邢晨皓，唐紅悅，趙子今 綜述，盧亞敏審校

1.河北北方學(xué)院研究生學(xué)院，河北張家口 075000；2.河北省人民醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，河北石家莊 050051

糖尿病腎臟疾病(DKD)是一種以持續(xù)性蛋白尿和腎功能進行性下降為特征的臨床綜合征，是一種典型的腎小球疾病，發(fā)病率逐年上升，已成為終末期腎病最常見的原因[1]，也是近幾年暴發(fā)的新型冠狀病毒感染嚴(yán)重結(jié)局的一項危險因素[2]。蛋白尿是目前臨床上評估和監(jiān)測腎功能的指標(biāo)之一，但是約有1/3的患者在蛋白尿發(fā)生前就已存在腎功能下降，因而僅檢測蛋白尿不足以監(jiān)測DKD的發(fā)病率和進展[3]。事實上腎臟穿刺活檢仍然是正確診斷DKD的金標(biāo)準(zhǔn)，但其為有創(chuàng)檢查，不能被患者廣泛接受，而且不能完全做到早期診療，它通常局限于顯示非典型臨床表現(xiàn)的病例。因此，DKD的診斷仍然具有挑戰(zhàn)性，迫切需要高特異性、快速、非侵入性的生物標(biāo)志物來診斷DKD[4]。微小核糖核酸(miRNAs)是普遍存在的內(nèi)源性非編碼單鏈RNA轉(zhuǎn)錄物，最常見的長度為19～25個核苷酸，通過阻斷蛋白質(zhì)翻譯和/或誘導(dǎo)信使RNA降解作為基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)物。有研究結(jié)果表明，miRNAs通過提供復(fù)雜的反饋系統(tǒng)來保持基因表達(dá)的穩(wěn)定性，從而影響心臟、腎臟、脂肪和免疫組織中的干細(xì)胞活性[5]，并且在血液和尿液中穩(wěn)定存在，其水平的高低影響疾病的進程，由此表明miRNAs有可能成為DKD的早期生物標(biāo)志物。

1 miRNAs作為DKD早期生物標(biāo)志物的可行性

眾所周知，持續(xù)性高血糖是糖尿病并發(fā)癥的主要誘因，有研究報道顯示，不同濃度的葡萄糖對腎小球內(nèi)皮細(xì)胞中miR-21表達(dá)水平的影響不同，提示腎小球內(nèi)皮細(xì)胞miR-21表達(dá)水平明顯上調(diào)，且miR-21的表達(dá)水平隨葡萄糖濃度升高而逐漸升高，高濃度葡萄糖對miR-21表達(dá)水平的影響呈時間依賴性[6]。由此得出，檢測血清miR-21表達(dá)水平將為DKD早期腎小球內(nèi)皮細(xì)胞損傷的診斷和臨床腎臟功能受損情況的評估提供更敏感而可靠的依據(jù)。

miR-638在DKD中表達(dá)水平下調(diào)，LIN等[7]研究證實，miR-638低表達(dá)可以將DKD患者與2型糖尿病患者及健康對照者區(qū)分開來，因此，miR-638可以作為DKD早期診斷的生物標(biāo)志物。此外，miR-638可能通過調(diào)節(jié)增殖和炎癥參與DKD，為DKD的治療提供新的治療靶點。JIA等[8]評估了在腎臟中呈高度表達(dá)的幾種miR(miR-192、miR-194和miR-215) 在DKD早期診斷中的作用，比較了不同程度蛋白尿的2型糖尿病患者尿液中miR-192、miR-194和miR-215的表達(dá)水平，與微量清蛋白尿組比較，這3種miRNAs的表達(dá)水平均明顯增加，且miR-192在區(qū)分正常清蛋白組和微量清蛋白組方面優(yōu)于miR-194和miR-215；人腎小管上皮細(xì)胞暴露于高濃度葡萄糖會增加細(xì)胞上清液囊泡miR-192、miR-194和miR-215的表達(dá)水平，表明這些標(biāo)志物是一種潛在的內(nèi)源性來源，因此，可作為DKD早期診斷的生物標(biāo)志物。

在對2型糖尿病患者的研究中發(fā)現(xiàn)，無論正常蛋白尿還是過量蛋白尿患者，血清和尿液中白細(xì)胞介素(IL)-1α、IL-8、IL-18與miRNA譜之間均存在顯著相關(guān)性，miRNA-125a直接調(diào)控IL-6R，被認(rèn)為參與了DKD的發(fā)病機制[9]。miRNA-126表達(dá)水平隨著蛋白尿加重而下調(diào)，在早期階段不能維持內(nèi)皮細(xì)胞功能的完整性，與腎臟結(jié)構(gòu)的改變密切相關(guān)。有研究報道血液中miR-377和miR-192作為DKD生物標(biāo)志物的可能性，其受試者工作特征曲線(ROC曲線)分析結(jié)果顯示這兩種miRNA能夠明顯區(qū)分DKD患者和健康受試者，具有區(qū)分正常清蛋白尿和微量清蛋白尿/大量清蛋白尿的能力，并且miR-377表達(dá)水平隨著清蛋白尿的嚴(yán)重程度加重而增加[10]。由此表明，在DKD早期血液中miR-377的表達(dá)水平就已經(jīng)發(fā)生了變化，可以較早地提示DKD發(fā)生，可以作為DKD早期診斷的生物標(biāo)志物。

2 miRNAs在DKD中的作用機制

導(dǎo)致DKD發(fā)生和發(fā)展的因素有很多種，其中高血糖狀態(tài)是DKD發(fā)生和發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),脂代謝紊亂是DKD發(fā)生的重要危險因素，炎癥和氧化應(yīng)激激活是DKD病變的直接誘因。

2.1miRNAs與糖、脂代謝 近年來，miRNAs已被證明在糖代謝調(diào)節(jié)的所有生理和病理過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括胰島素利用、葡萄糖攝取和胰島素分泌。miRNAs可能是維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)有希望的靶點[11]。miR-21可以通過靶向叉頭框蛋白O1(FoxO1)通路介導(dǎo)的磷酸烯醇丙酮酸羧激酶和葡萄糖-6-磷酸酶下調(diào)來降低糖異生，并且靶向3T3-L1脂肪細(xì)胞中的磷酸酯酶與張力蛋白同源物(PTEN)，導(dǎo)致胰島素信號通路中PI3K-Akt激活的改變。miR-33a和miR-33b調(diào)節(jié)胰島素受體底物(IRS)-2的表達(dá)，可以進一步影響信號網(wǎng)絡(luò)中的下游蛋白，包括FoxO1細(xì)胞質(zhì)定位和蛋白激酶B磷酸化(Akt磷酸化)。miR-155可以增強轉(zhuǎn)基因小鼠肝臟、脂肪組織和骨骼肌中的糖酵解、IRS-1磷酸化和胰島素刺激的Akt[12]。miR-185-5p通過靶向其 3′-非翻譯區(qū)直接抑制葡萄糖6磷酸酶表達(dá)，抑制db/db小鼠肝糖異生和減輕高血糖作用。

有研究結(jié)果表明，miRNAs在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝中起至關(guān)重要的作用[13]，過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPAR-α)是脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵調(diào)控因子，糖尿病大鼠腎組織中miR-21表達(dá)水平明顯升高，PPAR-α mRNA的表達(dá)水平明顯降低，miR-21通過調(diào)控炎癥因子(IL-6和IL-18)及凋亡蛋白Bax途徑，進而抑制下游靶基因PPAR-α的表達(dá)水平，從而促進脂質(zhì)代謝紊亂，加劇細(xì)胞炎癥與凋亡反應(yīng)。

2.2miRNAs與炎癥 有研究報道顯示，高血糖誘導(dǎo)的miR-467a-5p可以抑制與調(diào)節(jié)炎癥有關(guān)的血栓反應(yīng)蛋白-1產(chǎn)生[14]。給小鼠注射miR-467a-5p拮抗劑，抑制miR-467a-5p可導(dǎo)致脂肪組織中巨噬細(xì)胞浸潤增加，脂肪組織中IL-6水平升高，血漿胰島素水平升高和葡萄糖清除率降低；miR-467a-5p通過靶向血栓反應(yīng)蛋白-1來調(diào)控炎癥。miRNAs在DKD發(fā)展過程中的調(diào)節(jié)作用尤為突出[15]，在不同嚴(yán)重程度的DKD中，miRNAs通過PTEN、PI3K/Akt和絲裂原活化蛋白激酶通路對轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β進行調(diào)節(jié)，從而控制不同炎癥程度的表達(dá)。高糖通過己糖胺生物合成途徑代謝介導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生和炎癥通路激活，刺激腎臟細(xì)胞中的TGF-β轉(zhuǎn)錄活性增加；同時己糖胺生物合成途徑產(chǎn)生活化的氨基糖UDP-N-乙酰基葡萄糖胺，催化蛋白質(zhì)葡萄糖胺糖基化，影響一系列細(xì)胞過程，包括炎癥、新陳代謝、運輸和細(xì)胞骨架組織，在DKD的發(fā)展中起作用[16]。

有研究發(fā)現(xiàn)，miR-192在正常腎皮質(zhì)中富集，且miR-192可能是腎臟病理改變過程TGF-β1/Smads信號傳導(dǎo)通路的重要下游介質(zhì)[17]，所以miR-192對TGF-β1/Smads 炎癥信號通路具有調(diào)控作用。在DKD腎組織和高葡萄糖刺激的足細(xì)胞中miR-770-5p表達(dá)水平上調(diào)[18]，敲低miR-770-5p可以抑制足細(xì)胞凋亡和炎癥，表明miR-770-5p可能是DKD的潛在治療靶點。

晚期糖基化終產(chǎn)物(AGEs)/高級糖基化終產(chǎn)物受體相互作用可觸發(fā)活性氧(ROS)生成并激活下游信號通路，誘導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞凋亡，AGEs在體內(nèi)積累會引起一系列氧化應(yīng)激反應(yīng)及炎癥[19]。有新的證據(jù)表明，miRNAs與DKD中AGEs介導(dǎo)的病理改變有關(guān),經(jīng)AGEs處理的內(nèi)皮細(xì)胞通過上調(diào)RhoA/ROCK2信號通路抑制miR-200b/miR-200c的表達(dá)[20]。miR-92b-3p在AGEs對大鼠DKD模型中的表達(dá)水平變化最為明顯，miR-92b-3p可以與AGEs介導(dǎo)的Smad7的非編碼區(qū)相互作用，使Smad7成為DKD相關(guān)的miRNAs的下游靶點[20]。

在DKD大鼠組織和高葡萄糖處理的腎小管上皮(HK)-2細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)miR-365的表達(dá)水平升高[21]。miR-365可調(diào)節(jié)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子中的原肌球蛋白相關(guān)激酶B信號軸誘導(dǎo)DKD纖維化。而沉默miR-365抑制了HK-2細(xì)胞中細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)成分的積累和炎癥細(xì)胞因子的分泌，敲低miR-365可抑制脊髓性肌萎縮癥，降低膠原蛋白Ⅳ、TGF-β1、腫瘤壞死因子-α和IL-6水平，由此表明敲低miR-365可抑制腎纖維化。

2.3miRNAs與氧化應(yīng)激 miR-377在DKD的體外和體內(nèi)模型中均被證實為過度表達(dá)，其水平增加抑制了p21活化激酶和錳超氧化物歧化酶1、2的翻譯，并增強了纖維連接蛋白產(chǎn)生[22]，其成分的增加可導(dǎo)致系膜基質(zhì)增多、系膜區(qū)擴張,最后導(dǎo)致彌漫性腎小球硬化和間質(zhì)纖維化。有研究報道顯示，miR-4449水平在DKD患者血清外泌體中呈高表達(dá)，通過調(diào)控IL-1β和IL-18水平，以及ROS水平和焦亡，從而在DKD的發(fā)病機制中起關(guān)鍵作用[23]。此外，無論在DKD患者還是HK-2細(xì)胞中癌癥超甲基化1(HIC1)蛋白的表達(dá)與miR-4449的表達(dá)均呈負(fù)相關(guān)，HIC1通過調(diào)控炎癥和miR-4449/HIC1通路促進細(xì)胞焦亡和氧化應(yīng)激。

miR-21在對照組、DKD早期和中晚期表達(dá)水平依次降低，各組間均有明顯差異，miR-21與氧化應(yīng)激指標(biāo)丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、高級氧化蛋白質(zhì)產(chǎn)物及煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4(NOX4)均呈負(fù)相關(guān)，與血紅素加氧酶1呈正相關(guān)，進而使腎臟組織遭受氧化應(yīng)激損傷,最終表現(xiàn)在氧化應(yīng)激指標(biāo)水平明顯異常[24]。miR-21參與發(fā)病進程的具體機制主要可能是由PTEN/Akt、TGF-β/Smads及基質(zhì)金屬蛋白酶等有關(guān)信號途徑而實現(xiàn)，再次證實血清miR-21與其機體的氧化應(yīng)激反應(yīng)聯(lián)系緊密。同樣也有相似報道顯示，DKD患者miR-21與SOD、MDA、NOX4、胱抑素C均有明顯相關(guān)性，且ROC曲線分析結(jié)果顯示miR-21有較高的靈敏度和特異度[25]，由此提示，miR-21對早期DKD的診斷有較好的價值，其與糖尿病患者腎功能損傷、氧化應(yīng)激狀態(tài)具有密切關(guān)系。

有報道顯示，miR-205協(xié)同高遷移率族蛋白B1(HMGB1)在DKD發(fā)生和發(fā)展中起重要作用[26]，HMGB1被鑒定并證實是miR-205的靶標(biāo)，miR-205通過靶向HMGB1對高葡萄糖誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷起保護作用。過表達(dá)miR-205 或敲低脂蛋白受體6可抑制核因子κB信號通路，進一步調(diào)節(jié)高葡萄糖誘導(dǎo)的系膜細(xì)胞增殖、氧化應(yīng)激、ECM積累和炎癥。

3 小 結(jié)

盡管DKD的發(fā)生機制還未完全闡明，但miRNAs的發(fā)現(xiàn)為DKD的分子水平研究提供了新的方向。miRNAs與DKD的關(guān)系還需要更多的臨床研究來證明，對miRNAs的深入研究及相關(guān)作用機制靶點的認(rèn)識與探索，將為DKD的早期診斷和治療帶來新的思路和方法。