miRNA 和脂聯素在2 型糖尿病發病機制中的研究

楊立順，陳思佳，康建華

（天津市北辰區中醫醫院檢驗科，天津 300400）

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一種代謝性疾病，是繼心血管病和腫瘤之后第3 位威脅人們健康和生命的非傳染性疾病[1]。世界上DM 患者超過4.2億人，其中超過90%為2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM），其已經成為一個十分突出的公共衛生和社會問題，給國家和社會造成了極大的經濟負擔和社會壓力[2]。注射胰島素、口服降糖藥物及胰島素增敏劑等藥物治療無法從根本上解決問題，胰腺和胰島移植這種替代治療受限于供體來源且免疫排斥反應極大[3]。探索糖尿病的發病機制，尋找有效的治療靶點，以阻止疾病的發生發展已經成為當今科學界普遍關注的問題。血液中脂聯素水平與胰島素抵抗呈負相關，即脂聯素水平越低，患糖尿病的風險越高[4]。此外研究發現[5]，微小RNA（miRNA）具有調控脂聯素表達的作用，且在T2DM 患者中發現部分miRNA 差異表達，其可能通過調節脂聯素表達在T2DM 的發生發展中發揮重要作用。本文就脂聯素的功能、miRNA 在糖尿病中的調節作用、miRNA 與脂聯素的調節關系及其在T2DM 中的作用作一綜述，以期為T2DM 的早期診斷治療提供潛在的靶點和強有力的證據。

1 脂聯素的功能

胰島素抵抗是指由各種原因導致的胰島素促進葡萄糖攝取和利用的效率下降，胰島素抵抗常伴有高胰島素血癥的發生，易導致代謝綜合征和T2DM。脂聯素的一個重要功能就是增加胰島素的敏感性[6]。在肥胖小鼠中敲除脂聯素基因能誘導胰島素抵抗、血漿游離脂肪酸的延遲清除、肌肉中脂肪酸轉運蛋白1（FATP-1）mRNA 水平低下以及血漿中的TNFα 增加，而通過病毒介導脂聯素表達能顯著逆轉小鼠模型中這些指標的水平和胰島素抵抗[7]。此外，脂聯素在脂肪萎縮小鼠中也能發揮逆轉胰島素抵抗的作用。

脂聯素通過與其受體AdipoR1 和AdipoR2 結合實現其對胰島素抵抗的作用。脂聯素的受體AdipoR1 和AdipoR2 分別與球型脂聯素和全長脂聯素結合，介導腺苷酸激活蛋白激酶信號等通路的激活，促使脂肪酸的氧化和葡萄糖的利用[8]。AdipoR1在骨骼肌中大量表達，而AdipoR2 主要在肝臟中表達，因此肝和骨骼肌是脂聯素增強胰島素敏感作用的主要靶器官。Kita S 等[9]研究發現，在原代大鼠的肝細胞中，脂聯素能夠增強胰島素抑制葡萄糖產生的能力。Du H 等[10]給小鼠注射脂聯素后，發現肝內磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和葡萄糖-6-磷酸酶表達降低，推測脂聯素能夠使糖異生和糖元分解降低，減少內源性葡萄糖的產生。另有研究表明[11]，APPL1 蛋白能與脂聯素受體結合，在胰島素和脂聯素信號通路中都具有重要的功能。APPL1 和脂聯素受體之間的相互作用可能是脂聯素增強胰島素信號和作用的分子機制。此外，脂聯素受體介導的神經酰胺酶活性可能是增加胰島素敏感性的另一種機制[12]。肥胖降低了AdipoR1/R2 的表達水平，從而降低了脂聯素的敏感性，最終導致胰島素抵抗，即所謂的“惡性循環”。因此，在肥胖的糖尿病或代謝綜合征患者中，脂聯素受體激動劑和脂聯素敏化劑應該作為AdipoR1/R2 低表達水平患者的通用治療策略。

除胰島素抵抗外，胰島β 細胞功能受損也是導致T2DM 發病的關鍵因素之一[13]。研究發現[14]，脂聯素與胰島β 細胞功能相關，能阻止胰島β 細胞惡化和拮抗細胞凋亡。毒性脂質沉積引起的局部炎癥和應激導致胰島細胞功能異常，其與和細胞凋亡是單純胰島素抵抗發展為T2DM 的重要機制。研究表明[15]，脂聯素通過增加活性氧（ROS）的濃度促進胰島β 細胞數量的增加。同時，脂聯素是“脂肪-胰島軸”的重要組成部分，能抑制胰島細胞的凋亡，脂聯素失調可能導致β細胞衰竭，從而導致T2DM[16]。脂聯素的另一功能是抗炎作用，其通過作用于巨噬細胞和成纖維細胞，在許多器官中表現出強烈的抗炎和抗纖維化活性。因此，脂聯素在動脈粥樣硬化、T2DM 中具有保護作用。

2 miRNA 在糖尿病中的調節作用

miRNA 是內源性RNA 的短序列（22 個核苷酸），主要充當基因表達的轉錄后調節劑。人類基因組編碼約1100 個miRNA，可調節約60%的基因表達[17]。miRNA 的失調與多種人類疾病有關，包括動脈粥樣硬化和心血管疾病。目前，已有研究發現[18]，miRNA 在糖代謝的某些功能中起著十分重要的作用，如miR-375 是胰島β 細胞特異性的miRNA，miR-375 的過表達可以負調控胰島素顆粒融合蛋白，進而抑制胰島β 細胞中由葡萄糖所誘發的胰島素分泌；抑制miR-375 則可促進胰島素信號通路和胰島素的分泌。在肥胖模型小鼠及T2DM 患者的胰腺組織中，miR-375 的表達水平均顯著高于對照組。此外，研究已經證實miR-9、miR-21、miR-34a 和miR-146的過表達均能抑制胰島β 細胞分泌胰島素[19]。

miRNA 在胰島素抵抗的發病機制中同樣發揮重要作用。miR-181b 通過調節白色脂肪組織的內皮細胞功能改善胰島素抵抗和葡萄糖穩態[20]。研究顯示[21]，腸道菌群的衍生物色氨酸衍生代謝物能調節白色脂肪細胞中miR-181 家族的表達，從而調節能量消耗和胰島素敏感性；此外，腸道微生物-miR-181 軸的失調是肥胖、胰島素抵抗和白色脂肪炎癥發生的必要條件，且miR-181a 和miR-181c 在新診斷的T2DM 患者中低表達，miR-338-3p 在長期患病的T2DM 患者中的表達顯著下調，其可以作為T2DM 潛在的生物標志物。此外，還有很多研究報道[22，23]，miRNA 與T2MD 的發生發展相關，如miR-223、miR-126、miR-30a 和miR-130b 等。Sun X 等[24]研究顯示，miRNA Let-7 調節葡萄糖代謝和胰島素敏感性的多個方面，并提示敲低Let-7 可能是T2DM 的潛在治療方法。miR-200 家族在糖尿病小鼠的胰島中被強烈誘導，miR-200 的過表達足以誘導β 細胞凋亡和致死性T2D，這表明miR-200 家族在β 細胞存活和糖尿病的病理生理中也起著至關重要的作用[25]。miR-19a-3p 通過靶向SOCS3 增強胰島β 細胞的增殖和胰島素分泌，并抑制胰島β 細胞的凋亡[26]。因此，對T2DM 中miRNA 的研究可能為患者的早期診斷和治療找到新的靶點。

3 miRNA 與脂聯素的調節關系及其在T2DM 中的作用

由于已有研究證明脂聯素具有顯著的抗糖尿病功能，闡明脂聯素信號通路對于利用這種激素在T2DM 中的治療潛力至關重要。脂聯素受體可能在脂聯素信號轉導中起重要作用，然而調節脂聯素受體表達的機制仍有待闡明。研究發現，miR-199a、miR-653、miR-330-5p 和miR-326 等可能參與脂肪細胞的分化過程或調控脂聯素的表達。因此，分析篩選調控人脂聯素基因的miRNA，能為進一步探索脂聯素影響T2DM 發生發展的分子機制提供堅實的理論基礎，也能為人類脂肪代謝機制的研究和一些相關疾病的治療帶來新的方向。

目前已有大量研究發現miRNA 能夠調節脂聯素的表達。Virtue AT 等[27]研究發現，在糖尿病患者中miR-326 表達上調且與脂聯素表達水平呈負相關；Tan J 等[28]研究表明，糖尿病ob/ob 小鼠中miR-378 的水平較高，脂聯素的mRNA 水平較低，且miR378 和脂聯素的水平呈負相關。在人類脂肪細胞中，miR-193b 可能通過核轉錄因子Y 和核受體相互作用蛋白1 控制脂聯素產生，miR-193b 的過表達改變也了7 個已知的調節脂聯素的基因表達[29]。Koh EH 等[30]研究表明，在德國人中脂聯素濃度的升高是T2DM 發病風險降低的獨立影響因子，脂聯素在T2DM 的發展中起核心作用。而在中國人群中，脂聯素水平升高與T2DM 風險降低之間存在強烈的劑量依賴關系，表明脂聯素可能是預測中國人群中T2DM 的有效標志物[31]。以上研究結果表明，miRNA作為轉錄調節因子，通過調節脂聯素水平，在糖尿病的發生發展中發揮重要作用，其作用機制亟待進一步探索。

AdipoR1 和AdipoR2 的表達水平與胰島素敏感性密切相關。在T2DM 患者中，AdipoR1 在骨骼肌中的表達顯著降低[32]。Li Y 等[33]研究發現，當miR-218在HepG2 細胞中表達時，AdipoR2 的蛋白質水平和mRNA 水平降低；通過生物信息學分析發現，miR-218 能夠通過靶向AdipoR2 mRNA 的3' 非翻譯區（3'UTR）抑制脂聯素信號傳導，細胞中miR-218 的過表達抑制了含有AdipoR2 3'UTR 的熒光素酶報道分子的活性，證明miR-218 與AdipoR2 間存在靶向作用關系。此外，還發現miR-218 能抑制脂聯素誘導的葡萄糖攝取，即miR-218 靶向AdipoR2 以抑制脂聯素信號傳導。miR-150 抑制AdipoR2 的表達，是慢性心力衰竭患者的潛在治療靶標，Ishida M等[34]研究表明，T2DM 患者的血清中miR-3666 的表達水平較高，而miR-3666 的表達水平與血糖水平呈負相關，通過生物信息學分析和熒光素酶報告基因檢測進一步確定了脂聯素為miR-3666 的下游靶標，而脂聯素參與了miR-3666 過表達對胰腺β 細胞胰島素敏感性、細胞增殖和細胞凋亡的影響。

另有研究表明[35，36]，胰島素也可能降低原代培養的新生大鼠心室肌細胞和L6 成肌細胞中AdipoR1 的表達，但不能降低AdipoR2 的表達。脂肪受體表達的不一致性表明，AdipoR1 和AdipoR2 的表達調控是復雜的，并不局限于轉錄水平。因此，miRNA 調節的AdipoR2 表達的生理和病理意義有待進一步研究。此外，當前研究集中于脂聯素的單個靶基因，而T2DM 中miRNA 調節脂聯素的信號傳導途徑仍不清楚，基于miRNA 表達的藥物治療效果尚待探索。

4 總結

本文總結了脂聯素、miRNA 參與T2DM 發病機制的相關研究進展，以期為T2DM 的早期診斷和治療找到新的靶點。目前，對脂聯素、miRNA 與T2DM的關系認識還不全面，需要進一步對miRNA 對脂聯素的調控機制、信號通路及與其他細胞因子之間的作用關系等進行深入研究，以明確掌握脂聯素、miRNA 在T2DM 發生發展中的作用和機制，仍然需要收集大樣本人群，以進一步探討miRNA、脂聯素與T2DM 間的相關性，從而更有效地評估易感人群患糖尿病風險及開發新的T2DM 治療策略，最終達到延長患者生存期、提高生活質量的目的。