宋 健 陳曉會 胡慶鷹 夏禹華 閆 冰 王智慧

(吉林大學第二醫(yī)院心內(nèi)科，吉林 長春 130041)

miRNAs在冠心病合并糖尿病患者發(fā)病過程中的關(guān)聯(lián)性

宋 健 陳曉會 胡慶鷹1夏禹華 閆 冰 王智慧

(吉林大學第二醫(yī)院心內(nèi)科，吉林 長春 130041)

miRNA;冠心??；糖尿病

根據(jù)國家心血管病中心發(fā)布的《中國心血管病報告2015》顯示，目前心血管病死亡仍占城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位，農(nóng)村為44.6%，城市為42.51%，并且今后10年心血管病患病人數(shù)仍將快速增長。而糖尿病是動脈粥樣硬化性血管病的獨立危險因素之一，糖代謝異常與心血管疾病之間有著緊密聯(lián)系〔1〕。近年來發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)中存在著miRNAs，且不同疾病中血液中miRNAs的表達不同，因而根據(jù)血液中miRNAs的不同表達狀態(tài)可以早期診斷和評估疾病的發(fā)生發(fā)展〔2〕。本文就近幾年有關(guān)冠心病合并糖尿病患者的miRNAs表達最新研究進展進行匯總分析。

1 miRNAs及循環(huán)中miRNAs的特性

miRNAs是一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為22 nt的非編碼單鏈RNA分子，主要參與轉(zhuǎn)錄后基因表達調(diào)控〔3〕。 miRNAs通過和靶基因mRNA堿基配對引導沉默復合體(RISC)降解mRNA或阻礙其翻譯來發(fā)揮其作用〔4〕，但miRNAs的作用具有復雜性及特殊性，具體某一miRNA的作用方式及其與各系統(tǒng)疾病發(fā)病的關(guān)系仍是目前的研究熱點。近年來許多研究證明miRNAs參與體內(nèi)許多生理反應(yīng)的調(diào)節(jié)過程，如細胞的生長、凋亡及分化、胰島素的分泌等，而其表達異常則會引起某些疾病的發(fā)生或加劇疾病的進展。miRNAs具有良好的穩(wěn)定性和組織特異性〔5〕。循環(huán)中的miRNAs可通過血液傳遞到受體細胞，從而進行靶基因的調(diào)節(jié)〔6〕。并且循環(huán)中miRNAs很容易用qRT-PCR、PCR-RLFP、基因芯片等技術(shù)檢測出來〔7〕。上述特點使miRNAs可能成為相關(guān)疾病的一種新的生物學診斷指標及潛在的治療靶點。

2 miRNAs在冠心病合并糖尿病患者的表達及作用機制

糖尿病是心腦血管病的高危因素，通過升高全身系統(tǒng)內(nèi)葡萄糖水平、誘發(fā)胰島素抵抗、血管內(nèi)炎癥及血液高凝狀態(tài)，進一步導致內(nèi)皮功能紊亂和血管并發(fā)癥，加劇冠心病的臨床進展。

2.1 代謝功能紊亂 早期糖代謝異常引起的胰島素抵抗和胰島素分泌受損導致的血管壁結(jié)構(gòu)和功能的改變是糖尿病血管并發(fā)癥的重要原因。

2.1.1 誘發(fā)胰島素抵抗 葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白(GLUT)4是調(diào)節(jié)胰島素的葡萄糖轉(zhuǎn)運體，主要存在于脂肪，骨骼或心臟組織〔8〕。胰島素能夠誘導GLUT4從細胞內(nèi)囊泡轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)膜上，進而促使循環(huán)中葡萄糖順濃度梯度異化擴散，從而加速肌細胞攝取葡萄糖 。實驗研究發(fā)現(xiàn)在大鼠2型糖尿病模型和胰島素抵抗細胞模型中mir-106 b，miR-27a和miR-30 d表達上調(diào)，這些miRNAs表達升高通過抑制GLUT4，磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(MAPK 14和PI3K)調(diào)節(jié)亞基β，減弱GLUT4的信號通路的作用，進而導致胰島素抵抗的形成〔9〕。miR-29a的過表達則可以抑制過氧化物增殖物受體(PPARδ)基因的表達，進而影響過氧化物酶體增殖物激活受體-γ類激活蛋白(PGC)-1α的表達，PPARδ/ PGC-1α依賴信號共同作用，降低胰島素依賴型葡萄糖攝取和三磷酸腺苷(ATP)生成。此外，過表達的miR-29a也可降低GLUT4的表達水平，誘導體內(nèi)形成胰島素抵抗〔10〕。除此之外，還有許多miRNAs被證明與胰島素抵抗相關(guān)，例如：miR-135高表達可通過下調(diào)Insr基因表達，影響降血糖組織中信號分子的表達，進而影響胰島素發(fā)揮作用的相關(guān)通路，參與胰島素抵抗形成〔11〕。而miR-16低表達通過作用于rp70s6k1信號通路影響胰島素作用〔12〕。

2.1.2 胰島素分泌不足 胰島素是由胰島β細胞分泌的一種蛋白質(zhì)激素，主要參與調(diào)節(jié)糖代謝，控制血糖平衡，因此各種原因?qū)е乱葝uβ細胞損害均會影響胰島素的分泌。miR-375在胰島β細胞中大量表達，通過的直接堿基互補結(jié)合到3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶(PDK1)基因3′非編碼區(qū)(3′UTR)上，從而抑制PDK1基因表達，進而減少胰島素的分泌〔13〕。但近期有實驗證明miR-375不僅表達于胰島β細胞，而且更多表達于肺癌、胃腸道、甲狀腺和腎上腺的各種神經(jīng)內(nèi)分泌細胞〔14〕。因此循環(huán)中mir-375表達升高是否能作為胰腺損傷的特異性診斷指標尚需進一步實驗證實。近期研究表明miR-21在糖尿病小鼠模型胰腺組織中表達降低，與胰島β細胞功能障礙密切相關(guān)，miR-21通過調(diào)節(jié)其下游基因(SOX6，RPBJ 和 HES1)在胰島素分泌細胞生長過程中起著雙向調(diào)節(jié)作用，而在1型糖尿病患者血液循環(huán)中mir-21表達也明顯降低，表明其可作為新的生物學指標預測早期糖尿病的發(fā)生〔15〕。體內(nèi)高血糖狀態(tài)對內(nèi)皮及平滑肌細胞產(chǎn)生損傷，使血管形成有利于炎癥/血栓形成狀態(tài)，最終導致冠心病的發(fā)生。

2.2 對心肌細胞的影響 循環(huán)中高葡萄糖水平可直接作用于心肌細胞，表現(xiàn)為心肌細胞肥大、心肌纖維化、心肌細胞凋亡等病理生理改變，進一步加劇冠心病的進展。Duan等〔16〕研究指出在糖尿病大鼠模型中伴隨心肌細胞肥大，mir-150表達明顯降低，而P300轉(zhuǎn)錄輔激活子的表達明顯升高，進一步研究表明，高糖通過激活PKCβ2進而使miR-150表達下調(diào)，mir-150過表達可以抑制P300 3′-UTR熒光素酶報告基因的活性及內(nèi)源性p300的表達，抑制高糖誘導的心肌細胞肥大。另一項研究則表明葡萄糖誘導的心肌細胞肥大與mir-133a表達降低有關(guān)，mir-133a可作用于胰島素樣生長因子受體(IGF1R)和糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)蛋白激酶(SGK1)，使其表達上調(diào)和并激活SGK1，進一步作用于蛋白激酶B(PKB)，參與心肌細胞肥大的病理過程。此外在糖尿病小鼠模型中mir-133a過表達可以抑制胚胎成纖維細胞2C(MEF2C)表達的上調(diào)，與此同時，MEF2也可以調(diào)節(jié)mir-133a的活性，因此兩者之間可能存在一個正反饋循環(huán)，進一步加重心肌病變的進展〔17〕。并且mir-133a過表達可作用于靶基因轉(zhuǎn)膠蛋白2(TAGLN2)，抑制半胱氨酸蛋白酶-9(caspase-9)、caspase-3、caspase-8的表達，進而抑制心肌細胞凋亡〔18〕。有研究表明mir-21、mir-29、mir-133等表達異常也與心肌細胞纖維化病理改變密切相關(guān)〔19〕。

2.3 血管內(nèi)皮損傷及功能障礙 miRNAs在血管的形成和功能上起著關(guān)鍵作用，目前研究較多的是miR-126，已有研究表明mir-126通過作用于靶基因Spred1 和PIK3R2影響MAPK和PI3K信號通路來調(diào)控血管生成反應(yīng)，另外還可以通過作用于血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)-A及血管細胞黏附分子(VCAM)-1來影響內(nèi)皮細胞功能〔20〕。并且miR-126被證明是主要不良心血管事件(MACE)的獨立危險因素〔27〕。而同期研究則研究表明在糖尿病患者中也存在miR-126表達的改變，其降低先于糖尿病臨床癥狀出現(xiàn)，miR-126水平與糖尿病的發(fā)病呈負相關(guān)(P=0.0158)，因此mir-126有望成為一種新的非侵入性的快速診斷的指標來預測高危人群發(fā)生2型糖尿病的風險〔22〕。血糖水平升高可引起miR-126的表達發(fā)生改變，而miR-126在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞功能及血管再生及炎癥反應(yīng)中起著重要作用〔23〕，因此miR-126可能成為冠心病合并糖尿病新的血清學檢測指標及治療靶點。此外，mir-221/222在血管平滑肌細胞及內(nèi)皮細胞的生理中起著重要作用，主要參與血管損傷過程中的血管重塑，維持血管內(nèi)皮的完整性和支持靜態(tài)內(nèi)皮細胞表型，通過作用于與誘導收縮蛋白表達有關(guān)的細胞周期調(diào)控因子p21Waf1/Cip1、p27Kip1和 p57Kip2，靶向激活血管內(nèi)皮細胞的再生活性，在動脈粥樣硬化初始階段miR-221/222血管表達上調(diào)可抑制血管內(nèi)皮細胞增生，引起內(nèi)皮功能障礙與內(nèi)皮細胞凋亡〔24〕。

2.4 血管內(nèi)炎癥 糖尿病表現(xiàn)為一種全身炎癥狀態(tài)，損害血管內(nèi)皮功能，并有助于動脈粥樣硬化的形成〔25〕。目前，下列因子已被證明參與體內(nèi)炎癥狀態(tài)有助于糖尿病血管并發(fā)癥：促炎性細胞因子〔白細胞介素(IL)-1、-6、-18，腫瘤壞死因子(TNF)-α，C反應(yīng)蛋白(CRP)〕、趨化因子〔單核細胞趨化蛋白(MCP)-1、調(diào)節(jié)激活正常T細胞表達和分泌(RANTES)〕，黏附分子〔細胞間黏附分子(ICAM)-1，VCAM1、E-選擇素〕和核因子(NF)-κB。近期一項研究指出糖尿病和高脂血癥可引起代謝性炎癥和細胞因子的產(chǎn)生，作用于血管平滑肌細胞，選擇性下調(diào)miR-10a、 miR-139b、miR-206和miR-222，增加鏈接蛋白和Rho激酶的表達，導致血管高反應(yīng)性和收縮功能障礙〔26〕。另一項臨床研究則證實mir-146a的表達與糖化血紅蛋白、胰島素抵抗、靶基因TRAF6和NF-κB的表達水平及循環(huán)中的TNF-α和IL-6水平呈負相關(guān)，但由于橫斷面研究的性質(zhì)，此研究不能建立因果關(guān)系，需進一步細胞培養(yǎng)和動物模型實驗證實其相關(guān)性的確切作用〔27〕。

2.5 血液高凝狀態(tài) 糖尿病患者表現(xiàn)出血小板活化、黏附、聚集增強，血小板聚集的數(shù)量的增加，凝血因子(包括纖維蛋白原、凝血因子Ⅶ、Ⅷ因子，Ⅺ、Ⅻ因子，激肽釋放酶等)水平升高和血小板活化的產(chǎn)物(如β血小板球蛋白、血小板4因子，血栓素B2)增多〔28〕。而血栓形成是缺血性心血管事件發(fā)生至關(guān)重要的因素，心肌梗死(MI)和腦卒中事件大多數(shù)是由動脈粥樣硬化斑塊破裂，導致大動脈閉塞引起的〔30〕。有研究表明miR-136-5p下調(diào)及miR-424-5p上調(diào)與下肢深靜脈血栓形成密切相關(guān)〔31〕，但有關(guān)糖尿病合并冠心病血液高凝狀態(tài)相關(guān)的miRNAs研究目前較少。

3 總 結(jié)

MiRNAs與冠心病合并糖尿病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，冠心病合并糖尿病患者血液中miRNAs表達異常，通過作用不同的靶基因，促進或抑制代謝功能紊亂、心肌細胞肥大、心肌纖維化、心肌細胞凋亡、血管內(nèi)皮再生、血管內(nèi)炎癥等多種途徑，導致或加劇疾病進展。而miRNAs在血液中有著極其穩(wěn)定的特性，因此miRNAs可能成為冠心病合并糖尿病疾病發(fā)展過程中的一個診斷標志物及新的治療靶點，為疾病的診斷和治療提供幫助。

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〔2016-11-14修回〕

(編輯 袁左鳴)

王智慧(1966-)，男，教授，主任醫(yī)師，碩士生導師，主要從事冠心病介入治療研究。

宋 健(1991-)，男，碩士，主要從事冠心病臨床研究。

R446.1

A

1005-9202(2017)13-3371-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.13.114

1 廊坊市華北石油廊坊礦區(qū)第一醫(yī)院