臧素綱,韓 霜，陳 鑫 綜述,周玉貴△,汪小鶯 審校

(1.南通大學(xué)附屬東臺醫(yī)院檢驗科，

江蘇東臺 224200；2.南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教研室，江蘇南通 226001)

?

·綜 述·

2型糖尿病不同糖耐量模式相關(guān)miRNA研究進(jìn)展*

臧素綱1,韓 霜1，陳 鑫1綜述,周玉貴1△,汪小鶯2△審校

(1.南通大學(xué)附屬東臺醫(yī)院檢驗科，

江蘇東臺 224200；2.南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教研室，江蘇南通 226001)

微小RNA； 糖耐量模式； 2型糖尿??； 胰島素分泌； 胰島素抵抗

在糖調(diào)節(jié)受損或糖尿病階段，2型糖尿病(T2DM)患者的糖耐量都可能存在單純空腹血糖受損(i-IFG)和(或)單純糖耐量受損，表現(xiàn)為單純空腹血糖升高(IFH)，或單純糖負(fù)荷后血糖升高(IPH)，或二者同時升高(IFH/IPH)3種不同狀態(tài)[1-2]。i-IFG主要是因為肝臟胰島素敏感性下降、肝臟糖生成增加、早期胰島素分泌不足及胰高血糖素分泌增加；單純糖耐量受損(i-IGT)主要是由于外周胰島素抵抗，進(jìn)展性胰島β細(xì)胞功能喪失及葡萄糖依賴的促胰島素多肽分泌減少和胰高血糖素分泌增加[3-4]。

微小RNA(miRNA)是一類非編碼蛋白質(zhì)、長度為20～24個核苷酸、可調(diào)節(jié)基因表達(dá)的小分子RNA。miRNA在胰島β細(xì)胞分化、發(fā)育、胰島素合成與分泌中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用[5-7]，可以在胰島素靶器官調(diào)節(jié)胰島素的敏感性和靶器官物質(zhì)及能量代謝，與胰島素抵抗密切相關(guān)[8-11]。

胰島素分泌缺陷和胰島素抵抗是T2DM發(fā)病機制的兩個要素[12]，是T2DM患者出現(xiàn)不同糖耐量模式的主要原因。有證據(jù)表明T2DM胰島素分泌缺陷和胰島素抵抗可以受到miRNA在分子水平上的調(diào)節(jié)，因此不同糖耐量模式的出現(xiàn)本質(zhì)上與miRNA的調(diào)控有關(guān)。本文就miRNA與T2DM不同糖耐量模式的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1 生理條件下血糖水平的調(diào)節(jié)

健康人的血糖在神經(jīng)、體液和激素的調(diào)節(jié)下可以保持相對穩(wěn)定的水平，其中胰島素和胰高血糖素是調(diào)節(jié)血糖代謝最主要的兩種激素，胰島素是體內(nèi)唯一的可使葡萄糖降低的激素。生理性胰島素的分泌有兩種模式：持續(xù)性基礎(chǔ)分泌保持空腹?fàn)顟B(tài)下葡萄糖的產(chǎn)生和利用相平衡；進(jìn)餐后胰島素的分泌迅速增加使血糖水平維持在一定范圍內(nèi)[12]。胰島β細(xì)胞對血糖水平的變化十分敏感，在高血糖的刺激下，胰島素的分泌表現(xiàn)為兩個時相的特征性變化，先是在1 min內(nèi)出現(xiàn)胰島素分泌的脈沖峰，隨之降至基礎(chǔ)水平；隨著高血糖的持續(xù)刺激，10 min后又逐漸升到高峰，正常個體可持續(xù)大約數(shù)小時[13]。

各種病理生理事件，如肥胖、妊娠和應(yīng)激都可以降低胰島素對肝、脂肪組織和肌肉等靶組織的敏感性，導(dǎo)致了相應(yīng)靶組織出現(xiàn)胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)，機體通過增加胰島素分泌來代償胰島素抵抗，同時高血糖和高胰島素血癥又會加重靶器官的胰島素抵抗，當(dāng)這種機制失代償時，就會產(chǎn)生長期的慢性高血糖狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)展至T2DM階段[14]。

2 miRNA與胰島素分泌

2004年，美國洛克菲大學(xué)的Poy等[15]研究發(fā)現(xiàn)，miR-375是胰島組織特異性表達(dá)的miRNA，可以調(diào)節(jié)胰島素的分泌。miR-375是通過負(fù)調(diào)控其靶蛋白Myotrophin的合成抑制胰島素的分泌。2008年，El Ouaamari等[16]發(fā)現(xiàn)另一個調(diào)控靶點是3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶-1(PDK1)，高表達(dá)的miR-375可使PDK1蛋白水平下降，繼而降低葡萄糖刺激的胰島素基因表達(dá)和DNA的合成。Joglekar等[17]在敲除miR-375的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)胰島細(xì)胞數(shù)量減少和高血糖血癥，表明miR-375可能直接或間接地起到了刺激胰島生長發(fā)育的作用。miR-375可以通過靶蛋白負(fù)調(diào)控胰島素的合成和分泌，同時也可以促進(jìn)胰島的生長和發(fā)育。

據(jù)現(xiàn)有的報導(dǎo)發(fā)現(xiàn)還有一些miRNAs可以參加胰島素分泌的分子水平精細(xì)調(diào)控，如miR-9的增加可以抑制Granuphilin的表達(dá)，通過靶向轉(zhuǎn)錄因子Onecut2導(dǎo)致胰島素分泌對刺激物反應(yīng)的缺陷。miR-96的富表達(dá)對Granuphilin的表達(dá)和胰島素的分泌有與miR-9相似的影響，但是miR-96不是作用于Onecut2，而是作用于Noc2使其表達(dá)下降，后者是與胰島素胞外分泌有關(guān)的Rab GTP酶的效應(yīng)器[18]。在類似的研究中發(fā)現(xiàn)高表達(dá)的miR-124a可在分子水平調(diào)節(jié)胰島素的分泌。

3 miRNA與i-IFG

i-IFG主要是因為肝臟胰島素抵抗、糖的生成增加，β細(xì)胞胰島素基礎(chǔ)分泌缺陷或胰高血糖素合成增加，因此，可以調(diào)節(jié)胰島素分泌的miRNA都可以影響空腹血糖水平，同時與肝臟胰島素抵抗及脂肪肝形成相關(guān)的miRNA也能直接或間接地參與空腹葡萄糖水平的調(diào)控。

Zhou等[19]研究發(fā)現(xiàn)下調(diào)miR-181a的水平可以上調(diào)去乙?；?1，又名長壽蛋白-1(SIRT1)，改善肝胰島素敏感性。miR-181a通過其在SIRT1 mRNA的結(jié)合位點結(jié)合到SIRT1 mRNA的3′UTR，在翻譯水平上下調(diào)SIRT1蛋白的豐度。在胰島素抵抗的肝細(xì)胞培養(yǎng)中miRNA-181a水平上升，在糖尿病患者的血清中其水平也是上升的。Herrera等[20]在動物模型的研究發(fā)現(xiàn)，miR-125a在鼠T2DM模型的肝臟和脂肪組織中高表達(dá)，高表達(dá)的miR-125a可以影響MAPK信號途徑的基因，調(diào)節(jié)胰島素信號，與此相關(guān)的靶基因有Ptges2、miRandc和Glypican-4，但暫未發(fā)現(xiàn)miR-125a直接作用的靶基因。

肝臟高度富含的4種miRNA，它們分別是miR-122、miR-148a、miR-192 和miR-194，其中miR-122是肝臟內(nèi)最豐富的miRNA。有小鼠試驗中，抑制miR-122可以降低血漿膽固醇，還可以改善肝細(xì)胞的脂肪變性，與肝胰島素抵抗有關(guān)[21]。Yang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，miR-122表達(dá)的降低可以導(dǎo)致肝胰島素抵抗，這一過程是通過miR-122表達(dá)下調(diào)以加強PTP1B的去磷酸化作用從而負(fù)調(diào)節(jié)胰島素信號。在肥胖試驗中發(fā)現(xiàn)PTP1B活力的下降可以改善胰島素的敏感性，同時也有證據(jù)表明PTP1B多態(tài)性與胰島素抵抗有關(guān)。另外，有研究者發(fā)現(xiàn)miR-126可以靶向IRS1與肝胰島素信號和胰島素抵抗有關(guān)，IRS1在IR和T2DM患者中下降[23]。

miRNA可調(diào)節(jié)胰島素分泌，影響體內(nèi)胰島素的基礎(chǔ)水平，也可以調(diào)節(jié)肝胰島素的敏感性，導(dǎo)致肝糖的生成增加。這正是出現(xiàn)i-IPG的兩個主要病因，故可認(rèn)為miRNAs能調(diào)控相關(guān)靶蛋白從而影響空腹血糖的水平，與i-IPG有密切的關(guān)系。

4 miRNA與i-IGT

i-IGT的影響因素有很多，以外周胰島素抵抗，進(jìn)展性胰島β細(xì)胞功能喪失為主要特點。有許多miRNA在這一過程發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。miR-29存在于脂肪組織和肌肉等外周組織中，miR-29高表達(dá)可導(dǎo)致胰島素抵抗，高血糖和高胰島素血癥可刺激miR-29的產(chǎn)生[24]。Kurtz等[25]研究發(fā)現(xiàn)在糖尿病及胰島素抵抗患者中miR-29會異常表達(dá)，miR-29作用于通過FOXA2激活的脂代謝基因，包括PPARGC1A、HMGCS2和ABHD5等基因，在代謝綜合征中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。

Fred等[26]進(jìn)行實驗發(fā)現(xiàn)，miR-133a可靶向PTB蛋白，在人胰島細(xì)胞內(nèi)miR-133a的表達(dá)可由高血糖誘導(dǎo)升高，從而降低PTB蛋白水平，同時胰島素生物合成速率下降。實驗表明，miR-133a的抑制物可以消除高血糖對PTB蛋白水平的影響。T2DM患者中由胰島素介導(dǎo)的下調(diào)miR-133a表達(dá)水平的調(diào)控被削弱，miR-133a在肌肉組織中富表達(dá)，在心肌細(xì)胞中表達(dá)也會增加。肌肉組織中miR-133a靶向解偶聯(lián)蛋白-2(UCP-2)，使UCP-2水平下調(diào)。研究發(fā)現(xiàn)miR-124a還在神經(jīng)細(xì)胞中高表達(dá)，也可以靶向PTB蛋白。在胰島素生成細(xì)胞中miR-124a直接靶向分泌小泡蛋白Rab27A和FOXA2，能改變胰島β細(xì)胞的分化，調(diào)節(jié)胰島素釋放和葡萄糖代謝。小鼠β細(xì)胞系實驗中發(fā)現(xiàn)高葡萄糖濃度上調(diào)了miR-124a的表達(dá)，miR-124a對小島細(xì)胞產(chǎn)生負(fù)調(diào)節(jié)作用。

研究發(fā)現(xiàn)，由肥胖誘導(dǎo)miR-143富表達(dá)可以靶向ORP8負(fù)調(diào)節(jié)胰島素刺激的AKT信號，與胰島素抵抗有關(guān)[27]。Trajkovski等[28]進(jìn)行動物實驗發(fā)現(xiàn)miR-103/107可以調(diào)節(jié)胰島素的敏感性，沉默miR-103/107可以改善糖穩(wěn)態(tài)和胰島素敏感性，miR-103/107被抑制后可以使Caveolin-1上調(diào)，繼而提高胰島素信號，降低脂肪組織的尺寸，增加胰島素刺激的糖攝取。miR-103/107是通過Caveolin-1作為靶基因，調(diào)節(jié)胰島素受體并可導(dǎo)致胰島素抵抗[29]。Wilfred等[30]深入研究發(fā)現(xiàn)，miR-103/107位于PANK基因，可以協(xié)助PANK基因調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)乙酰輔酶A和脂質(zhì)水平。

由此可見，miRNA可以調(diào)節(jié)外周靶器官胰島素的敏感性，影響胰島素在靶器官的效應(yīng)，與形成外周胰島素抵抗有關(guān)。外周胰島素抵抗是i-IGT主要原因，因此miRNAs在i-IGT發(fā)生、進(jìn)展中可發(fā)揮分子水平上的調(diào)節(jié)作用。

5 miRNA與IFG/IGT

T2DM患者最終可出現(xiàn)IFG/IGT模式，在遺傳因素和環(huán)境因素共同影響下，結(jié)果是胰島素抵抗和胰島素分泌相對不足逐步發(fā)展為胰島素抵抗和胰島素分泌絕對不足。這一過程與miRNA對i-IFG或i-IGT的調(diào)節(jié)機制不同，可能多個miRNAs可能對IFG/IGT模式同時發(fā)揮了調(diào)節(jié)作用，并且調(diào)節(jié)機制更復(fù)雜。需指出的是，miR-103、miR-125a對肝胰島素抵抗和外周胰島素抵抗都有調(diào)控作用，對IFG/IGT模式可能具有更為重要的意義，有待于今后的研究進(jìn)一步闡述。

6 小 結(jié)

糖尿病的發(fā)病機制十分復(fù)雜，并不完全為人們所了解。T2DM患者糖耐量有3種不同模式，在一定程度上與體內(nèi)胰島素分泌的質(zhì)和量、胰島素在靶器官發(fā)揮效應(yīng)有密切的聯(lián)系。多個研究證實，miRNAs在胰島素生物合成與分泌及靶組織中發(fā)揮效應(yīng)過程中可發(fā)揮基因水平上的調(diào)節(jié)作用或出現(xiàn)特征性的表達(dá)及表達(dá)量變化,與胰島素抵抗的形成有關(guān)。隨著相關(guān)miRNA的研究不斷深入，檢測方法的不斷成熟和標(biāo)準(zhǔn)化及臨床應(yīng)用，miRNAs可望成為T2DM不同糖耐量模式鑒別診斷的依據(jù)，同時也有望成為T2DM治療的新靶點，使得分子水平治療T2DM成為可能。

[1]Unwin N,Shaw J,Zimmet P,et al.Impaired glucose tolerance and impaired fasting glycaemia:the current status on definition and intervention[J].Diabet Med，2002,19(9):708-723.

[2]田景琰,王曉,顧燕云,等.單純空腹高血糖和(或)單純餐后高血糖型糖尿病的代謝特征[J].中華內(nèi)分泌代謝雜志，2007,23(1):37-39.

[3]Faerch K,Vaag A,Holst JJ,et al.Impaired fasting glycaemia vs impaired glucose tolerance:similar impairment of pancreatic alpha and beta cell function but differential roles of incretin hormones and insulin action[J].Diabetologia，2008,51(5):853-861.

[4]Faerch K,Borch JK,Holst JJ,et al.Pathophysiology and aetiology of impaired fasting glycaemia and impaired glucose tolerance:does it matter for prevention and treatment of type 2 diabetes[J].Diabetologia，2009,52(9):1714-1723.

[5]Williams MD,Mitchell GM.MicroRNAs in insulin resistance and obesity[J].Exp Diabetes Res，2012,2012:484696.

[6]De Yébenes VG,Bartolomé-Izquierdo N,Ramiro AR.Regulation of B-cell development and function by microRNAs[J].Immunol Rev,2013,253(1):25-39.

[7]Plaisance V,Waeber G,Regazzi R,et al.Role of microRNAs in islet beta-cell compensation and failure during diabetes[J].J Diabetes Res,2014,2014:618652.

[8]Hamar P.Role of regulatory microRNAs in type 2 diabetes mellitus-related inflammation[J].Nucleic Acid Ther,2012,22(5):289-294.

[9]Herrera BM,Lockstone HE,Taylor JM,et al.Global microRNA expression profiles in insulin target tissues in a spontaneous rat model of type 2 diabetes[J].Diabetologia,2010,53(6):1099-1109.

[10]Chakraborty C,Priya D,Bandyopadhyay S.miRNAs in insulin resistance and diabetes-associated pancreatic cancer:the ′minute and miracle′ molecule moving as a monitor in the′genomic galaxy′[J].Curr Drug Targets,2013,14(10):1110-1117.

[11]Gallagher IJ,Scheele C,Keller P,et al.Integration of microRNA changes in vivo identifies novel molecular features of muscle insulin resistance in type 2 diabetes[J].Genome Med,2010,2(2):9.

[12]陸再英,鐘南山,謝毅,等.內(nèi)科學(xué)[M].7版.北京:人民衛(wèi)生出版社,2009:770-798.

[13]朱大年,吳博威,樊小力.生理學(xué)[M].7版.北京:人民衛(wèi)生出版社,2008:363-368.

[14]Guay C,Roggli E,Nesca V,et al.Diabetes mellitus,a microRNA-related disease[J].Transl Res,2011,157(4):253-264.

[15]Poy MN,Eliasson L,Krutzfeldt J,et al.A pancreatic islet-specific microRNA regulates insulin secretion[J].Nature,2004,432(7014):226-230.

[16]El Ouaamari A,Baroukh N,Martens GA,et al.miR-375 targets 3′-phosphionositi-dependent protein kinase-1 and regulates glucose-induced biological responses in pancreatic beta-cells[J].Diabetes,2008,57(10):2708-2717.

[17]Joglekar MV,Joglekar VM,Hardikar AA.Expression of islet-specific microRNAs during human pancreatic development[J].Gene Expr Patterns,2009,9(2):109-113.

[18]Huang B,Qin W,Zhao B,et al.MicroRNA expression profiling in diabetic GK rat model[J].Acta Biochim Biophys Sin(Shanghai),2009,41:472-477.

[19]Zhou B,Li C,Qi W,et al.Downregulation of miR-181a upregulates sirtuin-1(SIRT1) and improves hepatic insulin sensitivity[J].Diabetologia,2012,55(7):2032-2043.

[20]Herrera BM,Lockstone HE,Taylor JM,et al.MicroRNA-125a is over-expressed in insulin target tissues in a spontaneous rat model of type 2 diabetes[J].BMC Med Genomics,2009,2:54.

[21]Chang J,Nicolas E,Marks D,et al.miR-122,a mammalian liverspecific microRNA,is processed from hcr mRNA and may downregulate the high affinity cationic amino acid transporter CAT-1[J].RNA Biol,2004,1:106-113.

[22]Yang YM,Seo SY,Kim TH,et al.Decrease of microRNA-122 causes hepatic insulin resistance by inducing protein tyrosine phosphatase 1B,which is reversed by licorice flavonoid[J].Hepatology,2012,56(6):2209-2220.

[23]Ryu HS,Park SY,Ma D,et al.The induction of microRNA targeting IRS-1 is involved in the development of insulin resistance under conditions of mitochondrial dysfunction in hepatocytes[J].PLoS One,2011,6(3):e17343.

[24]Fernandez-Valverde SL,Taft RJ,Mattick JS.MicroRNAs in β-cell biology,insulin resistance,diabetes and its complications[J].Diabetes,2011,60(7):1825-1831.

[25]Kurtz CL,Peck BC,Fannin EE,et al.MicroRNA-29 fine-tunes the expression of key FOXA2-activated lipid metabolism genes and is dysregulated in animal models of insulin resistance and diabetes[J].Diabetes,2014,63(9):3141-3148.

[26]Fred RG,Bang-Berthelsen CH,Mandrup-Poulsen T,et al.High glucose suppresses human islet insulin biosynthesis by inducing miR-133a leading to decreased polypyrimidine tract binding protein-expression[J].PLoS One,2010,5(5):e10843.

[27]Jordan SD,Krüger M,Willmes DM,et al.Obesity-induced overexpression of miRNA-143 inhibits insulin-stimulated AKT activation and impairs glucose metabolism[J].Nat Cell Biol,2011,13(4):434-446.

[28]Trajkovski M,Hausser J,Soutschek J,et al.MicroRNAs 103 and 107 regulate insulin sensitivity[J].Nature,2011,474(7353):649-653.

[29]Xu Q,Yao MX,Chen L.MicroRNAs 103 and 107:potential molecular links between diabetes and cancer[J].Chin Med J,2013,126(13):2553-2555.

[30]Wilfred BR,Wang WX,Nelson PT,et al.Energizing miRNA research:a review of the role of miRNAs in lipid metabolism,with a prediction that miR-103/107 regulates human metabolic pathways[J].Mol Genet Metab,2007,91(3):209-217.

江蘇省鹽城市醫(yī)學(xué)科技發(fā)展計劃項目(YK20130103)。

10.3969/j.issn.1672-9455.2015.19.062

A

1672-9455(2015)19-2957-03

2015-02-25

2015-06-15)

△通訊作者，E-mail：周玉貴，yugui_z@126.com；汪小鶯，wxy@ntu.edu.cn。