陳 瑤，秦振英，胡幼芳

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院兒童保健科，江蘇 南京 210036

近年來，2 型糖尿?。╰ype 2 diabetes，T2DM）在各年齡段人群中發(fā)病率都顯著增加，已成為世界范圍內(nèi)常見的代謝紊亂性疾病，影響全世界超過4 億人口，目前我國成人T2DM 的患病率約為11%，是T2DM 患者最多的國家，給國民經(jīng)濟(jì)和人民生活帶來嚴(yán)重負(fù)擔(dān)［1-3］。雖然目前臨床上有多種T2DM 的治療藥物，但尚無根治方法，因此，積極尋找新的研究方向尤為重要。T2DM起病隱匿，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，其中胰島素抵抗是T2DM 的重要發(fā)病因素，且胰島素抵抗與胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路密切相關(guān)。已有研究報(bào)道胰島素信號(hào)傳導(dǎo)途徑中任何效應(yīng)分子的變化均可引起胰島素信號(hào)傳導(dǎo)缺陷，參與T2DM 胰島素抵抗進(jìn)程［4-5］。隨著生物信息技術(shù)的飛速發(fā)展，微小RNA（microRNA，miRNA）是近年來發(fā)現(xiàn)的一種小分子非編碼RNA，參與調(diào)控生物的多種病理生理進(jìn)程。多種miRNA 被證實(shí)可以調(diào)節(jié)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路中關(guān)鍵蛋白的表達(dá)，影響胰島素的敏感性，為探尋T2DM的治療提供了新方向。本文綜述了部分調(diào)控胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路關(guān)鍵蛋白表達(dá)的miRNA及對(duì)T2DM 胰島素抵抗的作用機(jī)制，為T2DM 相關(guān)藥物的研發(fā)提供新的研究思路。

1 T2DM胰島素抵抗相關(guān)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路

胰島素抵抗是指給予定量的胰島素不能增加相應(yīng)的葡萄糖攝取和利用，機(jī)體需要額外分泌更多的胰島素來維持血糖穩(wěn)定，主要發(fā)生在胰島素敏感的組織，如骨骼肌、肝臟和脂肪組織。胰島素抵抗是T2DM 的重要發(fā)病機(jī)制之一，并伴隨T2DM 發(fā)生、發(fā)展的整個(gè)過程［6-7］。生理狀態(tài)下，胰島素與胰島素受體結(jié)合后，通過胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路產(chǎn)生級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而發(fā)揮作用。研究顯示，T2DM胰島素相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)通路主要包括以下兩種：①磷酸肌醇-3激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K/ protein kinase B，PKB，即PI3K/AKT）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：PI3K/AKT 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路作為重要的的胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路，參與機(jī)體三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝。研究報(bào)道胰島素受體底物（insulin receptor substrate，IRS）-1和IRS-2在肝臟中特異性消融，影響胰島素-胰島素受體信號(hào)傳導(dǎo)通路從而抑制了肝臟由禁食狀態(tài)向進(jìn)食狀態(tài)正常過度的基因表達(dá)，導(dǎo)致葡萄糖耐受不良和T2DM的發(fā)生［8］。Tremblay 等［9］研究發(fā)現(xiàn)，高脂喂養(yǎng)大鼠的骨骼肌，出現(xiàn)PI3K 活化受限，進(jìn)而導(dǎo)致胰島素刺激的葡萄糖轉(zhuǎn)移蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）易位受損，從而影響葡萄糖的正常代謝，參與胰島素抵抗的過程，加重T2DM。②絲裂原活化蛋白激酶（mitogen -activated protein kinases，MAPK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：MAPK 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與機(jī)體細(xì)胞的增殖和分化密切相關(guān)［10］。其中，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中任何效應(yīng)分子（如MAPK14等）的變化或翻譯后修飾蛋白的異常表達(dá)均可引起胰島素信號(hào)傳導(dǎo)缺陷［11］，導(dǎo)致胰島素抵抗的發(fā)生。以上胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路密切參與了T2DM胰島素抵抗過程，通過調(diào)控胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路有望為防治T2DM提供新思路。

2 miRNA與T2DM

miRNA廣泛存在于真核生物體內(nèi)，是一種長(zhǎng)度22～24 個(gè)核苷酸，進(jìn)化上高度保守的非編碼性小分子RNA，其通過與信使RNA（mRNA）的3′端非翻譯區(qū)（3′-untranslated region，3′UTR）結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后水平抑制或者降解靶信使RNA，從而達(dá)到負(fù)性調(diào)節(jié)靶蛋白的作用。目前，人類基因中已鑒定出2 000 多個(gè)成熟的miRNA，miRNA可調(diào)控超過一半的蛋白質(zhì)編碼基因，在細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化、代謝等方面發(fā)揮重要調(diào)控作用［12］；其對(duì)腫瘤的發(fā)展也起到重要的調(diào)節(jié)作用［13］。單個(gè)miRNA 可與百余個(gè)mRNA 靶向結(jié)合，多個(gè)miRNA 也可以協(xié)同作用同一mRNA，這也使miRNA 調(diào)控胰島素抵抗的機(jī)制變得更加復(fù)雜。新近研究發(fā)現(xiàn)T2DM患者血清及糖尿病動(dòng)物模型不同組織（如脂肪組織、骨骼肌和肝臟）中多種miRNA的表達(dá)發(fā)生改變，如miR-29a、miR-29c、miR-33、miR-143、miR-103/107 等表達(dá)均顯著上調(diào)［14］，miR-29b、miR-338-3p表達(dá)下調(diào)［15-16］。這提示了miRNA可能是調(diào)控T2DM發(fā)生發(fā)展的重要靶標(biāo)。

3 miRNA 參與T2DM 胰島素抵抗相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)通路的關(guān)鍵過程

越來越多的研究表明miRNA參與T2DM胰島素抵抗相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)通路的關(guān)鍵過程，且調(diào)控miRNA可影響胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路，緩解胰島素抵抗，發(fā)揮防治T2DM的潛能［11］。以下將重點(diǎn)綜述近年來國內(nèi)外研究的部分miRNA 在胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路中的調(diào)節(jié)作用，及其對(duì)T2DM胰島素抵抗的影響。

3.1 miR-183家族

miR-183家族，包括miR-182、miR-96等，是1組定位于7號(hào)染色體上的微小RNA 的總稱，在結(jié)構(gòu)上高度保守。miR-183 家族在肝癌、乳腺癌等多種腫瘤相關(guān)疾病中研究較多，與胰島素抵抗也有直接的關(guān)系［17-18］。Motin～o等［19］發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)的miR-183可特異性結(jié)合3′UTR區(qū)域，抑制IRS-1的表達(dá)，通過阻斷胰島素-胰島素受體結(jié)合，降低肝內(nèi)胰島素的敏感性，抑制細(xì)胞內(nèi)糖酵解和胰島素分泌，加重胰島素抵抗。Yang 等［20］也證實(shí)了miR-96 對(duì)胰島素敏感性的負(fù)性調(diào)控作用。通過高脂飲食喂養(yǎng)誘導(dǎo)建立胰島素抵抗小鼠模型，經(jīng)實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，小鼠肝臟中miR-96 的表達(dá)量是對(duì)照組的4倍。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)胰島素受體和IRS-1均是miR-96 的直接靶標(biāo)，過表達(dá)miR-96在肝細(xì)胞轉(zhuǎn)錄后水平抑制胰島素受體和IRS-1的表達(dá)，降低了胰島素受體表達(dá)水平及胰島素刺激的胰島素受體磷酸化，同時(shí)降低了下游信號(hào)分子IRS-1的磷酸化，從而誘導(dǎo)肝胰島素抵抗的發(fā)生［20］。因此，干預(yù)miR-183家族有望通過影響胰島素受體及受體底物的磷酸化，增加胰島素敏感性，緩解T2DM胰島素抵抗。

3.2 miR-29家族

miR-29 家族，包括miR-29a、miR-29b 和miR-29c，顯著高表達(dá)于胰島素敏感組織，參與調(diào)節(jié)原代骨骼肌細(xì)胞的脂質(zhì)代謝、葡萄糖以及胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路。近期的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，miR-29家族的所有成員在T2DM患者的骨骼肌組織中均呈上調(diào)趨勢(shì)，同時(shí)，這些miRNA 的表達(dá)與人骨骼肌胰島素敏感性密切相關(guān)［21］。Massart 等［22］首先發(fā)現(xiàn)了糖尿病患者和動(dòng)物骨骼肌中miR-29a、miR-29c 的高表達(dá)，并進(jìn)一步證實(shí)了miR-29 過表達(dá)降低了IRS-1 和PI3K 的表達(dá)，影響胰島素-胰島素受體通路和PI3K/AKT通路，促進(jìn)胰島素抵抗進(jìn)程。Zhou等［23］研究表明，胰島素抵抗模型小鼠骨骼肌及肝臟中miR-29a水平均明顯高于正常組，且影響脂質(zhì)代謝，導(dǎo)致葡萄糖攝取異常。另一項(xiàng)研究表明［24］，PI3K的調(diào)節(jié)亞基p85是miR-29b的直接靶點(diǎn)，在肝細(xì)胞中受到miR-29b 的負(fù)調(diào)控，與體外研究結(jié)果一致的是，禁食小鼠肝臟中miR-29 的表達(dá)和p85 的蛋白表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)，通過過表達(dá)miR-29b 可降低胰島素誘導(dǎo)的肝細(xì)胞AKT 磷酸化，提示miR-29 可以作為胰島素PI3K/AKT信號(hào)傳導(dǎo)通路的負(fù)調(diào)節(jié)因子。因此，miR-29 可能作為胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路的調(diào)節(jié)因子，為T2DM治療提供潛在干預(yù)靶標(biāo)。

3.3 miR-27a

已有研究表明，T2DM 患者和肥胖患者血清中miR-27a的表達(dá)與正常健康組相比顯著增加［11］，miR-27a與脂肪酸、膽固醇代謝和葡萄糖穩(wěn)態(tài)密切相關(guān)，T2DM 大鼠模型L6 細(xì)胞中miR-27a 的表達(dá)顯著升高［25］。實(shí)驗(yàn)通過敲除miR-27a 基因，提高了MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路關(guān)鍵蛋白MAPK14 的表達(dá)，從而改善胰島素誘導(dǎo)的胰島素抵抗L6 骨骼肌細(xì)胞的胰島素信號(hào)傳導(dǎo)和葡萄糖攝取，證實(shí)了miR-27a 與胰島素敏感性的密切關(guān)系［16］。Yao 等［26］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，高脂喂養(yǎng)肥胖相關(guān)胰島素抵抗小鼠模型中，miR-27a通過抑制過氧化物酶體增殖劑激活受體調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化，阻斷AKT/PI3K 信號(hào)傳導(dǎo)通路中的AKT磷酸化，誘發(fā)胰島素抵抗，敲除miR-27a則可以改善高脂喂養(yǎng)小鼠的胰島素敏感性。而Chen 等［27］證實(shí)了過表達(dá)miR-27a 可通過靶向抑制PPARγ的表達(dá)，減弱AKT/PI3K信號(hào)通路，抑制了GLUT4的活性，降低胰島素的敏感性。因此，miR-27a作為一種成脂性miRNA，與胰島素的敏感性負(fù)相關(guān)，可能通過調(diào)控胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路成為T2DM防治的潛在靶點(diǎn)。

3.4 miR-143

氧化固醇結(jié)合蛋白相關(guān)蛋白8（oxysterol binding protein-related protein 8，ORP8），作為胰島素信號(hào)系統(tǒng)的一種新型調(diào)節(jié)因子，可以促進(jìn)AKT/PI3K信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活。Jordan等［28］通過雙熒光素酶活性測(cè)試發(fā)現(xiàn)miR-143與ORP8信使RNA 3′UTR的相互作用，證實(shí)了miR-143 與ORP8 的直接靶向作用，miR-143 通過靶向抑制ORP8 的表達(dá)，從而抑制AKT/PI3K 信號(hào)通路，引起胰島素抵抗。研究還發(fā)現(xiàn)，高脂喂養(yǎng)小鼠肝臟和脂肪組織中的miR-143 表達(dá)水平上調(diào)，可刺激MAPK 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中MAPK的磷酸化，促使胰島素抵抗的發(fā)生，而沉默高脂喂養(yǎng)小鼠肝臟中miR-143則可逆轉(zhuǎn)因高脂飲食引起的胰島素抵抗［29］。這提示了miR-143可能通過調(diào)控胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路發(fā)揮防治T2DM的作用。

3.5 miR-338-3p

在T2DM進(jìn)展中，研究發(fā)現(xiàn)部分miRNA的下調(diào)誘導(dǎo)了葡萄糖耐量異常及胰島素耐受性的損傷［15-16］。Dou 等［16］使用3 種胰島素抵抗模型，發(fā)現(xiàn)db/db 小鼠、高脂喂養(yǎng)小鼠肝細(xì)胞及15 μg/mL TNF-α干預(yù)的C57BL/6J 小鼠肝臟中miR-338-3p 表達(dá)均顯著下調(diào)。進(jìn)一步研究顯示，過表達(dá)miR-338-3p通過靶向調(diào)節(jié)蛋白磷酸酶4調(diào)節(jié)子亞基，影響AKT/PI3K信號(hào)通路，逆轉(zhuǎn)了C57BL/6J小鼠胰島素抵抗。提示miR-338-3p 參與了T2DM 胰島素抵抗的發(fā)生發(fā)展，并可能通過影響胰島素相關(guān)信號(hào)通路成為緩解T2DM的作用靶標(biāo)之一。

4 總結(jié)和展望

綜上所述，胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路與T2DM 胰島素抵抗密切相關(guān)，而miRNA 作為近年來研究的熱點(diǎn)，其通過調(diào)控胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路參與T2DM 胰島素抵抗發(fā)生發(fā)展的機(jī)制逐漸被揭示。隨著研究的不斷深入，miRNA可能通過影響胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路，成為緩解T2DM胰島素抵抗的重要靶標(biāo)。而積極研究miRNA在胰島素抵抗相關(guān)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路中的作用也為研究T2DM的新型藥物提供了一個(gè)重要方向。新型藥物的研究從實(shí)驗(yàn)到臨床應(yīng)用是復(fù)雜及漫長(zhǎng)的過程，因此，還需要更細(xì)致深入地探索研究。