miR-188-5p對(duì)胰島素抵抗Hep G2細(xì)胞的改善作用研究

徐金娥，張 征

(1.湖北省天門(mén)市第一人民醫(yī)院內(nèi)分泌科，湖北 天門(mén) 431700；2.湖北省安陸市普愛(ài)醫(yī)院普外科，湖北 安陸 432600)

2型糖尿病是一種常見(jiàn)的代謝紊亂疾病，是世界范圍內(nèi)死亡的主要原因之一[1]。肝臟是胰島素主要的靶點(diǎn)之一，通過(guò)平衡肝臟葡萄糖的輸出和儲(chǔ)存，維持機(jī)體內(nèi)的葡萄糖穩(wěn)態(tài)[2]。胰島素抵抗為2型糖尿病的重要特性之一，肝臟葡萄糖代謝紊亂可導(dǎo)致肝臟胰島素抵抗，最終引發(fā)2型糖尿病[3]。胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白2(insulin-like growth factor 2 mRNA-binding protein 2，IGF2BP2)的主要功能是調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝[4]，其基因表達(dá)水平與胰島素抵抗值呈正相關(guān)[5]。通過(guò)TargetScan Human 7.2網(wǎng)站預(yù)測(cè)，可顯示IGF2BP2為miR-188-5p的靶向基因，Ding等[6]研究亦證實(shí)了miR-188與IGF2BP2之間的靶向關(guān)系。因此推測(cè)過(guò)表達(dá)miR-188-5p可能對(duì)胰島素抵抗發(fā)揮作用。胰島素反應(yīng)性葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(glucose transporter type 4 protein，GLUT4)對(duì)機(jī)體葡萄糖代謝發(fā)揮關(guān)鍵性作用，調(diào)控GLUT4表達(dá)為代謝性疾病的治療提供全新的方向[7]。但關(guān)于miR-188-5p對(duì)GLUT4表達(dá)的影響以及在胰島素抵抗中的作用鮮有報(bào)道。本研究通過(guò)高糖誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞Hep G2胰島素抵抗模型，干預(yù)細(xì)胞中miR-188-5p的表達(dá)水平，觀察細(xì)胞對(duì)葡萄糖攝取以及GLUT4表達(dá)的影響，闡述miR-188-5p在Hep G2細(xì)胞胰島素抵抗的作用，以期為2型糖尿病的治療提供新的潛在靶點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1細(xì)胞、試劑與儀器 人肝癌細(xì)胞Hep G2源自中國(guó)科學(xué)院上海細(xì)胞庫(kù)。DMEM購(gòu)自美國(guó)Hyclone公司，胎牛血清、Opti-MEM購(gòu)自美國(guó)Gibco公司，D-(+)-葡萄糖購(gòu)自美國(guó)Sigma公司，反轉(zhuǎn)錄試劑盒購(gòu)自大連TaKaRa公司，SYBR Green PCR試劑盒購(gòu)自美國(guó)KAPA Biosystems公司，CCK8溶液、糖原含量檢測(cè)試劑盒購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司，葡萄糖測(cè)試盒購(gòu)自南京建成生物工程研究所，小鼠抗人GLUT4抗體購(gòu)自英國(guó)Abcam公司，Lipofectamine RNAiMAX購(gòu)自美國(guó)Invitrogen公司，miR-188-5p mimic、inhibitor及其對(duì)應(yīng)的NC由廣州銳博生物科技有限公司合成。倒置顯微鏡(德國(guó)萊卡公司，型號(hào)：DMIL LED)，熒光定量PCR儀(美國(guó)Bio Rad公司，型號(hào)：CFX-Connect 96)，凝膠成像系統(tǒng)(北京君意東方電泳設(shè)備有限公司，型號(hào)：JY045-3C)，酶標(biāo)儀(杭州奧盛儀器有限公司，型號(hào)：AMR-100)，激光共聚焦顯微鏡(日本Nikon公司，型號(hào)：C2)。

1.2方法

1.2.1細(xì)胞培養(yǎng) 將人肝癌細(xì)胞Hep G2從液氮罐中取出，于37 ℃水浴至凍存液完全融化。將細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)移至新離心管中，1 000 r/min離心3 min，棄上清，加入1 mL DMEM重懸細(xì)胞沉淀。轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)瓶中，再加入4 mL含10%胎牛血清的DMEM，于37 ℃，5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

1.2.2胰島素抵抗細(xì)胞模型構(gòu)建 待細(xì)胞融合度達(dá)到70%～80%后，將細(xì)胞分為對(duì)照組和模型組，對(duì)照組采用含5.5 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基孵育24 h，而模型組細(xì)胞則采用含高濃度(30 mmol/L)葡萄糖的培養(yǎng)基孵育24 h。檢測(cè)細(xì)胞中葡萄糖含量對(duì)胰島素抵抗細(xì)胞模型進(jìn)行鑒定。

1.2.3實(shí)驗(yàn)分組及處理 收集對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的Hep G2細(xì)胞，將其分為6組：①對(duì)照組：含5.5 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)48 h；②模型組：含30 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h[8]，含5.5 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h；③miR-188-5p mimic組：含30 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h，miR-188-5p mimic轉(zhuǎn)染細(xì)胞，含5.5 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)繼續(xù)24 h；④mimic-NC組：含30 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h，miR-188-5p mimi-NC轉(zhuǎn)染細(xì)胞，含5.5 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)繼續(xù)24 h；⑤miR-188-5p inhibitor組：含30 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h，miR-188-5p inhibitor轉(zhuǎn)染細(xì)胞，含5.5 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)繼續(xù)24 h；⑥inhibitor-NC組：含30 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h，miR-188-5p inhibitor NC轉(zhuǎn)染細(xì)胞，含5.5 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)繼續(xù)24 h。

1.2.4細(xì)胞瞬時(shí)轉(zhuǎn)染 轉(zhuǎn)染前48 h，將2×105個(gè)細(xì)胞接種于6孔板中，于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，然后采用含30 mmol/L葡萄糖的培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h。取1 μL mimic或inhibitor稀釋于50 μL Opti-MEM中，混勻。取3 μL Lipofectamine RNAiMAX稀釋于50 μL Opti-MEM中，混勻。將2種稀釋液混合，輕輕搖勻，室溫孵育5 min。將混合液滴加于細(xì)胞板中，輕輕混勻，于37 ℃，5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h。

1.2.5qPCR檢測(cè)miR-188-5p表達(dá)水平 TRIzol試劑提取各組細(xì)胞總RNA，采用反轉(zhuǎn)錄試劑盒合成cDNA，再使用SYBR Green PCR試劑盒進(jìn)行qPCR檢測(cè)，以U6為內(nèi)參基因，計(jì)算各組細(xì)胞中miR-188-5p相對(duì)表達(dá)量。qPCR反應(yīng)程序：95 ℃，3 min；95 ℃ 5 s，56 ℃ 10 s，72 ℃ 25 s，39個(gè)循環(huán)；65℃，5 s。引物序列：miR-188-5p上游引物：5′-GGGCATCCCTTGCATG-3′，miR-188-5p下游引物：5′-AGAAGCCCHCTACCTG-3′；U6上游引物：5′-CTCGCTTCGGCAGCACA-3′，U6下游引物：5′-AACGCTTCACGAATTTGCGT-3′。

1.2.6CCK8法檢測(cè)細(xì)胞增殖活力 按照不同分組處理細(xì)胞，繼續(xù)培養(yǎng)24 h。取出細(xì)胞板，每孔加入10 μL CCK8溶液，繼續(xù)培養(yǎng)4 h。于酶標(biāo)儀中檢測(cè)各孔在450 nm處的吸光值，根據(jù)所測(cè)吸光值計(jì)算各組細(xì)胞增殖率。

1.2.7生化實(shí)驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)葡萄糖及糖原含量 收集各組細(xì)胞制備細(xì)胞懸液，1 000 r/min離心10 min，棄上清。PBS清洗2次，1 000 r/min離心10 min，棄上清。根據(jù)試劑盒說(shuō)明書(shū)操作，處理細(xì)胞收集待測(cè)液，加樣進(jìn)行檢測(cè)。于酶標(biāo)儀中分別檢測(cè)505 nm和620 nm處的吸光度，計(jì)算各組細(xì)胞內(nèi)葡萄糖及糖原含量。

1.2.8免疫熒光染色觀察細(xì)胞中GLUT4蛋白的表達(dá)水平 在細(xì)胞孔板中加入大小合適的玻片，再將各組細(xì)胞制成單細(xì)胞懸液接種于對(duì)應(yīng)的孔板中，培養(yǎng)過(guò)夜。PBS清洗2次，加入4%多聚甲醛室溫固定30 min，PBS清洗3次。加入0.5% Triton X-100室溫通透20 min，再封閉1 h。將玻片取出置于濕盒中，加入一抗(CLUT4，1∶200)，室溫孵育1 h。PBS清洗3次，加入二抗，室溫孵育1 h。PBS清洗5次，滴加含DAPI的抗熒光淬滅封片液作用10 min。細(xì)胞面朝下，貼在載玻片上，于顯微鏡中觀察細(xì)胞內(nèi)GLUT4蛋白表達(dá)情況。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)、單因素方差分析和SNK-q檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1胰島素抵抗細(xì)胞模型鑒定 與對(duì)照組比較，高糖誘導(dǎo)的胰島素抵抗模型組細(xì)胞中葡萄糖含量降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[(0.93±0.03)mmol/Lvs.(0.46±0.04)mmol/L，t=25.145，P<0.001)]，符合胰島素抵抗模型對(duì)葡萄糖攝取率降低的特征。

2.2各組miR-188-5p表達(dá)水平及細(xì)胞增殖率比較 與對(duì)照組比較，模型組細(xì)胞miR-188-5p表達(dá)水平下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組比較，miR-188-5p mimic組細(xì)胞中miR-188-5p表達(dá)水平升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組比較，miR-188-5p inhibitor組細(xì)胞中miR-188-5p表達(dá)水平下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組比較，mimic-NC組和inhibitor-NC組細(xì)胞中miR-188-5p表達(dá)水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與對(duì)照組比較，胰島素抵抗模型組細(xì)胞增殖率降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組比較，miR-188-5p mimic組細(xì)胞增殖率上升，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組比較，miR-188-5p inhibitor組細(xì)胞增殖率下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組比較，mimic-NC組和inhibitor-NC組細(xì)胞增殖率無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表1。

表1 各組細(xì)胞中miR-188-5p表達(dá)、增殖率比較Table 1 Comparison of miR-188-5p experssion and proliferation rate in each group

2.3miR-188-5p提高胰島素抵抗細(xì)胞內(nèi)葡萄糖及糖原含量 與對(duì)照組比較，模型組細(xì)胞內(nèi)葡萄糖及糖原含量降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組比較，miR-188-5p mimic組細(xì)胞內(nèi)葡萄糖及糖原含量上升，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組比較，miR-188-5p inhibitor組細(xì)胞內(nèi)葡萄糖及糖原含量下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組比較，mimic-NC組和inhibitor-NC組細(xì)胞內(nèi)葡萄糖及糖原含量無(wú)明顯變化，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

表2 各組細(xì)胞中葡萄糖及糖原水平比較Table 2 Comparison of glucose and glycogen levels in each group

2.4miR-188-5p促進(jìn)胰島素抵抗細(xì)胞中GLUT4蛋白的表達(dá) 與對(duì)照組相比，模型組細(xì)胞中GLUT4蛋白表達(dá)減少；與模型組比較，miR-188-5p mimic組細(xì)胞中GLUT4蛋白表達(dá)上升，而miR-188-5p inhibitor組細(xì)胞中GLUT4蛋白表達(dá)下降，mimic-NC組和inhibitor-NC組細(xì)胞中GLUT4蛋白表達(dá)無(wú)明顯變化。見(jiàn)圖1。

圖1 免疫熒光染色觀察Hep G2細(xì)胞中GLUT4蛋白的表達(dá)藍(lán)色為細(xì)胞核，紅色為GLUT4蛋白Figure 1 Expression of GLUT4 protein in Hep G2 cells by immunofluorescence

3 討 論

胰島素抵抗指胰島素作用的組織和器官對(duì)胰島素的敏感性降低，導(dǎo)致胰島素促進(jìn)的葡萄糖攝取和利用的效率降低，胰島素抵抗受到多種因素的影響[9]。胰島素抵抗與2型糖尿病明顯相關(guān)[10]，是2型糖尿病的病理生理前兆[11]。因此，對(duì)胰島素抵抗的抑制，可能是治療2型糖尿病的主要方向之一。

miRNA是一類表觀遺傳的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子，參與了多種細(xì)胞過(guò)程的調(diào)控，在2型糖尿病的胰島素抵抗病理過(guò)程中也發(fā)揮重要作用[12]。Paschen等[13]研究顯示，miR-138-5p在胰島素抵抗Hep G2細(xì)胞中表達(dá)增加，而沉默miR-138-5p可增加細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的攝取與糖原合成，有效抑制細(xì)胞的胰島素抵抗。Wu等[14]研究結(jié)果顯示，沉默miR-29a可改善胰島素誘導(dǎo)的葡萄糖攝取，增加GLUT4向質(zhì)膜的轉(zhuǎn)運(yùn)，因此，抑制miR-29a可能是治療胰島素抵抗和2型糖尿病的一種新策略。miR-188-5p在腫瘤中的相關(guān)研究甚多[15-16]，在胰島素抵抗和2型糖尿病中的研究卻并不多見(jiàn)，但相關(guān)研究顯示miR-188-5p與胰島素抵抗相關(guān)蛋白的表達(dá)有密切聯(lián)系[6]。本研究結(jié)果顯示，上調(diào)胰島素抵抗Hep G2細(xì)胞中miR-188-5p的表達(dá)，可明顯促進(jìn)細(xì)胞增殖，改善細(xì)胞中葡萄糖攝取以及糖原合成，而沉默miR-188-5p則導(dǎo)致胰島素抵抗現(xiàn)象加劇，提示miR-188-5p可能具有緩解胰島素抵抗現(xiàn)象的潛在價(jià)值。

GLUT4是細(xì)胞攝取葡萄糖的必需物質(zhì)，在機(jī)體葡萄糖代謝中起著重要作用[17]。胰島素抵抗的發(fā)生以GLUT4介導(dǎo)的葡萄糖攝取障礙為主要特征之一，當(dāng)小鼠表現(xiàn)出胰島素抵抗時(shí)，胰島素敏感的外周組織中GLUT4的表達(dá)以及細(xì)胞膜上的GLUT4均減少[18]。本研究通過(guò)免疫熒光染色觀察胰島素抵抗Hep G2細(xì)胞中GLUT4表達(dá)情況，顯示miR-188-5p過(guò)表達(dá)可提高GLUT4在胰島素抵抗Hep G2細(xì)胞中的表達(dá)，沉默miR-188-5p則進(jìn)一步降低胰島素抵抗細(xì)胞中GLUT4的表達(dá)。而有關(guān)研究顯示，胰島素信號(hào)通路的改善伴隨著GLUT4蛋白表達(dá)的增加，進(jìn)而緩解胰島素抵抗[19]。因此，miR-188-5p mimic干預(yù)后胰島素抵抗Hep G2細(xì)胞中GLUT4表達(dá)增多現(xiàn)象進(jìn)一步證實(shí)了miR-188-5p對(duì)胰島素抵抗具有緩解作用。

綜上所述，過(guò)表達(dá)miR-188-5p可明顯促進(jìn)胰島素抵抗Hep G2細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的攝取，糖原的合成以及GLUT4的表達(dá)，提示miR-188-5p對(duì)胰島素抵抗具有一定的改善作用，但其具體的作用機(jī)制還需進(jìn)一步探討。