糖尿病(diabetes mellitus, DM)在21世纪已成为一个全球性问题。据国际糖尿病联合会预测，到2030年，全球DM患者人数将达到3.66亿[1]。糖尿病周围神经病变(diabetic peripheral neuropathy, DPN)是DM最常见且常被忽视的并发症之一，主要表现为对称性的双侧远端肢体感觉丧失、痛觉过敏和感觉异常等。目前，DPN的发病机制尚未完全阐明，普遍认为与代谢紊乱、氧化应激、炎症反应等多种因素有关[2]。近年来，长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)在DPN发生发展中的作用研究引起了广泛关注。本文就lncRNA在DPN中的潜在作用及生物学机制进行综述，以期为开发DPN的新型分子标志物和治疗靶点提供新思路。

1、lncRNA概述

lncRNA是ncRNA的一个亚类，其长度超过200 nt, 大多数lncRNA是具有5′端帽子结构和poly-A尾巴的RNA聚合酶Ⅱ转录本，不编码蛋白质，通常缺乏明显的开放阅读结构。lncRNA可以从任一链转录，并且可以根据附近的蛋白质编码基因分为正义、反义、双向、内含子或基因间。目前已经鉴定出多个lncRNA位点，但只有一小部分具有功能特征，而那些已被表征的lncRNA参与了多种细胞生物学过程，包括细胞增殖、分化、炎症和自噬等[3,4]。研究表明，lncRNA的表达失调及一级序列的突变与人类疾病高度相关，包括神经退行性疾病、DM等[5]。

2、lncRNA与糖尿病周围神经病变

lncRNA在不同病理生理状态下特异性表达，提示其作为疾病潜在生物标志物和治疗靶点的可能性。DM神经细胞中存在差异表达的lncRNA,其靶基因通常位于细胞黏附分子、趋化因子信号通路及细胞因子-细胞因子受体相互作用的复合体中，通过调控细胞迁移、免疫应答、防御反应及趋化等生物过程中相关基因的表达，参与糖尿病神经周围血管病的发生发展[6]。

2.1 lncRNA调控糖脂代谢紊乱

高血糖、高血脂作为神经病变的独立危险因素，被认为是DPN发生的始发因素。目前普遍认为，糖脂代谢紊乱与胰岛素抵抗密切相关，胰岛β细胞衰竭作为胰岛素抵抗发展为高血糖和糖尿病的核心因素，当β细胞无法克服胰岛素抵抗从而维持生理葡萄糖水平时，通常会发生T2DM进而进展为DPN。研究报道，lncRNA可以通过参与调控2型糖尿病发育过程中β细胞增殖、凋亡和功能来降低血糖[7]。

DING等[8]首先发现妊娠糖尿病(gestational diabetes mellitus, GDM)模型小鼠子代会随着年龄的增长，逐渐发展为糖耐量异常和葡萄糖刺激胰岛素分泌(glucose-simulated insulin secretion, GSIS)受损，并且表现出胰岛中lncRNA H19表达显著降低，而这种lncRNA在高胰岛素需求条件下会重新表达来介导β细胞增殖，从而实现降低血糖的目的。目前，通过基因组分析和其他研究，在人类中已经发现了许多2型糖尿病的易感基因，包括钾电压门控通道，KQT样亚家族Q成员1(potassium voltage-gated channel, KQT-like subfamily Q member-1,KCNQ1)。ASAHARA等[9]研究表明，携带父系截断的KCNQ1OT1的子代小鼠会表现出糖耐量受损和胰岛素分泌缺陷，KCNQ1TO1从KCNQ1位点表达，KCNQ1的突变可导致KCNQ1OT1表达降低，进而导致细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂1C(Cdkn1c)的表达增加，因而lncRNA KCNQ1OT1的表达下调可能是介导KCNQ1位点的胰岛β细胞量减少和DM易感性增加的决定因素。MATBOLI等[10]通过ceRNA网络分析结合基因编辑工具CRISPR/Cas9发现，lncRNA-RP11-773H22.4在2型糖尿病患者中表达上调(阳性率：6.6% vs. 95.1%,P<0.01),且在人淋巴细胞系中实验得以证实，这种上调与血糖控制不良和胰岛素抵抗有关。GUO等[11]研究发现，lncRNA Reg1cp通过PTBP1-AdipoR1途径损害胰岛素敏感性，并且胰岛β细胞特异性Mut-Reg1cp敲入的小鼠加剧了葡萄糖稳态的破坏。XU等[12]研究发现，DM大鼠颈上神经节中lncRNA NONRATT021972表达增加，应用siRNA特异性抑制lncRNA NONRATT021972可降低TNF-α,从而抑制胰岛素受体底物1(insulin receptor substrate-1,IRS1)丝氨酸磷酸化，并增加IRS1下调表达，提高IRS1与胰岛素受体结合能力，促进神经元内的胰岛素信号传导从而改善神经功能。因此，lncRNA可通过介导胰岛素抵抗引起的糖脂代谢紊乱来调控DPN的进程。

2.2 lncRNA调控氧化应激

氧化应激是DPN发病的关键病理机制之一。氧化应激是由线粒体和细胞质中活性氧(reactive oxygen species, ROS)过量产生导致的氧化还原平衡扭曲，抗氧化防御系统失调，从而导致的氧化损伤。研究报道，氧化损伤会改变神经结构，如轴突变性、节段性脱髓鞘和施万细胞凋亡，导致DPN中有髓鞘和无髓鞘纤维随后受损或缺失[13,14]。在靶向氧化应激的相关糖尿病并发症调控中，lncRNA的功能已得到广泛地研究和定义。

研究表明，lncRNA H19在DM患者血液样本中过表达，H19敲低可降低ROS产生和NO活性，从而减轻氧化应激[15]。LIU等[16]检测到2型糖尿病大鼠背根神经节(dorsal root ganglion, DRG)中lncRNA BC168687的水平显著升高，沉默BC168687的表达可降低糖尿病神经性疼痛(diabetic neuropathic pain, DNP)大鼠血清中的NO水平[(216.51±4.20)vs.(89.29±9.54)μmol·L-1,P<0.001,NO作为一种从卫星神经胶质细胞(satellite glial cells, SGCs)释放的氧化损伤因子被认为会引发和维持神经性疼痛],从而缓解DNP大鼠的伤害性行为。此外，LIU等[17]还报道了高葡萄糖和高游离脂肪酸(high glucose and high free fatty acids, HGHF)环境显著增加了NO和ROS的释放，而在HGHF+BC168687siRNA中上述水平会出现降低[NO:(41.67±2.89)vs(23.33±2.89)μmol·L-1,P<0.01;ROS:(3 394.00±141.74)% vs (2 807.00±58.03)%,P<0.01]。基于BC168687 siRNA在DPN氧化应激相关发病机制中的保护作用，lncRNA BC168687可能是DM神经性疼痛的潜在治疗靶点。LIU等[18]研究发现，lncRNA XIST过表达可以降低ROS,进而减轻由高糖处理诱导的大鼠施万细胞氧化应激的产生。

2.3 lncRNA调控炎症反应

神经性炎症是一种自主免疫防御的高度调节机制，通过级联反应激活炎症细胞，释放多种炎症介质，将吞噬细胞募集到受损部位。众所周知，炎症级联反应、促炎介质过表达和神经免疫通信途径的激活在导致DPN的周围神经的结构和功能损伤中起着至关重要的作用。研究表明，M1巨噬细胞在T2DM或DPN患者中显著增加，并介导肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素(interleukin, IL)-1β和IL-6等促炎因子的分泌[19]。

REN等[20]研究发现，HCG18可通过调节miR-146a/TRAF6轴促进M1巨噬细胞的极化和炎症因子(TNF-α、IL-β)的分泌，加速DPN的进程，表明lncRNA HCG18可能是临床治疗DPN的潜在靶点。LIU等[17]研究发现，沉默BC168687表达下调HGHF环境诱导的SGCs中P2X7受体的表达(0.65±0.01 vs 0.43±0.03,P<0.01),可能通过减少促炎细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)的释放，从而减轻炎症和神经性疼痛。FENG等[21]研究发现，DPN和2型糖尿病大鼠模型之间的3种差异表达的lncRNA,包括SMAD4、TRAF6和IRAK1,可通过作为靶向miR-146a-5p的ceRNA来调节DPN的炎症，而miR-146a-5p的过表达可以显著降低DPN大鼠的炎症反应水平并改善坐骨神经损伤。SMAD4、TRAF6和IRAK1都主要富集在炎症信号通路中。这表明作为ceRNA的lncRNA可能通过调节炎症参与DPN的发病机制。KUAI等[15]研究发现，lncRNA H19在DM患者血液样本中的过表达可降低TNF-α,从而减轻炎症浸润，改善神经损伤。WANG等[22]研究发现，沉默lncRNA uc.48+可以降低DM大鼠DRG中ERK1/2的磷酸化和活化及TNF-α促炎细胞因子释放，与DM组相比，uc.48+siRNA处理的DM大鼠p-ERK1/2与ERK1/2的IOD比值显著降低(P<0.001),TNF-α蛋白相对表达水平显著降低(P<0.01),进而缓解P2X3受体介导的DM大鼠DNP。YU等[23]通过动物实验表明，lncRNA NONRATT021972 siRNA降低了DM大鼠中TNF-α水平减轻炎症反应，并且缓解了神经性疼痛。CHEN等[24]研究发现，DM大鼠的lncRNA PVT1的下调，DM大鼠炎症相关神经胶质细胞数量增加，而lncRNA PVT1过表达可逆转TNF-α mRNA表达水平来减轻神经炎症。

2.4 lncRNA调控血管损伤

DPN长期以来一直被描述为DM的微血管并发症。MALIK等[25]研究发现，DPN中神经周围毛细血管基底膜增厚、管腔面积减小和内皮细胞增生肥大，从而导致神经周围毛细血管腔闭塞并因此导致神经组织内缺血缺氧，神经损害加剧。尽管与DM周围神经血管受损直接相关的lncRNA很少，但有研究证实，一些与糖尿病相关的lncRNA可以独立调节血管生成。例如，MICHALIK等[26]研究发现，MALAT1是与DM相关的lncRNA,可在内皮细胞表达并调节促血管生成反应。此外，YANG等[27]研究发现，lncRNA UCA1可以通过负调节miR-582-5p对高糖条件下诱导的血管平滑肌细胞损伤进行修复。目前，lncRNA在DM相关的微血管并发症上的研究较局限，还需进行更深入的研究。

2.5 lncRNA调控细胞自噬

自噬是一个动态过程，通过恢复错误折叠的蛋白质和受损的细胞器来控制细胞稳态。自噬被认为是在生理或病理情况下支持正常细胞生长和功能的保护过程，特别是在代谢疾病中。在高糖处理的施万细胞和DM模型中已经鉴定出自噬抑制。研究发现，一定水平的自噬可以帮助神经髓鞘修复再生，对高糖引起的神经损伤起着积极的作用[28]。LncRNA通过多种机制调节细胞自噬，并进一步明确疾病表型特征。

LIU等[18]实验研究表明，在高糖处理的施万细胞中，LC3Ⅱ和Beclin-1水平降低，进一步研究发现lncRNA XIST能通过靶向miR-30d-5p来增强SIRT1的表达进而诱导自噬。RAJABINEJAD等[29]研究发现，lncRNA MALAT1和H19是糖尿病神经病变(diabetic neuropathy, DN)的潜在生物标志物，其在DN患者中表达均显著上调(MALAT1:变化倍数=4.9,P<0.001;H19:变化倍数=2.93,P<0.001),可作为miR-19b-3p和miR-125a-5p表达的上游负调控因子(miR-19b-3p:变化倍数=1.32,P<0.05;miR-125a-5p:变化倍数=0.63,P<0.05),进而调控下游靶基因，如自噬基因ATG16L1上调的表达(变化倍数=1.18,P<0.05),这表明lncRNA MALAT1和lncRNA H19可通过调控自噬在DN发病中起重要作用。辛宁等[30]用ceRNA网络研究分析DM患者和DPN患者差异表达的lncRNA发现，通过上调C20orf197、ITPK1-AS1 2种lncRNA可分别下调hsa-miR-20b-15p、hsa-miR-17-5,最终上调与DPN相关的关键基因HSPA8的表达，随后可与自噬相关的蛋白结合，在自噬中发挥重要作用。目前，这2种lncRNA在DPN中的作用尚未得到完全认识，仍有待进一步验证。

2.6 lncRNA调控细胞凋亡

细胞凋亡是细胞程序性死亡的过程，被认为是DPN的重要发病因素，施万细胞和神经元细胞凋亡导致神经发生脱髓鞘、纤维丧失、神经变性和疼痛。研究表明，抑制周围神经细胞凋亡可以有效缓解DPN[31]。研究发现，lncRNA在细胞凋亡中起调节作用。据报道，经高糖干预的大鼠施万细胞RSC96会出现XIST表达降低，B淋巴细胞瘤-2相关X蛋白、裂解的胱天蛋白酶-3/9表达的增强，从而导致细胞凋亡，而XIST过表达载体处理可以增强细胞中的XIST水平从而阻断细胞凋亡[18]。由此可见，lncRNA XIST能减弱高糖诱导的施万细胞凋亡。CHEN等[24]研究发现，PVT1在DM大鼠中的表达率降低，背根神经节神经元的细胞凋亡在DM大鼠中明显，PVT1过表达可逆转PI3K/AKT通路减轻细胞凋亡来缓解DPN。糖尿病胃轻瘫是消化系统中糖尿病自主神经损伤的表现，糖尿病自主神经病变属于DPN的一个亚型。研究发现，在糖尿病胃轻瘫的大鼠模型中lncRNA MALAT1的表达上调。此外，在有糖尿病胃轻瘫症状的DM患者样本中，同样检测到MALAT1的表达增加，进一步研究发现，MALAT1的抑制可能会增加α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA)和平滑肌肌球蛋白重链(smooth muscle myosin heavy chain, SM-MHC)的表达，抑制细胞迁移并诱导人胃平滑肌细胞凋亡[32]。

3、其他可能与DPN相关的lncRNA

近年来，越来越多的证据表明，近40%的lncRNA仅存在于神经系统中。DU等[33]研究发现，通过基因芯片分析在DNP小鼠中发现289个相邻和57个重叠的LncRNA-mRNA对，包括AK081017-Usp15和ENSMUST00000150952-Mbp, 可能与DNP的发病机制有关。研究表明，lncRNA在神经性疼痛的发展中起着至关重要的作用。DM作为神经性疼痛最常见的原因之一，由此可以合理推断DNP和神经性疼痛在发病机制具有相似之处。研究表明，lncRNA如KCNA2-AS,CCAT1或其下游靶标的特定调节可能介导了神经性疼痛的发展[34]。因此，这些lncRNA可能参与了DNP的发生发展过程。

4、讨论

目前，随着全基因组RNA测序的发展，研究发现越来越多的lncRNA参与DPN患者的发生发展过程，但目前只有少量的研究探讨lncRNA的具体作用机制，而且由于其表达不仅存在物种特异性，还存在时间和空间特异性，lncRNA的研发还面临诸多挑战。目前，几乎所有的DPN研究模型都是基于细胞和动物实验，并且体内和体外实验也存在一定的差异性，这种差异是无法预测的，如何将实验研究获得的成果转化为临床应用也是一个问题。本文从分子机制方面阐明了lncRNA调控DPN的病理生理过程，展现了复杂的分子调控能力。全面了解lncRNA参与发病机制的完整调控网络，不仅有助于理解其如何在DPN中发挥作用，也为相应的治疗策略提供基础。未来随着生物和测序技术的进步，lncRNA的功能有待被进一步揭示，有助于开发治疗该疾病的新型靶向药物和生物标志物的新策略。

参考文献:

[30] 辛宁,李小明.利用ceRNA网络研究2型糖尿病周围神经病变的相关基因 [J].中国老年学杂志,2022,42(10):2345—2351.

[31] 冉丽莎,吴亚曾,劳筱清,等.糖尿病周围神经病变细胞凋亡机制及中医药干预研究进展 [J].中国实验方剂学杂志,2022,28(5):256—265.

基金资助:国家自然科学基金面上基金资助项目(81973585);

文章来源:陈世婷,梅英秀,陈明珠,等.长链非编码RNA在糖尿病周围神经病变发病机制中的研究现状[J].中国临床药理学杂志,2024,40(11):1679-1683.