微RNA在脂代谢相关疾病中的研究进展

余雪婷，徐玉善

(昆明医科大学第一附属医院内分泌一科，昆明 650032)

血脂是机体重要的能量物质之一，主要由血清中的胆固醇、三酰甘油(triacylglycerol，TG)和脂质组成，受遗传、年龄、饮食习惯等因素影响。脂代谢途径的异常可致多种疾病，如血脂异常、超重、肥胖症、非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)等。代谢紊乱可加速心血管疾病的发生、发展，提高患者死亡风险，其中脂代谢异常是动脉粥样硬化性心血管疾病的独立危险因素，故积极治疗脂代谢异常可有效预防动脉粥样硬化性心血管疾病[1]。脂代谢异常发生发展的机制尚不完全清楚，生活方式干预和药物治疗的效果存在一定局限性，具体有效的治疗方式有待进一步研究。

微RNA(microRNA，miRNA)是一种很小的(21～22个核苷酸)非编码RNA，经历一连串生物发生过程，核酸酶剪切加工低级的miRNA转录物，变为成熟的miRNA，之后载入沉默复合物并将其导入靶信使RNA(messenger RNA，mRNA)，导致翻译抑制和mRNA降解[2-3]。miRNA参与胰岛素分泌、TG和胆固醇生物合成及氧化应激等代谢通路，目前人类已注释miRNA有2 588种，它们在循环中性质稳定易检测，与脂代谢异常相关疾病有密切关系[4-5]。因此，miRNA可能作为新型生物标志物预测脂代谢相关疾病，并为脂代谢相关疾病的防治带来新的可能。现就miRNA在脂代谢相关疾病中的研究进展予以综述。

1 miRNA与肥胖症

肥胖症在全球呈快速增长趋势。一项研究分析整理并评估全球成人平均体质指数变化趋势提示，全球年龄标化的体质指数呈不断升高趋势，全球肥胖人口由1.05亿增加到6.41亿，增长6倍[6]。2012年我国成年人肥胖率为11.9%[7]。肥胖症已成为我国乃至世界患病率极高的疾病，可造成机体严重的代谢紊乱。越来越多的研究表明，miRNA与肥胖相关，如miR-935、miR-4772、miR-223、miR-376b与饮食诱导的肥胖相关；miR-221、miR-28、miR-486与体质指数、脂肪质量百分比、腰围及区域脂肪分布有关；miR-181a及miR-132被证明是肥胖及其相关疾病的生物标志物[8-11]。脂肪组织是导致肥胖的病理生理学重要因素，脂肪细胞增殖分化为具有内分泌功能的含脂细胞的能力是决定脂肪组织发育及功能的重要因素。可见，miRNA在调节复杂脂肪发育过程中起作用，有的miRNA在调节脂肪分化时起促进作用，而有的则呈负性调节。

1.1miRNA促进脂肪细胞分化 miR-143是第一个被发现的促进脂肪分化的miRNA，在人类和小鼠的心脏、肾脏、胸腺中均有表达，在白色脂肪组织中高表达[12]。Takanabe等[13]的研究表明，高脂饮食小鼠miR-143的上调与体重增加和肠系膜脂肪重量相关，通过抑制miR-143阻止脂肪细胞分化，其机制涉及脂肪细胞分化的标志物，如过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)和脂肪型脂肪酸结合蛋白的降低；某些差异调控的miRNA起源于已知基因的内含子，如miR-107、miR-103-1和miR-103-2分别位于泛素激酶1、3和2的基因中，并在3T3-L1脂肪形成过程中与相应的宿主基因共同调节。研究证明，miR-103和miR-107可通过相关途径促进脂肪分化，加速脂肪细胞增殖、生长、发育，导致脂代谢紊乱；在来源于皮下白色脂肪组织的人干细胞中，miR-21过度表达拮抗转化生长因子β(transforming growth factor β，TGF-β)信号，从而降低Ⅱ型TGF-β受体的蛋白质和mRNA水平，增加脂肪生成；纤溶酶原激活物抑制剂1(plasminogen activator inhibitor 1，PAI-1)和间变性淋巴瘤激酶2(anaplastic lymphoma kinase 2，ALK-2)协同抗脂肪形成，miR-30c可通过抑制PAI-1和ALK-2促进脂肪细胞分化；当miR-375异位过表达时，细胞外信号调节激酶1/2磷酸化受到抑制，从而增加脂肪生成；克隆增殖是早期脂肪形成发生的关键因素，克隆扩张受视网膜母细胞瘤基因(retinoblastoma，Rb)1家族的严格控制，哺乳动物Rb1基因家族含有Rb1/p105、Rb1/p107、Rb2/p130，研究证实Rb1/p107、Rb2/p130因子在早期脂肪细胞分化中均有显著作用，而miR-17-92簇通过负调节肿瘤抑制因子Rb2/p130来驱动脂肪形成；作为分子开关，经典的Wnt/β联蛋白信号通路在脂肪生成过程中被抑制，激活该通路可抑制脂质库形成。通过调节Wnt信号通路并使用微列阵测定研究miRNA发现，很多miRNA参与脂肪生成，如miR-210可靶向转录因子7类似物2来抑制Wnt信号转导，进而促进脂肪形成；miR-24可增强骨形态发生蛋白2诱导细胞分化的作用，从而更好地促进脂肪分化[14-20]。综上所述，部分miRNA在脂肪分化中起促进作用，它们的表达可能造成脂肪细胞快速形成，导致脂代谢异常，通过调控miRNA降低脂肪分化，可能成为治疗肥胖症的有效方法。

1.2miRNA抑制脂肪细胞分化 脂肪生成的转录调控因子中最突出的是PPARγ和CCAAT增强子结合蛋白α(CCAAT/enhancer binding protein α，C/EBPα)。miR-27b作为第一个抑制细胞分化的miRNA，其过度表达可靶向阻止PPARγ和下游C/EBPα，从而抑制脂肪分化；miR-130上调时靶向作用于PPARγ致其下调，从而抑制细胞分化；C/EBPα可促进脂肪细胞分化，miR-31在转录和翻译水平下调C/EBPα的表达，从而达到抑制脂肪分化的目的[20-22]。组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)6是HDAC家族的Ⅱ类成员，在各种生物学(如细胞迁移、细胞间相互作用、肿瘤生长和发育事件)过程中发挥重要作用[23-24]。miR-22过表达可通过HDAC6靶向抑制脂肪细胞形成[25]。miR-155、miR-221和miR-222在原发性人类间充质干细胞中异位表达，通过靶向-PPARγ-编码基因、C/EBPα和细胞周期依赖性激酶阻滞基因1B转录抑制脂肪生成[26]。E1A样分化抑制因子1(E1A-like inhibitor of differentiation-1，EID-1)是一种核受体调节剂，与miR-138的分化成反比，当人羊膜间充质干细胞分化成脂肪细胞时，miR-138可直接作用于3个未翻译EID-1区域，通过调节miR-138抑制EID-1达到负调节脂肪细胞分化的作用[27]。此外，let-7、miR-145、miR-224-5p、miR-369-5p、miR-448等均可通过不同机制抑制人类和其他哺乳动物(如小鼠和猪)的脂肪细胞生成[28]。与促进脂肪分化的miRNA相反，抑制脂肪分化的miRNA可作为干预肥胖症发生发展的治疗靶点。

2 miRNA与血脂异常

肥胖常伴有血脂异常，指非高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)的水平升高，其中低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)的升高与动脉粥样硬化有密切联系[1]。有数据显示，中国成年人高TG、高胆固醇、高LDL-C和低HDL-C患病率分别为11.3%、3.3%、2.1%和44.8%[29]。哺乳动物脂蛋白中的胆固醇(HDL-C、LDL-C和极低密度脂蛋白胆固醇等)不能降解，可通过胆固醇逆向转运过程协调从外周组织向肝脏去除过量胆固醇，并重新利用并分泌到粪便中，可通过降低循环中LDL-C或增加HDL-C的水平治疗血脂异常。

2.1miRNA与LDL-C LDL-C可以在动脉壁中渗透和滞留，循环中LDL-C水平升高是心血管疾病的预告，控制LDL-C的水平可预防动脉粥样硬化等相关疾病。LDL-C在循环中主要通过LDL受体清除，有研究表明，miRNA可通过调节LDL受体来控制LDL-C的代谢，其中miR-96、miR-182、miR-183主要调节LDL受体的固醇调节元件结合蛋白基因；此外,miR-148a在肝脏、脂肪组织和造血细胞等组织中表达，控制腺苷三磷酸结合盒转运体(ATP-binding cassette transporter,ABC)A1编码基因的表达和胆固醇的流出[30]。Goedeke等[31]提出，miR-148a可负性调节LDL受体的表达和活性，同时通过固醇调节元件结合蛋白1介导的途径调节LDL-C摄取。Aryal等[32]认为，miR-128-1可靶向调节胆固醇代谢重要蛋白(LDL受体和ABCA1)，从而影响LDL-C的水平；枯草溶菌素转化酶9可增强LDL受体的降解。Alvarez等[33]研究发现，miR-27a通过诱导枯草溶菌素转化酶9的增长间接降低LDL受体，抑制miR-27a可诱导LDL受体的水平增加70%。一项研究发现，一组与循环LDL-C水平相关的以miR-199a、miR-181b、miR-27a、miR-211和miR-24为中心的miRNA共同调节模块，可发挥协同作用于控制循环LDL-C[34]。

2.2miRNA与HDL-C 有研究表明，miRNA可控制部分与高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)代谢有关的基因表达，包括ABCA1和ABCG1以及B类Ⅰ 型清道夫受体(scavenger receptor class B type Ⅰ,SR-BⅠ)；miRNA可调节HDL-C代谢的不同方向，如HDL的生物合成，细胞胆固醇流出和HDL-C摄取，从而控制胆固醇逆向转运的所有步骤，其中miR-33研究最充分，miR-33由miR-33a和miR-33b组成，分别在SREBF2和SREBF1基因的内含子内编码，并在小鼠肝细胞和巨噬细胞中调节ABCA1和ABCG1的表达，miR-33高表达可使ABCA1和ABCG1表达减少，血浆HDL-C水平也呈平行降低，故拮抗miR-33的表达可稳定血浆HDL-C的水平[35-36]。此外，miR-758、miR-144、miR-26、miR-27a、miR-27b、miR-302a、miR-148a、miR-128-1、miR-19b在巨噬细胞和肝细胞中也可调节ABCA1的表达，同时控制HDL-C的代谢，如巨噬细胞中miR-302a的长期体内拮抗作用导致肝脏ABCA1的表达增加、血浆HDL水平升高，并减少动脉粥样硬化；而小鼠miR-148a的高表达通过影响肝脏LDL受体和ABCA1，可增加循环LDL-C，降低血浆HDL-C水平，表明miR-148a反义寡核苷酸疗法可用于治疗血脂异常和脑血管疾病[31-32,37]。与miR-148a相似，miR-128是HDL生物学的重要调节剂，miR-128-1可直接靶向调节LDL受体和ABCA1控制循环脂蛋白代谢，此外其抑制作用可增加ABCA1表达和巨噬细胞胆固醇流出[38]。HDL颗粒通过SR-BⅠ选择性吸收，将胆固醇从外周组织运送致肝脏是胆固醇逆向转运的关键步骤，而miR-185、miR-96、miR-455、miR-125a、miR-223等的过表达可减弱SR-BⅠ的表达并减少HDL的摄取[32]。HDL有助于清除细胞中的胆固醇，利于动脉粥样硬化性心血管疾病等的防治，调控上述miRNA的表达可提高HDL-C的水平，可作为防治高胆固醇血症的方法。

2.3miRNA与TG 血脂异常是脑血管疾病发生最重要的危险因素之一，近年研究显示，血脂异常患者使用大剂量他汀类药物降低胆固醇治疗后，仍有较高心血管疾病发生风险，在肥胖、2型糖尿病、代谢综合征和(或)心血管疾病患者中，TG升高和HDL-C降低是最主要的血脂异常表型[1]。有研究表明，miR-33在体内的短期拮抗作用可增加循环HDL和逆转胆固醇转运[39]，但有研究表明，长期拮抗miR-33的治疗提高了肝脏中循环TG的水平和脂质聚集。高脂饮食小鼠可持续抑制miR-33，导致中度脂肪肝变性和高三酰甘油血症[40]；Gao等[41]的研究揭示，miR-122调控的丙型肝炎病毒核心蛋白结合蛋白6基因起蛋白传感器作用，以维持肝内TG水平。载脂蛋白A5基因与人体TG代谢的关系密切，Caussy等[42]认为，miR-485-5p介导载脂蛋白A5基因转录后下调；脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase，LPL)的蛋白质编码区中的罕见变体在高三酰甘油血症发展中非常重要，Karbiener等[21]研究表明，miR-27b可减低LPL的表达。Chen等[43]发现，抑制树突状细胞中miR-29a的表达可导致LPL的mRNA水平升高。Ahn等[44]也发现miR-467b在喂食高脂饮食的大鼠肝脏中下调，且miR-467b下调可导致LPL的上调。

3 miRNA与NAFLD

NAFLD是一种病理综合征，其疾病谱包括非酒精性脂肪变性、非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)、肝硬化和肝细胞癌，已经发展为全世界的公共健康问题，目前全球NAFLD患病率为6.3%～33%[45]。肥胖与血脂异常均为NAFLD的患病基础，miRNA与肥胖和血脂异常的相关性研究提示，miRNA在NAFLD发生发展中起重要作用。

miR-122通过激活编码基因多个位点的翻译来提高丙氨酸转氨酶水平[46]。NAFLD患者中，严重脂肪变性患者较轻度脂肪变性患者的肝脏miR-122水平明显升高；但严重纤维化患者血清和肝脏miR-122水平明显低于轻度纤维化患者，表明血清miR-122水平可为NAFLD患者肝纤维化提供有用的预测指标[47]。对饮食诱导的肥胖小鼠模型的研究发现，抑制miR-122可显著改善小鼠的肝脂肪变性[48]。小样本研究发现，NASH组和非NASH组中共有113种miRNA呈差异性表达，其中miR-511、miR-517a、miR-671、miR-132、miR-150、miR-433、miR-28-3p差异有统计学意义，同时发现miR-197和miR-99与NASH患者的肝纤维化有关[49]。一项回归分析研究显示，miR-122、miR-192和miR-375与NASH组织学疾病的严重程度相关，可用来判断是否存在NASH，但只有miR-122可用来区分肝纤维化[45]。此外，miR-21与肝脏中胆固醇和脂肪酸的稳定性相关，NAFLD患者较非NAFLD的miR-21增加[50]。有研究进行微阵列和生物信息学分析发现，高脂饮食大鼠模型中导致脂肪变性转变为脂肪性肝炎的特定miRNA谱，揭示了miR-199a失调在脂肪变性引起的肝脏炎症进展期的作用，与健康对照相比，miR-199a水平与肝纤维化程度密切相关, 当miR-199a失调时肝纤维化程度显著升高[51]。miR-155的表达也与NAFLD进展有关，它在与人类NASH类似的饮食诱导的肝损伤小鼠模型中上调，与疾病的发展和严重性相关[52]。多项研究表明，miR-221、miR-222可作为造血干细胞活化和肝纤维化进展的新标记，miRNA家族可在NASH诱导的小鼠肝癌的早期阶段发生失调并参与肝癌发生[53-54]。miRNA在NAFLD患者中的差异表达有多种复杂的功能，能否作为诊断NAFLD的标志物或作为NAFLD的治疗靶点仍需进一步的研究。

4 小 结

脂代谢异常正在影响全世界人民的公共健康，导致糖尿病、心脑血管疾病的患病率及死亡率持续升高，尤其是动脉粥样硬化性心血管疾病的发病风险增加。miRNA的表达可促进或抑制脂肪分化，同时影响循环中LDL-C、HDL-C以及TG的水平，为NAFLD的诊断和治疗提供了巨大帮助，有效调控miRNA可防治脂代谢异常相关疾病。但miRNA种类多、机制复杂、靶基因各异，不同种miRNA可影响同一种疾病，同一种miRNA亦可影响不同种疾病，故明确各种miRNA及其相关靶基因的作用机制，并将其作为脂代谢异常相关疾病的诊断标志及治疗靶点，为个体化治疗脂代谢相关疾病提供帮助。