miRNA-375的研究進展

龍春梅 綜述，鐘 萍 審校

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州 遵義 563000； 2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院，四川 成都 610072)

miRNA最早是由Lee等于1993年在線蟲中發(fā)現(xiàn)[1]。Lee等通過抑制lin-4基因來控制秀麗隱桿線蟲幼蟲發(fā)育的時間。當(dāng)Lee等分離了lin-4基因后，發(fā)現(xiàn)lin-4不產(chǎn)生編碼蛋白質(zhì)的mRNA，而是產(chǎn)生一種短的非編碼RNA，即lin-4編碼的小RNA片段通過與lin-14的3’ UTR的不完全配對互補，進一步影響lin-4的翻譯。接著2000年，第二個小RNA被發(fā)現(xiàn)。let-7RNA通過抑制lin-41以促進秀麗隱桿線蟲發(fā)育后期的轉(zhuǎn)變[2]。并且發(fā)現(xiàn)let-7RNA在許多物種中是保守的[3]。一年后，研究人員又發(fā)現(xiàn)lin-4和let-7編碼的小RNA只是眾多小RNA中的一部分?？蒲腥藛T開始使用“microRNAs”來表示這類小的調(diào)節(jié)性RNA[4]。

目前認(rèn)為miRNA是一種大小約為 18～25個堿基的非編碼單鏈小分子RNA，是由單鏈 RNA 前體(pre-miRNA)經(jīng)過 Dicer 酶加工后生成，它通過與其目標(biāo)mRNA 分子的 3′端非編碼區(qū)域(3′untranslatedregion，3′UTR)互補匹配從而影響該 mRNA 分子的翻譯[5]。大多數(shù)microRNAs具有高度保守性、時序性、組織特異性等特點[6]，在不同組織、不同發(fā)育階段中miRNAs 的水平有顯著差異，這種表達(dá)模式具有分化的時序性和位相性，提示miRNAs有可能作為調(diào)控基因表達(dá)的分子在各項生命過程中發(fā)揮重要作用。而miRNA-375 是一個研究較為廣泛的miRNA，位于人類第 2 號染色體上，而位于大鼠 1號染色體上。miRNA-375位于 cryba2 之間的基因間區(qū)域(b-A2 晶狀體蛋白，眼睛晶狀體組分)和 Ccdc108(含卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì) 108)之間，屬于基因間型的miRNA[7]。miRNA-375最早發(fā)現(xiàn)于胰島β細(xì)胞內(nèi)，參與胰島的形成及胰島素的分泌[8]。

隨著對于miRNA表達(dá)譜的深入研究，而近年來大量研究發(fā)現(xiàn)其幾乎參與了所有的細(xì)胞生物學(xué)過程，包括個體生長、發(fā)育、分化、代謝、凋亡等，目前各類研究已將 miRNA-375 的功能進行了一定的闡述，其在糖尿病、原發(fā)性高血壓、先天性心臟病、腫瘤等疾病中均有一定的表現(xiàn)。

1 miRNA-375與糖尿病的關(guān)系

糖尿病是一組由多病因引起的以慢性高血糖為特征的代謝性疾病，由胰島素分泌和(或)作用缺陷所引起。1型糖尿病和2型糖尿病都伴隨著進行性β細(xì)胞凋亡。1型糖尿病是一種自免疫性疾病，通過免疫攻擊β細(xì)胞引起β細(xì)胞進行性死亡，多基因遺傳因素和環(huán)境因素共同參與其發(fā)病過程。2型糖尿病發(fā)病機制相對復(fù)雜，從以胰島素抵抗為主伴胰島素進行性分泌不足到以胰島素進行性分泌不足為主伴胰島素抵抗[9]。研究發(fā)現(xiàn)[8]miRNA-375可在胰島細(xì)胞中特異性表達(dá)，維持著α細(xì)胞和β細(xì)胞的正常數(shù)量，同時在胰腺發(fā)育、細(xì)胞生長和增殖中扮演著重要角色。

1.1 miRNA-375與胰島素的合成和分泌胰島素是胰腺內(nèi)胰島β細(xì)胞受內(nèi)源性或外源性物質(zhì)刺激而分泌的一種蛋白質(zhì)類激素，對維持人體血糖的平衡起著重要作用，它的分泌不足，將引起高血糖、糖尿病及糖尿病并發(fā)癥。近年來相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)miRNA-375可以調(diào)控胰島素的合成和分泌，在β細(xì)胞中過表達(dá)miRNA-375會減少胰島素分泌，然而低表達(dá)miRNA-375 就能促進胰島素分泌，說明miRNA-375與2型糖尿病胰腺分泌有著極大的相關(guān)性[10]。miRNA-375已成為調(diào)節(jié)人體血糖的平衡器。miRNA-375通過調(diào)控重組胰島素樣生長因子l(Mtpn)從而改變細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)肌動蛋白絲組成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，促進含胰島素的小泡和細(xì)胞膜融合，從而釋放胰島素。miRNA-375還通過與Mtpn的mRNA 結(jié)合，負(fù)性調(diào)控Mtpn蛋白質(zhì)的表達(dá)，抑制胰島素分泌。另一項研究發(fā)現(xiàn)miRNA-375能負(fù)調(diào)控磷脂酰肌醇依賴型蛋白激酶1(phos—phoinositide dependent kinase 1，PDKl)的表達(dá)，進而下調(diào)胰島素的表達(dá)。而且葡萄糖也能下調(diào)胰島β細(xì)胞中的miR-375 的轉(zhuǎn)錄，PDK1表達(dá)量進而增加，促進細(xì)胞合成胰島素[11]。

1.2 miRNA-375與胰島的生長、發(fā)育miR-375不僅影響胰島素的合成和分泌，同時在胰島β細(xì)胞的生長發(fā)育過程中起著非常重要的地位[12]。miR-375通過調(diào)控β細(xì)胞分化過程中的基因表達(dá)[13]，并在轉(zhuǎn)錄水平特異性地調(diào)節(jié)胰島表達(dá)。成熟的miR-375作用于它的靶基因以發(fā)揮其功能。例如Soxl7、Sox9、GATA6、Hnflβ和Pax6；Cavl、Id3、Aifml、Eenel、HuD、cadml等是胰腺細(xì)胞的生長和增殖的相關(guān)靶基因。miR-375的過表達(dá)可以抑制Hnf1β和Pax6 蛋白表達(dá)，但是抑制miR-375 的表達(dá)又可上調(diào) Hnf1β 和 Pax6 蛋白的表達(dá)[9]。miR-375是通過調(diào)控以上這些因子來實現(xiàn)對胰腺生長發(fā)育的調(diào)節(jié)的。

1.3 循環(huán)miRNA-375可作為2型糖尿病生物標(biāo)志物循環(huán)及體液中存在豐度不同的DNA或RNA分子，在不同體液中miRNA的類別和濃度存在差異，而且血液中miRNAs濃度和類別的變化與多種疾病相關(guān)。這提示循環(huán)miRNA可以充當(dāng)一種生物標(biāo)志物來輔助診斷某些疾病。研究表明miRNAs有一些作為生物標(biāo)志物的有利條件[14]：①循環(huán)miRNAs來源豐富，不僅存在于血液里，還存在于體液中，如尿液、唾液、羊水和乳汁等[15]。②大部分miRNAs具有高度保守性，可將大量實驗結(jié)果運用到疾病的研究上。③循環(huán)中的miRNAs有較好的穩(wěn)定性，采用常規(guī)總RNA 提取方法就可以獲得滿足實驗要求的 miRNAs。這樣血清或血漿中提取的miRNA均可作為可靠的樣本[16]。④循環(huán)miRNAs易于檢測，目前認(rèn)為qRT-PCR方法操作便捷、高效，而且具有相對的特異性和敏感性。而miR-375是一個在進化上高度保守的miRNA，在胰島β細(xì)胞中表達(dá)。在人和小鼠的胰腺中，miRNA-375是表達(dá)量最高的一個miRNAs，所以可將其作為胰島特異性的標(biāo)志物，進一步作2型糖尿病生物標(biāo)志物。

1.4 miR-375與2型糖尿病早期診斷 2型糖尿病患者在患病早期并沒有明顯的“三多一少”等癥狀，但是在機體內(nèi)部可能已經(jīng)發(fā)生了一些變化。UKPDS的研究表明，新診斷的2型糖尿病患者中其胰島β細(xì)胞功能已下降至二分之一，而在糖耐量異常、空腹血糖異?；?型糖尿病初期，通過生活方式及藥物干預(yù)可明顯延長糖尿病的進程。在疾病早期應(yīng)用循環(huán)標(biāo)記物檢測是一個可行的辦法。而在2型糖尿病易感非糖尿病個體(s-NGT)和新診斷2型糖尿病患者血清中miR-375有顯著性差異。2型糖尿病前驅(qū)個體和新診斷的2型糖尿病個體，血清miR-375的水平也有顯著性差異[17]。因此miR-375 可作為2型糖尿病早期診斷的指標(biāo)之一。

2 miRNA-375 與原發(fā)性高血壓

原發(fā)性高血壓是慢性血管疾病的重要危險因素之一，其發(fā)病機制主要包括神經(jīng)機制、腎臟機制、激素機制、血管機制、胰島素抵抗等。約50%原發(fā)性高血壓患者存在不同程度胰島素抵抗，在肥胖、血甘油三酯升高、高血壓及糖耐量減退同時并存的四聯(lián)癥患者中最為明顯。近年來認(rèn)為胰島素抵抗是2型糖尿病和高血壓發(fā)生的共同生理基礎(chǔ)。多數(shù)認(rèn)為胰島素抵抗造成繼發(fā)性高胰島素血癥引起的，繼發(fā)性高胰島素血癥使腎臟水鈉重吸收增強，交感神經(jīng)系統(tǒng)活性亢進，動脈彈性減退，從而使血壓升高。miRNA-375最早認(rèn)為在胰腺中特異性表達(dá)，參加轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控。后續(xù)一系列研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-375的靶基因和靶蛋白比較多，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，目前認(rèn)為miRNA-375在高血壓的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用。江洪等[18]實驗發(fā)現(xiàn)原發(fā)性高血壓組miRNA-375表達(dá)水平高于健康組。因此我們可以推斷miRNA-375過高表達(dá)或許參與原發(fā)性高血壓疾病的發(fā)生和發(fā)展，進一步探討miRNA-375在高血壓病中的調(diào)控機制，盡可能的尋找miRNA-375的調(diào)控基因以及靶基因，以miRNA-375為靶點設(shè)計小分子物質(zhì)拮抗miRNA-375的作用，或許可以作為治療高血壓病的藥用靶向。

3 miRNA-375 與先天性心臟病

王麗華等[19]通過實驗發(fā)現(xiàn)miRNA-375在室間隔缺損胚胎心肌組織中的表達(dá)顯著升高，還有研究表明miRNA-375在先天性心臟病胎兒的孕母(妊娠 18～22 周)血液中也呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)[20]。而心臟胚胎時期的發(fā)生發(fā)育主要受 Notch、BMP、PKB/AKT 等信號通路的調(diào)控[21]。其中Notch 信號通路參與了心臟房室管、瓣膜、流出道及肌小梁的形成等過程，其關(guān)鍵分子突變可導(dǎo)致一系列的先天性心臟病[22]。王麗華等[19]研究獲得了miRNA-375過表達(dá)可致斑馬魚心臟發(fā)育異常的證據(jù)，并揭示了其抑制 P19 細(xì)胞增殖、促進其凋亡、抑制其向心肌細(xì)胞分化的作用，而其具體機制可能涉及 miRNA-375 對靶基因 Notch2 及其 Notch 信號通路的調(diào)控，從而為先天性心臟病的預(yù)治提供了可能的干預(yù)新靶標(biāo)。

4 miRNA-375與腫瘤的關(guān)系

隨著對miRNAs的深入研究，發(fā)現(xiàn)miRNA-375不僅存在于胰腺組織中，更廣泛的存在于各組織器官中并且在癌細(xì)胞的凋亡、增殖和分化過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它們或者是致癌基因，或者是充當(dāng)著腫瘤抑制物成分，它們表達(dá)量的變化或多或少的影響著癌癥的發(fā)生發(fā)展[23，24]。眾多研究發(fā)現(xiàn)[25，26]，在頭頸部腫瘤、肝癌、胃癌、骨腫瘤等腫瘤中明顯下調(diào)，但在乳腺癌和前列腺癌中卻顯著上調(diào)。并且miRNA-375在前列腺癌和乳腺癌中起到促腫瘤生長作用。因此miRNA-375可能成為調(diào)控腫瘤細(xì)胞生長的一個新靶點，并且miRNA-375表達(dá)水平的監(jiān)測能促進腫瘤的早期診斷和預(yù)后判斷。

5 展望

miRNA 的發(fā)現(xiàn)改變了對基因表達(dá)調(diào)控的常規(guī)理解。隨著對 miRNA 了解的深入，其在細(xì)胞分化、生物發(fā)育及疾病發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮巨大的作用，引起了科研工作者越來越多的的關(guān)注。隨著對miRNA 作用機理的進一步的深入研究，以及利用最新的基因芯片技術(shù)和高通量測序水平對于miRNA和疾病之間的關(guān)系進行研究，將會使人們對于高等真核生物基因表達(dá)調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)理解提高到一個新的水平。這也將使 miRNA-375 可能成為疾病診斷的新的生物學(xué)標(biāo)記，還可能使得這一分子成為藥靶，或是模擬這一分子進行新藥研發(fā)，將可能會給人類疾病的治療提供一種新的手段。