miRNA 和脂联素在2 型糖尿病发病机制中的研究

杨立顺，陈思佳，康建华

（天津市北辰区中医医院检验科，天津 300400）

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种代谢性疾病，是继心血管病和肿瘤之后第3 位威胁人们健康和生命的非传染性疾病[1]。世界上DM 患者超过4.2亿人，其中超过90%为2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM），其已经成为一个十分突出的公共卫生和社会问题，给国家和社会造成了极大的经济负担和社会压力[2]。注射胰岛素、口服降糖药物及胰岛素增敏剂等药物治疗无法从根本上解决问题，胰腺和胰岛移植这种替代治疗受限于供体来源且免疫排斥反应极大[3]。探索糖尿病的发病机制，寻找有效的治疗靶点，以阻止疾病的发生发展已经成为当今科学界普遍关注的问题。血液中脂联素水平与胰岛素抵抗呈负相关，即脂联素水平越低，患糖尿病的风险越高[4]。此外研究发现[5]，微小RNA（miRNA）具有调控脂联素表达的作用，且在T2DM 患者中发现部分miRNA 差异表达，其可能通过调节脂联素表达在T2DM 的发生发展中发挥重要作用。本文就脂联素的功能、miRNA 在糖尿病中的调节作用、miRNA 与脂联素的调节关系及其在T2DM 中的作用作一综述，以期为T2DM 的早期诊断治疗提供潜在的靶点和强有力的证据。

1 脂联素的功能

胰岛素抵抗是指由各种原因导致的胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率下降，胰岛素抵抗常伴有高胰岛素血症的发生，易导致代谢综合征和T2DM。脂联素的一个重要功能就是增加胰岛素的敏感性[6]。在肥胖小鼠中敲除脂联素基因能诱导胰岛素抵抗、血浆游离脂肪酸的延迟清除、肌肉中脂肪酸转运蛋白1（FATP-1）mRNA 水平低下以及血浆中的TNFα 增加，而通过病毒介导脂联素表达能显著逆转小鼠模型中这些指标的水平和胰岛素抵抗[7]。此外，脂联素在脂肪萎缩小鼠中也能发挥逆转胰岛素抵抗的作用。

脂联素通过与其受体AdipoR1 和AdipoR2 结合实现其对胰岛素抵抗的作用。脂联素的受体AdipoR1 和AdipoR2 分别与球型脂联素和全长脂联素结合，介导腺苷酸激活蛋白激酶信号等通路的激活，促使脂肪酸的氧化和葡萄糖的利用[8]。AdipoR1在骨骼肌中大量表达，而AdipoR2 主要在肝脏中表达，因此肝和骨骼肌是脂联素增强胰岛素敏感作用的主要靶器官。Kita S 等[9]研究发现，在原代大鼠的肝细胞中，脂联素能够增强胰岛素抑制葡萄糖产生的能力。Du H 等[10]给小鼠注射脂联素后，发现肝内磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和葡萄糖-6-磷酸酶表达降低，推测脂联素能够使糖异生和糖元分解降低，减少内源性葡萄糖的产生。另有研究表明[11]，APPL1 蛋白能与脂联素受体结合，在胰岛素和脂联素信号通路中都具有重要的功能。APPL1 和脂联素受体之间的相互作用可能是脂联素增强胰岛素信号和作用的分子机制。此外，脂联素受体介导的神经酰胺酶活性可能是增加胰岛素敏感性的另一种机制[12]。肥胖降低了AdipoR1/R2 的表达水平，从而降低了脂联素的敏感性，最终导致胰岛素抵抗，即所谓的“恶性循环”。因此，在肥胖的糖尿病或代谢综合征患者中，脂联素受体激动剂和脂联素敏化剂应该作为AdipoR1/R2 低表达水平患者的通用治疗策略。

除胰岛素抵抗外，胰岛β 细胞功能受损也是导致T2DM 发病的关键因素之一[13]。研究发现[14]，脂联素与胰岛β 细胞功能相关，能阻止胰岛β 细胞恶化和拮抗细胞凋亡。毒性脂质沉积引起的局部炎症和应激导致胰岛细胞功能异常，其与和细胞凋亡是单纯胰岛素抵抗发展为T2DM 的重要机制。研究表明[15]，脂联素通过增加活性氧（ROS）的浓度促进胰岛β 细胞数量的增加。同时，脂联素是“脂肪-胰岛轴”的重要组成部分，能抑制胰岛细胞的凋亡，脂联素失调可能导致β细胞衰竭，从而导致T2DM[16]。脂联素的另一功能是抗炎作用，其通过作用于巨噬细胞和成纤维细胞，在许多器官中表现出强烈的抗炎和抗纤维化活性。因此，脂联素在动脉粥样硬化、T2DM 中具有保护作用。

2 miRNA 在糖尿病中的调节作用

miRNA 是内源性RNA 的短序列（22 个核苷酸），主要充当基因表达的转录后调节剂。人类基因组编码约1100 个miRNA，可调节约60%的基因表达[17]。miRNA 的失调与多种人类疾病有关，包括动脉粥样硬化和心血管疾病。目前，已有研究发现[18]，miRNA 在糖代谢的某些功能中起着十分重要的作用，如miR-375 是胰岛β 细胞特异性的miRNA，miR-375 的过表达可以负调控胰岛素颗粒融合蛋白，进而抑制胰岛β 细胞中由葡萄糖所诱发的胰岛素分泌；抑制miR-375 则可促进胰岛素信号通路和胰岛素的分泌。在肥胖模型小鼠及T2DM 患者的胰腺组织中，miR-375 的表达水平均显著高于对照组。此外，研究已经证实miR-9、miR-21、miR-34a 和miR-146的过表达均能抑制胰岛β 细胞分泌胰岛素[19]。

miRNA 在胰岛素抵抗的发病机制中同样发挥重要作用。miR-181b 通过调节白色脂肪组织的内皮细胞功能改善胰岛素抵抗和葡萄糖稳态[20]。研究显示[21]，肠道菌群的衍生物色氨酸衍生代谢物能调节白色脂肪细胞中miR-181 家族的表达，从而调节能量消耗和胰岛素敏感性；此外，肠道微生物-miR-181 轴的失调是肥胖、胰岛素抵抗和白色脂肪炎症发生的必要条件，且miR-181a 和miR-181c 在新诊断的T2DM 患者中低表达，miR-338-3p 在长期患病的T2DM 患者中的表达显著下调，其可以作为T2DM 潜在的生物标志物。此外，还有很多研究报道[22，23]，miRNA 与T2MD 的发生发展相关，如miR-223、miR-126、miR-30a 和miR-130b 等。Sun X 等[24]研究显示，miRNA Let-7 调节葡萄糖代谢和胰岛素敏感性的多个方面，并提示敲低Let-7 可能是T2DM 的潜在治疗方法。miR-200 家族在糖尿病小鼠的胰岛中被强烈诱导，miR-200 的过表达足以诱导β 细胞凋亡和致死性T2D，这表明miR-200 家族在β 细胞存活和糖尿病的病理生理中也起着至关重要的作用[25]。miR-19a-3p 通过靶向SOCS3 增强胰岛β 细胞的增殖和胰岛素分泌，并抑制胰岛β 细胞的凋亡[26]。因此，对T2DM 中miRNA 的研究可能为患者的早期诊断和治疗找到新的靶点。

3 miRNA 与脂联素的调节关系及其在T2DM 中的作用

由于已有研究证明脂联素具有显著的抗糖尿病功能，阐明脂联素信号通路对于利用这种激素在T2DM 中的治疗潜力至关重要。脂联素受体可能在脂联素信号转导中起重要作用，然而调节脂联素受体表达的机制仍有待阐明。研究发现，miR-199a、miR-653、miR-330-5p 和miR-326 等可能参与脂肪细胞的分化过程或调控脂联素的表达。因此，分析筛选调控人脂联素基因的miRNA，能为进一步探索脂联素影响T2DM 发生发展的分子机制提供坚实的理论基础，也能为人类脂肪代谢机制的研究和一些相关疾病的治疗带来新的方向。

目前已有大量研究发现miRNA 能够调节脂联素的表达。Virtue AT 等[27]研究发现，在糖尿病患者中miR-326 表达上调且与脂联素表达水平呈负相关；Tan J 等[28]研究表明，糖尿病ob/ob 小鼠中miR-378 的水平较高，脂联素的mRNA 水平较低，且miR378 和脂联素的水平呈负相关。在人类脂肪细胞中，miR-193b 可能通过核转录因子Y 和核受体相互作用蛋白1 控制脂联素产生，miR-193b 的过表达改变也了7 个已知的调节脂联素的基因表达[29]。Koh EH 等[30]研究表明，在德国人中脂联素浓度的升高是T2DM 发病风险降低的独立影响因子，脂联素在T2DM 的发展中起核心作用。而在中国人群中，脂联素水平升高与T2DM 风险降低之间存在强烈的剂量依赖关系，表明脂联素可能是预测中国人群中T2DM 的有效标志物[31]。以上研究结果表明，miRNA作为转录调节因子，通过调节脂联素水平，在糖尿病的发生发展中发挥重要作用，其作用机制亟待进一步探索。

AdipoR1 和AdipoR2 的表达水平与胰岛素敏感性密切相关。在T2DM 患者中，AdipoR1 在骨骼肌中的表达显著降低[32]。Li Y 等[33]研究发现，当miR-218在HepG2 细胞中表达时，AdipoR2 的蛋白质水平和mRNA 水平降低；通过生物信息学分析发现，miR-218 能够通过靶向AdipoR2 mRNA 的3' 非翻译区（3'UTR）抑制脂联素信号传导，细胞中miR-218 的过表达抑制了含有AdipoR2 3'UTR 的荧光素酶报道分子的活性，证明miR-218 与AdipoR2 间存在靶向作用关系。此外，还发现miR-218 能抑制脂联素诱导的葡萄糖摄取，即miR-218 靶向AdipoR2 以抑制脂联素信号传导。miR-150 抑制AdipoR2 的表达，是慢性心力衰竭患者的潜在治疗靶标，Ishida M等[34]研究表明，T2DM 患者的血清中miR-3666 的表达水平较高，而miR-3666 的表达水平与血糖水平呈负相关，通过生物信息学分析和荧光素酶报告基因检测进一步确定了脂联素为miR-3666 的下游靶标，而脂联素参与了miR-3666 过表达对胰腺β 细胞胰岛素敏感性、细胞增殖和细胞凋亡的影响。

另有研究表明[35，36]，胰岛素也可能降低原代培养的新生大鼠心室肌细胞和L6 成肌细胞中AdipoR1 的表达，但不能降低AdipoR2 的表达。脂肪受体表达的不一致性表明，AdipoR1 和AdipoR2 的表达调控是复杂的，并不局限于转录水平。因此，miRNA 调节的AdipoR2 表达的生理和病理意义有待进一步研究。此外，当前研究集中于脂联素的单个靶基因，而T2DM 中miRNA 调节脂联素的信号传导途径仍不清楚，基于miRNA 表达的药物治疗效果尚待探索。

4 总结

本文总结了脂联素、miRNA 参与T2DM 发病机制的相关研究进展，以期为T2DM 的早期诊断和治疗找到新的靶点。目前，对脂联素、miRNA 与T2DM的关系认识还不全面，需要进一步对miRNA 对脂联素的调控机制、信号通路及与其他细胞因子之间的作用关系等进行深入研究，以明确掌握脂联素、miRNA 在T2DM 发生发展中的作用和机制，仍然需要收集大样本人群，以进一步探讨miRNA、脂联素与T2DM 间的相关性，从而更有效地评估易感人群患糖尿病风险及开发新的T2DM 治疗策略，最终达到延长患者生存期、提高生活质量的目的。