微小RNA在糖尿病并发症诊断治疗中的研究进展

李丹丹，刘佳佳，王 晶

(甘肃中医药大学临床医学院，甘肃兰州 730000)

糖尿病是一种由多种病因引起的以慢性高血糖为特征的终身代谢性疾病[1]。长期高血糖会导致眼、肾、心、血管、神经的慢性损害和功能障碍，这是糖尿病并发症的发病基础 。微小RNA(miRNA)是生物体内一类长度为21～23个核苷酸的非编码RNA，通过特异性结合mRNA的3′非编码区(3′UTR)，调控其靶基因的表达，其在疾病的发生、发展，细胞的增殖、分化方面具有重要的作用[2]。近年研究发现，在糖尿病及其并发症中均有miRNA表达谱的改变，其可参与氧化应激、炎性反应、细胞损伤、组织修复等多个过程。本文就与糖尿病并发症相关的miRNA表达调控进行综述，从而探讨其在糖尿病并发症诊断和治疗中的作用。

1 miRNA与糖尿病视网膜病变(DR)

DR是糖尿病常见并发症之一，也是导致人群失明的一个原因，糖尿病持续时间越长，DR的患病率越高。在我国住院患者DR发病率已经超过30%，其发病主要与视网膜新生血管生成、慢性炎性反应、细胞凋亡等有关。miR-410、miR-152、miR-155等可以通过抑制血管内皮生长因子(VEGF)、肾上腺素受体、转化生长因子β1(TGFβ1)等的表达减少视网膜新生血管的形成[3-5]。而miR-146、miR-132、miR-21等被发现在视网膜炎性反应中表达上调，同时有研究表明miR-34家族可以导致视网膜神经细胞凋亡从而导致DR[6]。此外，临床研究还发现miR-122、miR-125b在DR中均有明显的表达改变[7]，且多种信号通路在糖尿病肾病(DN)中发生了改变，包括Wnt、MAPK、磷脂酰肌醇代谢、转化生长因子、细胞周期等。但miRNA调控的靶基因及其上下游信号分子、调控机制等仍需进一步的研究。

2 miRNA与DN

DN是发病率最高的糖尿病并发症之一，占糖尿病并发症发病率的40%左右，也是导致患者肾衰竭、需要肾脏替代治疗的主要原因。研究发现，多种miRNA与DN的发病(包括足细胞足突的融合与凋亡、肾小球硬化、肾小管间质纤维化)有关[8]，其影响因素包括晚期糖基化代谢产物(AGEs)、生长因子、氧化应激、炎性反应及代谢障碍等。DN患者肾组织表达的miR-21、miR-216a、miR-217等可以通过靶向抑制人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(PTEN)/PI3K/Akt和TGF-β1信号通路影响肾脏的形态与功能[9]。糖尿病小鼠体内高表达的miR-199b-5p，可靶向调控klotho基因的表达，从而抑制其抗氧化作用，导致肾小管损伤[10]。下调miR-25和miR-146a可以增加肾小管细胞超氧化物歧化酶(SOD)活性，激活氧化应激。同时，PEZZOLESI等[11]发现，在糖化血红蛋白水平与其他变量一定的情况下，DN患者体内低表达的miR-7c-5p和miR-29a-3p可以延缓终末期肾病的进程，而高表达的let-7b-5p和miR-21-5p则与终末期肾病的发病密切相关，这在一定程度上与DN的转归有很大关系。值得注意的是，尿微量清蛋白检测作为DN早期诊断的方法有一定的局限性，有研究发现DN患者尿液中miRNA的表达也发生了改变，DN早期miR-320c表达水平升高，其表达量与DN的进展紧密相关，而在1型糖尿病患者尿液中高表达的miR-145则可诱导蛋白尿的产生。因此，尿液中miRNA的检测可作为DN早期诊断的一个新技术[12]。

3 miRNA与糖尿病心肌病

长期高血糖与心室肥大、心肌纤维化及心脏功能紊乱有很大关系。糖尿病患者中miRNA的表达变化可能与心肌细胞凋亡、心肌纤维化及代谢异常有关。糖尿病小鼠体内低表达的miR-195可抑制caspase-3、sirtuin-1活性，抑制心肌细胞凋亡、减轻氧化应激与糖尿病造成的心脏肥大[13]。糖尿病小鼠心脏组织中过表达的miR-29可以降低白细胞介素6对心肌成纤维细胞增殖和胶原生成的促进作用,并可调节TGF-β1表达水平[14]。而miR-141在糖尿病小鼠心脏中的高表达可减少线粒体内膜磷酸盐转运蛋白、Slc25a3的表达，从而导致线粒体功能障碍及ATP生成减少[15]。同时，人类心脏成纤维细胞高糖环境中miR-495表达减少，过表达miR-495可以通过抑制其下游分子NOD1的表达减缓NF-κB和TGF-β1/Smad信号通路的激活，从而改善细胞分化及外基质的积累。有研究表明miR-133在不同糖尿病小鼠模型中的表达水平有显著差异、作用机制也明显不同，但其后续研究及结果分析仍需进一步进行。这些发现为糖尿病心脏疾病的研究提供了新的思路。

4 miRNA与糖尿病神经系统病变

糖尿病神经系统病变是指糖尿病患者外周神经轴突进行性减少而导致的对感觉、疼痛敏感性降低的病变。有多种信号通路参与糖尿病神经系统病变的进展，其中最重要的通路是炎症信号通路。在由过氧化物酶增殖激活的受体(PPAR)、AMP激活的蛋白质激酶(AMPK)等信号分子所介导的信号通路中也发现有多种miRNA发挥作用[16]。例如，miR-216a可靶向调控PPAR信号通路引起炎症；miR-17和miR-322可调节AMPK信号通路引起神经细胞凋亡，从而导致新生儿神经管缺陷[17-18]。此外，在高糖环境中，神经干细胞表达的miR-200b增多，可通过抑制内质网应激而引起神经细胞凋亡[19]。同时，GONG等[20]发现在糖尿病病理性疼痛小鼠中miR-184-5p和miR-190a-5p存在差异性表达，它们可能参与糖尿病有关的炎性反应。在基于miRNA基因芯片数据集的情况下进行GO、KEGG的基因富集分析，发现有3种miRNA(has-miR-377、has-miR-216a和has-miR-217)与糖尿病密切相关，同时发现SCD、CD36、PCK1等信号通路也有重要作用[21]，但其调控分子还不清楚，仍需进一步研究。

5 miRNA与糖尿病肌肉骨骼系统病变

糖尿病是引发骨质疏松与骨折的原因之一，糖尿病状态可以干扰新骨的形成及骨微结构的完整性。多种miRNA在成骨细胞的分化、骨盐沉积、骨骼肌细胞凋亡过程中表达发生改变。研究发现，过表达的miR-378可通过caspase-3和PI3K/Akt信号通路逆转高血糖对成骨细胞分化的抑制作用[22]。糖尿病患者外周血B细胞中肿瘤坏死因子α(TNF-α)可抑制miR-550a的表达，而miR-550a的表达量与骨密度呈负相关[23]，同时发现miR-188过表达可以靶向作用于HDAC9和RICTOR基因，显著加速骨髓脂肪积累与骨质流失[24]。另有研究发现，miR-23a可以通过调节钙调神经磷酸酶(Calcineurin)/活化T细胞核因子(NFAT)信号通路，抑制萎缩素第一型基因(Atrogin-1)和肌肉环指蛋白1(MuRF1)的表达，从而促进骨骼肌细胞萎缩[25]。此外，在骨骼肌细胞中表达的miR-194可以通过Akt、糖原合成酶激酶3(GSK3)和氧化磷酸化等机制参与骨骼肌代谢等，而在糖尿病早期过程中就有miR-194表达量的减少[26]，提示miRNA在骨骼肌代谢中也发挥着重要作用。此外，关于破骨细胞相关的miRNA研究也正在进行。

6 miRNA与糖尿病肝脏疾病

糖尿病患者体内胰岛素分泌不足或者胰岛素抵抗还会引发肝脏的糖脂代谢紊乱，成为脂肪肝的诱发原因之一，有多种miRNA在糖尿病肝脏疾病中表达发生变化，其参与胰岛素敏感性、葡萄糖稳态、脂质与碳水化合物代谢、信号传导、细胞凋亡等信号通路的调节[27]。miR-103/107可以靶向结合caveolin-1，通过调节葡萄糖摄取来调节胰岛素信号传导。miR-21低表达可以通过PPAR-α和PPAR-γ信号通路参与非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的发病[28]。脂肪组织中过表达的miR-100还可通过调节胰岛素样生长因子受体(IGFR)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表达来影响脂肪的生成[29]。同时，肝脏中AMPK是miR-291b-3p的直接靶点，miR-291b-3p通过抑制AMPK的表达，促进肝脏的脂肪合成，因此miR-291b-3p具有脂肪肝病靶向治疗的潜力[30]。LATORRE等[31]指出，miR-146b-5p可以与脂肪酸结合蛋白4(FABP4)结合，增加其表达并减少葡萄糖的氧化和脂肪酸的动员。因此，改变miRNA表达水平被认为是治疗疾病的靶点。

7 小结与展望

糖尿病还可引发其他一些并发症，包括糖尿病足部溃疡、糖尿病脑缺血、糖尿病海绵体病变等。大量实验研究发现miRNA参与了这些并发症的发生、发展及治疗，而其各种并发症的发病机制与炎性反应、组织损伤修复有关，其信号通路涉及血管生成、炎性反应、细胞凋亡、内质网应激、线粒体途径、糖脂代谢等多个方面。鉴于miRNA的稳定性强、检测较敏感及非侵袭性等优势，其将在今后糖尿病并发症的诊断及治疗研究中发挥很大优势。但有关miRNA表达改变的机制及其下游靶基因表达调控的分析探索还有待深入。此外，尽管在糖尿病并发症中有许多miRNA的表达发生了改变，但差异表达的miRNA在多种疾病中存在交叉，特异性不强；目前的检测技术方法也有待进一步改进。因此，miRNA在糖尿病并发症临床诊疗中的应用还需不断探索。

近年来，随着对环状RNA(circRNA)认识的逐步深入，其作为“miRNA海绵”干预miRNA靶基因调控的作用已被许多实验证实。未来可以针对circRNA对靶miRNA的调控进行研究，以期帮助研究者了解糖尿病及其并发症的发病机制，从而寻找更好的诊疗方法。