microRNA调节脂代谢的研究进展

朱 磊，路瑛丽，冯连世,1，张 辉

microRNA调节脂代谢的研究进展

朱 磊1,2，路瑛丽2，冯连世2,1，张 辉3

microRNA(微小RNA，miRNA)是一类具有调控功能的非蛋白编码RNA，它大约由22～25个核苷酸构成，是进化上高度保守的核苷酸序列。miRNAs参与了脂肪细胞分化、脂代谢等多种生物过程调控，其自身也受到转录因子、脂肪细胞因子和环境因子等调控，这些复杂的相互作用关系构成了miRNA的调控网络。近期研究表明，miR-27、miR-122、miR-370、miR-33、miR-143可以通过对靶基因转录后水平的调控，影响脂代谢相关蛋白表达水平，进而调节机体脂代谢能力。相关调控机制包括胆固醇、三酰甘油和HDL的合成，胆固醇的转运，脂代谢相关酶的活性、脂肪酸合成与氧化等。为了促进miRNA在脂质代谢紊乱方面的相关研究，综述了miR-27、miR-122、miR-370、miR-33、miR-143的作用机制、对脂代谢的调节以及低氧、运动对于脂代谢相关miRNA表达的影响，以期为肥胖机体低氧训练减重降脂及其脂代谢紊乱引起的相关疾病的治疗与干预提供理论依据。

miRNA；脂代谢；低氧；运动

超重和肥胖已成为全球性问题，如何通过安全有效的手段调控脂代谢水平和控制体重是人们不断研究的热点。近期研究成果表明：miR-27、miR-122[39,50]、miR-370、miR-33、miR-143等miRNA可以在靶基因转录后水平调控机体脂代谢能力[63]。本文通过综述与脂代谢相关的miRNA功能、对脂代谢调节效应、作用机制及其低氧、运动对miRNA调控脂代谢能力的影响，探讨miR-27、miR-122、miR-370等miRNA与脂代谢的关系，以及低氧、运动对机体脂代谢水平的影响，以期促进miRNA在脂质代谢紊乱方面的研究。

1 miRNA及脂代谢相关miRNA概述

1993年，Lee等[45]在秀丽新小杆线虫(Caenorhabditis elegan)体内发现了lin-4基因，它具有时序调控胚胎后期发育的功能。基因lin-4是人类发现的第一个miRNA，随着科研工作的深入，越来越多的miRNA在动植物体内及其病毒中被陆续发现。miRNA的长度约为22～25个核苷酸，它是在基因间隔区、内含子、编码蛋白的外显子区域内转录产生的一类具有调控功能的、内源性的非蛋白编码RNA，miRNA是进化上具备高度保守性的核苷酸序列[59]。它可以不完全互补结合自身靶基因mRNA 3’非编码区，促使mRNA降解或者翻译抑制，从而实现转录后水平调控靶基因的表达水平，并最终影响蛋白质的合成[60,67]。miRNA是基因表达的重要调控因子[61]，一种miRNA具有若干个靶基因，而某个基因也会同时受到多个miRNA的调控。miRNA在生物体内构成一个极其复杂的网络调控系统，在细胞增殖、分化、凋亡、肿瘤发生以及脂代谢调节中发挥重要作用[66]，尤其是miRNA调控脂代谢成为近年的科研热点。脂类代谢有关的miRNA种类较多，目前研究集中于miR-27、miR-122、miR-370、miR-33、miR-143，其调控方式主要是通过影响与脂类合成、运输和氧化有关基因的表达来调节脂代谢能力。和体内大多数调控机制一样，miRNA对于脂代谢的调控也是一个系统复杂的体系，多种miRNA的靶基因既能独立起到调控作用，又存在重叠且相互影响。例如，miR-370除了可以影响自己靶基因的表达以外，还可以通过调控miR-122影响下游基因的表达，进而调节脂代谢过程。研究表明：与脂代谢调控密切相关的miR-27主要参与脂质合成以及运输过程，miR-122主要在脂质合成以及氧化利用过程中起到调节作用，miR-370和miR-33主要影响胆固醇合成和脂肪β氧化，miR-143则通过影响脂肪分化和脂质合成来调节脂代谢水平。

1.1 miR-27概述

Mourelatos等人[51]于2002年首先从HeLa细胞中检测到miR-27，它包含miR-27a和miR-27b两个亚型，miR-27b是第9号染色体开放阅读框3(C9orf3)基因的内含子型，miR-27a则是非蛋白质编码miRNA[9]。虽然科研人员较早就检测到miR-27的存在，但是对于它的功能及其靶基因的研究成果相对并不太多。对miR-27靶基因的研究主要集中在PPARγ和C/EBPα。研究显示：miR-27在转录后水平调控Runx1基因的表达，进而加快原始粒细胞分化成粒细胞的速度[17]；它同时会调节Pax3基因及其蛋白的表达量，进而影响肌肉干细胞的行为[48]。此外，miR-27还具备调节细胞色素P4501B1基因及其下游蛋白表达的功能[69]。有研究提示：过表达miR-27可以显著减少脂肪细胞生成，但是肌浆蛋白分化能力并没有显著性变化[64]。

1.2 miR-122概述

miR-122仅在成年人的肝脏细胞中呈现出高表达的特性，它也是较早被报道的miRNA之一，因为后续研究开展较多，目前对其功能及其靶基因的相关研究成果也较为详尽和系统。每个成年人的肝脏细胞含有50 000个miR-122的拷贝，大概占到成年人肝组织总miRNA含量的70%。miR-122最早由Lagos-Quintana等[43]从小鼠的肝脏中发现，有miR-122a和miR-122b两种亚型[10]。miR-122是由hcr基因转录本转录生成，该基因转录本位于人类第18号染色体上，包含2个外显子和1个内含子，其5′端有一个含有miRNA前体的开放阅读框架，经过细胞核内的Drosha酶剪切，形成了含有66个核苷酸序列且具有发夹结构的miRNA前体，此后通过核孔运输至细胞质中，再次被Dicer酶剪切，形成了含有22个核苷酸的miR-122[32]。目前研究显示，miR-122的靶基因主要有AMPK、PMVK、CYP7A1、PPARβ、HMGCS1、CAT1、HMGCR、DHCR7。抑制miR-122表达后，肝脏的功能受到影响，胆固醇的合成效率降低，提示，miR-122是调节脂代谢的关键miRNA，对于保障肝脏功能起到重要作用[7]。

1.3 miR-370概述

miR-370在哺乳动物中的保守性高达100%，它位于人类14号染色体q臂DLK1/DIO3印记基因区，含有21个核苷酸，主要作用于肝组织，对于维持肝细胞正常功能具有重要意义。目前大多数研究重点放在miR-370调控脂代谢水平上。miR-370对于脂代谢的影响与miR-122类似，但是miR-370 更像是miR-122的上游影响因子，因为miR-370是通过修饰miR-122间接调控脂代谢相关基因表达，从而影响脂代谢水平。miR-370的靶基因主要包括miR-122、MCPT、CPT1α、DGAT2、SREBP-1、FAS、ACC1和OLR1，miR-370通过影响这些靶基因的表达来影响脂代谢过程，其主要作用机制是调控胆固醇合成和脂肪β氧化。

1.4 miR-33概述

人类miR-33具有高度保守性，它包含2个亚型：miR-33a和miR-33b，两者分别由22号染色体上的SREBP2和17号染色体上的SREBP1编码，而小鼠体内的miR-33仅有一种类型，其结构相当于人的miR-33a[49]。miR-33主要功用是通过调节细胞内胆固醇含量来维持肝细胞内胆固醇的动态平衡，保障肝细胞正常发育和功能。miR-33的靶基因主要包括ABCA1、NPC1、CPT1A、HADHB、CROT、IRS2、SIRT6、AMPKA1，其调节脂代谢的主要作用机制是影响胆固醇的合成与外流、脂肪酸β氧化、脂质和能量代谢。

1.5 miR-143概述

miR-143位于人类5号染色体的长臂上，具有高度保守性。早在2004年，Esau等[16]发现miR-143与脂代谢密切相关，它是最早被发现的与脂肪分化相关的miRNA。miR-143的靶基因主要包含PPARγ、ERK5/BMK1和AP2，其调控脂代谢的作用机制主要是通过ERK5/BMK1途径促进成脂分化和胰岛素抵抗。

2 miRNA对脂代谢的调节

2.1 miR-27对脂代谢的调节

miR-27是迄今为止发现的和人类脂肪细胞分化相关性最强的miRNA之一。Kasey C[71]利用基因芯片筛选了肝脏中大约150种miRNA，结果发现，无论是人类还是鼠类，miRNA-27b都是最高效的脂质代谢调控因子。miR-27a和miR-27b能够负调控细胞中脂代谢相关基因的表达水平，如RXRα、PPARγ、CD36、AR、FABP4、FAS、SREBP-1c、GLUT4等[40]。Nishi等[53]认为，miR-27a能够减少甲状腺激素受体β1的表达水平；miR-27b能够抑制SREBP-1c基因及其下游蛋白的表达水平，两种亚型同时作用导致了血液中TC、TG降低[14]。miR-27a和miR-27b都能负调控作用于脂蛋白酯酶基因，影响其表达水平，即激活miR-27会导致LPL含量降低，减少TG的集聚和脂肪细胞生成。Wang等[72]研究也发现，miR-27a能够促进血浆中甘油三酯分解。此外，与瘦小鼠比较，miR-27在肥胖小鼠成熟的脂肪细胞中低表达[40]，下调miR-27表达会增加肝细胞内脂质积聚[31]，ob/ob小鼠脂肪miR-27含量显著高于正常组。miR-27的靶基因PPARγ有调控肝X受体(liver X receptor α,LXRα)的功能，而LXRα可以影响ABCA1、ABCG1和SR-B1基因的表达，Chen等[9]认为，miR-27能抑制性调节PPARγ-LXRα-ABCA1转录级联通路。

2.2 miR-122对脂代谢的调节

miR-122是第一个被发现可以调节脂类代谢的miRNA[18],干预miR-122表达会导致胆固醇和脂肪酸合成水平改变,对维持正常脂代谢具有重要调节作用。Esau等[15]利用ASO抑制小鼠miR-122的表达,使得血液中TC和TG含量降低，多种调控脂肪酸合成的基因表达量下降，胆固醇和脂肪酸的合成速率降低。此外，降低miR-122表达量会导致中央代谢传感器AMPK的作用增强，进而降低胆固醇和脂肪酸代谢相关酶的活性。研究还发现，调低肥胖小鼠miR-122的表达水平会引起胆固醇含量下降；miR-122被抑制后会降低脂肪酸合成基因的表达，结果肝组织脂肪变性明显好转。Elmén等[13]也发现，miR-122拮抗剂可降低血液、肝脏中胆固醇、低密度脂蛋白表达水平，并降低肝脏中脂肪堆积。Tsai等[68]利用转基因小鼠对 miR-122展开相关研究，发现miR-122转基因小鼠的血清TG、TC、VLDL均出现显著下降，组织学检查显示肝脏中有大量脂类聚集。大量研究表明，miR-122是肝组织胆固醇和脂代谢主要调节miRNA。

2.2.1 miR-122 调节胆固醇代谢

最早研究发现，反义抑制miR-122可以通过调控靶基因表达量的途径来影响胆固醇代谢，进而使血清胆固醇合成减少[28]。Song等[62]研究认为，miR-122调控PPAR抑制CYP7A1基因的表达，减缓了胆固醇向胆汁酸的转化，并最终导致血浆胆固醇含量升高。Hildebrandt Eriksen等[26]利用锁核酸(LNA) 抑制非洲绿猴miR-122的表达，结果引起血清中TC、HDL、LDL、ApoA1及ApoB含量下降。也有研究呈现出不同的结果，Lanford 等[44]抑制miR-122表达后发现，肝内基因的表达和胆固醇代谢具有延迟效应，并不会出现血浆胆固醇持续降低的现象。Krǜtzfeldt等[41]使用“antagomirs”调低小鼠组织中miR-122的表达量，结果发现血浆中胆固醇含量出现显著性下降。因此，无论是人类还是鼠类，miR-122都可以通过调节胆固醇的合成与输出途径在肝脏代谢中发挥重要作用。

2.2.2 miR-122 调节脂肪酸代谢

Esau等[15]研究结果提示，miR-122可以调控其靶基因表达水平，进而影响机体脂代谢过程；减少miR-122的表达水平会提高机体氧化脂肪酸的能力，同时导致脂肪合成速度降低。与此相似，Elmén等[13]通过给非洲绿猴静脉注射锁核酸修饰的寡聚核苷酸的方法抑制miR-122 的表达，结果绿猴血浆中TG浓度出现剂量依赖性降低。抑制饮食诱导的肥胖小鼠模型中miR-122的表达，会引起血浆中TC含量下降，显著性降低了脂肪生产基因的表达水平，有效改善了肝脏脂肪变性[54]。反义抑制miR-122能够降低脂肪酸合成效率，提高PMVK的活性，且脂肪酸β氧化能力增强。Gatfield等[22]分析研究认为，miR-122能够直接作用于PPARβ/δ基因，敲除miR-122会显著增加PPARβ/δ基因水平，影响PPARβ/δ下游蛋白表达，造成血液不饱和脂肪酸浓度降低。Girard等[24]发现，饮食诱导出现血脂异常的大鼠肝脏miR-122及其靶基因PPARβ、FAS、CPT1α和ABCA1均上调。

2.3 miR-370对脂代谢的调节

Iliopoulos等[29]利用HepG2细胞对miR-370和miR-122的作用展开研究，实验结果提示，miR-370可以上调miR-122的表达，导致TG在肝组织富集，而且脂肪酸的合成也受到影响。Benatti RO等[6]高脂饲料喂养孕鼠，在研究28天幼崽时发现，高脂喂养孕鼠组肝组织中miR-370水平显著高于普通饮食组(P<0.05)，AGPAT1和TAG也相应出现显著性增加(P<0.05)，从而导致脂代谢速率发生变化；高脂喂养孕鼠组的后代内脏脂肪也显著性增加(P<0.05)。Gao等[21]研究高脂血病患者时发现，与对照组的正常人群相比，高脂血病患者血浆中miR-370和miR-122的水平均显著性增加，而且无论是高脂血患者还是正常人群，血浆中miR-370和miR-122表达量都与TC、TG和LDL-C水平呈正相关。

2.4 miR-33对脂代谢的调节

国外学者研究表明，抑制miR-33的表达，血浆中HDL含量显著性增加(P<0.05)，机体动脉粥样硬化程度相应减弱[23,52]。Rayner等[57]用高脂饲料喂养敲除miR-33的小鼠，结果发现，小鼠肝细胞内ABCA1的表达量显著性升高，HDL的含量也呈现出同样的变化趋势，而且脂质含量出现显著性下降。无论是人还是鼠，miR-33都会调低靶基因ABCA1H、ABCG1的含量，降低肝细胞合成HDL速率，减缓胆固醇外流。在鼠的巨噬细胞内，miR-33通过调控靶基因ABCG1减少胆固醇外流形成初期的HDL[58]。

2.5 miR-143对脂代谢的调节

Esau等[16]认为，过表达miR-143可以促进TG的集聚；而抑制miR-143可以减少脂肪细胞分化中TG的聚积，而且具有浓度依赖性。提示，肥胖小鼠肝脏中高表达的miR-143可能与肝细胞脂质聚集及脂肪肝的形成有关。然而，另有研究发现，miR-143在肥胖动物成熟脂肪细胞中的表达水平反而下调[55]。Jordan等[35]调高小鼠miR-143的表达量后，阻碍了肝组织内胰岛素信号传导，这不仅影响了脂肪前体的合成，还减弱了脂肪β氧化能力，促进了肝组织TG合成。

3 miRNA调节脂代谢的作用机制

总体来说，miRNA通过调控与脂类合成、运输和氧化有关基因的表达来调节脂代谢能力。研究表明，miR-27主要调节脂质合成和运输；miR-122主要干预脂质合成和氧化；miR-370和miR-33主要影响胆固醇合成和脂肪β氧化；miR-143则通过ERK5/BMK1途径促进成脂肪细胞分化。

3.1 miR-27调节脂代谢的作用机制

miR-27主要作用部位是脂肪，通过影响脂肪细胞的形成和脂肪分化进行脂代谢调控。细胞培养和在体实验验证miR-27b通过PPAR、GPAM和ANGPTL3调节脂代谢。Karbiener等[38]研究表明，miR-27具有负向调节脂肪生长的功能，过度表达miR-27通过抑制PPARγ和C/EBPα的表达，进而抑制脂肪的生成和分化。Lin等[46]研究发现，在肥胖小鼠脂肪分化过程中，miR-27被下调；如果过表达miR-27，会抑制两种脂肪生成蛋白(PPARγ，C/EBPα)的表达，最终导致脂肪细胞的形成效率下降。其形成机制可能是当miR-27过表达时，会影响到PPARγ基因和蛋白的表达水平，进而抑制了脂肪细胞形成。

3.2 miR-122调节脂代谢的作用机制

miR-122主要作用部位是肝脏，通过双荧光素酶报告基因检测发现，miR-122的靶基因主要包括PMVK、AMPK、PPARβ/δ、CYP7A1、CAT1、HMGCS1、DHCR7、HMGCR。miR-122的作用机制主要是通过影响胆固醇合成与转化、脂肪酸β氧化途径调控脂代谢。相关研究表明，miR-122对其靶基因具有正反双向调控效应，但是以负调控作用为主，伴随着靶标和结合的位置不同，其作用方式也出现不同。ASO能够影响miR-122的表达，其进入Huh-7细胞后使得miR-122表达沉默，致使miR-122多种靶基因的表达水平增加，特别是一些在正常肝组织中被抑制表达的基因也呈现出表达水平增加的现象，这充分表明miR-122通过负调控模式影响其靶基因的表达水平。有研究发现，miR-122能够与CAT-1基因mRNA的3’端互补结合并抑制其表达，提示，miR-122可能是利用调节CAT-1基因表达水平的方法来干预肝组织的生长发育。此外，miR-122还具有正调控作用，miR-122能够与丙型肝炎病毒RNA的5’-UTR互补结合，减少产生丙型肝炎病毒RNA的数量，进而降低病毒RNA的复制和翻译水平[34]。Jopling等[33]研究结果表明，HCV的5’-UTR区包含有二个位点可以与miR-122匹配，相距大约有14个高度保守nt。这两个临近位点可以同时和miR-122结合，共同调节多种靶基因的表达。

3.3 miR-370调节脂代谢的作用机制

miR-370主要作用部位是肝组织，目前研究重点在于其对肿瘤和脂代谢的调控影响。miR-370调控肝细胞脂代谢的主要作用机制是影响胆固醇合成和脂肪β氧化。因为miR-370和miR-122调节脂代谢的作用方式极其相似，所以人们对于miR-370的研究总是与miR-122联系在一起。Iliopoulos等[29]利用HepG2细胞对miR-370和miR-122的作用分别展开研究，实验结果发现，两者都可以通过调控SREBP-1c、DGAT2调节FAS、ACC1的表达，结果导致TG在肝组织富集，而且脂肪酸的合成也受到影响，这表明很有可能miR-370和miR-122作用机制相同。但是Iliopoulos等的另外一个实验设计抑制miR-122表达后，miR-370对于脂代谢相关基因的调控能力降低，这表明miR-370是miR-122上游调控因子，miR-370通过miR-122间接影响脂代谢效率。此外，Iliopoulos等认为，miR-370除了干预miR-122影响脂代谢以外，也能直接作用于靶基因CPT1α，通过下调CPT1α基因的表达量来降低脂肪β氧化的效率。Wang X等[73]研究表明，miR-370也可以通过调控靶基因OLR1影响低密度脂蛋白的降解。

3.4 miR-33调节脂代谢的作用机制

miR-33在大多数组织中都可以广泛表达，其中，脑和肝脏中表达量最多，其调节脂代谢的主要作用机制是影响胆固醇合成和脂肪β氧化。miR-33与靶基因ABCA1的3’UTR结合后抑制其表达，进而调控HDL的合成及其胆固醇的逆转运过程，起到调节脂代谢的作用。Najafi-Shoushtari等[52]利用siRNA抑制miR-33表达，发现无论是人还是小鼠，细胞内ABCA1表达量均显著性升高；当他们调高miR-33含量时，发现细胞中ABCA1表达量显著下降。Horie等[27]发现，miR-33缺陷型小鼠肝细胞内的ABCA1蛋白和HDL显著升高。也有研究者[30]认为，胆固醇也可以负反馈调节机体miR-33的表达。慢病毒调高miR-33会抑制肝细胞中ABCA1的表达，导致血浆中HDL含量降低；相反，阻遏miR-33表达致使肝组织ABCA1增加，血浆中HDL含量也相应增加。因此，miR-33既可以调节肝脏中HDL生成，也可以调控胆固醇的外流[58]。Rayner等[57]通过Ldlr-/-小鼠评估动脉粥样硬化风险时发现，miR-33经过4周的抑制处理，大鼠血浆中HDL含量升高，胆固醇逆转运进入血液、肝脏及其代谢物的能力增强，同时血小板体积和脂质含量减小。Rayner等[56]将非洲绿猴作为研究对象也得到相同的实验结果，调低miR-33表达后，肝细胞中ABCA1含量增加，血浆HDL含量升高，而VLDL含量下降。在更早期，Gotto[19]对于非洲绿猴的研究中也发现阻遏miR-33后，参与脂肪酸氧化的CROT、CPT1α等基因含量上升，而SREBP1、FASN、ACLY等与脂肪酸合成相关的基因表达量出现下降，导致血浆VLDL、TG含量降低(P<0.05)。除了与ABCA1结合以外，miR-33还可以结合NPC1的对应位点，调低NPC1的表达量，激活SREBP，减缓细胞内胆固醇的生成效率，减低胆固醇的含量[20]。miR-33还可以通过调低CROT、CPT1A、HADHB等与脂肪酸氧化相关蛋白的表达量，依此减缓脂肪酸氧化能力[27]，或者通过调控SIRT6表达量影响SREBP的靶基因，进而影响脂肪酸氧化效率[11,30]。

3.5 miR-143调节脂代谢的作用机制

miR-143在多物种中广泛表达，是最早被发现的与脂代谢密切相关的miRNA，在脂肪分化过程中扮演着重要角色。miR-143调节脂代谢的机制主要是通过ERK5/BMK1途径促进成脂肪细胞分化。Takanabe等[65]发现，miR-143的表达量与脂肪分化能力呈正相关，当激活miR-143时，机体脂肪分化能力也随之增强，而沉默miR-143表达会降低脂肪分化能力。Xie等[74]研究同样表明，若过表达miR-143可以在转录后水平调高前体脂肪细胞的分化和成熟能力。miR-143可下调GLUT4、HSL、FABPs和PPARγ等与脂肪细胞分化相关基因的表达量，减少TG的集聚，减缓脂肪细胞的分化。有研究表明，miR-143可以通过靶向沉默ERK5、PTN，进而上调甘油三酯合成的关键因子PPARγ、FABP4/AP2、LPL等的表达，参与脂质代谢的调节。miR-143还可通过胞外信号调控ERK5/BMK1，进而影响脂肪细胞分化[36]。除此之外，研究还发现，miR-143可以通过调低PTN的表达，从而影响3T3-L1前体脂肪细胞的分化[76]。

4 低氧对脂代谢相关miRNA表达量的影响

将前脂肪细胞暴露于1%O2(模拟肥胖小鼠脂肪组织的氧浓度)，低氧刺激了前脂肪细胞miR-27a表达升高2倍，miR-27b升高1.5倍。脂肪细胞分化过程中，如果是在21%O2条件下，脂肪形成24 h后miR-27a 和 miR-27b的表达降低；而在1%O2条件下，miR-27a和miR-27b的表达依然保持高水平[46]，这与低氧抑制脂肪形成[47]相吻合。C57BL/6小鼠10%O2暴露3周或者人肺动脉内皮细胞1%O2暴露72 h，均检测到miR-27表达升高，PPARγ表达降低。无论是小鼠还是人体肺动脉内皮细胞，低氧诱导的miR-27升高均可被PPARγ配体罗格列酮所削弱[37]。Kulshreshtha等[42]研究发现，低氧环境可以诱导人类miR-122水平下调。Lin等[46]等研究发现，miR-27可以被肥胖导致的低氧状态所调控。Fang Chen等[8]研究低氧环境对于人体内miRNA表达量影响时，跟踪4名登山运动员至海拔8 012 m，此过程中取4个高度采集运动员血液，通过对4个高度miRNA综合分析，结果发现，在氧含量最低既海拔最高的高度时，miR-33b和miR-142-3p一致出现显著性下降，提示，低氧会调低miR-33b和miR-142-3p的含量。国内学者方际等[1]实验发现，急性缺血缺氧大鼠心肌内miR-143的表达量下调2倍以上；1%O2环境培养心肌细胞24 h后，同样检测到miR-143的表达量明显下降。Yang等[75]研究显示，经过5天的低氧诱导，miR-370表达量下调>70%。基于当前文献研究表明，低氧可上调miR-27表达，而下调miR-122、miR-33、miR-143、miR-370的表达。

5 运动对脂代谢相关miRNA表达量的影响

由于miRNA调控脂代谢研究开始的较晚，所以关于运动对脂代谢相关miRNA表达量的影响的文献报道较少。最近几年少量学者对运动引起miRNA表达量变化的研究主要集中在miR-1[3,25]、miR-21[3]、miR-126[70]、miR-133[70]、miR-206[5]、miR-208[5]、miR-499[4]、miR-486[2]等。Cui等[12]招募了18名经常进行锻炼的男性受试者，平均年龄20.23±0.97岁，功率自行车进行急性大强度间歇运动后，受试者血浆中miR-122表达量出现下调，乳酸、IGF-1和睾酮/皮质醇显著升高，提示，其与机体无氧能力关联性较大，可以作为无氧能力的标志miRNA。

6 结论与展望

miR-27、miR-122、miR-33等与脂代谢密切相关的miRNA，通过调控靶基因及下游脂代谢相关蛋白的表达影响机体脂代谢的能力；低氧会刺激miR-27、miR-122、miR-33等各脂代谢相关miRNA的表达水平，通过影响脂肪形成和分化、胆固醇合成及脂肪氧化能力来改善血脂异常，进而降低体重；运动同样也会刺激miR-27、miR-122、miR-33等各脂代谢相关miRNA的表达水平，影响机体脂代谢能力。因此，研究低氧和运动干预相关miRNA的降脂分子机制不仅可以为科学降脂、控体重提供理论依据，还可以将低氧和运动作为脂代谢相关疾病的预防与控制的干预手段。但是，运动对于脂代谢相关miRNA表达量的影响，及其低氧和运动刺激miRNA调控脂代谢的分子机制尚不明了，有待进一步展开研究，其相关成果可为肥胖机体通过低氧和运动进行减重降脂，及治疗和干预脂代谢紊乱相关疾病提供理论依据。

[1]方际.缺血心肌microRNAs的表达变化以及microRNA-378的保护效应研究[D].上海：第二军医大学，2010.

[2]AOI W,ICHIKAWA H,MUNE K,etal.Muscle-enriched microRNA miR-486 decreases in circulation in response to exercise in young men[J].Frontiers Physiol，2013，(4):80.

[3]BAGGISH A L,HALE A,WEINER R B,etal.Dynamic regulation of circulating microRNA during acute exhaustive exercise and sustained aerobic exercise training[J].J Physiol，2011，589:3983-3994.

[4]BAGGISH A L,PARK J,MIN P K,etal.Rapid upregulation and clearance of distinct circulating microRNAs after prolonged aerobic exercise[J].J Appl Physiol，2014，116:522-531.

[5]BANZET S,CHENNAOUI M,GIRARD O,etal.Changes in circulating microRNAs levels with exercise modality[J].J Appl Physiol，2013，115:1237-1244.

[6]BENATTI R O,MELO A M,BORGES F O,etal.Maternal high-fat diet consumption modulates hepatic lipid metabolism and microRNA-122 (miR-122) and microRNA-370 (miR-370) expression in offspring[J].Bri J Nutrition，2014，111:2112-2122.

[7]CHANG J,NICOLAS E,MARKS D,etal.miR-122,a mammalian liver-specific microRNA,is processed from hcr mRNA and may downregulate the high affinity cationic amino acid transporter CAT-1[J].RNA Biology，2004，(1):106-113.

[8]CHEN F,ZHANG W,LIANG Y,etal.Transcriptome and network changes in climbers at extreme altitudes[J].PloS One，2012，(7):e31645.

[9]CHEN W J,YIN K,ZHAO G J,etal.The magic and mystery of microRNA-27 in atherosclerosis[J].Atherosclerosis，2012，222:314-323.

[10]CHENG H R,KAO J H,WU H L,etal.Clinical significance of circulating miR-122 in patients with dual chronic hepatitis B and C virus infection[J].Hepatology Int，2015，(9):35-42.

[11]CIRERA-SALINAS D,PAUTA M,ALLEN R M,etal.Mir-33 regulates cell proliferation and cell cycle progression[J].Cell Cycle，2012，11:922-933.

[12]CUI SF,LI W,NIU J,etal.Acute responses of circulating microRNAs to low-volume sprint interval cycling[J].Frontiers Physiol，2015，6:311.

[13]ELMEN J,LINDOW M,SCHUTZ S,etal.LNA-mediated microRNA silencing in non-human primates[J].Nature，2008，452:896-899.

[14]ERION M D,CABLE E E,ITO B R,etal.Targeting thyroid hormone receptor-beta agonists to the liver reduces cholesterol and triglycerides and improves the therapeutic index[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of Am，2007，104:15490-15495.

[15]ESAU C,DAVIS S,MURRAY SF,etal.miR-122 regulation of lipid metabolism revealed by in vivo antisense targeting[J].Cell Metabolism，2006，(3):87-98.

[16]ESAU C,KANG X,PERALTA E,etal.MicroRNA-143 regulates adipocyte differentiation[J].J Biological Chemistry，2004，279:52361-52365.

[17]FENG J,IWAMA A,SATAKE M,etal.MicroRNA-27 enhances differentiation of myeloblasts into granulocytes by post-transcriptionally downregulating Runx1[J].Bri J Haematology，2009，145:412-423.

[18]FILIPOWICZ W,GROSSHANS H.The liver-specific microRNA miR-122:biology and therapeutic potential[J].Progress in Drug Res Fortschritte der Arzneimittelforschung Progres Des Rec Pharmaceutiques，2011，67:221-238.

[19]FLORES M F,GARCIA P,N M G,etal.(3R,4S)-3,4-Isopropyl-idenedioxy-3,4-dihydro-2H-pyrrole 1-oxide[J].Acta Crystallographica Section E,Structure Reports Online，2011，67:1116-1117.

[20]FU X,MENKE J G,CHEN Y,etal.27-hydroxycholesterol is an endogenous ligand for liver X receptor in cholesterol-loaded cells[J].J Biological Chem，2001，276:38378-38387.

[21]GAO W,HE H W,WANG Z M,etal.Plasma levels of lipometabolism-related miR-122 and miR-370 are increased in patients with hyperlipidemia and associated with coronary artery disease[J].Lipids Health Disease，2012，11:55.

[22]GATFIELD D,LE MARTELOT G,VEJNAR CE,etal.Integration of microRNA miR-122 in hepatic circadian gene expression[J].Genes Development，2009，23:1313-1326.

[23]GERIN I,CLERBAUX L A,HAUMONT O,etal.Expression of miR-33 from an SREBP2 intron inhibits cholesterol export and fatty acid oxidation[J].J Biological Chem，2010，285:33652-33661.

[24]GIRARD M,JACQUEMIN E,MUNNICH A,etal.miR-122,a paradigm for the role of microRNAs in the liver[J].J Hepatology，2008，48:648-656.[25]GOMES C P,OLIVEIRA-JR G P,MADRID B,etal.Circulating miR-1,miR-133a,and miR-206 levels are increased after a half-marathon run[J].Biomarkers:biochemical indicators of exposure,response,and susceptibility to chemicals，2014，19:585-589.[26]HILDEBRANDT-ERIKSEN ES,AARUP V,PERSSON R,etal.A locked nucleic acid oligonucleotide targeting microRNA 122 is well-tolerated in cynomolgus monkeys[J].Nucleic Acid Therapeutics，2012，22:152-161.

[27]HORIE T,ONO K,HORIGUCHI M,etal.MicroRNA-33 encoded by an intron of sterol regulatory element-binding protein 2 (Srebp2) regulates HDL in vivo[J].Proceedings of the National Academy of Sci of the United States of Am，2010，107:17321-17326.

[28]HSU S H,WANG B,KOTA J,etal.Essential metabolic,anti-inflammatory,and anti-tumorigenic functions of miR-122 in liver[J].J Clinical Investigat，2012，122:2871-2883.

[29]ILIOPOULOS D,DROSATOS K,HIYAMA Y,etal.MicroRNA-370 controls the expression of microRNA-122 and Cpt1alpha and affects lipid metabolism[J].J Lipid Res，2010，51:1513-1523.

[30]INUKAI S,SLACK F J.MiR-33 connects cholesterol to the cell cycle[J].Cell Cycle，2012，11:1060-1061.

[31]JI J,ZHANG J,HUANG G,etal.Over-expressed microRNA-27a and 27b influence fat accumulation and cell proliferation during rat hepatic stellate cell activation[J].FEBS Letters，2009，583:759-766.

[32]JOPLING C L,NORMAN K L,SARNOW P.Positive and negative modulation of viral and cellular mRNAs by liver-specific microRNA miR-122[J].Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology，2006，71:369-376.

[33]JOPLING C L,SCHUTZ S,SARNOW P.Position-dependent function for a tandem microRNA miR-122-binding site located in the hepatitis C virus RNA genome[J].Cell Host Microbe，2008，4:77-85.

[34]JOPLING C L,YI M,LANCASTER A M,etal.Modulation of hepatitis C virus RNA abundance by a liver-specific MicroRNA[J].Sci，2005，309:1577-1581.

[35]JORDAN S D,KRUGER M,WILLMES D M,etal.Obesity-induced overexpression of miRNA-143 inhibits insulin-stimulated AKT activation and impairs glucose metabolism[J].Nature Cell Biology，2011，13:434-446.

[36]KAJIMOTO K,NARABA H,IWAI N.MicroRNA and 3T3-L1 pre-adipocyte differentiation[J].Rna，2006，12:1626-1632.

[37]KANG B Y,PARK K K,GREEN D E,etal.Hypoxia mediates mutual repression between microRNA-27a and PPARgamma in the pulmonary vasculature[J].Plos One，2013，8:e79503.

[38]KARBIENER M,FISCHER C,NOWITSCH S,etal.microRNA miR-27b impairs human adipocyte differentiation and targets PPARgamma[J].Biochemical and Biophysical Research Communications，2009，390:247-251.

[39]KELLER P,GBURCIK V,PETROVIC N,etal.Gene-chip studies of adipogenesis-regulated microRNAs in mouse primary adipocytes and human obesity[J].BMC Endocrine Disorders，2011，11:7.

[40]KIM S Y,KIM A Y,LEE H W,etal.miR-27a is a negative regulator of adipocyte differentiation via suppressing PPARgamma expression[J].Biochemical and Biophysical Research Communications，2010，392:323-328.

[41]KRUTZFELDT J,RAJEWSKY N,BRAICH R,etal.Silencing of microRNAs in vivo with 'antagomirs'[J].Nature，2005，438:685-689.

[42]KULSHRESHTHA R,DAVULURI R V,CALIN G A,etal.A microRNA component of the hypoxic response[J].Cell Death Differentiation，2008，15:667-671.

[43]LAGOS-QUINTANA M,RAUHUT R,YALCIN A,etal.Identification of tissue-specific microRNAs from mouse[J].Current Biology:CB，2002，12:735-739.

[44]LANFORD R E,HILDEBRANDT-ERIKSEN E S,PETRI A,etal.Therapeutic silencing of microRNA-122 in primates with chronic hepatitis C virus infection[J].Sci，2010，327:198-201.

[45]LEE R C,FEINBAUM R L,AMBROS V.The C.elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14[J].Cell，1993，75:843-854.

[46]LIN Q,GAO Z,ALARCON R M,etal.A role of miR-27 in the regulation of adipogenesis[J].The FEBS J，2009，276:2348-2358.

[47]LIN Q,LEE Y J,YUN Z.Differentiation arrest by hypoxia[J].J Biological Chem，2006，281:30678-30683.

[48]LOZANO-VELASCO E,CONTRERAS A,CRIST C,etal.Pitx2c modulates Pax3+/Pax7+ cell populations and regulates Pax3 expression by repressing miR27 expression during myogenesis[J].Developmental Biology，2011，357:165-178.

[49]MARQUART T J,ALLEN R M,ORY D S,etal.miR-33 links SREBP-2 induction to repression of sterol transporters[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of Am，2010，107:12228-12232.

[50]MOORE K J,RAYNER K J,SUAREZ Y,etal.The role of microRNAs in cholesterol efflux and hepatic lipid metabolism[J].Annual Rev Nutrition，2011，31:49-63.

[51]MOURELATOS Z,DOSTIE J,PAUSHKIN S,etal.miRNPs:a novel class of ribonucleoproteins containing numerous microRNAs[J].Genes Develop，2002，16:720-728.

[52]NAJAFI-SHOUSHTARI SH,KRISTO F,LI Y,etal.MicroRNA-33 and the SREBP host genes cooperate to control cholesterol homeostasis[J].Sci，2010，328:1566-1569.

[53]NISHI H,ONO K,HORIE T,etal.MicroRNA-27a regulates beta cardiac myosin heavy chain gene expression by targeting thyroid hormone receptor beta1 in neonatal rat ventricular myocytes[J].Molecular Cellular Biology，2011，31:744-755.

[54]ORTEGA F J,MERCADER J M,CATALAN V,etal.Targeting the circulating microRNA signature of obesity[J].Clinical Chem，2013，59:781-792.

[55]ORTEGA F J,MORENO-NAVARRETE J M,PARDO G,etal.MiRNA expression profile of human subcutaneous adipose and during adipocyte differentiation[J].PloS One，2010，5:e9022.

[56]RAYNER K J,ESAU C C,HUSSAIN F N,etal.Inhibition of miR-33a/b in non-human primates raises plasma HDL and lowers VLDL triglycerides[J].Nature，2011，478:404-407.

[57]RAYNER K J,SHEEDY F J,ESAU C C,etal.Antagonism of miR-33 in mice promotes reverse cholesterol transport and regression of atherosclerosis[J].J Clinical Investiga，2011，121:2921-2931.

[58]RAYNER K J,SUAREZ Y,DAVALOS A,etal.MiR-33 contributes to the regulation of cholesterol homeostasis[J].Sci，2010，328:1570-1573.

[59]RODRIGUEZ A,GRIFFITHS-JONES S,ASHURST J L,etal.Identification of mammalian microRNA host genes and transcription units[J].Genome Res，2004，14:1902-1910.

[60]SCHICKEL R,BOYERINAS B,PARK S M,etal.MicroRNAs:key players in the immune system,differentiation,tumorigenesis and cell death[J].Oncogene，2008，27:5959-5974.

[61]SONG J L,NIGAM P,TEKTAS S S,etal.microRNA regulation of Wnt signaling pathways in development and disease[J].Cellular Signalling，2015，27:1380-1391.

[62]SONG K H,LI T,OWSLEY E,etal.A putative role of micro RNA in regulation of cholesterol 7alpha-hydroxylase expression in human hepatocytes[J].J lipid Res，2010，51:2223-2233.

[63]SVIRIDOV D,BUKRINSKY M.Interaction of pathogens with host cholesterol metabolism[J].Current Opinion Lipidol，2014，25:333-338.

[64]TAK H,KIM J,JAYABALAN A K,etal.miR-27 regulates mitochondrial networks by directly targeting the mitochondrial fission factor[J].Experimental Molecular Med，2014，46:e123.

[65]TAKANABE R,ONO K,ABE Y,etal.Up-regulated expression of microRNA-143 in association with obesity in adipose tissue of mice fed high-fat diet[J].Biochem Biophysic Res Communicat，2008，376:728-732.

[66]THUM T,CONDORELLI G.Long noncoding RNAs and microRNAs in cardiovascular pathophysiology[J].Circulat Res，2015,116:751-62.

[67]TRUJILLO R D,YUE S B,TANG Y,etal.The potential functions of primary microRNAs in target recognition and repression[J].The EMBO J，2010，29:3272-3285.

[68]TSAI W C,HSU S D,HSU C S,etal.MicroRNA-122 plays a critical role in liver homeostasis and hepatocarcinogenesis[J].The J Clinical Investigat，2012，122:2884-2897.

[69]TSUCHIYA Y,NAKAJIMA M,TAKAGI S,etal.MicroRNA regulates the expression of human cytochrome P450 1B1[J].Cancer Res，2006，66:9090-9098.

[70]UHLEMANN M,MOBIUS-WINKLER S,FIKENZER S,etal.Circulating microRNA-126 increases after different forms of endurance exercise in healthy adults[J].Eur J Prevent Cardiol，2014，21:484-491.

[71]VICKERS K C,SHOUCRI B M,LEVIN M G,etal.MicroRNA-27b is a regulatory hub in lipid metabolism and is altered in dyslipidemia[J].Hepatol，2013，57:533-542.

[72]WANG T,LI M,GUAN J,etal.MicroRNAs miR-27a and miR-143 regulate porcine adipocyte lipid metabolism[J].Int J Molecular Sci，2011，12:7950-7959.

[73]WANG X,LI T,ZHAO H B,etal.Short communication:a mutation in the 3' untranslated region diminishes microRNA binding and alters expression of the OLR1 gene[J].J Dairy Sci，2013，96:6525-6528.

[74]XIE H,LIM B,LODISH H F.MicroRNAs induced during adipogenesis that accelerate fat cell development are downregulated in obesity[J].Diabetes，2009，58:1050-1057.

[75]YANG Y,ZHI F,HE X,etal.delta-opioid receptor activation and microRNA expression of the rat cortex in hypoxia[J].PloS One，2012，7:e51524.

[76]YI C,XIE W D,LI F,etal.MiR-143 enhances adipogenic differentiation of 3T3-L1 cells through targeting the coding region of mouse pleiotrophin[J].FEBS Letters，2011，585:3303-3309.

Research Advancement of miRNA Regulation Effect on Lipid Metabolism

ZHU Lei1,2,LU Ying-li2,FENG Lian-shi2,1,ZHANG Hui3

MicroRNA (miRNA),with the length of about 22～25 nucleotide,is a kind of evolutionarily conserved endogenous and regulatory non-protein-coding RNA.The studies reveal that miRNAs are involved in adipocyte differentiation and lipid metabolism and modulated by multiple transcription factors,adipocytokines and environmental factors,which form a complex regulatory network maintaining the homeostasis.Recently research results show that miR-27,miR-122,miR-370,miR-33 and miR-143 affect the level of lipid metabolism related protein and then regulate the lipid metabolic ability of body through regulation of post transcriptional levels of target genes.Mechanisms of these microRNAs are involved in cholesterol,triglycerides and HDL synthesis,modulating cholesterol efflux,the related enzyme activity and fat synthesis and fatty acid oxidation.In this paper,the mechanism and regulation of lipid metabolism of miR-27,miR-122,miR-370,miR-33,miR-143 and the effect of hypoxia,sport to the expression of miRNA are summarized.The main purpose is to promote the research of miRNA in disorder of lipid metabolism,and provide theoretical foundation for hypoxia training and weight loss of fat body,and treatment and intervention of related disease caused by disorder of lipid metabolism.

miRNA;lipidmetabolism;hypoxia;sport

1002-9826(2016)03-0061-08

10.16470/j.csst.201603009

2015-06-03；

2016-03-26

国家自然科学基金资助项目(31471139)；国家体育总局体育科学研究所基本科研业务费资助(基本16-27)。

朱磊(1977-)，男，山东成武人，副教授，在读博士研究生，主要研究方向为低氧训练调控脂代谢的机制,Tel:(010)87182595，E-mail：zhulei316@126.com。

1.上海体育学院，上海 200438；2.国家体育总局体育科学研究所，北京 100061；3.曲阜师范大学，山东 曲阜 273165 1.Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China;2.China Institute of Sport Science,Beijing 100061,China;3.Qufu Normal University,Qufu 273165,China.

G804.2

A