lncRNA MALAT1在糖脂代谢相关疾病中的研究进展

韩虎将，徐玉善

(昆明医科大学第一附属医院内分泌一科，昆明 650032)

长链非编码RNA(long noncoding RNA，lncRNA)是一种长度超过200个核苷酸的非编码RNA，无编码蛋白质的生物学功能，lncRNA的主要作用是调节核苷酸转录及蛋白质合成的序列框架，具体功能包括对RNA加工、相关基因表达、核组织的转录以及作为前体RNA进行转录后调控，lncRNA在多种疾病的发病机制中发挥一定作用[1-3]。lncRNA可与转录组基因重叠或者穿插在多个编码序列之间，对基因表达及转录调控起到一定作用，使转录过程更加复杂[4-6]。肺腺癌转移相关转录本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)是目前人们研究最多的lncRNA之一。MALAT1存在于正常人肺、胰腺等器官，最早是在非小细胞肺癌中被发现的，且呈高水平表达状态，通常成熟的MALAT1富集于细胞核散斑的中心，编码基因位于人类染色体11q13.1的短臂上，其转录本约为8 kb[7]。MALAT1可以通过调节基因转录在病理生理过程、组织炎症、肿瘤进展、血管生成、心血管重构、肝纤维化以及糖尿病进展中发挥重要作用[8-11]。相关研究表明，MALAT1可以通过增加固醇调节元件结合蛋白-1c(sterol regulatory element binding protein-1c，SREBP-1c)的稳定性，促进胰岛素抵抗和肝脏脂肪变性的进展[12]。同时，lncRNA MALAT1与糖尿病相关血管并发症、心肌梗死等密切相关[13]。有研究证实，lncRNA MALAT1的差异表达可能通过炎性趋化因子促成非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)中纤维化的发展[14]。现就lncRNA MALAT1在糖脂代谢异常相关疾病中的研究进展予以综述。

1 lncRNA MALAT1与2型糖尿病

2型糖尿病是一种以胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能障碍为特征的复杂的代谢紊乱性疾病，涉及遗传、表观遗传、环境和生活方式等因素。胰岛素抵抗是指各种因素导致的机体对葡萄糖的利用率降低，反馈性引起胰岛素分泌，进而造成高血糖、高胰岛素血症的一种病理状态，通常表现为机体靶细胞或靶组织对胰岛素敏感性降低，常导致2型糖尿病、血脂异常、肥胖、非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)等代谢综合征。lncRNA MALAT1可能通过体内炎症因子、胰岛素抵抗通路等多方面对2型糖尿病的发生、发展进行调节。

1.1lncRNA MALAT1与2型糖尿病低度炎症的关系 在不同细胞环境和细胞类型中，MALAT1可能表现出一定的促炎作用，特别是在2型糖尿病中，MALAT1可通过相应通路调节机体炎症反应，促进糖尿病炎性相关并发症的进展。Sathishkumar等[15]对印度人群中2型糖尿病患者外周血单个核细胞中的lncRNA谱进行分析，结果发现，MALAT1显著升高，且大部分改变的lncRNA与血糖控制不良、胰岛素抵抗呈正相关，而Logistic回归分析显示，改变的lncRNA与2型糖尿病具有显著关联性。另有研究发现，lncRNA MALAT1在高糖诱导的动脉粥样硬化中表达升高[16]。研究显示，MALAT1水平上调同时伴有血清淀粉样蛋白抗原3(serum amyloid antigen 3，SAA3)平行增加，而SAA3是MALAT1的一种炎症配体和靶标位点，MALAT1可通过核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)和p38促分裂原活化的蛋白激酶信号通路介导SAA3产生，并进一步上调肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白细胞介素(interleukin，IL)-6及蛋白的表达，而炎症介质的释放进一步诱导糖尿病微小血管和宏观血管并发症的发生，表明高血糖应激可能影响内皮细胞中MALAT1的浓度，从而诱导炎症级联反应[17-18]。在糖尿病心肌组织中，TNF-α、IL-1β和IL-6的水平均异常升高，剔除MALAT1基因可显著降低炎症细胞因子的浓度；在糖尿病缺血再灌注模型中，MALAT1、髓样分化因子88的表达均显著上调，然后依赖髓样分化因子88的信号激发细胞因子活化和炎症反应[19-20]。

有研究通过实时荧光定量逆转录-聚合酶链反应和酶联免疫吸附试验检测发现，MALAT1和SAA3在糖尿病大鼠肾组织中的表达均较高，而在对糖尿病大鼠行十二指肠空肠旁路移植术后，MALAT1和炎症标志物水平均下调，同时MALAT1基因剔除大鼠在高糖攻击下的炎症反应减弱了，表明MALAT1的表达水平与高血糖应激下诱导的一系列炎症级联反应有关[21]。有研究显示，在高脂饮食诱导的胰岛素抵抗小鼠体内模型和体外高糖诱导的胰岛素抵抗模型中发现，lncRNA MALAT1丰度上调，且上调水平与稳态模型评估-胰岛素抵抗及抵抗素水平均呈正相关，沉默MALAT1可使抵抗素、血管紧张素Ⅱ、TNF-α、IL-6、可溶性细胞间黏附分子-1、可溶性血管内皮分子-1、内皮素-1以及磷酸化胰岛素受体底物(insulin receptor substrate，IRS)1等因子释放，并减少细胞迁移，增加细胞组织对葡萄糖的摄取以及一氧化氮和蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)的水平[22]。研究证实，MALAT1通过NF-κB途径调节脂多糖刺激的炎症反应，MALAT1可以调节炎症条件下巨噬细胞因子的产生[23]。另有实验表明，MALAT1可通过上调微RNA-19b(microRNA-19b，miRNA-19b)水平以及调节Wnt/β-联蛋白和NF-κB信号通路，减轻脂多糖诱导的小鼠软骨生成性细胞炎性损伤[24]。通过上述MALAT1与2型糖尿病低度炎症的关系，有可能为2型糖尿病炎症相关性并发症的诊断和治疗提供新的靶点。

1.2lncRNA MALAT1与2型糖尿病胰岛素抵抗

胰岛素作为人体必需的一种多效性激素，对调节细胞功能、细胞生长、糖类转运、能量平衡及基因表达均具有重要作用，同时还可抑制脂肪组织脂解。在人体内存在两种重要的胰岛素受体信号通路，介导胰岛素的多种作用，其中一条为参与体内糖代谢机制的IRS-1/磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/Akt通路，PI3K首先与IRS结合，激活Akt，进而影响肝细胞对葡萄糖的摄取；另一条通路为与基因转录调控有关的Ras-促分裂原活化的蛋白激酶通路。胰岛素抵抗的出现常与胰岛素信号通路的异常紧密相连，若通路中某个关键信号分子发生异常，即可影响信号通路的传递，进一步导致胰岛素抵抗和2型糖尿病的发展[25-27]。相关研究通过对一定数量的具有肝小叶炎症和晚期纤维化NAFLD患者的肝组织进行RNA测序，发现相对于静止状态下的细胞，活化的肝星状细胞中的MALAT1和CXC趋化因子配体5[chemokine(C-X-C motif)ligand 5，CXCL5]的表达均上调，且功能富集分析显示，lncRNA MALAT1参与了胰岛素抵抗的发生[14]。

Chen等[28]对MALAT1缺失小鼠的转录组进行研究，结果发现，核因子E2相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2)p45调节的抗氧化基因显著上调，活性氧物种显著减少，Ros生成蛋白显著降低，且伴有肝细胞和胰岛的羰基化。在对MALAT1进行的lncRNA下拉实验中发现了MALAT1与Nrf2相互作用，揭示Nrf2受MALAT1转录调控；过量Ros暴露可通过激活c-Jun氨基端激酶引起胰岛素抵抗，从而抑制IRS-1和胰岛素诱导的Akt的磷酸化，表明MALAT1消融可抑制c-Jun氨基端激酶活性，同时伴有胰岛素诱导的IRS-1激活和Akt磷酸化，提示MALAT1可调节胰岛素反应；对MALAT1缺失小鼠进行快速再喂养和葡萄糖/胰岛素挑战的敏感胰岛素信号反应实验，在缺失MALAT1小鼠胰岛细胞中发现了胰岛素分泌显著增加[29-30]，进一步诠释了MALAT1在胰岛素敏感性降低的发生、发展中起重要作用。沉默MALAT1可增加胰岛素分泌，MALAT1可能作为防治糖尿病的有效靶基因。一项胰岛素抵抗模型小鼠实验证实，适当活动可使MALAT1水平下调，MALAT1下调提高了胰岛素抵抗小鼠miR-382-3p的表达，减轻了胰岛素抵抗；相反，抑制MALAT1可升高miR-382-3p以抑制抵抗素，促进胰岛素抵抗进展[22]。通过对MALAT1/miR-382-3p/抵抗素轴进一步理解，可为减轻胰岛素抵抗、预防2型糖尿病的发生及治疗带来新的方向。也有相关报道指出，MALAT1耗竭可在一定程度上延缓糖尿病的进展[31]。综上可见，lncRNA MALAT1在调节2型糖尿病胰岛素抵抗方面发挥重要作用，并有可能作为治疗2型糖尿病的新路径。

lncRNA MALAT1与2型糖尿病低度炎症的发生及胰岛素抵抗的进展密切相关，lncRNA MALAT1可通过调控相应靶位基因或对信号通路的影响，促进2型糖尿病发生。因此，调控lncRNA MALAT1的表达可能作为干预2型糖尿病低度炎症及胰岛素抵抗发生的方法之一，通过揭示相关作用机制，有望为治疗2型糖尿病及其并发症提供新方向。

2 lncRNA MALAT1与血脂代谢异常

血脂作为机体组织细胞代谢所必需的基础物质之一，广泛存在于人体中，其主要成分为三酰甘油和总胆固醇(total cholesterol，TC)。近年来，由血脂代谢紊乱引起的相关疾病逐步盛行。有数据显示，中国人群高三酰甘油、高胆固醇、高低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)患病率分别为11.3%、3.3%和2.1%[32]。而血脂异常已被证实是心脑血管疾病的致病因素[33]。lncRNA MALAT1可通过介导血脂异常的调控，间接促进动脉硬化性心血管疾病(arteriosclerotic cardiovascular disease，ASCVD)的发展。有研究证明，MALAT1与ASCVD密切相关[34]。

有研究显示，MALAT1在暴露于棕榈酸盐的肝细胞和ob/ob小鼠的肝脏组织中表达增加，而剔除MALAT1可显著抑制棕榈酸诱导的脂质积累以及HepG2细胞核内SREBP-1c蛋白的增加；SREBP-1c是调控脂肪肝和血脂代谢异常的重要转录因子，也是调控胆固醇和脂肪酸合成的重要转录因子，在SREBP-1c转染的肝细胞中，MALAT1过表达可增加细胞内三酰甘油和胆固醇水平，MALAT1通过稳定肝细胞中SREBP-1c蛋白上调SREBP-1c的表达，而下调SREBP-1c表达可有效消除MALAT1诱导的细胞内三酰甘油和胆固醇水平增加[12,35]。MALAT1基因突变在冠心病的进展中也有一定作用。在心肌梗死的汉族患者中发现，MALAT1 rs3200401的遗传变异可以介导心肌梗死患者的血脂水平，rs3200401TT基因型的TC水平高于rs3200401CT和rs3200401CC基因型的TC水平，单核苷酸多态性Rs9632884和Rs1537373分别影响TC和LDL-C水平，相对于正常人群，rs9632884的小G等位基因与高三酰甘油水平相关[36]。相反地，另有实验应用实时荧光定量逆转录-聚合酶链反应检测肥胖和高龄小鼠皮下脂肪lncRNA MALAT1的表达，结果发现，MALAT1基因缺失时，并不会影响脂肪增加或葡萄糖耐量，但这一结果是否被潜在未知的机制所补偿，仍有待进一步实验研究[37]。

血脂异常作为心脑血管疾病的最重要致病因素之一，通过揭示MALAT1与血脂异常的相关机制，为早期预防和治疗ASCVD提供了新的方向。在高脂食物诱导的动脉粥样硬化ApoE小鼠中，MALAT1在粥样硬化动脉组织中的丰度异常上调，而MALAT1基因剔除通过部分逆转氧化低密度脂蛋白触发了β-联蛋白核积累，揭示了MALAT1与LDL-C存在某种关联，同时也证实了MALAT1在动脉粥样硬化中的重要性[38]。一项MALAT1基因多态性研究发现，MALAT1 rs619586AG/GG基因型可能对冠心病的发生起保护作用[39]。lncRNA MALAT1对血脂代谢异常及其导致的心脑血管疾病均具有重要作用，但目前关于lncRNA MALAT1与血脂代谢异常的研究有限，相关机制还有待更多实验研究证实。

3 lncRNA MALAT1与NAFLD

随着社会的发展，病理性肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病等代谢综合征的发病不断上升，致使NAFLD在全世界的患病率居高不下，约为25.24%(95%CI22.10～28.65)，其中以南美洲和中东最高，非洲最低[40]。一项荟萃分析显示，亚洲成年人的NAFLD患病率为29.62%[41]。NAFLD是指除外酒精和其他明确的损肝因素所致的、以弥漫性肝细胞大泡性脂肪变(脂类物质在肝组织内异常蓄积)为主要特征的临床病理综合征，疾病谱为非酒精性单纯性脂肪肝、NASH、肝硬化以及肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)。对于NAFLD发病机制仍有许多未解之谜，目前公认的与胰岛素抵抗、氧化应激、线粒体功能障碍、脂质过氧化、内质网应激、铁超载、肝细胞大量炎症坏死及肝纤维化有关[42-43]。

有研究证实，肝脏组织中的MALAT1丰度与NAFLD的病理学改变关系密切，MALAT1可能通过趋化因子介导NAFLD患者NASH和纤维化的发生[44]。相对于正常人群，NASH患者中MALAT1丰度显著升高，在肝细胞气球变性、小叶炎症和纤维化评分较高的患者中MALAT1的丰度更高，而肝脏中的MALAT1丰度还与丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、碱性磷酸酶等生化检测结果呈显著正相关；在对患者追踪5年的随访中发现，1例患者从单纯肝脂肪变性到NASH纤维化，MALAT1水平增加了8倍，另1例患者从无肝纤维化进展至晚期纤维化，MALAT1水平增加了29倍，而HCC中也存在较高水平的MALAT1，这揭示了MALAT1在NASH、NAFLD患者中的一系列重要作用机制[45]。

MALAT1有利于细胞增殖、迁移以及侵袭大部分人类肿瘤细胞，包括HCC[46]。研究证实，MALAT1可调节miRNA-101b表达，进而通过Rac1(Ras-related C3 botulinum toxin substrate)途径促进肝星状细胞周期的进程和活化[47]。另有研究表明，MALAT1通过其潜在靶点CXCL5途径导致肝纤维化性肝损伤[14]。肝纤维化的特征为细胞外基质过度积累，随着肝纤维化的进展，肝实质和血管构筑可能扭曲，肝功能受损，最终导致终末期肝硬化或HCC，而肝星状细胞被认为是细胞外基质的主要产生者[48-49]。研究显示，MALAT1可能在肝纤维化中调节沉默信息调节因子1，而沉默信息调节因子1通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ、肝脏X受体、法尼酯衍生物受体和SREBP等，调节机体线粒体生物过程的发生、生物钟、葡萄糖及脂质稳态，以控制机体的代谢[50]。

4 小 结

糖脂代谢失调已成为全球人类急需面对的公共健康问题之一。lncRNA MALAT1可能通过胰岛素抵抗、低度炎症、氧化应激等途径促使2型糖尿病、血脂代谢异常以及NAFLD的发生、发展。相关疾病可导致肥胖、NAFLD、心脑血管疾病的发生，尤其是ASCVD死亡风险的增加。调控lncRNA MALAT1表达有望成为诊治和预防糖脂代谢异常及其并发症等相关疾病的手段之一，但lncRNA MALAT1有不同的靶标基因及通路，且作用机制复杂。因此，探讨lncRNA MALAT1在糖脂代谢中的作用机制以及如何将其作为诊断、治疗和预防糖脂代谢异常相关疾病的切点，还有待进一步研究。