魯 哲，朱 磊

MiRNA-122調(diào)節(jié)脂代謝的研究進(jìn)展

魯 哲，朱 磊

曲阜師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院，山東 曲阜，273165。

miRNA-122最早是從小鼠的肝臟中發(fā)現(xiàn)的，miRNA-122是肝臟中高度豐富的miRNA，占miRNA總表達(dá)量的70%，miRNA-122有兩個(gè)亞型，分別是miRNA-122a和miRNA-122b兩種，抑制miRNA-122的表達(dá)，膽固醇的合成效率降低，并且miRNA-122是調(diào)節(jié)脂代謝的關(guān)鍵miRNA。低氧訓(xùn)練能夠起到預(yù)防脂代謝紊亂等疾病，其機(jī)制可能是低氧訓(xùn)練誘導(dǎo)體內(nèi)miRNA-122的表達(dá)抑制促進(jìn)脂類代謝發(fā)揮作用。為了促進(jìn)對(duì)脂質(zhì)代謝紊亂中miRNA122的研究，本文綜述了miRNA的功能、miRNA-122對(duì)脂代謝調(diào)節(jié)的作用機(jī)制，以及低氧與低氧訓(xùn)練對(duì)miRNA-122的表達(dá)的影響，為低氧訓(xùn)練引起的肥胖性體重減輕及脂代謝相關(guān)疾病的治療和干預(yù)提供理論依據(jù)。

microRNA-122；脂代謝；低氧訓(xùn)練

肥胖已成為全球性的問題，如何通過有效的手段控制體重是目前研究的熱點(diǎn)。身體的脂質(zhì)平衡有著嚴(yán)密的調(diào)控，如果脂質(zhì)平衡被打破，就會(huì)出現(xiàn)一系列的疾病，如肥胖和脂代謝紊亂等。miRNA-122[1]是一種肝組織特異性miRNA，在肝臟中高度表達(dá)，約占肝臟總miRNA的70%，參與調(diào)節(jié)肝臟脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)。肝臟是脂代謝最旺盛的器官，而miRNA-122又是肝臟組織特異的miRNA，因此，miRNA-122在調(diào)節(jié)肝臟功能中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。一些研究表明，miRNA-122可以調(diào)節(jié)膽固醇生物合成、脂肪酸合成和脂肪酸β氧化，低氧訓(xùn)練能顯著降低肥胖大鼠肝臟中miRNA-122的表達(dá)，但低氧訓(xùn)練通過miRNA-122調(diào)節(jié)肝臟脂代謝的分子機(jī)制還未完全清楚。因此，本文通miRNA的合成與功能，miRNA-122對(duì)脂代謝的調(diào)節(jié)，以及低氧訓(xùn)練對(duì)miRNA-122的影響進(jìn)行綜述，探討低氧訓(xùn)練誘導(dǎo)miRNA-122調(diào)控脂代謝的可能機(jī)制，以期為減重降脂和脂代謝紊亂相關(guān)疾病的干預(yù)提供理論依據(jù)。

1 microRNA的概述

1993年，Lee[3]等人發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)小RNA基因lin-4，它具有長(zhǎng)度小、不編碼任何蛋白質(zhì)和轉(zhuǎn)錄為發(fā)夾結(jié)構(gòu)前體RNA的特點(diǎn)。隨著科學(xué)研究的不斷深入，在動(dòng)植物及其病毒中發(fā)現(xiàn)了越來越多的miRNA，并且在尿液、血漿、血清、唾液和淚液中也可以檢測(cè)到miRNA。miRNA是一種長(zhǎng)度約為22個(gè)核苷酸的短非編碼RNA，參與復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和維持健康細(xì)胞功能，如生長(zhǎng)、發(fā)育和代謝等。miRNA也是基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子，一種miRNA具有多個(gè)靶基因，一個(gè)基因同時(shí)受多個(gè)miRNA的調(diào)控。據(jù)估計(jì)，miRNA可能調(diào)控1/3的人類基因的表達(dá)。miRNA參與了一系列重要的生命過程，包括早期發(fā)育、細(xì)胞凋亡、脂肪代謝和細(xì)胞分化，然而，大多數(shù)miRNA的功能仍然存在爭(zhēng)議。

2 microRNA-122

miRNA-122也被稱為肝特異性miRNA，最近被證明是哺乳動(dòng)物肝臟損傷的一種有效的生物標(biāo)志物[4]。Lagos Quintana等人首次在小鼠肝臟中發(fā)現(xiàn)了miRNA-122，microRNA-122有兩種亞型：miRNA-122a和miRNA-122b，而miRNA-122是肝臟中最豐富的miRNA之一，成年小鼠和人類肝臟中的miRNA所占比例分別為70%和52%[5]，miRNA-122在成人肝臟中每個(gè)細(xì)胞約有66000拷貝，但是miRNA-122在其他組織中均未檢測(cè)到。miRNA-122是由人18號(hào)染色體上的HCR基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，該基因包含兩個(gè)外顯子和一個(gè)內(nèi)含子。miRNA-122對(duì)肝臟內(nèi)多種mRNAs的表達(dá)有調(diào)節(jié)作用，包括糖原合成酶1、陽(yáng)離子氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1（CAT1）和醛縮酶A。此外，miRNA122通過轉(zhuǎn)錄后直接調(diào)控cat-1的轉(zhuǎn)錄，并預(yù)測(cè)miRNA122在人類3'非翻譯區(qū)和5'非翻譯區(qū)的6個(gè)靶位點(diǎn)。最近miRNA-122也被證明是肝臟晝夜節(jié)律，炎癥，纖維化和脂蛋白分泌的重要調(diào)節(jié)者，因此，它是肝功能和脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)的重要組成部分。研究發(fā)現(xiàn)[6]，miRNA-27的靶基因主要有AMP、PMVK 、CYP7A1、PPABβ、HMGCSI、CAT1、HMGCR和DHCR7。

3 miRNA-122與脂代謝

miRNA-122與肝功能特別是脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)密切相關(guān)，一方面，miRNA-122刺激脂肪生成和膽固醇合成，另一方面，miRNA-122抑制了β氧化的能力。與高脂飲食相比，正常飲食中miRNA-122的表達(dá)與脂肪沉積密切相關(guān)。在動(dòng)物研究中[7]，參與肝臟脂質(zhì)合成的基因有和是miRNA-122的靶基因。研究表明[8]，miRNA-122是成人肝臟膽固醇和脂肪酸代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，是調(diào)節(jié)膽固醇和脂肪酸代謝來調(diào)控脂代謝的，提示miRNA-122可能是脂代謝疾病的一個(gè)的治療的靶點(diǎn)。

3.1 miRNA-122調(diào)節(jié)膽固醇的代謝

血漿膽固醇水平主要由肝臟控制，因?yàn)楦闻K負(fù)責(zé)脂蛋白的產(chǎn)生、膽固醇攝取及膽固醇排泄，并且通過RCT去除過量的全身膽固醇[7]。miRNA-122是一種肝臟特異性miRNA-122，是肝臟中最豐富的miRNA之一，在膽固醇代謝中起著重要的作用。與大多數(shù)抑制基因表達(dá)的miRNA相比，miRNA-122可促進(jìn)膽固醇相關(guān)基因的表達(dá)，miRNA-122表達(dá)的上調(diào)可能改變肝臟中膽固醇生物合成相關(guān)基因的上調(diào)，從而促進(jìn)機(jī)體內(nèi)膽固醇的合成[9]，而miRNA-122 的缺失則會(huì)導(dǎo)致多種膽醇合成相關(guān)基因表達(dá)出現(xiàn)顯著的下降，從而引起血漿和肝臟膽固醇含量的降低[10]。Cheung O等人[11]發(fā)現(xiàn)miRNA-122a能下調(diào)甾醇調(diào)節(jié)因子結(jié)合蛋白-1c（srebp-1c）、HMGCR的表達(dá)，參與肝臟膽固醇的代謝。ChristineEsau1等人[12]研究發(fā)現(xiàn)，抑制miRNA-122的閾值水平會(huì)導(dǎo)致血漿膽固醇穩(wěn)態(tài)水平的變化，而對(duì)miRNA-122的進(jìn)一步抑制，發(fā)現(xiàn)血漿膽固醇穩(wěn)態(tài)水平則沒有反應(yīng)。Krutzfeldt等人[9]用“拮抗劑”下調(diào)小鼠組織中miRNA-122的表達(dá)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，血漿膽固醇含量明顯下降。Song等人發(fā)現(xiàn)[13]其中一種途徑是膽固醇分解為膽汁酸，通過酶膽固醇7α-羥化，并且被排出體外，與此同時(shí)CYO7a1也受到miRNA-122調(diào)節(jié)，通過破壞CYP7A1基因的穩(wěn)定性，減少CYP7A1的翻譯和膽汁酸的合成，達(dá)到調(diào)控的目的。在魚類虹鱒魚中研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-122通過抑制肝Fas蛋白的表達(dá)，增加膽固醇降解和排泄相關(guān)基因的表達(dá)，增加餐后葡萄糖濃度，降低脂肪生成和血漿膽固醇濃度。而在小鼠體內(nèi)下調(diào)miRNA-122可導(dǎo)致LDL和HDL在血漿總膽固醇中的含量持續(xù)降低。綜上所述，上調(diào)miRNA-122的表達(dá)能促進(jìn)肝臟內(nèi)膽固醇合成相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)，下調(diào)miRNA-122的表達(dá)可導(dǎo)致血漿和肝臟膽固醇的降低，因此，無(wú)論是人還是動(dòng)物，miRNA-122都可以通過調(diào)節(jié)膽固醇合成和輸出途徑在肝臟代謝中發(fā)揮重要作用。

3.2 miRNA-122調(diào)節(jié)脂肪酸的代謝

在miRNA-122調(diào)節(jié)脂肪酸的研究中，Elmén J等人[14]使用經(jīng)鎖定核酸修飾的寡核苷酸作為miRNA-122的拮抗劑，結(jié)果表明，綠猴血漿中總膽固醇濃度與脂肪酸含量呈劑量依賴性下降，同樣給非洲綠猴靜脈注射，而非洲綠猴也獲得了同樣的結(jié)果。此外，在飼喂高脂飼料大鼠研究中發(fā)現(xiàn)[15]，抑制miRNA-122表達(dá)，結(jié)果顯示，大鼠脂肪顆粒變性程度明顯改善，脂肪酸氧化程度增加，它可能通過增加脂肪酸氧化和降低肝臟中甘油三酯的含量來降低脂肪肝的發(fā)病率，而這些結(jié)果與miRNA-122調(diào)控脂肪酸合成酶、乙酰輔酶A羧化酶1和乙酰輔酶A羧化酶2表達(dá)有關(guān)，進(jìn)而與參與脂肪酸合成和氧化的觀察結(jié)果一致。Qiang J[7]研究發(fā)現(xiàn)，刺激轉(zhuǎn)錄因子和導(dǎo)致肝臟脂肪酸含量增加，下調(diào)miRNA-122能直接作用于和，從而促進(jìn)脂肪酸的代謝。綜上所述，抑制miRNA-122的表達(dá)可以促進(jìn)脂肪酸的代謝。

4 miRNA調(diào)節(jié)脂代謝的作用機(jī)制

miRNA-122 的靶基因主要包括AMP、PMVK 、CYP7A1、PPABβ、HMGCSI、CAT1、HMGCR和DHCR7。Esau C[10]用ASO抑制了正常小鼠miRNA-122的表達(dá)，導(dǎo)致血漿膽固醇水平降低，肝臟脂肪酸氧化增加，肝臟脂肪酸和膽固醇的合成率降低，中樞代謝傳感器AMPK的激活率升高，因此，結(jié)果表明，抑制miRNA-122可降低血漿膽固醇水平，肝脂肪變性明顯改善，幾個(gè)生脂基因降低。Cheung O等人[11]發(fā)現(xiàn)miRNA-122a可負(fù)性調(diào)節(jié)類固醇調(diào)節(jié)因子結(jié)合蛋白-1c，脂肪酸合成酶（FAS），HMGCR的表達(dá)，參與肝臟的膽固醇的代謝，而HMGCR靶基因是膽固醇合成的限速酶，在膽固醇的合成過程中起著不可或缺的作用。Shibata等人[13]研究表明，沉默肝細(xì)胞miRNA-122的表達(dá)可下調(diào)細(xì)胞因子信號(hào)抑制因子SOCS 3的表達(dá)，然而，上調(diào)SOCS-3的表達(dá)可以恢復(fù)miRNA-122的表達(dá)，從而增加膽固醇和脂肪酸的水平。Qiang J等人[7]分析系統(tǒng)驗(yàn)證了miRNA-122在細(xì)胞水平上與其潛在靶基因的結(jié)合位點(diǎn)，在2-8位置識(shí)別了一個(gè)序列3‘-UTR，并與miRNA-122的5’端完全互補(bǔ)，隨miRNA-122的過度表達(dá)，熒光素酶報(bào)告的相對(duì)活性與靶點(diǎn)有關(guān)，SCDHEK293T顯著降低，突變了3‘-UTR的6個(gè)堿基這是對(duì)miRNA-122種子區(qū)的補(bǔ)充，并構(gòu)建了目標(biāo)位點(diǎn)的突變報(bào)告載體，miRNA-122不能抑制熒光素酶的活性，在6個(gè)堿基點(diǎn)突變后，確認(rèn)它是兩個(gè)堿基之間的結(jié)合位點(diǎn)，提示，高脂飲食應(yīng)激下miRNA-122表達(dá)下調(diào)在肝脂質(zhì)代謝中起重要作用。

5 低氧及低氧訓(xùn)練對(duì)miRNA-122的調(diào)節(jié)

已經(jīng)證實(shí)低氧訓(xùn)練有利于通過減少機(jī)體脂肪重量降低體重，低氧環(huán)境下的耐力運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)脂肪酸β氧化關(guān)鍵酶CPT1的mRNA表達(dá)，改善營(yíng)養(yǎng)性肥胖大鼠骨骼肌脂肪代謝。因此，現(xiàn)階段更多的關(guān)注點(diǎn)是低氧訓(xùn)練誘導(dǎo)miRNA調(diào)控脂代謝相關(guān)基因的研究。Kulshreshtha等人[16]在缺氧的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，miRNA-122的表達(dá)下調(diào)。Zhang Z等人[17]而在心肌缺氧方面的研究中發(fā)現(xiàn)，miRNA-122的表達(dá)與抑制PTEN/PI3K/AKT通路和自噬有關(guān)，因此，miRNA-122基因的下調(diào)可以保護(hù)H9C2心肌細(xì)胞免受缺氧的損傷與凋亡，如預(yù)期的那樣，miRNA-122基因可增強(qiáng)細(xì)胞活力和細(xì)胞遷移，抑制缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。荊文等人研究發(fā)現(xiàn)[18]，低氧訓(xùn)練可能通過HIF-1α - miRNA-122-5p - SREBP-1c途徑調(diào)節(jié)肥胖大鼠肝臟脂代謝，而低氧訓(xùn)練誘導(dǎo)HIF-1α的表達(dá)升高，依次下調(diào)C/EBPα和miRNA-122-5p的表達(dá)，進(jìn)通過增加SREBP-1C、FASN、ACC1和降低CPT1A的表達(dá)，抑制肝臟脂肪酸的合成，促進(jìn)脂肪酸氧化，改善肝臟脂質(zhì)代謝。朱磊[19]研究表明，低氧訓(xùn)練可能通過抑制肥胖大鼠肝臟miRNA-122而負(fù)調(diào)控PPARγ和PPARβ表達(dá)，進(jìn)而影響下游靶基因的表達(dá)并促進(jìn)肝臟膽固醇、HDL-C轉(zhuǎn)運(yùn)和脂肪酸氧化，最終改善脂質(zhì)水平并導(dǎo)致肥胖大鼠內(nèi)臟脂肪減少。

綜上所述，盡管低氧和低氧訓(xùn)練可以改變miRNA-122的表達(dá)，其機(jī)制可能是低氧訓(xùn)練能誘導(dǎo)體內(nèi)miRNA-122的表達(dá)抑制促進(jìn)脂類代謝發(fā)揮作用。

6 小結(jié)與展望

綜上所述，miRNA-122其調(diào)控脂代謝的作用機(jī)制主要是通過影響膽固醇合成與轉(zhuǎn)化、脂肪酸β氧化途徑調(diào)控脂代謝，進(jìn)而降低體重。低氧可刺激miRNA-122的表達(dá)，影響機(jī)體脂質(zhì)代謝。然而，miRNA-122對(duì)脂質(zhì)代謝的調(diào)控機(jī)制及其缺氧和運(yùn)動(dòng)刺激miRNA-122對(duì)脂質(zhì)代謝的分子機(jī)制仍存在爭(zhēng)議，有待進(jìn)一步研究。因此，在低氧訓(xùn)練中通過miRNA-122的表達(dá)調(diào)控脂質(zhì)代謝，為科學(xué)降脂減肥提供了理論依據(jù)，而低氧和運(yùn)動(dòng)也可作為預(yù)防和控制脂代謝相關(guān)疾病的干預(yù)手段。

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Advances in Research on miRNA-122 Regulating Lipid Metabolism

LU Zhe, ZHU Lei

College of Physical Education and Sports Science, Qufu Normal University, Qufu Shandong, 273165, China.

MiRNA-122 is a highly abundant miRNA in the liver, accounting for 70% of the total miRNA expression. There are two subtypes of miRNA-122, namely miRNA-122a and miRNA-122b. miRNA-122 inhibits the expression of miRNA-122 and reduces the synthesis efficiency of cholesterol.Hypoxia training can prevent lipid metabolism disorders and other diseases, and the mechanism may be that hypoxia training induces inhibition of miRNA-122 expression in vivo to promote lipid metabolism.In order to promote the research on miRNA-122 in lipid metabolism disorders, this paper summarized the function of miRNA, the mechanism of miRNA-122 on lipid metabolism regulation, and the effect of hypoxia and hypoxia training on the expression of miRNA-122, providing theoretical basis for the treatment and intervention of obesity weight loss caused by hypoxia training and lipid metabolism related diseases.

MicroRNA-122; Fat metabolism; Hypoxic training

G804-23

A

1007―6891（2019）05―0025―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2019.05.07

2019-05-05

2019-06-20

1.中國(guó)博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目（2017M622161）；2.山東省研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃（SDYY16089）。