謝奇君，劉嵐

妊娠期糖尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）是指孕婦在妊娠期發(fā)生或首次發(fā)現不同程度的糖代謝異常（妊娠前已知有糖尿病的孕婦除外）[1]。GDM是一種特殊類型的糖尿病，是圍生期常見合并癥之一，嚴重損害母嬰健康，包括早產、流產、胎兒生長受限和新生兒低血糖、高胰島素血癥等，并且孕婦的妊娠結局具有異質性，應個體化處理[2]。近年來，GDM的發(fā)病機制有新的研究進展，主要與胰島素抵抗（insulin resistance，IR）、炎癥因子、脂肪細胞因子和營養(yǎng)因素等有關。

微小 RNAs（microRNAs，miRNAs）是一類長度為19～24個核苷酸的單鏈小分子非編碼RNA，通過與靶 mRNA 的 3′非翻譯區(qū)（3′untranslated regions，3′UTR）特異性結合來影響靶mRNA的翻譯或穩(wěn)定性，繼而調控基因的表達[3]。隨著分子生物技術的不斷成熟和對基因組的認識，miRNAs在婦科腫瘤和妊娠等婦產科領域中得到廣泛的應用。已有研究表明miRNAs在GDM的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用，妊娠早期檢測血清中miRNAs表達可以預測GDM的發(fā)生[4]。近年來隨著研究的深入，發(fā)現miRNAs可能通過IR、胰島素分泌異常、脂肪因子等途徑參與GDM的發(fā)生。

1 MiRNAs與IR

妊娠期胎盤產生的胎盤生乳素、催乳素、腎上腺皮質激素以及孕激素等均具有抗胰島素作用，是妊娠期生理性 IR。近年來研究發(fā)現，GDM中與miRNAs有關的IR機制主要是胰島素受體異常、胰島素受體后因素和與IR相關的基因因素。

1.1 MiRNAs與胰島素受體異常 胰島素通過與胰島素受體上的α亞基結合發(fā)揮生物學效應，胰島素與胰島素受體結合后，受體發(fā)生結構構象變化，繼而激活酪氨酸激酶，進行自我磷酸化和胰島素受體后的信號轉導。自我磷酸化是β亞基位點的酪氨酸殘基磷酸化，也是磷酸化胰島素受體底物（insulin receptor substrate，IRS）上的酪氨酸殘基，以進行胰島素受體后的信號傳導[5]。對胰島素敏感的組織細胞如脂肪細胞、肝細胞、肌肉細胞等的細胞膜上都存在大量胰島素受體。

在2型糖尿病的研究中發(fā)現，蛋白激酶C（PKC）和糖原合成酶可以使IRS-1上的絲氨酸或蘇氨酸磷酸化，繼而抑制酪氨酸磷酸化，發(fā)生IR[6]。近年來諸多研究發(fā)現，miRNAs也能通過影響胰島素受體造成IR，參與GDM的發(fā)生。

李偉等[7]研究通過比較胎兒和胎盤娩出后，GDM和正常妊娠婦女胎盤胰島素信號通路的相關miRNAs差異表達發(fā)現，GDM組胎盤組織中miR-126表達顯著高于正常對照組。Fang等[8]通過動物實驗發(fā)現，IRS-1是miR-126的一個潛在靶點，提示miR-126可能通過IRS-1參與IR。

1.2 MiRNAs與胰島素受體后因素 胰島素與胰島素受體上的α亞基結合后，誘導β亞基的酪氨酸殘基磷酸化，進一步激活細胞內信號分子的酪氨酸磷酸化。細胞內信號傳導途徑主要有3條，分別是Ras復合途徑、磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）途徑和CAP/Cbl/Tc10途徑。

Ras復合途徑依次激活生長因子受體結合蛋白2（Grb2）/SOS蛋白、Ras和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）參與細胞生長、增殖和分化。PI3K途徑位于胰島素受體后，是調節(jié)糖代謝的重要途徑。一是可以促進磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate，PIP2）的形成；二是可以激活蛋白激酶B（protein kinase B，AKT），增加細胞表面的葡萄糖轉運蛋白1（GLUT1）和GLUT4，促進肌細胞、脂肪細胞和肝細胞對葡萄糖的攝取[9]；三是可以抑制磷酸烯醇式丙酮酸激酶來抑制糖異生，通過以上3種作用促進葡萄糖利用和糖原生成。CAP/Cbl/Tc10途徑依次激活CAP、Cbl和Tc10促進葡萄糖轉運，具體機制尚不清楚。

1.2.1 MiRNAs與PI3K途徑 PI3K途徑是大部分糖代謝在胰島素作用下的通路[10]。李偉等[7]研究選取GDM孕婦35例（GDM組）和同期正常孕婦35例（對照組），結果顯示GDM組與對照組的胰島素信號通路相關的miRNAs有52種差異表達，其中47種表達升高、5種表達降低，其中miR-372-3p在GDM組的表達明顯高于對照組。Chen等[11]研究證實，miR-372可能參與PI3K/AKT通路，磷酸化通路中的某些信號分子形成IR，但還需要進一步研究證實。李偉等[7]還發(fā)現，miR-29a在GDM組中的表達高于對照組，推測可能是由于miR-29a對胎盤組織胰島素敏感的葡萄糖攝取有抑制作用。并且Zhao等[4]動物實驗證實，miR-29a可以通過上調PKC2影響PI3K通路，造成IR。miR-126在GDM組中的表達顯著高于對照組，可能與其抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性有關，該酶被抑制后，糖異生減弱，葡萄糖水平上升，因此推測miR-126與GDM孕婦胎盤組織IR有關。

1.2.2 MiRNAs與GLUT GLUT是以易化擴散的方式順濃度梯度轉運葡萄糖的一類跨膜蛋白分子，不損耗能量，且其在胞內合成。胎盤中主要存在3種GLUT，分別是 GLUT1、GLUT3 和 GLUT4，負責母體與胎兒之間的葡萄糖轉運。同時，GLUT還是胰島素信號通路的下游環(huán)節(jié)，胰島素可以刺激GLUT通過易位作用從胞內轉移至細胞膜上。目前研究表明，GLUT的分布密度或其本身的變異決定了胰島素的生物學效應以及葡萄糖的轉運[12]。若胎盤組織中的GLUT表達異常，則會造成胰島素通路異常，細胞對葡萄糖的攝取減少，血糖升高，胎兒對葡萄糖的利用減少，同時也會造成孕婦自身IR，最終可能會導致GDM、早產、流產、胎兒生長受限和新生兒低血糖、高胰島素血癥等。馬文革等[13]選取GDM孕婦（GDM組）和正常孕婦（對照組）各30例，通過熒光定量聚合酶鏈反應（PCR）和免疫組織化學染色法檢測胎盤組織GLUT1、GLUT4的轉錄水平和翻譯水平，并用熒光定量PCR檢測miR-518d的相對表達量。結果顯示GDM組GLUT1和GLUT4的轉錄水平和翻譯水平均低于對照組，GDM組胎盤組織miR-518d的相對表達量顯著高于對照組，提示miR-518d含量與GLUT1、GLUT4的mRNA和蛋白含量均呈負相關。Target scan軟件預測在mRNA的3′UTR上存在miR-518d的結合位點。因此推測孕婦胎盤組織中miR-518d表達增多，作用于mRNA的3′UTR，抑制mRNA轉錄并誘導其降解，隨后抑制GLUT1、GLUT4的轉錄和翻譯，并抑制葡萄糖轉運，使胰島素的敏感性降低，最終導致IR，造成GDM的發(fā)生。

檀麗等[14]研究選取45例GDM孕婦作為GDM組，40例正常孕婦作為對照組，首先檢測胎盤中的miRNAs表達水平，發(fā)現miR-95和miR-548am在GDM組的表達水平明顯高于對照組，miR-1246在GDM組的表達水平明顯低于對照組。在血清中檢測發(fā)現GDM組空腹血糖（FBG）、空腹胰島素（FINS）和IR指數（HOMA-IR）明顯高于對照組，而胰島素敏感指數（HOMA-ISI）明顯低于對照組。在胎盤組織中檢測GLUT的表達水平，發(fā)現GDM組GLUT1、GLUT3和GLUT4的表達水平顯著低于對照組。綜上，提示胎盤表達異常的miR-95、miR-548am、miR-1246能夠靶向作用于GLUT1、GLUT3和GLUT4，抑制這3種GLUT的表達，引起胰島素受體后信號通路障礙，造成IR，導致細胞攝取葡萄糖障礙，血糖水平升高，從而引發(fā)GDM。

1.2.3 MiRNAs與Ras復合途徑 部分研究證明，Ras復合途徑的異常也會造成胰島素信號通路的異常，造成IR，發(fā)生GDM。張惠等[15]選取飲食+運動治療的GDM患者、胰島素治療的GDM患者和正常妊娠婦女各100例，檢測胎盤組織中miR-143的含量，結果顯示，miR-143在GDM飲食+運動治療和胰島素治療者的表達水平均高于正常妊娠婦女。Iliopoulos等[16]研究發(fā)現，miR-143在脂肪細胞中高表達，其可能會作用于靶基因細胞外信號調節(jié)蛋白激酶5（ERK5），阻礙Ras復合途徑，造成胰島素信號通路異常，引起IR，但其具體機制還需進一步研究。王曉晶等[17]選取839例GDM孕婦作為GDM組以及880例糖耐量正常的孕婦作為對照組，研究發(fā)現，GDM組has-miR-27a基因的單核苷酸多態(tài)性（SNP）位點rs895819的C等位基因分布頻率比對照組低，TT純合子基因型的孕婦比CC純合子基因型的孕婦更易發(fā)生GDM，提示T等位基因可升高GDM的發(fā)病風險。而此前其他研究發(fā)現，C等位基因向T等位基因轉換會促進miR-27a的成熟，使miR-27a表達上調，對MAPK通路的抑制作用增強。也有研究表明，miR-27a可以抑制胰島素信號通路中的INS-1和胰島素受體，兩者造成IR，導致GDM的發(fā)生[18]。

1.3 MiRNAs與IR相關基因 過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferater-activated receptor，PPAR）是一類由配體激活的核轉錄因子超家族成員。PPAR 包括 PPAR-α、PPAR-β/δ和 PPAR-γ 3種亞型。其中，PPAR-γ在糖代謝中起重要的調節(jié)作用，其在PI3K信號通路中能夠增加PI3K基因表達，增強胰島素敏感性，還能促進GLUT4基因表達，促進葡萄糖攝取[19]。Abbasi等[20]研究發(fā)現 PPAR-γ 可通過抑制JAK-STAT途徑使瘦素（leptin）合成減少，促進胰島素分泌。在脂聯素（adiponectin）信號轉導途徑中，PPAR-γ和PPAR-α在脂聯素受體1、脂聯素受體2上存在作用靶點[21]，可以減少IR的發(fā)生。還有研究表明，PPAR-α可能在GDM胎盤中低表達[22]。

近年來，許多研究證實miR-518d通過作用于PPAR-α參與GDM的發(fā)生。常玉華等[23]研究發(fā)現，GDM孕婦血清以及胎盤組織miR-518d的表達水平均顯著高于正常孕婦。并且比較兩者的血清雌二醇水平以及胰島素水平發(fā)現，GDM孕婦血清雌二醇水平顯著高于正常孕婦，而血清胰島素水平顯著低于正常孕婦。Pearson相關性分析表明，胎盤組織miR-518d的表達水平與血清雌二醇水平呈正相關，與血清胰島素水平呈負相關。應用基因預測軟件發(fā)現，在PPAR-α基因的3′UTR存在一個miR-518d的結合位點，提示PPAR-α可能是miR-518d的一個靶基因。故推測miR-518d可能通過識別并結合PPAR-α來降低機體對胰島素的敏感性，造成IR，使機體的糖攝入減少；雌二醇可能通過某種機制促進胎盤miR-518d表達，作用于靶基因PPAR-α，抑制其表達而降低胰島素敏感性，造成IR，參與GDM的發(fā)生，但具體機制還需要進一步研究。

錢源等[24]選取3例口服葡萄糖耐量試驗（oral glucose tolerance test，OGTT）確診但未治療的GDM患者作為GDM組，同期3例健康孕婦作為對照組，對網膜下脂肪進行全基因組甲基化水平檢測。結果顯示有1 298個基因低甲基化，1 570個基因高甲基化。在miRNAs區(qū)域具有甲基化差異位點的基因包括：間皮素（mesothelin，MSLN）、ATP282、miR-886、miR-202、miR-1228、miR-346、miR-886、miR-526A1、miR-548N、miR-654、miR-886 和 miR-300。其中miR-346的作用靶點位于受體相互作用蛋白140（receptor-interacting protein 140，RIP140）的 5′UTR。RIP140是一種轉錄輔抑制因子，其與核受體結合后能抑制脂肪組織等多種代謝組織中靶基因的轉錄。GDM孕婦miR-346的甲基化差異可能會影響其靶基因RIP140的表達，并進一步影響糖酵解、三酰甘油合成、三羧酸循環(huán)和脂肪酸β氧化等多種代謝途徑相關基因的表達，從而參與GDM的發(fā)生[25]。

2 MiRNAs與胰島素分泌異常

正常妊娠到中晚期時，由于體內拮抗胰島素的物質分泌增多，如腫瘤壞死因子、瘦素、胎盤生乳素、孕酮、皮質醇和胎盤胰島素酶等，使胰島素在孕婦體內的敏感度下降，而為了維持正常的糖代謝，胰島素代償性分泌增多，使血糖水平在整個妊娠期維持正常水平。如果妊娠期婦女上述代償功能減弱，血糖將不能維持在正常水平，最終可導致GDM。胰島素分泌異常常提示胰島β細胞功能異常，所以在妊娠期出現胰島素分泌異常，通常需要給予胰島素治療。妊娠早期的空腹血糖較低，應用胰島素治療時應注意用量，否則容易造成孕婦低血糖。隨著妊娠不斷進行，拮抗胰島素的物質分泌增多，胰島素敏感性下降，此時胰島素用量也要加大。分娩時，由于產婦體力消耗大，攝入能量少，所以胰島素用量應相應減少。分娩后，胎盤排出體外，體內拮抗胰島素的物質迅速減少，所以要及時調整胰島素用量，防止低血糖或高血糖的發(fā)生。

全基因組關聯研究表明，大部分2型糖尿病相關基因與胰島β細胞的增殖和功能有關，而IR的相關基因只占少數[26]。因此，胰島β細胞的增殖和功能調控是糖尿病研究的核心領域，而關于miRNAs在胰島β細胞發(fā)育、增殖過程中所發(fā)揮作用的研究仍然有限。

孫天虹等[27]研究分別選取135例GDM患者以及同期正常孕婦作為研究組和正常組，檢測其外周血miR-29、miR-375的表達水平，發(fā)現研究組miR-29的表達水平顯著低于正常組，miR-375的表達水平顯著高于正常組。正常孕婦的血漿FINS水平顯著高于GDM孕婦，推測β細胞功能的下降可能導致胰島素分泌減少，從而參與GDM的發(fā)生。提示miR-375高表達可促進胰島β細胞凋亡，而miR-29低表達可抑制胰島β細胞的分化與成熟，繼而使胰島β細胞胰島素分泌功能下降，導致GDM的發(fā)生。有研究發(fā)現，miR-375在胰島β細胞中發(fā)揮重要作用，其可下調丙酮酸脫氫酶激酶同工酶1（PDK1）的表達，抑制葡萄糖對胰島素分泌的刺激作用，抑制胰島素分泌，誘導發(fā)生嚴重糖尿病[28]。

王曉晶等[17]研究GDM孕婦和正常孕婦has-miR-124a基因SNP位點rs531564的基因型頻率，結果顯示，其基因型頻率無顯著差異。miR-124a在胰腺中含量豐富，參與胰島β細胞分化。在胰島素胞吐過程中，miR-124a的高表達可以使多種分泌蛋白以及轉錄因子表達減少，抑制葡萄糖對胰島素分泌的刺激作用[29]。雖然王曉晶等[17]研究結果未發(fā)現中國漢族人群GDM發(fā)病基因型的分布差異，但有其他研究發(fā)現羅馬人pre-miR-124a基因SNP位點rs531564 G等位基因可增加2型糖尿病的發(fā)病風險[30]。推測2型糖尿病與GDM的發(fā)病機制可能有所不同或存在種族遺傳差異。has-miR-124a基因的SNP位點rs531564與GDM發(fā)病的相關性還需要進一步的大規(guī)模研究來證實。

3 MiRNAs與脂肪因子

脂肪因子是指脂肪細胞分泌的一些因子，如瘦素、脂聯素、內脂素、抵抗素（resistin）和視黃醇結合蛋白4（RBP4）等。瘦素是一種由脂肪細胞分泌的蛋白激素，可以調控胰島素的分泌、葡萄糖的利用，改變胰島素敏感性。脂聯素主要是由成熟脂肪細胞合成和分泌，具有降低血脂和血糖、增加胰島素敏感性、抑制動脈粥樣硬化形成等多種作用。內臟脂肪素（visfatin）簡稱內脂素，有多項研究報道GDM患者血漿內脂素濃度明顯低于正常妊娠女性，但也有研究發(fā)現GDM孕婦體內內脂素水平與正常妊娠女性相比升高或無顯著變化，因此內脂素與GDM的關系仍有爭議。抵抗素主要是由脂肪細胞、單核細胞和巨噬細胞分泌，妊娠時抵抗素水平升高，但GDM患者的血清抵抗素水平是否高于正常孕婦還未確定。RBP是維生素A的運載蛋白，研究發(fā)現GDM患者血清RBP4水平顯著高于正常孕婦，提示其與GDM的發(fā)生有關[31]。近年來許多研究發(fā)現，脂肪因子與IR以及2型糖尿病的發(fā)病關系密切，其在GDM的發(fā)生中也起到一定的作用。

目前，miRNAs作用于脂肪因子參與GDM發(fā)生方面的研究還未取得顯著進展。檀麗等[14]研究miR-95、miR-548am和miR-1246與GDM發(fā)病的關系時，還檢測了研究對象血清瘦素、脂聯素、內脂素、抵抗素和RBP4的水平，發(fā)現GDM孕婦脂聯素和內脂素水平顯著低于正常孕婦，瘦素、抵抗素和RBP4顯著高于正常孕婦。因此推測，胎盤中異常表達的miR-95、miR-548am和miR-1246能夠靶向調節(jié)瘦素、脂聯素、內脂素、抵抗素和RBP4等脂肪因子表達，引起脂肪因子分泌紊亂，進而參與GDM的發(fā)生。

4 結語

GDM對孕婦、胎兒均會造成嚴重的不良后果，其發(fā)病機制十分復雜，目前發(fā)現miRNAs通過IR、胰島素分泌異常和脂肪因子等方面參與GDM的發(fā)病，但除此之外，GDM的發(fā)生還與炎癥、飲食等有關。隨著研究的不斷深入，miRNAs與GDM的發(fā)病機制之間的關系將逐漸明確，可以用于GDM的早期篩查和診斷，從而早干預，減少GDM的發(fā)生，為GDM的治療提供新思路。