miRNA-375的研究进展

龙春梅 综述，钟 萍 审校

(1.遵义医科大学，贵州 遵义 563000； 2.四川省医学科学院·四川省人民医院，四川 成都 610072)

miRNA最早是由Lee等于1993年在线虫中发现[1]。Lee等通过抑制lin-4基因来控制秀丽隐杆线虫幼虫发育的时间。当Lee等分离了lin-4基因后，发现lin-4不产生编码蛋白质的mRNA，而是产生一种短的非编码RNA，即lin-4编码的小RNA片段通过与lin-14的3’ UTR的不完全配对互补，进一步影响lin-4的翻译。接着2000年，第二个小RNA被发现。let-7RNA通过抑制lin-41以促进秀丽隐杆线虫发育后期的转变[2]。并且发现let-7RNA在许多物种中是保守的[3]。一年后，研究人员又发现lin-4和let-7编码的小RNA只是众多小RNA中的一部分。科研人员开始使用“microRNAs”来表示这类小的调节性RNA[4]。

目前认为miRNA是一种大小约为 18～25个碱基的非编码单链小分子RNA，是由单链 RNA 前体(pre-miRNA)经过 Dicer 酶加工后生成，它通过与其目标mRNA 分子的 3′端非编码区域(3′untranslatedregion，3′UTR)互补匹配从而影响该 mRNA 分子的翻译[5]。大多数microRNAs具有高度保守性、时序性、组织特异性等特点[6]，在不同组织、不同发育阶段中miRNAs 的水平有显著差异，这种表达模式具有分化的时序性和位相性，提示miRNAs有可能作为调控基因表达的分子在各项生命过程中发挥重要作用。而miRNA-375 是一个研究较为广泛的miRNA，位于人类第 2 号染色体上，而位于大鼠 1号染色体上。miRNA-375位于 cryba2 之间的基因间区域(b-A2 晶状体蛋白，眼睛晶状体组分)和 Ccdc108(含卷曲螺旋结构域的蛋白质 108)之间，属于基因间型的miRNA[7]。miRNA-375最早发现于胰岛β细胞内，参与胰岛的形成及胰岛素的分泌[8]。

随着对于miRNA表达谱的深入研究，而近年来大量研究发现其几乎参与了所有的细胞生物学过程，包括个体生长、发育、分化、代谢、凋亡等，目前各类研究已将 miRNA-375 的功能进行了一定的阐述，其在糖尿病、原发性高血压、先天性心脏病、肿瘤等疾病中均有一定的表现。

1 miRNA-375与糖尿病的关系

糖尿病是一组由多病因引起的以慢性高血糖为特征的代谢性疾病，由胰岛素分泌和(或)作用缺陷所引起。1型糖尿病和2型糖尿病都伴随着进行性β细胞凋亡。1型糖尿病是一种自免疫性疾病，通过免疫攻击β细胞引起β细胞进行性死亡，多基因遗传因素和环境因素共同参与其发病过程。2型糖尿病发病机制相对复杂，从以胰岛素抵抗为主伴胰岛素进行性分泌不足到以胰岛素进行性分泌不足为主伴胰岛素抵抗[9]。研究发现[8]miRNA-375可在胰岛细胞中特异性表达，维持着α细胞和β细胞的正常数量，同时在胰腺发育、细胞生长和增殖中扮演着重要角色。

1.1 miRNA-375与胰岛素的合成和分泌胰岛素是胰腺内胰岛β细胞受内源性或外源性物质刺激而分泌的一种蛋白质类激素，对维持人体血糖的平衡起着重要作用，它的分泌不足，将引起高血糖、糖尿病及糖尿病并发症。近年来相关研究发现miRNA-375可以调控胰岛素的合成和分泌，在β细胞中过表达miRNA-375会减少胰岛素分泌，然而低表达miRNA-375 就能促进胰岛素分泌，说明miRNA-375与2型糖尿病胰腺分泌有着极大的相关性[10]。miRNA-375已成为调节人体血糖的平衡器。miRNA-375通过调控重组胰岛素样生长因子l(Mtpn)从而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，从而释放胰岛素。miRNA-375还通过与Mtpn的mRNA 结合，负性调控Mtpn蛋白质的表达，抑制胰岛素分泌。另一项研究发现miRNA-375能负调控磷脂酰肌醇依赖型蛋白激酶1(phos—phoinositide dependent kinase 1，PDKl)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[11]。

1.2 miRNA-375与胰岛的生长、发育miR-375不仅影响胰岛素的合成和分泌，同时在胰岛β细胞的生长发育过程中起着非常重要的地位[12]。miR-375通过调控β细胞分化过程中的基因表达[13]，并在转录水平特异性地调节胰岛表达。成熟的miR-375作用于它的靶基因以发挥其功能。例如Soxl7、Sox9、GATA6、Hnflβ和Pax6；Cavl、Id3、Aifml、Eenel、HuD、cadml等是胰腺细胞的生长和增殖的相关靶基因。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[9]。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。

1.3 循环miRNA-375可作为2型糖尿病生物标志物循环及体液中存在丰度不同的DNA或RNA分子，在不同体液中miRNA的类别和浓度存在差异，而且血液中miRNAs浓度和类别的变化与多种疾病相关。这提示循环miRNA可以充当一种生物标志物来辅助诊断某些疾病。研究表明miRNAs有一些作为生物标志物的有利条件[14]：①循环miRNAs来源丰富，不仅存在于血液里，还存在于体液中，如尿液、唾液、羊水和乳汁等[15]。②大部分miRNAs具有高度保守性，可将大量实验结果运用到疾病的研究上。③循环中的miRNAs有较好的稳定性，采用常规总RNA 提取方法就可以获得满足实验要求的 miRNAs。这样血清或血浆中提取的miRNA均可作为可靠的样本[16]。④循环miRNAs易于检测，目前认为qRT-PCR方法操作便捷、高效，而且具有相对的特异性和敏感性。而miR-375是一个在进化上高度保守的miRNA，在胰岛β细胞中表达。在人和小鼠的胰腺中，miRNA-375是表达量最高的一个miRNAs，所以可将其作为胰岛特异性的标志物，进一步作2型糖尿病生物标志物。

1.4 miR-375与2型糖尿病早期诊断 2型糖尿病患者在患病早期并没有明显的“三多一少”等症状，但是在机体内部可能已经发生了一些变化。UKPDS的研究表明，新诊断的2型糖尿病患者中其胰岛β细胞功能已下降至二分之一，而在糖耐量异常、空腹血糖异常或2型糖尿病初期，通过生活方式及药物干预可明显延长糖尿病的进程。在疾病早期应用循环标记物检测是一个可行的办法。而在2型糖尿病易感非糖尿病个体(s-NGT)和新诊断2型糖尿病患者血清中miR-375有显著性差异。2型糖尿病前驱个体和新诊断的2型糖尿病个体，血清miR-375的水平也有显著性差异[17]。因此miR-375 可作为2型糖尿病早期诊断的指标之一。

2 miRNA-375 与原发性高血压

原发性高血压是慢性血管疾病的重要危险因素之一，其发病机制主要包括神经机制、肾脏机制、激素机制、血管机制、胰岛素抵抗等。约50%原发性高血压患者存在不同程度胰岛素抵抗，在肥胖、血甘油三酯升高、高血压及糖耐量减退同时并存的四联症患者中最为明显。近年来认为胰岛素抵抗是2型糖尿病和高血压发生的共同生理基础。多数认为胰岛素抵抗造成继发性高胰岛素血症引起的，继发性高胰岛素血症使肾脏水钠重吸收增强，交感神经系统活性亢进，动脉弹性减退，从而使血压升高。miRNA-375最早认为在胰腺中特异性表达，参加转录后水平的调控。后续一系列研究发现，miRNA-375的靶基因和靶蛋白比较多，调控网络比较复杂，目前认为miRNA-375在高血压的发生和发展过程中发挥着重要作用。江洪等[18]实验发现原发性高血压组miRNA-375表达水平高于健康组。因此我们可以推断miRNA-375过高表达或许参与原发性高血压疾病的发生和发展，进一步探讨miRNA-375在高血压病中的调控机制，尽可能的寻找miRNA-375的调控基因以及靶基因，以miRNA-375为靶点设计小分子物质拮抗miRNA-375的作用，或许可以作为治疗高血压病的药用靶向。

3 miRNA-375 与先天性心脏病

王丽华等[19]通过实验发现miRNA-375在室间隔缺损胚胎心肌组织中的表达显著升高，还有研究表明miRNA-375在先天性心脏病胎儿的孕母(妊娠 18～22 周)血液中也呈现高表达状态[20]。而心脏胚胎时期的发生发育主要受 Notch、BMP、PKB/AKT 等信号通路的调控[21]。其中Notch 信号通路参与了心脏房室管、瓣膜、流出道及肌小梁的形成等过程，其关键分子突变可导致一系列的先天性心脏病[22]。王丽华等[19]研究获得了miRNA-375过表达可致斑马鱼心脏发育异常的证据，并揭示了其抑制 P19 细胞增殖、促进其凋亡、抑制其向心肌细胞分化的作用，而其具体机制可能涉及 miRNA-375 对靶基因 Notch2 及其 Notch 信号通路的调控，从而为先天性心脏病的预治提供了可能的干预新靶标。

4 miRNA-375与肿瘤的关系

随着对miRNAs的深入研究，发现miRNA-375不仅存在于胰腺组织中，更广泛的存在于各组织器官中并且在癌细胞的凋亡、增殖和分化过程中发挥着至关重要的作用，它们或者是致癌基因，或者是充当着肿瘤抑制物成分，它们表达量的变化或多或少的影响着癌症的发生发展[23，24]。众多研究发现[25，26]，在头颈部肿瘤、肝癌、胃癌、骨肿瘤等肿瘤中明显下调，但在乳腺癌和前列腺癌中却显著上调。并且miRNA-375在前列腺癌和乳腺癌中起到促肿瘤生长作用。因此miRNA-375可能成为调控肿瘤细胞生长的一个新靶点，并且miRNA-375表达水平的监测能促进肿瘤的早期诊断和预后判断。

5 展望

miRNA 的发现改变了对基因表达调控的常规理解。随着对 miRNA 了解的深入，其在细胞分化、生物发育及疾病发生发展过程中发挥巨大的作用，引起了科研工作者越来越多的的关注。随着对miRNA 作用机理的进一步的深入研究，以及利用最新的基因芯片技术和高通量测序水平对于miRNA和疾病之间的关系进行研究，将会使人们对于高等真核生物基因表达调控的网络理解提高到一个新的水平。这也将使 miRNA-375 可能成为疾病诊断的新的生物学标记，还可能使得这一分子成为药靶，或是模拟这一分子进行新药研发，将可能会给人类疾病的治疗提供一种新的手段。