miRNA-375的研究進展

龍春梅 綜述，鐘 萍 審校

(1.遵義醫科大學，貴州 遵義 563000； 2.四川省醫學科學院·四川省人民醫院，四川 成都 610072)

miRNA最早是由Lee等于1993年在線蟲中發現[1]。Lee等通過抑制lin-4基因來控制秀麗隱桿線蟲幼蟲發育的時間。當Lee等分離了lin-4基因后，發現lin-4不產生編碼蛋白質的mRNA，而是產生一種短的非編碼RNA，即lin-4編碼的小RNA片段通過與lin-14的3’ UTR的不完全配對互補，進一步影響lin-4的翻譯。接著2000年，第二個小RNA被發現。let-7RNA通過抑制lin-41以促進秀麗隱桿線蟲發育后期的轉變[2]。并且發現let-7RNA在許多物種中是保守的[3]。一年后，研究人員又發現lin-4和let-7編碼的小RNA只是眾多小RNA中的一部分?？蒲腥藛T開始使用“microRNAs”來表示這類小的調節性RNA[4]。

目前認為miRNA是一種大小約為 18～25個堿基的非編碼單鏈小分子RNA，是由單鏈 RNA 前體(pre-miRNA)經過 Dicer 酶加工后生成，它通過與其目標mRNA 分子的 3′端非編碼區域(3′untranslatedregion，3′UTR)互補匹配從而影響該 mRNA 分子的翻譯[5]。大多數microRNAs具有高度保守性、時序性、組織特異性等特點[6]，在不同組織、不同發育階段中miRNAs 的水平有顯著差異，這種表達模式具有分化的時序性和位相性，提示miRNAs有可能作為調控基因表達的分子在各項生命過程中發揮重要作用。而miRNA-375 是一個研究較為廣泛的miRNA，位于人類第 2 號染色體上，而位于大鼠 1號染色體上。miRNA-375位于 cryba2 之間的基因間區域(b-A2 晶狀體蛋白，眼睛晶狀體組分)和 Ccdc108(含卷曲螺旋結構域的蛋白質 108)之間，屬于基因間型的miRNA[7]。miRNA-375最早發現于胰島β細胞內，參與胰島的形成及胰島素的分泌[8]。

隨著對于miRNA表達譜的深入研究，而近年來大量研究發現其幾乎參與了所有的細胞生物學過程，包括個體生長、發育、分化、代謝、凋亡等，目前各類研究已將 miRNA-375 的功能進行了一定的闡述，其在糖尿病、原發性高血壓、先天性心臟病、腫瘤等疾病中均有一定的表現。

1 miRNA-375與糖尿病的關系

糖尿病是一組由多病因引起的以慢性高血糖為特征的代謝性疾病，由胰島素分泌和(或)作用缺陷所引起。1型糖尿病和2型糖尿病都伴隨著進行性β細胞凋亡。1型糖尿病是一種自免疫性疾病，通過免疫攻擊β細胞引起β細胞進行性死亡，多基因遺傳因素和環境因素共同參與其發病過程。2型糖尿病發病機制相對復雜，從以胰島素抵抗為主伴胰島素進行性分泌不足到以胰島素進行性分泌不足為主伴胰島素抵抗[9]。研究發現[8]miRNA-375可在胰島細胞中特異性表達，維持著α細胞和β細胞的正常數量，同時在胰腺發育、細胞生長和增殖中扮演著重要角色。

1.1 miRNA-375與胰島素的合成和分泌胰島素是胰腺內胰島β細胞受內源性或外源性物質刺激而分泌的一種蛋白質類激素，對維持人體血糖的平衡起著重要作用，它的分泌不足，將引起高血糖、糖尿病及糖尿病并發癥。近年來相關研究發現miRNA-375可以調控胰島素的合成和分泌，在β細胞中過表達miRNA-375會減少胰島素分泌，然而低表達miRNA-375 就能促進胰島素分泌，說明miRNA-375與2型糖尿病胰腺分泌有著極大的相關性[10]。miRNA-375已成為調節人體血糖的平衡器。miRNA-375通過調控重組胰島素樣生長因子l(Mtpn)從而改變細胞膜內側肌動蛋白絲組成的網格結構，促進含胰島素的小泡和細胞膜融合，從而釋放胰島素。miRNA-375還通過與Mtpn的mRNA 結合，負性調控Mtpn蛋白質的表達，抑制胰島素分泌。另一項研究發現miRNA-375能負調控磷脂酰肌醇依賴型蛋白激酶1(phos—phoinositide dependent kinase 1，PDKl)的表達，進而下調胰島素的表達。而且葡萄糖也能下調胰島β細胞中的miR-375 的轉錄，PDK1表達量進而增加，促進細胞合成胰島素[11]。

1.2 miRNA-375與胰島的生長、發育miR-375不僅影響胰島素的合成和分泌，同時在胰島β細胞的生長發育過程中起著非常重要的地位[12]。miR-375通過調控β細胞分化過程中的基因表達[13]，并在轉錄水平特異性地調節胰島表達。成熟的miR-375作用于它的靶基因以發揮其功能。例如Soxl7、Sox9、GATA6、Hnflβ和Pax6；Cavl、Id3、Aifml、Eenel、HuD、cadml等是胰腺細胞的生長和增殖的相關靶基因。miR-375的過表達可以抑制Hnf1β和Pax6 蛋白表達，但是抑制miR-375 的表達又可上調 Hnf1β 和 Pax6 蛋白的表達[9]。miR-375是通過調控以上這些因子來實現對胰腺生長發育的調節的。

1.3 循環miRNA-375可作為2型糖尿病生物標志物循環及體液中存在豐度不同的DNA或RNA分子，在不同體液中miRNA的類別和濃度存在差異，而且血液中miRNAs濃度和類別的變化與多種疾病相關。這提示循環miRNA可以充當一種生物標志物來輔助診斷某些疾病。研究表明miRNAs有一些作為生物標志物的有利條件[14]：①循環miRNAs來源豐富，不僅存在于血液里，還存在于體液中，如尿液、唾液、羊水和乳汁等[15]。②大部分miRNAs具有高度保守性，可將大量實驗結果運用到疾病的研究上。③循環中的miRNAs有較好的穩定性，采用常規總RNA 提取方法就可以獲得滿足實驗要求的 miRNAs。這樣血清或血漿中提取的miRNA均可作為可靠的樣本[16]。④循環miRNAs易于檢測，目前認為qRT-PCR方法操作便捷、高效，而且具有相對的特異性和敏感性。而miR-375是一個在進化上高度保守的miRNA，在胰島β細胞中表達。在人和小鼠的胰腺中，miRNA-375是表達量最高的一個miRNAs，所以可將其作為胰島特異性的標志物，進一步作2型糖尿病生物標志物。

1.4 miR-375與2型糖尿病早期診斷 2型糖尿病患者在患病早期并沒有明顯的“三多一少”等癥狀，但是在機體內部可能已經發生了一些變化。UKPDS的研究表明，新診斷的2型糖尿病患者中其胰島β細胞功能已下降至二分之一，而在糖耐量異常、空腹血糖異?；?型糖尿病初期，通過生活方式及藥物干預可明顯延長糖尿病的進程。在疾病早期應用循環標記物檢測是一個可行的辦法。而在2型糖尿病易感非糖尿病個體(s-NGT)和新診斷2型糖尿病患者血清中miR-375有顯著性差異。2型糖尿病前驅個體和新診斷的2型糖尿病個體，血清miR-375的水平也有顯著性差異[17]。因此miR-375 可作為2型糖尿病早期診斷的指標之一。

2 miRNA-375 與原發性高血壓

原發性高血壓是慢性血管疾病的重要危險因素之一，其發病機制主要包括神經機制、腎臟機制、激素機制、血管機制、胰島素抵抗等。約50%原發性高血壓患者存在不同程度胰島素抵抗，在肥胖、血甘油三酯升高、高血壓及糖耐量減退同時并存的四聯癥患者中最為明顯。近年來認為胰島素抵抗是2型糖尿病和高血壓發生的共同生理基礎。多數認為胰島素抵抗造成繼發性高胰島素血癥引起的，繼發性高胰島素血癥使腎臟水鈉重吸收增強，交感神經系統活性亢進，動脈彈性減退，從而使血壓升高。miRNA-375最早認為在胰腺中特異性表達，參加轉錄后水平的調控。后續一系列研究發現，miRNA-375的靶基因和靶蛋白比較多，調控網絡比較復雜，目前認為miRNA-375在高血壓的發生和發展過程中發揮著重要作用。江洪等[18]實驗發現原發性高血壓組miRNA-375表達水平高于健康組。因此我們可以推斷miRNA-375過高表達或許參與原發性高血壓疾病的發生和發展，進一步探討miRNA-375在高血壓病中的調控機制，盡可能的尋找miRNA-375的調控基因以及靶基因，以miRNA-375為靶點設計小分子物質拮抗miRNA-375的作用，或許可以作為治療高血壓病的藥用靶向。

3 miRNA-375 與先天性心臟病

王麗華等[19]通過實驗發現miRNA-375在室間隔缺損胚胎心肌組織中的表達顯著升高，還有研究表明miRNA-375在先天性心臟病胎兒的孕母(妊娠 18～22 周)血液中也呈現高表達狀態[20]。而心臟胚胎時期的發生發育主要受 Notch、BMP、PKB/AKT 等信號通路的調控[21]。其中Notch 信號通路參與了心臟房室管、瓣膜、流出道及肌小梁的形成等過程，其關鍵分子突變可導致一系列的先天性心臟病[22]。王麗華等[19]研究獲得了miRNA-375過表達可致斑馬魚心臟發育異常的證據，并揭示了其抑制 P19 細胞增殖、促進其凋亡、抑制其向心肌細胞分化的作用，而其具體機制可能涉及 miRNA-375 對靶基因 Notch2 及其 Notch 信號通路的調控，從而為先天性心臟病的預治提供了可能的干預新靶標。

4 miRNA-375與腫瘤的關系

隨著對miRNAs的深入研究，發現miRNA-375不僅存在于胰腺組織中，更廣泛的存在于各組織器官中并且在癌細胞的凋亡、增殖和分化過程中發揮著至關重要的作用，它們或者是致癌基因，或者是充當著腫瘤抑制物成分，它們表達量的變化或多或少的影響著癌癥的發生發展[23，24]。眾多研究發現[25，26]，在頭頸部腫瘤、肝癌、胃癌、骨腫瘤等腫瘤中明顯下調，但在乳腺癌和前列腺癌中卻顯著上調。并且miRNA-375在前列腺癌和乳腺癌中起到促腫瘤生長作用。因此miRNA-375可能成為調控腫瘤細胞生長的一個新靶點，并且miRNA-375表達水平的監測能促進腫瘤的早期診斷和預后判斷。

5 展望

miRNA 的發現改變了對基因表達調控的常規理解。隨著對 miRNA 了解的深入，其在細胞分化、生物發育及疾病發生發展過程中發揮巨大的作用，引起了科研工作者越來越多的的關注。隨著對miRNA 作用機理的進一步的深入研究，以及利用最新的基因芯片技術和高通量測序水平對于miRNA和疾病之間的關系進行研究，將會使人們對于高等真核生物基因表達調控的網絡理解提高到一個新的水平。這也將使 miRNA-375 可能成為疾病診斷的新的生物學標記，還可能使得這一分子成為藥靶，或是模擬這一分子進行新藥研發，將可能會給人類疾病的治療提供一種新的手段。