m6A與糖尿病創面關系的相關研究進展

唐麗珠 麻華膽 吳標良

[專家介紹] 吳標良，教授、主任醫師，醫學博士，美國哈佛大學醫學院留學歸國，博/碩士研究生導師，內分泌學科帶頭人，主要從事糖尿病及其各種急慢性并發癥的基礎及臨床研究。現任右江民族醫學院附屬醫院大內科主任兼內分泌科副主任，兼任中國中醫外治學會委員，廣西醫學會內分泌學分會、糖尿病學分會、老年學分會、骨質疏松學分會委員，百色市醫學會內分泌學分會副主任委員等職。已發表科研論文30余篇，其中中文核心10余篇，SCI收錄3篇。主持國家自然科學基金2項、廣西自然科學基金2項，主持、參與其他國家級、省部級、市廳級研究課題近10項，主編、參編教材/專著3部。曾獲廣西科技進步二等獎、百色市科技進步一等獎等多項科研獎勵。

【摘要】 ?N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）是真核細胞中最普遍、最豐富的轉錄后RNA修飾類型。近年來有研究表明m6A在細胞分化及免疫/炎癥反應等過程中有重要的調控作用。糖尿病創面愈合受炎癥細胞因子、巨噬細胞、自噬、血管生成等多種因素的影響。越來越多的研究證明，炎癥細胞因子、巨噬細胞、自噬、血管生成、骨形態發生蛋白等與m6A密切相關。文章就m6A與糖尿病創面關系的研究作一簡要綜述。

【關鍵詞】 ?N6-甲基腺苷（m6A）;糖尿病;糖尿病創面;巨噬細胞;自噬;骨形態發生蛋白

中圖分類號： R587.2?? ?文獻標志碼： A?? ?DOI： 10.3969/j.issn.1003-1383.2021.08.001

Research progress on relationship between m6A and diabetic wound

TANG Lizhuab， MA Huadanab， WU Biaolianga▲

（a.Department of Endocrinology of Affiliated Hospital， b.Graduate School， ?Youjiang Medical University for Nationalities， Baise 533000， Guangxi， China）

【Abstract】 ??N6-methyladenosine （m6A） is the most widespread and plentiful type of post-transcriptional RNA modification in eukaryocytes. In recent years， researches have shown that m6A plays a significant role in cell differentiation and immune/inflammatory reaction. Diabetic wound healing is affected by inflammatory cytokines， macrophages， autophagy， angiogenesis and other factors. More and more studies have proved that inflammatory cytokines， macrophages， autophagy， angiogenesis， bone morphogenetic protein are closely related to m6A. Therefore， this article will make a brief review on relationship between m6A and diabetic wound.

【Key words】 ?m6A; diabetes; diabetic wound; macrophage; autophagy; bone morphogenetic protein

糖尿病創面是由糖尿病引起的深部組織、血管和神經末梢的損傷所致。近年來，糖尿病潰瘍創面的發病率隨著糖尿病的流行而增加[1]。目前，基因表達調控已有廣泛的研究。人們已經意識到DNA的表觀遺傳修飾可以調節基因表達和染色質組織。當前許多研究發現一個額外的調節層，這就是RNA的修飾[2]。最普遍的RNA修飾方法之一是m6A甲基化，即N6-甲基腺苷，它是指腺苷在氮-6位置上的甲基化。m6A修飾調控與人類多種疾病相關，包括發育異常、癌癥、免疫性疾病、代謝性疾病、骨質疏松等[3～8]。然而，m6A修飾在糖尿病創面愈合過程中的功能及其潛在調控機制尚不完全明確。近年來，學者們逐漸認識到m6A在糖尿病創面愈合中的作用。

1 m6A的發現與功能

20世紀70年代，在哺乳動物細胞中mRNA5'結構的基團偶然發現多聚腺苷酸RNA富含m6A修飾[9～10]。由于當時缺乏檢測m6A修飾的技術，因此對其潛在功能的研究有限。2011年的一項研究表明[11]，肥胖相關蛋白（fat mass and obesity-associated protein，FTO）被證實能夠有效地清除RNA上的m6A修飾，表明m6A修飾蛋白的作用可能起到了調節作用。隨后通過多種針對m6A的高通量測序技術， m6A對RNA的調控機理越來越清晰。m6A的修飾是一個具有動態和可逆性的過程，它包括3類催化酶，分別為甲基化酶、去甲基化酶和閱讀蛋白[12]。甲基化酶主要包括甲基轉移酶蛋白3（methyltransferase-like 3，METTL3）、甲基轉移酶蛋白14（methyltransferase-like 14，METTL14）、Wilms腫瘤相關蛋白1等。去甲基酶主要包括相應的alkB同源RNA去甲基化酶蛋白5（alkB homologue 5，ALKBH5）和FTO。m6A的修飾還可以由甲基化閱讀蛋白來決定，比如YT521-B 同源物域家族蛋白 2（YT521-B homology domain family of proteins 2，YTHDF2）[11，13]。m6A 幾乎參與了RNA 代謝的所有進程，包括 mRNA 翻譯、降解、剪接、出核和折疊，從而調控多種細胞進程，包括自我修復、分化、侵襲和凋亡[14]。

2 m6A與2型糖尿病

2型糖尿病（type 2 diabetes，T2DM）是一種以持續性高血糖癥為特征的代謝疾病。目前有多項研究已經顯示出m6A和糖尿病有著密切的關系。早期研究顯示[15]，m6A可強烈刺激大鼠脂肪細胞的葡萄糖氧化，表明可能需要適當的m6A含量來維持一定濃度的血糖。研究表明[16～19]，在T2DM患者中，m6A含量隨著METTL3、METTL14和FTO的mRNA表達水平的升高而降低，它們呈負相關。在高糖狀態下，FTO的表達增加，隨之FTO促進叉頭轉錄因子O1 （forkheadbox O1，FOXO1）、葡萄糖-6-磷酸酶（glucose-6-phosphatase catalytic，G6PC）和二酯酰甘油酰基轉移酶 2 （diacylglycerol O-acyl-transferase 2，DGAT2）mRNA的表達。由于FOXO1、G6PC和DGAT2的mRNA均與血糖調節及T2DM有關，因此FTO可能通過調節上述基因的mRNA表達參與T2DM的發生發展。SHEN等人[20]研究表明T2DM中m6A含量的降低會導致葡萄糖的積累和代謝異常，從而使T2DM的情況惡化。表明m6A的耗竭可能進一步增加T2DM并發癥的風險。

3 m6A與糖尿病創面愈合

糖尿病創面是糖尿病慢性并發癥之一，它與神經病變、腎損傷、心肌損傷、血管損傷、酮癥酸中毒等疾病并列[21]。有證據表明導致傷口愈合延遲的各種因素包括血糖水平升高、胰島素抵抗增加、血管生成和炎癥浸潤[22]。研究表明[14]m6A 調控多種細胞進程，包括自我修復、分化、侵襲和凋亡。近年來，越來越多的研究者將目光聚集于m6A在糖尿病創面愈合中的作用，發現m6A對糖尿病創面愈合的發生發展具有重要的影響。

3.1 m6A對炎癥細胞因子的影響

臨床研究發現[23]，在創面瘢痕愈合的過程中，創面上的瘢痕形成與體內炎癥刺激反應有密切關系，過度的炎癥刺激反應可能會導致創面不正常愈合。研究發現[24]糖尿病組創面內炎癥細胞因子，如白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細胞介素-8（interleukin-8，IL-8）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的含量明顯高于非糖尿病組創面。METTL3敲除法可通過抑制一些炎癥細胞因子的增加和各種炎性反應中相關的基因表達。METTL3耗竭增強了促炎細胞因子的表達，并增加了MAPK和NF-κB信號通路中ERK、p38、JNK和p65的磷酸化[25]。YU等人[26]研究結果表明，酒精會通過FTO介導的YTHDF2表觀遺傳修飾增加PPAR-αm6A的甲基化，最終導致NLRP3炎性小體的活化和NF-κB驅動的腎臟炎癥。WEN等人[27]臨床研究發現，在接受脂多糖LPS介導的小膠質細胞炎癥中，METTL3表達水平增加，炎癥細胞因子（IL-1β、TNF-α、IL-6和IL-18）和炎性蛋白（TRAF6、NF-κB）的表達水平升高。可見 m6A 在發生炎癥反應時可以通過影響相關炎癥細胞因子，從而參與糖尿病創面愈合的病理生理過程。

3.2 m6A對巨噬細胞的影響

巨噬細胞分布在人體組織中，它們通過吞噬的方式在病原體清除等方面有著重要作用，并且影響促炎過程、抗炎過程和組織修復[28]。根據狀態的活化與發揮功能的不同，巨噬細胞主要可分為經典活化巨噬細胞（M1）和替代性活化巨噬細胞（M2）[29]。巨噬細胞M1通過分泌促炎性細胞因子和趨化因子，從而促進炎癥反應;巨噬細胞M2則通過分泌抑制性細胞因子，從而減輕炎癥反應[29～31]。在糖尿病創面中，巨噬細胞介導的炎癥失調是疾病進展的標志。在損傷的正常機體中，最初巨噬細胞表現出促進炎癥反應的表型，增加了炎癥細胞因子的產生，增強了對病原體的殺傷能力。隨著組織修復的進展，這些巨噬細胞轉化為主要的抗炎表型。然而，在糖尿病創面中，促炎到抗炎巨噬細胞表型開關受損，炎癥巨噬細胞在組織中積累，IL-12、TNF-α、IL-1β、MCP-1等炎性細胞因子的表達增加[32]。周源[33]的研究發現，METTL3在小鼠巨噬細胞M1極化過程中具有特異性上調。敲低METTL3會抑制M1而非M2極化過程。推測m6A甲基化形成的甲基轉移酶METTL3可能會參與巨噬細胞的極化過程。LIU等人[34]研究發現，METTL3 甲基化信號傳導和轉錄活化因子 1（signal transducers and activators of transcription 1，STAT1）的mRNA，從而上調STAT1 的表達，促進 M1巨噬細胞的極化。高玲[35]研究表明在動脈粥樣硬化早期METTL3介導的m6A修飾參與巨噬細胞泡沫化。鑒于M1巨噬細胞在糖尿病創面中的關鍵作用，METTL3介導的巨噬細胞極化可能影響糖尿病創面愈合的發生和發展，因此可以作為潛在的抗炎目標。

3.3 m6A對自噬的影響

細胞降解途徑——自噬，它與溶酶體融合，最終降解細胞里的細胞器和蛋白質[36～37]。研究發現[38]雷帕霉素能夠誘導鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠的自噬活性升高，并促使創面中巨噬細胞向M1型極性狀態轉化，提高創面炎性水平;抑制自噬能夠促使M2型巨噬細胞極性轉化。糖尿病狀態抑制創面組織細胞自噬[39]，可能為糖尿病潰瘍創面愈合延遲的機制之一。SONG等人[40]研究了m6A在自噬中的作用，發現m6A修飾在缺氧/復氧（H/R）處理的心肌細胞和缺血/再灌注（I/R）處理的小鼠心臟中明顯上調。 METTL3增加了I/R受損的自噬通量，抑制了細胞凋亡。JIN等人[41]研究表明FTO以m6A依賴的方式上調自噬相關蛋白UL K1（UNC-51類似激酶1）和自噬的蛋白質豐度。最近的一項研究表明[42]，meclofenamicacid（MA2）是一種高度選擇性的FTO抑制劑，它抑制順鉑誘導的HEIOC1細胞中過度自噬的激活。FTO通過增強PI3K-AKT信號（負調控自噬）、線粒體膜電位和ATP生成，積極調節3T3-L1細胞的增殖和分化[43]。可見，m6A在自噬中的作用可能影響糖尿病創面愈合。

3.4 m6A對骨形態發生蛋白的影響

骨形態發生蛋白（bone morphogenetic proteins，BMPs）是一種蛋白質編碼基因，編碼TGF-β超家族，在各種生物學過程中起重要作用，包括胚胎發生、造血、神經發生和骨骼形態發生。BMP主要通過調節皮膚主要細胞（表皮和深層毛囊中的角化色素細胞、真皮成纖維細胞、黑素細胞和表皮干細胞等）活性，從而參與創面修復過程[44]。BMP信號的傳遞主要通過BMP-Smad信號通路。研究發現[28]敲低了METTL3，觀察到脂多糖誘導的炎癥中成骨標記，Smad1/5/9磷酸化水平降低。提示抑制METTL3促進了Smad信號轉導的負調控因子Smad7和Smurf1的mRNA表達和穩定性。可見，METTL3介導的BMP-Smad信號通路可能影響糖尿病創面愈合。

4 小結與展望

綜上所述，目前很多研究表明m6A參與糖尿病創面愈合，m6A甲基化轉移酶、去甲基化轉移酶均不同程度影響創面的愈合，特別是甲基化轉移酶METTL3對炎癥細胞因子、巨噬細胞、自噬及BMP-Smad信號通路的Smad因子的影響。但m6A甲基化參與糖尿病創面愈合的嚴重程度和具體機制均尚未明確，研究m6A與糖尿病創面愈合之間的相互作用關系，有望為糖尿病創面的治療提供新的思路，具有廣闊的應用前景。

參 考 文 獻

[ 1] ?ZHANG P，LU J，JING Y，et al.Global epidemiology of diabetic foot ulceration：a systematic review and meta-analysis[J].Ann Med，2017，49（2）：106-116.

[ 2] ?SALETORE Y，MEYER K，KORLACH J，et al.The birth of the Epitranscriptome：deciphering the function of RNA modifications[J].Genome Biol，2012，13（10）：175.

[ 3] ?MENDEL M，CHEN K M，HOMOLKA D，et al.Methylation of structured RNA by the m6A writer METTL16 is essential for mouse embryonic development[J].Mol Cell，2018，71（6）：986-1000.e11.

[ 4] ?LIU J，ECKERT M A，HARADA B T，et al.m6A mRNA methylation regulates AKT activity to promote the proliferation and tumorigenicity of endometrial cancer[J].Nat Cell Biol，2018，20（9）：1074-1083.

[ 5] ?LI H B，TONG J，ZHU S，et al.m6A mRNA methylation controls T cell homeostasis by targeting the IL-7/STAT5/SOCS pathways[J].Nature，2017，548（7667）：338-342.

[ 6] ?LI Z J，WENG H Y，SU R，et al.FTO plays an oncogenic role in acute myeloid leukemia as a N6-methyladenosine RNA demethylase[J].Cancer Cell，2017，31（1）：127-141.

[ 7] ?ZHANG S，ZHAO B S，ZHOU A，et al.m6A demethylase ALKBH5 maintains tumorigenicity of glioblastoma stem-like cells by sustaining FOXM1 expression and cell proliferation program[J].Cancer Cell，2017，31（4）：591-606.e6.

[ 8] ?WU Y，XIE L，WANG M，et al.Mettl3-mediated m6A RNA methylation regulates the fate of bone marrow mesenchymal stem cells and osteoporosis[J].Nat Commun，2018，9（1）：4772.

[ 9] ?PERRY R P，KELLEY D E.Messenger RNA turnover in mouse L cells[J].J Mol Biol，1973，79（4）：681-696.

[10] ?DESROSIERS R，FRIDERICI K，ROTTMAN F.Identification of methylated nucleosides in messenger RNA from Novikoff hepatoma cells[J].PNAS，1974，71（10）：3971-3975.

[11] ?JIA G，FU Y，ZHAO X，et al.N6-methyladenosine in nuclear RNA is a major substrate of the obesity-associated FTO[J].Nat Chem Biol，2011，7（12）：885-887.

[12] ?MEYER K D，JAFFREY S R.The dynamic epitranscriptome：N6-methyladenosine and gene expression control[J].Nat Rev Mol Cell Biol，2014，15（5）：313-326.

[13] ???LIU J，YUE Y，HAN D，et al.A METTL3-METTL14 complex mediates mammalian nuclear RNA N6-adenosine methylation[J].Nat Chem Biol，2014，10（2）：93-95.

[14] ?HUANG H，WENG H，CHEN J.The biogenesis and precise control of RNA m6A methylation[J].Trends Genet，2020，36（1）：44-52.

[15] ?SOUNESS J E， STOUFFER J E， CHAGOYA DE SAN-CHEZ V. Effect of N6-methyladenosine on fat-cell glucose metabolism.Evidence for two modes of action[J]. Biochem Pharmacol，1982，31（24）：3961-3971.

[16] ??LI Y，MA Z，JIANG S，et al.A global perspective on FOXO1 in lipid metabolism and lipid-related diseases[J].Prog Lipid Res，2017，66：42-49.

[17] ?KURSAWE R， DIXIT V D， SCHERER P E，et al.A role of the inflammasome in the low storage capacity of the abdominal subcutaneous adipose tissue in obese adolescents[J].Diabetes， 2016，65（3）：610-618.

[18] ?FARAH B L，LANDAU D J，SINHA R A，et al.Induction of autophagy improves hepatic lipid metabolism in glucose-6-phosphatase deficiency[J].J Hepatol，2016，64（2）：370-379.

[19] ??JORNAYVAZ F R，BIRKENFELD A L，JURCZAK M J，et al.Hepatic insulin resistance in mice with hepatic overexpression of diacylglycerol acyltransferase 2[J].PNAS，2011，108（14）：5748-5752.

[20] ?SHEN F，HUANG W，HUANG J T，et al.Decreased N（6）-methyladenosine in peripheral blood RNA from diabetic patients is associated with FTO expression rather than ALKBH5[J].J Clin Endocrinol Metab，2015，100（1）：E148-E154.

[21] ?ABBAS M，UKAY I，LIPSKY B? A.In diabetic foot infections antibiotics are to treat infection，not to heal wounds[J].Expert Opin Pharmacother，2015，16（6）：821-832.

[22] ?TINDONG M，PALLE J N，NEBONGO D，et al.Prevalence，clinical presentation，and factors associated with diabetic foot ulcer in two regional hospitals in Cameroon[J].Int J Low Extrem Wounds，2018，17（1）：42-47.

[23] ?李永濤，王喜梅，劉林嶓，等.單核細胞趨化蛋白1和骨形成蛋白7在病理性瘢痕中的表達[J].中國組織工程研究與臨床康復，2011，15（2）：261-264.

[24] ?鄒譯嫻，鄒曉玲，吳源陶.自體脂肪干細胞局部注射對糖尿病足創面愈合及細胞因子、Wnt/β-catenin通路的影響[J].臨床和實驗醫學雜志，2019，18（9）：985-988.

[25] ??ZHANG Y W，GU X F，LI D，et al.METTL3 regulates osteoblast differentiation and inflammatory response via smad signaling and MAPK signaling[J].Int J Mol Sci，2019，21（1）：199.

[26] ?YU J T，HU X W，CHEN H Y，et al.DNA methylation of FTO promotes renal inflammation by enhancing m6A of PPAR-α in alcohol-induced kidney injury[J].Pharmacol Res，2021，163：105286.

[27] ??WEN L B，SUN W，XIA D Y，et al.The m6A methyltransferase METTL3 promotes LPS-induced microglia inflammation through TRAF6/NF-κB pathway[J].NeuroReport，2020，Online ahead of print.

[28] ??VAROL C，MILDNER A，JUNG S.Macrophages：development and tissue specialization[J].Annu Rev Immunol，2015，33：643-675.

[29] ?MARTINEZ F O.Macrophage activation and polarization[J].Front Biosci，2008，13（13）：453.

[30] ?KRUIDENIER L，CHUNG C W，CHENG Z，et al.A selective jumonji H3K27 demethylase inhibitor modulates the proinflammatory macrophage response[J].Nature，2012，488（7411）：404-408.

[31] ??MARTINEZ F O，HELMING L，GORDON S.Alternative activation of macrophages：an immunologic functional perspective[J].Annu Rev Immunol，2009，27：451-483.

[32] ?WEISBERG S P，MCCANN D，DESAI M，et al.Obesity is associated with macrophage accumulation in adipose tissue[J].J Clin Invest，2003，112（12）：1796-1808.

[33] ??周源.m6A甲基化的計算分析及其調控巨噬細胞極化作用初探[C]//中國生理學會張錫鈞基金第十五屆全國青年優秀生理學學術論文交流及評獎會議;中國生理學會第十三屆全國青年生理學工作者學術會議論文集.中國南京，2019：35-36.

[34] ?LIU Y H，LIU Z J，TANG H，et al.The N6-methyladenosine （m6A）-forming enzyme METTL3 facilitates M1 macrophage polarization through the methylation of STAT1 mRNA[J].Am J Physiol Cell Physiol，2019，317（4）：C762-C775.

[35] ?高玲.METTL3介導m6A修飾對巨噬細胞源性泡沫細胞凋亡及動脈粥樣硬化的影響[D].衡陽：南華大學，2020.

[36] ?KLIONSKY D J.Autophagy：from phenomenology to molecular understanding in less than a decade[J].Nat Rev Mol Cell Biol，2007，8（11）：931-937.

[37] ?LEVINE B，KLIONSKY D J.Development by self-digestion：molecular mechanisms and biological functions of autophagy[J].Dev Cell，2004，6（4）：463-477.

[38] ?陳祺.自噬活性對巨噬細胞極化與糖尿病小鼠創面愈合的影響[D].廣州：廣州中醫藥大學，2019.

[39] ??麻華膽，黃慶，鄭愛甜，等.自噬相關蛋白ULK1在糖尿病大鼠潰瘍創面組織中的變化[J].右江醫學，2020，48（7）：487-491.

[40] ?SONG H，PU J，WANG L，et al.ATG16L1 phosphorylation is oppositely regulated by CSNK2/casein kinase 2 and PPP1/protein phosphatase 1 which determines the fate of cardiomyocytes during hypoxia/reoxygenation[J].Autophagy，2015，11（8）：1308-1325.

[41] ?JIN S H，ZHANG X Y，MIAO Y Y，et al.m6A RNA modification controls autophagy through upregulating ULK1 protein abundance[J].Cell Res，2018，28（9）：955-957.

[42] ?LI H，SONG Y，HE Z，et al.Meclofenamic acid reduces reactive oxygen species accumulation and apoptosis，inhibits excessive autophagy，and protects hair cell-like HEI-OC1 cells from cisplatin-induced damage[J].Front Cell Neurosci，2018，12：139.

[43] ?JIAO Y，ZHANG J，LU L，et al.The fto gene regulates the proliferation and differentiation of pre-adipocytes in vitro[J].Nutrients，2016，8（2）：102.

[44] ?胥廣，黃東.增生性瘢痕形成機制及治療的現況與展望[J].現代醫院，2015，15（2）：10-14.

（收稿日期：2021-07-15 修回日期：2021-08-13）