微RNA在脂代謝相關疾病中的研究進展

余雪婷，徐玉善

(昆明醫科大學第一附屬醫院內分泌一科，昆明 650032)

血脂是機體重要的能量物質之一，主要由血清中的膽固醇、三酰甘油(triacylglycerol，TG)和脂質組成，受遺傳、年齡、飲食習慣等因素影響。脂代謝途徑的異常可致多種疾病，如血脂異常、超重、肥胖癥、非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)等。代謝紊亂可加速心血管疾病的發生、發展，提高患者死亡風險，其中脂代謝異常是動脈粥樣硬化性心血管疾病的獨立危險因素，故積極治療脂代謝異常可有效預防動脈粥樣硬化性心血管疾病[1]。脂代謝異常發生發展的機制尚不完全清楚，生活方式干預和藥物治療的效果存在一定局限性，具體有效的治療方式有待進一步研究。

微RNA(microRNA，miRNA)是一種很小的(21～22個核苷酸)非編碼RNA，經歷一連串生物發生過程，核酸酶剪切加工低級的miRNA轉錄物，變為成熟的miRNA，之后載入沉默復合物并將其導入靶信使RNA(messenger RNA，mRNA)，導致翻譯抑制和mRNA降解[2-3]。miRNA參與胰島素分泌、TG和膽固醇生物合成及氧化應激等代謝通路，目前人類已注釋miRNA有2 588種，它們在循環中性質穩定易檢測，與脂代謝異常相關疾病有密切關系[4-5]。因此，miRNA可能作為新型生物標志物預測脂代謝相關疾病，并為脂代謝相關疾病的防治帶來新的可能?，F就miRNA在脂代謝相關疾病中的研究進展予以綜述。

1 miRNA與肥胖癥

肥胖癥在全球呈快速增長趨勢。一項研究分析整理并評估全球成人平均體質指數變化趨勢提示，全球年齡標化的體質指數呈不斷升高趨勢，全球肥胖人口由1.05億增加到6.41億，增長6倍[6]。2012年我國成年人肥胖率為11.9%[7]。肥胖癥已成為我國乃至世界患病率極高的疾病，可造成機體嚴重的代謝紊亂。越來越多的研究表明，miRNA與肥胖相關，如miR-935、miR-4772、miR-223、miR-376b與飲食誘導的肥胖相關；miR-221、miR-28、miR-486與體質指數、脂肪質量百分比、腰圍及區域脂肪分布有關；miR-181a及miR-132被證明是肥胖及其相關疾病的生物標志物[8-11]。脂肪組織是導致肥胖的病理生理學重要因素，脂肪細胞增殖分化為具有內分泌功能的含脂細胞的能力是決定脂肪組織發育及功能的重要因素?？梢?，miRNA在調節復雜脂肪發育過程中起作用，有的miRNA在調節脂肪分化時起促進作用，而有的則呈負性調節。

1.1miRNA促進脂肪細胞分化 miR-143是第一個被發現的促進脂肪分化的miRNA，在人類和小鼠的心臟、腎臟、胸腺中均有表達，在白色脂肪組織中高表達[12]。Takanabe等[13]的研究表明，高脂飲食小鼠miR-143的上調與體重增加和腸系膜脂肪重量相關，通過抑制miR-143阻止脂肪細胞分化，其機制涉及脂肪細胞分化的標志物，如過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)和脂肪型脂肪酸結合蛋白的降低；某些差異調控的miRNA起源于已知基因的內含子，如miR-107、miR-103-1和miR-103-2分別位于泛素激酶1、3和2的基因中，并在3T3-L1脂肪形成過程中與相應的宿主基因共同調節。研究證明，miR-103和miR-107可通過相關途徑促進脂肪分化，加速脂肪細胞增殖、生長、發育，導致脂代謝紊亂；在來源于皮下白色脂肪組織的人干細胞中，miR-21過度表達拮抗轉化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)信號，從而降低Ⅱ型TGF-β受體的蛋白質和mRNA水平，增加脂肪生成；纖溶酶原激活物抑制劑1(plasminogen activator inhibitor 1，PAI-1)和間變性淋巴瘤激酶2(anaplastic lymphoma kinase 2，ALK-2)協同抗脂肪形成，miR-30c可通過抑制PAI-1和ALK-2促進脂肪細胞分化；當miR-375異位過表達時，細胞外信號調節激酶1/2磷酸化受到抑制，從而增加脂肪生成；克隆增殖是早期脂肪形成發生的關鍵因素，克隆擴張受視網膜母細胞瘤基因(retinoblastoma，Rb)1家族的嚴格控制，哺乳動物Rb1基因家族含有Rb1/p105、Rb1/p107、Rb2/p130，研究證實Rb1/p107、Rb2/p130因子在早期脂肪細胞分化中均有顯著作用，而miR-17-92簇通過負調節腫瘤抑制因子Rb2/p130來驅動脂肪形成；作為分子開關，經典的Wnt/β聯蛋白信號通路在脂肪生成過程中被抑制，激活該通路可抑制脂質庫形成。通過調節Wnt信號通路并使用微列陣測定研究miRNA發現，很多miRNA參與脂肪生成，如miR-210可靶向轉錄因子7類似物2來抑制Wnt信號轉導，進而促進脂肪形成；miR-24可增強骨形態發生蛋白2誘導細胞分化的作用，從而更好地促進脂肪分化[14-20]。綜上所述，部分miRNA在脂肪分化中起促進作用，它們的表達可能造成脂肪細胞快速形成，導致脂代謝異常，通過調控miRNA降低脂肪分化，可能成為治療肥胖癥的有效方法。

1.2miRNA抑制脂肪細胞分化 脂肪生成的轉錄調控因子中最突出的是PPARγ和CCAAT增強子結合蛋白α(CCAAT/enhancer binding protein α，C/EBPα)。miR-27b作為第一個抑制細胞分化的miRNA，其過度表達可靶向阻止PPARγ和下游C/EBPα，從而抑制脂肪分化；miR-130上調時靶向作用于PPARγ致其下調，從而抑制細胞分化；C/EBPα可促進脂肪細胞分化，miR-31在轉錄和翻譯水平下調C/EBPα的表達，從而達到抑制脂肪分化的目的[20-22]。組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)6是HDAC家族的Ⅱ類成員，在各種生物學(如細胞遷移、細胞間相互作用、腫瘤生長和發育事件)過程中發揮重要作用[23-24]。miR-22過表達可通過HDAC6靶向抑制脂肪細胞形成[25]。miR-155、miR-221和miR-222在原發性人類間充質干細胞中異位表達，通過靶向-PPARγ-編碼基因、C/EBPα和細胞周期依賴性激酶阻滯基因1B轉錄抑制脂肪生成[26]。E1A樣分化抑制因子1(E1A-like inhibitor of differentiation-1，EID-1)是一種核受體調節劑，與miR-138的分化成反比，當人羊膜間充質干細胞分化成脂肪細胞時，miR-138可直接作用于3個未翻譯EID-1區域，通過調節miR-138抑制EID-1達到負調節脂肪細胞分化的作用[27]。此外，let-7、miR-145、miR-224-5p、miR-369-5p、miR-448等均可通過不同機制抑制人類和其他哺乳動物(如小鼠和豬)的脂肪細胞生成[28]。與促進脂肪分化的miRNA相反，抑制脂肪分化的miRNA可作為干預肥胖癥發生發展的治療靶點。

2 miRNA與血脂異常

肥胖常伴有血脂異常，指非高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)的水平升高，其中低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)的升高與動脈粥樣硬化有密切聯系[1]。有數據顯示，中國成年人高TG、高膽固醇、高LDL-C和低HDL-C患病率分別為11.3%、3.3%、2.1%和44.8%[29]。哺乳動物脂蛋白中的膽固醇(HDL-C、LDL-C和極低密度脂蛋白膽固醇等)不能降解，可通過膽固醇逆向轉運過程協調從外周組織向肝臟去除過量膽固醇，并重新利用并分泌到糞便中，可通過降低循環中LDL-C或增加HDL-C的水平治療血脂異常。

2.1miRNA與LDL-C LDL-C可以在動脈壁中滲透和滯留，循環中LDL-C水平升高是心血管疾病的預告，控制LDL-C的水平可預防動脈粥樣硬化等相關疾病。LDL-C在循環中主要通過LDL受體清除，有研究表明，miRNA可通過調節LDL受體來控制LDL-C的代謝，其中miR-96、miR-182、miR-183主要調節LDL受體的固醇調節元件結合蛋白基因；此外,miR-148a在肝臟、脂肪組織和造血細胞等組織中表達，控制腺苷三磷酸結合盒轉運體(ATP-binding cassette transporter,ABC)A1編碼基因的表達和膽固醇的流出[30]。Goedeke等[31]提出，miR-148a可負性調節LDL受體的表達和活性，同時通過固醇調節元件結合蛋白1介導的途徑調節LDL-C攝取。Aryal等[32]認為，miR-128-1可靶向調節膽固醇代謝重要蛋白(LDL受體和ABCA1)，從而影響LDL-C的水平；枯草溶菌素轉化酶9可增強LDL受體的降解。Alvarez等[33]研究發現，miR-27a通過誘導枯草溶菌素轉化酶9的增長間接降低LDL受體，抑制miR-27a可誘導LDL受體的水平增加70%。一項研究發現，一組與循環LDL-C水平相關的以miR-199a、miR-181b、miR-27a、miR-211和miR-24為中心的miRNA共同調節模塊，可發揮協同作用于控制循環LDL-C[34]。

2.2miRNA與HDL-C 有研究表明，miRNA可控制部分與高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)代謝有關的基因表達，包括ABCA1和ABCG1以及B類Ⅰ 型清道夫受體(scavenger receptor class B type Ⅰ,SR-BⅠ)；miRNA可調節HDL-C代謝的不同方向，如HDL的生物合成，細胞膽固醇流出和HDL-C攝取，從而控制膽固醇逆向轉運的所有步驟，其中miR-33研究最充分，miR-33由miR-33a和miR-33b組成，分別在SREBF2和SREBF1基因的內含子內編碼，并在小鼠肝細胞和巨噬細胞中調節ABCA1和ABCG1的表達，miR-33高表達可使ABCA1和ABCG1表達減少，血漿HDL-C水平也呈平行降低，故拮抗miR-33的表達可穩定血漿HDL-C的水平[35-36]。此外，miR-758、miR-144、miR-26、miR-27a、miR-27b、miR-302a、miR-148a、miR-128-1、miR-19b在巨噬細胞和肝細胞中也可調節ABCA1的表達，同時控制HDL-C的代謝，如巨噬細胞中miR-302a的長期體內拮抗作用導致肝臟ABCA1的表達增加、血漿HDL水平升高，并減少動脈粥樣硬化；而小鼠miR-148a的高表達通過影響肝臟LDL受體和ABCA1，可增加循環LDL-C，降低血漿HDL-C水平，表明miR-148a反義寡核苷酸療法可用于治療血脂異常和腦血管疾病[31-32,37]。與miR-148a相似，miR-128是HDL生物學的重要調節劑，miR-128-1可直接靶向調節LDL受體和ABCA1控制循環脂蛋白代謝，此外其抑制作用可增加ABCA1表達和巨噬細胞膽固醇流出[38]。HDL顆粒通過SR-BⅠ選擇性吸收，將膽固醇從外周組織運送致肝臟是膽固醇逆向轉運的關鍵步驟，而miR-185、miR-96、miR-455、miR-125a、miR-223等的過表達可減弱SR-BⅠ的表達并減少HDL的攝取[32]。HDL有助于清除細胞中的膽固醇，利于動脈粥樣硬化性心血管疾病等的防治，調控上述miRNA的表達可提高HDL-C的水平，可作為防治高膽固醇血癥的方法。

2.3miRNA與TG 血脂異常是腦血管疾病發生最重要的危險因素之一，近年研究顯示，血脂異?；颊呤褂么髣┝克☆愃幬锝档湍懝檀贾委熀?，仍有較高心血管疾病發生風險，在肥胖、2型糖尿病、代謝綜合征和(或)心血管疾病患者中，TG升高和HDL-C降低是最主要的血脂異常表型[1]。有研究表明，miR-33在體內的短期拮抗作用可增加循環HDL和逆轉膽固醇轉運[39]，但有研究表明，長期拮抗miR-33的治療提高了肝臟中循環TG的水平和脂質聚集。高脂飲食小鼠可持續抑制miR-33，導致中度脂肪肝變性和高三酰甘油血癥[40]；Gao等[41]的研究揭示，miR-122調控的丙型肝炎病毒核心蛋白結合蛋白6基因起蛋白傳感器作用，以維持肝內TG水平。載脂蛋白A5基因與人體TG代謝的關系密切，Caussy等[42]認為，miR-485-5p介導載脂蛋白A5基因轉錄后下調；脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase，LPL)的蛋白質編碼區中的罕見變體在高三酰甘油血癥發展中非常重要，Karbiener等[21]研究表明，miR-27b可減低LPL的表達。Chen等[43]發現，抑制樹突狀細胞中miR-29a的表達可導致LPL的mRNA水平升高。Ahn等[44]也發現miR-467b在喂食高脂飲食的大鼠肝臟中下調，且miR-467b下調可導致LPL的上調。

3 miRNA與NAFLD

NAFLD是一種病理綜合征，其疾病譜包括非酒精性脂肪變性、非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)、肝硬化和肝細胞癌，已經發展為全世界的公共健康問題，目前全球NAFLD患病率為6.3%～33%[45]。肥胖與血脂異常均為NAFLD的患病基礎，miRNA與肥胖和血脂異常的相關性研究提示，miRNA在NAFLD發生發展中起重要作用。

miR-122通過激活編碼基因多個位點的翻譯來提高丙氨酸轉氨酶水平[46]。NAFLD患者中，嚴重脂肪變性患者較輕度脂肪變性患者的肝臟miR-122水平明顯升高；但嚴重纖維化患者血清和肝臟miR-122水平明顯低于輕度纖維化患者，表明血清miR-122水平可為NAFLD患者肝纖維化提供有用的預測指標[47]。對飲食誘導的肥胖小鼠模型的研究發現，抑制miR-122可顯著改善小鼠的肝脂肪變性[48]。小樣本研究發現，NASH組和非NASH組中共有113種miRNA呈差異性表達，其中miR-511、miR-517a、miR-671、miR-132、miR-150、miR-433、miR-28-3p差異有統計學意義，同時發現miR-197和miR-99與NASH患者的肝纖維化有關[49]。一項回歸分析研究顯示，miR-122、miR-192和miR-375與NASH組織學疾病的嚴重程度相關，可用來判斷是否存在NASH，但只有miR-122可用來區分肝纖維化[45]。此外，miR-21與肝臟中膽固醇和脂肪酸的穩定性相關，NAFLD患者較非NAFLD的miR-21增加[50]。有研究進行微陣列和生物信息學分析發現，高脂飲食大鼠模型中導致脂肪變性轉變為脂肪性肝炎的特定miRNA譜，揭示了miR-199a失調在脂肪變性引起的肝臟炎癥進展期的作用，與健康對照相比，miR-199a水平與肝纖維化程度密切相關, 當miR-199a失調時肝纖維化程度顯著升高[51]。miR-155的表達也與NAFLD進展有關，它在與人類NASH類似的飲食誘導的肝損傷小鼠模型中上調，與疾病的發展和嚴重性相關[52]。多項研究表明，miR-221、miR-222可作為造血干細胞活化和肝纖維化進展的新標記，miRNA家族可在NASH誘導的小鼠肝癌的早期階段發生失調并參與肝癌發生[53-54]。miRNA在NAFLD患者中的差異表達有多種復雜的功能，能否作為診斷NAFLD的標志物或作為NAFLD的治療靶點仍需進一步的研究。

4 小 結

脂代謝異常正在影響全世界人民的公共健康，導致糖尿病、心腦血管疾病的患病率及死亡率持續升高，尤其是動脈粥樣硬化性心血管疾病的發病風險增加。miRNA的表達可促進或抑制脂肪分化，同時影響循環中LDL-C、HDL-C以及TG的水平，為NAFLD的診斷和治療提供了巨大幫助，有效調控miRNA可防治脂代謝異常相關疾病。但miRNA種類多、機制復雜、靶基因各異，不同種miRNA可影響同一種疾病，同一種miRNA亦可影響不同種疾病，故明確各種miRNA及其相關靶基因的作用機制，并將其作為脂代謝異常相關疾病的診斷標志及治療靶點，為個體化治療脂代謝相關疾病提供幫助。