秦 虹，宋子羽，鄭溫雅

(中南大學湘雅公共衛(wèi)生學院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學教研室，湖南 長沙 410078)

脂代謝包括甘油三酯和膽固醇等脂類的攝取、轉運、生物合成和降解，脂代謝紊亂可導致血脂異常、脂質異位沉積及相關代謝疾病，如肥胖、非酒精性脂肪肝等。通過調節(jié)脂代謝紊亂是預防或延緩代謝性疾病發(fā)生發(fā)展的有效策略。microRNA(miRNA)與脂代謝關系密切。miRNA是19～22個核苷酸大小的短鏈RNA分子，在脂質穩(wěn)態(tài)的正常維持中至關重要，其異常表達與代謝性疾病的病理機制有著緊密聯系。目前多種天然植物多酚類藥物單體被研究發(fā)現有降脂、降糖、抗炎、抗氧化等功能，可以通過多種途徑參與脂代謝的調節(jié)，其作用已越來越受到關注。植物多酚對脂代謝相關miRNA是否發(fā)揮調控作用的研究有助于進一步揭示植物多酚類物質調節(jié)脂質代謝的分子機制，本文旨在對相關miRNA參與植物多酚對脂代謝調節(jié)的研究進行總結，擬從甘油三酯(triglyceride，TG)及其代謝產物脂肪酸的代謝，膽固醇代謝等常見脂代謝途徑展開綜述，以進一步了解植物多酚與miRNA調節(jié)脂代謝的機制，為預防和治療代謝性疾病提供中西醫(yī)藥上新的靶點和思路。

1 miRNA與脂代謝

miRNA是一種內源性的非編碼小分子單鏈RNA，在動植物中存在正負調控機制及類激素作用，其中較常見的是負調控機制[1]。miRNA可通過靶向結合mRNA的3′非翻譯區(qū)(3′UTR)，抑制蛋白質翻譯或介導靶mRNA降解調節(jié)靶基因表達，參與基因的轉錄后調控[1]。

生物信息學研究預測人類miRNA能調節(jié)30%～60%編碼蛋白基因的表達，包括脂代謝途徑的多個靶基因，例如，miR-33是位于膽固醇調節(jié)元件結合蛋白(sterol-regulatory element binding protein，SREBP)基因內的一種內含子miRNA，其靶基因包括了脂肪酸氧化相關的肉毒堿棕櫚酰轉移酶(carnitine palmityl transferase-1，CPT1)，膽固醇代謝相關的膽固醇輸出泵ATP綁定結合子A1(ATP binding cassette A1，ABCA1)、脂蛋白脂酶(poprotein lipase，LPL)等[2]；此外，不同miRNA的靶基因既能獨立調控，又可相互影響，如miR-122和miR-34a分別通過直接/間接途徑調控脂質合成相關基因脂肪酸合酶(fatty acid synthase，FASN)的表達。人群研究也表明，miRNA的表達與脂代謝紊亂相關疾病有關。如基于人群的前瞻性Bruneck研究[3]表明，循環(huán)中miR-122表達升高與肥胖、代謝綜合征和血脂狀況不佳等有關?？梢妋iRNA是循環(huán)脂質的重要調節(jié)因子，通過調節(jié)其表達，繼而改善脂代謝可能有益于代謝性疾病的治療。

2 植物多酚通過miRNA調節(jié)脂代謝

植物多酚是植物中最為豐富和復雜的次生代謝產物，含有多個酚羥基結構，廣泛存在于植物的根、皮、葉和果實中。植物多酚共享一個碳環(huán)，但結構不同，根據它們的結構，可大致分為類黃酮(例如花色苷、黃酮醇、黃烷醇、黃烷酮、黃酮和異黃酮)和非類黃酮(例如酚酸、黃嘌呤、草酯、木脂素和丹寧)[4]。在對85種植物多酚及其衍生物的篩選中，發(fā)現38種具有較強的降脂活性，且其中18種在目前體內外實驗中沒有顯示毒性，由于植物多酚易于獲得且大多毒性較低，因此利用其緩解脂代謝紊亂相關疾病具有重要的研究價值和潛力[5]。近些年來研究發(fā)現，植物多酚在不同體內外模型中表現出抗肥胖、抗動脈粥樣硬化、抑制肝臟脂質沉積等藥理作用，同一種多酚的作用機制具有多靶點、多環(huán)節(jié)、綜合協調的特點，發(fā)揮對TG和膽固醇代謝方面的多個分子信號的調控作用。當機體出現代謝紊亂時，多種失調的miRNA通路與脂質生成、脂肪酸氧化、膽固醇轉運外排密切相關，已有研究發(fā)現，植物多酚可改善脂代謝紊亂時組織或細胞的miRNA表達量[6]。例如，持續(xù)服用植物多酚混合物可逆轉高脂飲食造成的小鼠肝臟miRNAs的異常表達[6]，攝入營養(yǎng)劑量的多酚對apoE缺陷小鼠的肝臟miRNAs也具有調節(jié)作用[7]。一些植物多酚的單體化合物如白藜蘆醇(resveratrol，RSV)和純表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)等可直接與miRNA結合，通過這種轉錄后機制調控脂代謝[8]。不論植物多酚是否通過與miRNA直接結合發(fā)揮作用，其最終影響脂代謝的特征主要集中在調節(jié)TG及膽固醇代謝上。

2.1 植物多酚通過miRNA調節(jié)甘油三酯代謝

2.1.1促進脂肪酸氧化 植物多酚可通過調控miR-33、miR-378促進CPT1、過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活因子1(peroxisome proliferator activated receptor - γ coactivator 1，PGC-1)等脂肪酸氧化相關基因的表達，脂肪酸作為甘油三酯代謝的中間產物，其氧化有助于減少組織中的脂質堆積。以槲皮素為主的荔枝果肉酚類物質(lychee pulp phenolics，LPPs)可抑制小鼠肝臟中miR-33表達，并在轉錄和蛋白水平上調CPT1α的表達，從而增加脂肪酸的氧化[9]。柑桔皮中的類黃酮提取物(citrus peel flavonoid extracts，CPFE)也可抑制油酸誘導HepG2細胞中miR-33的表達，CPT1α在轉錄水平的表達有所增加[10]。Jeon等[11]的研究發(fā)現，給予漆黃素，一種廣泛存在于蔬菜水果中的多酚時，可以減弱HFD對小鼠肝臟中miR-22、miR-146a、miR-146b、miR-802和miR-378表達的誘導作用，其中，miR-378可抑制其直接靶點核呼吸因子-1 (nuclear respiratory factor-1，NRF-1)，NRF-1可調節(jié)線粒體功能，與過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活因子1(peroxisome proliferator activated receptor - γ coactivator 1，PGC-1)密切相關，而漆黃素可下調miR-378和PGC-1的表達，從而改善HFD導致的線粒體功能障礙，促進脂肪酸氧化。

2.1.2抑制甘油三酯和脂肪酸合成 植物多酚可通過miR-122/FASN途徑抑制脂肪酸的合成。Arola-Arnal等[12]用葡萄籽原花青素提取物(grape seed proanthocyanidin extract，GSPE)50 μL處理HepG2細胞5 h后，鑒定出15個差異表達的miRNA，其部分靶基因與脂代謝途徑有關。進一步研究發(fā)現，肥胖大鼠持續(xù)攝入低劑量的原花青素3周(低于人類飲食攝入量：5 mg·kg-1)，可使肝臟中miR-122的表達水平正?；現ASN蛋白表達減少[13]。Escudero等[14]給健康大鼠飲食添加GSPE(5、15、25、50·kg-1)喂養(yǎng)3周后發(fā)現，GSPE可抑制miR-122在肝臟中的表達，并以劑量依賴的方式降低餐后血清中的TG含量。因此，GSPE對血脂的改善可能與其對miR-122的調節(jié)有關。LPPs作用在小鼠肝臟時表現出相似的結果，LPPs可抑制miR-122的表達，并在轉錄和蛋白水平抑制FASN的表達，從而減少脂肪酸合成[9]。CPFE同樣可抑制油酸誘導HepG2細胞中miR-122表達，FASN在轉錄水平的表達減少，這很可能是CPFE發(fā)揮體外降脂作用的機制[11]。然而，Baldini等[15]研究表明，水飛薊賓作為黃酮類化合物水飛薊素的主要成分之一，可上調油酸酯/棕櫚酸酯誘導的大鼠肝癌細胞FaO中miR-122的表達，但并未將水飛薊賓對脂代謝的有益作用與miR-122的變化聯系起來，故miRNA的水平變化也可能是植物多酚在改善脂代謝紊亂后所伴隨的結果。

植物多酚還可通過對不同miRNA的調節(jié)抑制SREBP-1/FASN軸，從而抑制脂肪酸合成、減少TG含量。雄性肥胖大鼠的腎周脂肪組織的miRNA微陣列顯示，RSV干預后，3個miRNA表達降低，13個表達升高，進一步研究表明，僅有miR-539-5p的預測靶基因Sp1在RSV治療的大鼠中蛋白表達有相應的減少，Pearson相關性研究和3T3-L1細胞的體外研究均表明RSV誘導的Sp1蛋白表達的降低能由miR-539-5p調節(jié)，SP1與SREBP-1協同激活FASN基因的啟動子，在脂肪合成中發(fā)揮重要作用[16]。紫檀芪是RSV的天然類似物，Wu等[17]研究表明，紫檀芪能恢復高糖對大鼠肝臟和BRL-3A、HepG2細胞miR-34a表達的干擾，通過miR-34a對沉默調節(jié)蛋白1抗原(sirtuin 1，SIRT1)/SREBP-1通路的調節(jié)抑制FASN、硬脂酰輔酶A去飽和酶1(stearoyl-CoA desaturase-1，SCD1)的蛋白表達，改善高糖誘導的肝脂質積累，同時，雙重熒光素酶報告基因檢測發(fā)現，miR-34a可與SIRT1 3′-UTR結合并在轉錄水平下調其表達，miR-34a可能是果糖干擾的SIRT1 / SREBP-1脂肪合成途徑的上游靶標。此外，白藜蘆醇葡萄糖苷可從虎杖中提取，是RSV的天然前體，可明顯增加高果糖誘導的BRL-3A和HepG2細胞中miR-200a的表達，下調Kelch樣ECH關聯蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1)，Keap1可阻斷轉錄因子NF-E2相關因子2(NF-E2-related factor 2，Nrf2)的抗氧化途徑并上調SREBP-1的表達，導致脂質沉積，雙重熒光素酶報告基因檢測發(fā)現Keap1是miR-200a的靶基因并可被其抑制，白藜蘆醇葡萄糖苷可通過恢復高糖誘導的的肝細胞miR-200a表達下調，通過Keap1/Nrf2通路降低SREBP1的蛋白表達，其靶基因FASN和SCD1的蛋白水平降低，減少了脂肪酸的合成[18]。這些研究表明，RSV及其類似物在脂肪和肝臟組織中可在不同miRNAs的參與下通過調節(jié)SREBP-1/FASN、SCD1途徑發(fā)揮對TG合成的抑制作用。

2.1.3通過其他途徑減少甘油三酯蓄積 針對不同植物多酚的研究也發(fā)現了不同的miRNAs，它們靶向調節(jié)與甲狀腺激素、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白相關的基因表達繼而減少TG蓄積。楊梅素是一種在植物界廣泛存在的類黃酮，常見于楊梅科、松科等植物中，可抑制HFD誘導小鼠肝臟中的miR-205和miR-146b的上調，并在轉錄和蛋白水平上上調miR-205和miR-146b的靶蛋白肝1型脫碘酶 ( type 1 deiodinase，DIO1) 和甲狀腺激素受體b (thyroid hormone receptor b，TRb)的表達，同時調節(jié)甲狀腺激素反應性脂代謝基因，減少細胞中TG含量[19]。GSPE可明顯降低HFD誘導的小鼠肝臟中miR-96的上調，從而改善血清TG異常，但GSPE本身對miR-96并無調節(jié)作用，在LO2細胞中敲低miR-96表達可有哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)，叉頭蛋白轉錄因子O1(forkhead box transcription factor O1，FOXO1)等基因表達改變，且未觀察到mTOR上游信號蛋白激酶B(protein kinase B，PKB or AKT)的改變，可推測miR-96通過下調mTOR發(fā)揮調節(jié)脂代謝的作用[20]。

綜上所述，植物多酚可改變多種miRNA的表達并影響其靶基因的轉錄或蛋白水平，從而改善TG代謝，但這種調節(jié)也可能是植物多酚激活其他信號通路間接作用的結果，因此可對植物多酚調節(jié)miRNA的具體機制進行深入研究，并考慮其他TG代謝通路的影響。

2.2 植物多酚通過miRNA調節(jié)膽固醇代謝巨噬細胞內膽固醇的內流和外流，以及細胞內膽固醇合成，游離膽固醇和膽固醇酯之間的轉換是泡沫細胞形成的決定因素，泡沫細胞在動脈粥樣硬化的發(fā)展中起著關鍵作用。植物多酚可以通過調節(jié)膽固醇外流、酯化、攝取來維持細胞內膽固醇穩(wěn)態(tài)，抑制泡沫細胞的形成。一些具有調節(jié)膽固醇穩(wěn)態(tài)作用的miRNA也參與了這一過程。

2.2.1增加細胞膽固醇外流 植物多酚可通過miR-7，miR-33調節(jié)ABCA1以增加細胞膽固醇外流。ABCA1促進膽固醇流出至細胞外的載脂蛋白1(ApoAⅠ)并增加高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)的形成，膽固醇進而通過HDL逆向轉運至肝臟進行代謝，是減少細胞膽固醇積累，預防泡沫細胞形成的重要過程。Li等[21]的研究表明，在人單核細胞(THP-1)分化的巨噬細胞中添加氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)以誘導泡沫細胞形成后，葛根素可通過降低miR-7水平并激活腺苷5′-磷酸依賴的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，AMPK)/過氧化物酶體增殖劑激活受體γ(peroxisome proliferators-activated receptor γ，PPAR γ)/LXRα途徑促進ABCA1介導的膽固醇外流，熒光素酶報告基因試劑盒發(fā)現miR-7顯著降低了絲氨酸/蘇氨酸激酶11(serine/threonine kinase 11，STK11)的3′-UTR活性，從而影響了STK11調控的AMPK的表達，進一步研究表明miR-7 mimic可以抑制葛根素誘導的上述途徑的激活，減少膽固醇外流。Liu等[22]等發(fā)現，紫毛忍冬漿果多酚(Lonicera caerulea berry polyphenols，LCBP)在THP-1源性巨噬細胞中激活了SIRT1，進一步刺激了miR-33和SREBP-2表達的下調，ABCA1表達的上調，減少細胞膽固醇合成并促進其外流，miR-33可抑制ABCA1的轉錄，其亞型miR-33a位于其宿主基因SREBP-2的內含子區(qū)域，這提示miR-33可能參與LCBP對泡沫細胞形成的抑制。ECGG也可呈濃度和時間依賴性下調miR-33a的表達，進而上調ABCA1的蛋白水平，促進細胞膽固醇流出[23]。

2.2.2減少細胞膽固醇酯化 植物多酚可通過miR-9抑制酯酰輔酶A：膽固醇酰基轉移酶1(Acy1 Coenzyme A：Cholesterol Acyltransferases1，ACAT1)來減少膽固醇的酯化，致使巨噬細胞中存在更多的游離膽固醇，并可以通過血液循環(huán)從細胞中運出至肝臟，這對維持膽固醇的體內穩(wěn)態(tài)至關重要。Shao等[24]研究發(fā)現，在GSP(25 mg·L-1，48 h)處理THP-1源性ox-LDL誘導分化的泡沫細胞后，靶向ACAT1的miRNA miR-9的相對表達降低，靶向ABCA1的miR-33等沒有變化，miR-9 mimic可增加miR-9水平進而下調ACAT1的表達，減少膽固醇酯的合成，其抑制劑作用相反，表明GSP對泡沫細胞形成的抑制作用與其對miR-9的調控有關。

2.2.3調控細胞膽固醇攝取 植物多酚可能在miR-590的參與下調控細胞膽固醇的攝取。川陳皮素可增加THP-1源性巨噬細胞中的miR-590并降低LPL的表達，而miR-590通過結合LPL 靶基因的3′UTR顯著抑制LPL表達，當添加miR-590 mimic處理時細胞脂質水平(包括TC、游離膽固醇和膽固醇酯)較只接受川陳皮素時進一步降低，添加miR-590抑制劑時細胞脂質水平升高，LPL存在于動脈壁的巨噬細胞中時可錨定一些致動脈粥樣硬化脂蛋白以加速細胞脂質的攝取，促進泡沫細胞形成，因此，川陳皮素可能通過增強miR-590對LPL表達的抑制作用來降低細胞膽固醇水平，但是如何調節(jié)miR-590仍有待進一步探索[25]。

上述研究表明，在巨噬細胞中，植物多酚可能通過調節(jié)靶向ABCA1、ACAT1、LPL的miRNA表達來促進細胞中膽固醇外流，減少膽固醇攝取，從而抑制泡沫細胞的形成。在體內實驗中，植物多酚在肝臟表現出相似的效果。在HFD喂養(yǎng)的小鼠中，LPPs可抑制肝miR-33的表達，增加其靶基因ABCA1的表達，以促進膽固醇流出，但LPPs下調miR-33的途徑尚不清楚[9]。GSPE可在1 h內降低大鼠肝臟中miR-33水平，3 h內增加了ABCA1的表達，該結果強化了miR-33介導GSPE調節(jié)膽固醇代謝作用的假設[13]。GSPE對miRNA的調節(jié)在體內外實驗和不同組織中表現出不同的效果，該效果可能還與提取物純度、干預時間有關。綜上，miRNA可參與植物多酚對膽固醇代謝的調節(jié)，但具體調節(jié)機制尚不明確，不同的酚類和處理模型對結果也有一定影響，后續(xù)可集中探索某種多酚在體內外實驗中對靶向膽固醇代謝基因的miRNA調節(jié)作用的差異及機制。

3 臨床應用

目前，人們越來越多關注植物多酚，因其在人體內可被有效吸收利用及其表現的對人體健康的良好作用。目前已有許多臨床實驗研究植物多酚攝入對人脂代謝調控的中長期影響。Wang等[26]指出，服用RSV補充劑可降低受試者的血漿LDL-c水平，提高血清脂聯素水平，但肥胖的成年人膳食補充EGCG對體質量降低的影響較小。另一項臨床實驗則發(fā)現持續(xù)攝入高劑量富含兒茶素的綠茶提取物可降低肥胖成人的體脂和膽固醇[27]，近期一項針對6～10歲肥胖女性兒童的研究也發(fā)現攝入400 mg·d-1的脫咖啡因綠茶多酚可降低身體質量指數[28]。由于多酚的藥代動力學具有一定的復雜性，個體差異，腸道微生物群的代謝活動等都會影響臨床應用的結果。因此，提取植物多酚單體作為藥物廣泛應用于人體調節(jié)脂代謝尚有一定難度，需要在其單體及代謝產物調控人體脂代謝的分子機制方面進行進一步研究，而目前多酚化合物通過miRNAs調節(jié)脂代謝的臨床研究就比較缺乏，主要的研究也僅針對一些膳食攝入多酚與脂代謝的關系。Daimiel等[29]研究發(fā)現，攝入富含多酚的特級初榨橄欖油后，受試者的循環(huán)miRNAs發(fā)生了變化，其中下調的血漿let-7e已被證明與HDL呈負相關，但尚無法判斷這些循環(huán) miRNA水平的變化對相應靶細胞的影響。一項隨機對照實驗發(fā)現，食用富含多酚類物質的藍莓可以調節(jié)miRNA的表達，其中miR-126-5p參與了單核細胞的炎癥反應，可能間接影響了脂代謝[30]。這些研究提示，從植物中提取多酚用于脂代謝相關疾病的藥物治療具有一定開發(fā)潛力，其中發(fā)揮關鍵調控作用的miRNA有望成為藥物開發(fā)利用的新靶點，發(fā)揮對人體代謝的調控作用。

Tab 1 Role of polyphenols in lipid metabolism through miRNA

4 小結

脂代謝紊亂可誘導肥胖等多種慢性代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展，因此維持機體脂質平衡至關重要。目前，許多動物與細胞實驗表明植物多酚可通過miRNA促進脂肪酸氧化，抑制脂質合成從而減少脂質蓄積，通過增加細胞膽固醇外流，減少細胞膽固醇酯化及攝取來調節(jié)膽固醇代謝(相關研究歸納見Tab 1)。部分植物多酚的化學結構使其可以直接特異性結合miRNA并調控其靶基因，但鮮少有研究探索植物多酚構象與miRNA結合方式之間關系，此外，其對miRNA水平上的調節(jié)也可能是脂代謝紊亂改善后的伴隨現象。由于植物多酚與miRNA種類繁多，涉及機制復雜，多酚的種類，提取物純度，實驗模型都可能造成不同的結果，且植物多酚通過miRNA調節(jié)脂代謝這一機制仍缺少相關臨床數據進行驗證。因此，明確不同結構的植物多酚與miRNA的關系，以及miRNA在其中發(fā)揮的作用，有助于進一步了解、完善其對脂代謝的調控機制，找到更多有效的miRNA作用靶點，為利用植物多酚改善脂代謝紊亂相關疾病提供新的思路。