miRNAs在冠心病合并糖尿病患者發(fā)病過程中的關(guān)聯(lián)性

宋 健 陳曉會(huì) 胡慶鷹 夏禹華 閆 冰 王智慧

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院心內(nèi)科，吉林 長春 130041)

miRNAs在冠心病合并糖尿病患者發(fā)病過程中的關(guān)聯(lián)性

宋 健 陳曉會(huì) 胡慶鷹1夏禹華 閆 冰 王智慧

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院心內(nèi)科，吉林 長春 130041)

miRNA;冠心??；糖尿病

根據(jù)國家心血管病中心發(fā)布的《中國心血管病報(bào)告2015》顯示，目前心血管病死亡仍占城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位，農(nóng)村為44.6%，城市為42.51%，并且今后10年心血管病患病人數(shù)仍將快速增長。而糖尿病是動(dòng)脈粥樣硬化性血管病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一，糖代謝異常與心血管疾病之間有著緊密聯(lián)系〔1〕。近年來發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)中存在著miRNAs，且不同疾病中血液中miRNAs的表達(dá)不同，因而根據(jù)血液中miRNAs的不同表達(dá)狀態(tài)可以早期診斷和評(píng)估疾病的發(fā)生發(fā)展〔2〕。本文就近幾年有關(guān)冠心病合并糖尿病患者的miRNAs表達(dá)最新研究進(jìn)展進(jìn)行匯總分析。

1 miRNAs及循環(huán)中miRNAs的特性

miRNAs是一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為22 nt的非編碼單鏈RNA分子，主要參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控〔3〕。 miRNAs通過和靶基因mRNA堿基配對(duì)引導(dǎo)沉默復(fù)合體(RISC)降解mRNA或阻礙其翻譯來發(fā)揮其作用〔4〕，但miRNAs的作用具有復(fù)雜性及特殊性，具體某一miRNA的作用方式及其與各系統(tǒng)疾病發(fā)病的關(guān)系仍是目前的研究熱點(diǎn)。近年來許多研究證明miRNAs參與體內(nèi)許多生理反應(yīng)的調(diào)節(jié)過程，如細(xì)胞的生長、凋亡及分化、胰島素的分泌等，而其表達(dá)異常則會(huì)引起某些疾病的發(fā)生或加劇疾病的進(jìn)展。miRNAs具有良好的穩(wěn)定性和組織特異性〔5〕。循環(huán)中的miRNAs可通過血液傳遞到受體細(xì)胞，從而進(jìn)行靶基因的調(diào)節(jié)〔6〕。并且循環(huán)中miRNAs很容易用qRT-PCR、PCR-RLFP、基因芯片等技術(shù)檢測(cè)出來〔7〕。上述特點(diǎn)使miRNAs可能成為相關(guān)疾病的一種新的生物學(xué)診斷指標(biāo)及潛在的治療靶點(diǎn)。

2 miRNAs在冠心病合并糖尿病患者的表達(dá)及作用機(jī)制

糖尿病是心腦血管病的高危因素，通過升高全身系統(tǒng)內(nèi)葡萄糖水平、誘發(fā)胰島素抵抗、血管內(nèi)炎癥及血液高凝狀態(tài)，進(jìn)一步導(dǎo)致內(nèi)皮功能紊亂和血管并發(fā)癥，加劇冠心病的臨床進(jìn)展。

2.1 代謝功能紊亂 早期糖代謝異常引起的胰島素抵抗和胰島素分泌受損導(dǎo)致的血管壁結(jié)構(gòu)和功能的改變是糖尿病血管并發(fā)癥的重要原因。

2.1.1 誘發(fā)胰島素抵抗 葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT)4是調(diào)節(jié)胰島素的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體，主要存在于脂肪，骨骼或心臟組織〔8〕。胰島素能夠誘導(dǎo)GLUT4從細(xì)胞內(nèi)囊泡轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)膜上，進(jìn)而促使循環(huán)中葡萄糖順濃度梯度異化擴(kuò)散，從而加速肌細(xì)胞攝取葡萄糖 。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在大鼠2型糖尿病模型和胰島素抵抗細(xì)胞模型中mir-106 b，miR-27a和miR-30 d表達(dá)上調(diào)，這些miRNAs表達(dá)升高通過抑制GLUT4，磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(MAPK 14和PI3K)調(diào)節(jié)亞基β，減弱GLUT4的信號(hào)通路的作用，進(jìn)而導(dǎo)致胰島素抵抗的形成〔9〕。miR-29a的過表達(dá)則可以抑制過氧化物增殖物受體(PPARδ)基因的表達(dá)，進(jìn)而影響過氧化物酶體增殖物激活受體-γ類激活蛋白(PGC)-1α的表達(dá)，PPARδ/ PGC-1α依賴信號(hào)共同作用，降低胰島素依賴型葡萄糖攝取和三磷酸腺苷(ATP)生成。此外，過表達(dá)的miR-29a也可降低GLUT4的表達(dá)水平，誘導(dǎo)體內(nèi)形成胰島素抵抗〔10〕。除此之外，還有許多miRNAs被證明與胰島素抵抗相關(guān)，例如：miR-135高表達(dá)可通過下調(diào)Insr基因表達(dá)，影響降血糖組織中信號(hào)分子的表達(dá)，進(jìn)而影響胰島素發(fā)揮作用的相關(guān)通路，參與胰島素抵抗形成〔11〕。而miR-16低表達(dá)通過作用于rp70s6k1信號(hào)通路影響胰島素作用〔12〕。

2.1.2 胰島素分泌不足 胰島素是由胰島β細(xì)胞分泌的一種蛋白質(zhì)激素，主要參與調(diào)節(jié)糖代謝，控制血糖平衡，因此各種原因?qū)е乱葝uβ細(xì)胞損害均會(huì)影響胰島素的分泌。miR-375在胰島β細(xì)胞中大量表達(dá)，通過的直接堿基互補(bǔ)結(jié)合到3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶(PDK1)基因3′非編碼區(qū)(3′UTR)上，從而抑制PDK1基因表達(dá)，進(jìn)而減少胰島素的分泌〔13〕。但近期有實(shí)驗(yàn)證明miR-375不僅表達(dá)于胰島β細(xì)胞，而且更多表達(dá)于肺癌、胃腸道、甲狀腺和腎上腺的各種神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞〔14〕。因此循環(huán)中mir-375表達(dá)升高是否能作為胰腺損傷的特異性診斷指標(biāo)尚需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。近期研究表明miR-21在糖尿病小鼠模型胰腺組織中表達(dá)降低，與胰島β細(xì)胞功能障礙密切相關(guān)，miR-21通過調(diào)節(jié)其下游基因(SOX6，RPBJ 和 HES1)在胰島素分泌細(xì)胞生長過程中起著雙向調(diào)節(jié)作用，而在1型糖尿病患者血液循環(huán)中mir-21表達(dá)也明顯降低，表明其可作為新的生物學(xué)指標(biāo)預(yù)測(cè)早期糖尿病的發(fā)生〔15〕。體內(nèi)高血糖狀態(tài)對(duì)內(nèi)皮及平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生損傷，使血管形成有利于炎癥/血栓形成狀態(tài)，最終導(dǎo)致冠心病的發(fā)生。

2.2 對(duì)心肌細(xì)胞的影響 循環(huán)中高葡萄糖水平可直接作用于心肌細(xì)胞，表現(xiàn)為心肌細(xì)胞肥大、心肌纖維化、心肌細(xì)胞凋亡等病理生理改變，進(jìn)一步加劇冠心病的進(jìn)展。Duan等〔16〕研究指出在糖尿病大鼠模型中伴隨心肌細(xì)胞肥大，mir-150表達(dá)明顯降低，而P300轉(zhuǎn)錄輔激活子的表達(dá)明顯升高，進(jìn)一步研究表明，高糖通過激活PKCβ2進(jìn)而使miR-150表達(dá)下調(diào)，mir-150過表達(dá)可以抑制P300 3′-UTR熒光素酶報(bào)告基因的活性及內(nèi)源性p300的表達(dá)，抑制高糖誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大。另一項(xiàng)研究則表明葡萄糖誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大與mir-133a表達(dá)降低有關(guān)，mir-133a可作用于胰島素樣生長因子受體(IGF1R)和糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)蛋白激酶(SGK1)，使其表達(dá)上調(diào)和并激活SGK1，進(jìn)一步作用于蛋白激酶B(PKB)，參與心肌細(xì)胞肥大的病理過程。此外在糖尿病小鼠模型中mir-133a過表達(dá)可以抑制胚胎成纖維細(xì)胞2C(MEF2C)表達(dá)的上調(diào)，與此同時(shí)，MEF2也可以調(diào)節(jié)mir-133a的活性，因此兩者之間可能存在一個(gè)正反饋循環(huán)，進(jìn)一步加重心肌病變的進(jìn)展〔17〕。并且mir-133a過表達(dá)可作用于靶基因轉(zhuǎn)膠蛋白2(TAGLN2)，抑制半胱氨酸蛋白酶-9(caspase-9)、caspase-3、caspase-8的表達(dá)，進(jìn)而抑制心肌細(xì)胞凋亡〔18〕。有研究表明mir-21、mir-29、mir-133等表達(dá)異常也與心肌細(xì)胞纖維化病理改變密切相關(guān)〔19〕。

2.3 血管內(nèi)皮損傷及功能障礙 miRNAs在血管的形成和功能上起著關(guān)鍵作用，目前研究較多的是miR-126，已有研究表明mir-126通過作用于靶基因Spred1 和PIK3R2影響MAPK和PI3K信號(hào)通路來調(diào)控血管生成反應(yīng)，另外還可以通過作用于血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)-A及血管細(xì)胞黏附分子(VCAM)-1來影響內(nèi)皮細(xì)胞功能〔20〕。并且miR-126被證明是主要不良心血管事件(MACE)的獨(dú)立危險(xiǎn)因素〔27〕。而同期研究則研究表明在糖尿病患者中也存在miR-126表達(dá)的改變，其降低先于糖尿病臨床癥狀出現(xiàn)，miR-126水平與糖尿病的發(fā)病呈負(fù)相關(guān)(P=0.0158)，因此mir-126有望成為一種新的非侵入性的快速診斷的指標(biāo)來預(yù)測(cè)高危人群發(fā)生2型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)〔22〕。血糖水平升高可引起miR-126的表達(dá)發(fā)生改變，而miR-126在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能及血管再生及炎癥反應(yīng)中起著重要作用〔23〕，因此miR-126可能成為冠心病合并糖尿病新的血清學(xué)檢測(cè)指標(biāo)及治療靶點(diǎn)。此外，mir-221/222在血管平滑肌細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞的生理中起著重要作用，主要參與血管損傷過程中的血管重塑，維持血管內(nèi)皮的完整性和支持靜態(tài)內(nèi)皮細(xì)胞表型，通過作用于與誘導(dǎo)收縮蛋白表達(dá)有關(guān)的細(xì)胞周期調(diào)控因子p21Waf1/Cip1、p27Kip1和 p57Kip2，靶向激活血管內(nèi)皮細(xì)胞的再生活性，在動(dòng)脈粥樣硬化初始階段miR-221/222血管表達(dá)上調(diào)可抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增生，引起內(nèi)皮功能障礙與內(nèi)皮細(xì)胞凋亡〔24〕。

2.4 血管內(nèi)炎癥 糖尿病表現(xiàn)為一種全身炎癥狀態(tài)，損害血管內(nèi)皮功能，并有助于動(dòng)脈粥樣硬化的形成〔25〕。目前，下列因子已被證明參與體內(nèi)炎癥狀態(tài)有助于糖尿病血管并發(fā)癥：促炎性細(xì)胞因子〔白細(xì)胞介素(IL)-1、-6、-18，腫瘤壞死因子(TNF)-α，C反應(yīng)蛋白(CRP)〕、趨化因子〔單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP)-1、調(diào)節(jié)激活正常T細(xì)胞表達(dá)和分泌(RANTES)〕，黏附分子〔細(xì)胞間黏附分子(ICAM)-1，VCAM1、E-選擇素〕和核因子(NF)-κB。近期一項(xiàng)研究指出糖尿病和高脂血癥可引起代謝性炎癥和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，作用于血管平滑肌細(xì)胞，選擇性下調(diào)miR-10a、 miR-139b、miR-206和miR-222，增加鏈接蛋白和Rho激酶的表達(dá)，導(dǎo)致血管高反應(yīng)性和收縮功能障礙〔26〕。另一項(xiàng)臨床研究則證實(shí)mir-146a的表達(dá)與糖化血紅蛋白、胰島素抵抗、靶基因TRAF6和NF-κB的表達(dá)水平及循環(huán)中的TNF-α和IL-6水平呈負(fù)相關(guān)，但由于橫斷面研究的性質(zhì)，此研究不能建立因果關(guān)系，需進(jìn)一步細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)證實(shí)其相關(guān)性的確切作用〔27〕。

2.5 血液高凝狀態(tài) 糖尿病患者表現(xiàn)出血小板活化、黏附、聚集增強(qiáng)，血小板聚集的數(shù)量的增加，凝血因子(包括纖維蛋白原、凝血因子Ⅶ、Ⅷ因子，Ⅺ、Ⅻ因子，激肽釋放酶等)水平升高和血小板活化的產(chǎn)物(如β血小板球蛋白、血小板4因子，血栓素B2)增多〔28〕。而血栓形成是缺血性心血管事件發(fā)生至關(guān)重要的因素，心肌梗死(MI)和腦卒中事件大多數(shù)是由動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂，導(dǎo)致大動(dòng)脈閉塞引起的〔30〕。有研究表明miR-136-5p下調(diào)及miR-424-5p上調(diào)與下肢深靜脈血栓形成密切相關(guān)〔31〕，但有關(guān)糖尿病合并冠心病血液高凝狀態(tài)相關(guān)的miRNAs研究目前較少。

3 總 結(jié)

MiRNAs與冠心病合并糖尿病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，冠心病合并糖尿病患者血液中miRNAs表達(dá)異常，通過作用不同的靶基因，促進(jìn)或抑制代謝功能紊亂、心肌細(xì)胞肥大、心肌纖維化、心肌細(xì)胞凋亡、血管內(nèi)皮再生、血管內(nèi)炎癥等多種途徑，導(dǎo)致或加劇疾病進(jìn)展。而miRNAs在血液中有著極其穩(wěn)定的特性，因此miRNAs可能成為冠心病合并糖尿病疾病發(fā)展過程中的一個(gè)診斷標(biāo)志物及新的治療靶點(diǎn)，為疾病的診斷和治療提供幫助。

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〔2016-11-14修回〕

(編輯 袁左鳴)

王智慧(1966-)，男，教授，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，主要從事冠心病介入治療研究。

宋 健(1991-)，男，碩士，主要從事冠心病臨床研究。

R446.1

A

1005-9202(2017)13-3371-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.13.114

1 廊坊市華北石油廊坊礦區(qū)第一醫(yī)院