点评、研究亮点、给编辑的信等。

特邀观点栏目文章要求：

（1）观点文章为作者对神经再生领域某一热点问题的评论，有作者鲜明的观点和作者本人

对此科研过程的认识和总结。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

特邀点评与研究亮点栏目文章要求：

（1）点评文章为点评在本刊发表的文章，研究亮点文章为点评国际优秀杂志近期或在线提前发表的前沿性的优秀文章。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

给编辑的信栏目文章要求：

（1）给编辑的信文章为读者对本刊已发表文章的来信反馈。

（2）全文1000- 2000单词，不包括参考文献，文章不需要摘要、图和表格，出版后1个版面。

（3）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

文章快阅

延伸阅读

NRR:中国医学科学院医药生物技术研究所刘睿和李卓荣团队揭示GAS5竞争调控miR-23b-3p在阿尔茨海默病的新病理机制

撰写：曾利，赵凯悦，刘江红，刘蜜敏，蔡中頔，孙婷，李卓荣，刘睿

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是一种起病隐匿、与年龄高度相关的致死性中枢神经退行性疾病，以记忆力减退、认知功能障碍为主要临床病症，给家庭和社会带来了沉重的负担[1]。不同RNA新颖的串扰机制，即竞争性内源RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）假说，具有相同微小RNA（microRNA, miRNA）反应元件结合序列的RNA分子竞争结合miRNA结合域，共调控基因表达水平[2]。ceRNA调控网络立足于复杂疾病多靶点的治疗策略，为阐释阿尔茨海默病的发病机制提供了新见解和新思路。

生长停滞特异性转录本5（GAS5），是一种含有5'-末端寡嘧啶的lncRNA分子，靶向调控多个miRNAs，参与细胞增殖、血管重塑、肿瘤发生、细胞凋亡等多个生理和病理过程[3,4]。然而，GAS5作为ceRNA参与阿尔茨海默病的病理生理功能以及潜在的分子机制尚未见报道。研究表明，GAS5在大脑中广泛分布，调节神经炎症和胰岛素信号通路，参与阿尔茨海默病病理过程[5]。目前的研究表明，GAS5在神经科学领域的生物学作用褒贬不一，GAS5通过调控miR-26a/EGR1信号通路发挥神经损伤功能[6]；另一方面，GAS5靶向调控Lhx8，恢复胆碱能损伤大鼠的空间认知能力，发挥神经保护作用[7]。基于此，GAS5在阿尔茨海默病中对认知功能的作用和具体分子机制尚不明确。因此，该研究探索了GAS5在阿尔茨海默病中病理作用，阐释了GAS5靶向调控miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN抗阿尔茨海默病的调控网络，为阿尔茨海默病的诊疗提供了新型潜在标志物和药物靶标。

中国医学科学院医药生物技术研究所刘睿和李卓荣研究团队在《中国神经再生研究（英文）》（Neural Regeneration Research）2026年第1期发表的研究发现，GAS5在阿尔茨海默病病理过程中显著上调，参与Aβ聚集、Tau蛋白磷酸化、细胞凋亡等多个病理过程诱导的认知功能障碍。进一步研究证实，GAS5作为竞争性内源RNA分子，以依赖Argonaute 2蛋白诱导的基因沉默的方式调控miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN信号通路，参与阿尔茨海默病的发生发展。该文带来的启示，GAS5竞争调控miR-23b-3p参与阿尔茨海默病病理过程，GAS5/miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN信号轴线可能是抗阿尔茨海默病潜在的药物靶点。曾利为文章第一作者，刘睿教授和李卓荣教授为文章通讯作者。

1.GAS5在阿尔茨海默病病理进程中显著上调

利用RNA高通量测序对APP/PS1小鼠进行全转录组分析，GAS5具有潜在的诱导神经元损伤的作用。同时，进一步验证GAS5在5×FAD小鼠、APP/PS1小鼠、以及阿尔茨海默病患者血清中显著上调，并表现出良好的临床诊断价值（图1）。

图1 GAS5在阿尔茨海默病病理过程中的表达变化（图源：Zeng et al., Neural Regen Res, 2026）

2.GAS5的沉默具有神经保护作用

为了明确GAS5在阿尔茨海默病中的病理作用，构建GAS5过表达和敲低阿尔茨海默病体外细胞模型。GAS5过表达显着降低APPswe细胞活力，提高细胞凋亡；GAS5的沉默则表现出相反的作用。与此同时，GAS5表达上调降低抗凋亡和凋亡标志物（Bcl-2/Bax）并激活Caspase-3的活性，GAS5的沉默则显著抑制内源性凋亡信号通路（图2），表明GAS5参与阿尔茨海默病相关的神经元损伤。因此，GAS5的沉默可以提高APPswe细胞的活力，抑制细胞凋亡样退变，发挥神经保护作用。

利用蛋白免疫印迹进一步探究GAS5参与阿尔茨海默病的病理机制。如图2所示，GAS5的过表达显著促进Tau蛋白在AT8，Ser199，Ser396和Ser404位点的磷酸化程度。同时，GAS5的过表达显著促进Aβ_1-42的表达水平，并降低非淀粉样途径中阿尔茨海默病AM10蛋白的表达水平；GAS5的沉默则显著促进ADAM10的表达水平，从而降低Aβ_1-42的过度生成。上述结果揭示，GAS5参与Aβ生成及Tau蛋白过度磷酸化的病理过程。

图2 GAS5的过表达和沉默对Aβ1-42的生成、Tau蛋白磷酸化以及凋亡信号通路的作用（图源：Zeng et al., Neural Regen Res, 2025）

3.GAS5的沉默改善APP/PS1小鼠的认知功能障碍

通过Morris水迷宫实验评估GAS5对APP/PS1小鼠以及WT野生型对照小鼠空间认知能力的作用。GAS5的敲低改善了APP/PS1小鼠的空间学习能力下降和海马依赖性的记忆障碍，表现出更短的逃逸潜伏期、更多穿越目标平台次数和更长时间的目标象限停留时间。在空间探索实验中，GAS5的沉默使APP/PS1小鼠寻找目标平台表现出相对精确的行进路径（图3）；GAS5在APP/PS1小鼠脑内过表达则相反表现出相反的作用。GAS5在WT野生型对照小鼠中过表达与沉默时，认知能力未发生明显变化（图3）。由此可见，GAS5的沉默可以改善APP/PS1小鼠认知障碍，发挥神经保护作用。

图3 GAS5的过表达和沉默对APP/PS1小鼠学习记忆能力的影响（图源：Zeng et al., Neural Regen Res, 2025）

#br#

lncRNA的组织特异性决定了功能特异性，利用RNA荧光原位杂交以及核质分离技术，进一步明确GAS5在阿尔茨海默病中主要作为细胞质lncRNA发挥病理作用。利用生物信息学结合双荧光素酶报告基因系统证明GAS5和miR-23b-3p之间存在直接相互作用。miRNA的转录后调控作用依赖于沉默复合物RISC发挥作用，AGO2是RISC的关键成分，是miRNA功能的关键调节因子。利用RNA结合蛋白免疫共沉淀技术进一步证实了GAS5的靶基因是miR-23b-3p，并且以依赖AGO2的方式特异性负性调节miR-23b-3p的表达水平。

#br#

图4 GAS5竞争性调控miR-23b-3p （图源：Zeng et al., Neural Regen Res, 2025）

总之，该研究揭示了GAS5/miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN信号轴线在阿尔茨海默病中的病理功能，参与Tau磷酸化、Aβ聚集、细胞凋亡诱导的认知功能障碍在内的多种病理过程。作者进一步揭示了GAS5诱导的全新的ceRNA调控机制，即GAS5竞争性结合miR-23b-3p，激活GSK-3β和PTEN参与阿尔茨海默病的发生发展。鉴于这些发现，靶向GAS5/miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN通路可能是一种很有潜力的对抗阿尔茨海默病治疗方法。

未来的研究工作拟采用多种阿尔茨海默病动物模型进一步探索GAS5对Tau蛋白磷酸化的作用机制，同时通过多种认知行为检测，更全面、更综合性地证实GAS5对miR-23b-3p/GSK-3β/PTEN信号通路的调控作用。

参考文献

[1] Masters CL, Bateman R, Blennow K, et al. Alzheimer's disease. Nat Rev Dis Primers. 2015;1:15056.

[2] Tay Y, Rinn J, Pandolfi PP. The multilayered complexity of ceRNA crosstalk and competition. Nature. 2014;505:344-352.

[3] Huang W, Shi Y, Han B, et al. LncRNA GAS5-AS1 inhibits glioma proliferation, migration, and invasion via miR-106b-5p/TUSC2 axis. Hum Cell 2020;33:416-426.

[4] Wang Y, Shan K, Yao M, et al. Long noncoding RNA-GAS5: a novel regulator of hypertension-induced vascular remodeling. Hypertension. 2016;68:736-748.

[5] Patel RS, Lui A, Hudson C, et al. Small molecule targeting long noncoding RNA GAS5 administered intranasally improves neuronal insulin signaling and decreases neuroinflammation in an aged mouse model. Sci Rep. 2023;13:317.

[6] Wu Y, Rong W, Jiang Q, et al. Downregulation of lncRNA GAS5 alleviates hippocampal neuronal damage in mice with depression-like behaviors via modulation of microRNA-26a/EGR1 axis. J Stroke Cerebrovasc Dis 2021;30:105550.

[7] Zhao H, Jin T, Cheng X, et al. GAS5 which is regulated by Lhx8 promotes the recovery of learning and memory in rats with cholinergic nerve injury. Life Sci. 2020;260:118388.