編碼RNA和非編碼RNA在糖尿病足中調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展

曹慶，明明，田艷霜，郭小勇

編碼RNA和非編碼RNA在糖尿病足中調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展

曹慶1,2，明明1,2，田艷霜1,2，郭小勇1

1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，內(nèi)蒙古包頭 014030；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014040

在人類基因組中，具有蛋白質(zhì)編碼功能的RNA只有2%，大部分RNA不具有蛋白質(zhì)編碼功能，但其亦在生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用。糖尿病足是糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)癥，其源于周圍神經(jīng)病變、下肢血管病變等相關(guān)足部感染和潰瘍。研究證實(shí)，編碼RNA和非編碼RNA與糖尿病足的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。本文對(duì)編碼RNA和非編碼RNA在糖尿病足中的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行綜述，旨在為糖尿病足的防治提供理論依據(jù)。

糖尿病足；編碼RNA；非編碼RNA

編碼RNA是具有蛋白質(zhì)編碼功能的RNA，不具有蛋白質(zhì)編碼功能的RNA稱為非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）。編碼RNA主要指信使RNA（messenger RNA，mRNA）；ncRNA主要包括微小RNA（microRNA，miRNA）、長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）和環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）等[1]。ncRNA廣泛存在于真核生物細(xì)胞中，其表達(dá)具有組織特異性，可參與遺傳信息調(diào)控，是糖尿病血管病變的生物學(xué)標(biāo)志物，在糖尿病足（diabetic foot，DF）的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后中具有重要作用。本文對(duì)編碼RNA和非編碼RNA在DF中的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行綜述，旨在為DF的防治提供理論依據(jù)。

1 ncRNA與DF

1.1 miRNA與DF

miRNA是目前研究最為廣泛的ncRNA，其長(zhǎng)度為18～22個(gè)核苷酸，是多種生理病理過程的生物學(xué)標(biāo)志物[2]。miRNA可調(diào)控機(jī)體多種mRNA的表達(dá)，通過與靶mRNA結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)[3]。在下肢動(dòng)脈缺血性疾病中，miRNA的水平與血管生成和促血管生成細(xì)胞的功能有關(guān)[4]。miRNA是血管生成的重要調(diào)節(jié)因子，被認(rèn)為是血管損傷后血管生成的必要條件；在糖尿病相關(guān)微血管疾病中，患者血液中miRNA的水平會(huì)發(fā)生顯著變化[5]。

莊兢等[6]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-200b-GATA2-血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體2信號(hào)軸對(duì)DF創(chuàng)面愈合有重要調(diào)控作用，既能改善潰瘍創(chuàng)面的愈合過程，又能縮短創(chuàng)面的愈合時(shí)間。研究表明，下肢血管病變是導(dǎo)致糖尿病足潰瘍（diabetic foot ulcer，DFU）的重要因素，下肢缺血缺氧可加重患者的足部潰瘍病變[7]。Yin等[8]研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮細(xì)胞選擇性miR-15a轉(zhuǎn)基因過表達(dá)可抑制小鼠后肢的血管形成，減少局部血流灌注。另有研究發(fā)現(xiàn)，miR-26b在人內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，其過表達(dá)可增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移及血管形成[5]。Pu等[9]研究發(fā)現(xiàn)，miR-325上調(diào)導(dǎo)致小鼠血清中甘油三酯、膽固醇、低密度脂蛋白水平升高，促進(jìn)了動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展。

王晗等[10]研究認(rèn)為，miRNA-30a可誘導(dǎo)人動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞間質(zhì)化，增強(qiáng)內(nèi)皮間質(zhì)細(xì)胞的遷移和增殖能力，導(dǎo)致動(dòng)脈內(nèi)膜增生；miRNA-30a可加快動(dòng)脈硬化閉塞癥進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，部分下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥患者術(shù)后miR-377-3p水平降低，發(fā)生支架內(nèi)再狹窄的風(fēng)險(xiǎn)升高，miR-377-3p是支架內(nèi)再狹窄的獨(dú)立保護(hù)因素[11]。研究顯示，miR-34c在DF和DFU患者中高表達(dá)，患者足部潰瘍愈合困難；miR-34c的過表達(dá)會(huì)增加糖尿病患者下肢動(dòng)脈疾病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[12-13]。Li等[14]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-4739是糖尿病患者肢體缺血的潛在生物學(xué)標(biāo)志物，是糖尿病患者下肢缺血性疾病的重要診斷標(biāo)志物。徐永平等[15]研究發(fā)現(xiàn)，下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥患者血漿中的miR-93水平與支架內(nèi)再狹窄有關(guān)，DF患者術(shù)后14d內(nèi)血漿中的miR-93水平升高，提示患者術(shù)后1年內(nèi)發(fā)生支架內(nèi)再狹窄的風(fēng)險(xiǎn)較高。miR-223是一種造血細(xì)胞特異性miRNA。研究發(fā)現(xiàn)，下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥患者血清中的miR-223可進(jìn)入血管平滑肌細(xì)胞，調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞的增殖和凋亡，大量miR-223可抑制血管平滑肌細(xì)胞中泡沫細(xì)胞的形成，從而找到可早期預(yù)防下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥的基因靶點(diǎn)[16]。

綜上，miRNA在DF和動(dòng)脈硬化閉塞癥的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。miRNA不僅可改善微循環(huán)、改善DF創(chuàng)面愈合，還可預(yù)測(cè)下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥的進(jìn)展，輔助評(píng)估下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥術(shù)后再狹窄情況，是評(píng)判患者預(yù)后的重要指標(biāo)，也是改善下肢缺血和血管再生的作用靶點(diǎn)。

1.2 lncRNA與DF

大多數(shù)lncRNA長(zhǎng)度均超過200bp，其與糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生密切相關(guān)。lncRNA存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞中，可調(diào)控多條信號(hào)通路，在血管損傷中起重要作用[17]；lncRNA還在細(xì)胞增殖、分化及凋亡等過程中起關(guān)鍵作用[18]。在細(xì)胞質(zhì)中，lncRNA可調(diào)控mRNA的穩(wěn)定性、蛋白質(zhì)的磷酸化、阻斷miRNA活性等；在細(xì)胞核中，lncRNA可作為增強(qiáng)子RNA誘導(dǎo)蛋白質(zhì)修飾，其異常表達(dá)與DF的發(fā)生密切相關(guān)，可能成為DF的潛在治療靶點(diǎn)[19]。

Li等[20]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA H19可增強(qiáng)DF足部潰瘍邊緣組織中原纖蛋白1的表達(dá)，促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖、遷移并抑止細(xì)胞凋亡，促進(jìn)傷口愈合，提出lncRNA H19/miR-29b/原纖蛋白1可能是DFU治療的新策略。Tao等[21]研究顯示，lncRNA H19通過競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性RNA效應(yīng)，促進(jìn)DF傷口愈合。Peng等[22]研究發(fā)現(xiàn)，DFU皮膚組織中l(wèi)ncRNA GAS5和缺氧誘導(dǎo)因子1A水平顯著降低，GAS5低表達(dá)可抑制細(xì)胞增殖和傷口愈合。免疫功能在DFU中亦具有重要作用。Xu等[23]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA ENST00000411554/促分裂原活化的蛋白激酶軸介導(dǎo)的信號(hào)通路的激活可使免疫調(diào)節(jié)失衡，導(dǎo)致DFU的發(fā)生。

綜上所述，lncRNA可促進(jìn)DFU的創(chuàng)面愈合，通過促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡、激活相關(guān)信號(hào)通路等途徑發(fā)揮作用，但相關(guān)作用機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。

1.3 circRNA與DF

circRNA具有基因調(diào)節(jié)功能，由前體RNA可變剪接產(chǎn)生，在3′端和5′端共價(jià)結(jié)合，形成由外顯子和內(nèi)含子組成的閉合環(huán)狀內(nèi)源性ncRNA[24]。circRNA與mRNA競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合位點(diǎn)，參與糖尿病血管病變的調(diào)控過程[25]。circRNA廣泛表達(dá)于哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，其不受RNA外切酶影響，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高、組織細(xì)胞特異性和敏感度高、檢測(cè)成本低等優(yōu)勢(shì)[24]。circRNA是多種疾病的潛在生物學(xué)標(biāo)志物[26]。

趙婉妮等[27]研究發(fā)現(xiàn)，DF患者血清中差異表達(dá)的circRNA可與mRNA發(fā)生相互作用，推測(cè)差異表達(dá)的circRNA和mRNA是導(dǎo)致DF發(fā)生的主要原因。徐文超等[28]研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者外周血中的hsa-circ-401724表達(dá)水平顯著升高。circRNA在DF患者體內(nèi)可通過差異性表達(dá)對(duì)發(fā)病和診斷產(chǎn)生一定作用。房遠(yuǎn)等[19]研究表明，經(jīng)高糖處理的人臍靜脈存在差異表達(dá)circRNA、hsa-circ-0031739有望成為糖尿病新型生物學(xué)診斷標(biāo)志物。Chen等[29]研究認(rèn)為，hsa-circ-0000907和hsa-circ-0057362具有DF的早期診斷價(jià)值，hsa-circ-0000907是DF早期診斷的重要標(biāo)志物。研究證實(shí)，hsa-circ-008443存在于人表皮角質(zhì)形成細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，其可促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞的生長(zhǎng)；隨著DFU傷口的愈合，hsa-circ-008443的表達(dá)逐漸下降[30]。

綜上，circRNA可通過靶mRNA調(diào)控相關(guān)信號(hào)通路，參與DF的發(fā)生、發(fā)展，并在DF患者中差異性表達(dá)。circRNA既可影響傷口再上皮化，又在細(xì)胞增殖、血管形成中發(fā)揮重要作用。circRNA可能為DF和DFU的發(fā)生機(jī)制提供新的研究方向。

2 mRNA與DF

mRNA是一種可編碼蛋白質(zhì)并攜帶遺傳信息的RNA，是競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA發(fā)揮調(diào)控功能的關(guān)鍵點(diǎn)之一。真核生物mRNA的3′端非翻譯區(qū)有與miRNA種子序列互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)域MRE，通過MRE，mRNA可與多種miRNA發(fā)揮相互作用，形成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[31]。

ADAMTS7 mRNA和相關(guān)基質(zhì)金屬蛋白酶的水平可能與外周動(dòng)脈疾病的發(fā)展具有相關(guān)性。血管平滑肌細(xì)胞增殖及內(nèi)膜增生可導(dǎo)致外周動(dòng)脈疾病，mRNA參與該過程。Bayoglu等[32]研究發(fā)現(xiàn)，ADAMTS7 mRNA在外周動(dòng)脈疾病患者中表達(dá)水平顯著升高，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖。另有研究顯示，ADAMTS7 mRNA水平的提高可加速血管平滑肌細(xì)胞的遷移和侵襲，并引起損傷的動(dòng)脈新生內(nèi)膜增厚[33]。在小干擾RNA介導(dǎo)下，ADAMTS7 mRNA能夠促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖，可作為動(dòng)脈粥樣硬化治療的作用靶點(diǎn)。Zhao等[34]研究發(fā)現(xiàn)，ST2 mRNA表達(dá)的下降與DF的發(fā)生機(jī)制有關(guān)，并證實(shí)溶酶體通路在DF的發(fā)生過程中起關(guān)鍵作用。

3 小結(jié)與展望

DF是一種嚴(yán)重的糖尿病并發(fā)癥，其嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，給患者家屬帶來極大負(fù)擔(dān)。mRNA在糖尿病下肢動(dòng)脈疾病的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖是其主要的作用機(jī)制，這為今后DF的治療提供了重要的理論依據(jù)。但目前，關(guān)于mRNA的臨床研究較少，其發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，需開展進(jìn)一步研究予以探討。

[1] ZHANG X, HONG R, CHEN W, et al. The role of long noncoding RNA in major human disease[J]. Bioorg Chem, 2019, 92: 103214.

[2] PéREZ-CREMADES D, CHENG H S, FEINBERG M W. Noncoding RNAs in critical limb ischemia[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2020, 40(3): 523–533.

[3] XUE M, ZHUO Y, SHAN B. MicroRNAs, long noncoding RNAs, and their functions in human disease[J]. Methods Mol Biol, 2017, 1617: 1–25.

[4] ZHOU Y, ZHU Y, ZHANG L, et al. Human stem cells overexpressing miR-21 promote angiogenesis in critical limb ischemia by targeting CHIP to enhance HIF-1α activity[J]. Stem Cells, 2016, 34(4): 924–934.

[5] MARTELLO A, MELLIS D, MELONI M, et al. Phenotypic miRNA screen identifies miR-26b to promote the growth and survival of endothelial cells[J]. Mol Ther Nucleic Acids, 2018, 13: 29–43.

[6] 莊兢, 范筱, 鄭勝武, 等. 微小RNA-200b-GATA2-血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2通路在糖尿病創(chuàng)面愈合中的作用及其機(jī)制[J]. 中華實(shí)驗(yàn)外科雜志, 2021, 38(10): 1913–1917.

[7] 張繼惠, 刁亞麗. 糖尿病足潰瘍的臨床特點(diǎn)及危險(xiǎn)因素[J]. 當(dāng)代醫(yī)學(xué), 2018, 24(24): 121–123.

[8] YIN K J, OLSEN K, HAMBLIN M, et al. Vascular endothelial cell-specific microRNA-15a inhibits angiogenesis in hindlimb ischemia[J]. J Biol Chem, 2012, 287(32): 27055–27064.

[9] PU Y, ZHAO Q, MEN X, et al. MicroRNA-325 facilitates atherosclerosis progression by mediating the SREBF1/ LXR axis via KDM1A[J]. Life Sci, 2021, 277: 119464.

[10] 王晗, 李一男, 王預(yù)立, 等. 微小RNA-30a通過誘導(dǎo)血管內(nèi)皮間質(zhì)化促進(jìn)下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥血管內(nèi)膜增生[J]. 中華實(shí)驗(yàn)外科雜志, 2021, 38(5): 798–801.

[11] 鄒仁亮. 下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥患者血漿微RNA-377- 3p水平及與支架內(nèi)再狹窄的關(guān)系[J]. 牡丹江醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 2021, 42(4): 51–54.

[12] 唐穎, 趙曉彤, 李雪婷, 等. 2型糖尿病足潰瘍患者外周血微小RNA-34c表達(dá)水平增高[J]. 中華內(nèi)分泌代謝雜志, 2021, 37(5): 441–446.

[13] JONES P H, DENG B, WINKLER J, et al. Over- expression of miR-34c leads to early-life visceral fat accumulation and insulin resistance[J]. Sci Rep, 2019, 9(1): 13844.

[14] LI J Y, CHENG B, WANG X F, et al. Circulating microRNA-4739 may be a potential biomarker of critical limb ischemia in patients with diabetes[J]. Biomed Res Int, 2018, 2018: 4232794.

[15] 徐永平, 陳偉彬, 陳俊卯, 等. 下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥患者血漿微小RNA-93水平對(duì)介入術(shù)后支架內(nèi)再狹窄的預(yù)測(cè)價(jià)值[J]. 中國(guó)動(dòng)脈硬化雜志, 2021, 29(8): 702–706, 712.

[16] WU W, SHAN Z, WANG R, et al. Overexpression of miR-223 inhibits foam cell formation by inducing autophagy in vascular smooth muscle cells[J]. Am J Transl Res, 2019, 11(7): 4326–4336.

[17] 丁婷婷, 暢智慧, 劉兆玉. 支架內(nèi)再狹窄非編碼核糖核酸靶向治療研究進(jìn)展[J]. 介入放射學(xué)雜志， 2022, 31(2): 210–213.

[18] 萬淑君, 孔祥, 呂坤. 非編碼RNA與糖尿病血管病變的關(guān)系[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版), 2021, 41(5): 665–670.

[19] 房遠(yuǎn), 王曉霞, 潘琦, 等. 環(huán)狀RNA hsa_circ_0031739與2型糖尿病關(guān)系的初步研究[J]. 中華檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志, 2018, 41(11): 863–869.

[20] LI B, ZHOU Y, CHEN J, et al. Long noncoding RNA H19 acts as a miR-29b sponge to promote wound healing in diabetic foot ulcer[J]. FASEB J, 2021, 35(1): e20526.

[21] TAO S C, RUI B Y, WANG Q Y, et al. Extracellular vesicle-mimetic nanovesicles transport lncRNA-H19 as competing endogenous RNA for the treatment of diabetic wounds[J]. Drug Deliv, 2018, 25(1): 241–255.

[22] PENG W X, HE P X, LIU L J, et al. LncRNA GAS5 activates the HIF1A/VEGF pathway by binding to TAF15 to promote wound healing in diabetic foot ulcers[J]. Lab Invest, 2021, 101(8): 1071–1083.

[23] XU S, WENG X, WANG Y, et al. Screening and preliminary validation of T lymphocyte immunoregulation?associated long non?coding RNAs in diabetic foot ulcers[J]. Mol Med Rep, 2019, 19(3): 2368–2376.

[24] PATOP I L, WüST S, KADENER S. Past, present, and future of circRNAs[J]. EMBO J, 2019, 38(16): e100836.

[25] 李珍瑾, 周賽君, 郭建超. 環(huán)狀RNA功能及其在糖尿病和糖尿病并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展中的作用研究進(jìn)展[J]. 山東醫(yī)藥, 2021, 61(21): 101–105.

[26] ZHANG Z, YANG T, XIAO J. Circular RNAs: Promising biomarkers for human diseases[J]. EBioMedicine, 2018, 34: 267–274.

[27] 趙婉妮, 楊振鵬, 饒本強(qiáng), 等. 糖尿病足與糖尿病患者血漿中差異表達(dá)的環(huán)狀RNA和信使RNA的篩選及其作用分析[J]. 中國(guó)醫(yī)學(xué)前沿雜志(電子版), 2021, 13(6): 67–73.

[28] 徐文超, 劉建平, 狄靜, 等. 2型糖尿病患者外周血環(huán)狀RNA差異表達(dá)分析[J]. 中國(guó)糖尿病雜志, 2020, 28(12): 881–886.

[29] CHEN Z J, SHI X J, FU L J, et al. Serum and exosomal hsa_circ_0000907 and hsa_circ_0057362 as novel biomarkers in the early diagnosis of diabetic foot ulcer[J]. Eur Rev Med Pharmacol Sci, 2020, 24(15): 8117–8126.

[30] WANG A, TOMA MA, MA J, et al. Circular RNA hsa_circ_0084443 is upregulated in diabetic foot ulcer and modulates keratinocyte migration and proliferation[J]. Adv Wound Care (New Rochelle), 2020, 9(4): 145–160.

[31] 韓爽, 陳宇, 張偉麗. 長(zhǎng)鏈非編碼RNA的競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA調(diào)控模式在動(dòng)脈粥樣硬化中的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)動(dòng)脈硬化雜志, 2021, 29(3): 185–192.

[32] BAYOGLU B, ARSLAN C, TEL C, et al. Genetic variants rs1994016 and rs3825807 in ADAMTS7 affect its mRNA expression in atherosclerotic occlusive peripheral arterial disease[J]. J Clin Lab Anal, 2018, 32(1): e22174.

[33] WANG L, ZHENG J, BAI X, et al. ADAMTS-7 mediates vascular smooth muscle cell migration and neointima formation in balloon-injured rat arteries[J]. Circ Res, 2009, 104(5): 688–698.

[34] ZHAO W, LIANG J, CHEN Z, et al. Combined analysis of circRNA and mRNA profiles and interactions in patients with diabetic foot and diabetes mellitus[J]. Int Wound J, 2020, 17(5): 1183–1193.

（2022–12–19）

（2023–09–14）

R587.1

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.29.032

內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目（2023YFSH0041）；內(nèi)蒙古自治區(qū)衛(wèi)生健康委員會(huì)項(xiàng)目（202202254）；內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（NJZZ22060）；包頭醫(yī)學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（byjj-efytd-005）

郭小勇，電子信箱：182019198@btmc.edu.cn