MiR-27 參與血管疾病調(diào)控的研究進(jìn)展

馬寧，陳云霞，安陽，齊珊珊，蘇俊平，司捷

（承德醫(yī)學(xué)院，河北 承德）

0 引言

miRNA 在細(xì)胞內(nèi)調(diào)節(jié)中有著重要作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)miR-27 家族及其基因簇與人體內(nèi)多種疾病有著較高的相關(guān)性。因此，miR-27 越來越受到關(guān)注。miRNA 參與多種調(diào)控途徑。在本研究中，糖尿病下肢血管病變涉及脂代謝、糖代謝和血管生成等過程。本文就miR-27 家族及其基因簇在上述過程中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 miRNA

miRNA 首次被發(fā)現(xiàn)于 1993 年。Lee 等人[3]通過遺傳分析，在線蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了22nt 的非編碼小RNA--LIN-4。到目前為止，已經(jīng)在不同的物種中發(fā)現(xiàn)了大量的miRNA，僅在人類身上就高達(dá)1000 多種。它們參與了不同細(xì)胞的許多生物學(xué)過程，包括發(fā)育、神經(jīng)發(fā)生、凋亡、代謝和造血過程中的脂肪形成，并可能與人類惡性腫瘤和感染性疾病有關(guān)。Chang 和Men-Dell[4]的研究表明，這些miRNA 具備調(diào)節(jié)許多功能基因的功能并涉及轉(zhuǎn)錄因子、受體和各種信號通路。

兩個亞型是組成miR-27 家族的基礎(chǔ)：miR-27a 和miR-27b。miR-27a 是基因間的 miRNA，[5]miR-27b主要位于19 號染色體上，而基因內(nèi)的miRNA 則主要存在于9 號染色體。miR-27a 和miR-27b 之間具有完全相同的種子序列，僅有一個堿基序列不同。(miRNA結(jié)合到非編碼區(qū)的特異性片段或堿基)[6]。

2 microRNAs

是一類由18-24 個核苷酸組成的內(nèi)源性非編碼功能性小RNA 分子。關(guān)于miRNA 生物發(fā)生的一般觀點(diǎn)是，初級miRNA 轉(zhuǎn)錄本被RNaseIII 酶DROSHA切割成細(xì)胞核中的莖環(huán)中間體，稱為Pre-miRNA。[7]然后，這些前miRNAs 被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)，并被細(xì)胞質(zhì)RNaseIII 酶切割器切割，產(chǎn)生成熟的miRNAs[8-10]。盡管這些分子的表達(dá)可能會受到這一中間過程的任何方面的影響。然而，miRNAs 通常通過特異性互補(bǔ)堿基對靶mRNA 的3‘非翻譯區(qū)(UTR)降解或直接抑制靶基因的翻譯，從而調(diào)控多種途徑，如細(xì)胞死亡、細(xì)胞增殖、胚胎發(fā)育和代謝過程。[11]有人認(rèn)為miRNAs 可能調(diào)節(jié)超過1/3 的人類基因組mRNAs 的翻譯。最近的研究表明，miRNA 功能的增強(qiáng)或喪失參與了T2 DM 的發(fā)病過程。例如，miR-27A 在自發(fā)性2 型糖尿病大鼠的脂肪組織中表達(dá)上調(diào)，在被診斷為代謝綜合征和2 型糖尿病的患者中循環(huán)水平升高[12-13]。

3 miR-27 和能量代謝

miR-27 和脂質(zhì)代謝的關(guān)系已得到證實(shí)[14]。miR-27A 參與表達(dá)脂肪細(xì)胞的分化。細(xì)胞分化程度與miR-27a 的表達(dá)量負(fù)相關(guān)。MIR-27A 也參與脂肪類細(xì)胞的調(diào)節(jié)。康教授等人[15]發(fā)現(xiàn)PHB 表達(dá)下調(diào)可抑制人前脂肪細(xì)胞的克隆性增殖。脂肪產(chǎn)生的標(biāo)志物表現(xiàn)為PHB 和 C/EBPβ、PPARγ 和 APP2 的蛋白水平和 mRNA含量的減少。正常人脂肪組織中賴氨酸酶、脂氧合酶水平低于肥胖患者。細(xì)胞和人皮下脂肪細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)miR-27 水平越高與Lox 含量越低。此外，miR-27可以通過靶向Lox 來抑制脂肪細(xì)胞的分化。通過脂肪細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，miR-27A 通過PPARγ 途徑的3‘非翻譯區(qū)抑制許多下游標(biāo)志物基因，如脂肪細(xì)胞脂肪酸結(jié)合蛋白 (AP2)、脂蛋白脂酶 (LPL)、脂聯(lián)素 (Adiponectin) 和CD36。此外，Karbiener 等人[16]發(fā)現(xiàn) miR-27b 還可以通過減少PPARγ 的表達(dá)達(dá)到抑制人脂肪細(xì)胞的分化的效果。通過實(shí)驗(yàn)[17]朱等人發(fā)現(xiàn)，在小鼠模型3T3L1脂肪細(xì)胞分化的早期，miR-27 的過表達(dá)與C/EBPα 脂肪細(xì)胞的進(jìn)一步分化具有一定想象。根據(jù)“白色脂肪褐變”理論，脂肪組織主要分為以儲能為主要功能的白色脂肪組織，以線粒體含量較多的棕色脂肪組織。并提出“白色脂肪細(xì)胞褐變”的理論基礎(chǔ)為肥胖的治療帶來新的思路。Kong 等人[18]通過學(xué)習(xí)研究，建立了動物和細(xì)胞模型。通過糖皮質(zhì)激素這一媒介，得出下調(diào)miR-27b 的表達(dá)可以改善糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的肥胖和胰島素抵抗，增加氧耗[19]。

脂類的合成、分解和轉(zhuǎn)運(yùn)稱為脂類代謝。miRNA調(diào)節(jié)作用于與脂質(zhì)代謝相關(guān)的酶、激素和轉(zhuǎn)錄因子密切相關(guān)。已有研究證明，miR-27 可通過CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(C/EBPα)、等因子調(diào)節(jié)脂類代謝。zhang等人[20]指出：膽固醇流入、酯化、水解和流出的過程均涉及miR-27a/b 的調(diào)節(jié)，具體與ATP 結(jié)合的蛋白調(diào)節(jié)相關(guān)。Shirasaki 等人[21]通過大量細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)，丙肝病毒的感染力會因?yàn)閙iR-27 的相關(guān)作用機(jī)制而降低。同時miR-27 及其前體對細(xì)胞內(nèi)甘油三酯和總膽固醇的含量也有一定影響。國內(nèi)臨床試驗(yàn)指出[22]，按照指南治療的患者的肝臟活檢表明，中度與重度脂肪肝患者的血清miR-27 含量存在統(tǒng)計學(xué)差異。關(guān)于對藥物敏感性，對于病毒學(xué)應(yīng)答或者瞬時應(yīng)答的患者相對于無反應(yīng)組，其血清miR-27 含量更高。miR-27a/b 具有抑制細(xì)胞內(nèi)脂滴的產(chǎn)生和積聚的效果，考慮與LPL 的表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。相關(guān)動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高脂飼料、富含果糖的標(biāo)準(zhǔn)飼料和富含果糖的高脂飼料可下調(diào)miR27 的水平，從而影響參與脂肪酸代謝的炎癥因子[23]。miR-27A 可通過TRβ1mRNA‘非翻譯區(qū)的結(jié)合位點(diǎn)，通過翻譯等從而使TRβ1 蛋白的表達(dá)成負(fù)相關(guān)，另一方面表現(xiàn)為miR-27A 可促進(jìn)脂質(zhì)堆積和動脈粥樣硬化斑塊的形成。以上依據(jù)Erion 等人[24]發(fā)現(xiàn)。

4 miR-27 和糖代謝

2 型糖尿病主要特征是胰島素抵抗和胰島素分泌減少，可加重重要器官損害。直到最近，2 型糖尿病的病因還不清楚。目前普遍認(rèn)為是環(huán)境因素和遺傳因素共同作用導(dǎo)致2 型糖尿病的發(fā)生和發(fā)展[25]。因此，我們對miR-27 進(jìn)行了分析，以解釋基因變異與臨床疾病的關(guān)系。有證據(jù)表明miR-27 的過表達(dá)在空腹血糖水平較高人群中更明顯。miRNA 可以通過靶向叉盒上調(diào)胰腺發(fā)育，減少胰島素分泌，進(jìn)而通過直接靶向RabGTPase 家族27a 和RabPhilin-3a 樣蛋白減少葡萄糖刺激的胰島素分泌。rs895819 或rs531564 上的SNPs 還可影響miR-27 及其靶基因在脂肪細(xì)胞分化、胰腺發(fā)育和胰島素分泌紊亂中的表達(dá)水平。分層數(shù)據(jù)還顯示，miRNA 基因型GC 增加了超重人群患T2 DM 的風(fēng)險。MIR-27 可抑制脂肪細(xì)胞過氧化物酶體PPARγ 和CCAT 蛋白α 的阻斷表達(dá)。根據(jù)對循環(huán)miRNA 隨胰島素敏感性變化的觀察，可以推測，隨著體重的增加，miRNA 的變化可能由超重轉(zhuǎn)變?yōu)榉逝?。然而，還需要進(jìn)一步研究證據(jù)來驗(yàn)證這一假設(shè)。

5 miR-27 和血管形成

血管形成參與了多種復(fù)雜的過程。例如，內(nèi)皮細(xì)胞[26]激活、增殖、遷移和成熟。miR-27 與血管生成有非常重要的關(guān)系[27]。研究表明，miR-27 與靶向Sprouty 和Sema6A 誘導(dǎo)血管生成相關(guān)，主要表現(xiàn)為通過抑制miR-27 將抑制體外血管生成和發(fā)育。MIR-27不僅可以調(diào)節(jié)血管生成，還可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的完整性來控制血管完整性[28]。結(jié)果表明，[30]miR-27 過表達(dá)可通過沉默血管抑制因子(Sema6a)減輕內(nèi)皮細(xì)胞排斥反應(yīng)，增加內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量。

血管疾病的病理過程也涉及血管損傷修復(fù)、血管生成和衰老等等相關(guān)復(fù)雜生理病理功能。研究表明，miR-27 調(diào)控的多種靶點(diǎn)與血管炎癥有關(guān)，其中RxRα和PPAR 最為常見[29-30]。目前對動脈擴(kuò)張期的研究較多。以某一靶點(diǎn)為代表的有效靶點(diǎn)，明確連接與動脈擴(kuò)張期病理生理變化的相互作用可作為早期防治的起點(diǎn)。

越來越多的實(shí)驗(yàn)證實(shí)miRNA 在細(xì)胞生長、增殖和代謝中起著重要作用。對血管疾病干預(yù)指標(biāo)的要求越來越高，miR-27A 的特性可以滿足其要求。miRNA 的調(diào)控涉及多個復(fù)雜靶點(diǎn)和途徑?？梢酝茰y，某些功能的表達(dá)需要涉及多個目標(biāo)和途徑。在今后的研究中，我們可以進(jìn)一步闡明該通路的表達(dá)及其相關(guān)的病理生理機(jī)制，提高miR-27 的早期診斷效率和干預(yù)時間。盡快將研究成果轉(zhuǎn)化，促進(jìn)醫(yī)療事業(yè)發(fā)展。