MicroRNAs在糖尿病及其并發(fā)癥中的作用

張 潔，陳金安，孫新娟，王 雷，胡志為，王愛(ài)萍

(解放軍第四五四醫(yī)院，江蘇南京210002)

MicroRNAs在糖尿病及其并發(fā)癥中的作用

張 潔，陳金安，孫新娟，王 雷，胡志為，王愛(ài)萍

(解放軍第四五四醫(yī)院，江蘇南京210002)

糖尿病作為世界流行性疾病已嚴(yán)重影響人類(lèi)健康，了解其可能的分子機(jī)制可以為臨床治療糖尿病及其并發(fā)癥提供方案．常見(jiàn)的慢性糖尿病并發(fā)癥有心血管病變、腎臟病變、視網(wǎng)膜病變、神經(jīng)病變和糖尿病足部潰瘍．microRNAs(miRNAs)是一類(lèi)高度保守的非編碼小RNA，主要通過(guò)抑制靶基因的翻譯對(duì)其表達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，在許多的生物進(jìn)程和內(nèi)源性疾病都發(fā)揮重要作用．他們被證實(shí)可以作為疾病治療的靶標(biāo)和具有潛在的確診疾病的生物靶標(biāo)．本文旨在介紹miRNAs在糖尿病及其并發(fā)癥的重要作用．

microRNA;糖尿病;并發(fā)癥

0 引言

糖尿病是一種慢性代謝性疾病，在世界廣泛流行，影響著3．47億人群的健康和生活，有研究表明至2030年，糖尿病患者將超過(guò)6億人群［1］．糖尿病的并發(fā)癥有100多種，其中最常見(jiàn)的是糖尿病腎病、糖尿病視網(wǎng)膜病變、糖尿病心臟病變和糖尿病足部潰瘍等．這幾種并發(fā)癥是導(dǎo)致糖尿病患者死亡的重要原因．糖尿病的并發(fā)癥很?chē)?yán)重，然而引起并發(fā)癥的原因一直尚未明確．microRNAs(miRNAs)是一類(lèi)長(zhǎng)約20～24 nt的非編碼單鏈RNA分子，它們通過(guò)抑制mRNA翻譯或者促進(jìn)mRNA降解對(duì)靶基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控［2］．因其在結(jié)構(gòu)上高度保守，已作為多種疾病的診斷和預(yù)防的生物靶標(biāo)．至今已報(bào)道多項(xiàng)miRNAs與腫瘤關(guān)系的研究，為miRNAs作為分子標(biāo)記應(yīng)用于腫瘤的早期診斷和預(yù)后提供了研究基礎(chǔ)．很多研究［2－3］表明，miRNAs在糖尿病及其并發(fā)癥的病因?qū)W和發(fā)病機(jī)制上起著重要作用．

1 與糖尿病相關(guān)的miRNAs

Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病是糖尿病的兩個(gè)主要形式．Ⅰ型糖尿病患者胰島β細(xì)胞破壞，引起胰島素絕對(duì)缺乏．研究表明miR-15a通過(guò)靶向UCP-2蛋白來(lái)調(diào)節(jié)胰島素生物合成．miR-15a能夠抑制內(nèi)源性UCP-2蛋白水平，并導(dǎo)致氧消耗增加和ATP產(chǎn)生減少，它被認(rèn)為是胰島素分泌的針對(duì)β細(xì)胞疾病和糖尿病的預(yù)防或治療劑的重要靶標(biāo)分子［4］．Takahashi等［5］檢測(cè)了11例Ⅰ型糖尿病外周血單核細(xì)胞總RNA，結(jié)果顯示，與正常對(duì)照組相比，檢測(cè)的與Ⅰ型糖尿病相關(guān)的44個(gè) miRNAs，9個(gè) miRNAs下調(diào)基因表達(dá)，35個(gè)miRNAs上調(diào)基因表達(dá)，這揭示了miRNAs可能作為Ⅰ型糖尿病的潛在生物標(biāo)志物，并為這種疾病的分子機(jī)制提供了新的見(jiàn)解．miR-21和miR-210在Ⅰ型兒童糖尿病患者血漿和尿液中的表達(dá)顯著上調(diào)，miR-126在患者尿液中的表達(dá)下降，并且和糖化血紅蛋白成負(fù)相關(guān)，這些結(jié)果表明miRNAs可能參與了Ⅰ型糖尿病相關(guān)疾病的早期發(fā)病階段，為臨床早期診斷Ⅰ型糖尿病提供依據(jù)［6］．Ⅱ型糖尿病以胰島素抵抗為主伴胰島素分泌不足，近年來(lái)關(guān)于其與miRNAs關(guān)系的研究也有很多．通過(guò)軟件預(yù)測(cè)到miR-125a是糖和脂質(zhì)代謝的潛在靶基因，上調(diào)miR-125a可能導(dǎo)致基因表達(dá)反常而使胰島素抵抗［7］．miR-144是胰島素的信號(hào)通路與Ⅱ型糖尿病相關(guān)的一個(gè)miRNAs．有研究［8］顯示，miR-144通過(guò)抑制2型糖尿病的IRS-1的表達(dá)削弱胰島素信號(hào)．miR-126參與了很多疾病的免疫反應(yīng)，有研究［9］表明miR-126表達(dá)上調(diào)可以促進(jìn)慢性炎癥反應(yīng)和自身免疫，并在VEGF信號(hào)通路起重要作用，VEGFR-2能刺激內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，在腫瘤的發(fā)生中，阻斷VEGF信號(hào)通路被認(rèn)為是一種保護(hù)性因素．Liu等［10］報(bào)道了miR-126可以作為一種新的篩選糖尿病前期的生物標(biāo)志物和診斷2型糖尿病新方法．與妊娠糖尿病相關(guān)的miRNAs目前報(bào)道較少，有研究［11］顯示miR-143的過(guò)表達(dá)可以降低有氧糖酵解并挽救滋養(yǎng)層細(xì)胞中的線(xiàn)粒體復(fù)合物使其接近BMI匹配的對(duì)照組水平．

2 糖尿病并發(fā)癥中的miRNAs

糖尿病常見(jiàn)慢性并發(fā)癥有心血管病變、腎臟病變、神經(jīng)病變、視網(wǎng)膜病變和糖尿病足部潰瘍．

2．1 糖尿病心血管病變與miRNAs 糖尿病合并心血管并發(fā)癥是發(fā)病最高、危害最大的慢性并發(fā)癥，至少65%的患者死于心臟病變［12］．與糖尿病心血管病變相關(guān)的miRNAs近年來(lái)已有許多被研究者發(fā)現(xiàn)．Xiao等［13］發(fā)現(xiàn)在兔糖尿病模型中，miR-133表達(dá)上調(diào)可以降低離子通道K+表達(dá)．K+變化有利于QT延長(zhǎng)，這直接與心律失常相關(guān)．此外，miR-1、miR-16、miR-26a和 miR-133a可能作為急性心肌梗死的ST段鑒別的生物靶標(biāo)［14］．miR-30d在糖尿病大鼠模型表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)caspase-1和促炎細(xì)胞因子IL-1β以及IL-18表達(dá)增加．miR-30d可以用于糖尿病性心肌病的潛在治療靶標(biāo)［3］．miR-21已被鑒定可以通過(guò)缺血-再灌注和缺氧-再灌注誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡而起到保護(hù)作用，依賴(lài)于磷酸酶和張力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homolog，PTEN)以及絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶AKT/PKB途徑起作用［15］．

2．2 糖尿病腎臟病變與miRNAs Ⅱ型糖尿病的50%患者可發(fā)展為糖尿病腎病，最終發(fā)展為腎臟疾病和器官的衰竭［16］．高血壓和高血糖增加患糖尿病腎病的危險(xiǎn)．許多研究工作試圖探討miRNAs在腎臟疾病中如何發(fā)揮調(diào)控作用［17］．miRNAs在糖尿病腎病的作用大多通過(guò)炎癥細(xì)胞來(lái)調(diào)節(jié)．如:TGF-β信號(hào)通路的miR-192、miR-21、miR-377表達(dá)上調(diào)，miR-200和miR-29表達(dá)下調(diào)，這對(duì)腎纖維化發(fā)展起著重要作用［17］．miR-195可能調(diào)控糖尿病腎病的足細(xì)胞凋亡，通過(guò)轉(zhuǎn)染miR-195模擬物而使B淋巴細(xì)胞的caspase-3蛋白水平增加［17］．糖尿病大鼠的腎臟和加入高糖的系膜細(xì)胞miR-25水平顯著降低，而其靶細(xì)胞NOX4的mRNA表達(dá)水平增加．然而，加入miR-25的抑制物后，NOX4的mRNA表達(dá)水平也是增加的．這項(xiàng)研究結(jié)果提示，miR-25可能通過(guò)抑制NOX4而作為糖尿病腎病的一個(gè)保護(hù)分子［18］．

2．3 糖尿病視網(wǎng)膜病變與miRNAs 糖尿病視網(wǎng)膜病變是導(dǎo)致發(fā)展中國(guó)家成年人視覺(jué)殘疾和失明的主要原因［19］．一系列miRNAs在糖尿病視網(wǎng)膜病變的研究也在進(jìn)行中．miR-146a和miR-424在糖尿病角膜的傷口愈合過(guò)程存在潛在影響［20］，可以改變p38和EGFR信號(hào)通路，直接或間接抑制角膜表皮細(xì)胞傷口愈合．鏈脲霉素糖尿病大鼠研究表明miR-29b對(duì)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和視網(wǎng)膜內(nèi)核層的細(xì)胞凋亡起保護(hù)作用［21－22］．miR-146a/b已被證明與纖維變性反應(yīng)有關(guān)［23］，miR-146a可以調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜細(xì)胞的纖維鏈接蛋白［24－25］．miR-126玻璃體內(nèi)注射OIR小鼠，可以降低視網(wǎng)膜NV，通過(guò)下調(diào)p38和ERK信號(hào)分子而高表達(dá)的VEGF，IGF-2和HIF-1α分子，表明miR-126通過(guò)調(diào)節(jié)血管生長(zhǎng)因子抑制缺血誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜新生血管形成［26］．

2．4 糖尿病神經(jīng)病變與miRNAs 糖尿病神經(jīng)病變?cè)陂L(zhǎng)期糖尿病患者中患病率大于50%［27］，慢性高血糖合并代謝缺陷會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)纖維的損傷［28］．miRNAs在糖尿病神經(jīng)病變的作用關(guān)注的較少．最近有研究報(bào)道，miR-128a和miR-146a對(duì)糖尿病多發(fā)性神經(jīng)病變易感［29］．目前的研究［30］表明，利用糖尿病周?chē)窠?jīng)病變的小鼠模型和其培養(yǎng)的背根神經(jīng)節(jié)(dorsal root ganglion，DRG)神經(jīng)元，高血糖下調(diào)DRG神經(jīng)元的miR-146a的表達(dá)和升高白細(xì)胞介素1(IL-1)受體活化的激酶(interleukin-1 receptor activated kinase，IRAK1)和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6)的水平．但此類(lèi)研究還較缺乏，可能與神經(jīng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度有關(guān)．但此類(lèi)研究還較缺乏，可能與神經(jīng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度有關(guān)．

3 與糖尿病足部潰瘍相關(guān)的miRNAs

與Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病相關(guān)的miRNAs已有很多［31－32］，對(duì)于引起糖尿病足部潰瘍損傷的特定miRNAs還很少，目前只能根據(jù)已知的一些文獻(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)可能的候選靶基因．miR-21在糖尿病足部潰瘍愈合階段能夠檢出［31］，miR-21的表達(dá)降低能顯著延遲創(chuàng)傷上皮的重新形成［31］．因此，miR-21可以作為糖尿病足部潰瘍生物標(biāo)記的有力候選基因．還有一些研究著力于糖尿病足部潰瘍的治療，miR-155敲基因小鼠對(duì)表皮修復(fù)有很好的效果，雖然對(duì)糖尿病患者效果不明顯，但對(duì)炎癥反應(yīng)有作用，因此可以作為糖尿病足部潰瘍減輕炎癥反應(yīng)的候選靶標(biāo)［33］．本實(shí)驗(yàn)室前期做了糖尿病miR-126的研究，初步結(jié)果顯示，與普通糖尿病相比，糖尿病足部潰瘍患者的miR-126表達(dá)顯著下調(diào)．miR-126在調(diào)節(jié)糖尿病足創(chuàng)面的愈合中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，可能是糖尿病足愈合的指示分子［34］．本研究為糖尿病足的臨床診斷和靶標(biāo)預(yù)測(cè)提供了新思路 ．

糖尿病的高患病率以及其并發(fā)癥的難治性使得尋找關(guān)鍵發(fā)病病因及分子機(jī)制至關(guān)重要．MicroRNAs在糖尿病相關(guān)研究中，可以通過(guò)上調(diào)或下調(diào)某些基因的表達(dá)實(shí)現(xiàn)調(diào)控作用．MicroRNAs可以在糖尿病及并發(fā)癥早期診斷和治療中作為有效的生物靶標(biāo)，為臨床工作奠定基礎(chǔ)．

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R587．1

A

2095-6894(2017)08-86-03

2017－01－02;接受日期:2017－01－20

2014軍區(qū)重大課題(10Z14)

張 潔．碩士．研究方向:內(nèi)分泌．E-mail:27966509@qq．com

王愛(ài)萍．博士．E-mail:27966509@qq．com