糖尿病脂質(zhì)代謝相關(guān)miRNAs的研究進(jìn)展

陳 曦，陳 鑫，韓 霜，周玉貴

糖尿病脂質(zhì)代謝相關(guān)miRNAs的研究進(jìn)展

陳 曦，陳 鑫，韓 霜，周玉貴＊

（南通大學(xué)附屬東臺(tái)醫(yī)院檢驗(yàn)科，江蘇東臺(tái)224200）

糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂是由于患者胰島素分泌不足或作用的相對(duì)減弱，發(fā)生胰島素抵抗（insulin resistance，IR）使得脂質(zhì)代謝紊亂而引起的一種糖尿病并發(fā)癥。糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂是糖尿病患者罹患心腦血管疾病的危險(xiǎn)因素，發(fā)生率約為50%，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。

miRNAs是一類由內(nèi)源基因編碼的，長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈小分子RNA，通過(guò)降解靶mRNA序列或抑制蛋白質(zhì)翻譯參與調(diào)控轉(zhuǎn)錄后水平的基因表達(dá)。miRNAs參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、增殖、分化、凋亡等生命過(guò)程［1］?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)部分miRNAs在糖尿病的病理過(guò)程中起關(guān)鍵的調(diào)控作用，其作用機(jī)制已得到闡明。其中，與胰島功能和胰島素抵抗相關(guān)的miRNAs包括miR－375［2］和miR－29a［3］等；參與維持脂質(zhì)內(nèi)穩(wěn)態(tài)的miRNAs主要有miR－33［4］和miR－122［5］等。以下就miR－33、miR－122和miR－29a在糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂中的作用機(jī)制和臨床應(yīng)用前景作一概述。

1 miR－33與糖尿病脂質(zhì)代謝

miR－33包括miR－33a和miR－33b兩個(gè)亞基，分別位于固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（sterol regulatory element－binding proteins，SREBP）中SREBP－2和SREBP－1c的內(nèi)含子上。SREBP失調(diào)通常會(huì)引發(fā)2型糖尿病、肥胖、心血管疾病和脂肪肝。研究人員發(fā)現(xiàn)［6，7］，miR－33a在進(jìn)化上具有高度保守性，而miR－33b在低等哺乳動(dòng)物（如嚙齒類生物）中缺乏保守性。miR－33a和miR－33b高度同源，兩者在膽固醇代謝、脂肪酸氧化和甘油三酯合成方面都發(fā)揮重要作用［8－10］。

1.1miR－33與膽固醇代謝

ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（ATP－binding cassettetransporter 1，ABCA1）的3＇UTR與miR－33a有3個(gè)高度保守的結(jié)合位點(diǎn)，被認(rèn)為是miR－33最有可能的靶基因之一。ABCA1的主要功能是促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)游離膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜表面載脂蛋白A1（apolipoprotein A－1，apoA1）。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道m(xù)iR－33特異作用于靶基因并可靶向沉默ABCA1的表達(dá)［4，7，11］。脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中miR－33a的過(guò)表達(dá)會(huì)抑制膽固醇流向apoA1，減少前高密度脂蛋白（preβ－h(huán)igh density lipoprotein，preβ－HDL）的合成，阻礙了膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)（reverse cholesterol transportation，RCT）途徑［12－14］。Horie等［15］通過(guò)敲除小鼠SREBP－2內(nèi)含子中的miR－33a，發(fā)現(xiàn)這些miR－33（－／－）小鼠的肝細(xì)胞中ABCA1表達(dá)升高，血漿中HDL水平也升高25%－40%。Marquart等［6］發(fā)現(xiàn)抑制miR－33a可大幅提高ABCA1表達(dá)和HDL水平。

ATP結(jié)合盒亞家族G成員1（ATP－binding cassette，sub－family G，member1，ABCG1）有助于細(xì)胞內(nèi)游離膽固醇的外排與HDL－2、HDL－3、成熟HDL以及除apoA1外其他富脂載脂蛋白的結(jié)合［16］。有研究發(fā)現(xiàn)小鼠巨噬細(xì)胞和肝細(xì)胞中miR－33a過(guò)表達(dá)會(huì)抑制ABCG1表達(dá)，減少了HDL介導(dǎo)的膽固醇流出和成熟HDL的形成［17－19］。而尼曼匹克蛋白C型（Niemann Pick type C，NPC1）能促使膽固醇和其余脂質(zhì)從溶酶體轉(zhuǎn)運(yùn)至其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)。NPC1與ABCA1的作用類似，均可促進(jìn)內(nèi)源性膽固醇合成和胞外攝取。在人NPC1基因的3＇UTR包含2個(gè)高度保守的結(jié)合位點(diǎn)與miR－33相結(jié)合，表明miR－33可以抑制NPC1蛋白表達(dá)，減輕膽固醇流出到apoA1［4，20］。

綜上研究結(jié)果表明，miR－33靶向調(diào)節(jié)ABCA1、ABCG1和NPC1等基因的表達(dá)，協(xié)同調(diào)控細(xì)胞內(nèi)膽固醇的代謝水平，通過(guò)抑制miR－33的表達(dá)來(lái)升高血漿HDL水平對(duì)糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂和心血管疾病的控制具有重要意義。

1.2miR－33與脂肪酸代謝

miR－33不僅調(diào)節(jié)膽固醇代謝，還參與調(diào)控脂肪酸氧化相關(guān)蛋白的表達(dá)。肉毒堿棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶（Carnitine palmitoyltransferase 1A，CPT1A）可催化長(zhǎng)鏈脂酰COA與肉堿合成脂酰肉堿，通過(guò)線粒體內(nèi)膜進(jìn)入線粒體基質(zhì)內(nèi)參與脂肪酸的β氧化［21］。脂酰肉毒堿轉(zhuǎn)移酶（carnitineO－octanoyltransferase，CROT）是一種偶聯(lián)短鏈脂肪酸耦合至肉堿運(yùn)送到線粒體基質(zhì)的過(guò)氧化物酶。羥烷基輔酶A脫氫酶B（hydroxyacyl－CoA dehydrogenaseβ，HADHB）則是在線粒體中進(jìn)行脂肪酸β氧化所必需的功能蛋白。CPT1A、CROT和HADHB均與miR－33有高度保守的結(jié)合位點(diǎn)［22］。Rayner［4］和Gerin［22］等研究證實(shí)SREBP參與脂肪酸磷脂的合成和脂肪酸β氧化，miR－33可抑制脂肪酸β氧化的編碼蛋白的翻譯，miR－33過(guò)表達(dá)會(huì)導(dǎo)致CPT1A，CROT和HADHB表達(dá)的降低，減少了脂肪酸的β氧化。Goedeke等［23］通過(guò)調(diào)節(jié)miR－33a＊抑制CPT1A、CROT的表達(dá)，減少脂肪酸β氧化，增加循環(huán)游離脂肪酸和肝細(xì)胞中甘油三酯的水平。

1.3miR－33與甘油三酯合成

miR－33靶向沉默能源傳感器磷酸腺苷（AMP）激活的蛋白激酶（AMP－activated protein kinase，AMPK）的表達(dá)［24］。AMPK是生物能量代謝調(diào)節(jié)的關(guān)鍵分子，是研究糖尿病及其他代謝相關(guān)疾病的核心。Najafi等［7］報(bào)道m(xù)iR－33通過(guò)對(duì)AMPK的調(diào)控影響甘油三酯合成。受體相互作用蛋白140（receptor－interacting protein 140，RIP140）是一種與核受體結(jié)合后負(fù)向調(diào)節(jié)脂肪組織中靶基因的轉(zhuǎn)錄輔抑制因子，與肝X受體（LXR）結(jié)合后可負(fù)向調(diào)節(jié)甘油三酯合成相關(guān)基因SREBP－1c、SCD－1等的表達(dá)，Ho等［25］研究推測(cè)miR－33通過(guò)調(diào)節(jié)RIP140參與甘油三脂的合成。此外，SIRT6（sirtuin－6）是miR－33參與肝臟甘油三酯代謝的預(yù)測(cè)靶基因，抑制內(nèi)源性的miR－33能上調(diào)SIRT6的表達(dá)，因此，過(guò)表達(dá)miR－33抑制SIRT6mRNA和相關(guān)蛋白的表達(dá)可有效促進(jìn)肝臟中甘油三酯的合成［22］。

2 miR－122與糖尿病脂質(zhì)代謝

miR－122來(lái)源于人18號(hào)染色體上（18q21.31）的hcr基因轉(zhuǎn)錄本，是肝臟特異性非編碼的多聚腺苷酸RNA［26］。Krtzfeldt等［27］最早在研究中發(fā)現(xiàn)通過(guò)反義抑制miR－122的表達(dá)，可以顯著降低血漿中膽固醇水平。有文獻(xiàn)報(bào)道［5，28－29］，miR－122大約占肝細(xì)胞中miRNAs總量的70%，拮抗肝臟中的miR－122可降低體內(nèi)血漿總膽固醇水平。同時(shí)抑制miR－122能有效減少肝臟甘油三酯含量，加快脂肪酸氧化，顯著改善脂肪肝。Gao等［30］發(fā)現(xiàn)miR－122在高脂血癥患者中呈現(xiàn)高表達(dá)，且與血漿中甘油三酯和膽固醇水平呈正相關(guān)。研究預(yù)測(cè)循環(huán)miR－122可被臨床用作單純性血脂代謝紊亂或糖尿病引發(fā)高脂血癥的檢測(cè)標(biāo)志物。

3 miR－29a與糖尿病脂質(zhì)代謝

He等［3］首次發(fā)現(xiàn)，miR－29a在糖尿病大鼠的骨骼肌、脂肪和肝臟組織中的表達(dá)均明顯上調(diào)。Herrera等［31］進(jìn)一步證實(shí)了在3T3－L1脂肪細(xì)胞中通過(guò)高表達(dá)miR－29a可顯著提高胰島β細(xì)胞的分泌功能，抑制胰島素刺激的葡萄糖攝取，促發(fā)IR，導(dǎo)致糖尿病的發(fā)生。Pandey等［32］研究結(jié)果顯示胰島素信號(hào)通路P13K中p85的3＇UTR與miR－29a有特異的結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)葡萄糖水平增高，脂肪細(xì)胞中miR－29a表達(dá)上升，miR－29a與p85特異性結(jié)合增加，p85激活p110的能力降低，抑制了PIP2向PIP3磷酸化的轉(zhuǎn)變。由于PIP3的減少致使GLUT4轉(zhuǎn)位的缺乏，葡萄糖攝取減少。由此可見，高血糖可刺激脂肪細(xì)胞中miR－29a的高表達(dá)，而miR－29a參與了胰島素信號(hào)通路異常在2型糖尿病的病變進(jìn)程，下調(diào)miR－29a的表達(dá)能有效控制2型糖尿病并在糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂中起重要作用［33］。

4 展望

現(xiàn)有研究已證實(shí)了部分miRNAs在脂代謝異常中的調(diào)控作用，但目前miRNAs在糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂的臨床應(yīng)用研究尚處于起步階段，仍有許多問(wèn)題亟待解決。例如：miRNAs參與糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂動(dòng)態(tài)調(diào)控的作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步探討；不同類型糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂發(fā)病機(jī)制的不同對(duì)相關(guān)miRNAs表達(dá)的影響；使用miRNAs靶向治療糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂的預(yù)防和治療仍需進(jìn)一步遺傳和藥理研究等。隨著檢測(cè)方法的不斷成熟和研究的不斷深入，miRNAs參與糖尿病的病變進(jìn)程并在糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂中起重要作用，通過(guò)聯(lián)合檢測(cè)miR－33、miR－122和miR－29a可有效提高診斷的靈敏度和特異性，對(duì)于糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂的早期發(fā)現(xiàn)有積極意義。miRNAs作為預(yù)測(cè)糖尿病患者脂質(zhì)代謝紊亂的檢測(cè)指標(biāo)，成為先于血脂譜變化的早期新型生物學(xué)標(biāo)志物，并為糖尿病脂質(zhì)代謝紊亂的診斷防治提供全新的理論依據(jù)和技術(shù)手段都將成為今后研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

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陳曦（1986－），女，技師，在讀研究生，主要從事分子生物學(xué)及免疫學(xué)研究。

2014－01－15）

1007－4287（2014）12－2074－03

醫(yī)學(xué)科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（YK20130103）

＊通訊作者