应激相关miRNAs表达水平及遗传变异与胰岛素抵抗的关联研究

Insulin resistance (IR) is the intermediate phenotype of various metabolism related diseases. Our previous studies found that chronic stress is associated with metabolic abnormal of blood glucose and lipid. The level of plasma cortisol increased and mRNA expression of glucocorticoid receptor decreased in response to stress, indicating that the hypothalamus - pituitary - adrenal (HPA) axis activity enhanced. Due to the importance of miRNA in mediating target genes, we speculate that stress-related miRNAs contribute to the development of IR. In this study, the expression level of stress-related miRNAs will be compared between IR and non-IR groups in a cohort population. Dynamic correlation between miRNAs levels and HOMA-IR (Homostasis model assessment-IR) will be analysed by joint model. To verify the regulation ability of miRNAs, transcriptional activity and protein expression level target genes under over-expression/ inhibition state of miRNAs will be observed. Furthermore, the impact of SNPs in pri-/pre-miRNA on expression of corresponding mature miRNAs will be analyzed. The combined environmental and genetic risk factors action mode will be explored to reveal the mechanism of IR induced by chronic stress. This study contributes finding new effective prevention and treatment measures for IR.

胰岛素抵抗(IR)是多种代谢相关疾病的中间表型。本课题组前期研究发现慢性应激与血糖、血脂代谢异常存在关联，且应激状态下血浆皮质醇升高而其受体mRNA水平降低，提示下丘脑-垂体-肾上腺皮质(HPA)轴活动增强。鉴于miRNA在基因表达调节方面发挥重要作用，我们推测HPA轴相关miRNAs通过调控靶基因而参与IR的发生。本研究拟在“固定单位健康体检队列”中动态比较IR者与非-IR者之间候选miRNAs表达水平的差异，并采用联合模型分析其与IR指数随时间变化的相关程度；通过检测miRNAs在过表达/抑制状态下靶基因的转录活性以及靶蛋白的表达水平，验证其对靶基因的调控作用；分析pri-/pre-miRNA SNPs对相应成熟miRNAs表达水平的影响。从miRNA层面探讨IR的环境与遗传危险因素联合作用模式，揭示慢性应激引起IR的机制，为建立以IR为靶目标的有效预防与治疗措施提供理论依据和新思路。

慢性应激状态下，人体最重要的神经内分泌反应表现为下丘脑-垂体-肾上腺皮质（HPA）轴的持续兴奋，其在胰岛素抵抗（IR）的发生机制中均占有重要地位。微小RNA（简称miRNA）在机体应激反应中具有重要的调节作用，本研究系统地探索了外周血中HPA应激轴相关miRNAs表达水平及遗传变异与IR的关系。.以“功能社区队列”人群胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）的上四分位数2.5作为本次研究IR的标准。基于2型糖尿病（T2D）与正常对照之间miRNA差异表达谱，利用生物信息学方法，通过靶基因预测筛选出调控HPA轴重要基因的6个候选miRNAs，之后在队列中比较新发T2D者、空腹血糖受损（IFG）者与正常对照之间表达水平的差异，结果显示，与对照组相比，T2D组let-7b、miR-144和miR-29a表达及IFG组let-7b和miR-144表达均显著上调（P<0.05），miR-142在T2D和IFG者中的表达明显下调（P<0.05）。将该人群按IR标准将研究对象分为IR与非-IR组，发现IR者let-7b、miR-144、miR-29a显著高于非-IR者，而miR-142著低于非-IR者。Spearman相关分析显示这4个miRNAs与应激激素以及HOMA-IR显著相关。根据多元logistic回归，进一步筛选了包括let-7b, miR-142和miR-144的miRNA pannel，ROC曲线分析显示用于诊断T2D的AUC为0.871，诊断IR的AUC为0.829。通过双荧光素酶实验验证了let-7b-5p、miR-142-3p、miR-144-3p分别靶向调控ADRB2、CRH、NR3C1基因。说明这些miRNAs可以作为慢性应激与T2D及IR关联的潜在生物标志物。在纳入的SNPs中，pri-miR-144 rs9279 GG基因型与TT基因型和TT/TG基因型相比，T2D患病风险显著增加（调整OR=1.61, P=0.018; 调整OR=1.51, P=0.028）。GG基因型携带者miR-144表达、血浆皮质醇水平及HOMA-IR显著高于TT和TG基因型携带者（P<0.05）。说明rs9279通过影响成熟miR-144表达水平参与T2D及IR的发病。.本研究为揭示慢性应激引起IR的机制，建立以IR为靶目标的有效预防与治疗措施提供了理论依据和新思路。