长链非编码RNA在糖尿病及其并发症中的研究进展

谢 骅，宋海燕

(哈尔滨医科大学附属第二医院内分泌科，黑龙江 哈尔滨 150000)

长链非编码RNA(long-stranded non-coding RNA，lncRNA)是非编码蛋白质的转录物，长度大于200个核苷酸。lncRNA参与了染色质修饰、转录调节、转录后调节、细胞增殖、分化和凋亡等多种生物过程。此外，lncRNAs的失调与各种人类疾病有关，包括内分泌代谢性疾病、癌症、神经和心血管疾病等。随着糖尿病发病率的不断升高，近年来对其分子水平及基因表达的研究越来越受到人们的关注。本文主要对目前lncRNA在糖尿病及其并发症中的研究进展进行综述，旨在为糖尿病及其并发症的早期发现及治疗提供新的思路。

1 lncRNA

lncRNA是长度大于 200个核苷酸的转录RNA分子，它们大多由RNA聚合酶Ⅱ转录而来，因此结构上与信使RNA(messenger RNA，mRNA)具有相似性，然而它们缺乏编码蛋白的能力[1]。根据转录基因组相对于蛋白质编码基因的位置，可将lncRNA分为正义lncRNA、反义lncRNA、双向lncRNA、基因间lncRNA及基因内lncRNA 5种类型[2]。虽然目前仅有一小部分lncRNA被详细描述及研究，但研究结果表明，lncRNA具有很强的生物调节功能[3]，例如作为表观遗传调节因子，他们能修饰染色质、调节DNA聚合酶或直接干扰特定的基因转录过程[4-5]。此外，lncRNA还可参与细胞核、细胞质运输、细胞分化等过程[6]。大量研究表明，lncRNA的表达失调以及一级序列的突变与人类疾病高度相关，包括心血管疾病[7-8]、神经退行性疾病[9]、癌症[10]、肺纤维化[11]、糖尿病[12]等。

2 lncRNA与糖尿病及其并发症

2.1lncRNA与糖尿病糖尿病是由于体内胰岛素分泌绝对或相对不足所引起的疾病。根据我国2010年全国糖尿病流行病学调查发现，20岁以上的成年人中约有11.390万人患糖尿病，患病率高达11.6%，而糖尿病前期人群达50.1%，其中2型糖尿病占90%以上[13]。全世界糖尿病人数每年以6%的速度递增，预计到2025年，我国糖尿病患者将达到3亿之多[14]，这将严重影响人类生命健康和社会发展。因此，糖尿病及其并发症的早期发现及治疗，是目前医疗工作的重中之重。近年来研究发现，lncRNA可通过调节胰腺细胞的发育[15-16]和胰岛素的分泌参与糖尿病的发生、发展。例如ARNES等[17]应用基因敲除技术研究发现，成年小鼠lncRNA βlinc1的缺失可使小鼠体内胰岛β细胞总数减少，并产生葡萄糖不耐受，最终导致糖尿病的发生。上述研究表明了lncRNA βlinc1参与了胰岛β细胞的正常发育过程，因此，βlinc1可能成为糖尿病治疗的新靶点，从而为糖尿病的治疗提供新的思路。此外，YOU等[18]研究发现，lncRNA Meg3在正常小鼠胰岛中的表达水平较外分泌腺明显升高，而在1型糖尿病和2型糖尿病小鼠模型的胰岛细胞中的表达水平均下调；进一步研究发现，在体外和体内模拟实验中下调Meg3的表达可使胰岛素合成和分泌受损并增加β细胞的凋亡。提示Meg3可能是胰腺β细胞生理和疾病过程中新的调节剂。AKERMAN等[19]应用基因敲除和分析共表达网络来研究与β-细胞相关的lncRNA和转录因子的功能，从中发现了特异性调控β细胞的lncRNA和转录因子的网络结构，并发现了PLUTO(也称为HI-LNC71)，即一种位于胰十二指肠同源异型盒1(pancreatic duodenal homeobox-1，PDX1)上游的lncRNA，而PDX1是一种涉及胰腺发育和β细胞功能的转录因子；研究结果显示，lncRNA PLUTO可影响局部染色质的3D结构和编码转录因子PDX1的转录，导致PDX1转录活性降低，从而导致胰腺发育和β细胞功能障碍；并且PLUTO和PDX1在2型糖尿病或葡萄糖耐量受损供体的胰岛细胞中的表达均下调。上述研究是人类第1次将细胞特异性的lncRNA应用到人类β细胞转录过程中，并提出了通过作用于β细胞的分化及改善β细胞的功能等来预防及治疗糖尿病[19]。

2.2lncRNA与脂质代谢异常过量脂质在白色脂肪组织中的积累可导致低度炎症，并在肥胖个体中诱导胰岛素抵抗[20]。因此，脂质代谢紊乱在胰岛素抵抗和糖尿病的病理发展过程中起主要作用。HU等[21]研究发现，在巨噬细胞来源的泡沫细胞中，由氧化的低密度脂蛋白诱导的lncRNA DYNLRB2-2能够促进ATP结合盒转运蛋白A1(ATP-binding cassette protein，ATPCA1)介导的胆固醇流出，并通过G蛋白偶联受体-119(G protein-coupled receptors-119，GPR119)/胰高血糖素样肽1受体信号通路抑制炎症过程；而且有研究发现，DYNLRB2-2对GPR119的上调导致了小鼠体内脂质和血清炎性细胞因子水平的降低。总之，lncRNA DYNLRB2-2在调节体内胆固醇平衡中起到了重要作用[21]。LI等[22]在小鼠身上发现了肝特异性三酰甘油调节因子lncRNA-LSTR，该研究表明，lncRNA-LSTR的缺失促进了血清载脂蛋白ApoC2的表达和脂蛋白脂肪酶活性，并增强了血浆三酰甘油的清除，最终导致血浆三酰甘油水平明显降低。LncRNA-LSTR可能成为脂质代谢紊乱新的治疗靶点。

2.3lncRNA与糖尿病肾病糖尿病肾病是由糖尿病引起的肾小球毛细血管损伤的进行性微血管并发症，其病理变化包括肾小球病变、肾小球膜细胞增殖和细胞外基质积累，以及自噬损伤和肾内一氧化氮增加等。随着糖尿病发病率的不断升高，糖尿病肾病的发病率也在逐年增加[23]，而由此造成的肾衰竭目前占全部终末期肾病的近50%，因此，糖尿病肾病的早期发现及治疗至关重要。ALVAREZ等[24]研究发现，浆细胞移植变异体易位1是一种lncRNA，其可通过增加肾小球系膜细胞中纤溶酶原激活物抑制剂1和转化生长因子的表达，增强肾小球中细胞外基质以及纤连蛋白1的累积。该研究结果对糖尿病肾病的复杂发病机制提出了新见解，并为糖尿病肾病的新型生物标志物的产生提供了帮助。此外，有研究表明，β细胞的核因子κ轻链增强剂核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)在糖尿病肾病的发展过程中起重要作用。活化的NF-κB进入细胞核，激活促炎基因和细胞因子如单核细胞趋化蛋白-1、白细胞介素-6，引起肾细胞凋亡[25]。NF-κB也可通过激活细胞黏附分子如细胞间黏附分子、血管细胞黏附分子导致肾小球系膜细胞纤维化[26]。同时，YI等[27]研究发现，lncRNA 中的Gm4419可以通过与NF-κB的亚基p50直接相互作用激活NF-κB通路。Gm4419的敲除可明显抑制促炎细胞因子的表达和肾纤维化生物标志物的产生；而在高血糖条件下，Gm4419的过表达可促进肾小球系膜细胞的炎症、纤维化和细胞增殖等。进一步研究发现，p50可与小鼠肾小球系膜细胞中含有热蛋白结构域的甘氨酸结合及寡聚结构域样受体3炎性因子(NACHT，LRR and PYD domain-containing protein 3，NLRP3)炎症小体相互作用。上述研究结果表明，lncRNA-Gm4419可能通过NF-κB/NLRP3炎症信号通路参与高糖条件下肾小球系膜细胞的炎症、纤维化和增殖等过程，这对糖尿病肾病的进展过程提供了新见解，对糖尿病肾病的治疗提供了新思路。

蛋白尿是糖尿病肾病的主要临床特征之一，降低蛋白尿是目前临床改善糖尿病肾病预后的主要治疗靶标。糖尿病蛋白尿的产生主要是由于肾小球滤过屏障受损，而足细胞是维持肾小球滤过屏障完整性最关键的部分，因此，足细胞的损伤是糖尿病肾病的病因之一。LONG等[28]研究发现，lncRNA-牛磺酸上调基因(taurine upregulated gene，Tug1)可通过与过氧化物酶增殖活化受体协同刺激因子-1α直接作用调节糖尿病环境中足细胞的线粒体生物能量表达，加快或减慢足细胞的凋亡速度，提示Tug1或将成为糖尿病肾病治疗的新靶点。

2.4LncRNA与糖尿病相关血管并发症许多糖尿病并发症与微血管或大血管损伤有关，这些损伤可导致糖尿病性神经病变、视网膜病变、肾病、心血管和外周血管疾病。尽管与糖尿病血管并发症直接相关的lncRNA很少，但有研究证实，一些与糖尿病相关的lncRNA可以独立调节血管生成。例如，MICHALIK等[29]研究发现，MALAT1是与糖尿病相关的lncRNA，可在内皮细胞表达并调节促血管生成反应。此外，BELL等[30]研究发现，SENCR是一种与细胞迁移、分化相关的lncRNA，可在稳定血管平滑肌细胞收缩表型及抑制血管平滑肌细胞迁移过程中发挥作用。目前，lncRNA在糖尿病相关血管并发症上的研究较局限，还需进行更多更深入的研究。

3 展望

目前，越来越多的lncRNA被发现，但大多数lncRNA的功能和作用机制尚不清楚，糖尿病相关lncRNA的研究尚处于初期阶段。随着研究的深入，lncRNA有望成为糖尿病及其并发症的新的诊断标志物及治疗靶点。