循環外泌體miRNAs在各型糖尿病及其并發癥中的研究進展*

司惠玲 張 琦 劉亞倩 段奇黨 劉 靜

甘肅中醫藥大學第一臨床醫學院(甘肅省人民醫院)內分泌科,甘肅省蘭州市 730000

糖尿病是一種慢性內分泌代謝性疾病，主要特征為高血糖，目前有效的治療方法就是積極用藥物控制血糖，然而糖尿病一旦確診，幾乎不可逆轉。腎臟、視網膜、心血管系統、神經元和肝臟的功能障礙是糖尿病的常見并發癥，這些并發癥同樣缺乏有效的治療方法來逆轉靶器官損傷。總體而言，糖尿病的病理發展并導致不可修復的器官損害的分子機制尚未明確。

幾乎在所有哺乳動物中均可檢測到外泌體，它是一種結構為磷脂雙分子層的細胞外囊泡，是近幾年在疾病診療方面的研究熱點。外泌體中包含來源于供體細胞的miRNAs，蛋白質、脂質、核酸及各種生物小分子等。外泌體在母體細胞和受體細胞之間擔當一種通訊信使，調控細胞間的信息交流，尤其在血液循環中含量特別豐富，將miRNAs在內的各種遺傳小分子從供體細胞送到受體細胞，以促進細胞間的交流，諸多研究證實循環外泌體miRNAs在糖尿病及并發癥的發生、發展及其診療過程中具有強大的治療潛力。本文就循環外泌體富含的小分子miRNAs在糖尿病及其并發癥中的作用機制做一綜述。

1 外泌體miRNAs與糖尿病

1.1 外泌體miRNAs與1型糖尿病 1型糖尿病(Type 1 diabetes,T1DM)是一種體內胰腺β細胞遭到破壞,導致患者體內高血糖的慢性代謝性疾病[1]，需長期進行胰島素治療。近年來，全球T1DM的發病率和患病率快速增加，其嚴重并發癥發生率也隨之上升，這給全球范圍內的T1DM患者帶來了極大的痛苦。最近的研究強調了循環外泌體miRNAs在T1DM中的臨床意義，強調了它的生物標記物價值和新的治療潛力。Caroline 等人的研究中對52名產后5周左右的哺乳期母親(26名T1DM患者和26名年齡匹配的對照組)的血漿中提取的富含外泌體的胞外囊泡進行了小RNA測序，發現從T1DM患者和對照文庫的囊泡中總共有2 289個miRNAs，其中有176個在T1DM母親的血漿中差異表達:167個上調和9個下調[2]。

1.2 外泌體miRNAs與2型糖尿病 2型糖尿病(Type 2 diabetes，T2DM)的復雜分子基礎包括在物理社會文化環境中影響下的遺傳、表觀遺傳和生活方式因素的相互作用[3]。傳統意義上認為，T2DM是在過度攝入高能量食物和缺乏體力活動的情況下發生的，這與遺傳易感性有關，最終擾亂了胰島素作用和分泌之間的反饋循環。這種干擾可能導致胰島素信號、β細胞功能和葡萄糖代謝受損，并導致持續性高血糖。在T2DM發病的早期會出現β細胞功能障礙和胰島素抵抗的情況，并隨著時間的推移推動正常糖耐量、糖耐量受損和T2DM的進展。循環中的外泌體作為一種良好的疾病檢測標志物，具有非侵入性、可重復性、敏感性及穩定性的特點。血管內皮細胞可參與調控血管張力和血管穩態，當此細胞發生功能障礙時，往往會引發一系列的大血管和微血管并發癥，在T2DM中，這種情況更為嚴重。Fluitt等人的研究結果顯示，在成人糖尿病前期發現了3個改變的miRNAs(miR-15a、miR-15b和miR-499)[4]；一項報道發現，在10年的隨訪期內，血糖正常的參與者比后來患上糖尿病的患者的miR-126低于基線水平，這為將循環中的miRNAs作為T2DM的預測生物標志物提供證據。

1.3 外泌體miRNAs與妊娠期糖尿病 妊娠期糖尿病(Gestational diabetes mellitus,GDM)的定義為妊娠婦女在懷孕期間首次發現或發病的任何程度的糖尿病，GDM被認為導致孕產婦和嬰幼兒死亡的主要原因之一，在全球范圍內呈直線上升趨勢，這將對醫療保健系統產生重大影響[5]。GDM患者存在明顯的胰島素抵抗，導致間歇性空腹或餐后母兒高血糖，進而可能會導致妊娠高血壓、羊膜早破、剖宮產和早產[5]。因此，預防與診測GDM的發生有利于圍產期母兒的長期健康。

妊娠期間，從懷孕第6周開始胎盤的合體滋養層就將外泌體分泌到母體循環中，胎盤來源的外泌體中富含合體滋養層細胞標志物胎盤堿性磷酸酶，被發現可從合體滋養層細胞釋放的外泌體表面檢測到[6]。在母體循環中發現胎兒外泌體可作為一種非侵入性的檢測手段，用于識別胎兒和胎盤健康的變化。這種檢測手段可以幫助開發更早的診斷方法，并為針對妊娠相關并發癥，特別是GDM的早期干預提供可能性。Jayabalan等人研究發現，與糖耐量正常的孕婦相比，GDM患者的脂肪組織分泌的外泌體數量更多，外泌體數量的增加與后代的出生體重呈正相關，這表明外泌體對GDM常見的胎兒過度生長現象有影響[7]。此外，相關研究表明，脂肪組織衍生的外泌體可能介導脂肪組織和胎盤之間的代謝通訊，從而提高GDM患者胎盤的葡萄糖攝取和代謝[7]。相關研究證明GDM患者外周血中miRNA-125b和miRNA-144顯著改變，與GDM的發病率呈正相關，可作為GDM的潛在生物標志物[8]。到目前為止，許多研究都集中在miRNAs上，已經有各種研究探討了妊娠早期母體血漿和尿液中的miRNAs作為GDM潛在預測因子的情況。尿液比起血液在臨床應用中容易大量獲得，收集起來簡便且沒有侵入性。但是，還需要更多的研究來進一步證實尿液分泌的外泌體miRNAs作為GDM早期檢測生物標志物的潛在用途。

2 外泌體miRNAs與2型糖尿病并發癥

2.1 外泌體miRNAs與糖尿病視網膜病變 糖尿病視網膜病變(Diabetic retinopathy,DR)是糖尿病的主要微血管并發癥之一，嚴重影響糖尿病患者的視功能，也是老年人視力喪失的主要原因之一[9]，其具體發病機制尚不清楚。相關研究證實DR小鼠和高糖干預過的小鼠視網膜內皮細胞中miR-133b-3p表達降低，原纖維蛋白1(FBN1)表達增加[10]。研究表明，人視網膜色素上皮細胞衍生的外泌體可能作為細胞間通訊的重要介質，通過TGF/Smad途徑轉移miR-202-5p來抑制內皮細胞向間充質細胞的轉化，并且可能是增生性糖尿病視網膜病變(Proliferative diabetic retinopathy，PDR)患者的潛在治療方法[11]。另一項研究強調，在DR小鼠中，通過上調骨髓間充質干細胞衍生的外泌體誘導的miR-486-3p抑制TLR4/NF-κB軸中從而發揮保護作用。微血管內皮細胞衍生的外泌體lncRNA-SNHG7通過miR-34a-5p/XBP1軸抑制糖尿病視網膜病變的內皮間充質轉化和小管形成[12]。以上研究都證明，外泌體miRNAs在DR臨床診療中具有極其重要的意義。

2.2 外泌體miRNAs與糖尿病腎病 糖尿病腎病(Diabetic nephropathy，DN)，是T2DM最常見的并發癥之一，是由糖尿病的微血管并發癥引起的腎臟損害，它是世界范圍內終末期腎臟疾病的主要原因，與高發病率和死亡率有關[13]。DN的特征是在3～6個月的間隔內至少測量2次蛋白尿(或蛋白尿排泄率>300mg/d或200μg/min)，腎小球濾過率進行性下降，常伴隨血壓升高,最終導致終末期腎病[14]。據報道，miR-4449是糖尿病腎病患者血清外泌體中存在的一種差異表達的miRNAs。先前的研究證據表明miR-4449與蛋白尿的程度顯著相關，極有可能被用作糖尿病和糖尿病腎病的新的生物標志物[15]。在波士頓大學小鼠近端小管細胞中，高糖干預導致外泌體分泌量顯著下降，這一變化與外泌體分泌的關鍵酶：鳥苷-5’-三磷酸酶(RAB27B)的特異性下調有關。RAB27B的過度表達恢復了高糖干預細胞的外泌體分泌，表明RAB27B下調在DKD外泌體分泌減少中的作用[16]。越來越多的研究表明，外泌體參與了DN相關的病理生理過程，這可能為DN提供新的生物標志物和治療靶點。腎小管細胞衍生的外泌體通過調節與DN相關的miRNAs，在減輕DN中發揮作用。人類尿源性干細胞外泌體中過度表達miR-16-5p可以保護汞誘導的人足細胞，抑制血管內皮生長因子表達和足細胞凋亡，可為DN的治療提供新的見解[17]。然而，糖尿病患者的血清中具體含有多少種miRNAs是成年健康人所沒有的，目前尚不清楚，這些miRNAs在DKD的進展中是否具有功能意義也在進一步的探索中。

2.3 外泌體miRNAs與糖尿病周圍神經病變 糖尿病周圍神經病變(Diabetic peripheral neuropathy，DPN)是糖尿病患者最常見的慢性并發癥之一，在糖尿病患者中發病率為50%，到2030年，全球可能會有2.36億人受到影響，主要臨床表現包括疼痛、麻木、感覺異常和下肢無力，患者很容易在不知不覺中損傷腳部，引發潰瘍，最終可能會導致截肢[18]。外泌體miRNAs與DPN密切相關，研究也證實，骨髓間充質干細胞衍生的外泌體通過抑制促炎基因減輕DPN小鼠的神經血管功能障礙并改善其功能恢復[19]。施萬細胞是周圍神經系統的主要膠質細胞，通過神經營養素信號傳導參與各種病理生理過程，如糖尿病神經病變和神經再生。研究證明施萬細胞衍生的外泌體被證明對軸突生長和神經再生有重要意義，施萬細胞中p75NTR或sortilin的表達降低轉化為一組差異調節的tRNAs和miRNAs，對自噬和磷脂酰肌醇信號系統等多種細胞信號通路產生影響[20]。

3 小結與展望

糖尿病及其并發癥已發展為一項全球性的公共衛生問題，患者及家屬深受其害。目前，已有眾多研究證實循環外泌體中miRNAs與各型糖尿病及其并發癥有關，又因循環外泌體具有簡便易行、量大及非侵入性獲取的特點，已有不少專家學者提出將其作為糖尿病及其并發癥的潛在治療靶點。然而具體實施于臨床，仍然缺乏相應的科學依據。因此，展望未來仍需諸多實驗研究來填補這一空白。