调控RNA在营养控制中的作用

调控RNA在营养控制中的作用

原创
来源:李佳珣
2024-03-08 00:00:00
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核心提示:食物活性化合物通过miRNAs对胆固醇流入也有影响。MiRNAs在与动脉粥样硬化相关的巨噬细胞的胆固醇代谢和炎症信号转导方面发挥着重要作用。

  小RNA(sRNAs),包括microRNAs(MiRNAs),是参与基因调控的非编码RNA(NcRNA)分子,它在发育过程中扮演着重要的角色,然而,它们在营养控制和作为代谢调控因子方面的重要性仍是当下研究的热点。饮食通过miRNAs影响代谢基因的机制仍然是一个重要的研究领域。最近的研究已经确定了miRNAs通常是在外体内运输的,外体是一种小的细胞衍生的囊泡,具有细胞间通讯的功能。同时其他丰富的ncRNAs,以及关于ncRNAs作为饮食中的生物活性化合物的报道,会重塑我们对食物如何影响基因表达的理解。一些组织已经证明,来自动植物(即牛奶)的膳食RNA对消费者是有功能的,但现在仍然存在争议。在未来,直接通过饮食传递或通过改变内源性sRNA的表达来间接调节sRNA可能是调节新陈代谢的营养干预的一部分。

  几乎所有的代谢过程,包括从基因表达到蛋白质合成和分解的遗传信息流,都会受到饮食的影响。小RNA(sRNAs),包括microRNAs(MiRNAs),它们几乎在所有细胞通路中发挥作用。 MiRNAs是指进化上保守,单链,很小(大约19-23个核苷酸)的非编码RNA(NcRNAs)。在真核细胞中发现miRNAs之前,已经从细菌中鉴定出长度约为50-200个核苷酸的非编码sRNAs,它们是基因调控的一种重要形式。MiRNAs调控真核生物生长的多个方面,包括分化、胚胎构型和发育,以及新陈代谢和疾病病理。MiRNAs的重要性体现在miRNAs的表达改变及随后的信使RNA可以导致各种疾病的状态,包括肥胖和心血管疾病。

  sRNA的营养控制是一个动态的研究领域。然而,现有研究仍然有许多困难需要克服,例如,需要证明特定营养物质与内源性sRNA表达变化之间的关系,并解决这些变化如何调节新陈代谢,目前,这方面的大部分工作都是在组织培养中完成的,我们需要思考这些相互作用如何与营养学研究中固有的复杂性相关。而一个更大的问题是饮食RNA的争议性作用及其在消费者中的生物利用度和生物活性,这是一个全新的概念,但饮食RNA的作用远未得到牢固确立。众所周知,其实验条件和化验需要标准化,基础研究的成功需要牢固地建立起来。最后,以与所有生物医学相似的方式,营养界需要认识到各种新兴的策略正在被用来将sRNA输送到特定的组织,这些组织可以用于治疗应用。膳食因素通过miRNA机制影响mRNA表达如图所示。


  人们对研究miRNAs在高脂饮食下的表达谱非常感兴趣,因为 miRNAs在高脂饮食下的表达谱与潜在的脂代谢的新治疗靶点有关,最近的研究采用实时荧光定量聚合酶链反应技术研究了膳食脂肪刺激对小鼠(含40 mg胆固醇的250μL橄榄油)灌胃后2 h血浆中641个循环miRNA表达的影响,并与对照组(107只)进行了比较。对肠道特异性DICER1缺失的小鼠进行筛选以确定肠道释放的潜在miRNAs,,肠道中DICER1的丢失影响了脂质刺激后特异性miRNAs的变化。结果表明肠道miRNAs在全身性脂质代谢中起作用。对可能的来源/目标组织的分析表明,肝、肠、脑和骨骼肌中富集了miRNAs,在小鼠中发现改变的10个miRNA中,有三个miRNA(miR-206-3p、miR-27b-5p和miR-409-3p)在禁食12小时后的健康人口服脂肪餐负荷试验中也有显著改变。对他们的目标基因进行电子分析显示,他们可能参与人类的血小板衍生生长因子和胆囊收缩素受体信号通路。这揭示了饮食中的脂肪引起的特定miRNA图谱的变化,但需要进一步的研究来确定已识别的miRNA的来源、命运和作用机制,以便更好地了解这些miRNA是否可以成为脂代谢的新治疗靶点。

  食物活性化合物通过miRNAs对胆固醇流入也有影响。MiRNAs在与动脉粥样硬化相关的巨噬细胞的胆固醇代谢和炎症信号转导方面发挥着重要作用。然而,从治疗的角度来看,在参与巨噬细胞胆固醇代谢和动脉粥样硬化过程中炎症的19个miRNAs中,对胆固醇外流的调控有7个是受到食物活性化合物调节的,其中包括miR-19b、miR-33、miR-378和miR-10b,以及食物成分和代谢物薯蓣皂苷元、表没食子儿茶素没食子酸酯、白桦酸和辅酶Q10(CoQ10)。槲皮素、异硫氰酸烯丙酯、芹菜素、姜黄素和白藜芦醇可通过靶向miR-155抑制炎症反应,而辅酶Q10调节miR-146a可调节炎症反应。

  除了生物活性化合物,研究表明饮食还会影响在新陈代谢中起重要作用的miRNAs。一项使用RESMENA(减少纳瓦拉代谢综合征)饮食的饮食研究检测了患有代谢综合征的男性和女性与炎症相关的miRNA表达。在饮食8周后,受试者在白细胞中miR-155-3p的表达降低,而let-7b的表达上调。然而,miRNA表达的变化与同一细胞中促炎症基因的表达并不相关,但与重要的人类疾病如癌症、动脉粥样硬化以及其他炎症性疾病有关。

  表1总结了膳食化合物及其组成对miRNAs及其靶点的影响的其他研究。出现了四个关键的功能主题:碳水化合物代谢的调节(在题为代谢中的microRNAs的一节中展开),胰岛素信号的调节,代谢组织功能,以及最具代表性的功能领域,脂质代谢。

  参考来源:McNeill EM, Hirschi KD. Roles of Regulatory RNAs in Nutritional Control. Annu Rev Nutr. 2020 Sep 23;40:77-104. doi: 10.1146/annurev-nutr-122319-035633.

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