田莎莎 楊曉鵬 郭琿

[摘要] 糖尿病腎病（DN）是糖尿病微血管病變的主要并發(fā)癥之一，已成為我國導致慢性腎臟疾病的首要原因，深入了解DN的發(fā)病機制，尋找新的診斷及治療靶點至關重要。微小RNA（miRNA）作為一種普遍存在的非編碼小分子RNA，廣泛參與基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)及表觀遺傳調(diào)節(jié)等過程，其表達或功能異常在DN的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，介導了DN中腎組織纖維化、炎癥反應、足細胞凋亡等病理生理改變。近年來miRNA對DN早期診斷及預后判斷的價值得到證實，同時通過抑制或重建miRNA將其作為DN的治療靶點也逐步應用于臨床。但是miRNA在DN的發(fā)病機制及臨床應用中仍存在極大地挑戰(zhàn)。

[關鍵詞] 糖尿病腎病;微小RNA;生物標志物;治療靶點

[中圖分類號] R587.2? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）09（c）-0058-04

Advancements of microRNA in diabetic nephropathy

TIAN Shasha1? ?YANG Xiaopeng1? ?GUO Hui1，2

1.Department of Nephrology， the Second Hospital of Shanxi Medical University， Shanxi Province， Taiyuan? ?030000， China; 2.Department of Nephrology， Shenzhen Baoan Shiyan People′s Hospital， Guangdong Province， Shenzhen? ?518005， China

[Abstract] Diabetic nephropathy （DN） is one of the main complications of diabetic microangiopathy and has been the leading cause of chronic kidney disease in China. It′s important to understand the pathogenesis and find new diagnostic and therapeutic targets of DN. MicroRNA （miRNA）， as a ubiquitous non-coding small molecular RNA， is widely involved in gene post-transcriptional and epigenetic regulations. The expression or abnormal function play an important role in the occurrence and development of DN， mediating the pathophysiological changes such as the pathophysiological changes of renal tissue fibrosis， inflammation， podocyte apoptosis in DN. Recently， the value of miRNA in the early diagnosis and prognosis judgment of DN has been confirmed and it has been gradually used in clinical treatment as a therapeutic target for DN by inhibiting or reconstructing miRNA. However， there are great challenges of miRNA in the pathogenesis and clinical application for DN in the future.

[Key words] Diabetic nephropathy; MicroRNA; Biomarker; Therapeutic target

糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）是糖尿病主要的微血管并發(fā)癥。流行病學調(diào)查顯示[1]，到2045年全球糖尿病患者將達到6.93億人，其中30%～40%可能進展至DN。一項關于我國2010—2015年慢性腎臟病（CKD）趨勢的研究顯示[2]，CKD住院患者中與糖尿病相關的CKD住院人口比例為1.10%，已超過腎小球腎炎（0.75%），成為我國導致終末期腎病的首要原因。DN發(fā)病機制為在高糖環(huán)境下引起糖代謝紊亂、腎血流動力學改變、氧化應激、細胞因子激活[3]等，出現(xiàn)系膜細胞增生和肥大、細胞外基質(zhì)（ECM）積聚及腎小管間質(zhì)纖維化為特征的病理改變，最終導致腎纖維化及腎功能衰竭[4]。近年來，隨著對微小RNA（miRNA）研究的深入，其參與腎相關細胞激活、增殖、凋亡以及信號通路轉(zhuǎn)導等基因?qū)W變化[5]，在DN的病理過程中發(fā)揮重要作用，并可能作為DN新的生物標志物及治療靶點。

1 miRNA參與DN的作用機制

miRNA是一類含19～25個核苷酸的單鏈小分子RNA，具有高度保守性、組織時序性和特異性。miRNA參與形成RNA誘導沉默復合體（RISC），與靶mRNA的3′UTR相識別對靶基因進行負向調(diào)控，完全配對時降解靶mRNA，不完全配對時抑制靶mRNA翻譯[6]。此外，miRNA-mRNA結合位點（6～8個堿基對）較短，每個miRNA能夠靶向多個不同的mRNA，因此，miRNA通過在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控靶基因表達并參與機體各種生理與病理過程的調(diào)節(jié)，對機體組織器官的生長發(fā)育及疾病的發(fā)生發(fā)展起到重要調(diào)控作用[7]?，F(xiàn)已證明miR-192、miR-21、miR-29家族等在腎組織中呈特異性高表達，且在腎小球基底膜和系膜的損傷、足細胞的損傷及腎間質(zhì)纖維化的調(diào)控方面都起到關鍵作用[8]。

1.1 miR-192

鏈脲菌素（STZ）糖尿病小鼠腎小球系膜細胞中轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）-β刺激miR-192表達升高，抑制轉(zhuǎn)錄抑制因子Smad作用蛋白-1（SIP1）表達，導致TGF-β/Smad通路激活進而促進腎小球系膜細胞增殖及ECM合成[9]。相反，Liu等[10]在高糖培養(yǎng)的腎小管上皮細胞中發(fā)現(xiàn)miR-192表達減少，早期生長反應因子1（Egr1）表達升高并促進腎小管上皮細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）等多種途徑參與腎纖維化的發(fā)生，而轉(zhuǎn)染miR-192模擬物可抑制Egr1表達，減輕腎小管間質(zhì)纖維化。miR-192在系膜細胞和小管上皮細胞中的表達不同，考慮可能與模型和實驗條件、細胞類型以及在特定細胞中表達量不同有關。

一項納入464例糖尿病患者的研究[11]發(fā)現(xiàn)，在DN早期血清miR-192水平降低與尿白蛋白/肌酐比值（UACR）呈負相關，且miR-192的降低伴隨TGF-β、纖維連接蛋白水平的升高，提示miR-192對DN的早期診斷及疾病監(jiān)測有一定價值。

1.2 miR-21

高糖誘導下腎細胞miR-21顯著升高，抑制其靶基因張力蛋白同源基因（PTEN）和軟脂肪酰化磷蛋白同源物（Spry）表達，間接活化TGF-β/PI3K/Akt信號通路，引起系膜細胞肥大及腎間質(zhì)纖維化[12]。此外，miR-21對足細胞的損傷通過抑制PTEN誘導血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）高表達，調(diào)控基質(zhì)金屬蛋白酶抑制因子3（TIMP3）的表達，繼而活化基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs），促進足細胞凋亡及炎癥反應[13]。而敲除miR-21可上調(diào)Smad7水平繼而阻斷TGF-β/Smad3/Akt及TGF-β/NF-κB信號通路，減輕小管上皮細胞EMT和腎小球纖維化[14]。

有報道稱[15]，在DN不同階段患者的血清和腎臟樣本中miR-21-5p表達均上調(diào)，這種miRNA與估算的腎小球濾過率（eGFR）呈負相關，與血清肌酐水平（Scr）、腎小管間質(zhì)損傷和蛋白尿水平呈正相關。此外，在Scr水平快速上升或進展到終末期腎病的DN患者中miR-21-5p表達上調(diào)，其表達水平與腎功能惡化速度及腎纖維化程度密切相關[16]。

1.3 miR-29家族

miR-29家族中的不同分子存在功能及表達差異，其中miR-29a/b可能具有腎臟保護作用，而miR-29c則促進DN的進展。miR-29a可通過調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin信號和Wnt拮抗蛋白（DKK1）的表達來保護系膜細胞免于纖維化和凋亡[17]。Bao等[18]研究發(fā)現(xiàn)高糖或TGF-β刺激可抑制miR-29b表達，促進膠原蛋白生成;miR-29b過表達則可抑制TGF-β/Smad3、Sp1/NF-κB信號通路激活，進而抑制促炎因子的釋放，減緩ECM的積聚。此外，Sun等[19]在2型糖尿病db/db小鼠中發(fā)現(xiàn)依賴于Smad3的lncRNA表皮生長因子4（Erbb4-IR）在DN中高表達，通過Erbb4-IR/miR-29b軸抑制miR-29b的表達，導致腎小球硬化及腎間質(zhì)纖維化，相反，沉默腎臟Eebb4-IR可上調(diào)miR-29b，從而保護腎臟免受進行性腎損傷。高血糖條件下的miR-29c在足細胞中過表達，通過抑制具有抗炎作用的TTP蛋白促進炎癥介質(zhì)表達而放大炎癥反應，加速DN的病理損傷[20]。

在DN患者中，miR-29a-3p在血清、尿液和腎臟組織中均上調(diào)，高表達的miR-29a-3p可降低DN向終末期腎病快速進展的風險，提示DN患者miR-29a上調(diào)可能是機體保護腎功能的一種代償方式[16]。此外，在DN小鼠模型中，抗糖尿病藥物DPP4抑制劑利格列汀可以上調(diào)miR-29a進而延緩纖維化的進展[21]。Chen等[22]研究發(fā)現(xiàn)腎miR-29b功能的缺失與蛋白尿及腎纖維化有關，通過基因療法上調(diào)miR-29b可逆轉(zhuǎn)DN中腎小球系膜細胞膠原基質(zhì)的上調(diào)，敲除miR-29b則會加重。以上顯示miR-29a/b在DN中發(fā)揮保護作用。

2 miRNA作為DN的生物標志物

臨床上DN的診斷主要依賴于尿微量白蛋白、UACR、腎組織活檢等方式，從早期、特異性、敏感性及非侵入性檢測等方面來說，miRNA可能更具優(yōu)勢。

一項包含213例DN患者的腎活檢結合尿樣檢測分析發(fā)現(xiàn)[23]，miR-2861、miR-1915-3p和miR-4532表達水平較健康對照組明顯下降，與eGFR呈正相關，與蛋白尿、腎小管間質(zhì)纖維化和腎小管萎縮程度呈顯著負相關。提示這3種miRNA在DN纖維化形成中的作用。此外，對DN、糖尿病合并膜性腎病和正常組織學患者尿液中的miRNA檢測分析發(fā)現(xiàn)[24]，miR-27b-3p和miR-1228-3p在DN患者尿液中特異性下調(diào)，其水平與腎纖維化程度呈負相關，而在其他兩組中無明顯變化。提示尿miR-27b-3p和miR-1228-3p可能在區(qū)分DN與2型糖尿病合并非糖尿病性腎損害存在一定價值。以上均體現(xiàn)了miRNA作為DN生物標志物的特異性。

Eissa等[25]在DN患者中發(fā)現(xiàn)miR-133b、miR-342和miR-30a與尿蛋白呈正相關，在出現(xiàn)異常蛋白尿（≥20 μg/min）之前即發(fā)生了改變，且miR-342-3在DN患者的尿液或腎活檢組織中上調(diào)，與UACR和Scr水平呈正相關，與eGFR呈負相關，提示以上miRNAs可能作為DN早期的敏感性檢測指標。Roux等[26]研究發(fā)現(xiàn)DN患者的血清miR-152-3p水平升高，且與2型糖尿病患者發(fā)生DN的風險有關，提示其有望超越尿白蛋白成為DN早期診斷的生物標志物。

此外，miRNA還有一定的預后價值，血清miR-126水平降低，與蛋白尿呈負相關，與eGFR呈正相關，并可增加出現(xiàn)大量蛋白尿（≥200 μg/min）的風險，提示miR-126的表達減少預示DN進展的風險增高。DN患者血清miR-130b與血清肌酐、尿蛋白排泄率及腎小管上皮間質(zhì)纖維化程度呈負相關[27]，這些miRNA可作為評估DN進展程度的生物標志物。

3 miRNA作為DN的治療靶點

目前可通過miRNA“海綿”、小分子抑制劑及反義寡核苷酸（ASO）來抑制miRNA的活性，其中反義寡核苷酸是最常用來抑制miRNA的技術[28]。ASO主要通過提供完全匹配的反義核苷酸鏈來阻斷miRNA與目標序列結合，其中ASO在細胞內(nèi)的穩(wěn)定性及有效遞送借助于化學修飾來實現(xiàn)，如親和力及特異性均較強的鎖核苷酸（LNA），在糖尿病小鼠中注射LNA-antimiR-192可有效降低miR-192的表達，減輕腎纖維化;使用LNA-antimiR-21阻斷miR-21表達可減弱單側(cè)輸尿管梗阻誘導的腎纖維化。此外，還有小分子化學抑制劑如LIN28（Let-7抑制劑）或HIPK2（miR-25抑制劑）也已經(jīng)被篩選和測試用于治療糖尿病并發(fā)癥[29]。重建miRNA活性則可通過miRNA模擬物來實現(xiàn)，如miR-29作為一種抗纖維化的miRNA能夠抑制促纖維化蛋白的表達，減輕ECM沉積，miR-29模擬物（MRG-201）已啟動了Ⅰ期臨床試驗[30]。因此，靶向特異性調(diào)控miRNA可能是治療DN的新方法。

4 小結與展望

綜上，目前對miRNA在DN中的作用機制及作為DN新的生物標志物和治療靶點有了進一步認識，但是實現(xiàn)miRNA對DN的診斷、治療仍有很多問題亟待解決。如許多研究對同一miRNA對DN的作用存在爭議;作為生物標志物，miRNA檢測的特異性及靈敏度還需驗證，如有些miRNA在血清、尿液及腎組織中的表達水平不一致，以及在不同腎臟細胞內(nèi)的表達也存在差異;作為治療靶點，保持miRNA靶向寡核苷酸穩(wěn)定性及有效遞送的技術尚不成熟，miRNA作為藥物其有效性及安全性等問題仍待解決。相信隨著微陣列、高通量測序等技術的發(fā)展，可以明確更多的miRNA及其在腎臟生理和病理中的精準調(diào)控機制，為DN的預防和精準治療提供更多的可能。

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（收稿日期：2020-03-12）