microRNAs作为桥梁：修正种族/族裔与HbA1c关联的分子机制与社会环境因素探讨

《Diabetes Research and Clinical Practice》：MicroRNAs modify relationships between hemoglobin A1c and race and ethnicity

为解决种族/族裔与血红蛋白A1c（HbA1c）关联中社会环境因素（SDoH）的混杂影响，研究人员以糖尿病预防计划（DPP）数据为基础，开展microRNAs（miRs）修饰效应研究。结果鉴定出miR-29b、miR-92a、miR-146a等可显著修饰种族/族裔与HbA1c的关联，并发现这些miRs与营养、收入、教育等社会环境因素相关。该研究为理解健康差异的生物学-社会环境交互机制提供了新视角。

　　

在全球范围内，2型糖尿病（T2D）及其前期状态的患病率持续攀升，预计到2030年将影响4.54亿人。作为血糖控制的“金标准”生物标志物，糖化血红蛋白（HbA_1c）被广泛用于糖尿病筛查、进展评估和治疗监测。然而，一个长期困扰医学界的问题浮出水面：在美国人群中，不同自我报告的种族和族裔类别之间，HbA_1c水平存在显著差异，这与T2D发病率和患病率的差异相吻合。这些差异是纯粹由生物遗传因素决定的，还是社会环境因素（Social Determinants of Health, SDoH）在背后扮演了重要角色？将种族和族裔作为单一变量纳入临床模型，可能会简化这些社会建构的复杂性，掩盖群体内部的多样性，甚至可能无意中将群体差异错误地归因于固有生物学，从而加剧健康不平等。

在此背景下，微小核糖核酸（microRNAs, miRs）进入了研究者的视野。这些小的非编码RNA分子在包括T2D在内的复杂疾病中发挥作用。它们虽然由个体基因组编码，却能对社会环境及行为因素做出反应。这种既能反映个体内潜在与祖先相关基因的变异，又能反映社会决定的外在因素影响的动态特性，使它们成为潜在的中间生物标志物，有望展示社会环境因素、个体异质性（遗传和经验）及其相互作用的生物学效应。

为了探究miRs是否能够修饰社会环境因素对HbA_1c的影响，特别是澄清种族、族裔与HbA_1c关联背后的混杂机制，Benjamin M. Stroebel、Bradley E. Aouizerat、Kayla D. Longoria、Meghana Gadgil和Elena Flowers的研究团队进行了一项深入的二次分析。他们的研究成果发表在《Diabetes Research and Clinical Practice》上。

研究者们开展这项研究主要运用了几个关键技术方法。首先，研究的基石是糖尿病预防计划（Diabetes Prevention Program, DPP）试验的数据和生物样本的二次分析。该试验在1996年至1999年间从美国27个中心招募了3234名参与者，并超量招募了自我报告为种族少数群体的个体。本研究随机选取了1000名参与者的基线数据子集，以及其中150名参与者的纵向数据子集进行分析。其次，在分子数据采集方面，他们使用了 Fireplex多重循环MicroRNA检测法，直接从血浆中对58种miRs进行定量分析，检测时间点包括基线、第1年和第2年。第三，在统计分析中，他们运用了线性模型和线性混合模型分别评估miRs在横断面和纵向上对种族/族裔类别与HbA_1c关联的修饰作用，并进行了多重检验校正。此外，他们还进行了主成分分析（PCA） 以降低miR数据的维度，并利用miRTarBase数据库和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析，对鉴定出的修饰性miRs进行生物信息学分析，预测其靶向的信使RNA（mRNA）和相关的生物学通路。

研究结果部分详细揭示了miRs如何修饰种族/族裔与HbA_1c的关联。

在横断面分析中，研究人员发现，在调整了参与者年龄和性别后，有8种miRs（如miR-24, miR-27a等）显著修饰了种族/族裔类别与HbA_1c的关联，但在经过多重比较校正后，仅有一种miR的修饰效应保持显著。具体而言，miR-29b在基线水平上显著修饰了黑人（Black）和西班牙裔（Hispanic）参与者（与白人参与者相比）的种族/族裔类别与HbA_1c之间的关联。这意味着miR-29b的表达水平影响了不同种族/族裔群体中HbA_1c的差异模式。

在纵向分析中，在调整了年龄、性别、治疗分组和基线HbA_1c后，有6种miRs显示出显著的修饰效应，其中两种在多重比较校正后依然显著。具体而言，miR-92a显著修饰了西班牙裔参与者（与白人相比）的种族/族裔类别与HbA_1c的纵向关联，而miR-146a则显著修饰了黑人和西班牙裔参与者（与白人相比）的这种关联。这表明这些miRs对HbA_1c与种族/族裔关系的调节作用具有时间动态性。

在主成分分析（PCA）中，研究人员保留了前七个主成分（PCs），它们解释了总变异的20%。其中，PC1和PC2在基线水平上显著修饰了种族/族裔与HbA_1c的关联（尤其是在黑人参与者中），尽管这些修饰效应在多重校正后未保持显著性。值得注意的是，在个体分析中显示修饰作用的miR-146a和miR-29b，也分别是PC1和PC2中具有高载荷的重要miR。对PC1贡献突出的miRs包括miR-146a、miR-24、miR-221等；对PC2贡献突出的miRs包括miR-15b、let-7c、let-7f、miR-29b等。

通过生物信息学分析预测的靶点与通路，为了理解这些修饰性miRs潜在的生物学影响，研究人员鉴定了它们的mRNA靶标和富集的通路。他们发现了多个被两个或更多关键miRs共同靶向的mRNA，例如磷酸酶和张力蛋白同源物（PTEN）、白细胞介素6（IL6）、B细胞淋巴瘤2样蛋白11（BCL2L11）等。其中，PTEN被鉴定为受到个体关联miR、PC1高载荷miR和PC2高载荷miR的共同靶向，凸显了其重要性。通路富集分析显示，这些miRs的靶标mRNA在多个KEGG通路中过表达，包括PI3K-Akt信号通路、AGE-RAGE信号通路在糖尿病并发症中、FoxO信号通路、细胞衰老以及多种癌症通路（如乳腺癌、胃癌、肝癌）。有11条通路在个体关联miR、PC1和PC2高载荷miR的组合靶标中均表现出富集，提示了共通的生物学机制网络。

探索性分析：miRs与社会环境因素的关联，在调整了种族/族裔类别后进行的探索性分析发现，这些修饰性miRs和PCs与一些外在的社会环境因素显著相关。例如，miR-29b与每日水果摄入量、卡路里、饱和脂肪和纤维摄入量相关；miR-92a与参与者的收入水平相关；PC1与每周中/高强度运动小时数和受教育年限相关；PC2与每周中/高强度运动小时数相关。这为miRs可能反映了社会环境因素对生物学过程的影响提供了初步证据。

研究结论与讨论部分对上述发现进行了总结和阐释。本研究在DPP试验数据的二次分析中，鉴定出一个miR子集和两个miR主成分，它们能显著地横断面及纵向修饰自我报告的种族/族裔类别与HbA_1c之间的关联。这种相互作用可能反映了种族/族裔与HbA_1c关联受到社会环境因素、遗传祖先及其他个体层面经历相关因素的潜在混杂。

研究发现，将miRs作为效应修饰因子纳入模型后，改变了观察到的种族/族裔类别与HbA_1c的关联，其效应大小与DPP试验中二甲双胍治疗组的效应幅度相似，表明miRs的修饰作用会随时间推移导致血糖控制的显著差异和T2D风险的改变。值得注意的是，除了miR-29b，大多数被鉴定出的miRs与HbA_1c在所有种族/族裔群体中并无直接显著关联。这提示miRs的影响因群体而异，且种族/族裔类别的效应也可能因底层miR表达生物学特性的不同而不同。

对关键靶点（如PTEN, IL6, VEGFA）和通路（如PI3K-Akt信号通路）的讨论，将miRs的统计关联置于已知的生物学背景下。例如，PTEN通过拮抗PI3K通路在胰岛素信号和葡萄糖稳态调节中发挥核心作用，其失调与胰岛素抵抗和T2D风险增加有关。IL6是T2D发病机制中的核心炎症介质。这些靶点和通路将miRs的修饰作用与T2D的病理生理机制（如胰岛素信号、炎症、细胞凋亡、糖异生）直接联系起来。

探索性分析中发现的miRs与收入、教育、营养、运动等外在因素的关联，支持了miRs可能作为社会环境因素暴露生物学效应的中间标志物这一观点。这为未来构建更精细的模型来解析种族/族裔类别与复杂疾病之间的关系提供了可能，即通过miRs来量化社会环境因素在遗传背景下的附加影响。

本研究的重要意义在于，它首次评估了miRs作为量化社会环境因素对T2D风险（特别是HbA_1c）影响的生物标志物的潜力。研究不仅识别了具有统计显著性的修饰性miRs，还通过生物信息学分析揭示了其下游的生物学机制网络，并通过探索性分析将其与社会环境因素初步关联。这为理解健康差异提供了一个整合生物学（miR表达）与社会环境因素的创新框架。潜在的临床意义包括：改进在多重风险域（遗传、社会环境）背景下对T2D风险的检测，以及未来可能将这些miRs本身作为治疗靶点，以降低由这些多重领域共同构成的整体疾病风险。当然，研究也指出了局限性，如种族/族裔分类的历史局限性、缺乏遗传祖先数据以区分社会与生物贡献、以及外在变量有限等。未来的研究需要在独立样本中验证这些发现，整合遗传祖先数据，并探究已识别miRs的功能影响。