2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)是一组因胰岛素分泌绝对或相对不足导致的以高血糖为主要表现，伴随全身各器官功能障碍的慢性代谢性疾病。MicroRNAs (miRNAs)是一类长度约为19~22个核苷酸的非编码小分子RNA，其通过与靶基因3′非编码区完全或不完全碱基互补配对调控靶基因的表达，在许多生理和病理过程中起重要调控作用。近年研究表明，2型糖尿病患者不同组织中的microRNAs呈现差异性表达，广泛参与了胰岛素分泌、胰岛β细胞发育、糖代谢、脂肪代谢以及炎症等与2型糖尿病发病密切相关的生物学过程^[1]。然而，miRNAs调控机制非常复杂，同一miRNA可在多种组织中表达，并通过多种途径参与糖脂代谢^[2-3]。本文总结2型糖尿病患者不同组织(胰腺、脂肪、骨骼肌)及体液(血清、血浆等)中microRNAs的差异性表达与2型糖尿病发生、发展的相关性。

目前2型糖尿病的病因和发病机制尚不明确，但其主要的病理特征是胰岛β细胞障碍和胰岛素抵抗。研究发现，miRNAs在2型糖尿病患者胰腺组织的异常表达不仅能抑制胰岛素分泌，还可导致胰岛β细胞分化障碍和凋亡^[4-5]。Tang等^[6]在对胰岛β细胞株中的miRNAs进行筛选后，发现了61种差异性表达的miRNAs，其中miR-124a、miR-107、miR-30d、miR-375和let7在高葡萄糖浓度时表达明显上调，少数miRNAs如miR-296、miR-484和miR-690在高葡萄糖浓度时表达下调。研究发现，表达下调的miR-212和miR-132会降低葡萄糖刺激的胰岛素分泌(glucose-stimulated insulin secretion, GSIS)，而miR-187的表达水平与GSIS呈负相关，其过表达会降低胰岛β细胞内的GSIS^[7]。同时，由miR-187诱发的GSIS抑制在很大程度与miR-375类似^[8]。另外，miR-9在胰岛β细胞的过表达也会抑制GSIS。向小鼠腹膜内注射葡萄糖后60 min，小鼠胰岛β细胞内miR-9表达增加的同时伴随小鼠血清胰岛素水平下降。进一步研究显示，β细胞增殖以及胰岛素分泌过程中的关键分子去乙酰化酶1(sirtuin-1, SIRT1) 为miR-9调控的靶基因，miR-9可通过下调SIRT1的表达抑制GSIS^[9]。

miR-375是胰岛组织特异性最强的miRNA，其在调节GSIS和影响胰岛β细胞增殖和凋亡过程中起重要作用。在小鼠胰腺葡萄糖反应性的MIN6胰岛β细胞中，miR-375的过表达可以抑制GSIS，而miR-375降低可以引起胰岛素的分泌增加。研究发现，在胰岛β细胞中，重组胰岛素样生长因子1(myotrphin, Mtpn)可促进胰岛素小泡和细胞融合，使胰岛素释放到胞外，促进胰岛素分泌，过表达的miR-375导致Mtpn表达降低进而抑制胰岛素分泌^[10-11]。因此，miR-375可能通过负调节机制调控Mtpn的表达，影响胰岛素的胞吐作用，进而抑制GSIS^[12]。3-磷酸肌醇依赖的激酶1 (3′-phosphoinositide-dependent kinase 1, PDK1) 是miR-375调控的靶基因之一，PDK1可以磷酸化胰腺β细胞磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidyl inositol 3 kinase, PI3K)信号通路中的蛋白激酶，促进胰岛β细胞生长和代谢。过表达的miR-375会抑制PDK1的表达，诱导胰岛β细胞凋亡进而导致胰岛素水平降低。此外，miR-375的表达还会影响cAMP/PKA信号通路的活化^[5]。

miR-124a也是胰腺组织富集的miRNA，在胰腺组织发育和β细胞分化过程中起重要的作用^[13]。Chakraborty等^[14]发现miR-124a的过表达会降低转录因子FoxA2和cAMP反应原件结合蛋白(cAMP-responsive-element-binding protein, CREB)的表达，并通过抑制Rab蛋白家族27A(Rab GTPase family 27A, Rab27A)和Noc2的表达，促使胰岛素过度释放而降低GSIS。此外，在糖尿病小鼠胰岛组织中miR-146a和miR-34a表达增加。由于人非受体型蛋白酪氨酸磷酸酶1(protein tyrosine phosphatase 1, PTPN1) 可以抑制胰岛素与胰岛素受体的结合，并且是miR-146a可调控的靶基因之一，因此miR-146a的高表达可通过抑制PTPN1的表达而阻止胰岛素与其受体结合。另外，研究发现胰岛β细胞中miR-33a的高表达可抑制ATP结合盒转运蛋白A1(ATP-binding cassette transporter A1, ABCA1) 的表达，导致胰岛β细胞数量减少和胰岛素分泌功能减退^[15]。

胰岛素抵抗是2型糖尿病的主要病理特征，而三酰甘油升高和脂肪代谢障碍是胰岛素抵抗的早期表现。脂肪代谢障碍可使血浆游离脂肪酸升高，并发生三酰甘油异位沉积。脂质沉积在肌肉组织和肝脏会加重代谢紊乱，沉积在胰岛β细胞导致β细胞功能不全并加速β细胞凋亡，这些因素均可导致2型糖尿病的发生^[16-17]。研究发现，在2型糖尿病患者及动物模型的脂肪组织中差异性表达的miRNAs参与了脂肪细胞分化、脂质代谢、胰岛素分泌和胰岛素抵抗等过程。Williams等^[12]发现在3T3-L1前脂肪细胞系的分化过程中，miR-10b、miR-15、miR-26a、miR-34c、miR-98、miR-99a、miR-101、miR-101b、miR-143、miR-152、miR-183、miR-185、miR-224、let-7b表达上调，而miR-181、miR-182表达下调。Trajkovski等^[18]发现2型糖尿病ob/ob小鼠模型及diet induced obese (DIO)小鼠脂肪组织中miR-103和miR-107含量明显增多，将miR-103和miR-107过表达转染至正常小鼠的脂肪组织，能降低胰岛素诱导的葡萄糖摄取，导致胰岛素抵抗和糖代谢紊乱。而在降低脂肪细胞中miR-103和miR-107的表达后，其靶基因微囊蛋白1(caveolin-1, cav-1) 的表达量增加，进而增强胰岛素信号传导、提高葡萄糖的摄入量^[12]。

另有研究发现，在小鼠和人类脂肪细胞中miR-103、miR-143的表达上调，可调节芳香烃受体核转位子(aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator，ARNT)、呋喃唑酮(frizzled 1，FZD1)、矮小相关转录因子(runt-related transcription factor 1，RUNX1T1) 和细胞外信号调节激酶5(extracellular signal regulated kinase 5，ERK5) 等基因的表达，加速脂肪细胞成熟和分化以及胰岛素抵抗的发生^[19]。小鼠脂肪细胞中过表达的miR-21可使脂联素表达水平升高^[19]，而脂联素作为一种胰岛素超敏化激素，可以促进骨骼肌细胞的脂肪酸氧化和糖吸收，加强胰岛素的抑制糖原异生作用，是机体脂质代谢和血糖稳态的重要调节因子。Ling等^[20]已经证实3T3-L1脂肪细胞中miR-320的表达量是正常细胞的50倍，过表达的miR-320可抑制其靶基因p85的表达，进而影响蛋白激酶B磷酸化并使葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter type 4, GLUT4) 表达下调，阻碍了胰岛素诱导的葡萄糖摄取过程。结果表明，脂肪细胞中异常表达的miR-320，是通过影响AKT磷酸化过程导致胰岛素抵抗发生的。在人体脂肪干细胞，miR-371的表达上调可增强脂联素和脂肪酸结合蛋白(fatty acid-binding protein-4, FABP4) 等成脂基因的表达从而促进脂肪细胞的分化和成熟^[19]。

此外，脂肪组织中miR-221的表达下调使肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)的表达升高，TNF可以抑制脂肪生成和促进脂肪分解，增加游离脂肪酸的水平和影响脂质代谢。miR-221也可直接抑制脂联素受体1(adiponectin receptor 1, ADIPOR1) 的表达导致胰岛素抵抗^[19]。相反，miR-27b的表达上调可阻碍脂肪细胞分化，促进胰岛素抵抗的发生。miR-27b是通过与细胞分化转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ, PPARγ)相结合，阻止PPARγ和下游C/EBPa的表达，起到抑制脂肪细胞分化的作用^[21]。研究还发现，脂肪组织的炎性反应也是导致胰岛素抵抗的重要因素之一。miR-223基因敲除小鼠的血浆胰岛素和血糖水平增高，而且其炎性巨噬细胞数明显增加。用特异的缺乏miR-223的骨髓细胞进行小鼠骨髓移植，同样出现严重的胰岛素抵抗和糖耐量异常^[22]。这些结果表明，miRNAs可通过调节脂肪细胞的发育和成熟、影响脂质代谢而直接导致胰岛素抵抗，也可间接通过调控脂质代谢过程中重要基因的表达影响2型糖尿病的发生发展。

Gallagher等^[23]发现2型糖尿病患者骨骼肌组织中表达异常的miRNAs有60余种，其中miR-133a在2型糖尿病患者中的表达量明显下降，仅为健康对照组的1/6，并与患者空腹血糖及糖化血红蛋白(haemoglobin A1c, HbA1c)水平呈负相关，是导致2型糖尿病患者胰岛素抵抗的重要因素之一。另外，miR-133a可通过调节胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor, IGF)的表达进而抑制PI3K/AKT信号通路的活性。因此，miR-133a通过负调节机制来调控磷脂酰肌醇3/蛋白激酶(phosphoinositide 3-kinase/serine-threonine protein kinase，PI3K/AKT)信号通路的活性以及抑制胰岛素刺激的葡糖糖吸收过程^[24]。研究发现，miR-135a在2型糖尿病患者和db/db小鼠腓肠肌中的表达明显上调，miR-135a可通过调节胰岛素受体底物蛋白2(IRS-2) 的表达抑制PI3K和PKB的磷酸化以及胰岛素刺激的葡糖糖吸收过程^[25]。此外，2型糖尿病患者骨骼肌组织中Let-7a和Let-7d的表达也增加。骨骼肌组织中Let-7通过作用于IGF-1R、胰岛素受体和IRS-2调节葡萄糖代谢和胰岛素靶器官(主要是肝脏、脂肪组织、骨骼肌)发生的胰岛素抵抗^[26]。David等^[27]发现骨骼肌中miR-16表达下调可影响组织器官对胰岛素的敏感性进而导致胰岛素抵抗。综上可见，在2型糖尿病骨骼肌中miRNAs的异常表达也是引起2型糖尿病患者发生糖代谢障碍和胰岛素抵抗的重要原因。

研究表明miRNAs能与囊泡如微粒、微泡等结合形成复合体，并通过与细胞膜表面受体结合、细胞膜融合以及胞吞、胞吐等方式稳定地存在于外周血(血细胞、血清和血浆)以及体液(唾液、尿液和乳液等)中发挥其生物学效应^[28]。Karolina等^[29]在2型糖尿病患者及2型糖尿病大鼠模型全血中发现有8种miRNAs异常表达，其中miR-144、miR-150、miR-192、miR-29a和miR-320a表达升高；而miR-146a、miR-182和miR-30d在2型糖尿病患者中表达下降。Balasubramanyam等^[2]发现2型糖尿病患者外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)miR-146a表达的水平明显下降，但其靶基因肿瘤坏死因子受体相关蛋白6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6, TRAF-6) 的表达明显升高。而且miR-146a表达水平与TRAF6、HbA1c、核因子kB(nuclear factor-kappa B，NF-kB)和白细胞介素-6的表达水平明显呈负相关，提示miR-146a在胰岛素抵抗和2型糖尿病的炎症反应中起重要作用^[3]。过表达的PBMC miR-143通过影响AKT活化进而削弱葡萄糖代谢，因此引发胰岛素抵抗^[30]。2型糖尿病患者PBMC的miR-155和miR-146a表达下调与糖化血红蛋白和血中葡萄糖浓度增高以及身体质量指数增加密切相关^[31]。同时，低表达的miR-155和miR-146a还与高浓度的促炎症细胞因子相关，提示miR-155和miR-146a表达下降可通过炎症反应间接引起胰岛素抵抗和2型糖尿病的发生^[32-33]。Mocharla等^[34]发现，经高糖处理后，2型糖尿病患者PBMC中的miR-126水平下降，导致其靶基因PI3K调控亚单位2(PIK3R2) 表达降低，而PIK3R2已被证明可通过PI3激酶途径抑制促血管内皮细胞的生长，提示miR-126可间接调控内皮祖细胞的表达，在2型糖尿病血管炎的发生中起重要作用。

表 1

表 1 2型糖尿病患者不同组织中差异性表达的miRNAs 组织标本 差异性表达的miRNAs miRNAs表达水平 参考文献 胰岛 miR-124a，miR-107，miR-30d，miR-375，let7，miR-187，miR-9，miR-146a，miR-33a，miR-34a 表达上调 5，6，8，9，10，11，12，13，14，15 脂肪 miR-296，miR-484，miR-690，miR-212，miR-132 表达下调 6，7 miR-10b，miR-15，miR-26a，miR-34c，miR-98，miR-99a，miR-101，miR-101b，miR-143，miR-152，miR-183，miR-185，miR-224，let-7b，miR-103，miR-107，miR-1，miR-103，miR-143，miR-320，miR-371，miR-27b 表达上调 12，18，19，20，21 肌肉 miR-181，miR-182，miR-221，miR-223 表达下调 12，19，22 miR-135a，Let-7a，Let-7d 表达上调 25，26 miR--1/133a，miR-16 表达下调 23，24，27 血液 全血 miR-144，miR-150，miR-192，miR-29a，miR-320a 表达上调 29 miR-146a，miR-182，miR-30d 表达下调 29 单核细胞 miR-143 表达上调 30 miR-146a，miR-155，miR-126 表达下调 2，3，31，32，33，34 血清 miR-9，miR-29a，miR-30d，miR34a，miR-124a，miR-146a，miR-375，miR-4534，miR-451a，miR-574-3p 表达上调 35，36，37，38 miR-320d，miR-3960，miR-2861，miR-572，miR-34c-5p，miR-122，miR-138，miR-410，miR-92 表达下调 37，38 血浆 miR-199a 表达上调 39 miR-296 表达下调 40

表 1 2型糖尿病患者不同组织中差异性表达的miRNAs

Chen等^[35]发现糖尿病患者血清miRNAs表达谱明显不同于健康对照组，2型糖尿病患者血清中miRNAs(miR-9，miR-29a，miR-30d，miR34a，miR-124a，miR-146a和miR-375) 的表达水平明显升高^[36]。此外，他们发现在反映糖尿病健康状况时，检测血清miRNAs水平比血细胞miRNAs更敏感。Ding等^[37]发现2型糖尿病患者血清miR-320d，miR-4534，miR-3960，miR-451a和miR-572表达异常。在糖尿病大鼠中NF-κB通路活化程度增加以及成骨细胞特异性转录因子Runx2基因表达下降，导致血管炎症反应以及成骨细胞分化异常和骨形成障碍，而血清中的miR-3960和miR-2861可增加Runx2的表达。Baldeón Rojas等^[38]发现2型糖尿病患者血清中的miR-34c-5p，miR-122，miR-138，miR-410，miR-574-3p和miR-92表达异常，其中miR-574-3p的低表达使cullin-1表达增加，提高了炎性细胞因子的粘附能力，促进了NF-κB介导的血管炎症反应，在2型糖尿病血管炎的发生中起重要作用。此外，在2型糖尿病患者血浆中存在异常表达的miRNAs，如miR-199a在2型糖尿病患者血浆中表达上调，过表达的miR-199a通过抑制GLUT4的表达，减少细胞对葡萄糖的摄取，进而导致胰岛素抵抗^[39]。另有研究发现2型糖尿病患者血浆miR-296表达下降，且与血浆瘦素水平呈负相关，miR-296可能通过增加瘦素的表达水平导致2型糖尿病高胰岛素血症和胰岛素抵抗的发生^[40]。总之，miRNAs调控机制非常复杂，同一miRNA可在多种组织中表达，并通过多种途径参与胰岛素分泌、利用和糖脂代谢过程^[31]。因此，不同组织中miRNAs的调控机制仍有待进一步深入研究。

2型糖尿病患者不同组织中的miRNAs呈现出差异性表达的特点，而且miRNAs的异常表达与胰岛素分泌、胰岛β细胞发育、糖代谢、脂肪代谢及炎症反应密切相关，由于每个miRNA可调节100个以上不同mRNA，而每个mRNA可拥有单个或多个不同的miRNA结合位点，因此这些差异性表达的miRNA在2型糖尿病的发生发展中发挥了重要作用。这些研究结果提示2型糖尿病组织或体液的某些特定的miRNAs可能成为非常有潜力的生物标志物，用于疾病早期诊断、治疗监测和预后评估，并将成为糖尿病流行病学干预的重要方法之一。