1、山东医药2023 年第 63 卷第 8 期m6A甲基化修饰在2型糖尿病及其并发症发生发展中的调节机制研究进展兰亚1，2，杨茂琴2，洪文娟3，陈海燕1，李潇3，成家茂41 大理大学临床医学院，云南大理671000；2 凉山州中西医结合医院；3 大理大学第一附属医院；4 大理大学基础医学院摘要：N6-甲基腺苷（m6A）甲基化修饰是真核生物最常见和最丰富的RNA修饰之一。m6A甲基化是由甲基化转移酶、去甲基化酶和甲基化阅读蛋白共同参与调控的、动态可逆的表观转录组修饰过程，影响mRNA在核内的剪接、输出及在胞质内的定位、翻译、稳定性调节与降解等多个阶段。近年来，关于m6A甲基化修饰在2型糖尿病及糖尿病
2、并发症发生发展过程中调节机制的研究越来越多。m6A甲基化对2型糖尿病及其并发症的影响涉及到甲基化蛋白、去甲基化蛋白和阅读蛋白的作用，主要对炎症反应、细胞凋亡（或焦亡）及氧化应激等过程的基因和蛋白进行调节，但具体机制仍待充分阐明。关键词：m6A甲基化；2型糖尿病；糖尿病肾病；糖尿病眼病；糖尿病性心脑血管病doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2023.08.027 中图分类号：R587.1 文献标志码：A 文章编号：1002-266X（2023）08-0107-06糖尿病是全球重大健康问题，患者有伴发微血管和大血管病变的风险。2型糖尿病（T2DM）及其并发症的发生机制仍未完全
3、阐明。目前研究发现，表观遗传学在 T2DM 发生发展中具有重要作用。N6-甲基腺苷（m6A）甲基化修饰是真核生物最常见和最丰富的RNA修饰之一。m6A甲基化修饰是由甲基化蛋白、去甲基化蛋白和阅读蛋白介导的生物学效应，通过改变mRNA的二级结构，促使其与调节蛋白结合，从而影响并决定mRNA的翻译潜力，在调节细胞分化与代谢、免疫耐受和神经元信号转导过程中发挥关键作用。甲基化蛋白主要包括m6A甲基转移酶样蛋白3（METTL3）、甲基转移酶样蛋白14（METTL14）、Wilms 肿瘤 1 结合蛋白（WTAP）等，可与m6A结合构成m6A甲基化复合体，将m6A添加到细胞核中的靶RNA上。去甲基化蛋白主
4、要包括ALKB同源蛋白5（ALKBH5）、脂肪和肥胖相关基因蛋白（FTO），可在细胞核中去除m6A以消除甲基化修饰。阅读蛋白主要包括YT521-B同源（YTH）结构域蛋白 YTHDF1/2/3、YTHDC1/2，异质核糖核蛋白（HNRNP）家族成员HNRNPA2B1、HNRNPC、HNRNPG，以及胰岛素样生长因子 2 mRNA 结合蛋白（IGF2BP）等。m6A可被不同的阅读蛋白识别并介导各种转录后过程，其中细胞核中的阅读蛋白介导RNA的剪接和miRNA的加工，细胞质中的阅读蛋白介导 mRNA 的稳定、翻译和降解1。近年来，关于m6A甲基化修饰在T2DM及其并发症发生发展过程中调节机制的研究
5、越来越多，现将相关研究综述如下。1 m6A甲基化修饰对T2DM的调节作用 多种危险因素可导致T2DM患者的胰岛细胞功能障碍，RNA修饰和RNA修饰调节剂是参与胰岛 细胞功能调节及胰岛素抵抗产生的关键因素。m6A含量降低与T2DM的发病高度相关，m6A甲基化修饰则有利于胰岛细胞的存活、分化，抑制细胞凋亡，促进胰岛素分泌，降低T2DM发生风险。1.1甲基化蛋白对T2DM的调节作用METTL3介导的m6A甲基化修饰在高脂饮食诱导的代谢紊乱和肝源性糖尿病中发挥关键作用。高脂饮食小鼠的METTL3表达水平升高，METTL3过表达加重了肝脏代谢紊乱和肝源性糖尿病；而特异性敲除肝细胞METTL3表达可提高胰
6、岛素敏感性，减轻高脂饮食诱导的代谢紊乱和肝源性糖尿病2。在高脂饮食小鼠中，特异性敲低肝细胞METTL3表达后，脂肪酸合酶的m6A甲基化和总mRNA水平降低，脂肪酸合成受到抑制，胰岛素敏感性增加3。METTL3是控制棕色脂肪组织出生后发育和能量稳态的重要调节剂。基金项目：云南省教育厅科学研究基金面上项目（2022J0695）；云南省教育厅科学研究基金项目（2022J0695）。通信作者：李潇（E-mail：）；成家茂（E-mail：）107山东医药2023 年第 63 卷第 8 期棕色脂肪组织中 METTL3 特异性缺失通过下调Prdm16、Pparg、Ucp1的 m6A修饰和表达，影响棕色脂肪
7、组织在体内的成熟转录，导致其介导的适应性产热显著减少，并促进高脂饮食诱导的肥胖和全身性胰岛素抵抗4。此外，METTL3对胰岛细胞的抗凋亡作用也有重要影响。T2DM胰岛细胞中METTL3 m6A表达水平降低，细胞易发生凋亡；而使用长效 GLP-1受体激动剂艾塞那肽上调 METTL3后，可促进 m6A 表达，从而减少胰岛 细胞的凋亡5。METTL14对胰岛细胞的存活、分化和胰岛素分泌至关重要，METTL14缺乏可导致胰岛 细胞死亡，改变细胞分化，降低细胞质量和胰岛素分泌，导致葡萄糖不耐受和T2DM6。YANG等7发现，与健康人群相比，T2DM患者胰岛组织中m6A蛋白表达降低，METTL3、METT
8、L14、WTAP mRNA 表达升高，m6A 蛋白表达与 METTL3、METTL14 mRNA 表达呈负相关。由上可见，特异性敲除肝细胞中的METTL3可提高胰岛素敏感性，有利于改善 T2DM；而 METTL3上调后促进m6A表达可对胰岛细胞产生抗凋亡作用，也有利于 T2DM 的恢复。因此，不同部位METTL3的表达可能存在相反的调节作用。1.2去甲基化蛋白对 T2DM 的调节作用FTO 和ALKBH5均为ALKB家族成员。FTO参与单链RNA中的 N3-甲基尿苷去甲基化，而 ALKBH5 直接从m6A-甲基化腺苷去除甲基。FTO蛋白以依赖Fe2+和-酮戊二酸的方式催化m6A修饰的腺苷转化为
9、不带m6A修饰的腺苷，与肥胖、T2DM、高血压等代谢性疾病及心血管疾病、肿瘤的发生密切相关。ALKBH5以-酮戊二酸和氧气作为底物，介导m6A修饰的去甲基化反应，可通过影响m6A修饰水平，参与调节底物 RNA 的稳定性、翻译效率及选择性剪接等。在T2DM患者中，m6A表达与FTO mRNA表达呈负相关，而与ALKBH5 mRNA表达无明显相关，且高糖可增强 FTO mRNA 表达7-8。研究显示，FTO mRNA表达增加可能导致m6A降低，使T2DM发生风险增加，而 ALKBH5 mRNA 表达水平与 T2DM 发生风险无关8。有学者用 FTO抑制剂 rhein处理小鼠肝脏，发现FTO表达水平
10、升高，导致转录激活因子Atf4 mRNA表达增加，有助于增加肝葡萄糖水平，进而增加T2DM的发生风险；降低FTO/Atf4通路活性可能有利于减少肝葡萄糖的产生，降低血糖，同时降低 T2DM 的发生风险9。ZHAO 等10研究表明，FTO表达升高可降低转录因子RUNX1T1剪接位点周围的m6A水平，促进小鼠3T3-L1前脂肪细胞的脂肪生成，从而导致胰岛素抵抗。FAN 等11研究表明，FTO过表达可以抑制响应葡萄糖刺激的胰岛素分泌，FTO过表达的MIN6细胞中观察到活性氧产生显著增加，活性氧增加可能导致参与胰腺炎症反应的NF-B通路激活，从而抑制胰岛素分泌，可能导致T2DM的发生。此外，FTO还能
11、以m6A依赖性方式上调自噬相关蛋白5和自噬相关蛋白7表达，促进自噬和脂肪生成，导致胰岛素抵抗12。因此，FTO可通过调节核转录、炎症因子和细胞自噬等途径导致胰岛素抵抗，抑制胰岛素分泌，增加肝葡萄糖的产生，使血糖升高，增加T2DM的发生风险。1.3阅读蛋白对T2DM的调节作用RNA m6A阅读蛋白的主要功能是识别发生m6A修饰的碱基，激活下游调控通路如RNA降解、miRNA加工，增强下游目标mRNA的翻译。YTHDF1是最常见的甲基化识别酶，YTHDC2是YTH蛋白家族中分子量最大的蛋白，二者均对T2DM具有调控作用。线粒体载体同源性2基因的m6A修饰通过增强YTHDF1依赖性途径来增强自身翻译
12、，线粒体载体同源性2蛋白表达上调可促进肌肉内脂肪生成，从而导致胰岛素抵抗13。YTHDC2则可通过抑制T2DM患者脂肪生成基因SREBP-1c、FAS、SCD1、ACC1表达，从而减轻肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗。此外，YTHDC2过表达可提高肝脏Akt、GSK-3磷酸化水平并降低糖异生酶表达水平，从而降低血糖14。目前阅读蛋白对T2DM的影响仅限于 mRNA进入细胞质后的过程，仍缺乏对细胞核内mRNA调节机制的研究。2 m6A对糖尿病并发症的影响 2.1m6A 对糖尿病性心血管病（DCD）的调节作用糖尿病是心血管疾病主要的独立危险因素之一，同时心脑血管并发症也是糖尿病患者最常见的死亡原因之一。研
13、究发现，m6A的连续动态调节在动脉粥样硬化、心肌肥厚、心力衰竭及DCD的发生发展中发挥多重作用。2.1.1甲基化蛋白对DCD的调节作用METTL14和WTAP均没有真正的催化活性，但METTL14能够与 METTL3 相互结合形成 METTL3/METTL14 复合物，而WTAP能够协调METTL3/METTL14复合物的稳定性并募集METTL3/METTL14/WTAP甲基转移酶复合体。研究发现，METTL14可参与动脉粥样硬化、急性冠状动脉综合征和糖尿病性心肌病的发病，并增加糖尿病患者罹患冠心病的风险。在急性冠状动脉综合征患者中，过表达的干扰素调节因子1可通过上调巨噬细胞中METTL3表达
14、，促进巨噬细胞凋亡，加重炎症15。在冠心病患者中，METTL14表达上调可通过Myd88/NF-kB/IL-6通路促进巨噬细108山东医药2023 年第 63 卷第 8 期胞的迁移、黏附，加重炎症反应，诱导泡沫细胞形成16，并通过增加胰岛 细胞关键调控因子 Forkhead转录因子 O1（FOXO1）的 m6A 修饰和 YTHDF1识别来增强 FOXO1 的翻译，从而上调黏附分子VCAM-1、ICAM-1表达，介导内皮单核细胞黏附，参与血管内皮炎症和动脉粥样硬化的发展17。基因多态性研究结果显示，METTL14 rs17050450可增加糖尿病患者合并冠心病的易感性，增加了DCD的发生风险18
15、。另有研究显示，在糖尿病性心肌病小鼠中，METTL14和YTHDF2介导的m6A修饰可靶向下调TINCR表达，降低NLRP3 mRNA的稳定性，从而抑制心肌细胞凋亡和糖尿病性心肌病的发生19。由此可见，METTL14表达上调可促进动脉粥样硬化、冠心病的发生发展，但有助于抑制糖尿病性心肌病的发生。2.1.2去甲基化蛋白对DCD的调节作用FTO与T2DM、阿尔茨海默症、心脑血管疾病等关系密切；ALKBH5也与糖尿病患者的认知功能障碍、视网膜病变和心肌损伤有关。动物实验结果显示，糖尿病性心肌病小鼠心肌组织中FTO蛋白表达下调，m6A修饰水平较高；而FTO蛋白过表达可减轻糖尿病性心肌病小鼠心肌纤维化和
16、肌细胞肥大，增加左心室射血分数和左心室短轴缩短率，心脏收缩和舒张功能显著改善。这表明m6A的修饰水平与糖尿病性心肌病左心室重构的主要病理特征如心肌纤维化、心肌肥大和心肌能量代谢异常等密切相关20。SHAO等21发现，在糖尿病性心肌病小鼠的心肌细胞中，ALKBH5通过去甲基化下调m6A的修饰水平，并 以 m6A-YTHDF2 依 赖 性 方 式 激 活 转 录 因 子FOXO3，使 CDR1as表达增加，从而激活 Hippo信号通路以诱导心肌细胞凋亡。因此，FTO过表达有利于糖尿病性心肌病的心功能恢复，而ALKBH5表达增加则可能促进糖尿病性心肌病的发生发展。2.1.3阅读蛋白对DCD的调节作用YTHDC2作为 YTH 蛋白家族成员，其生物学功能目前尚不清楚。但最近研究发现，T2DM患者的高糖刺激血管平滑肌细胞中环状 YTHDC2（circYTHDC2）表达升高，增强了血管平滑肌细胞的增殖和迁移，在糖尿病血管并发症中发挥重要作用22。2.2m6A与糖尿病性视网膜病变（DR）视网膜炎症是DR的重要病理反应，该过程与氧化应激、线粒体功能障碍、细胞凋亡和自噬功能障碍等密切相关。DR早期即出现视
