李洪葉，劉明明，李媛，許海燕

(1. 徐州醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，江蘇 徐州 221004； 2. 徐州醫(yī)科大學(xué)連云港臨床學(xué)院，江蘇 連云港 222006)

糖尿病腎臟病(diabetic kidney disease, DKD)是全球性的健康問(wèn)題之一。國(guó)際糖尿病聯(lián)合會(huì)的最新數(shù)據(jù)顯示，2019年全球約有4.63億糖尿病患者，我國(guó)高達(dá)1.16億，居世界第一[1]。DKD是糖尿病最常見(jiàn)的微血管并發(fā)癥之一，是一些國(guó)家和地區(qū)終末期腎病(end-stage renal disease,ESRD)的首要原因，也是導(dǎo)致糖尿病患者死亡的重要慢性并發(fā)癥[2]。DKD主要與代謝紊亂、血流動(dòng)力學(xué)紊亂、氧化應(yīng)激、炎癥和遺傳因素有關(guān)[3]。早期DKD的特征是微量白蛋白尿，并逐步進(jìn)展至大量白蛋白尿，以至血肌酐和血尿素氮水平升高，最終發(fā)展為ESRD[4]。其中DKD的病理改變包括腎小球硬化、腎小管間質(zhì)纖維化、腎小管上皮細(xì)胞和血管損傷[5]。

DKD患病率高、并發(fā)癥多、知曉率低、治療費(fèi)用高，因此迫切需要探索其發(fā)病機(jī)制，以改善患者的臨床預(yù)后[6]。然而，其確切分子機(jī)制仍不完全清楚。研究表明轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)、哺乳動(dòng)物雷帕霉素復(fù)合物靶標(biāo)(mTOR)、磷脂酰肌醇3-激酶蛋白激酶B(PI3K/Akt)、膠原基因表達(dá)等多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑都參與了DKD的發(fā)病機(jī)制[7]。雖然不同的分子途徑已被用于DKD的治療干預(yù)，但尋找理想的生物標(biāo)志物和新的治療靶點(diǎn)仍在探索中。miRNA是一類由內(nèi)源基因編碼的長(zhǎng)度為19 ～25個(gè)核苷酸的非編碼 RNA，廣泛分布于真核生物及病毒等體內(nèi)[8]。其表達(dá)具有組織特異性和時(shí)序性，可以通過(guò)抑制靶mRNA翻譯和(或)誘導(dǎo)mRNA 降解調(diào)節(jié)基因的表達(dá)來(lái)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用[9]。miRNA在多種生理和病理過(guò)程中均起關(guān)鍵作用，如胚胎早期發(fā)育、基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞的增殖分化與凋亡[10]。miRNA因在體液中能夠穩(wěn)定存在，作為腎臟生物標(biāo)志物的作用日益增強(qiáng)，并為 DKD的未來(lái)臨床治療提供了良好的前景[11]?，F(xiàn)已證明DKD發(fā)病機(jī)制與系膜細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)聚集、足細(xì)胞損傷以及腎間質(zhì)纖維化有關(guān)[12]。本文對(duì)miRNA在這些機(jī)制中的調(diào)控作用進(jìn)行綜述。

1 miRNA與腎小球基底膜和系膜損傷

DKD狀態(tài)下，腎小球病變主要包括系膜細(xì)胞肥大、基底膜增厚和系膜基質(zhì)增生。這些病變主要與各種蛋白質(zhì)沉積有關(guān)，如膠原蛋白、纖維連接蛋白等[13]。蛋白質(zhì)在基底膜和ECM沉積是促使DKD發(fā)生的關(guān)鍵病變。

已有報(bào)道證明miRNA參與調(diào)控DKD膠原基因的表達(dá)[14]。研究發(fā)現(xiàn)，高糖處理小鼠系膜細(xì)胞可誘導(dǎo)上游刺激因子或上游轉(zhuǎn)錄因子1和2(upstream stimulatory factors or upstream transcription factor 1/2，USF1/USF2)，進(jìn)而通過(guò)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)抑制E-box的抑制物E盒結(jié)合鋅指蛋白(Zeb1/2)的表達(dá)，誘導(dǎo)膠原蛋白基因的表達(dá)。在經(jīng)TGF-β誘導(dǎo)下的小鼠系膜細(xì)胞中，miR-192的過(guò)表達(dá)可抑制Zeb1和Zeb2，進(jìn)而使Ⅱ型膠原蛋白的表達(dá)上調(diào)，這說(shuō)明在糖尿病條件下，增加的miR-192能夠通過(guò)下調(diào)E-box的抑制物來(lái)促進(jìn)腎臟纖維化[15]。Park 等[16]研究還發(fā)現(xiàn)，在糖尿病小鼠模型及小鼠系膜細(xì)胞(MMC)中，上調(diào)TGF-β表達(dá)水平也能誘導(dǎo)和促進(jìn)miR-200b/c表達(dá)，進(jìn)而下調(diào)靶基因鋅指蛋白FOG2，促進(jìn)Ⅰ型和Ⅳ膠原蛋白表達(dá)。其中miR-200b/c下調(diào)FOG2也具有激活PI3K-Akt信號(hào)通路、促進(jìn)纖維蛋白質(zhì)合成和腎小球ECM的過(guò)度沉積導(dǎo)致系膜增生與肥大的作用。另有研究發(fā)現(xiàn)，DKD狀態(tài)下，自發(fā)性2型糖尿病OLETF大鼠腎皮質(zhì)中miR-133b和miR-199b高表達(dá)，促使Ⅰ型膠原蛋白、纖維連接蛋白以及α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)表達(dá)水平升高，促進(jìn)了大鼠腎間質(zhì)纖維化。用TGF-β1處理人腎小管上皮HK-2細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)α-SMA水平升高和E-鈣黏蛋白水平下降，促進(jìn)了細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化。在HK-2細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)是miR-133b和miR-199b的靶點(diǎn)，抑制miR-133b和miR-199b可以上調(diào)HK-2細(xì)胞中SIRT1的表達(dá)，進(jìn)而減輕TGF-β1誘導(dǎo)的子宮內(nèi)膜間質(zhì)轉(zhuǎn)化和腎纖維化。這些結(jié)果提示miR-133b和miR-199b通過(guò)靶向SIRT1可以有效地抑制TGF-β1誘導(dǎo)的DKD，從而減輕糖尿病大鼠的腎臟纖維化和TGF-β1處理的HK-2細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化[17]。根據(jù)上述miRNA在腎組織及細(xì)胞中的作用，提示增強(qiáng)或抑制miRNA的治療干預(yù)措施可能通過(guò)調(diào)節(jié)膠原蛋白的表達(dá)水平來(lái)幫助DKD的治療。

2 miRNA與足細(xì)胞損傷

足細(xì)胞損傷是DKD的一個(gè)標(biāo)志，腎小球足細(xì)胞是胰島素敏感細(xì)胞，在糖尿病環(huán)境的早期反應(yīng)中會(huì)受到損傷，它的損傷或減少將引起腎小球?yàn)V過(guò)屏障結(jié)構(gòu)的改變和功能的障礙，促進(jìn)蛋白尿的形成和腎小球硬化[18]。高糖環(huán)境激活的氧化應(yīng)激是DKD的重要發(fā)病機(jī)制，另一個(gè)與其密切相關(guān)的病理生理學(xué)改變是炎癥反應(yīng)。氧化應(yīng)激和炎癥會(huì)刺激足細(xì)胞發(fā)生凋亡[19]。研究發(fā)現(xiàn) miRNA 在DKD足細(xì)胞損傷中發(fā)揮著重要作用。

研究發(fā)現(xiàn)miR-146a上調(diào)通過(guò)抑制炎癥相關(guān)基因的表達(dá)發(fā)揮對(duì)腎臟的保護(hù)作用。 miR-146a 基因敲除會(huì)導(dǎo)致糖尿病小鼠促炎性巨噬細(xì)胞表型(M1型)過(guò)度表達(dá)，抗炎性巨噬細(xì)胞表型(M2型)過(guò)度抑制，并伴隨著炎性細(xì)胞因子和炎性小體相關(guān)基因如白細(xì)胞介素1β(IL-1β)和IL-18的表達(dá)增加，足細(xì)胞上皮標(biāo)志性蛋白nephrin表達(dá)減少，腎巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，腎小球肥大，尿蛋白增多，因此miR-146a 上調(diào)是通過(guò)抑制炎性作用對(duì)腎臟起到保護(hù)作用，缺乏這種保護(hù)機(jī)制會(huì)加劇DKD的發(fā)生[20]。該研究中還發(fā)現(xiàn)，鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病小鼠建模 16 周時(shí) miR-146a 的表達(dá)水平比建模7周的小鼠低，這表明 miR-146a 隨著DKD的加劇，其保護(hù)作用是逐漸降低的。這其實(shí)與Lee等[21]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果糖尿病小鼠模型中miR-146a 表達(dá)水平降低相一致。還有研究發(fā)現(xiàn)Toll樣受體4(Toll-like receptor 4，TLR4)參與炎癥反應(yīng)，miR-874過(guò)表達(dá)可以通過(guò)靶向TLR4顯著減輕炎癥反應(yīng)，表現(xiàn)為IL-6、IL-1β和腫瘤壞死因子α(TNF-α)水平降低，抑制葡萄糖誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷，對(duì)腎臟起保護(hù)作用[18]。

有研究表明在db/db小鼠中miR-320a過(guò)表達(dá)增加了糖尿病誘導(dǎo)的腎小球系膜擴(kuò)張、足細(xì)胞損傷和氧化應(yīng)激， v-maf肌腱膜纖維肉瘤癌基因同源物B(MAF bZIP transcription factor B,MafB)是miR-320a的直接靶點(diǎn)，MafB的表達(dá)還可以下調(diào)足細(xì)胞上皮標(biāo)志性蛋白nephrin和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶3(Gpx3)的表達(dá)，從而加重腎功能障礙[19]。miR-503的增加導(dǎo)致糖尿病大鼠腎功能損傷，其過(guò)表達(dá)通過(guò)靶向E2F轉(zhuǎn)錄因子3(E2F transcription factor 3， E2F3)促進(jìn)DKD足細(xì)胞損傷[22]。Wang等[23]發(fā)現(xiàn)SIRT7為miR-20b的功能靶點(diǎn)，沉默SIRT7可促進(jìn)高糖誘導(dǎo)的足細(xì)胞凋亡，而過(guò)表達(dá) miR-20b也相應(yīng)地促進(jìn)了足細(xì)胞凋亡。許薇等[24]研究發(fā)現(xiàn)DKD患者的腎組織、鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠和高糖處理的足細(xì)胞中 miR-21呈高表達(dá)，提示miR-21可能參與了DKD患者腎小管上皮細(xì)胞肥大、組織外基質(zhì)異常沉積及腎纖維化等病理過(guò)程。而miR-21的下調(diào)抑制了鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠炎癥因子(IL-1、TGF-β、TNF-α)的分泌，減輕了腎臟損害。此外，在高糖處理的足細(xì)胞中，金屬蛋白酶3的組織抑制劑(TIMP3)是miR-21的靶點(diǎn)，TIMP3過(guò)表達(dá)可減輕高糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和足細(xì)胞凋亡[25]。

研究表明，miR-29c也參與了DKD的發(fā)生和發(fā)展，在db/db 小鼠模型中，高糖可促進(jìn)db/db 小鼠足細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞 miR-29c表達(dá)水平，miR-29c還可通過(guò)作用于軟脂?；椎鞍淄次?(Spry1)，激活Rho激酶，從而加強(qiáng)了ECM的累積以及足細(xì)胞的凋亡，引起DKD[26]。還有研究發(fā)現(xiàn)miR-29c直接靶向三四脯氨酸(TTP)并促進(jìn)高糖條件下的炎癥反應(yīng)，miR-29c在足細(xì)胞中的過(guò)度表達(dá)導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子的增加，通過(guò)抑制miR-29c則減少了足細(xì)胞中的炎性細(xì)胞因子[27]。因此，miRNA既參與了DKD的發(fā)生發(fā)展，又可以反向調(diào)節(jié)保護(hù)腎臟，為DKD的治療提供了新的靶點(diǎn)。

3 miRNA與腎間質(zhì)纖維化

miRNA參與腎間質(zhì)纖維化的過(guò)程，TGF-β是已知最強(qiáng)的纖維化因子，在腎間質(zhì)纖維化的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用[28]。DKD早期病理表現(xiàn)為腎小球和腎小管基底膜增厚，系膜肥大。隨著DKD的加重，出現(xiàn)腎小球硬化和腎間質(zhì)改變。腎間質(zhì)纖維化是各種慢性腎臟疾病發(fā)展為慢性腎功能衰竭的常見(jiàn)表現(xiàn)。其主要病理表現(xiàn)為腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞增多和ECM過(guò)度積聚[29]。

TGF-β是成纖維細(xì)胞的趨化誘導(dǎo)因子，在DKD中可促進(jìn) ECM產(chǎn)生。TGF-β因其可激活下游 SMAD信號(hào)通路而被認(rèn)為是腎臟纖維化的一個(gè)關(guān)鍵中介，高糖可誘導(dǎo) TGF-β 產(chǎn)生增加，從而激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和啟動(dòng)下游 SMAD蛋白信號(hào)通路促進(jìn)蛋白質(zhì)的沉積[30]。TGF-β/Smad3途徑介導(dǎo)腎間質(zhì)纖維化的下游抑制劑是miR-29，但miR-29家族(a/b/c)的表達(dá)受TGF-β1的負(fù)調(diào)控，隨著TGF-β1的增加反而減少，促進(jìn)了膠原基因表達(dá)、ECM和蛋白沉積，加重了腎臟纖維化[31]。但也有研究表明miR-29b可抑制腎臟的纖維化，也是通過(guò)抑制TGF-β/Smad3途徑[32]。He等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在腎臟損傷時(shí)瞬時(shí)受體電勢(shì)通道蛋白1(TRPC1)是miR-135a的靶蛋白，TRPC1的過(guò)表達(dá)能夠逆轉(zhuǎn)miR-135a促進(jìn)系膜細(xì)胞增殖和增加ECM沉積的病理效應(yīng)，抑制miR-135a促進(jìn)細(xì)胞纖維化的作用，而且miR-135a抑制Ca2+進(jìn)入細(xì)胞的功能也受到TRPC1的調(diào)節(jié)，因此抑制TRPC1水平以阻止Ca2+進(jìn)入細(xì)胞可能是miR-135a促進(jìn)糖尿病腎損傷腎纖維化的機(jī)制。有研究表明，DKD患者血清中miR-377存在異常高表達(dá)，采用人腎小球系膜細(xì)胞(HMC)系，上調(diào)其miR-377水平后，發(fā)現(xiàn)SMAD2和SMAD3蛋白表達(dá)量增加，促進(jìn)了EMT的發(fā)生，促使纖維連接，蛋白產(chǎn)物增多[6]。

還有一些miRNA被證實(shí)可以治療腎間質(zhì)纖維化。王曉莉等[34]研究表明，雖不能確定絲裂原活化蛋白激酶4(mitogen-activated protein kinase kinase 4，MAP2K4)蛋白是miR-25的直接作用靶點(diǎn)，但是miR-25可負(fù)性調(diào)控 MAP2K4，從而影響JNK信號(hào)通路，拮抗α-SMA發(fā)揮抗腎纖維化的作用，對(duì)延緩腎小球硬化和腎間質(zhì)纖維化的發(fā)生、發(fā)展有重要意義。另有研究發(fā)現(xiàn)在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病模型中，miR-455-3p過(guò)表達(dá)可改善腎小球肥大、系膜肥大和腎纖維化的病理改變，蛋白激酶2為miR-455-3p的定向靶點(diǎn)，過(guò)表達(dá)蛋白激酶2可顯著促進(jìn)這些病理改變，因此miR-455-3p通過(guò)抑制蛋白激酶2的表達(dá)在治療腎纖維化中起重要作用[35]。miR-342可靶向SRY-box 6(SOX6)抑制DKD腎間質(zhì)纖維化，miR-342過(guò)表達(dá)抑制了SOX6的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞增殖，抑制系膜細(xì)胞的凋亡。這表明使用不同的miRNA是將來(lái)治療DKD的潛在策略。

4 小結(jié)與展望

目前，大量研究已證實(shí)miRNA的調(diào)控表達(dá)可以有效影響不同疾病的發(fā)生發(fā)展。對(duì)miRNA 在DKD中的作用機(jī)制及作為DKD新的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，但是其系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)制仍舊不是很清楚，這主要是因?yàn)椴煌愋偷?miRNA和靶目標(biāo)有許多混雜之處，但相信隨著相關(guān)研究的深入，未來(lái)可能會(huì)開(kāi)發(fā)出普及的、固定的DKD相關(guān)miRNA數(shù)據(jù)庫(kù)，從而為DKD發(fā)病前的預(yù)防、早期診斷以及合理治療提供依據(jù)。