循环外泌体miRNAs在各型糖尿病及其并发症中的研究进展*

司惠玲 张 琦 刘亚倩 段奇党 刘 静

甘肃中医药大学第一临床医学院(甘肃省人民医院)内分泌科,甘肃省兰州市 730000

糖尿病是一种慢性内分泌代谢性疾病，主要特征为高血糖，目前有效的治疗方法就是积极用药物控制血糖，然而糖尿病一旦确诊，几乎不可逆转。肾脏、视网膜、心血管系统、神经元和肝脏的功能障碍是糖尿病的常见并发症，这些并发症同样缺乏有效的治疗方法来逆转靶器官损伤。总体而言，糖尿病的病理发展并导致不可修复的器官损害的分子机制尚未明确。

几乎在所有哺乳动物中均可检测到外泌体，它是一种结构为磷脂双分子层的细胞外囊泡，是近几年在疾病诊疗方面的研究热点。外泌体中包含来源于供体细胞的miRNAs，蛋白质、脂质、核酸及各种生物小分子等。外泌体在母体细胞和受体细胞之间担当一种通讯信使，调控细胞间的信息交流，尤其在血液循环中含量特别丰富，将miRNAs在内的各种遗传小分子从供体细胞送到受体细胞，以促进细胞间的交流，诸多研究证实循环外泌体miRNAs在糖尿病及并发症的发生、发展及其诊疗过程中具有强大的治疗潜力。本文就循环外泌体富含的小分子miRNAs在糖尿病及其并发症中的作用机制做一综述。

1 外泌体miRNAs与糖尿病

1.1 外泌体miRNAs与1型糖尿病 1型糖尿病(Type 1 diabetes,T1DM)是一种体内胰腺β细胞遭到破坏,导致患者体内高血糖的慢性代谢性疾病[1]，需长期进行胰岛素治疗。近年来，全球T1DM的发病率和患病率快速增加，其严重并发症发生率也随之上升，这给全球范围内的T1DM患者带来了极大的痛苦。最近的研究强调了循环外泌体miRNAs在T1DM中的临床意义，强调了它的生物标记物价值和新的治疗潜力。Caroline 等人的研究中对52名产后5周左右的哺乳期母亲(26名T1DM患者和26名年龄匹配的对照组)的血浆中提取的富含外泌体的胞外囊泡进行了小RNA测序，发现从T1DM患者和对照文库的囊泡中总共有2 289个miRNAs，其中有176个在T1DM母亲的血浆中差异表达:167个上调和9个下调[2]。

1.2 外泌体miRNAs与2型糖尿病 2型糖尿病(Type 2 diabetes，T2DM)的复杂分子基础包括在物理社会文化环境中影响下的遗传、表观遗传和生活方式因素的相互作用[3]。传统意义上认为，T2DM是在过度摄入高能量食物和缺乏体力活动的情况下发生的，这与遗传易感性有关，最终扰乱了胰岛素作用和分泌之间的反馈循环。这种干扰可能导致胰岛素信号、β细胞功能和葡萄糖代谢受损，并导致持续性高血糖。在T2DM发病的早期会出现β细胞功能障碍和胰岛素抵抗的情况，并随着时间的推移推动正常糖耐量、糖耐量受损和T2DM的进展。循环中的外泌体作为一种良好的疾病检测标志物，具有非侵入性、可重复性、敏感性及稳定性的特点。血管内皮细胞可参与调控血管张力和血管稳态，当此细胞发生功能障碍时，往往会引发一系列的大血管和微血管并发症，在T2DM中，这种情况更为严重。Fluitt等人的研究结果显示，在成人糖尿病前期发现了3个改变的miRNAs(miR-15a、miR-15b和miR-499)[4]；一项报道发现，在10年的随访期内，血糖正常的参与者比后来患上糖尿病的患者的miR-126低于基线水平，这为将循环中的miRNAs作为T2DM的预测生物标志物提供证据。

1.3 外泌体miRNAs与妊娠期糖尿病 妊娠期糖尿病(Gestational diabetes mellitus,GDM)的定义为妊娠妇女在怀孕期间首次发现或发病的任何程度的糖尿病，GDM被认为导致孕产妇和婴幼儿死亡的主要原因之一，在全球范围内呈直线上升趋势，这将对医疗保健系统产生重大影响[5]。GDM患者存在明显的胰岛素抵抗，导致间歇性空腹或餐后母儿高血糖，进而可能会导致妊娠高血压、羊膜早破、剖宫产和早产[5]。因此，预防与诊测GDM的发生有利于围产期母儿的长期健康。

妊娠期间，从怀孕第6周开始胎盘的合体滋养层就将外泌体分泌到母体循环中，胎盘来源的外泌体中富含合体滋养层细胞标志物胎盘碱性磷酸酶，被发现可从合体滋养层细胞释放的外泌体表面检测到[6]。在母体循环中发现胎儿外泌体可作为一种非侵入性的检测手段，用于识别胎儿和胎盘健康的变化。这种检测手段可以帮助开发更早的诊断方法，并为针对妊娠相关并发症，特别是GDM的早期干预提供可能性。Jayabalan等人研究发现，与糖耐量正常的孕妇相比，GDM患者的脂肪组织分泌的外泌体数量更多，外泌体数量的增加与后代的出生体重呈正相关，这表明外泌体对GDM常见的胎儿过度生长现象有影响[7]。此外，相关研究表明，脂肪组织衍生的外泌体可能介导脂肪组织和胎盘之间的代谢通讯，从而提高GDM患者胎盘的葡萄糖摄取和代谢[7]。相关研究证明GDM患者外周血中miRNA-125b和miRNA-144显著改变，与GDM的发病率呈正相关，可作为GDM的潜在生物标志物[8]。到目前为止，许多研究都集中在miRNAs上，已经有各种研究探讨了妊娠早期母体血浆和尿液中的miRNAs作为GDM潜在预测因子的情况。尿液比起血液在临床应用中容易大量获得，收集起来简便且没有侵入性。但是，还需要更多的研究来进一步证实尿液分泌的外泌体miRNAs作为GDM早期检测生物标志物的潜在用途。

2 外泌体miRNAs与2型糖尿病并发症

2.1 外泌体miRNAs与糖尿病视网膜病变 糖尿病视网膜病变(Diabetic retinopathy,DR)是糖尿病的主要微血管并发症之一，严重影响糖尿病患者的视功能，也是老年人视力丧失的主要原因之一[9]，其具体发病机制尚不清楚。相关研究证实DR小鼠和高糖干预过的小鼠视网膜内皮细胞中miR-133b-3p表达降低，原纤维蛋白1(FBN1)表达增加[10]。研究表明，人视网膜色素上皮细胞衍生的外泌体可能作为细胞间通讯的重要介质，通过TGF/Smad途径转移miR-202-5p来抑制内皮细胞向间充质细胞的转化，并且可能是增生性糖尿病视网膜病变(Proliferative diabetic retinopathy，PDR)患者的潜在治疗方法[11]。另一项研究强调，在DR小鼠中，通过上调骨髓间充质干细胞衍生的外泌体诱导的miR-486-3p抑制TLR4/NF-κB轴中从而发挥保护作用。微血管内皮细胞衍生的外泌体lncRNA-SNHG7通过miR-34a-5p/XBP1轴抑制糖尿病视网膜病变的内皮间充质转化和小管形成[12]。以上研究都证明，外泌体miRNAs在DR临床诊疗中具有极其重要的意义。

2.2 外泌体miRNAs与糖尿病肾病 糖尿病肾病(Diabetic nephropathy，DN)，是T2DM最常见的并发症之一，是由糖尿病的微血管并发症引起的肾脏损害，它是世界范围内终末期肾脏疾病的主要原因，与高发病率和死亡率有关[13]。DN的特征是在3～6个月的间隔内至少测量2次蛋白尿(或蛋白尿排泄率>300mg/d或200μg/min)，肾小球滤过率进行性下降，常伴随血压升高,最终导致终末期肾病[14]。据报道，miR-4449是糖尿病肾病患者血清外泌体中存在的一种差异表达的miRNAs。先前的研究证据表明miR-4449与蛋白尿的程度显著相关，极有可能被用作糖尿病和糖尿病肾病的新的生物标志物[15]。在波士顿大学小鼠近端小管细胞中，高糖干预导致外泌体分泌量显著下降，这一变化与外泌体分泌的关键酶：鸟苷-5’-三磷酸酶(RAB27B)的特异性下调有关。RAB27B的过度表达恢复了高糖干预细胞的外泌体分泌，表明RAB27B下调在DKD外泌体分泌减少中的作用[16]。越来越多的研究表明，外泌体参与了DN相关的病理生理过程，这可能为DN提供新的生物标志物和治疗靶点。肾小管细胞衍生的外泌体通过调节与DN相关的miRNAs，在减轻DN中发挥作用。人类尿源性干细胞外泌体中过度表达miR-16-5p可以保护汞诱导的人足细胞，抑制血管内皮生长因子表达和足细胞凋亡，可为DN的治疗提供新的见解[17]。然而，糖尿病患者的血清中具体含有多少种miRNAs是成年健康人所没有的，目前尚不清楚，这些miRNAs在DKD的进展中是否具有功能意义也在进一步的探索中。

2.3 外泌体miRNAs与糖尿病周围神经病变 糖尿病周围神经病变(Diabetic peripheral neuropathy，DPN)是糖尿病患者最常见的慢性并发症之一，在糖尿病患者中发病率为50%，到2030年，全球可能会有2.36亿人受到影响，主要临床表现包括疼痛、麻木、感觉异常和下肢无力，患者很容易在不知不觉中损伤脚部，引发溃疡，最终可能会导致截肢[18]。外泌体miRNAs与DPN密切相关，研究也证实，骨髓间充质干细胞衍生的外泌体通过抑制促炎基因减轻DPN小鼠的神经血管功能障碍并改善其功能恢复[19]。施万细胞是周围神经系统的主要胶质细胞，通过神经营养素信号传导参与各种病理生理过程，如糖尿病神经病变和神经再生。研究证明施万细胞衍生的外泌体被证明对轴突生长和神经再生有重要意义，施万细胞中p75NTR或sortilin的表达降低转化为一组差异调节的tRNAs和miRNAs，对自噬和磷脂酰肌醇信号系统等多种细胞信号通路产生影响[20]。

3 小结与展望

糖尿病及其并发症已发展为一项全球性的公共卫生问题，患者及家属深受其害。目前，已有众多研究证实循环外泌体中miRNAs与各型糖尿病及其并发症有关，又因循环外泌体具有简便易行、量大及非侵入性获取的特点，已有不少专家学者提出将其作为糖尿病及其并发症的潜在治疗靶点。然而具体实施于临床，仍然缺乏相应的科学依据。因此，展望未来仍需诸多实验研究来填补这一空白。