2型糖尿病不同糖耐量模式相关miRNA研究进展*

臧素纲,韩 霜，陈 鑫 综述,周玉贵△,汪小莺 审校

(1.南通大学附属东台医院检验科，

江苏东台 224200；2.南通大学医学院免疫学教研室，江苏南通 226001)



·综 述·

2型糖尿病不同糖耐量模式相关miRNA研究进展*

臧素纲1,韩 霜1，陈 鑫1综述,周玉贵1△,汪小莺2△审校

(1.南通大学附属东台医院检验科，

江苏东台 224200；2.南通大学医学院免疫学教研室，江苏南通 226001)

微小RNA； 糖耐量模式； 2型糖尿病； 胰岛素分泌； 胰岛素抵抗

在糖调节受损或糖尿病阶段，2型糖尿病(T2DM)患者的糖耐量都可能存在单纯空腹血糖受损(i-IFG)和(或)单纯糖耐量受损，表现为单纯空腹血糖升高(IFH)，或单纯糖负荷后血糖升高(IPH)，或二者同时升高(IFH/IPH)3种不同状态[1-2]。i-IFG主要是因为肝脏胰岛素敏感性下降、肝脏糖生成增加、早期胰岛素分泌不足及胰高血糖素分泌增加；单纯糖耐量受损(i-IGT)主要是由于外周胰岛素抵抗，进展性胰岛β细胞功能丧失及葡萄糖依赖的促胰岛素多肽分泌减少和胰高血糖素分泌增加[3-4]。

微小RNA(miRNA)是一类非编码蛋白质、长度为20～24个核苷酸、可调节基因表达的小分子RNA。miRNA在胰岛β细胞分化、发育、胰岛素合成与分泌中发挥重要调节作用[5-7]，可以在胰岛素靶器官调节胰岛素的敏感性和靶器官物质及能量代谢，与胰岛素抵抗密切相关[8-11]。

胰岛素分泌缺陷和胰岛素抵抗是T2DM发病机制的两个要素[12]，是T2DM患者出现不同糖耐量模式的主要原因。有证据表明T2DM胰岛素分泌缺陷和胰岛素抵抗可以受到miRNA在分子水平上的调节，因此不同糖耐量模式的出现本质上与miRNA的调控有关。本文就miRNA与T2DM不同糖耐量模式的相关研究进展作一综述。

1 生理条件下血糖水平的调节

健康人的血糖在神经、体液和激素的调节下可以保持相对稳定的水平，其中胰岛素和胰高血糖素是调节血糖代谢最主要的两种激素，胰岛素是体内唯一的可使葡萄糖降低的激素。生理性胰岛素的分泌有两种模式：持续性基础分泌保持空腹状态下葡萄糖的产生和利用相平衡；进餐后胰岛素的分泌迅速增加使血糖水平维持在一定范围内[12]。胰岛β细胞对血糖水平的变化十分敏感，在高血糖的刺激下，胰岛素的分泌表现为两个时相的特征性变化，先是在1 min内出现胰岛素分泌的脉冲峰，随之降至基础水平；随着高血糖的持续刺激，10 min后又逐渐升到高峰，正常个体可持续大约数小时[13]。

各种病理生理事件，如肥胖、妊娠和应激都可以降低胰岛素对肝、脂肪组织和肌肉等靶组织的敏感性，导致了相应靶组织出现胰岛素抵抗状态，机体通过增加胰岛素分泌来代偿胰岛素抵抗，同时高血糖和高胰岛素血症又会加重靶器官的胰岛素抵抗，当这种机制失代偿时，就会产生长期的慢性高血糖状态，进而发展至T2DM阶段[14]。

2 miRNA与胰岛素分泌

2004年，美国洛克菲大学的Poy等[15]研究发现，miR-375是胰岛组织特异性表达的miRNA，可以调节胰岛素的分泌。miR-375是通过负调控其靶蛋白Myotrophin的合成抑制胰岛素的分泌。2008年，El Ouaamari等[16]发现另一个调控靶点是3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶-1(PDK1)，高表达的miR-375可使PDK1蛋白水平下降，继而降低葡萄糖刺激的胰岛素基因表达和DNA的合成。Joglekar等[17]在敲除miR-375的小鼠模型中发现胰岛细胞数量减少和高血糖血症，表明miR-375可能直接或间接地起到了刺激胰岛生长发育的作用。miR-375可以通过靶蛋白负调控胰岛素的合成和分泌，同时也可以促进胰岛的生长和发育。

据现有的报导发现还有一些miRNAs可以参加胰岛素分泌的分子水平精细调控，如miR-9的增加可以抑制Granuphilin的表达，通过靶向转录因子Onecut2导致胰岛素分泌对刺激物反应的缺陷。miR-96的富表达对Granuphilin的表达和胰岛素的分泌有与miR-9相似的影响，但是miR-96不是作用于Onecut2，而是作用于Noc2使其表达下降，后者是与胰岛素胞外分泌有关的Rab GTP酶的效应器[18]。在类似的研究中发现高表达的miR-124a可在分子水平调节胰岛素的分泌。

3 miRNA与i-IFG

i-IFG主要是因为肝脏胰岛素抵抗、糖的生成增加，β细胞胰岛素基础分泌缺陷或胰高血糖素合成增加，因此，可以调节胰岛素分泌的miRNA都可以影响空腹血糖水平，同时与肝脏胰岛素抵抗及脂肪肝形成相关的miRNA也能直接或间接地参与空腹葡萄糖水平的调控。

Zhou等[19]研究发现下调miR-181a的水平可以上调去乙酰化酶-1，又名长寿蛋白-1(SIRT1)，改善肝胰岛素敏感性。miR-181a通过其在SIRT1 mRNA的结合位点结合到SIRT1 mRNA的3′UTR，在翻译水平上下调SIRT1蛋白的丰度。在胰岛素抵抗的肝细胞培养中miRNA-181a水平上升，在糖尿病患者的血清中其水平也是上升的。Herrera等[20]在动物模型的研究发现，miR-125a在鼠T2DM模型的肝脏和脂肪组织中高表达，高表达的miR-125a可以影响MAPK信号途径的基因，调节胰岛素信号，与此相关的靶基因有Ptges2、miRandc和Glypican-4，但暂未发现miR-125a直接作用的靶基因。

肝脏高度富含的4种miRNA，它们分别是miR-122、miR-148a、miR-192 和miR-194，其中miR-122是肝脏内最丰富的miRNA。有小鼠试验中，抑制miR-122可以降低血浆胆固醇，还可以改善肝细胞的脂肪变性，与肝胰岛素抵抗有关[21]。Yang等[22]研究发现，miR-122表达的降低可以导致肝胰岛素抵抗，这一过程是通过miR-122表达下调以加强PTP1B的去磷酸化作用从而负调节胰岛素信号。在肥胖试验中发现PTP1B活力的下降可以改善胰岛素的敏感性，同时也有证据表明PTP1B多态性与胰岛素抵抗有关。另外，有研究者发现miR-126可以靶向IRS1与肝胰岛素信号和胰岛素抵抗有关，IRS1在IR和T2DM患者中下降[23]。

miRNA可调节胰岛素分泌，影响体内胰岛素的基础水平，也可以调节肝胰岛素的敏感性，导致肝糖的生成增加。这正是出现i-IPG的两个主要病因，故可认为miRNAs能调控相关靶蛋白从而影响空腹血糖的水平，与i-IPG有密切的关系。

4 miRNA与i-IGT

i-IGT的影响因素有很多，以外周胰岛素抵抗，进展性胰岛β细胞功能丧失为主要特点。有许多miRNA在这一过程发挥重要的调节作用。miR-29存在于脂肪组织和肌肉等外周组织中，miR-29高表达可导致胰岛素抵抗，高血糖和高胰岛素血症可刺激miR-29的产生[24]。Kurtz等[25]研究发现在糖尿病及胰岛素抵抗患者中miR-29会异常表达，miR-29作用于通过FOXA2激活的脂代谢基因，包括PPARGC1A、HMGCS2和ABHD5等基因，在代谢综合征中发挥重要的调节作用。

Fred等[26]进行实验发现，miR-133a可靶向PTB蛋白，在人胰岛细胞内miR-133a的表达可由高血糖诱导升高，从而降低PTB蛋白水平，同时胰岛素生物合成速率下降。实验表明，miR-133a的抑制物可以消除高血糖对PTB蛋白水平的影响。T2DM患者中由胰岛素介导的下调miR-133a表达水平的调控被削弱，miR-133a在肌肉组织中富表达，在心肌细胞中表达也会增加。肌肉组织中miR-133a靶向解偶联蛋白-2(UCP-2)，使UCP-2水平下调。研究发现miR-124a还在神经细胞中高表达，也可以靶向PTB蛋白。在胰岛素生成细胞中miR-124a直接靶向分泌小泡蛋白Rab27A和FOXA2，能改变胰岛β细胞的分化，调节胰岛素释放和葡萄糖代谢。小鼠β细胞系实验中发现高葡萄糖浓度上调了miR-124a的表达，miR-124a对小岛细胞产生负调节作用。

研究发现，由肥胖诱导miR-143富表达可以靶向ORP8负调节胰岛素刺激的AKT信号，与胰岛素抵抗有关[27]。Trajkovski等[28]进行动物实验发现miR-103/107可以调节胰岛素的敏感性，沉默miR-103/107可以改善糖稳态和胰岛素敏感性，miR-103/107被抑制后可以使Caveolin-1上调，继而提高胰岛素信号，降低脂肪组织的尺寸，增加胰岛素刺激的糖摄取。miR-103/107是通过Caveolin-1作为靶基因，调节胰岛素受体并可导致胰岛素抵抗[29]。Wilfred等[30]深入研究发现，miR-103/107位于PANK基因，可以协助PANK基因调节细胞内乙酰辅酶A和脂质水平。

由此可见，miRNA可以调节外周靶器官胰岛素的敏感性，影响胰岛素在靶器官的效应，与形成外周胰岛素抵抗有关。外周胰岛素抵抗是i-IGT主要原因，因此miRNAs在i-IGT发生、进展中可发挥分子水平上的调节作用。

5 miRNA与IFG/IGT

T2DM患者最终可出现IFG/IGT模式，在遗传因素和环境因素共同影响下，结果是胰岛素抵抗和胰岛素分泌相对不足逐步发展为胰岛素抵抗和胰岛素分泌绝对不足。这一过程与miRNA对i-IFG或i-IGT的调节机制不同，可能多个miRNAs可能对IFG/IGT模式同时发挥了调节作用，并且调节机制更复杂。需指出的是，miR-103、miR-125a对肝胰岛素抵抗和外周胰岛素抵抗都有调控作用，对IFG/IGT模式可能具有更为重要的意义，有待于今后的研究进一步阐述。

6 小 结

糖尿病的发病机制十分复杂，并不完全为人们所了解。T2DM患者糖耐量有3种不同模式，在一定程度上与体内胰岛素分泌的质和量、胰岛素在靶器官发挥效应有密切的联系。多个研究证实，miRNAs在胰岛素生物合成与分泌及靶组织中发挥效应过程中可发挥基因水平上的调节作用或出现特征性的表达及表达量变化,与胰岛素抵抗的形成有关。随着相关miRNA的研究不断深入，检测方法的不断成熟和标准化及临床应用，miRNAs可望成为T2DM不同糖耐量模式鉴别诊断的依据，同时也有望成为T2DM治疗的新靶点，使得分子水平治疗T2DM成为可能。

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江苏省盐城市医学科技发展计划项目(YK20130103)。

10.3969/j.issn.1672-9455.2015.19.062

A

1672-9455(2015)19-2957-03

2015-02-25

2015-06-15)

△通讯作者，E-mail：周玉贵，yugui_z@126.com；汪小莺，wxy@ntu.edu.cn。