申奧 趙艷艷

鄭州大學第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科 450052

糖尿病腎臟疾病(DKD)已成為我國慢性腎臟疾病發(fā)病的首要原因[1]。然而將估算的腎小球濾過率和尿白蛋白/肌酐比值(UACR)用于DKD的診斷存在一定的局限性，劇烈運動、高蛋白飲食、感染、發(fā)熱等均會引起無腎臟損害的UACR增高，并且正常情況下，一旦出現(xiàn)UACR增高，則提示腎小球濾過膜濾孔已發(fā)生改變，預示著腎臟進入不可逆損害階段。研究表明，尿外泌體是DKD早期診斷和治療的非侵入性生物標志物，可以幫助了解導致腎損傷的病理生理機制。

1 尿外泌體的基本生物學特性

外泌體是直徑30～100 nm，具有磷脂雙分子層的囊性小泡，主要由脂質、蛋白質和核酸構成[2]。細胞膜內(nèi)吞作用形成胞內(nèi)體，胞內(nèi)體內(nèi)陷形成多囊泡體，一部分多囊泡體被運送至溶酶體，另一部分在P53的調(diào)節(jié)下與細胞膜融合，向細胞外釋放的小囊泡就是外泌體[3]。

一般情況下，血外泌體不能通過腎小球濾過孔到達尿液[4]。因此可以認為尿液中的外泌體來源于腎臟和泌尿系細胞，并且可以表達來源細胞的表面受體、特異性蛋白質、mRNA以及miRNA[5]。目前，腫瘤易感基因101蛋白(TSG101)和凋亡誘導因子6相互作用蛋白(ALIX)已被用作尿外泌體標志蛋白[6]。隨著蛋白質組學的進一步發(fā)展，已經(jīng)證明尿外泌體表達podocin和podocalyxin標志著腎小球足細胞來源，表達二肽基肽酶(DPP)4和水通道蛋白-1標志著近端腎小管細胞來源，表達水通道蛋白-2標志著集合管上皮細胞來源[7-9]。除此之外，尿外泌體可以通過表面的信號蛋白或脂質刺激靶細胞，也可以將其攜帶的特異性蛋白質、mRNAs、miRNAs或者DNA轉移至靶細胞，甚至可以直接進入體循環(huán)發(fā)揮相應作用[10]。腎臟細胞分泌的外泌體沿著腎單位釋放到尿液中，或者進入其他腎臟細胞，通過釋放蛋白質或miRNA，參與指導轉錄、翻譯等一系列病理生理過程，從而影響受體腎臟細胞的表型及生物功能[11]。因此，尿外泌體的數(shù)量、來源或者含量的變化可能反映腎臟的病理生理狀態(tài)。

2 尿外泌體在DKD中的研究進展

2.1 尿外泌體來源蛋白與DKD Gudehithlu等[12]在研究DKD時發(fā)現(xiàn)，尿外泌體中腎病標志蛋白明膠酶和血漿銅藍蛋白的變化與腎組織中的保持一致，進一步通過實驗驗證了尿外泌體蛋白能更準確的反映腎組織的變化。并且隨著蛋白質組學在分離、純化和表征分子組成方面的進展，已發(fā)現(xiàn)超過40%的蛋白質與疾病相關[13]。DPP4便是其中之一。Sun等[8]研究發(fā)現(xiàn)，來自糖尿病患者尿外泌體中的DPP4水平隨尿白蛋白的增加而增加，并與DKD嚴重程度呈正相關，結合之前的研究結果，他們提出，尿外泌體中的DPP4可能來源于腎小管上皮細胞并與早期腎小管損傷有關，由此認為尿外泌體來源DPP4是微量白蛋白尿出現(xiàn)前的腎損傷標志物。雖然尿DPP4在DKD患者中排泄增加的機制尚不清楚，但是DPP4抑制劑已廣泛應用于2型糖尿病患者中，對于改善血糖具有明顯作用。最新研究表明，尿外泌體蛋白Elf3只存在于DKD患者中，并且它的出現(xiàn)表明足細胞開始出現(xiàn)不可逆的損傷，在晚期糖基化終末產(chǎn)物誘導培養(yǎng)的足細胞中證實，其機制依賴轉化生長因子β-Smad3蛋白信號轉導途徑的激活。因此，Sakurai等[14]提出，Elf3可能是DKD中足細胞損傷的早期非侵入性標志物；還有許多研究同樣證明了尿外泌體中存在多種與DKD發(fā)展相關的蛋白質，這些蛋白質可能是早期診斷DKD的潛在標志物，如Zubiri等[15]在DKD小鼠的尿外泌體中發(fā)現(xiàn)，與正常小鼠相比衰老標志蛋白-30顯著下降，胞吐作用介導的尿外泌體C-megalin蛋白參與DKD的進展等[16]。

2.2 尿外泌體來源miRNA與DKD 尿外泌體的雙層膜結構將miRNA與尿液中的RNA酶隔離，可減少其降解，保護了來源細胞的相關信息，以反映來源細胞的生理病理狀態(tài)，為DKD的診斷提供了豐富的生物信息來源[17]。Mohan等[18]實驗發(fā)現(xiàn)，來自糖尿病大鼠尿外泌體中的miRNA-451-5p、miRNA-16顯著升高，而且與腎臟病理指標(腎小管間質纖維化指數(shù)和腎小球硬化指數(shù))呈負相關，提示糖尿病腎臟中尿外泌體miRNA-451-5p和miRNA-16的升高對糖尿病所致的腎纖維化具有保護作用。同年Deli等[19]首次發(fā)現(xiàn)了尿外泌體miRNA-320c在DKD患者中顯著上調(diào)，而在正常白蛋白尿的糖尿病患者中表達不受影響，并進一步證明miRNA-320c通過靶向調(diào)節(jié)血小板反應素-1間接參與轉化生長因子-β信號轉導，影響DKD的進展，因此提出可以將miRNA-320c作為DKD早期進展或早期治療效果的新候選標志物。隨后，利用miRNA的表達差異性來預測DKD已經(jīng)成為研究熱點，Xie等[20]利用尿外泌體miRNA表達譜發(fā)現(xiàn)，496種miRNA在DKD患者與糖尿病患者中存在差異，證實miRNA-362-3p、miRNA-877-3p、miRNA-150-5p上調(diào)，miRNA-15a-5p下調(diào)。同樣，在1型糖尿病所致腎病中，尿外泌體miRNA表達具有差異性，生物信息學分析顯示，miRNA可能參與DKD的纖維化過程[21]。由此推測，在1型和2型糖尿病中可能存在表達差異的尿外泌體miRNA，將來或許可以找到診斷1型糖尿病的非侵入生物標志物，提高1型糖尿病的診斷速度和準確性。

2.3 尿外泌體來源mRNA和基因與DKD 尿外泌體內(nèi)mRNA和基因所攜帶的生物信息具有完整性和穩(wěn)定性，更能反映疾病的病理狀態(tài)及來源細胞間的信息傳遞狀況。骨保護素是DKD中高表達的細胞凋亡相關基因[22]。Benito-Martin等[23]發(fā)現(xiàn)，腎小管上皮細胞外泌體中包含骨保護素，并且在DKD中高表達，提示尿外泌體骨保護素可作為DKD的診斷指標。Wu等[24]在研究DKD中外泌體的潛在作用時，發(fā)現(xiàn)高糖處理的腎小球內(nèi)皮細胞分泌的外泌體比正常情況下分泌的外泌體多，并且富含更高的轉化生長因子-β1mRNA，通過轉化生長因子-β1/Smad3信號通路促進腎小球細膜細胞增殖，引起α-平滑肌肌動蛋白和細胞外基質蛋白的過度表達，促進腎纖維化，進而導致DKD。近期，有日本學者提出將尿外泌體mRNA-Wilms腫瘤基因(WT1)作為DKD診斷和預后的生物標志物，但是仍缺乏大量的臨床數(shù)據(jù)驗證[25]。相信在科學技術持續(xù)發(fā)展的未來，一定可以找到更加快捷、準確的診斷DKD的新標準。

3 尿外泌體對DKD的治療作用

尿外泌體作為機體分泌的一種囊性小泡，具有免疫原性低、在血液中穩(wěn)定性高、向細胞運輸藥物效率高、有一定的靶向性等獨特優(yōu)勢。高血糖導致的對腎小球足細胞以及腎小管上皮細胞的損傷是DKD中的早期關鍵事件。靜脈注射尿液來源干細胞外泌體(USCs-Exo)不但可以減少尿量和尿微量白蛋白排泄，而且可以阻止足細胞損傷和腎小管上皮細胞的凋亡，同時抑制caspase-3的過度表達，促進腎小球內(nèi)皮細胞的增殖[26]。Jiang等[27]在1型糖尿病腎病小鼠體內(nèi)也得出類似結論，提示USCs-Exo可能通過抑制足細胞凋亡、促進血管再生來預防DKD，具有潛在的臨床應用價值。另有研究表明，尿外泌體還可以作為評價DKD治療效果的標志物[28]。由此看來，尿外泌體可能成為新型診斷和治療DKD的靶點和突破點。

綜上，尿外泌體來源的生物學標志物在DKD中的研究日益成熟，一定條件下能夠代替組織活檢，減輕患者痛苦，提高疾病早期診斷的準確率，在不久的將來可以作為無創(chuàng)或微創(chuàng)的非侵入性疾病診斷手段。同時，尿外泌體作為治療劑的載體預示著一個重要的方向，即針對外泌體的靶向治療可能為DKD患者帶來一種新的治療選擇。