lncRNA MALAT1在糖脂代謝相關疾病中的研究進展

韓虎將，徐玉善

(昆明醫科大學第一附屬醫院內分泌一科，昆明 650032)

長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)是一種長度超過200個核苷酸的非編碼RNA，無編碼蛋白質的生物學功能，lncRNA的主要作用是調節核苷酸轉錄及蛋白質合成的序列框架，具體功能包括對RNA加工、相關基因表達、核組織的轉錄以及作為前體RNA進行轉錄后調控，lncRNA在多種疾病的發病機制中發揮一定作用[1-3]。lncRNA可與轉錄組基因重疊或者穿插在多個編碼序列之間，對基因表達及轉錄調控起到一定作用，使轉錄過程更加復雜[4-6]。肺腺癌轉移相關轉錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)是目前人們研究最多的lncRNA之一。MALAT1存在于正常人肺、胰腺等器官，最早是在非小細胞肺癌中被發現的，且呈高水平表達狀態，通常成熟的MALAT1富集于細胞核散斑的中心，編碼基因位于人類染色體11q13.1的短臂上，其轉錄本約為8 kb[7]。MALAT1可以通過調節基因轉錄在病理生理過程、組織炎癥、腫瘤進展、血管生成、心血管重構、肝纖維化以及糖尿病進展中發揮重要作用[8-11]。相關研究表明，MALAT1可以通過增加固醇調節元件結合蛋白-1c(sterol regulatory element binding protein-1c，SREBP-1c)的穩定性，促進胰島素抵抗和肝臟脂肪變性的進展[12]。同時，lncRNA MALAT1與糖尿病相關血管并發癥、心肌梗死等密切相關[13]。有研究證實，lncRNA MALAT1的差異表達可能通過炎性趨化因子促成非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)中纖維化的發展[14]?，F就lncRNA MALAT1在糖脂代謝異常相關疾病中的研究進展予以綜述。

1 lncRNA MALAT1與2型糖尿病

2型糖尿病是一種以胰島素抵抗和胰島β細胞功能障礙為特征的復雜的代謝紊亂性疾病，涉及遺傳、表觀遺傳、環境和生活方式等因素。胰島素抵抗是指各種因素導致的機體對葡萄糖的利用率降低，反饋性引起胰島素分泌，進而造成高血糖、高胰島素血癥的一種病理狀態，通常表現為機體靶細胞或靶組織對胰島素敏感性降低，常導致2型糖尿病、血脂異常、肥胖、非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)等代謝綜合征。lncRNA MALAT1可能通過體內炎癥因子、胰島素抵抗通路等多方面對2型糖尿病的發生、發展進行調節。

1.1lncRNA MALAT1與2型糖尿病低度炎癥的關系 在不同細胞環境和細胞類型中，MALAT1可能表現出一定的促炎作用，特別是在2型糖尿病中，MALAT1可通過相應通路調節機體炎癥反應，促進糖尿病炎性相關并發癥的進展。Sathishkumar等[15]對印度人群中2型糖尿病患者外周血單個核細胞中的lncRNA譜進行分析，結果發現，MALAT1顯著升高，且大部分改變的lncRNA與血糖控制不良、胰島素抵抗呈正相關，而Logistic回歸分析顯示，改變的lncRNA與2型糖尿病具有顯著關聯性。另有研究發現，lncRNA MALAT1在高糖誘導的動脈粥樣硬化中表達升高[16]。研究顯示，MALAT1水平上調同時伴有血清淀粉樣蛋白抗原3(serum amyloid antigen 3，SAA3)平行增加，而SAA3是MALAT1的一種炎癥配體和靶標位點，MALAT1可通過核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)和p38促分裂原活化的蛋白激酶信號通路介導SAA3產生，并進一步上調腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白細胞介素(interleukin，IL)-6及蛋白的表達，而炎癥介質的釋放進一步誘導糖尿病微小血管和宏觀血管并發癥的發生，表明高血糖應激可能影響內皮細胞中MALAT1的濃度，從而誘導炎癥級聯反應[17-18]。在糖尿病心肌組織中，TNF-α、IL-1β和IL-6的水平均異常升高，剔除MALAT1基因可顯著降低炎癥細胞因子的濃度；在糖尿病缺血再灌注模型中，MALAT1、髓樣分化因子88的表達均顯著上調，然后依賴髓樣分化因子88的信號激發細胞因子活化和炎癥反應[19-20]。

有研究通過實時熒光定量逆轉錄-聚合酶鏈反應和酶聯免疫吸附試驗檢測發現，MALAT1和SAA3在糖尿病大鼠腎組織中的表達均較高，而在對糖尿病大鼠行十二指腸空腸旁路移植術后，MALAT1和炎癥標志物水平均下調，同時MALAT1基因剔除大鼠在高糖攻擊下的炎癥反應減弱了，表明MALAT1的表達水平與高血糖應激下誘導的一系列炎癥級聯反應有關[21]。有研究顯示，在高脂飲食誘導的胰島素抵抗小鼠體內模型和體外高糖誘導的胰島素抵抗模型中發現，lncRNA MALAT1豐度上調，且上調水平與穩態模型評估-胰島素抵抗及抵抗素水平均呈正相關，沉默MALAT1可使抵抗素、血管緊張素Ⅱ、TNF-α、IL-6、可溶性細胞間黏附分子-1、可溶性血管內皮分子-1、內皮素-1以及磷酸化胰島素受體底物(insulin receptor substrate，IRS)1等因子釋放，并減少細胞遷移，增加細胞組織對葡萄糖的攝取以及一氧化氮和蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)的水平[22]。研究證實，MALAT1通過NF-κB途徑調節脂多糖刺激的炎癥反應，MALAT1可以調節炎癥條件下巨噬細胞因子的產生[23]。另有實驗表明，MALAT1可通過上調微RNA-19b(microRNA-19b，miRNA-19b)水平以及調節Wnt/β-聯蛋白和NF-κB信號通路，減輕脂多糖誘導的小鼠軟骨生成性細胞炎性損傷[24]。通過上述MALAT1與2型糖尿病低度炎癥的關系，有可能為2型糖尿病炎癥相關性并發癥的診斷和治療提供新的靶點。

1.2lncRNA MALAT1與2型糖尿病胰島素抵抗

胰島素作為人體必需的一種多效性激素，對調節細胞功能、細胞生長、糖類轉運、能量平衡及基因表達均具有重要作用，同時還可抑制脂肪組織脂解。在人體內存在兩種重要的胰島素受體信號通路，介導胰島素的多種作用，其中一條為參與體內糖代謝機制的IRS-1/磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/Akt通路，PI3K首先與IRS結合，激活Akt，進而影響肝細胞對葡萄糖的攝??；另一條通路為與基因轉錄調控有關的Ras-促分裂原活化的蛋白激酶通路。胰島素抵抗的出現常與胰島素信號通路的異常緊密相連，若通路中某個關鍵信號分子發生異常，即可影響信號通路的傳遞，進一步導致胰島素抵抗和2型糖尿病的發展[25-27]。相關研究通過對一定數量的具有肝小葉炎癥和晚期纖維化NAFLD患者的肝組織進行RNA測序，發現相對于靜止狀態下的細胞，活化的肝星狀細胞中的MALAT1和CXC趨化因子配體5[chemokine(C-X-C motif)ligand 5，CXCL5]的表達均上調，且功能富集分析顯示，lncRNA MALAT1參與了胰島素抵抗的發生[14]。

Chen等[28]對MALAT1缺失小鼠的轉錄組進行研究，結果發現，核因子E2相關因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2)p45調節的抗氧化基因顯著上調，活性氧物種顯著減少，Ros生成蛋白顯著降低，且伴有肝細胞和胰島的羰基化。在對MALAT1進行的lncRNA下拉實驗中發現了MALAT1與Nrf2相互作用，揭示Nrf2受MALAT1轉錄調控；過量Ros暴露可通過激活c-Jun氨基端激酶引起胰島素抵抗，從而抑制IRS-1和胰島素誘導的Akt的磷酸化，表明MALAT1消融可抑制c-Jun氨基端激酶活性，同時伴有胰島素誘導的IRS-1激活和Akt磷酸化，提示MALAT1可調節胰島素反應；對MALAT1缺失小鼠進行快速再喂養和葡萄糖/胰島素挑戰的敏感胰島素信號反應實驗，在缺失MALAT1小鼠胰島細胞中發現了胰島素分泌顯著增加[29-30]，進一步詮釋了MALAT1在胰島素敏感性降低的發生、發展中起重要作用。沉默MALAT1可增加胰島素分泌，MALAT1可能作為防治糖尿病的有效靶基因。一項胰島素抵抗模型小鼠實驗證實，適當活動可使MALAT1水平下調，MALAT1下調提高了胰島素抵抗小鼠miR-382-3p的表達，減輕了胰島素抵抗；相反，抑制MALAT1可升高miR-382-3p以抑制抵抗素，促進胰島素抵抗進展[22]。通過對MALAT1/miR-382-3p/抵抗素軸進一步理解，可為減輕胰島素抵抗、預防2型糖尿病的發生及治療帶來新的方向。也有相關報道指出，MALAT1耗竭可在一定程度上延緩糖尿病的進展[31]。綜上可見，lncRNA MALAT1在調節2型糖尿病胰島素抵抗方面發揮重要作用，并有可能作為治療2型糖尿病的新路徑。

lncRNA MALAT1與2型糖尿病低度炎癥的發生及胰島素抵抗的進展密切相關，lncRNA MALAT1可通過調控相應靶位基因或對信號通路的影響，促進2型糖尿病發生。因此，調控lncRNA MALAT1的表達可能作為干預2型糖尿病低度炎癥及胰島素抵抗發生的方法之一，通過揭示相關作用機制，有望為治療2型糖尿病及其并發癥提供新方向。

2 lncRNA MALAT1與血脂代謝異常

血脂作為機體組織細胞代謝所必需的基礎物質之一，廣泛存在于人體中，其主要成分為三酰甘油和總膽固醇(total cholesterol，TC)。近年來，由血脂代謝紊亂引起的相關疾病逐步盛行。有數據顯示，中國人群高三酰甘油、高膽固醇、高低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)患病率分別為11.3%、3.3%和2.1%[32]。而血脂異常已被證實是心腦血管疾病的致病因素[33]。lncRNA MALAT1可通過介導血脂異常的調控，間接促進動脈硬化性心血管疾病(arteriosclerotic cardiovascular disease，ASCVD)的發展。有研究證明，MALAT1與ASCVD密切相關[34]。

有研究顯示，MALAT1在暴露于棕櫚酸鹽的肝細胞和ob/ob小鼠的肝臟組織中表達增加，而剔除MALAT1可顯著抑制棕櫚酸誘導的脂質積累以及HepG2細胞核內SREBP-1c蛋白的增加；SREBP-1c是調控脂肪肝和血脂代謝異常的重要轉錄因子，也是調控膽固醇和脂肪酸合成的重要轉錄因子，在SREBP-1c轉染的肝細胞中，MALAT1過表達可增加細胞內三酰甘油和膽固醇水平，MALAT1通過穩定肝細胞中SREBP-1c蛋白上調SREBP-1c的表達，而下調SREBP-1c表達可有效消除MALAT1誘導的細胞內三酰甘油和膽固醇水平增加[12,35]。MALAT1基因突變在冠心病的進展中也有一定作用。在心肌梗死的漢族患者中發現，MALAT1 rs3200401的遺傳變異可以介導心肌梗死患者的血脂水平，rs3200401TT基因型的TC水平高于rs3200401CT和rs3200401CC基因型的TC水平，單核苷酸多態性Rs9632884和Rs1537373分別影響TC和LDL-C水平，相對于正常人群，rs9632884的小G等位基因與高三酰甘油水平相關[36]。相反地，另有實驗應用實時熒光定量逆轉錄-聚合酶鏈反應檢測肥胖和高齡小鼠皮下脂肪lncRNA MALAT1的表達，結果發現，MALAT1基因缺失時，并不會影響脂肪增加或葡萄糖耐量，但這一結果是否被潛在未知的機制所補償，仍有待進一步實驗研究[37]。

血脂異常作為心腦血管疾病的最重要致病因素之一，通過揭示MALAT1與血脂異常的相關機制，為早期預防和治療ASCVD提供了新的方向。在高脂食物誘導的動脈粥樣硬化ApoE小鼠中，MALAT1在粥樣硬化動脈組織中的豐度異常上調，而MALAT1基因剔除通過部分逆轉氧化低密度脂蛋白觸發了β-聯蛋白核積累，揭示了MALAT1與LDL-C存在某種關聯，同時也證實了MALAT1在動脈粥樣硬化中的重要性[38]。一項MALAT1基因多態性研究發現，MALAT1 rs619586AG/GG基因型可能對冠心病的發生起保護作用[39]。lncRNA MALAT1對血脂代謝異常及其導致的心腦血管疾病均具有重要作用，但目前關于lncRNA MALAT1與血脂代謝異常的研究有限，相關機制還有待更多實驗研究證實。

3 lncRNA MALAT1與NAFLD

隨著社會的發展，病理性肥胖、胰島素抵抗、2型糖尿病等代謝綜合征的發病不斷上升，致使NAFLD在全世界的患病率居高不下，約為25.24%(95%CI22.10～28.65)，其中以南美洲和中東最高，非洲最低[40]。一項薈萃分析顯示，亞洲成年人的NAFLD患病率為29.62%[41]。NAFLD是指除外酒精和其他明確的損肝因素所致的、以彌漫性肝細胞大泡性脂肪變(脂類物質在肝組織內異常蓄積)為主要特征的臨床病理綜合征，疾病譜為非酒精性單純性脂肪肝、NASH、肝硬化以及肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)。對于NAFLD發病機制仍有許多未解之謎，目前公認的與胰島素抵抗、氧化應激、線粒體功能障礙、脂質過氧化、內質網應激、鐵超載、肝細胞大量炎癥壞死及肝纖維化有關[42-43]。

有研究證實，肝臟組織中的MALAT1豐度與NAFLD的病理學改變關系密切，MALAT1可能通過趨化因子介導NAFLD患者NASH和纖維化的發生[44]。相對于正常人群，NASH患者中MALAT1豐度顯著升高，在肝細胞氣球變性、小葉炎癥和纖維化評分較高的患者中MALAT1的豐度更高，而肝臟中的MALAT1豐度還與丙氨酸轉氨酶、天冬氨酸轉氨酶、堿性磷酸酶等生化檢測結果呈顯著正相關；在對患者追蹤5年的隨訪中發現，1例患者從單純肝脂肪變性到NASH纖維化，MALAT1水平增加了8倍，另1例患者從無肝纖維化進展至晚期纖維化，MALAT1水平增加了29倍，而HCC中也存在較高水平的MALAT1，這揭示了MALAT1在NASH、NAFLD患者中的一系列重要作用機制[45]。

MALAT1有利于細胞增殖、遷移以及侵襲大部分人類腫瘤細胞，包括HCC[46]。研究證實，MALAT1可調節miRNA-101b表達，進而通過Rac1(Ras-related C3 botulinum toxin substrate)途徑促進肝星狀細胞周期的進程和活化[47]。另有研究表明，MALAT1通過其潛在靶點CXCL5途徑導致肝纖維化性肝損傷[14]。肝纖維化的特征為細胞外基質過度積累，隨著肝纖維化的進展，肝實質和血管構筑可能扭曲，肝功能受損，最終導致終末期肝硬化或HCC，而肝星狀細胞被認為是細胞外基質的主要產生者[48-49]。研究顯示，MALAT1可能在肝纖維化中調節沉默信息調節因子1，而沉默信息調節因子1通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ、肝臟X受體、法尼酯衍生物受體和SREBP等，調節機體線粒體生物過程的發生、生物鐘、葡萄糖及脂質穩態，以控制機體的代謝[50]。

4 小 結

糖脂代謝失調已成為全球人類急需面對的公共健康問題之一。lncRNA MALAT1可能通過胰島素抵抗、低度炎癥、氧化應激等途徑促使2型糖尿病、血脂代謝異常以及NAFLD的發生、發展。相關疾病可導致肥胖、NAFLD、心腦血管疾病的發生，尤其是ASCVD死亡風險的增加。調控lncRNA MALAT1表達有望成為診治和預防糖脂代謝異常及其并發癥等相關疾病的手段之一，但lncRNA MALAT1有不同的靶標基因及通路，且作用機制復雜。因此，探討lncRNA MALAT1在糖脂代謝中的作用機制以及如何將其作為診斷、治療和預防糖脂代謝異常相關疾病的切點，還有待進一步研究。