孙向科卿国忠
（南华大学附属第一临床学院临床学院421001）
【摘要】MicroRNAs已经成为一种重要的调节脂质代谢的因子。最近发现的microRNA-33aandb(miR-33a/b)在体内胆固醇和脂肪酸代谢动态平衡中起着很重要的调节作用。这些microRNA嵌入在固醇响应元件结合蛋白基因（SREBF2和SREBF1）中，通过抑制参与到胆固醇输出和脂肪酸氧化的基因，比如ABCA1，CROT，CPT1，HADHB和PRKAA1，转录后调节胆固醇和脂肪酸代谢。miR-33a/b促进细胞内脂质沉积。在新近的动物实验研究中表明抑制这些小干扰RNA对脂蛋白代谢的调节有很显著的影响，包括增加血浆中高密度脂蛋白（HDL）和减少极低密度脂蛋白（VLDL）中甘油三酯的代谢。这些新的发现支持了microRNA拮抗剂在治疗血脂异常、动脉粥样硬化和相关代谢疾病中的潜在作用。
【关键词】小RNA脂肪代谢高密度脂蛋白甘油三酯
【中图分类号】R589.2【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2014）08-0138-02
脂质代谢异常可引起动脉粥样硬化、冠心病、肥胖症等多种与代谢相关的疾病，严重威胁人类健康。近期研究发现，microRNA参与上述多种病理过程的调控。本文综述了近些年来microRNA对脂质代谢调控方面的研究进展，并对其在治疗中的潜在作用进行了展望。
1.microRNA的结构与作用机制
microRNA是一类大小约18-22个碱基的单链小分子RNA，是由具有发夹结构的约70-90个碱基的单链RNA前体经过Dicer酶加工后生成。microRNA在真核基因表达调控中有着广泛的作用。尽管有一部分在所有细胞的各个阶段中均有表达，但是大多数microRNA的表达水平在不同组织、不同发育阶段具有其特异性。microRNA作用于目的基因的方式与两者的配对程度有关：成熟的microRNA通过Watson-Crick碱基配对识别并结合靶标mRNA的3’UTR、5’UTR或编码蛋白外显子区域。microRNA的负调控机制与靶标mRNA的3’UTR互补程度密切相关，主要分三种：第一种两者完全或近乎完全互补，直接降解靶标mRNA；第二种允许一定的错配，起封闭靶标mRNA，抑制蛋白质翻译的作用；第三种比较特殊，两种方式共同发挥作用[1]。
2.microRNA对脂质代谢的影响
一个单个的microRNA能够调节多个靶基因的表达，因此，microRNA被认为在许多的生物进程中起着很重要的作用，包括：免疫应答、发育、干细胞分化、脂质代谢。在近期的研究中发现两个固有的microRNA，即miR-33a/b，与类固醇调节元件结合蛋白基因（SREBPs）一起，在脂质代谢中起着很重要的作用。表达miR-33a/b的基因嵌于在这些基因中，当SREBP开始转录时，miR-33a和miR-33b在宿主基因中也跟着表达，即miR-33a和miR-33b在宿主基因中的表达与SREBP呈正相关[2]，并且与参与胆固醇输出/HDL合成相关的基因即三磷酸腺苷结合盒转运体（ABCA1）、三磷酸腺苷结合盒转运体G1（ABCG1）、尼曼匹克蛋白1型（NPC1）；脂肪酸氧化相关的基因即羟烷基辅酶A脱氢酶B(HADHB)、肉碱O辛基转移酶（CROT）、如肉毒碱棕榈酰转移酶酶（CPT1a)；极低密度脂蛋白甘油三酯代谢相关的基因即磷酸腺苷激活的蛋白激酶（AMPKa）、类固醇调节元件结合蛋白基因（SREBP1）这三种基因的相互调节，共同维持细胞内的胆固醇和脂肪酸的水平。研究表明细胞内的胆固醇和脂肪酸的水平与这些脂质相关的基因表达基本相一致。
2.1miR-33对参与胆固醇输出/HDL合成相关的基因的影响
miR-33a与ABCA1和ABCG1的表达呈负相关。三磷酸腺苷结合盒转运体A1（ABCA1）可促进胆固醇流出及高密度脂蛋白(HDL)生成。miR-33a与ABCA13’UTR有3个结合位点，突变其中任何一个位点，ABCA1表达上调，细胞内的胆固醇流出增加。ABCA1是一种整合膜蛋白，以ATP为能源促进细胞内游离胆固醇和磷脂结合到细胞膜表面贫脂的载脂蛋白A-I(apoA-I)，在RCT和HDL生成的起始过程中起关键作用，被称为RCT的守门人。研究显示ABCA1在巨噬细胞胆固醇流出过程中发挥重要作用。在细胞中miR-33a靶向结合ABCA1，沉默其表达，抑制apoA-I介导的胆固醇流出，而用反义寡核苷酸干扰miR-33a后则出现相反的结果[3]。miR-33不仅抑制ABCA1的表达，研究发现它还抑制另外两种参与到细胞中胆固醇转运的蛋白：1.ABCG1,使胆固醇流向高密度脂蛋白（HDL）；2.NPC1，使胆固醇从溶酶体转入到细胞内其他需要的部位。然而miR-33与ABCG1在3′UTR的两个结合位点在人类中并没有被保存下来，因此在小鼠巨噬细胞中miR-33过表达能抑制ABCG1的表达，从而减少了胆固醇流向HDL，而在人类细胞中则没有，显示了miR-33对物种调控的特异性[4]。进一步研究表明NPC1的3′UTR包含两个miR-33的结合位点，在人类巨噬细胞和肝细胞中抑制NPC1的表达，NPC1与ABCA1相配合调节胆固醇流出至apoA1，揭示了miR-33在人类细胞中抑制胆固醇流出的另一条途径。这些研究揭示示了一个单一的miRNA能够同时控制不同基因来影响同一条通路从而达到维持细胞稳态的效果。
2.2miR-33对参与脂肪酸氧化相关的基因的影响
CPT1A位于线粒体外膜上，是酰基辅酶A与肉碱耦合所必需的，引导中链和长链脂肪酸运输到线粒体中进行氧化，它是脂肪酸β-氧化的限速酶。CROT则是一种过氧化物酶体的酶，是短链脂肪酸耦合到胆碱上所必需的，并转运它们进入线粒体。HADHB则是随后在线粒体中进行β-氧化的必需需要的酶。miR-33可靶向沉默羟烷基辅酶A脱氢酶B(HADHB)、肉碱O辛基转移酶（CROT）、肉毒碱棕榈酰转移酶酶（CPT1a)；通过下调脂肪酸氧化相关基因HADHB、CPT1A和CROT,抑制脂肪酸氧化，同时抑制SREBP1通路,从而使脂肪酸氧化降低，导致血浆中极低密度脂蛋白的甘油三酯水平上升[5]。
2.3miR-33对参与极低密度脂蛋白甘油三酯代谢相关基因的影响
研究发现miR-33可沉默磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)。AMPK在维持细胞和机体能量代谢平衡中具有重要意义,所有改变细胞内AMP/ATP比值的刺激均能激活AMPK。一经活化,AMPK通过磷酸化其下游靶蛋白增加分解代谢,增加ATP产生；同时抑制细胞内耗能过程,维持细胞能量平衡。AMPK活化后可抑制肝脏胰岛素依赖的转录因子SREBP-1的表达，从而抑制受SREBP一1调节的一些脂代谢相关的基因表达，减少肝脏脂质合成[6]。此外,AMPK还能够磷酸化胆固醇合成的限速酶HMG辅酶A还原酶并抑制其活性从而抑制脂肪酸和甘油三酯的合成，提示miR-33可能通过AMPK促进脂肪酸和甘油三酯的合成，抑制脂肪酸β-氧化和酮的生成。但生物信息学显示，AMPK的3’UTR与miR-33并没有靶向结合的基础，我们推测下一步的研究重点应侧重于AMPK的5’UTR或编码蛋白外显子区域与miR-33是否存在靶向结合基础，或者是否可通过miR-33种子区域外的11～12个连续的碱基配对来替代种子序列配对，进而发挥相应的生物学作用。
3.在动物模型中miR-33对高密度脂蛋白的影响
实验研究通过往动物体内转染miR-minics（双链寡核苷酸用来代替MicroRNA）和anti-miRs（单链核苷酸的抑制剂）来研究MicroRNA的功能和其与上游的关联，发现MicroRNA具有选择性调控机制。在小鼠实验中通过使用反义核苷酸链、病毒载体转染miR-33a抑制剂沉默miR-33a，结果发现小鼠肝脏中ABCA1和循环中的HDL增加大约40%。这些研究表明miR-33在调控小鼠循环中HDL水平的作用是很关键的，并且证实了miR-33抑制剂可用于提高HDL和防止动脉粥样硬化的潜在的治疗作用。
关于miR-33的拮抗作用最近在miR-33基因敲除小鼠的进一步得到证实，在小鼠SREBP2基因的内含子区域敲除miR-33a序列，处理后并没有影响其生存能力和生育能力，并且这种敲除并不会破坏SREBP2的功能，结果这种miR-33a基因敲除小鼠血浆HDL水平较野生型C57BL/6小鼠高出25%-40%。出人意料之外的是使用药物miR-33抑制剂处理过的小鼠，其雄性和雌性小鼠血浆中HDL水平并没有什么不同，而经过miR-33基因敲除的雌性小鼠血浆HDL水平明显高于雄性miR-33基因敲除小鼠，这个现象的分子机制目前还不清楚，学者推测这种可能性是由于miR-33在雄性和雌性小鼠中的生物学作用不同引起的，目前还有待于进一步研究[7]。
如果对研究HDL的功能仅进行静态的分析那是有一定的局限的，所以实验研究的重点是要观察循环中的HDL增加后所引起的生物学作用效果，动态评估HDL的功能才是关键。Rayner等证实，通过抑制miR-33产生的HDL是有功能性的，它增加了细胞内通过放射性标记的胆固醇进入血浆、肝脏和排泄物。显而易见，这种具有动脉粥样硬化保护性性质的HDL在拮抗miR-33小鼠的体内被保存了下来，特别是这种具有提高胆固醇流出和保护内皮细胞免于炎症诱导的细胞因子攻击的能力。
microRNA在脂质代谢和动脉粥样硬化方面的研究尚处于初级阶段，因此，它在这个方面的研究具有很大的潜力。miR-33a和miR-33b嵌入在SREBP基因中，通过激活负反馈环路调节脂质代谢，已经极大地推动了我们对于脂质平衡代谢的理解。同时关于另外的microRNA对脂质代谢影响的研究也极大地拓展了我们的想象力。尽管目前有很好的药物通过降低低密度脂蛋白（LDL），但心血管疾病在中西方国家仍然是最主要的死亡原因。通过使用microRNA拮抗剂来抑制microRNA的表达来作为血脂异常的治疗方案，已经为临床医学治疗提供了一个新的视角。
参考文献
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