lncRNA MALAT1在糖脂代謝相關(guān)疾病中的研究進展

韓虎將，徐玉善

(昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌一科，昆明 650032)

長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)是一種長度超過200個核苷酸的非編碼RNA，無編碼蛋白質(zhì)的生物學功能，lncRNA的主要作用是調(diào)節(jié)核苷酸轉(zhuǎn)錄及蛋白質(zhì)合成的序列框架，具體功能包括對RNA加工、相關(guān)基因表達、核組織的轉(zhuǎn)錄以及作為前體RNA進行轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，lncRNA在多種疾病的發(fā)病機制中發(fā)揮一定作用[1-3]。lncRNA可與轉(zhuǎn)錄組基因重疊或者穿插在多個編碼序列之間，對基因表達及轉(zhuǎn)錄調(diào)控起到一定作用，使轉(zhuǎn)錄過程更加復雜[4-6]。肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)是目前人們研究最多的lncRNA之一。MALAT1存在于正常人肺、胰腺等器官，最早是在非小細胞肺癌中被發(fā)現(xiàn)的，且呈高水平表達狀態(tài)，通常成熟的MALAT1富集于細胞核散斑的中心，編碼基因位于人類染色體11q13.1的短臂上，其轉(zhuǎn)錄本約為8 kb[7]。MALAT1可以通過調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄在病理生理過程、組織炎癥、腫瘤進展、血管生成、心血管重構(gòu)、肝纖維化以及糖尿病進展中發(fā)揮重要作用[8-11]。相關(guān)研究表明，MALAT1可以通過增加固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c(sterol regulatory element binding protein-1c，SREBP-1c)的穩(wěn)定性，促進胰島素抵抗和肝臟脂肪變性的進展[12]。同時，lncRNA MALAT1與糖尿病相關(guān)血管并發(fā)癥、心肌梗死等密切相關(guān)[13]。有研究證實，lncRNA MALAT1的差異表達可能通過炎性趨化因子促成非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)中纖維化的發(fā)展[14]?，F(xiàn)就lncRNA MALAT1在糖脂代謝異常相關(guān)疾病中的研究進展予以綜述。

1 lncRNA MALAT1與2型糖尿病

2型糖尿病是一種以胰島素抵抗和胰島β細胞功能障礙為特征的復雜的代謝紊亂性疾病，涉及遺傳、表觀遺傳、環(huán)境和生活方式等因素。胰島素抵抗是指各種因素導致的機體對葡萄糖的利用率降低，反饋性引起胰島素分泌，進而造成高血糖、高胰島素血癥的一種病理狀態(tài)，通常表現(xiàn)為機體靶細胞或靶組織對胰島素敏感性降低，常導致2型糖尿病、血脂異常、肥胖、非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)等代謝綜合征。lncRNA MALAT1可能通過體內(nèi)炎癥因子、胰島素抵抗通路等多方面對2型糖尿病的發(fā)生、發(fā)展進行調(diào)節(jié)。

1.1lncRNA MALAT1與2型糖尿病低度炎癥的關(guān)系 在不同細胞環(huán)境和細胞類型中，MALAT1可能表現(xiàn)出一定的促炎作用，特別是在2型糖尿病中，MALAT1可通過相應通路調(diào)節(jié)機體炎癥反應，促進糖尿病炎性相關(guān)并發(fā)癥的進展。Sathishkumar等[15]對印度人群中2型糖尿病患者外周血單個核細胞中的lncRNA譜進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MALAT1顯著升高，且大部分改變的lncRNA與血糖控制不良、胰島素抵抗呈正相關(guān)，而Logistic回歸分析顯示，改變的lncRNA與2型糖尿病具有顯著關(guān)聯(lián)性。另有研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA MALAT1在高糖誘導的動脈粥樣硬化中表達升高[16]。研究顯示，MALAT1水平上調(diào)同時伴有血清淀粉樣蛋白抗原3(serum amyloid antigen 3，SAA3)平行增加，而SAA3是MALAT1的一種炎癥配體和靶標位點，MALAT1可通過核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)和p38促分裂原活化的蛋白激酶信號通路介導SAA3產(chǎn)生，并進一步上調(diào)腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白細胞介素(interleukin，IL)-6及蛋白的表達，而炎癥介質(zhì)的釋放進一步誘導糖尿病微小血管和宏觀血管并發(fā)癥的發(fā)生，表明高血糖應激可能影響內(nèi)皮細胞中MALAT1的濃度，從而誘導炎癥級聯(lián)反應[17-18]。在糖尿病心肌組織中，TNF-α、IL-1β和IL-6的水平均異常升高，剔除MALAT1基因可顯著降低炎癥細胞因子的濃度；在糖尿病缺血再灌注模型中，MALAT1、髓樣分化因子88的表達均顯著上調(diào)，然后依賴髓樣分化因子88的信號激發(fā)細胞因子活化和炎癥反應[19-20]。

有研究通過實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應和酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測發(fā)現(xiàn)，MALAT1和SAA3在糖尿病大鼠腎組織中的表達均較高，而在對糖尿病大鼠行十二指腸空腸旁路移植術(shù)后，MALAT1和炎癥標志物水平均下調(diào)，同時MALAT1基因剔除大鼠在高糖攻擊下的炎癥反應減弱了，表明MALAT1的表達水平與高血糖應激下誘導的一系列炎癥級聯(lián)反應有關(guān)[21]。有研究顯示，在高脂飲食誘導的胰島素抵抗小鼠體內(nèi)模型和體外高糖誘導的胰島素抵抗模型中發(fā)現(xiàn)，lncRNA MALAT1豐度上調(diào)，且上調(diào)水平與穩(wěn)態(tài)模型評估-胰島素抵抗及抵抗素水平均呈正相關(guān)，沉默MALAT1可使抵抗素、血管緊張素Ⅱ、TNF-α、IL-6、可溶性細胞間黏附分子-1、可溶性血管內(nèi)皮分子-1、內(nèi)皮素-1以及磷酸化胰島素受體底物(insulin receptor substrate，IRS)1等因子釋放，并減少細胞遷移，增加細胞組織對葡萄糖的攝取以及一氧化氮和蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)的水平[22]。研究證實，MALAT1通過NF-κB途徑調(diào)節(jié)脂多糖刺激的炎癥反應，MALAT1可以調(diào)節(jié)炎癥條件下巨噬細胞因子的產(chǎn)生[23]。另有實驗表明，MALAT1可通過上調(diào)微RNA-19b(microRNA-19b，miRNA-19b)水平以及調(diào)節(jié)Wnt/β-聯(lián)蛋白和NF-κB信號通路，減輕脂多糖誘導的小鼠軟骨生成性細胞炎性損傷[24]。通過上述MALAT1與2型糖尿病低度炎癥的關(guān)系，有可能為2型糖尿病炎癥相關(guān)性并發(fā)癥的診斷和治療提供新的靶點。

1.2lncRNA MALAT1與2型糖尿病胰島素抵抗

胰島素作為人體必需的一種多效性激素，對調(diào)節(jié)細胞功能、細胞生長、糖類轉(zhuǎn)運、能量平衡及基因表達均具有重要作用，同時還可抑制脂肪組織脂解。在人體內(nèi)存在兩種重要的胰島素受體信號通路，介導胰島素的多種作用，其中一條為參與體內(nèi)糖代謝機制的IRS-1/磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/Akt通路，PI3K首先與IRS結(jié)合，激活Akt，進而影響肝細胞對葡萄糖的攝?。涣硪粭l通路為與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)的Ras-促分裂原活化的蛋白激酶通路。胰島素抵抗的出現(xiàn)常與胰島素信號通路的異常緊密相連，若通路中某個關(guān)鍵信號分子發(fā)生異常，即可影響信號通路的傳遞，進一步導致胰島素抵抗和2型糖尿病的發(fā)展[25-27]。相關(guān)研究通過對一定數(shù)量的具有肝小葉炎癥和晚期纖維化NAFLD患者的肝組織進行RNA測序，發(fā)現(xiàn)相對于靜止狀態(tài)下的細胞，活化的肝星狀細胞中的MALAT1和CXC趨化因子配體5[chemokine(C-X-C motif)ligand 5，CXCL5]的表達均上調(diào)，且功能富集分析顯示，lncRNA MALAT1參與了胰島素抵抗的發(fā)生[14]。

Chen等[28]對MALAT1缺失小鼠的轉(zhuǎn)錄組進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2)p45調(diào)節(jié)的抗氧化基因顯著上調(diào)，活性氧物種顯著減少，Ros生成蛋白顯著降低，且伴有肝細胞和胰島的羰基化。在對MALAT1進行的lncRNA下拉實驗中發(fā)現(xiàn)了MALAT1與Nrf2相互作用，揭示Nrf2受MALAT1轉(zhuǎn)錄調(diào)控；過量Ros暴露可通過激活c-Jun氨基端激酶引起胰島素抵抗，從而抑制IRS-1和胰島素誘導的Akt的磷酸化，表明MALAT1消融可抑制c-Jun氨基端激酶活性，同時伴有胰島素誘導的IRS-1激活和Akt磷酸化，提示MALAT1可調(diào)節(jié)胰島素反應；對MALAT1缺失小鼠進行快速再喂養(yǎng)和葡萄糖/胰島素挑戰(zhàn)的敏感胰島素信號反應實驗，在缺失MALAT1小鼠胰島細胞中發(fā)現(xiàn)了胰島素分泌顯著增加[29-30]，進一步詮釋了MALAT1在胰島素敏感性降低的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。沉默MALAT1可增加胰島素分泌，MALAT1可能作為防治糖尿病的有效靶基因。一項胰島素抵抗模型小鼠實驗證實，適當活動可使MALAT1水平下調(diào)，MALAT1下調(diào)提高了胰島素抵抗小鼠miR-382-3p的表達，減輕了胰島素抵抗；相反，抑制MALAT1可升高miR-382-3p以抑制抵抗素，促進胰島素抵抗進展[22]。通過對MALAT1/miR-382-3p/抵抗素軸進一步理解，可為減輕胰島素抵抗、預防2型糖尿病的發(fā)生及治療帶來新的方向。也有相關(guān)報道指出，MALAT1耗竭可在一定程度上延緩糖尿病的進展[31]。綜上可見，lncRNA MALAT1在調(diào)節(jié)2型糖尿病胰島素抵抗方面發(fā)揮重要作用，并有可能作為治療2型糖尿病的新路徑。

lncRNA MALAT1與2型糖尿病低度炎癥的發(fā)生及胰島素抵抗的進展密切相關(guān)，lncRNA MALAT1可通過調(diào)控相應靶位基因或?qū)π盘柾返挠绊?，促進2型糖尿病發(fā)生。因此，調(diào)控lncRNA MALAT1的表達可能作為干預2型糖尿病低度炎癥及胰島素抵抗發(fā)生的方法之一，通過揭示相關(guān)作用機制，有望為治療2型糖尿病及其并發(fā)癥提供新方向。

2 lncRNA MALAT1與血脂代謝異常

血脂作為機體組織細胞代謝所必需的基礎(chǔ)物質(zhì)之一，廣泛存在于人體中，其主要成分為三酰甘油和總膽固醇(total cholesterol，TC)。近年來，由血脂代謝紊亂引起的相關(guān)疾病逐步盛行。有數(shù)據(jù)顯示，中國人群高三酰甘油、高膽固醇、高低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)患病率分別為11.3%、3.3%和2.1%[32]。而血脂異常已被證實是心腦血管疾病的致病因素[33]。lncRNA MALAT1可通過介導血脂異常的調(diào)控，間接促進動脈硬化性心血管疾病(arteriosclerotic cardiovascular disease，ASCVD)的發(fā)展。有研究證明，MALAT1與ASCVD密切相關(guān)[34]。

有研究顯示，MALAT1在暴露于棕櫚酸鹽的肝細胞和ob/ob小鼠的肝臟組織中表達增加，而剔除MALAT1可顯著抑制棕櫚酸誘導的脂質(zhì)積累以及HepG2細胞核內(nèi)SREBP-1c蛋白的增加；SREBP-1c是調(diào)控脂肪肝和血脂代謝異常的重要轉(zhuǎn)錄因子，也是調(diào)控膽固醇和脂肪酸合成的重要轉(zhuǎn)錄因子，在SREBP-1c轉(zhuǎn)染的肝細胞中，MALAT1過表達可增加細胞內(nèi)三酰甘油和膽固醇水平，MALAT1通過穩(wěn)定肝細胞中SREBP-1c蛋白上調(diào)SREBP-1c的表達，而下調(diào)SREBP-1c表達可有效消除MALAT1誘導的細胞內(nèi)三酰甘油和膽固醇水平增加[12,35]。MALAT1基因突變在冠心病的進展中也有一定作用。在心肌梗死的漢族患者中發(fā)現(xiàn)，MALAT1 rs3200401的遺傳變異可以介導心肌梗死患者的血脂水平，rs3200401TT基因型的TC水平高于rs3200401CT和rs3200401CC基因型的TC水平，單核苷酸多態(tài)性Rs9632884和Rs1537373分別影響TC和LDL-C水平，相對于正常人群，rs9632884的小G等位基因與高三酰甘油水平相關(guān)[36]。相反地，另有實驗應用實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應檢測肥胖和高齡小鼠皮下脂肪lncRNA MALAT1的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MALAT1基因缺失時，并不會影響脂肪增加或葡萄糖耐量，但這一結(jié)果是否被潛在未知的機制所補償，仍有待進一步實驗研究[37]。

血脂異常作為心腦血管疾病的最重要致病因素之一，通過揭示MALAT1與血脂異常的相關(guān)機制，為早期預防和治療ASCVD提供了新的方向。在高脂食物誘導的動脈粥樣硬化ApoE小鼠中，MALAT1在粥樣硬化動脈組織中的豐度異常上調(diào)，而MALAT1基因剔除通過部分逆轉(zhuǎn)氧化低密度脂蛋白觸發(fā)了β-聯(lián)蛋白核積累，揭示了MALAT1與LDL-C存在某種關(guān)聯(lián)，同時也證實了MALAT1在動脈粥樣硬化中的重要性[38]。一項MALAT1基因多態(tài)性研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1 rs619586AG/GG基因型可能對冠心病的發(fā)生起保護作用[39]。lncRNA MALAT1對血脂代謝異常及其導致的心腦血管疾病均具有重要作用，但目前關(guān)于lncRNA MALAT1與血脂代謝異常的研究有限，相關(guān)機制還有待更多實驗研究證實。

3 lncRNA MALAT1與NAFLD

隨著社會的發(fā)展，病理性肥胖、胰島素抵抗、2型糖尿病等代謝綜合征的發(fā)病不斷上升，致使NAFLD在全世界的患病率居高不下，約為25.24%(95%CI22.10～28.65)，其中以南美洲和中東最高，非洲最低[40]。一項薈萃分析顯示，亞洲成年人的NAFLD患病率為29.62%[41]。NAFLD是指除外酒精和其他明確的損肝因素所致的、以彌漫性肝細胞大泡性脂肪變(脂類物質(zhì)在肝組織內(nèi)異常蓄積)為主要特征的臨床病理綜合征，疾病譜為非酒精性單純性脂肪肝、NASH、肝硬化以及肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)。對于NAFLD發(fā)病機制仍有許多未解之謎，目前公認的與胰島素抵抗、氧化應激、線粒體功能障礙、脂質(zhì)過氧化、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激、鐵超載、肝細胞大量炎癥壞死及肝纖維化有關(guān)[42-43]。

有研究證實，肝臟組織中的MALAT1豐度與NAFLD的病理學改變關(guān)系密切，MALAT1可能通過趨化因子介導NAFLD患者NASH和纖維化的發(fā)生[44]。相對于正常人群，NASH患者中MALAT1豐度顯著升高，在肝細胞氣球變性、小葉炎癥和纖維化評分較高的患者中MALAT1的豐度更高，而肝臟中的MALAT1豐度還與丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、堿性磷酸酶等生化檢測結(jié)果呈顯著正相關(guān)；在對患者追蹤5年的隨訪中發(fā)現(xiàn)，1例患者從單純肝脂肪變性到NASH纖維化，MALAT1水平增加了8倍，另1例患者從無肝纖維化進展至晚期纖維化，MALAT1水平增加了29倍，而HCC中也存在較高水平的MALAT1，這揭示了MALAT1在NASH、NAFLD患者中的一系列重要作用機制[45]。

MALAT1有利于細胞增殖、遷移以及侵襲大部分人類腫瘤細胞，包括HCC[46]。研究證實，MALAT1可調(diào)節(jié)miRNA-101b表達，進而通過Rac1(Ras-related C3 botulinum toxin substrate)途徑促進肝星狀細胞周期的進程和活化[47]。另有研究表明，MALAT1通過其潛在靶點CXCL5途徑導致肝纖維化性肝損傷[14]。肝纖維化的特征為細胞外基質(zhì)過度積累，隨著肝纖維化的進展，肝實質(zhì)和血管構(gòu)筑可能扭曲，肝功能受損，最終導致終末期肝硬化或HCC，而肝星狀細胞被認為是細胞外基質(zhì)的主要產(chǎn)生者[48-49]。研究顯示，MALAT1可能在肝纖維化中調(diào)節(jié)沉默信息調(diào)節(jié)因子1，而沉默信息調(diào)節(jié)因子1通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ、肝臟X受體、法尼酯衍生物受體和SREBP等，調(diào)節(jié)機體線粒體生物過程的發(fā)生、生物鐘、葡萄糖及脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)，以控制機體的代謝[50]。

4 小 結(jié)

糖脂代謝失調(diào)已成為全球人類急需面對的公共健康問題之一。lncRNA MALAT1可能通過胰島素抵抗、低度炎癥、氧化應激等途徑促使2型糖尿病、血脂代謝異常以及NAFLD的發(fā)生、發(fā)展。相關(guān)疾病可導致肥胖、NAFLD、心腦血管疾病的發(fā)生，尤其是ASCVD死亡風險的增加。調(diào)控lncRNA MALAT1表達有望成為診治和預防糖脂代謝異常及其并發(fā)癥等相關(guān)疾病的手段之一，但lncRNA MALAT1有不同的靶標基因及通路，且作用機制復雜。因此，探討lncRNA MALAT1在糖脂代謝中的作用機制以及如何將其作為診斷、治療和預防糖脂代謝異常相關(guān)疾病的切點，還有待進一步研究。