周玉峰团队首次揭示环状RNA在I型糖尿病中的作用和调控机制

责编| 十一月

I型糖尿病（T1DM，也称为胰岛素依赖型糖尿病）是一种慢性自身免疫性疾病，其临床表现可以发生在生命的任何时期；患者胰岛素产生绝对不足，需终身依赖外来胰岛素治疗。根据2019年国际糖尿病联盟（International Diabetes Federation，IDF）发表的第九版世界糖尿病地图，T1DM发病率呈逐渐增长的趋势，其中10-14岁患者是发病率最高的群体。2010-2013年，我国首次开展了T1DM登记注册研究，与20年前DIAMOND调查结果相比，15岁以下儿童年发病率从0.51上升到1.93/10万人年，增长约3.8倍。T1DM 严重影响了患者的生活质量，使患者面临着多器官功能受累的风险和沉重的治疗负担。

在T1DM的发病过程中，巨噬细胞是最早浸润胰岛的免疫细胞之一，提示巨噬细胞在T1DM发病过程中发挥着重要作用。环状RNA (circular RNA，circRNA)是一类经反向剪接后、由3'末端和5'末端共价结合形成的环状非编码RNA分子。近年来，circRNA已成为基因组中调控基因表达的研究新热点。然而目前circRNA对巨噬细胞活化的影响及在T1DM中的作用不清楚。

近日，复旦大学生物医学研究院/复旦大学附属儿科医院周玉峰团队分别在Theranostics杂志和Frontiers in immunology杂志发表了题为Circular RNA circPPM1F modulates M1 macrophage activation andpancreatic islet inflammation in type 1 diabetes mellitus和Hsa_circ_0060450 negatively regulates type Iinterferon-induced inflammation by serving as miR-199a-5p sponge in type 1diabetes mellitus的文章，首次揭示了circRNA在儿童I型糖尿病中的作用和调控机制。

在Theranostics论文中，研究人员发现：（1）对儿童T1DM患者和正常儿童外周血单个核细胞（PBMC）进行环状RNA芯片表达谱（共88371条circRNA）分析后，共有58个环状RNA呈现出差异表达的趋势。其中来源于PPM1F基因外显子的环状RNA circPPM1F在T1DM患者中明显高表达，并且circPPM1F的表达水平与T1DM患者血清中炎症因子IL-6、IL-1β和TNF-α的表达水平呈正相关。（2）通过分离人外周血PBMC中的T、B以及单核细胞，发现circPPM1F主要在单核细胞中表达。进一步的体外功能研究发现，在人的单核细胞THP1细胞系来源的巨噬细胞中，敲低circPPM1F能抑制LPS-TLR4-NF-κB信号通路的激活；相反，过表达circPPM1F能促进LPS-TLR4-NF-κB信号通路的激活，表明circPPM1F能促进M1型巨噬细胞活化。（3）机制研究表明：circPPM1F主要定位于细胞核，通过与其母本基因PPM1F竞争性结合HuR蛋白，减少了HuR与PPM1F的结合，导致PPM1F这一蛋白磷酸酶的翻译能力下降，从而促进了p65的磷酸化及NF-κB通路的活化。（4）进一步发现T1DM患者中EIF4A3表达下调，FUS表达上调，并且circPPM1F的生成受到EIF4A3和FUS的协调调控。（5）巨噬细胞与胰岛细胞体外共培养结果表明，circPPM1F介导的M1型巨噬细胞活化可通过促进胰岛β细胞MAPK通路激活从而促进其凋亡过程。（6）最后，利用链脲菌素（streptozocin，STZ）诱导的T1DM小鼠模型，作者发现体内过表达circPPM1F加重了糖尿病小鼠的临床表型和胰岛损伤；进一步研究表明circPPM1F能够促进M1型巨噬细胞在胰岛的浸润，激活胰腺组织MAPK和Stat3信号通路，使胰腺细胞发生凋亡、氧化应激损伤和炎症反应。

据悉，复旦大学附属儿科医院博士研究生张彩艳、助理研究员韩晓、复旦大学生物医学研究院博士研究生杨兰和儿科医院付劲蓉主治医师为文章的共同第一作者；复旦大学生物医学研究院/附属儿科医院周玉峰研究员为文章的通讯作者。复旦大学附属儿科医院内分泌遗传代谢科主治医师孙成君、副主任医师陆炜、主任医师罗飞宏也对本研究做出了重要贡献。

在另一篇研究中，作者分析了另外一条在T1DM病人PBMCs样本中高表达的circRNA hsa_circ_0060450的功能和作用机制。后续的研究表明：细胞质中的hsa_circ_0060450可作为一种海绵状吸附体吸附miR-199a-5p，使胞浆中游离的miR-199a-5p减少。而miR-199a-5p可通过靶向抑制磷酸化酶SHP-2的表达从而促进炎症反应。因此，hsa_circ_0060450可通过增加SHP-2表达而抑制I型干扰素对巨噬细胞的活化和胰岛细胞的炎症损伤。揭示hsa_circ_0060450有可能成为T1DM治疗的分子药物。

据悉，复旦大学生物医学研究院博士研究生杨兰、复旦大学附属儿科医院助理研究员韩晓、博士研究生张彩艳和内分泌遗传代谢科孙成君主治医师为文章的共同第一作者；复旦大学附属儿科医院付劲蓉主治医师和生物医学研究院/儿科医院周玉峰研究员为文章的通讯作者。复旦大学附属儿科医院内分泌遗传代谢科副主任医师陆炜、主任医师罗飞宏也对本研究做出了重要贡献。

总的来说两篇研究分别揭示了发挥促炎作用的circPPM1F和发挥抑炎作用的hsa_circ_0060450通过细胞核和细胞质两种不同的作用机制影响胰腺组织中M1型巨噬细胞活化进而参与T1DM发生发展的机理。从多角度阐明了circRNA在T1DM中的功能和分子机制，为今后T1DM的基础研究和临床治疗提供了新的思路。

http://www.thno.org/v10p10908.htm

https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.576903