苑佳奇，沈曉丹，張志鳳，丁海麥，張學(xué)明

(包頭醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014040)

MicroRNA (miRNA)是小型非編碼RNA，能夠通過抑制信使RNA(mRNA)翻譯或促進(jìn) mRNA 降解，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因表達(dá)。無數(shù)生理過程和病理的結(jié)果，包括癌癥，心血管和代謝疾病，高度依賴于miRNA[1]。微小核糖核酸(miRNA)在1993年首次在秀麗隱桿線蟲中觀察到Lin-4基因[2]，這一發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了微小核糖核酸的研究，并很快在脊椎動物和無脊椎動物中發(fā)現(xiàn)了更多的miRNA[3]。

大多數(shù)miRNAs是通過典型途徑合成的，其中miRNA基因通過RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生pri-miRNAs(具有多個發(fā)夾環(huán)結(jié)構(gòu)的長轉(zhuǎn)錄物)。Pri-miRNAs由包含Drosha/DGCR8蛋白的微處理器蛋白質(zhì)復(fù)合物處理，導(dǎo)致產(chǎn)生稱為前miRNAs的較小前體分子。前miRNA通過核質(zhì)/細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Exportin5從細(xì)胞核輸出后，通過細(xì)胞質(zhì)中的Dicer蛋白進(jìn)一步加工，產(chǎn)生短的雙鏈miRNA。成熟的miRNA引導(dǎo)RISC(一種含有Ago蛋白的復(fù)合物)靶向基因的mRNA，導(dǎo)致mRNA降解(miRNA具有完全互補(bǔ)序列匹配的mRNA)或翻譯抑制(mRNA中不完全互補(bǔ)序列匹配)。在非經(jīng)典途徑中，miRNAs可以在結(jié)合蛋白Drosha/DGCR8或Dicer非依賴性途徑中合成。短的前miRNA樣前體可以來自mitron、endo-shRNA、tRNA或其他非編碼RNA。在某些特殊條件下，前體可以用Ago2代替Dester進(jìn)行加工，使其成熟為miRNA[4]。

1 腎足細(xì)胞與腎臟疾病的關(guān)系

腎單位是由腎小體和腎小管兩部分組成，腎小體又分為腎小球和腎小囊。腎小球又稱毛細(xì)血管球是病變最常見的發(fā)生部位。腎小球過濾屏障負(fù)責(zé)血液從傳入小動脈到鮑曼間隙的選擇性過濾。過濾屏障包括3層:腎小球上皮、基底膜和縫隙隔膜。足細(xì)胞維持腎小球過濾屏障，足細(xì)胞足突附著在腎小球基底膜(GBM)的腎小球毛細(xì)血管上，形成細(xì)胞間連接，在相鄰足突之間的界面上呈階梯狀結(jié)構(gòu)，形成縫隙隔膜過濾屏障，幫助維持正常的腎功能?？p隙隔膜是阻止蛋白質(zhì)進(jìn)入尿液濾液的最后一道屏障?？p隙隔膜，這是一種重要的結(jié)構(gòu)，有助于連接相鄰的足部過程，并形成參與維持正常腎功能的過濾屏障。該區(qū)域的損傷與腎小球疾病的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)[5]。有研究表明單個足細(xì)胞分子異常與蛋白尿和腎小球硬化之間存在因果關(guān)系。足細(xì)胞應(yīng)激細(xì)胞通常在健康狀態(tài)下保持體內(nèi)平衡。當(dāng)遇到生理壓力或病理刺激且當(dāng)壓力超過其補(bǔ)償能力時，它們可能會受到損傷。受損的足細(xì)胞會消失，從而失去結(jié)構(gòu)并擴(kuò)散，導(dǎo)致過濾屏障功能降低。蛋白尿是足細(xì)胞受損的早期結(jié)果，也是腎臟疾病的早期癥狀。因此足細(xì)胞在腎臟疾病中具有關(guān)鍵作用。

2 miRNA對腎足細(xì)胞的影響

miRNA的表達(dá)改變，從而導(dǎo)致發(fā)病。近年來，miRNA對腎臟的生理和病理調(diào)節(jié)中的研究已經(jīng)成為一個重要的、具有潛力的研究領(lǐng)域。各種腎臟疾病中miRNA的鑒定和表征可能引起新診斷工具和治療干預(yù)的突破性發(fā)展。miRNA的表達(dá)導(dǎo)致足細(xì)胞損傷大體可分為兩類:一類與肌動蛋白動力學(xué)有關(guān)，肌動蛋白是足細(xì)胞足突的關(guān)鍵組成部分，肌動蛋白形成主要的細(xì)胞骨架，細(xì)胞骨架主要影響足突的結(jié)構(gòu)完整性，導(dǎo)致足細(xì)胞損傷；另一類與附著于基底膜有關(guān)，基底膜損傷可能導(dǎo)致足細(xì)胞分離時足細(xì)胞密度的損失[6]。

2.1腎足細(xì)胞中miRNA的表達(dá) 在膜性腎病中，miR-378a對結(jié)合蛋白(NPNT)具有特異性。NPNT定位于細(xì)胞外基質(zhì)，與miR-378a的表達(dá)具有相關(guān)性。轉(zhuǎn)化生長因子β誘導(dǎo)miR-378a的表達(dá)，導(dǎo)致NPNT表達(dá)的喪失。在斑馬魚模型中，敲除NPNT或表達(dá)miR-378a會導(dǎo)致水腫、足細(xì)胞足突消失和腎小球基底膜(glomerular basement membrane,GBM)改變[7]。研究表明糖尿病腎病(DN)db/db小鼠的miRNA-337表達(dá)增加，通過上調(diào)IL-6和IL-18水平導(dǎo)致足細(xì)胞損傷。IL-6是糖尿病腎病相關(guān)腎損傷的原因之一，其使腎小球內(nèi)皮細(xì)胞通透性增加、系膜細(xì)胞擴(kuò)張、纖維連接蛋白上調(diào)和GBM增厚。IL-18 誘導(dǎo)腫瘤壞死因子TNF-a的產(chǎn)生，從而加重足細(xì)胞的損傷[8]。Drosha和Dicer是兩種RNAase Ⅲ酶，依次作用產(chǎn)生成熟的miRNA。miRNA生物合成中，足細(xì)胞特異性缺失Dicer導(dǎo)致糖尿病小鼠嚴(yán)重的腎損傷，在足細(xì)胞中，Dicer的選擇性失活導(dǎo)致足突消失、蛋白尿、腎小管間質(zhì)纖維化、腎小球硬化，最終可能因嚴(yán)重腎衰竭而死亡，這表明miRNA在DN的發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用[9]。此外，成年小鼠足細(xì)胞的誘導(dǎo)性Drosha缺失也導(dǎo)致腎小球疾病，也證明miRNA在維持正常足細(xì)胞功能中具有重要性[10]。miRNA-200c-3p在活化的情況下被內(nèi)皮祖細(xì)胞從腎小球內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)移到足細(xì)胞，可引起足細(xì)胞miR-200c-3p表達(dá)增加，導(dǎo)致足細(xì)胞血管內(nèi)皮生長因子產(chǎn)生減少，最終導(dǎo)致足細(xì)胞功能障礙[11]。miR-193a是足細(xì)胞分化和體內(nèi)平衡的主要調(diào)節(jié)因子， miR-193a上調(diào)抑制足細(xì)胞功能的主要調(diào)節(jié)因子WT1，WT1表達(dá)水平的降低導(dǎo)致其靶基因PODXL(足細(xì)胞粘蛋白)和NPHS1(腎蛋白)下調(diào)，引發(fā)整個足細(xì)胞穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的崩潰，足細(xì)胞足突廣泛消失，從而導(dǎo)致FSGS病[12]。miR-193a驅(qū)動的FSGS中，增加了高密度脂蛋白成分APOA1。APOA1可以促進(jìn)膽固醇流出，也可引起足細(xì)胞損傷[13]。有研究表明Foxc2作為最早的足細(xì)胞標(biāo)志，它在足細(xì)胞的分化、發(fā)育和成熟中具有突出的作用，在Foxc2敲除小鼠中，足細(xì)胞未能形成足突和隔膜，也不能分化，而Foxc2等位基因的缺失可導(dǎo)致嚴(yán)重的足細(xì)胞損傷和足細(xì)胞完整性必需基因的失調(diào)，由于Foxc2是一種非常重要的足細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子，并且高度參與足細(xì)胞分化，miR-548c-5p的去除影響FOXC2水平，進(jìn)而影響足細(xì)胞分化過程[14]。研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者足細(xì)胞miR-221的高表達(dá)，細(xì)胞外小泡(EVs)是近端小管細(xì)胞損傷的關(guān)鍵介質(zhì)，EVs的miR-221通過Wnt/β-連環(huán)蛋白信號傳導(dǎo)介導(dǎo)足細(xì)胞損傷。miR-221和Wnt/β-連環(huán)蛋白信號之間的聯(lián)系，表明miR-221的表達(dá)誘導(dǎo)β-連環(huán)蛋白核積累，最終導(dǎo)致近端小管細(xì)胞去分化[15]。小鼠足細(xì)胞中miR-30a-5p水平的降低導(dǎo)致足細(xì)胞凋亡和耗竭、GBM損傷和足突消失。此外，miR-30a負(fù)調(diào)節(jié)足細(xì)胞受體α(GRα)的表達(dá)，抑制miR-30a可以改善受損足細(xì)胞的類固醇反應(yīng)性，類固醇還能直接影響特化的腎足細(xì)胞的形態(tài)和細(xì)胞骨架特征，并改善其完整性和存活率，具有抗蛋白尿作用[16]。最近一種抑制糖尿病腎病的miRNA被報(bào)道，糖尿病足細(xì)胞功能障礙的增加加重了糖尿病引起的腎損傷。miR-26a-5p在糖尿病腎病中表達(dá)較低，而TLR4在糖尿病腎病中表達(dá)較高。降低TLR4和核因子κB的表達(dá)可抑制高糖(HG)誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷。這表明miR-26a-5p具有保護(hù)作用，將為臨床糖尿病腎病的預(yù)防提供了一個新的治療靶點(diǎn)[17]。

2.2miRNA在影響足細(xì)胞密度中的作用 在腎小球疾病中Stat3增加，miRNA-92a是一種Stat3的已知下游靶點(diǎn)，并證明miR-92a的上調(diào)可以特異性的控制足細(xì)胞中細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子p57的表達(dá)，因此miR-92a是足細(xì)胞靜止的潛在關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[7]。在糖尿病腎病中MiR-770-5p上調(diào)，TIMP3在糖尿病腎組織和HG誘導(dǎo)的足細(xì)胞中下調(diào)。miR-770-5p是HG處理的足細(xì)胞中TIMP3的靶點(diǎn)。miR-770-5p的敲除通過靶向HG處理的足細(xì)胞中的TIMP3，起到抑制足細(xì)胞凋亡和炎癥因子的釋放的作用，這表明miR-770-5p可能是糖尿病腎病治療的潛在治療靶點(diǎn)[18]。我們發(fā)現(xiàn)circ_0000285在糖尿病腎病小鼠模型和小鼠足細(xì)胞中顯著增加。circ_0000285在小鼠足細(xì)胞中過度表達(dá)，促進(jìn)足細(xì)胞損傷。miR-654-3p被確定為circ_0000285的目標(biāo)。通過敲除circ_0000285，足細(xì)胞中腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-6和白細(xì)胞介素-1β的蛋白水平受到抑制，miR-654-3p在足細(xì)胞炎癥細(xì)胞因子中具有相關(guān)作用，miR-654-3p的下調(diào)極大地誘導(dǎo)了足細(xì)胞的凋亡[19]。足細(xì)胞經(jīng)高水平葡萄糖處理后，TIMP3水平下調(diào)，其水平由HOXA-AS2正向調(diào)節(jié)，由miRNA-302b-3p負(fù)向調(diào)節(jié)。miRNA-302b-3p為結(jié)合HOXA-AS2的靶基因，TIMP3是miRNA-302b-3p的下游基因。高水平的葡萄糖治療可以上調(diào)足細(xì)胞中miRNA-302b-3p的水平，促進(jìn)了足細(xì)胞中白細(xì)胞介素-1β和腫瘤壞死因子-α的水平。過度表達(dá)的miRNA-302b-3p對足細(xì)胞增殖能力具有抑制作用[20]。研究指出在人類樣本中，與健康對照組相比，糖尿病患者腎臟活檢組織中miR-21的表達(dá)增加。miR-21的下調(diào)通過靶向金屬蛋白酶抑制劑3(TIMP3)抑制鏈脲霉素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病腎病大鼠和高血糖處理的足細(xì)胞的糖尿病腎病進(jìn)展，miR-21通過調(diào)節(jié)磷酸酶和張力素同源物(PTEN)導(dǎo)致足細(xì)胞功能障礙，使足細(xì)胞丟失。闡明了miR-21在糖尿病腎病進(jìn)展中的新調(diào)節(jié)機(jī)制，并為糖尿病腎病治療提供了潛在的靶點(diǎn)[21]。據(jù)報(bào)道，發(fā)現(xiàn)HG損害了足細(xì)胞存活率，而miR-218轉(zhuǎn)染能夠提高足細(xì)胞存活率。在基于5-乙炔基-2′-脫氧尿苷(EdU)的增殖試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)HG水平損害足細(xì)胞增殖，而miR-218轉(zhuǎn)染能夠克服這種損害。因此表明miR-218過表達(dá)與足細(xì)胞增殖增強(qiáng)有關(guān)。miR-218能夠抑制由HG水平引起的足細(xì)胞凋亡是因?yàn)閙iR-218能夠破壞HG濃度處理足細(xì)胞中IKKβ/NF-κB途徑的激活以此來減少足細(xì)胞死亡、腎損傷和與糖尿病腎病相關(guān)的炎癥反應(yīng)。并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，miR-218介導(dǎo)這些保護(hù)作用的能力與其結(jié)合IKKβ基因的能力相關(guān)，阻止其翻譯，從而抑制炎癥性核因子κB途徑的激活[22]。研究表明，與對照組相比，阿霉素誘導(dǎo)的腎足細(xì)胞中miR-874-3p的表達(dá)水平顯著增加， miR-874-3p直接靶向甲硫氨酸亞砜還原酶B3 (MsrB3)，下調(diào)MsrB3的表達(dá)水平。MsrB3是一種含鋅酶，通過調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡在一些疾病中發(fā)揮重要作用。MsrB3阻斷后氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡增加?？梢缘贸鼋Y(jié)論，阻斷miR-874-3p后，miR-874-3p的表達(dá)水平降低，MsrB3的表達(dá)水平升高，以抑制氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡。因此miR-874-3p/MsrB3可能被認(rèn)為是診斷和治療阿霉素誘導(dǎo)的腎足細(xì)胞損傷的新靶點(diǎn)[23]。研究發(fā)現(xiàn)，在免疫球蛋白A腎病(IgAN)中miR-27a-3p上調(diào)，miR-27a-3p通過直接靶向FosB蛋白來調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖以及人足細(xì)胞和HK2細(xì)胞炎性細(xì)胞因子的釋放，誘導(dǎo)足細(xì)胞損傷。研究顯示miR-27a-3p有望為IgAN提供新的治療策略[24]。

綜上所述，多種miRNA誘導(dǎo)足細(xì)胞損傷與慢性腎病的發(fā)生發(fā)展息息相關(guān)，并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。腎小球疾病領(lǐng)域，尤其是足細(xì)胞病領(lǐng)域的最新科學(xué)交流和整合方法極大地提高了研究的深度，對導(dǎo)致足細(xì)胞病基因突變的進(jìn)一步研究是必要的，miRNA穩(wěn)定性很好，常用作診斷marker ，可能為疾病的發(fā)病機(jī)制提供新的見解， 為各種足細(xì)胞疾病提供新的治療靶點(diǎn)，并指導(dǎo)我們理解潛在的治療靶點(diǎn)，這些靶點(diǎn)可能解決難治性腎病綜合征患者未滿足的需求。