MiRNAs與妊娠期糖尿病發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

謝奇君，劉嵐

妊娠期糖尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）是指孕婦在妊娠期發(fā)生或首次發(fā)現(xiàn)不同程度的糖代謝異常（妊娠前已知有糖尿病的孕婦除外）[1]。GDM是一種特殊類型的糖尿病，是圍生期常見合并癥之一，嚴(yán)重?fù)p害母嬰健康，包括早產(chǎn)、流產(chǎn)、胎兒生長(zhǎng)受限和新生兒低血糖、高胰島素血癥等，并且孕婦的妊娠結(jié)局具有異質(zhì)性，應(yīng)個(gè)體化處理[2]。近年來，GDM的發(fā)病機(jī)制有新的研究進(jìn)展，主要與胰島素抵抗（insulin resistance，IR）、炎癥因子、脂肪細(xì)胞因子和營(yíng)養(yǎng)因素等有關(guān)。

微小 RNAs（microRNAs，miRNAs）是一類長(zhǎng)度為19～24個(gè)核苷酸的單鏈小分子非編碼RNA，通過與靶 mRNA 的 3′非翻譯區(qū)（3′untranslated regions，3′UTR）特異性結(jié)合來影響靶mRNA的翻譯或穩(wěn)定性，繼而調(diào)控基因的表達(dá)[3]。隨著分子生物技術(shù)的不斷成熟和對(duì)基因組的認(rèn)識(shí)，miRNAs在婦科腫瘤和妊娠等婦產(chǎn)科領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。已有研究表明miRNAs在GDM的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用，妊娠早期檢測(cè)血清中miRNAs表達(dá)可以預(yù)測(cè)GDM的發(fā)生[4]。近年來隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)miRNAs可能通過IR、胰島素分泌異常、脂肪因子等途徑參與GDM的發(fā)生。

1 MiRNAs與IR

妊娠期胎盤產(chǎn)生的胎盤生乳素、催乳素、腎上腺皮質(zhì)激素以及孕激素等均具有抗胰島素作用，是妊娠期生理性 IR。近年來研究發(fā)現(xiàn)，GDM中與miRNAs有關(guān)的IR機(jī)制主要是胰島素受體異常、胰島素受體后因素和與IR相關(guān)的基因因素。

1.1 MiRNAs與胰島素受體異常 胰島素通過與胰島素受體上的α亞基結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)，胰島素與胰島素受體結(jié)合后，受體發(fā)生結(jié)構(gòu)構(gòu)象變化，繼而激活酪氨酸激酶，進(jìn)行自我磷酸化和胰島素受體后的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。自我磷酸化是β亞基位點(diǎn)的酪氨酸殘基磷酸化，也是磷酸化胰島素受體底物（insulin receptor substrate，IRS）上的酪氨酸殘基，以進(jìn)行胰島素受體后的信號(hào)傳導(dǎo)[5]。對(duì)胰島素敏感的組織細(xì)胞如脂肪細(xì)胞、肝細(xì)胞、肌肉細(xì)胞等的細(xì)胞膜上都存在大量胰島素受體。

在2型糖尿病的研究中發(fā)現(xiàn)，蛋白激酶C（PKC）和糖原合成酶可以使IRS-1上的絲氨酸或蘇氨酸磷酸化，繼而抑制酪氨酸磷酸化，發(fā)生IR[6]。近年來諸多研究發(fā)現(xiàn)，miRNAs也能通過影響胰島素受體造成IR，參與GDM的發(fā)生。

李偉等[7]研究通過比較胎兒和胎盤娩出后，GDM和正常妊娠婦女胎盤胰島素信號(hào)通路的相關(guān)miRNAs差異表達(dá)發(fā)現(xiàn)，GDM組胎盤組織中miR-126表達(dá)顯著高于正常對(duì)照組。Fang等[8]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IRS-1是miR-126的一個(gè)潛在靶點(diǎn)，提示miR-126可能通過IRS-1參與IR。

1.2 MiRNAs與胰島素受體后因素 胰島素與胰島素受體上的α亞基結(jié)合后，誘導(dǎo)β亞基的酪氨酸殘基磷酸化，進(jìn)一步激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子的酪氨酸磷酸化。細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑主要有3條，分別是Ras復(fù)合途徑、磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）途徑和CAP/Cbl/Tc10途徑。

Ras復(fù)合途徑依次激活生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白2（Grb2）/SOS蛋白、Ras和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）參與細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和分化。PI3K途徑位于胰島素受體后，是調(diào)節(jié)糖代謝的重要途徑。一是可以促進(jìn)磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate，PIP2）的形成；二是可以激活蛋白激酶B（protein kinase B，AKT），增加細(xì)胞表面的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（GLUT1）和GLUT4，促進(jìn)肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和肝細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取[9]；三是可以抑制磷酸烯醇式丙酮酸激酶來抑制糖異生，通過以上3種作用促進(jìn)葡萄糖利用和糖原生成。CAP/Cbl/Tc10途徑依次激活CAP、Cbl和Tc10促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)，具體機(jī)制尚不清楚。

1.2.1 MiRNAs與PI3K途徑 PI3K途徑是大部分糖代謝在胰島素作用下的通路[10]。李偉等[7]研究選取GDM孕婦35例（GDM組）和同期正常孕婦35例（對(duì)照組），結(jié)果顯示GDM組與對(duì)照組的胰島素信號(hào)通路相關(guān)的miRNAs有52種差異表達(dá)，其中47種表達(dá)升高、5種表達(dá)降低，其中miR-372-3p在GDM組的表達(dá)明顯高于對(duì)照組。Chen等[11]研究證實(shí)，miR-372可能參與PI3K/AKT通路，磷酸化通路中的某些信號(hào)分子形成IR，但還需要進(jìn)一步研究證實(shí)。李偉等[7]還發(fā)現(xiàn)，miR-29a在GDM組中的表達(dá)高于對(duì)照組，推測(cè)可能是由于miR-29a對(duì)胎盤組織胰島素敏感的葡萄糖攝取有抑制作用。并且Zhao等[4]動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，miR-29a可以通過上調(diào)PKC2影響PI3K通路，造成IR。miR-126在GDM組中的表達(dá)顯著高于對(duì)照組，可能與其抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性有關(guān)，該酶被抑制后，糖異生減弱，葡萄糖水平上升，因此推測(cè)miR-126與GDM孕婦胎盤組織IR有關(guān)。

1.2.2 MiRNAs與GLUT GLUT是以易化擴(kuò)散的方式順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的一類跨膜蛋白分子，不損耗能量，且其在胞內(nèi)合成。胎盤中主要存在3種GLUT，分別是 GLUT1、GLUT3 和 GLUT4，負(fù)責(zé)母體與胎兒之間的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)。同時(shí)，GLUT還是胰島素信號(hào)通路的下游環(huán)節(jié)，胰島素可以刺激GLUT通過易位作用從胞內(nèi)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜上。目前研究表明，GLUT的分布密度或其本身的變異決定了胰島素的生物學(xué)效應(yīng)以及葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)[12]。若胎盤組織中的GLUT表達(dá)異常，則會(huì)造成胰島素通路異常，細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取減少，血糖升高，胎兒對(duì)葡萄糖的利用減少，同時(shí)也會(huì)造成孕婦自身IR，最終可能會(huì)導(dǎo)致GDM、早產(chǎn)、流產(chǎn)、胎兒生長(zhǎng)受限和新生兒低血糖、高胰島素血癥等。馬文革等[13]選取GDM孕婦（GDM組）和正常孕婦（對(duì)照組）各30例，通過熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）和免疫組織化學(xué)染色法檢測(cè)胎盤組織GLUT1、GLUT4的轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平，并用熒光定量PCR檢測(cè)miR-518d的相對(duì)表達(dá)量。結(jié)果顯示GDM組GLUT1和GLUT4的轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平均低于對(duì)照組，GDM組胎盤組織miR-518d的相對(duì)表達(dá)量顯著高于對(duì)照組，提示miR-518d含量與GLUT1、GLUT4的mRNA和蛋白含量均呈負(fù)相關(guān)。Target scan軟件預(yù)測(cè)在mRNA的3′UTR上存在miR-518d的結(jié)合位點(diǎn)。因此推測(cè)孕婦胎盤組織中miR-518d表達(dá)增多，作用于mRNA的3′UTR，抑制mRNA轉(zhuǎn)錄并誘導(dǎo)其降解，隨后抑制GLUT1、GLUT4的轉(zhuǎn)錄和翻譯，并抑制葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)，使胰島素的敏感性降低，最終導(dǎo)致IR，造成GDM的發(fā)生。

檀麗等[14]研究選取45例GDM孕婦作為GDM組，40例正常孕婦作為對(duì)照組，首先檢測(cè)胎盤中的miRNAs表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)miR-95和miR-548am在GDM組的表達(dá)水平明顯高于對(duì)照組，miR-1246在GDM組的表達(dá)水平明顯低于對(duì)照組。在血清中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)GDM組空腹血糖（FBG）、空腹胰島素（FINS）和IR指數(shù)（HOMA-IR）明顯高于對(duì)照組，而胰島素敏感指數(shù)（HOMA-ISI）明顯低于對(duì)照組。在胎盤組織中檢測(cè)GLUT的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)GDM組GLUT1、GLUT3和GLUT4的表達(dá)水平顯著低于對(duì)照組。綜上，提示胎盤表達(dá)異常的miR-95、miR-548am、miR-1246能夠靶向作用于GLUT1、GLUT3和GLUT4，抑制這3種GLUT的表達(dá)，引起胰島素受體后信號(hào)通路障礙，造成IR，導(dǎo)致細(xì)胞攝取葡萄糖障礙，血糖水平升高，從而引發(fā)GDM。

1.2.3 MiRNAs與Ras復(fù)合途徑 部分研究證明，Ras復(fù)合途徑的異常也會(huì)造成胰島素信號(hào)通路的異常，造成IR，發(fā)生GDM。張惠等[15]選取飲食+運(yùn)動(dòng)治療的GDM患者、胰島素治療的GDM患者和正常妊娠婦女各100例，檢測(cè)胎盤組織中miR-143的含量，結(jié)果顯示，miR-143在GDM飲食+運(yùn)動(dòng)治療和胰島素治療者的表達(dá)水平均高于正常妊娠婦女。Iliopoulos等[16]研究發(fā)現(xiàn)，miR-143在脂肪細(xì)胞中高表達(dá)，其可能會(huì)作用于靶基因細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶5（ERK5），阻礙Ras復(fù)合途徑，造成胰島素信號(hào)通路異常，引起IR，但其具體機(jī)制還需進(jìn)一步研究。王曉晶等[17]選取839例GDM孕婦作為GDM組以及880例糖耐量正常的孕婦作為對(duì)照組，研究發(fā)現(xiàn)，GDM組has-miR-27a基因的單核苷酸多態(tài)性（SNP）位點(diǎn)rs895819的C等位基因分布頻率比對(duì)照組低，TT純合子基因型的孕婦比CC純合子基因型的孕婦更易發(fā)生GDM，提示T等位基因可升高GDM的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。而此前其他研究發(fā)現(xiàn)，C等位基因向T等位基因轉(zhuǎn)換會(huì)促進(jìn)miR-27a的成熟，使miR-27a表達(dá)上調(diào)，對(duì)MAPK通路的抑制作用增強(qiáng)。也有研究表明，miR-27a可以抑制胰島素信號(hào)通路中的INS-1和胰島素受體，兩者造成IR，導(dǎo)致GDM的發(fā)生[18]。

1.3 MiRNAs與IR相關(guān)基因 過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferater-activated receptor，PPAR）是一類由配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子超家族成員。PPAR 包括 PPAR-α、PPAR-β/δ和 PPAR-γ 3種亞型。其中，PPAR-γ在糖代謝中起重要的調(diào)節(jié)作用，其在PI3K信號(hào)通路中能夠增加PI3K基因表達(dá)，增強(qiáng)胰島素敏感性，還能促進(jìn)GLUT4基因表達(dá)，促進(jìn)葡萄糖攝取[19]。Abbasi等[20]研究發(fā)現(xiàn) PPAR-γ 可通過抑制JAK-STAT途徑使瘦素（leptin）合成減少，促進(jìn)胰島素分泌。在脂聯(lián)素（adiponectin）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，PPAR-γ和PPAR-α在脂聯(lián)素受體1、脂聯(lián)素受體2上存在作用靶點(diǎn)[21]，可以減少IR的發(fā)生。還有研究表明，PPAR-α可能在GDM胎盤中低表達(dá)[22]。

近年來，許多研究證實(shí)miR-518d通過作用于PPAR-α參與GDM的發(fā)生。常玉華等[23]研究發(fā)現(xiàn)，GDM孕婦血清以及胎盤組織miR-518d的表達(dá)水平均顯著高于正常孕婦。并且比較兩者的血清雌二醇水平以及胰島素水平發(fā)現(xiàn)，GDM孕婦血清雌二醇水平顯著高于正常孕婦，而血清胰島素水平顯著低于正常孕婦。Pearson相關(guān)性分析表明，胎盤組織miR-518d的表達(dá)水平與血清雌二醇水平呈正相關(guān)，與血清胰島素水平呈負(fù)相關(guān)。應(yīng)用基因預(yù)測(cè)軟件發(fā)現(xiàn)，在PPAR-α基因的3′UTR存在一個(gè)miR-518d的結(jié)合位點(diǎn)，提示PPAR-α可能是miR-518d的一個(gè)靶基因。故推測(cè)miR-518d可能通過識(shí)別并結(jié)合PPAR-α來降低機(jī)體對(duì)胰島素的敏感性，造成IR，使機(jī)體的糖攝入減少；雌二醇可能通過某種機(jī)制促進(jìn)胎盤miR-518d表達(dá)，作用于靶基因PPAR-α，抑制其表達(dá)而降低胰島素敏感性，造成IR，參與GDM的發(fā)生，但具體機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。

錢源等[24]選取3例口服葡萄糖耐量試驗(yàn)（oral glucose tolerance test，OGTT）確診但未治療的GDM患者作為GDM組，同期3例健康孕婦作為對(duì)照組，對(duì)網(wǎng)膜下脂肪進(jìn)行全基因組甲基化水平檢測(cè)。結(jié)果顯示有1 298個(gè)基因低甲基化，1 570個(gè)基因高甲基化。在miRNAs區(qū)域具有甲基化差異位點(diǎn)的基因包括：間皮素（mesothelin，MSLN）、ATP282、miR-886、miR-202、miR-1228、miR-346、miR-886、miR-526A1、miR-548N、miR-654、miR-886 和 miR-300。其中miR-346的作用靶點(diǎn)位于受體相互作用蛋白140（receptor-interacting protein 140，RIP140）的 5′UTR。RIP140是一種轉(zhuǎn)錄輔抑制因子，其與核受體結(jié)合后能抑制脂肪組織等多種代謝組織中靶基因的轉(zhuǎn)錄。GDM孕婦miR-346的甲基化差異可能會(huì)影響其靶基因RIP140的表達(dá)，并進(jìn)一步影響糖酵解、三酰甘油合成、三羧酸循環(huán)和脂肪酸β氧化等多種代謝途徑相關(guān)基因的表達(dá)，從而參與GDM的發(fā)生[25]。

2 MiRNAs與胰島素分泌異常

正常妊娠到中晚期時(shí)，由于體內(nèi)拮抗胰島素的物質(zhì)分泌增多，如腫瘤壞死因子、瘦素、胎盤生乳素、孕酮、皮質(zhì)醇和胎盤胰島素酶等，使胰島素在孕婦體內(nèi)的敏感度下降，而為了維持正常的糖代謝，胰島素代償性分泌增多，使血糖水平在整個(gè)妊娠期維持正常水平。如果妊娠期婦女上述代償功能減弱，血糖將不能維持在正常水平，最終可導(dǎo)致GDM。胰島素分泌異常常提示胰島β細(xì)胞功能異常，所以在妊娠期出現(xiàn)胰島素分泌異常，通常需要給予胰島素治療。妊娠早期的空腹血糖較低，應(yīng)用胰島素治療時(shí)應(yīng)注意用量，否則容易造成孕婦低血糖。隨著妊娠不斷進(jìn)行，拮抗胰島素的物質(zhì)分泌增多，胰島素敏感性下降，此時(shí)胰島素用量也要加大。分娩時(shí)，由于產(chǎn)婦體力消耗大，攝入能量少，所以胰島素用量應(yīng)相應(yīng)減少。分娩后，胎盤排出體外，體內(nèi)拮抗胰島素的物質(zhì)迅速減少，所以要及時(shí)調(diào)整胰島素用量，防止低血糖或高血糖的發(fā)生。

全基因組關(guān)聯(lián)研究表明，大部分2型糖尿病相關(guān)基因與胰島β細(xì)胞的增殖和功能有關(guān)，而IR的相關(guān)基因只占少數(shù)[26]。因此，胰島β細(xì)胞的增殖和功能調(diào)控是糖尿病研究的核心領(lǐng)域，而關(guān)于miRNAs在胰島β細(xì)胞發(fā)育、增殖過程中所發(fā)揮作用的研究仍然有限。

孫天虹等[27]研究分別選取135例GDM患者以及同期正常孕婦作為研究組和正常組，檢測(cè)其外周血miR-29、miR-375的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)研究組miR-29的表達(dá)水平顯著低于正常組，miR-375的表達(dá)水平顯著高于正常組。正常孕婦的血漿FINS水平顯著高于GDM孕婦，推測(cè)β細(xì)胞功能的下降可能導(dǎo)致胰島素分泌減少，從而參與GDM的發(fā)生。提示miR-375高表達(dá)可促進(jìn)胰島β細(xì)胞凋亡，而miR-29低表達(dá)可抑制胰島β細(xì)胞的分化與成熟，繼而使胰島β細(xì)胞胰島素分泌功能下降，導(dǎo)致GDM的發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)，miR-375在胰島β細(xì)胞中發(fā)揮重要作用，其可下調(diào)丙酮酸脫氫酶激酶同工酶1（PDK1）的表達(dá)，抑制葡萄糖對(duì)胰島素分泌的刺激作用，抑制胰島素分泌，誘導(dǎo)發(fā)生嚴(yán)重糖尿病[28]。

王曉晶等[17]研究GDM孕婦和正常孕婦has-miR-124a基因SNP位點(diǎn)rs531564的基因型頻率，結(jié)果顯示，其基因型頻率無顯著差異。miR-124a在胰腺中含量豐富，參與胰島β細(xì)胞分化。在胰島素胞吐過程中，miR-124a的高表達(dá)可以使多種分泌蛋白以及轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)減少，抑制葡萄糖對(duì)胰島素分泌的刺激作用[29]。雖然王曉晶等[17]研究結(jié)果未發(fā)現(xiàn)中國(guó)漢族人群GDM發(fā)病基因型的分布差異，但有其他研究發(fā)現(xiàn)羅馬人pre-miR-124a基因SNP位點(diǎn)rs531564 G等位基因可增加2型糖尿病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[30]。推測(cè)2型糖尿病與GDM的發(fā)病機(jī)制可能有所不同或存在種族遺傳差異。has-miR-124a基因的SNP位點(diǎn)rs531564與GDM發(fā)病的相關(guān)性還需要進(jìn)一步的大規(guī)模研究來證實(shí)。

3 MiRNAs與脂肪因子

脂肪因子是指脂肪細(xì)胞分泌的一些因子，如瘦素、脂聯(lián)素、內(nèi)脂素、抵抗素（resistin）和視黃醇結(jié)合蛋白4（RBP4）等。瘦素是一種由脂肪細(xì)胞分泌的蛋白激素，可以調(diào)控胰島素的分泌、葡萄糖的利用，改變胰島素敏感性。脂聯(lián)素主要是由成熟脂肪細(xì)胞合成和分泌，具有降低血脂和血糖、增加胰島素敏感性、抑制動(dòng)脈粥樣硬化形成等多種作用。內(nèi)臟脂肪素（visfatin）簡(jiǎn)稱內(nèi)脂素，有多項(xiàng)研究報(bào)道GDM患者血漿內(nèi)脂素濃度明顯低于正常妊娠女性，但也有研究發(fā)現(xiàn)GDM孕婦體內(nèi)內(nèi)脂素水平與正常妊娠女性相比升高或無顯著變化，因此內(nèi)脂素與GDM的關(guān)系仍有爭(zhēng)議。抵抗素主要是由脂肪細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌，妊娠時(shí)抵抗素水平升高，但GDM患者的血清抵抗素水平是否高于正常孕婦還未確定。RBP是維生素A的運(yùn)載蛋白，研究發(fā)現(xiàn)GDM患者血清RBP4水平顯著高于正常孕婦，提示其與GDM的發(fā)生有關(guān)[31]。近年來許多研究發(fā)現(xiàn)，脂肪因子與IR以及2型糖尿病的發(fā)病關(guān)系密切，其在GDM的發(fā)生中也起到一定的作用。

目前，miRNAs作用于脂肪因子參與GDM發(fā)生方面的研究還未取得顯著進(jìn)展。檀麗等[14]研究miR-95、miR-548am和miR-1246與GDM發(fā)病的關(guān)系時(shí)，還檢測(cè)了研究對(duì)象血清瘦素、脂聯(lián)素、內(nèi)脂素、抵抗素和RBP4的水平，發(fā)現(xiàn)GDM孕婦脂聯(lián)素和內(nèi)脂素水平顯著低于正常孕婦，瘦素、抵抗素和RBP4顯著高于正常孕婦。因此推測(cè)，胎盤中異常表達(dá)的miR-95、miR-548am和miR-1246能夠靶向調(diào)節(jié)瘦素、脂聯(lián)素、內(nèi)脂素、抵抗素和RBP4等脂肪因子表達(dá)，引起脂肪因子分泌紊亂，進(jìn)而參與GDM的發(fā)生。

4 結(jié)語

GDM對(duì)孕婦、胎兒均會(huì)造成嚴(yán)重的不良后果，其發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，目前發(fā)現(xiàn)miRNAs通過IR、胰島素分泌異常和脂肪因子等方面參與GDM的發(fā)病，但除此之外，GDM的發(fā)生還與炎癥、飲食等有關(guān)。隨著研究的不斷深入，miRNAs與GDM的發(fā)病機(jī)制之間的關(guān)系將逐漸明確，可以用于GDM的早期篩查和診斷，從而早干預(yù)，減少GDM的發(fā)生，為GDM的治療提供新思路。