2型糖尿病不同糖耐量模式相關miRNA研究進展*

臧素綱,韓 霜，陳 鑫 綜述,周玉貴△,汪小鶯 審校

(1.南通大學附屬東臺醫(yī)院檢驗科，

江蘇東臺 224200；2.南通大學醫(yī)學院免疫學教研室，江蘇南通 226001)

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2型糖尿病不同糖耐量模式相關miRNA研究進展*

臧素綱1,韓 霜1，陳 鑫1綜述,周玉貴1△,汪小鶯2△審校

(1.南通大學附屬東臺醫(yī)院檢驗科，

江蘇東臺 224200；2.南通大學醫(yī)學院免疫學教研室，江蘇南通 226001)

微小RNA； 糖耐量模式； 2型糖尿?。?胰島素分泌； 胰島素抵抗

在糖調節(jié)受損或糖尿病階段，2型糖尿病(T2DM)患者的糖耐量都可能存在單純空腹血糖受損(i-IFG)和(或)單純糖耐量受損，表現(xiàn)為單純空腹血糖升高(IFH)，或單純糖負荷后血糖升高(IPH)，或二者同時升高(IFH/IPH)3種不同狀態(tài)[1-2]。i-IFG主要是因為肝臟胰島素敏感性下降、肝臟糖生成增加、早期胰島素分泌不足及胰高血糖素分泌增加；單純糖耐量受損(i-IGT)主要是由于外周胰島素抵抗，進展性胰島β細胞功能喪失及葡萄糖依賴的促胰島素多肽分泌減少和胰高血糖素分泌增加[3-4]。

微小RNA(miRNA)是一類非編碼蛋白質、長度為20～24個核苷酸、可調節(jié)基因表達的小分子RNA。miRNA在胰島β細胞分化、發(fā)育、胰島素合成與分泌中發(fā)揮重要調節(jié)作用[5-7]，可以在胰島素靶器官調節(jié)胰島素的敏感性和靶器官物質及能量代謝，與胰島素抵抗密切相關[8-11]。

胰島素分泌缺陷和胰島素抵抗是T2DM發(fā)病機制的兩個要素[12]，是T2DM患者出現(xiàn)不同糖耐量模式的主要原因。有證據(jù)表明T2DM胰島素分泌缺陷和胰島素抵抗可以受到miRNA在分子水平上的調節(jié)，因此不同糖耐量模式的出現(xiàn)本質上與miRNA的調控有關。本文就miRNA與T2DM不同糖耐量模式的相關研究進展作一綜述。

1 生理條件下血糖水平的調節(jié)

健康人的血糖在神經、體液和激素的調節(jié)下可以保持相對穩(wěn)定的水平，其中胰島素和胰高血糖素是調節(jié)血糖代謝最主要的兩種激素，胰島素是體內唯一的可使葡萄糖降低的激素。生理性胰島素的分泌有兩種模式：持續(xù)性基礎分泌保持空腹狀態(tài)下葡萄糖的產生和利用相平衡；進餐后胰島素的分泌迅速增加使血糖水平維持在一定范圍內[12]。胰島β細胞對血糖水平的變化十分敏感，在高血糖的刺激下，胰島素的分泌表現(xiàn)為兩個時相的特征性變化，先是在1 min內出現(xiàn)胰島素分泌的脈沖峰，隨之降至基礎水平；隨著高血糖的持續(xù)刺激，10 min后又逐漸升到高峰，正常個體可持續(xù)大約數(shù)小時[13]。

各種病理生理事件，如肥胖、妊娠和應激都可以降低胰島素對肝、脂肪組織和肌肉等靶組織的敏感性，導致了相應靶組織出現(xiàn)胰島素抵抗狀態(tài)，機體通過增加胰島素分泌來代償胰島素抵抗，同時高血糖和高胰島素血癥又會加重靶器官的胰島素抵抗，當這種機制失代償時，就會產生長期的慢性高血糖狀態(tài)，進而發(fā)展至T2DM階段[14]。

2 miRNA與胰島素分泌

2004年，美國洛克菲大學的Poy等[15]研究發(fā)現(xiàn)，miR-375是胰島組織特異性表達的miRNA，可以調節(jié)胰島素的分泌。miR-375是通過負調控其靶蛋白Myotrophin的合成抑制胰島素的分泌。2008年，El Ouaamari等[16]發(fā)現(xiàn)另一個調控靶點是3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶-1(PDK1)，高表達的miR-375可使PDK1蛋白水平下降，繼而降低葡萄糖刺激的胰島素基因表達和DNA的合成。Joglekar等[17]在敲除miR-375的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)胰島細胞數(shù)量減少和高血糖血癥，表明miR-375可能直接或間接地起到了刺激胰島生長發(fā)育的作用。miR-375可以通過靶蛋白負調控胰島素的合成和分泌，同時也可以促進胰島的生長和發(fā)育。

據(jù)現(xiàn)有的報導發(fā)現(xiàn)還有一些miRNAs可以參加胰島素分泌的分子水平精細調控，如miR-9的增加可以抑制Granuphilin的表達，通過靶向轉錄因子Onecut2導致胰島素分泌對刺激物反應的缺陷。miR-96的富表達對Granuphilin的表達和胰島素的分泌有與miR-9相似的影響，但是miR-96不是作用于Onecut2，而是作用于Noc2使其表達下降，后者是與胰島素胞外分泌有關的Rab GTP酶的效應器[18]。在類似的研究中發(fā)現(xiàn)高表達的miR-124a可在分子水平調節(jié)胰島素的分泌。

3 miRNA與i-IFG

i-IFG主要是因為肝臟胰島素抵抗、糖的生成增加，β細胞胰島素基礎分泌缺陷或胰高血糖素合成增加，因此，可以調節(jié)胰島素分泌的miRNA都可以影響空腹血糖水平，同時與肝臟胰島素抵抗及脂肪肝形成相關的miRNA也能直接或間接地參與空腹葡萄糖水平的調控。

Zhou等[19]研究發(fā)現(xiàn)下調miR-181a的水平可以上調去乙?；?1，又名長壽蛋白-1(SIRT1)，改善肝胰島素敏感性。miR-181a通過其在SIRT1 mRNA的結合位點結合到SIRT1 mRNA的3′UTR，在翻譯水平上下調SIRT1蛋白的豐度。在胰島素抵抗的肝細胞培養(yǎng)中miRNA-181a水平上升，在糖尿病患者的血清中其水平也是上升的。Herrera等[20]在動物模型的研究發(fā)現(xiàn)，miR-125a在鼠T2DM模型的肝臟和脂肪組織中高表達，高表達的miR-125a可以影響MAPK信號途徑的基因，調節(jié)胰島素信號，與此相關的靶基因有Ptges2、miRandc和Glypican-4，但暫未發(fā)現(xiàn)miR-125a直接作用的靶基因。

肝臟高度富含的4種miRNA，它們分別是miR-122、miR-148a、miR-192 和miR-194，其中miR-122是肝臟內最豐富的miRNA。有小鼠試驗中，抑制miR-122可以降低血漿膽固醇，還可以改善肝細胞的脂肪變性，與肝胰島素抵抗有關[21]。Yang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，miR-122表達的降低可以導致肝胰島素抵抗，這一過程是通過miR-122表達下調以加強PTP1B的去磷酸化作用從而負調節(jié)胰島素信號。在肥胖試驗中發(fā)現(xiàn)PTP1B活力的下降可以改善胰島素的敏感性，同時也有證據(jù)表明PTP1B多態(tài)性與胰島素抵抗有關。另外，有研究者發(fā)現(xiàn)miR-126可以靶向IRS1與肝胰島素信號和胰島素抵抗有關，IRS1在IR和T2DM患者中下降[23]。

miRNA可調節(jié)胰島素分泌，影響體內胰島素的基礎水平，也可以調節(jié)肝胰島素的敏感性，導致肝糖的生成增加。這正是出現(xiàn)i-IPG的兩個主要病因，故可認為miRNAs能調控相關靶蛋白從而影響空腹血糖的水平，與i-IPG有密切的關系。

4 miRNA與i-IGT

i-IGT的影響因素有很多，以外周胰島素抵抗，進展性胰島β細胞功能喪失為主要特點。有許多miRNA在這一過程發(fā)揮重要的調節(jié)作用。miR-29存在于脂肪組織和肌肉等外周組織中，miR-29高表達可導致胰島素抵抗，高血糖和高胰島素血癥可刺激miR-29的產生[24]。Kurtz等[25]研究發(fā)現(xiàn)在糖尿病及胰島素抵抗患者中miR-29會異常表達，miR-29作用于通過FOXA2激活的脂代謝基因，包括PPARGC1A、HMGCS2和ABHD5等基因，在代謝綜合征中發(fā)揮重要的調節(jié)作用。

Fred等[26]進行實驗發(fā)現(xiàn)，miR-133a可靶向PTB蛋白，在人胰島細胞內miR-133a的表達可由高血糖誘導升高，從而降低PTB蛋白水平，同時胰島素生物合成速率下降。實驗表明，miR-133a的抑制物可以消除高血糖對PTB蛋白水平的影響。T2DM患者中由胰島素介導的下調miR-133a表達水平的調控被削弱，miR-133a在肌肉組織中富表達，在心肌細胞中表達也會增加。肌肉組織中miR-133a靶向解偶聯(lián)蛋白-2(UCP-2)，使UCP-2水平下調。研究發(fā)現(xiàn)miR-124a還在神經細胞中高表達，也可以靶向PTB蛋白。在胰島素生成細胞中miR-124a直接靶向分泌小泡蛋白Rab27A和FOXA2，能改變胰島β細胞的分化，調節(jié)胰島素釋放和葡萄糖代謝。小鼠β細胞系實驗中發(fā)現(xiàn)高葡萄糖濃度上調了miR-124a的表達，miR-124a對小島細胞產生負調節(jié)作用。

研究發(fā)現(xiàn)，由肥胖誘導miR-143富表達可以靶向ORP8負調節(jié)胰島素刺激的AKT信號，與胰島素抵抗有關[27]。Trajkovski等[28]進行動物實驗發(fā)現(xiàn)miR-103/107可以調節(jié)胰島素的敏感性，沉默miR-103/107可以改善糖穩(wěn)態(tài)和胰島素敏感性，miR-103/107被抑制后可以使Caveolin-1上調，繼而提高胰島素信號，降低脂肪組織的尺寸，增加胰島素刺激的糖攝取。miR-103/107是通過Caveolin-1作為靶基因，調節(jié)胰島素受體并可導致胰島素抵抗[29]。Wilfred等[30]深入研究發(fā)現(xiàn)，miR-103/107位于PANK基因，可以協(xié)助PANK基因調節(jié)細胞內乙酰輔酶A和脂質水平。

由此可見，miRNA可以調節(jié)外周靶器官胰島素的敏感性，影響胰島素在靶器官的效應，與形成外周胰島素抵抗有關。外周胰島素抵抗是i-IGT主要原因，因此miRNAs在i-IGT發(fā)生、進展中可發(fā)揮分子水平上的調節(jié)作用。

5 miRNA與IFG/IGT

T2DM患者最終可出現(xiàn)IFG/IGT模式，在遺傳因素和環(huán)境因素共同影響下，結果是胰島素抵抗和胰島素分泌相對不足逐步發(fā)展為胰島素抵抗和胰島素分泌絕對不足。這一過程與miRNA對i-IFG或i-IGT的調節(jié)機制不同，可能多個miRNAs可能對IFG/IGT模式同時發(fā)揮了調節(jié)作用，并且調節(jié)機制更復雜。需指出的是，miR-103、miR-125a對肝胰島素抵抗和外周胰島素抵抗都有調控作用，對IFG/IGT模式可能具有更為重要的意義，有待于今后的研究進一步闡述。

6 小 結

糖尿病的發(fā)病機制十分復雜，并不完全為人們所了解。T2DM患者糖耐量有3種不同模式，在一定程度上與體內胰島素分泌的質和量、胰島素在靶器官發(fā)揮效應有密切的聯(lián)系。多個研究證實，miRNAs在胰島素生物合成與分泌及靶組織中發(fā)揮效應過程中可發(fā)揮基因水平上的調節(jié)作用或出現(xiàn)特征性的表達及表達量變化,與胰島素抵抗的形成有關。隨著相關miRNA的研究不斷深入，檢測方法的不斷成熟和標準化及臨床應用，miRNAs可望成為T2DM不同糖耐量模式鑒別診斷的依據(jù)，同時也有望成為T2DM治療的新靶點，使得分子水平治療T2DM成為可能。

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江蘇省鹽城市醫(yī)學科技發(fā)展計劃項目(YK20130103)。

10.3969/j.issn.1672-9455.2015.19.062

A

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2015-02-25

2015-06-15)

△通訊作者，E-mail：周玉貴，yugui_z@126.com；汪小鶯，wxy@ntu.edu.cn。