周玉峰團(tuán)隊(duì)首次揭示環(huán)狀RNA在I型糖尿病中的作用和調(diào)控機(jī)制
I型糖尿病（T1DM，也稱為胰島素依賴型糖尿?。┦且环N慢性自身免疫性疾病，其臨床表現(xiàn)可以發(fā)生在生命的任何時(shí)期；患者胰島素產(chǎn)生絕對(duì)不足，需終身依賴外來胰島素治療。根據(jù)2019年國際糖尿病聯(lián)盟（International Diabetes Federation，IDF）發(fā)表的第九版世界糖尿病地圖，T1DM發(fā)病率呈逐漸增長的趨勢(shì)，其中10-14歲患者是發(fā)病率最高的群體。2010-2013年，我國首次開展了T1DM登記注冊(cè)研究，與20年前DIAMOND調(diào)查結(jié)果相比，15歲以下兒童年發(fā)病率從0.51上升到1.93/10萬人年，增長約3.8倍。T1DM 嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量，使患者面臨著多器官功能受累的風(fēng)險(xiǎn)和沉重的治療負(fù)擔(dān)。
在T1DM的發(fā)病過程中，巨噬細(xì)胞是最早浸潤胰島的免疫細(xì)胞之一，提示巨噬細(xì)胞在T1DM發(fā)病過程中發(fā)揮著重要作用。環(huán)狀RNA (circular RNA，circRNA)是一類經(jīng)反向剪接后、由3'末端和5'末端共價(jià)結(jié)合形成的環(huán)狀非編碼RNA分子。近年來，circRNA已成為基因組中調(diào)控基因表達(dá)的研究新熱點(diǎn)。然而目前circRNA對(duì)巨噬細(xì)胞活化的影響及在T1DM中的作用不清楚。近日，我院周玉峰團(tuán)隊(duì)分別在Theranostics雜志和Frontiers in immunology雜志發(fā)表了題為“Circular RNA circPPM1F modulates M1 macrophage activation and pancreatic islet inflammation in type 1 diabetes mellitus”，和“Hsa_circ_0060450 negatively regulates type I interferon-induced inflammation by serving as miR-199a-5p sponge in type 1 diabetes mellitus” 的文章，首次揭示了circRNA在兒童I型糖尿病中的作用和調(diào)控機(jī)制。
在Theranostics論文中，研究人員發(fā)現(xiàn)：（1）對(duì)兒童T1DM患者和正常兒童外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMC）進(jìn)行環(huán)狀RNA芯片表達(dá)譜（共88371條circRNA）分析后，共有58個(gè)環(huán)狀RNA呈現(xiàn)出差異表達(dá)的趨勢(shì)。其中來源于PPM1F基因外顯子的環(huán)狀RNA circPPM1F在T1DM患者中明顯高表達(dá)，并且circPPM1F的表達(dá)水平與T1DM患者血清中炎癥因子IL-6，IL-1β和TNF-α的表達(dá)水平呈正相關(guān)。（2）通過分離人外周血PBMC中的T、B以及單核細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)circPPM1F主要在單核細(xì)胞中表達(dá)。進(jìn)一步的體外功能研究發(fā)現(xiàn)，在人的單核細(xì)胞THP1細(xì)胞系來源的巨噬細(xì)胞中，敲低circPPM1F能抑制LPS-TLR4-NF-κB信號(hào)通路的激活；相反，過表達(dá)circPPM1F能促進(jìn)LPS-TLR4-NF-κB信號(hào)通路的激活，表明circPPM1F能促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞活化。（3）機(jī)制研究表明：circPPM1F主要定位于細(xì)胞核，通過與其母本基因PPM1F競爭性結(jié)合HuR蛋白，減少了HuR與PPM1F的結(jié)合，導(dǎo)致PPM1F這一蛋白磷酸酶的翻譯能力下降，從而促進(jìn)了p65的磷酸化及NF-κB通路的活化。（4）進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)T1DM患者中EIF4A3表達(dá)下調(diào)，F(xiàn)US表達(dá)上調(diào)，并且circPPM1F的生成受到EIF4A3和FUS的協(xié)調(diào)調(diào)控。（5）巨噬細(xì)胞與胰島細(xì)胞體外共培養(yǎng)結(jié)果表明，circPPM1F介導(dǎo)的M1型巨噬細(xì)胞活化可通過促進(jìn)胰島β細(xì)胞MAPK通路激活從而促進(jìn)其凋亡過程。（6）最后，利用鏈脲菌素（streptozocin，STZ）誘導(dǎo)的T1DM小鼠模型，作者發(fā)現(xiàn)體內(nèi)過表達(dá)circPPM1F加重了糖尿病小鼠的臨床表型和胰島損傷；進(jìn)一步研究表明circPPM1F能夠促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞在胰島的浸潤，激活胰腺組織MAPK和Stat3信號(hào)通路，使胰腺細(xì)胞發(fā)生凋亡、氧化應(yīng)激損傷和炎癥反應(yīng)。
據(jù)悉，復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院博士研究生張彩艷、助理研究員韓曉、復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院博士研究生楊蘭和兒科醫(yī)院付勁蓉主治醫(yī)師為文章的共同第一作者；復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/附屬兒科醫(yī)院周玉峰研究員為文章的通訊作者。復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院內(nèi)分泌遺傳代謝科主治醫(yī)師孫成君、副主任醫(yī)師陸煒、主任醫(yī)師羅飛宏也對(duì)本研究做出了重要貢獻(xiàn)。
在另一篇研究中，作者分析了另外一條在T1DM病人PBMCs樣本中高表達(dá)的circRNA hsa_circ_0060450的功能和作用機(jī)制。后續(xù)的研究表明：細(xì)胞質(zhì)中的hsa_circ_0060450可作為一種海綿狀吸附體吸附miR-199a-5p，使胞漿中游離的miR-199a-5p減少。而miR-199a-5p可通過靶向抑制磷酸化酶SHP-2的表達(dá)從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)。因此，hsa_circ_0060450可通過增加SHP-2表達(dá)而抑制I型干擾素對(duì)巨噬細(xì)胞的活化和胰島細(xì)胞的炎癥損傷。揭示hsa_circ_0060450有可能成為T1DM治療的分子藥物。
據(jù)悉，復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院博士研究生楊蘭、復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院助理研究員韓曉、博士研究生張彩艷和內(nèi)分泌遺傳代謝科孫成君主治醫(yī)師為文章的共同第一作者；復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院付勁蓉主治醫(yī)師和生物醫(yī)學(xué)研究院/兒科醫(yī)院周玉峰研究員為文章的通訊作者。復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院內(nèi)分泌遺傳代謝科副主任醫(yī)師陸煒、主任醫(yī)師羅飛宏也對(duì)本研究做出了重要貢獻(xiàn)。
綜上，兩篇研究分別揭示了發(fā)揮促炎作用的circPPM1F和發(fā)揮抑炎作用的hsa_circ_0060450通過細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)兩種不同的作用機(jī)制影響胰腺組織中M1型巨噬細(xì)胞活化進(jìn)而參與T1DM發(fā)生發(fā)展的機(jī)理。從多角度闡明了circRNA在T1DM中的功能和分子機(jī)制，為今后T1DM的基礎(chǔ)研究和臨床治療提供了新的思路。
原文鏈接：http://www.thno.org/v10p10908.htm
https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.576903
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