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目的:2型糖尿病的发病率在全球范围内逐渐增加,目前尚没有发现2型糖尿病的特异性预测标志物,为糖尿病的早期诊断带来了难度。我们通过构建基因芯片旨在发现正常人、糖耐量受损、糖尿病之间的差异表达lncRNA,寻找能够早期预测2型糖尿病的特异性标志物,同时在糖尿病相关靶器官、靶组织中验证特异性标志物的表达水平差异,为2型糖尿病的早期预测和诊断提供参考。方法:1、芯片分析:选取健康人、糖调节受损患者、2型糖尿病患者各2名,抽取空腹静脉全血制作基因芯片,筛选各组之间表达有差异的非编码RNA,标记出倍数差异。应用芯片数据进行GO、KEGG等生物信息分析预测可能相关的蛋白及通路,预测糖尿病的相关发病机制。2、人群验证:选取正常人25名,糖调节受损患者27名,T2DM患者35名,抽取早上7点空腹外周静脉血,应用PCR技术检测入组对象lncRNA MEG3的表达量。3、细胞实验:检测不同糖浓度下(5.5mmol/L,25mmol/L)胰岛β细胞ins-1、正常人肝脏细胞7702中lncRNA MEG3的表达差异。结果:1、基因芯片结果:糖调节受损患者与正常人之间有376个差异lncRNA(倍数差异>3倍或者小于0.33倍),其中206个lncRNA表达上调,170个lncRNA表达下调;糖尿病患者与正常人之间有448个差异lncRNA(倍数差异>3倍或者小于0.33倍),其中238个lncRNA表达上调,210个lncRNA表达下调;糖尿病患者与糖调节受损患者之间有180个差异lncRNA(倍数差异>3倍或者小于0.33倍),其中102个lncRNA表达上调,78个lncRNA表达下调。将上述3组共1004个lncRNA互相组间取交集,在其中任意两组间有交集的lncRNA包括199个,其中121个上调,78个下调。选取199个交集的差异表达的lncRNA进行生物信息学分析。GO分析包括3个方面,分别包括生物学过程分析,细胞组成成分分析,分子功能分析。其中生物学过程分析中7.7%的基因富集在免疫应答(P<0.001);细胞组成成分分析中26.3%的基因富集在细胞膜(P<0.001);分子功能分析中2.1%的基因富集在免疫蛋白活动(P<0.001),倍数差异最大的分子功能是葡糖基转移酶活动中(FC=49.8)。KEGG分析包括通路分析,根据倍数差异排序第一位是甲基乙二醛降解Ⅳ通路(FC=99.1),根据P值排序第一位是蛋白瓜氨酸化通路(P<0.001)。2、芯片结果:相比于NC组,IGR组MEG3上调2.0倍,DM组MEG3上调3.05倍,相比于IGR组,DM组MEG3上调2.2倍;相比于NC组,IGR组TCL6上调3.0倍,DM组TCL6上调2.2倍,相比于IGR组,DM组TCL6上调3.7倍;相比于NC组,DM组GAS5上调11.54倍,相比于IGR组,DM组GAS5下调0.23倍;相比于NC组,DM组PVT1上调4.3倍。根据芯片结果及相关生物信息学分析,我们通过查阅相关文献发现MEG3可能参与胰岛素抵抗,GAS5可能参与胰岛β细胞胰岛素合成分泌过程,PVT-1可能与糖尿病认知功能相关;TCL6在芯片中三组间都有表达差异,因此选取4个lncRNA(MEG3、TCL6、PVT-1、GAS5)进行进一步的验证。3、人群验证结果:实时荧光定量PCR结果显示LncRNA MEG3在正常人组、糖调节受损组、糖尿病组的表达依次增加,且有统计学意义(P<0.05)。LncRNA TCL6在正常人组和糖调节受损组的表达依次增加,有统计学意义(P<0.05),糖尿病组表达高于正常人组,有统计学意义(P<0.05),糖调节受损组和糖尿病组间无统计学意义(P>0.05)。PVT1在糖尿病组和糖调节受损的表达高于正常人组(P<0.05),在糖调节受损组和糖尿病组间无差异。LncRNA GAS5糖调节受损的表达高于正常人组(P<0.05),糖尿病组和正常人组间无差异。其中lncRNA MEG3在不同糖代谢组均有表达差异,且与芯片结果一致,诊断效能分析结果表明MEG3在不同糖代谢状态下有显著诊断意义,MEG3在作为鉴别IGR患者与正常人间标准时,敏感性为100%,特异性为77.8%,AUC=0.906,P<0.001;MEG3在作为鉴别DM患者与正常人间标准时,敏感性为73.1%,特异性为100%,AUC=0.791,P<0.001;MEG3在作为鉴别DM患者与IGR患者间标准时,敏感性为65.4%,特异性为100%,AUC=0.727,P=0.008。IGR患者与正常人之间诊断临界值为10.49,DM患者与IGR患者之间诊断临界值为11.435。进一步细胞实验中验证其表达差异。4、细胞实验结果:相比于低糖干预(5.5mmol/L),高糖(25mmol/L)培养Ins-1细胞培养24h后MEG3的表达水平下降33%(P<0.05),高糖培养7702细胞12h后MEG3表达无明显差异(P>0.05),24h后MEG3的表达水平下降85%(P<0.05)。结论:1、基因芯片结果显示,在不同糖代谢状态下均有表达差异的lncRNA,差异倍数不等。2、根据芯片结果对199个差异表达lncRNA进行相关生物信息学分析,发现这些差异基因可能通过葡糖转移酶活动、电子转移、甲基乙二醛降解Ⅳ通路等分子或者通路在糖尿病的发病过程中产生作用。3、LncRNA MEG3在不同糖代谢状态下的人群中均有表达差异,在2型糖尿病的发病过程中MEG3表达逐渐增高,与芯片结果一致。在胰岛β细胞中和正常肝细胞中MEG3在不同糖浓度下的表达有显著差异,高糖情况下MEG3表达下降。MEG3可能与2型糖尿病胰岛素抵抗有相关性。4、lncRNA MEG3作为2型糖尿病发病过程中的诊断标志物诊断价值较高。我们认为MEG3可能在将来会成为2型糖尿病的早期发病预测标志物,同时有关MEG3参与2型糖尿病发病过程的具体机制还需要实验进一步探究。