龍春梅 綜述，鐘 萍 審校

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州 遵義 563000； 2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院，四川 成都 610072)

miRNA最早是由Lee等于1993年在線蟲中發(fā)現(xiàn)[1]。Lee等通過抑制lin-4基因來控制秀麗隱桿線蟲幼蟲發(fā)育的時間。當(dāng)Lee等分離了lin-4基因后，發(fā)現(xiàn)lin-4不產(chǎn)生編碼蛋白質(zhì)的mRNA，而是產(chǎn)生一種短的非編碼RNA，即lin-4編碼的小RNA片段通過與lin-14的3’ UTR的不完全配對互補，進(jìn)一步影響lin-4的翻譯。接著2000年，第二個小RNA被發(fā)現(xiàn)。let-7RNA通過抑制lin-41以促進(jìn)秀麗隱桿線蟲發(fā)育后期的轉(zhuǎn)變[2]。并且發(fā)現(xiàn)let-7RNA在許多物種中是保守的[3]。一年后，研究人員又發(fā)現(xiàn)lin-4和let-7編碼的小RNA只是眾多小RNA中的一部分。科研人員開始使用“microRNAs”來表示這類小的調(diào)節(jié)性RNA[4]。

目前認(rèn)為miRNA是一種大小約為 18～25個堿基的非編碼單鏈小分子RNA，是由單鏈 RNA 前體(pre-miRNA)經(jīng)過 Dicer 酶加工后生成，它通過與其目標(biāo)mRNA 分子的 3′端非編碼區(qū)域(3′untranslatedregion，3′UTR)互補匹配從而影響該 mRNA 分子的翻譯[5]。大多數(shù)microRNAs具有高度保守性、時序性、組織特異性等特點[6]，在不同組織、不同發(fā)育階段中miRNAs 的水平有顯著差異，這種表達(dá)模式具有分化的時序性和位相性，提示miRNAs有可能作為調(diào)控基因表達(dá)的分子在各項生命過程中發(fā)揮重要作用。而miRNA-375 是一個研究較為廣泛的miRNA，位于人類第 2 號染色體上，而位于大鼠 1號染色體上。miRNA-375位于 cryba2 之間的基因間區(qū)域(b-A2 晶狀體蛋白，眼睛晶狀體組分)和 Ccdc108(含卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì) 108)之間，屬于基因間型的miRNA[7]。miRNA-375最早發(fā)現(xiàn)于胰島β細(xì)胞內(nèi)，參與胰島的形成及胰島素的分泌[8]。

隨著對于miRNA表達(dá)譜的深入研究，而近年來大量研究發(fā)現(xiàn)其幾乎參與了所有的細(xì)胞生物學(xué)過程，包括個體生長、發(fā)育、分化、代謝、凋亡等，目前各類研究已將 miRNA-375 的功能進(jìn)行了一定的闡述，其在糖尿病、原發(fā)性高血壓、先天性心臟病、腫瘤等疾病中均有一定的表現(xiàn)。

1 miRNA-375與糖尿病的關(guān)系

糖尿病是一組由多病因引起的以慢性高血糖為特征的代謝性疾病，由胰島素分泌和(或)作用缺陷所引起。1型糖尿病和2型糖尿病都伴隨著進(jìn)行性β細(xì)胞凋亡。1型糖尿病是一種自免疫性疾病，通過免疫攻擊β細(xì)胞引起β細(xì)胞進(jìn)行性死亡，多基因遺傳因素和環(huán)境因素共同參與其發(fā)病過程。2型糖尿病發(fā)病機制相對復(fù)雜，從以胰島素抵抗為主伴胰島素進(jìn)行性分泌不足到以胰島素進(jìn)行性分泌不足為主伴胰島素抵抗[9]。研究發(fā)現(xiàn)[8]miRNA-375可在胰島細(xì)胞中特異性表達(dá)，維持著α細(xì)胞和β細(xì)胞的正常數(shù)量，同時在胰腺發(fā)育、細(xì)胞生長和增殖中扮演著重要角色。

1.1 miRNA-375與胰島素的合成和分泌胰島素是胰腺內(nèi)胰島β細(xì)胞受內(nèi)源性或外源性物質(zhì)刺激而分泌的一種蛋白質(zhì)類激素，對維持人體血糖的平衡起著重要作用，它的分泌不足，將引起高血糖、糖尿病及糖尿病并發(fā)癥。近年來相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)miRNA-375可以調(diào)控胰島素的合成和分泌，在β細(xì)胞中過表達(dá)miRNA-375會減少胰島素分泌，然而低表達(dá)miRNA-375 就能促進(jìn)胰島素分泌，說明miRNA-375與2型糖尿病胰腺分泌有著極大的相關(guān)性[10]。miRNA-375已成為調(diào)節(jié)人體血糖的平衡器。miRNA-375通過調(diào)控重組胰島素樣生長因子l(Mtpn)從而改變細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)肌動蛋白絲組成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，促進(jìn)含胰島素的小泡和細(xì)胞膜融合，從而釋放胰島素。miRNA-375還通過與Mtpn的mRNA 結(jié)合，負(fù)性調(diào)控Mtpn蛋白質(zhì)的表達(dá)，抑制胰島素分泌。另一項研究發(fā)現(xiàn)miRNA-375能負(fù)調(diào)控磷脂酰肌醇依賴型蛋白激酶1(phos—phoinositide dependent kinase 1，PDKl)的表達(dá)，進(jìn)而下調(diào)胰島素的表達(dá)。而且葡萄糖也能下調(diào)胰島β細(xì)胞中的miR-375 的轉(zhuǎn)錄，PDK1表達(dá)量進(jìn)而增加，促進(jìn)細(xì)胞合成胰島素[11]。

1.2 miRNA-375與胰島的生長、發(fā)育miR-375不僅影響胰島素的合成和分泌，同時在胰島β細(xì)胞的生長發(fā)育過程中起著非常重要的地位[12]。miR-375通過調(diào)控β細(xì)胞分化過程中的基因表達(dá)[13]，并在轉(zhuǎn)錄水平特異性地調(diào)節(jié)胰島表達(dá)。成熟的miR-375作用于它的靶基因以發(fā)揮其功能。例如Soxl7、Sox9、GATA6、Hnflβ和Pax6；Cavl、Id3、Aifml、Eenel、HuD、cadml等是胰腺細(xì)胞的生長和增殖的相關(guān)靶基因。miR-375的過表達(dá)可以抑制Hnf1β和Pax6 蛋白表達(dá)，但是抑制miR-375 的表達(dá)又可上調(diào) Hnf1β 和 Pax6 蛋白的表達(dá)[9]。miR-375是通過調(diào)控以上這些因子來實現(xiàn)對胰腺生長發(fā)育的調(diào)節(jié)的。

1.3 循環(huán)miRNA-375可作為2型糖尿病生物標(biāo)志物循環(huán)及體液中存在豐度不同的DNA或RNA分子，在不同體液中miRNA的類別和濃度存在差異，而且血液中miRNAs濃度和類別的變化與多種疾病相關(guān)。這提示循環(huán)miRNA可以充當(dāng)一種生物標(biāo)志物來輔助診斷某些疾病。研究表明miRNAs有一些作為生物標(biāo)志物的有利條件[14]：①循環(huán)miRNAs來源豐富，不僅存在于血液里，還存在于體液中，如尿液、唾液、羊水和乳汁等[15]。②大部分miRNAs具有高度保守性，可將大量實驗結(jié)果運用到疾病的研究上。③循環(huán)中的miRNAs有較好的穩(wěn)定性，采用常規(guī)總RNA 提取方法就可以獲得滿足實驗要求的 miRNAs。這樣血清或血漿中提取的miRNA均可作為可靠的樣本[16]。④循環(huán)miRNAs易于檢測，目前認(rèn)為qRT-PCR方法操作便捷、高效，而且具有相對的特異性和敏感性。而miR-375是一個在進(jìn)化上高度保守的miRNA，在胰島β細(xì)胞中表達(dá)。在人和小鼠的胰腺中，miRNA-375是表達(dá)量最高的一個miRNAs，所以可將其作為胰島特異性的標(biāo)志物，進(jìn)一步作2型糖尿病生物標(biāo)志物。

1.4 miR-375與2型糖尿病早期診斷 2型糖尿病患者在患病早期并沒有明顯的“三多一少”等癥狀，但是在機體內(nèi)部可能已經(jīng)發(fā)生了一些變化。UKPDS的研究表明，新診斷的2型糖尿病患者中其胰島β細(xì)胞功能已下降至二分之一，而在糖耐量異常、空腹血糖異常或2型糖尿病初期，通過生活方式及藥物干預(yù)可明顯延長糖尿病的進(jìn)程。在疾病早期應(yīng)用循環(huán)標(biāo)記物檢測是一個可行的辦法。而在2型糖尿病易感非糖尿病個體(s-NGT)和新診斷2型糖尿病患者血清中miR-375有顯著性差異。2型糖尿病前驅(qū)個體和新診斷的2型糖尿病個體，血清miR-375的水平也有顯著性差異[17]。因此miR-375 可作為2型糖尿病早期診斷的指標(biāo)之一。

2 miRNA-375 與原發(fā)性高血壓

原發(fā)性高血壓是慢性血管疾病的重要危險因素之一，其發(fā)病機制主要包括神經(jīng)機制、腎臟機制、激素機制、血管機制、胰島素抵抗等。約50%原發(fā)性高血壓患者存在不同程度胰島素抵抗，在肥胖、血甘油三酯升高、高血壓及糖耐量減退同時并存的四聯(lián)癥患者中最為明顯。近年來認(rèn)為胰島素抵抗是2型糖尿病和高血壓發(fā)生的共同生理基礎(chǔ)。多數(shù)認(rèn)為胰島素抵抗造成繼發(fā)性高胰島素血癥引起的，繼發(fā)性高胰島素血癥使腎臟水鈉重吸收增強，交感神經(jīng)系統(tǒng)活性亢進(jìn)，動脈彈性減退，從而使血壓升高。miRNA-375最早認(rèn)為在胰腺中特異性表達(dá)，參加轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控。后續(xù)一系列研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-375的靶基因和靶蛋白比較多，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，目前認(rèn)為miRNA-375在高血壓的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用。江洪等[18]實驗發(fā)現(xiàn)原發(fā)性高血壓組miRNA-375表達(dá)水平高于健康組。因此我們可以推斷miRNA-375過高表達(dá)或許參與原發(fā)性高血壓疾病的發(fā)生和發(fā)展，進(jìn)一步探討miRNA-375在高血壓病中的調(diào)控機制，盡可能的尋找miRNA-375的調(diào)控基因以及靶基因，以miRNA-375為靶點設(shè)計小分子物質(zhì)拮抗miRNA-375的作用，或許可以作為治療高血壓病的藥用靶向。

3 miRNA-375 與先天性心臟病

王麗華等[19]通過實驗發(fā)現(xiàn)miRNA-375在室間隔缺損胚胎心肌組織中的表達(dá)顯著升高，還有研究表明miRNA-375在先天性心臟病胎兒的孕母(妊娠 18～22 周)血液中也呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)[20]。而心臟胚胎時期的發(fā)生發(fā)育主要受 Notch、BMP、PKB/AKT 等信號通路的調(diào)控[21]。其中Notch 信號通路參與了心臟房室管、瓣膜、流出道及肌小梁的形成等過程，其關(guān)鍵分子突變可導(dǎo)致一系列的先天性心臟病[22]。王麗華等[19]研究獲得了miRNA-375過表達(dá)可致斑馬魚心臟發(fā)育異常的證據(jù)，并揭示了其抑制 P19 細(xì)胞增殖、促進(jìn)其凋亡、抑制其向心肌細(xì)胞分化的作用，而其具體機制可能涉及 miRNA-375 對靶基因 Notch2 及其 Notch 信號通路的調(diào)控，從而為先天性心臟病的預(yù)治提供了可能的干預(yù)新靶標(biāo)。

4 miRNA-375與腫瘤的關(guān)系

隨著對miRNAs的深入研究，發(fā)現(xiàn)miRNA-375不僅存在于胰腺組織中，更廣泛的存在于各組織器官中并且在癌細(xì)胞的凋亡、增殖和分化過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它們或者是致癌基因，或者是充當(dāng)著腫瘤抑制物成分，它們表達(dá)量的變化或多或少的影響著癌癥的發(fā)生發(fā)展[23，24]。眾多研究發(fā)現(xiàn)[25，26]，在頭頸部腫瘤、肝癌、胃癌、骨腫瘤等腫瘤中明顯下調(diào)，但在乳腺癌和前列腺癌中卻顯著上調(diào)。并且miRNA-375在前列腺癌和乳腺癌中起到促腫瘤生長作用。因此miRNA-375可能成為調(diào)控腫瘤細(xì)胞生長的一個新靶點，并且miRNA-375表達(dá)水平的監(jiān)測能促進(jìn)腫瘤的早期診斷和預(yù)后判斷。

5 展望

miRNA 的發(fā)現(xiàn)改變了對基因表達(dá)調(diào)控的常規(guī)理解。隨著對 miRNA 了解的深入，其在細(xì)胞分化、生物發(fā)育及疾病發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮巨大的作用，引起了科研工作者越來越多的的關(guān)注。隨著對miRNA 作用機理的進(jìn)一步的深入研究，以及利用最新的基因芯片技術(shù)和高通量測序水平對于miRNA和疾病之間的關(guān)系進(jìn)行研究，將會使人們對于高等真核生物基因表達(dá)調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)理解提高到一個新的水平。這也將使 miRNA-375 可能成為疾病診斷的新的生物學(xué)標(biāo)記，還可能使得這一分子成為藥靶，或是模擬這一分子進(jìn)行新藥研發(fā)，將可能會給人類疾病的治療提供一種新的手段。