張馨心，楊 敏,白彝華

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院腎臟內(nèi)科，昆明 650101)

糖尿病是目前世界上患病率增長(zhǎng)最快的代謝紊亂性疾病之一，截至2013年，世界范圍內(nèi)約有糖尿病患者3.82億，預(yù)計(jì)到2035年會(huì)上升至5.92億[1]。世界上每年因糖尿病相關(guān)性疾病死亡的人數(shù)多達(dá)320萬(wàn)[2]。糖尿病腎病(diabetic kidney disease,DKD)在臨床上主要表現(xiàn)為高血壓、持續(xù)性蛋白尿、進(jìn)行性腎功能損害、心血管疾病的發(fā)病率及病死率增加等，是糖尿病微血管并發(fā)癥之一，也是終末期腎病最常見(jiàn)的原因。DKD的主要病理特點(diǎn)是足突融合、系膜細(xì)胞增殖肥大、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)蓄積和基膜增厚，最終形成結(jié)節(jié)狀硬化(Kimmelstiel-wilson結(jié)節(jié))，伴腎小管肥大、小管基膜增厚和間質(zhì)纖維化。足細(xì)胞數(shù)量減少及凋亡也預(yù)示著DKD的進(jìn)展[3]。

微RNA(microRNA,miRNA)是內(nèi)源性單鏈高保守小非編碼RNA[4]，通過(guò)與靶向mRNA的3′-非翻譯區(qū)(three prime untranslated region,3′-UTR)中的互補(bǔ)序列結(jié)合，負(fù)向調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)水平。對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、增殖、凋亡起重要調(diào)節(jié)作用，與許多疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。研究表明，多種miRNA在DKD進(jìn)程中起關(guān)鍵作用，如miR-192、miR-24、miR-29a等[5-7]。目前有關(guān)miR-27a的相關(guān)機(jī)制研究主要集中在抗腫瘤領(lǐng)域，也涉及對(duì)脂代謝、動(dòng)脈硬化[8]、心血管疾病[9]、炎癥、氧化應(yīng)激、腎素-血管緊張素系統(tǒng)[6]、胰島素抵抗[10]的影響，但其對(duì)DKD進(jìn)程的作用機(jī)制還不明確?，F(xiàn)就miR-27a與DKD發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展予以綜述。

1 miR-27a通過(guò)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ信號(hào)通路影響DKD

1.1介導(dǎo)足細(xì)胞損傷 足細(xì)胞即腎小球囊臟層上皮細(xì)胞。足細(xì)胞的足突參與構(gòu)成腎小球的濾過(guò)屏障，同時(shí)對(duì)維持腎小球?yàn)V過(guò)屏障的完整性有重要作用。足細(xì)胞損傷是引起蛋白尿的關(guān)鍵因素，其結(jié)構(gòu)完整性受損或數(shù)量減少可引起糖尿病性或非糖尿病性腎小球疾病中蛋白尿的產(chǎn)生及腎小球的纖維化[11]。足細(xì)胞特異性分子(足細(xì)胞裂隙膜蛋白、足細(xì)胞特異性突觸連接蛋白)減少會(huì)導(dǎo)致足細(xì)胞損傷及上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelia-mesenchymal transition,EMT)增強(qiáng)[12-13]。

過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)是細(xì)胞增殖分化中的重要調(diào)節(jié)因子。PPAR家族包括PPARα、PPARβ/δ和PPARγ，在多基因調(diào)節(jié)中起重要作用。不同亞型分布于不同組織，PPARγ廣泛分布于心、腎、脾及小腸，具有調(diào)節(jié)脂肪生成、炎癥、細(xì)胞增殖和分化及糖代謝的作用[14]。

miR-27a通過(guò)miR-27a/PPARγ/β-聯(lián)蛋白軸介導(dǎo)足細(xì)胞損傷，受損的足細(xì)胞與系膜細(xì)胞間的信號(hào)傳遞或由于足細(xì)胞丟失引起的血流動(dòng)力學(xué)因子產(chǎn)生，可刺激系膜細(xì)胞ECM合成增加及降解減少，加重DKD進(jìn)展。研究表明，高糖環(huán)境下，足細(xì)胞中的miR-27a表達(dá)水平上調(diào)，且其表達(dá)水平呈現(xiàn)出葡萄糖作用時(shí)間及濃度依賴性[15]。PPARγ為miR-27a的直接下游靶基因。miR-27a直接與PPARγ mRNA的3′-UTR特異性結(jié)合，引起PPARγ的磷酸化。由此激活β聯(lián)蛋白及其下游靶基因鋅指轉(zhuǎn)錄因子1、α平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)[16]，同時(shí)，因α-SMA基因的啟動(dòng)子中含有2 個(gè)Smad3反應(yīng)區(qū)，Smad3可促進(jìn)α-SMA的表達(dá)[17]，因此該信號(hào)通路對(duì)于EMT也有影響，能促使腎小球和腎小管、腎間質(zhì)纖維化，從而引起一系列β聯(lián)蛋白依賴性足細(xì)胞改變，如EMT增強(qiáng)、足細(xì)胞特異性標(biāo)志減少、足細(xì)胞凋亡等，導(dǎo)致足細(xì)胞的數(shù)量減少、腎小球的結(jié)構(gòu)完整性受損、腎小球基膜受損、裸露以及球囊粘連等[18]。通過(guò)靶向PPARγ,miR-27a能引起DKD中不同類型細(xì)胞的下游信號(hào)通路激活，從而共同加劇疾病的惡化。

1.2促進(jìn)腎組織纖維化 腎臟纖維化是各種原因?qū)е碌穆阅I臟病，包括原發(fā)性、繼發(fā)性腎小球疾病、腎小管、間質(zhì)及血管疾病以及腎臟移植慢性排斥性病變進(jìn)展成為終末期腎病的最后共同通路[19]。腎組織纖維化的主要病理特征為腎臟喪失了原有正常的腎單位結(jié)構(gòu)，包括腎小球硬化、腎小管間質(zhì)纖維化等。DKD中腎小球硬化主要繼發(fā)于系膜細(xì)胞、足細(xì)胞損傷，腎小管易受組織缺氧、炎癥、高糖環(huán)境及免疫因子損傷等影響，隨著刺激時(shí)間的延長(zhǎng)，腎組織纖維化產(chǎn)生[20-21]。以大量成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞增殖以及EMC(膠原纖維、纖粘連蛋白等)的產(chǎn)生蓄積為特點(diǎn)，同時(shí)常伴有腎小血管的硬化，最終導(dǎo)致腎功能損傷甚至喪失[22-24]。腎小球硬化由腎小球系膜細(xì)胞、足細(xì)胞及腎小管上皮細(xì)胞等多種細(xì)胞損傷共同參與，是DKD的主要病理改變[25-26]。

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)在DKD中的生物學(xué)活性主要表現(xiàn)為促進(jìn)腎臟組織纖維化進(jìn)程。①對(duì)ECM的影響。TGF-β1對(duì)ECM蛋白的調(diào)節(jié)作用主要包括兩個(gè)方面：增加其合成，通過(guò)激活基質(zhì)降解抑制酶(如組織金屬蛋白酶抑制劑以及纖溶酶原激活物抑制劑)的活性實(shí)現(xiàn)；減少其正常降解，主要通過(guò)抑制基質(zhì)降解酶(如基質(zhì)金屬蛋白酶和纖溶酶原激活物)的活性實(shí)現(xiàn)。兩者共同導(dǎo)致ECM沉積，包括基膜成分(Ⅳ型膠原、硫酸肝素、Laminin等)和間質(zhì)成分(Ⅰ型、Ⅲ型膠原、纖粘連蛋白等)。②對(duì)細(xì)胞增殖方面的影響。TGF-β1可抑制上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)，如腎小球上皮細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞以及支氣管上皮細(xì)胞等；同時(shí)對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖也有一定的抑制作用；對(duì)于間充質(zhì)源性的細(xì)胞有雙重調(diào)節(jié)作用，即高濃度時(shí)抑制而低濃度時(shí)促進(jìn)其增殖[22]。TGF-β1能誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細(xì)胞，從而促進(jìn)ECM的產(chǎn)生及蓄積[27]。TGF-β1的促纖維化作用主要依賴于轉(zhuǎn)錄因子Smad3介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)激發(fā)，Smad蛋白家族是TGF-β1受體的作用底物。TGF-β1實(shí)現(xiàn)促腎組織纖維化主要通過(guò)TGF-β1/Smad信號(hào)通路途徑：TGF-β1能通過(guò)磷酸化作用使Smad2和Smad3激活，激活后的Smad2、Smad3隨后與共用Smad4結(jié)合，形成復(fù)合體進(jìn)入細(xì)胞核與靶基因結(jié)合調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后修飾。此外，TGF-β1/Smad信號(hào)通路在誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞分化過(guò)程中對(duì)α-SMA基因表達(dá)具有調(diào)節(jié)作用[18]，兩者能共同引起ECM的產(chǎn)生導(dǎo)致纖維化。但部分非Smad通路也可能參與促腎組織纖維化進(jìn)程[25]。TGF-β1信號(hào)通路除通過(guò)誘導(dǎo)EMT外，還能誘導(dǎo)生理或病理?xiàng)l件下的內(nèi)皮-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，腎臟內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)內(nèi)皮-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化在早期DKD的纖維化進(jìn)程中發(fā)揮作用。TGF-β1/Smad3信號(hào)通路能誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，巨噬細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化是能夠產(chǎn)生大量膠原纖維的α-SMA+肌成纖維細(xì)胞的重要來(lái)源，該過(guò)程能促進(jìn)腎臟纖維化[28]。

結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(connective tissue growth factor,CTGF)對(duì)維持ECM的動(dòng)態(tài)平衡起關(guān)鍵作用。CTGF能增強(qiáng)間充質(zhì)細(xì)胞中ECM的生成、細(xì)胞黏附以及膠原基質(zhì)的收縮，通過(guò)von Wille-brand因子C結(jié)構(gòu)域與TGF-β1結(jié)合，使其與受體的結(jié)合能力增強(qiáng)，增加TGF-β1的水平，并參與調(diào)節(jié)其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[29]。TGF-β1/Smad3信號(hào)刺激CTGF的表達(dá)，促進(jìn)EMT、刺激成纖維細(xì)胞分化為肌成纖維細(xì)胞，在纖維化進(jìn)程中起關(guān)鍵作用。

miR-27a作為miR-27a/PPARγ/TGF-β1/Smad3信號(hào)通路中TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的上游調(diào)控因子而存在，miR-27a通過(guò)直接靶向PPARγ，在引發(fā)DKD纖維化發(fā)展的關(guān)鍵因子形成的瀑布式反應(yīng)中發(fā)揮始動(dòng)作用。高糖環(huán)境下，miR-27a表達(dá)水平增高，miR-27a通過(guò)直接靶向PPARγ mRNA的3′-UTR使其磷酸化，抑制PPARγ水平，進(jìn)而激活TGF-β1/Smad3信號(hào)通路。TGF-β1/Smad3信號(hào)通路的激活一方面能促進(jìn)CTGF的表達(dá)以及EMT；另一方面能使成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，上調(diào)成纖維細(xì)胞中基質(zhì)基因(如纖粘連蛋白及Ⅰ、Ⅳ型膠原蛋白等)的表達(dá)，共同促進(jìn)腎組織纖維化，加快DKD的進(jìn)展。研究表明PPARγ激動(dòng)劑(羅格列酮)能通過(guò)miR-27a/PPARγ/TGF-β1/Smad3軸對(duì)DKD進(jìn)展有確切的延緩作用，但具體相關(guān)機(jī)制尚不明確[30]。

2 miR-27a與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及相關(guān)腎臟結(jié)構(gòu)損傷

miR-27a上調(diào)能誘導(dǎo)DKD中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress,ERS)和相應(yīng)足細(xì)胞損傷。叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子O1(forkhead transcription factor O1,FoxO1)是miR-27a引發(fā)DKD中ERS及足細(xì)胞損傷的靶基因，miR-27a能與FoxO1 mRNA的3′-UTR結(jié)合，通過(guò)負(fù)向調(diào)節(jié)作用使其表達(dá)水平下調(diào)[31-33]，從而影響細(xì)胞增殖[31,34]，與足細(xì)胞的凋亡有關(guān)。該過(guò)程能被miR-27a的競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA——長(zhǎng)基因間非編碼RNA1619調(diào)節(jié)，即在高糖環(huán)境下長(zhǎng)基因間非編碼RNA1619表達(dá)水平下降促進(jìn)了miR-27a對(duì)FoxO1的抑制作用，繼而引起ERS及相關(guān)足細(xì)胞損傷[35]。

FoxO1是Fox基因家族中的O亞族。FoxO1能夠參與調(diào)控細(xì)胞的自噬、增殖與分化、胰島素的合成和調(diào)節(jié)線粒體功能等多種細(xì)胞進(jìn)程。FoxO1可通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體自噬、減少氧化應(yīng)激產(chǎn)物的過(guò)度釋放而改善糖尿病足細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷[36-37]。miR-27a能使FoxO1的表達(dá)水平下降，促進(jìn)DKD中足細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷，引發(fā)ERS。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對(duì)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的維持、發(fā)育和應(yīng)激反應(yīng)至關(guān)重要，是蛋白質(zhì)、糖、脂合成、加工、代謝的主要場(chǎng)所。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)易受各種刺激(如氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)缺乏等)影響導(dǎo)致其功能紊亂，蛋白合成代謝速率下降，大量未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白蓄積于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，繼而誘發(fā)ERS[38-39]。ERS根據(jù)發(fā)生機(jī)制可分為因未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白蓄積于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔誘發(fā)的未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response，UPR)、正確折疊蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)過(guò)度蓄積引發(fā)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超負(fù)荷反應(yīng)及膽固醇缺乏誘發(fā)的固醇調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)反應(yīng)[40]。DKD中存在高血糖環(huán)境、氧化應(yīng)激、腎素-血管緊張素系統(tǒng)激活、脂質(zhì)代謝障礙等多種ERS的誘發(fā)因素，如DKD患者體內(nèi)糖基化終末產(chǎn)物、非酯化脂肪酸、高級(jí)氧化蛋白產(chǎn)物蓄積可引起UPR。適度的UPR可以通過(guò)自噬等協(xié)調(diào)作用減輕蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊及其后果，有利于細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持和恢復(fù)，而嚴(yán)重持久的UPR引起非適應(yīng)性ERS會(huì)激發(fā)促凋亡信號(hào)，如C/EBP同源蛋白(C/EBP homologous protein，CHOP)、Tribbles同源蛋白3、c-Jun氨基端激酶、caspase-12等，使細(xì)胞損傷，最終發(fā)生凋亡[41-43]，熊去氧膽酸、4-苯基丁酸等可通過(guò)下調(diào)ERS相關(guān)蛋白(內(nèi)切型X盒結(jié)合蛋白1、CHOP、caspase-12)的表達(dá)，以及改善血糖水平及胰島素抵抗發(fā)揮逆轉(zhuǎn)系膜擴(kuò)展、調(diào)節(jié)腎臟細(xì)胞自噬、抑制凋亡等作用，可為DKD的治療提供依據(jù)[43]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)機(jī)制可導(dǎo)致腎臟足細(xì)胞、系膜細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞損傷，加快DKD進(jìn)程。

2.1ERS相關(guān)足細(xì)胞損傷 足細(xì)胞附著于腎小球基膜，需要消耗大量能量以維持正常生理功能，加之其內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有較強(qiáng)的蛋白折疊能力及合成、分解代謝活躍，因此對(duì)于氧化應(yīng)激非常敏感，易受ERS影響[41]。DKD患者體內(nèi)存在的高糖環(huán)境可使miR-27a表達(dá)水平上調(diào)，促進(jìn)誘導(dǎo)產(chǎn)生活性氧類，同時(shí)結(jié)合代謝異常所致非酯化脂肪酸在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔異常蓄積，引發(fā)足細(xì)胞UPR，促進(jìn)足細(xì)胞凋亡，加重DKD進(jìn)程。

研究表明FoxO1能減輕糖尿病大鼠中高糖誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷，能使其抗氧化基因的表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)活性氧類的清除能力，抑制UPR及相應(yīng)足細(xì)胞損傷及凋亡[44-45]。有研究表明，將FoxO1基因轉(zhuǎn)染于DKD小鼠足細(xì)胞，并通過(guò)抑制磷酸化提高其轉(zhuǎn)錄活性后，足細(xì)胞標(biāo)志蛋白nephrin有所回升，而原先增多的間質(zhì)標(biāo)志蛋白水平下降，說(shuō)明FoxO1可延緩甚至一定程度上逆轉(zhuǎn)EMT的發(fā)生，緩解糖尿病腎臟病變[46]。miR-27a作為FoxO1的上游調(diào)控基因，可能通過(guò)這一途徑對(duì)DKD進(jìn)程產(chǎn)生影響。

2.2腎小球系膜細(xì)胞損傷 系膜細(xì)胞能調(diào)節(jié)腎小球的濾過(guò)作用、吞噬凋亡細(xì)胞、維持系膜基質(zhì)穩(wěn)態(tài)等，系膜細(xì)胞損傷是DKD進(jìn)程的重要環(huán)節(jié)。高糖下miR-27a誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧類瀑式反應(yīng)、糖基化終末產(chǎn)物、高級(jí)氧化蛋白產(chǎn)物、脂肪酸結(jié)合蛋白4增加等都易誘導(dǎo)系膜細(xì)胞發(fā)生ERS，從而導(dǎo)致系膜細(xì)胞增殖、ECM過(guò)度生成等，共同促進(jìn)DKD進(jìn)展[41]。糖基化終末產(chǎn)物可通過(guò)晚期糖基化終末產(chǎn)物受體/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白信號(hào)通路誘導(dǎo)系膜細(xì)胞自噬，在一定程度上對(duì)系膜細(xì)胞因糖基化終末產(chǎn)物引起的凋亡起保護(hù)作用。而ERS對(duì)該過(guò)程具有上游調(diào)控作用，從而促進(jìn)其增殖、分泌細(xì)胞因子和系膜外基質(zhì)產(chǎn)生增多[42]，甚至可以通過(guò)ERS的CHOP途徑導(dǎo)致細(xì)胞壞死[47]。

2.3腎小球內(nèi)皮細(xì)胞及小管損傷 內(nèi)皮細(xì)胞損傷是糖尿病血管病變的中心事件，高糖誘導(dǎo)的ERS與內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙關(guān)系密切。研究表明腎小球內(nèi)皮細(xì)胞經(jīng)高級(jí)氧化蛋白產(chǎn)物處理后，內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志性分子(上皮鈣黏素、CD31、Claudin-5)表達(dá)水平下調(diào)，而間充質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志分子(波形蛋白、成纖維細(xì)胞特異蛋白)過(guò)表達(dá)，高級(jí)氧化蛋白產(chǎn)物可通過(guò)雙鏈RNA依賴性蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶/CHOP途徑誘發(fā)ERS引發(fā)內(nèi)皮-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，促血管生成素1可通過(guò)該途徑抑制腎小球內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙[41,48]。小管上皮細(xì)胞與小管間質(zhì)細(xì)胞極易受高糖誘導(dǎo)的代謝紊亂影響，導(dǎo)致其損傷。小管間質(zhì)中ERS相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)，表明ERS參與腎小管EMT過(guò)程[49]。

3 小 結(jié)

目前關(guān)于miR-27a與DKD間的各方面作用機(jī)制研究還未完全明確。許多研究表明糖尿病高糖環(huán)境下miR-27a表達(dá)水平上調(diào)，能通過(guò)抑制PPARγ、FoxO1等激活相關(guān)信號(hào)通路以及通過(guò)誘導(dǎo)ERS導(dǎo)致腎臟的結(jié)構(gòu)及功能改變引起腎功能惡化，加重DKD，增進(jìn)其向終末期腎病發(fā)展的進(jìn)程。同時(shí)，在相關(guān)病理生理機(jī)制的研究過(guò)程中，也提供PPARγ激動(dòng)劑(羅格列酮)、熊去氧膽酸、4-苯基丁酸等DKD的治療靶點(diǎn)。未來(lái)深入研究miR-27a對(duì)DKD作用的相關(guān)機(jī)制，有望為針對(duì)DKD的治療提供新的更加有效的診斷、監(jiān)測(cè)及治療策略。