miRNA 和脂聯(lián)素在2 型糖尿病發(fā)病機(jī)制中的研究

楊立順，陳思佳，康建華

（天津市北辰區(qū)中醫(yī)醫(yī)院檢驗(yàn)科，天津 300400）

糖尿?。╠iabetes mellitus，DM）是一種代謝性疾病，是繼心血管病和腫瘤之后第3 位威脅人們健康和生命的非傳染性疾病[1]。世界上DM 患者超過(guò)4.2億人，其中超過(guò)90%為2 型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM），其已經(jīng)成為一個(gè)十分突出的公共衛(wèi)生和社會(huì)問(wèn)題，給國(guó)家和社會(huì)造成了極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和社會(huì)壓力[2]。注射胰島素、口服降糖藥物及胰島素增敏劑等藥物治療無(wú)法從根本上解決問(wèn)題，胰腺和胰島移植這種替代治療受限于供體來(lái)源且免疫排斥反應(yīng)極大[3]。探索糖尿病的發(fā)病機(jī)制，尋找有效的治療靶點(diǎn)，以阻止疾病的發(fā)生發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)今科學(xué)界普遍關(guān)注的問(wèn)題。血液中脂聯(lián)素水平與胰島素抵抗呈負(fù)相關(guān)，即脂聯(lián)素水平越低，患糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)越高[4]。此外研究發(fā)現(xiàn)[5]，微小RNA（miRNA）具有調(diào)控脂聯(lián)素表達(dá)的作用，且在T2DM 患者中發(fā)現(xiàn)部分miRNA 差異表達(dá)，其可能通過(guò)調(diào)節(jié)脂聯(lián)素表達(dá)在T2DM 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。本文就脂聯(lián)素的功能、miRNA 在糖尿病中的調(diào)節(jié)作用、miRNA 與脂聯(lián)素的調(diào)節(jié)關(guān)系及其在T2DM 中的作用作一綜述，以期為T(mén)2DM 的早期診斷治療提供潛在的靶點(diǎn)和強(qiáng)有力的證據(jù)。

1 脂聯(lián)素的功能

胰島素抵抗是指由各種原因?qū)е碌囊葝u素促進(jìn)葡萄糖攝取和利用的效率下降，胰島素抵抗常伴有高胰島素血癥的發(fā)生，易導(dǎo)致代謝綜合征和T2DM。脂聯(lián)素的一個(gè)重要功能就是增加胰島素的敏感性[6]。在肥胖小鼠中敲除脂聯(lián)素基因能誘導(dǎo)胰島素抵抗、血漿游離脂肪酸的延遲清除、肌肉中脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（FATP-1）mRNA 水平低下以及血漿中的TNFα 增加，而通過(guò)病毒介導(dǎo)脂聯(lián)素表達(dá)能顯著逆轉(zhuǎn)小鼠模型中這些指標(biāo)的水平和胰島素抵抗[7]。此外，脂聯(lián)素在脂肪萎縮小鼠中也能發(fā)揮逆轉(zhuǎn)胰島素抵抗的作用。

脂聯(lián)素通過(guò)與其受體AdipoR1 和AdipoR2 結(jié)合實(shí)現(xiàn)其對(duì)胰島素抵抗的作用。脂聯(lián)素的受體AdipoR1 和AdipoR2 分別與球型脂聯(lián)素和全長(zhǎng)脂聯(lián)素結(jié)合，介導(dǎo)腺苷酸激活蛋白激酶信號(hào)等通路的激活，促使脂肪酸的氧化和葡萄糖的利用[8]。AdipoR1在骨骼肌中大量表達(dá)，而AdipoR2 主要在肝臟中表達(dá)，因此肝和骨骼肌是脂聯(lián)素增強(qiáng)胰島素敏感作用的主要靶器官。Kita S 等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在原代大鼠的肝細(xì)胞中，脂聯(lián)素能夠增強(qiáng)胰島素抑制葡萄糖產(chǎn)生的能力。Du H 等[10]給小鼠注射脂聯(lián)素后，發(fā)現(xiàn)肝內(nèi)磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和葡萄糖-6-磷酸酶表達(dá)降低，推測(cè)脂聯(lián)素能夠使糖異生和糖元分解降低，減少內(nèi)源性葡萄糖的產(chǎn)生。另有研究表明[11]，APPL1 蛋白能與脂聯(lián)素受體結(jié)合，在胰島素和脂聯(lián)素信號(hào)通路中都具有重要的功能。APPL1 和脂聯(lián)素受體之間的相互作用可能是脂聯(lián)素增強(qiáng)胰島素信號(hào)和作用的分子機(jī)制。此外，脂聯(lián)素受體介導(dǎo)的神經(jīng)酰胺酶活性可能是增加胰島素敏感性的另一種機(jī)制[12]。肥胖降低了AdipoR1/R2 的表達(dá)水平，從而降低了脂聯(lián)素的敏感性，最終導(dǎo)致胰島素抵抗，即所謂的“惡性循環(huán)”。因此，在肥胖的糖尿病或代謝綜合征患者中，脂聯(lián)素受體激動(dòng)劑和脂聯(lián)素敏化劑應(yīng)該作為AdipoR1/R2 低表達(dá)水平患者的通用治療策略。

除胰島素抵抗外，胰島β 細(xì)胞功能受損也是導(dǎo)致T2DM 發(fā)病的關(guān)鍵因素之一[13]。研究發(fā)現(xiàn)[14]，脂聯(lián)素與胰島β 細(xì)胞功能相關(guān)，能阻止胰島β 細(xì)胞惡化和拮抗細(xì)胞凋亡。毒性脂質(zhì)沉積引起的局部炎癥和應(yīng)激導(dǎo)致胰島細(xì)胞功能異常，其與和細(xì)胞凋亡是單純胰島素抵抗發(fā)展為T(mén)2DM 的重要機(jī)制。研究表明[15]，脂聯(lián)素通過(guò)增加活性氧（ROS）的濃度促進(jìn)胰島β 細(xì)胞數(shù)量的增加。同時(shí)，脂聯(lián)素是“脂肪-胰島軸”的重要組成部分，能抑制胰島細(xì)胞的凋亡，脂聯(lián)素失調(diào)可能導(dǎo)致β細(xì)胞衰竭，從而導(dǎo)致T2DM[16]。脂聯(lián)素的另一功能是抗炎作用，其通過(guò)作用于巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，在許多器官中表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抗炎和抗纖維化活性。因此，脂聯(lián)素在動(dòng)脈粥樣硬化、T2DM 中具有保護(hù)作用。

2 miRNA 在糖尿病中的調(diào)節(jié)作用

miRNA 是內(nèi)源性RNA 的短序列（22 個(gè)核苷酸），主要充當(dāng)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)劑。人類(lèi)基因組編碼約1100 個(gè)miRNA，可調(diào)節(jié)約60%的基因表達(dá)[17]。miRNA 的失調(diào)與多種人類(lèi)疾病有關(guān)，包括動(dòng)脈粥樣硬化和心血管疾病。目前，已有研究發(fā)現(xiàn)[18]，miRNA 在糖代謝的某些功能中起著十分重要的作用，如miR-375 是胰島β 細(xì)胞特異性的miRNA，miR-375 的過(guò)表達(dá)可以負(fù)調(diào)控胰島素顆粒融合蛋白，進(jìn)而抑制胰島β 細(xì)胞中由葡萄糖所誘發(fā)的胰島素分泌；抑制miR-375 則可促進(jìn)胰島素信號(hào)通路和胰島素的分泌。在肥胖模型小鼠及T2DM 患者的胰腺組織中，miR-375 的表達(dá)水平均顯著高于對(duì)照組。此外，研究已經(jīng)證實(shí)miR-9、miR-21、miR-34a 和miR-146的過(guò)表達(dá)均能抑制胰島β 細(xì)胞分泌胰島素[19]。

miRNA 在胰島素抵抗的發(fā)病機(jī)制中同樣發(fā)揮重要作用。miR-181b 通過(guò)調(diào)節(jié)白色脂肪組織的內(nèi)皮細(xì)胞功能改善胰島素抵抗和葡萄糖穩(wěn)態(tài)[20]。研究顯示[21]，腸道菌群的衍生物色氨酸衍生代謝物能調(diào)節(jié)白色脂肪細(xì)胞中miR-181 家族的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)能量消耗和胰島素敏感性；此外，腸道微生物-miR-181 軸的失調(diào)是肥胖、胰島素抵抗和白色脂肪炎癥發(fā)生的必要條件，且miR-181a 和miR-181c 在新診斷的T2DM 患者中低表達(dá)，miR-338-3p 在長(zhǎng)期患病的T2DM 患者中的表達(dá)顯著下調(diào)，其可以作為T(mén)2DM 潛在的生物標(biāo)志物。此外，還有很多研究報(bào)道[22，23]，miRNA 與T2MD 的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，如miR-223、miR-126、miR-30a 和miR-130b 等。Sun X 等[24]研究顯示，miRNA Let-7 調(diào)節(jié)葡萄糖代謝和胰島素敏感性的多個(gè)方面，并提示敲低Let-7 可能是T2DM 的潛在治療方法。miR-200 家族在糖尿病小鼠的胰島中被強(qiáng)烈誘導(dǎo)，miR-200 的過(guò)表達(dá)足以誘導(dǎo)β 細(xì)胞凋亡和致死性T2D，這表明miR-200 家族在β 細(xì)胞存活和糖尿病的病理生理中也起著至關(guān)重要的作用[25]。miR-19a-3p 通過(guò)靶向SOCS3 增強(qiáng)胰島β 細(xì)胞的增殖和胰島素分泌，并抑制胰島β 細(xì)胞的凋亡[26]。因此，對(duì)T2DM 中miRNA 的研究可能為患者的早期診斷和治療找到新的靶點(diǎn)。

3 miRNA 與脂聯(lián)素的調(diào)節(jié)關(guān)系及其在T2DM 中的作用

由于已有研究證明脂聯(lián)素具有顯著的抗糖尿病功能，闡明脂聯(lián)素信號(hào)通路對(duì)于利用這種激素在T2DM 中的治療潛力至關(guān)重要。脂聯(lián)素受體可能在脂聯(lián)素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用，然而調(diào)節(jié)脂聯(lián)素受體表達(dá)的機(jī)制仍有待闡明。研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a、miR-653、miR-330-5p 和miR-326 等可能參與脂肪細(xì)胞的分化過(guò)程或調(diào)控脂聯(lián)素的表達(dá)。因此，分析篩選調(diào)控人脂聯(lián)素基因的miRNA，能為進(jìn)一步探索脂聯(lián)素影響T2DM 發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，也能為人類(lèi)脂肪代謝機(jī)制的研究和一些相關(guān)疾病的治療帶來(lái)新的方向。

目前已有大量研究發(fā)現(xiàn)miRNA 能夠調(diào)節(jié)脂聯(lián)素的表達(dá)。Virtue AT 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病患者中miR-326 表達(dá)上調(diào)且與脂聯(lián)素表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)；Tan J 等[28]研究表明，糖尿病ob/ob 小鼠中miR-378 的水平較高，脂聯(lián)素的mRNA 水平較低，且miR378 和脂聯(lián)素的水平呈負(fù)相關(guān)。在人類(lèi)脂肪細(xì)胞中，miR-193b 可能通過(guò)核轉(zhuǎn)錄因子Y 和核受體相互作用蛋白1 控制脂聯(lián)素產(chǎn)生，miR-193b 的過(guò)表達(dá)改變也了7 個(gè)已知的調(diào)節(jié)脂聯(lián)素的基因表達(dá)[29]。Koh EH 等[30]研究表明，在德國(guó)人中脂聯(lián)素濃度的升高是T2DM 發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)降低的獨(dú)立影響因子，脂聯(lián)素在T2DM 的發(fā)展中起核心作用。而在中國(guó)人群中，脂聯(lián)素水平升高與T2DM 風(fēng)險(xiǎn)降低之間存在強(qiáng)烈的劑量依賴(lài)關(guān)系，表明脂聯(lián)素可能是預(yù)測(cè)中國(guó)人群中T2DM 的有效標(biāo)志物[31]。以上研究結(jié)果表明，miRNA作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，通過(guò)調(diào)節(jié)脂聯(lián)素水平，在糖尿病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，其作用機(jī)制亟待進(jìn)一步探索。

AdipoR1 和AdipoR2 的表達(dá)水平與胰島素敏感性密切相關(guān)。在T2DM 患者中，AdipoR1 在骨骼肌中的表達(dá)顯著降低[32]。Li Y 等[33]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)miR-218在HepG2 細(xì)胞中表達(dá)時(shí)，AdipoR2 的蛋白質(zhì)水平和mRNA 水平降低；通過(guò)生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，miR-218 能夠通過(guò)靶向AdipoR2 mRNA 的3' 非翻譯區(qū)（3'UTR）抑制脂聯(lián)素信號(hào)傳導(dǎo)，細(xì)胞中miR-218 的過(guò)表達(dá)抑制了含有AdipoR2 3'UTR 的熒光素酶報(bào)道分子的活性，證明miR-218 與AdipoR2 間存在靶向作用關(guān)系。此外，還發(fā)現(xiàn)miR-218 能抑制脂聯(lián)素誘導(dǎo)的葡萄糖攝取，即miR-218 靶向AdipoR2 以抑制脂聯(lián)素信號(hào)傳導(dǎo)。miR-150 抑制AdipoR2 的表達(dá)，是慢性心力衰竭患者的潛在治療靶標(biāo)，Ishida M等[34]研究表明，T2DM 患者的血清中miR-3666 的表達(dá)水平較高，而miR-3666 的表達(dá)水平與血糖水平呈負(fù)相關(guān)，通過(guò)生物信息學(xué)分析和熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)進(jìn)一步確定了脂聯(lián)素為miR-3666 的下游靶標(biāo)，而脂聯(lián)素參與了miR-3666 過(guò)表達(dá)對(duì)胰腺β 細(xì)胞胰島素敏感性、細(xì)胞增殖和細(xì)胞凋亡的影響。

另有研究表明[35，36]，胰島素也可能降低原代培養(yǎng)的新生大鼠心室肌細(xì)胞和L6 成肌細(xì)胞中AdipoR1 的表達(dá)，但不能降低AdipoR2 的表達(dá)。脂肪受體表達(dá)的不一致性表明，AdipoR1 和AdipoR2 的表達(dá)調(diào)控是復(fù)雜的，并不局限于轉(zhuǎn)錄水平。因此，miRNA 調(diào)節(jié)的AdipoR2 表達(dá)的生理和病理意義有待進(jìn)一步研究。此外，當(dāng)前研究集中于脂聯(lián)素的單個(gè)靶基因，而T2DM 中miRNA 調(diào)節(jié)脂聯(lián)素的信號(hào)傳導(dǎo)途徑仍不清楚，基于miRNA 表達(dá)的藥物治療效果尚待探索。

4 總結(jié)

本文總結(jié)了脂聯(lián)素、miRNA 參與T2DM 發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究進(jìn)展，以期為T(mén)2DM 的早期診斷和治療找到新的靶點(diǎn)。目前，對(duì)脂聯(lián)素、miRNA 與T2DM的關(guān)系認(rèn)識(shí)還不全面，需要進(jìn)一步對(duì)miRNA 對(duì)脂聯(lián)素的調(diào)控機(jī)制、信號(hào)通路及與其他細(xì)胞因子之間的作用關(guān)系等進(jìn)行深入研究，以明確掌握脂聯(lián)素、miRNA 在T2DM 發(fā)生發(fā)展中的作用和機(jī)制，仍然需要收集大樣本人群，以進(jìn)一步探討miRNA、脂聯(lián)素與T2DM 間的相關(guān)性，從而更有效地評(píng)估易感人群患糖尿病風(fēng)險(xiǎn)及開(kāi)發(fā)新的T2DM 治療策略，最終達(dá)到延長(zhǎng)患者生存期、提高生活質(zhì)量的目的。