楊婧，楊靜，李玉秀

1山西醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院內分泌科，太原030001

2中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院北京協(xié)和醫(yī)院內分泌科衛(wèi)生部內分泌重點實驗室，北京100730

·綜述·

微小核糖核酸與糖尿病

楊婧1，2，楊靜1，李玉秀2

1山西醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院內分泌科，太原030001

2中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院北京協(xié)和醫(yī)院內分泌科衛(wèi)生部內分泌重點實驗室，北京100730

微小核糖核酸;糖尿病;胰島素分泌;胰島素抵抗;自身免疫

糖尿病(diabetes mellitus，DM)是最常見的代謝紊亂性疾病，以高血糖和其所致的長期微血管及大血管并發(fā)癥為特征，隨著影響人群的不斷增多，DM已成為很多國家公共衛(wèi)生系統(tǒng)的重要負擔。最近20年來，世界各國糖尿病發(fā)病率均顯著增加，引起廣泛關注［1］。國際糖尿病聯(lián)盟(International Diabetes Federation，IDF)預測到2030年，全球糖尿病患者將達到5.22億［2］。1型糖尿病因β細胞受損不能產生足夠的胰島素所致，2型糖尿病則因胰島素抵抗不能有效地利用胰島素而發(fā)生。近年來，相關研究為糖尿病發(fā)病機制提供了更有力的分子生物學基礎，如越來越多的研究顯示微小核糖核酸(microRNA，miRNA)特異性表達在糖尿病發(fā)病中具有重要作用，且在糖尿病預測、診斷、分型等方面都具有潛在作用。

miRNA概述

miRNA是由18～25個核苷酸組成的單鏈RNA分子，是廣泛存在于生物體內的1組內源性不編碼蛋白質RNA家族。miRNA一般通過與靶mRNA 3'UTR區(qū)互補配對，對靶mRNA進行切割或抑制翻譯，在轉錄后水平對基因表達進行調控，影響蛋白質翻譯，從而參與機體各種重要的生理和病理過程。許多miRNA序列均高度保守，提示miRNA表達與調節(jié)是相對古老和重要的通路［3］。

miRNA在糖尿病及其并發(fā)癥發(fā)生中均發(fā)揮著重要作用。miRNA異常表達可使胰島素合成、分泌異常，或產生胰島素抵抗，還可影響T、B淋巴細胞增殖、分化過程，影響免疫細胞信號轉導而引發(fā)糖尿病;且miRNA在糖尿病發(fā)病及病程中均有所改變，可能成為其潛在的標志物。

miRNA與胰島素分泌及抵抗的關系

胰島素分泌缺陷和胰島素抵抗是2型糖尿病重要的病理生理學機制，而miRNA異常表達可以影響胰島素分泌及靶細胞對胰島素的敏感性。

miRNA與胰島素分泌

胰島素分泌釋放由胰島素膜受到電興奮引起。進食后，血液中的葡萄糖通過葡萄糖轉運體進入胰島β細胞，并在胰島β細胞中代謝產生ATP，使ATP/ADP比值升高，細胞膜上ATP敏感性鉀通道關閉，隨后細胞膜去極化，引起電壓門控鈣通道開放，鈣離子內流，鈣離子蓄積引起胰島素分泌囊泡與細胞膜融合進而釋放胰島素;而miRNA可以通過影響ATP/ ADP比值、胰島素合成、囊泡融合等過程影響胰島素分泌［4］。

miR-15a的靶目標是解耦聯(lián)蛋白2(uncoupling protein 2，UCP2)。有研究表明用葡萄糖長期刺激MIN6細胞，可引起miR-15a下調，使UCP2增加，導致ATP生成減少，影響ATP/ADP比值，而使胰島素釋放減少［5］。miR-29a和miR-29b能夠減少單羧酸轉運蛋白1(monocarboxylate transporter 1，MCT1)合成，而MCT1是線粒體氧化的底物，能夠促使ATP/ADP比值升高，觸發(fā)胰島素分泌，因此MCT1合成減少，也會影響胰島素釋放［6］。

Lee等［7］研究發(fā)現(xiàn)miR-375能夠影響胰島素合成。miR-375的一個靶基因是能調節(jié)控制細胞生長的基因HuD，而HuD能夠調節(jié)胰島素的產生。miR-375表達下調可致胰島細胞中HuD基因表達增加，而使胰島素合成減少。

miR-34a、miR-29a/b/c能夠影響胰島素顆粒分泌。miR-34a在非肥胖小鼠中表達上調，而miR-34a與囊泡膜蛋白2(vesicle-associated membrane protein 2，Vamp2)表達下調有關，Vamp2在胰島素囊泡顆粒與細胞膜融合中起重要作用［8］。Roggli等［9］研究表明增加NOD小鼠胰島細胞miR-29a/b/c表達，可以減少Onecut2基因表達，而Onecut2可以促進胰島素顆粒與細胞膜融合，使胰島素分泌受損。

miRNA與胰島素抵抗

胰島素抵抗是2型糖尿病的基本特征之一，主要指外周組織在正常胰島素水平下不能有效地維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)，造成一種高血糖狀態(tài)。胰島素主要在肝細胞、脂肪細胞和骨骼肌細胞發(fā)揮作用，當這些細胞對胰島素敏感性降低時，即出現(xiàn)胰島素抵抗，目前越來越多的研究發(fā)現(xiàn)多種miRNA可以降低細胞對胰島素的敏感性。

在肝臟，導致胰島素抵抗發(fā)生的主要miRNA包括miR-96和miR-126，其靶基因是胰島素受體底物1(insulin receptor substrate 1，IRS1)3'UTR，miR-96和miR-126表達異?？梢允垢渭毎芯€粒體IRS1數(shù)量減少，從而引起胰島素抵抗［10］。脂肪細胞中miR-93增加，可使葡萄糖轉運體4(glucose transporter 4，GLUT4)表達下降，這也可能是糖尿病患者脂肪組織胰島素抵抗的發(fā)生機制［11］。Let-7及miR-494可能引起骨骼肌細胞胰島素抵抗。Frost等［12］發(fā)現(xiàn)Let-7可抑制PIK3-mTOR通路的多個環(huán)節(jié)，并且可通過對胰島素樣生長因子1受體(Insulin-like growth factor 1 receptor，IGF1R)、胰島素受體(insulin receptor，INSR)的調控，調節(jié)骨骼肌的胰島素抵抗。腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)可使小鼠C2C12肌細胞miR-494表達下調，并可通過抑制蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)通路下游使肌細胞對胰島素抵抗［13］。

綜上，相關miRNA表達異常，可以通過調節(jié)胰島素分泌過程影響胰島素分泌和釋放，也可以通過作用于靶細胞降低其對胰島素的敏感性及反應而產生胰島素抵抗。

miRNA與自身免疫

隨著分子生物學研究的進展，miRNA對免疫系統(tǒng)基因表達的調控作用逐漸受到重視，已證實許多miRNA參與了機體免疫反應調控。miRNA影響T、B淋巴細胞的發(fā)育過程，調節(jié)免疫細胞信號轉導，其異常表達可引起自身免疫反應，進而導致l型糖尿病等自身免疫性疾病的發(fā)生。

miRNA與T淋巴細胞

miR-146a在T淋巴細胞分化中起一定作用，T淋巴細胞向1型輔助性T細胞(T helper cells 1，Th1)分化時miR-146a表達升高，而過高的表達又可抑制Th1分化。miR-146a表達下調，將導致Thl細胞增多，誘發(fā)自身免疫性疾病。miR-146a有2個重要靶基因，分別是白細胞介素1(interleukin-1，IL-1)受體相關激酶1(IL-1 receptor associated kinase 1，IRAKl)和腫瘤壞死因子受體相關因子6(TNF receptor-associated factor 6，TRAF6)，而這兩個靶基因也分別是IL-1β和TNF-α信號通路中重要的促炎癥因子。miR-146a表達異?？纱侔l(fā)細胞對IRAKl和TRAF6的反應，進而引起炎癥反應。Yang等［14］研究顯示，初發(fā)1型糖尿病患者外周血單個核細胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)miR-146a表達較正常對照下降48%。

miR-181a異常高表達可以提高T細胞抗原受體(T cell receptor，TCR)的敏感性，使T細胞與體內自身抗原的親和力過分增強，進而致使自身免疫性疾病發(fā)生［15］。Nielsen等［16］研究發(fā)現(xiàn)新診斷的1型糖尿病患者血清miR-181a表達上調，可能與自身免疫有關。

miRNA與B淋巴細胞

B淋巴細胞早期發(fā)育受損的NOD小鼠比普通NOD小鼠成熟B淋巴細胞數(shù)量減少，而miR-34a表達卻比普通NOD小鼠上調。過表達miR-34a與叉頭蛋白P1 (Forkhead box protein 1，F(xiàn)oxP1)水平呈負相關，而FoxP1調節(jié)B淋巴細胞增殖中期的重要作用可被miR-34a所抑制，進而影響B(tài)淋巴細胞的增殖與發(fā)育，導致外周B淋巴細胞數(shù)量減少［17］。Roggli等［18］研究發(fā)現(xiàn)，miR-34a、miR-146a、miR-21在IL-1β、TNF-α等促炎細胞因子誘導的β細胞衰竭中發(fā)揮重要作用，尤其在NOD小鼠發(fā)展到糖尿病的前胰島炎階段。

miRNA與1型糖尿病

在1型糖尿病起病過程中，某些miRNA異常表達可引起淋巴細胞異常，進而出現(xiàn)自身免疫異常并使相關miRNA改變。Erener等［19］研究發(fā)現(xiàn)NOD小鼠發(fā)展為糖尿病的前兩周出現(xiàn)β細胞凋亡，并且miR-375表達明顯升高，其可作為早期胰島β細胞凋亡的標志物，但遺憾的是這種miR-375的改變短暫，在給予胰島素治療血糖下降后就會恢復。Sebastiani等［20］發(fā)現(xiàn)，在胰島相關抗體陽性的1型糖尿病患者的淋巴細胞中miR-326水平明顯高于抗體陰性的患者，提示miR-326水平升高與1型糖尿病患者持續(xù)性胰島細胞自身免疫反應有關，其可能成為1型糖尿病自身免疫反應的標志。1型糖尿病胰島β細胞功能持續(xù)下降，Nielsen等［16］研究發(fā)現(xiàn)在新診斷的1型糖尿病患者血清中miR-25水平與β細胞殘余功能及糖化血紅蛋白相關，可反映患者胰島功能及血糖控制狀況。該研究組隨后一年發(fā)現(xiàn)在1型糖尿病患者血清中miR-9和miR-34a與胰島β細胞相關［21］。

miRNA與2型糖尿病

某些miRNA異常表達，可引起胰島素分泌缺陷和胰島素抵抗，而引起2型糖尿病的發(fā)生，近年來有研究發(fā)現(xiàn)miRNA在2型糖尿病中的改變，雖然作用機制尚不清楚，但發(fā)現(xiàn)某些miRNA變化可以預測2型糖尿病的發(fā)生及監(jiān)測血糖水平。Zampetaki等［22］首先描述了2型糖尿病患者血液中miRNA的表達特點，發(fā)現(xiàn)miR-28-3p表達上調，miR-15a、miR-29b、miR-126及miR-223表達下調，而且這些miRNA在糖尿病發(fā)病前5～10年就有所改變，為2型糖尿病預測提供了初始依據(jù)。Parrizas等［23］研究表明miR-192和miR-193b在糖尿病前期患者的血清中表達下降，而在2型糖尿病患者血清中沒有明顯改變，提示miR-192和miR-193b變化可能預測2型糖尿病的發(fā)生。Ortega等［24］研究顯示在給予二甲雙胍治療3個月后的2型糖尿病患者，其原先表達下降的miR-140-5P和miR-222有所上升，說明miR-140-5P和miR-222水平下降可能與胰島素抵抗有關。Karolina等［25］研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者中多種miRNA表達上調，并且發(fā)現(xiàn)miR-27a、miR-320a表達上調與空腹血糖水平升高有密切關系。

結語

糖尿病是目前最復雜的疾病之一，伴有多種嚴重的并發(fā)癥。miRNA通過調節(jié)β細胞分化、胰島素合成、胰島素分泌及胰島素抵抗等維持血液中的葡萄糖穩(wěn)態(tài)，通過調節(jié)T、B淋巴細胞增殖與分化調節(jié)自身免疫功能。而miRNA上調或下調都與1型或2型糖尿病有重要聯(lián)系。目前已知與糖尿病相關的miRNA尚微乎其微，相關研究處于初始階段，還需進一步調查研究，以為糖尿病預測、診斷、治療提供一個更強大的工具。

［1］Diamond JM．Diabetes running wild［J］．Nature，1992，357:362-363．

［2］DF．One adult in ten will have diabetes by 2030［EB/OL］．http://www.idf.org/media-events/press-releases/2011/diabetes-atlas-5th-edition．

［3］Grosshans H，Slack FJ．Micro-RNAs:small is plentiful［J］．J Cell Biol，2002，156:17-21．

［4］Rorsman P，Braun M．Regulation of insulin secretion in human pancreatic islets［J］．Annu Rev Physiol，2013，75: 155-179．

［5］Sun LL，Jiang BG，Li WT，et al．MicroRNA-15a positively regulates insulin synthesis by inhibiting uncoupling protein-2 expression［J］．Diabetes Res Clin Pract，2011，91: 94-100．

［6］Pullen TJ，da Silva Xavier G，Kelsey G，et al．miR-29a and miR-29b contribute to pancreatic b-cell-specific silencing of monocarboxylate transporter 1(Mct1)［J］．Mol Cell Biol，2011，31:3182-3194．

［7］Lee EK，Kim W，Tominaga K，et al．RNA-binding protein HuD controls insulin Translation［J］．Mol Cell，2012，45: 826-835．

［8］Lovis P，Gattesco S，Regazzi R．Regulation of the expression of components of the exocytotic machinery of insulin-secreting cells by microRNAs［J］．Biol Chem，2008，389:305-312．

［9］Roggli E，Gattesco S，Caille D，et al．Changes in microRNA expression contribute to pancreatic b-cell dysfunction in prediabetic NOD mice［J］．Diabetes，2012，61:1742-1751．

［10］Ryu HS，Park SY，Ma DA，et al．The induction of micro-RNA targeting IRS-1 is involved in the development of insulin resistance under conditions of mitochondrial dysfunction in hepatocytes［J］．PLoS One，2011，6:e17343．

［11］Chen HY，Zhong X，Huang XR，et al．MicroRNA-29b inhibits diabetic nephropathy in db/db mice［J］．Mol Ther，2014，22:842-853．

［12］Frost RJ，Olson EN．Control of glucose homeostasis and insulin sensitivity by the Let-7 family of microRNAs［J］．PNAS，2011，108:21075-21080．

［13］Lee H，Jee Y，Hong K，et al．MicroRNA-494，upregulated by tumor necrosis factor-α，desensitizes insulin effect in C2C12 muscle cells［J］．PLoS One，2013，8:e83471．

［14］Yang M，Ye L，Wang B，et al．Decreased miR-146 expression in peripheral blood mononuclear cells is correlated with ongoing islet autoimmunity in type 1 diabetes patients 1miR-146［J］．J Diabetes，2015，7:158-165．

［15］Zhou X，Jeker LT，F(xiàn)ife BT，et al．Selective miRNA disruption in Treg cells leads to uncontrolled autoimmunity［J］．J Exp Med，2008，205:1983-1991．

［16］Nielsen LB，Wang C，Scrensen K，et al．Circulating levels of microRNA from children with newly diagnosed type l diaetes and healthy controls:evidence that miR-25 associates to residual beta-cell function and glyeaemic control during disease pmgression［J］．Exp Diabetes Res，2012，2012:896362．

［17］Berry GJ，Budgeon LR，Cooper TK，et al．The type 1 diabetes resistance locus B10 Idd9.3 mediates impaired B-cell lymphopoiesis and implicates microRNA-34a in diabetes protection［J］．Eur J Immunol，2014，44:1716-1727．

［18］Roggli E，Britan A，Gattesco S，et al．Involvement of microRNAs in the cytotoxic effects exerted by proinflammatory cytokines on pancreatic beta cells［J］．Diabetes，2010，59: 978-986．

［19］Erener S，Mojibian M，F(xiàn)ox JK，et al．Circulating miR-375 as a biomarker of b-cell death and diabetes in mice［J］．Endocrinology，2013，154:603-608．

［20］Sebastiani G，Grieco FA，Spagnuolo I，et al．Increased expression of microRNA miR-326 in type 1 diabetic patients with ongoing islet autoimmunity［J］．Diabetes Metab Res Rev，2011，27:862-866．

［21］Sebastiani G，Spagnuolo I，Patti A，et al．MicroRNA expression fingerprint in serum of type 1 diabetic patients［J］．Diabetologia，2012，55:S48．

［22］Zampetaki A，Kiechl S，Drozdov I，et al．Plasma microRNA profiling reveals loss of endothelial miR-126 and other microRNAs in type 2 diabetes［J］．Circ Res，2010，107: 810-817．

［23］Parrizas M，Brugnara L，Esteban Y，et al．Circulating miR-192 and miR-193b are markers of prediabetes and are modulated by an exercise intervention［J］．J Clin Endocrinol Metab，2014，100:E407-E415．

［24］Ortega FJ，Mercader JM，Moreno-Navarrete JM，et al．Profiling of circulating microRNAs reveals common microRNAs linked to type 2 diabetes that change with insulin sensitization［J］．Diabetes Care，2014，37:1375-1383．

［25］Karolina DS，Tavintharan S，Armugam A，et al．Circulating miRNA profiles in patients with metabolic syndrome［J］．J Clin Endocrinol Metab，2012，97:E2271-E2276．

李玉秀電話:010-69155088，E-mail:liyuxiu@medmail．com．cn

R587.1;Q756

A

1674-9081(2016)01-0044-04

10.3969/j.issn.1674-9081.2016.01.009

2015-07-22)

國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃，2014BC542300);北京市科委前沿技術培育項目(Z151100003915077)