MiR-375与2型糖尿病的研究进展

孙向丽，席守民，马灵筠，张严乐

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)是一种慢性内分泌性疾病。近年来，我国T2DM的患者数在急剧增加，已成为严重威胁人们身体和心理健康的一种非传染性疾病。miRNA是一类由内源性基因编码的长度约为19～25个核苷酸的非编码单链RNA分子，它是pre-miRNA经过Dicer酶酶切后形成的，在细胞中参与转录后基因表达调控。当前，已发现人类miRNAs大概有2 000多种类型，这些miRNAs调控着人类大约1/3的基因表达[1]。Cryba2基因和Ccdc108基因之间，属于基因间型的miRNA[2]，miR-375在胰腺的含量表达最丰富[3]，miR-375也是T2DM的生物标志物[4]。miR-375为研究和治疗T2DM提供了新的靶点及方向，对治疗也具有重大的意义。

1　miR-375是T2DM的生物标志物

生物标志物就是一种能测量并且评价正常病理过程、生物过程和(或)对药物做出干预反应的标志指示物，同样还是生物体受到一定伤害时的重要预警指标，包括生理活动的不寻常表现，生物细胞分子结构和功能的改变以及整个生态系统的异常变化等[5]。T2DM的生物标志物包括传统的和新型的两种类型：传统的主要有甘油二酯、肌氨酸酐、胆固醇、羟丁酸脱氢酶等，新型的主要有铁蛋白、甘油磷脂酰胆碱、脂肪因子等，而miR-375是人和小鼠胰岛中表达含量最高的miRNA，所以它可作为胰岛特异的标记物。

1.1miR-375与T2DM早期诊断T2DM患者在患病早期身体并没有明显的异常症状，但是在机体内部可能会有一些变化。在疾病早期应用血液标记物检测是一个可行的办法，在T2DM患者前期或者已经患有T2DM的患者血液中发现miR-126、miR-283p、miR-223、miR-29b、miR-15a表达异常，而且这些miRNA在T2DM发病大约6～10 a前就产生了变化，为miRNA作为T2DM早期的诊断提供了有力的证据[6]。此外，miRNA的表达相对比较稳定，所以它更适合在T2DM中检测。有研究发现，糖尿病发病前期，T2DM患者体内有7个糖尿病相关的miRNAs，包括miR-375、miR-124a、miR-9、miR-146a、miR-34a、miR-29a和miR-30d表达水平升高。其中，miR-375研究得相对比较透彻，是比较常见而且重要的标志物，将有可能为预防T2DM的发生和发展提供重要的依据。

1.2miR-375可作为胰岛特异的标记物研究表明miRNAs有一些作为生物标志物的有利条件[4]：首先，miRNAs可以通过有特异性和高度敏感性的RT-PCR进行检测；其次，从健康的供体血清里所得到的miRNAs可以在24 h内保持它的稳定性和均质性，这为检测miRNAs提供了便利性。最后，由于很多miRNAs在进化上都有高度的保守性，所以可以快速地将动物体内得到的相应结果应用到人类疾病的研究中。miR-375在人和小鼠的胰岛中，是表达含量最高的一个miRNA。有研究发现在miR-375敲除基因的小鼠中，胰岛β细胞数减少而细胞数增多，进而导致了机体糖代谢的紊乱[7-8]。miR-375不仅会影响到胰腺β细胞的质量而且还会影响细胞的质量。miR-375在胰岛中是在转录水平进行表达调控的，它的启动子特定区域对突变非常敏感。此外，bHLH(碱性螺旋—环—螺旋蛋白)转录因子NeuroDl与miR-375基因上下游的保守序列都有联系，而且胰腺的关键转录因子Pdx-1同样也和miR-375基因的上游相互作用联系[9]。这些表明miR-375可能是胰腺转录因子的非常关键的作用靶点。

2　miR-375在胰腺调控中的作用

miR-375最早发现是在胰岛β细胞表达并调控胰岛素的分泌和胰岛的形成。miR-375对于胰腺的调控主要集中在对葡萄糖引起的胰岛素分泌、胰岛素分泌细胞发育和胰腺发育的调控。

2.1miR-375调控胰腺分泌T2DM的发病原因和机制主要为体内胰岛素分泌不足和胰岛β细胞缺陷，研究发现在β细胞中过表达miR-375会减少胰岛素分泌量，然而低表达miR-375就能促进胰岛素分泌，说明miR-375与T2DM胰腺分泌有着极大的关联性[10]。miR-375是通过下游靶基因—重组胰岛素样生长因子1(myotrphin，Mtpn) mRNA对胰腺分泌来发挥作用，过表达的miR-375有抑制胰腺分泌的作用，它能下调Mtpn，从而能抑制胰腺分泌；但是，敲除miR-375又会发生β细胞量不足的现象。另外，miR-375可以直接和Mtpn的3’UTR结合，并且miR-375的表达增强时可以引起Mtpn表达降低。因此，推测Mtpn是miR-375作用的直接靶点。通过基因敲除技术敲除 Mtpn，同样可以致使胰岛素分泌降低。通常情况下，当体内胰岛β细胞分泌胰岛素时是依靠细胞内钙离子信号和葡萄糖浓度的变化来实现的，但是miR-375是通过与胰岛素出胞的方式来调控胰腺分泌的，miR-375调控胰腺分泌和胰岛素出胞有着紧密度联系[11]。研究证明miR-375通过对它的靶分子Mtpn mRNA进行负调控来控制胰腺分泌，主要机制为：Mtpn能改变细胞膜内侧肌动蛋白丝组成的网格结构，促进含胰岛素的小泡和细胞膜融合，释放胰岛素到胞外，而且它还能作用于核因子，改善葡萄糖诱导的胰岛素分泌[12]。与此同时，miR-375还调节蛋白—磷脂酰肌醇依赖性蛋白激酶1 (3′-phosphoinositide-dependent proteinkinase-1,PDK1)，miR-375可以抑制PDK1的表达，进而下调胰岛素的表达，而且葡萄糖也能下调胰岛β细胞中的miR-375的转录，PDK1表达量进而增加，促进细胞合成胰岛素[12]。除miR-375外，let-7b和miR-124a同样可以和Mtpn mRNA的3’UTR结合，进而抑制Mtpn的合成，实现对胰岛素分泌的调控。与miR-375一样，二者都是在胰岛细胞中表达含量很高的miRNA，它们都可以下调Mtpn的表达[5]。miR-375如果过表达则可以抑制葡萄糖诱导的胰岛素分泌，而如果抑制内源性miR-375的表达则可加强胰岛素分泌[13]。

2.2miR-375与胰岛的生长发育miR-375不仅可以调控胰腺分泌，刺激胰岛的生长发育，而且它在胰腺发育中起着很重要的作用。研究表明，miR-375在胰岛β细胞的生长发育过程中是不可或缺的[14]。敲除基因miR-375会使胰腺α细胞及β细胞的增殖和生长受到影响，会引起β细胞量不足，导致非常严重的胰腺发育不全[8]。另外，有报道，miR-26、miR-182、miR-148等在体外也有抑制胰腺分泌的功能[10]。miR-375的靶基因比如Sox9、Soxl7、Pax6D、GA7I′A6、Hnf1β、Cavl、Id3、Aifml、Eenel、HuD、cadml等，它们是胰腺细胞的生长和增殖的相关靶基因[8]。miR-375还可以调控许多在胰腺组织中对胰岛β细胞生长和增殖起重要作用的基因，例如胰岛转录因子3(Ngn3)、配对盒因子6(Pax6)、NK6转录因子相关1(NKX6.1)、胰十二指肠同源盒因子1(Pdx.1)、肝细胞核因子1p(Hnf1β)等相关基因的表达，miR-375的过表达可以抑制Hnf1β和Pax6蛋白表达，但是抑制miR-375的表达又可上调Hnf1β和Pax6蛋白的表达[15]。miR-375是通过调控以上这些因子来实现对胰腺生长发育的调节的。

3　miR-375与T2DM并发症

T2DM患者长期血糖水平异常会造成各种并发症，严重时有可能会危及生命。T2DM常见的并发症有糖尿病心肌病、糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)、长QT综合征(long QT syndrome,LQTS)、心肌肥厚、糖尿病微血管病变以及糖尿病神经性病变等等。miRNA异常表达在糖尿病及其并发症的发生发展中起到很重要的作用[16]。有研究发现，在糖尿病血管病变中，miR-375可抑制血管损伤细胞病变的发生，而且还有缓解和恢复损伤的功能[17]，miR-375很有可能会成为糖尿病血管病治疗的潜在靶点。除了miR-375外，例如miR-133在糖尿病LQTS中被发现，其在糖尿病心脏中过表达会抑制钾离子通道蛋白的翻译，导致LQTS的发生；在DN中，miR-192的作用靶点smad作用蛋白(SIP1)是参与DN的众多基因之一，在T2DM小鼠模型的肾小球中发现miR-192是上调的，这些提示miRNAs在糖尿病肾病中可能会发挥某些功能[12]。当然，除了miR-375，还有很多miRNAs与T2DM相关，如抑制miR-34a和miR-146a可以减少高脂毒性所诱导的β细胞凋亡[18]。

4　结语

综上所述，T2DM正严重危害着人类的身心健康，miR-375在T2DM中的胰腺分泌和胰岛的生长发育以及T2DM的各种并发症中都发挥着非常重要的作用。miR-375可以作为胰岛特异的标记物，能促进胰岛的生长发育，而相对抑制miR-375的表达可加强胰岛素的分泌。其作用机制还需要做更深入的研究，为T2DM的防治提供科学有力的依据。

参考文献：

[1]任寒，王恺，丁元林，等．miR-375与2型糖尿病[J]．国际内分泌代谢杂志，2014，34(5)：330-332.

[2]Baroukh NN,Van Obberghen E.Function of mi-croRNA-375 and microRNA-124a in pancreas and brain[J]. FEBS J, 2009,276(22):6509-6517.

[3]伍仙凤，李书国，盛德乔．miRNA与糖尿病及其并发症的研究进展[J]．实用医学杂志，2014，30(7)：1036-1037.

[4]元向东，王晨，赵鹏飞，等．循环miR-375作为2型糖尿病生物标志物的研究进展[J]．中国糖尿病杂志，2016，24(11)：1029-1030.

[5]范月蕾，陈大明，于建荣．生物标志物研究进展与应用趋势[J]．生命的化学，2013，33(3)：344-350.

[6]Zamrpetaki A,Kiechl S,Drozdov I,et al. Plasma microRNA profiling reveals loss of endothelial miR-126 and other microRNAs in type 2 diabetes[D].Circ Res,2010.

[7]王丽华．miR-375过表达对心肌样细胞增殖、凋亡和分化的影响[D]．南京医科大学，2015.

[8]覃宁玲，盛德乔．miRNA-375与糖尿病关系的研究进展[J]．中国老年学，2016,3(36):716-717.

[9]Li X.miR-375,a microRNA related to diabetes[J].Gene,2014,533:1-4.

[10]胡淑娴．miR-375通过靶向PDK1抑制胎猪胰腺干细胞的增殖和分化[D]．西北农林科技大学，2016.

[11]Liu SH,Rao DD,Nemunaitis J,et al.PDX-1 is a therapeutic target for pancreatic cancer, insulinoma and islet neoplasia using a novel RNA interference platform[D].PLoS One,2012,7(8):e40452.

[12]李湘，李盛．miRNA与糖尿病[J]．生命的化学，2009，29(2)：235-237.

[13]Xia HQ,Pan Y,Peng J,et a1.Over-expression of miR375 reduces glucose induced insulin secretion in Nit1 cells[J].MolBiol Rep,2011,38(5):3061-3065.

[14]Wienholds E,Kloosterman WP,Miska E,et al.MicroRNA expression in zebrafish embryonic development[J].Science,2005,309(5732):310-311.

[15]Wei R,Yang J,Liu GQ,et a1.Dynamic expression of microRNAs during the differentiation of human embryonic stem cells into insulin producing cells[J].Gene,2013,518(2):247-254.

[16]曹参，颜灿群，龙佳，等．微小RNA与糖尿病及其并发症关系的研究进展[J]．中国糖尿病杂志，2016，24(9)：845-846.

[17]彭炬，熊丹，马晓东，等．miR-375在AGEs介导糖尿病血管损伤细胞中的生物学功能[J]．现代生物医学进展，2014，14(13)：2445.

[18]胡蕴．miRNA在2型糖尿病中的研究进展[J]．医学研究生学报，2011，24(9)：1003-1006.