唐立麗 王昕宇 張杰 趙悅 李小悅

遵義醫(yī)科大學(xué)第五附屬（珠海）醫(yī)院急診科、重癥醫(yī)學(xué)科（廣東珠海 519100 ）

急性腎損傷（acute kidney injury， AKI）是指各種病因引起短時(shí)間內(nèi)腎功能快速減退的臨床綜合征，其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜、治療策略有限，具有高發(fā)病率、高病死率、高治療費(fèi)用及進(jìn)展為慢性腎臟病的特點(diǎn)［1］。研究［2］顯示，超50%的ICU 患者發(fā)生過AKI，AKI 可使危重癥患者死亡率增加3 ～ 7 倍，每年導(dǎo)致約200 萬人死亡，約25%的AKI 患者需接受腎臟替代治療。然而現(xiàn)有醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)KI 的機(jī)制認(rèn)知尚淺，深入探索其病理生理機(jī)制、尋找臨床治療的潛在靶點(diǎn)，對(duì)改善AKI 患者預(yù)后、減輕社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)具有重要意義。N6-甲基腺嘌呤（m6A）甲基化廣泛存在于mRNA、miRNA、lncRNA、circRNA等編碼和非編碼RNA 中，通過調(diào)控表觀遺傳修飾參與多種生物學(xué)過程和疾病發(fā)生［3］。近年研究表明m6A 甲基化修飾在AKI 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用，有望成為治療AKI 的有效靶點(diǎn)。本文就m6A 在AKI 中的作用及未來可能的研究方向進(jìn)行綜述，以期為研究AKI 表觀轉(zhuǎn)錄組的調(diào)控作用和研發(fā)新的臨床治療藥物提供一定參考依據(jù)。

1 m6A 甲基化修飾

m6A 甲基化修飾指RNA 腺苷酸第六個(gè)氮原子的甲基化，是真核生物中最常見的RNA 修飾，占所有RNA甲基化的80%以上，多富集于3′編碼區(qū)、長(zhǎng)外顯子區(qū)或接近終止密碼子的RRACH（R=A，G； H=U， C， A）序列中［3］。自1974年首次報(bào)道哺乳動(dòng)物的mRNA 存在m6A 修飾、1978 年證明m6A 促進(jìn)mRNA 降解以及1997 年克隆并發(fā)現(xiàn)甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白3（Methyltransferase-like Protein 3， METTL3）后，人們對(duì)m6 A 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控及其與疾病的關(guān)系進(jìn)行了廣泛探索。m6A 作為RNA 命運(yùn)的主宰因素，通過m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶、去甲基化酶和閱讀蛋白動(dòng)態(tài)可逆地調(diào)控RNA 的剪接、出核、翻譯、穩(wěn)定性和高級(jí)結(jié)構(gòu)，與生命的發(fā)育、代謝、免疫以及腫瘤等多種疾病的發(fā)生息息相關(guān)。

2 m6A 調(diào)控蛋白

m6A 三大調(diào)控蛋白動(dòng)態(tài)互作形成“m6A 開關(guān)”靶控目標(biāo)RNA 命運(yùn)。甲基轉(zhuǎn)移酶（Writer）識(shí)別目標(biāo)RNA 并寫入甲基化修飾，去甲基化酶（Eraser）可擦除甲基化，閱讀蛋白（Reader）特異性結(jié)合m6A 位點(diǎn)、發(fā)揮轉(zhuǎn)錄后調(diào)控功能。 m6A 的修飾與擦除主要發(fā)生在細(xì)胞核，m6A 閱讀發(fā)生在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中。

2.1 m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶m6A 修飾通過m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物（Methyltransferase Complex， MTC）催化介導(dǎo)，MTC 由催化亞基（METTL3/14）和調(diào)控亞基（Wilm′s 腫瘤1 相關(guān)蛋白（WTAP）、Vir 樣m6A 相關(guān)甲基轉(zhuǎn)移酶（VIRMA）、含鋅指CCCH 型13（ZC3H13）、RNA 結(jié)合域蛋白15（RBM15）等）組成，呈“戰(zhàn)馬形”拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)［4］。METTL3 結(jié)合甲基供體S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl-methionine， SAM）、直接催化m6A 修飾，METTL14 識(shí)別并結(jié)合目標(biāo)RNA、變構(gòu)激活和增強(qiáng)METTL3 催化活性，METTL3-METTL14 異二聚體組成MTC 的催化亞基［5］。調(diào)控亞基可調(diào)節(jié)催化亞基活性、RNA結(jié)合能力與區(qū)域選擇性。WTAP和VIRMA組成調(diào)控亞基的核心結(jié)構(gòu)。WTAP 招募并引導(dǎo)催化亞基核定位，與METTL3 結(jié)合穩(wěn)定MTC 結(jié)構(gòu)［6］。VIRMA 充當(dāng)支架蛋白并介導(dǎo)3′編碼區(qū)優(yōu)先甲基化。ZC3H13 增強(qiáng)催化亞基活性和RNA 結(jié)合能力，與VIRMA 結(jié)合后作為橋梁連接RBM15，擴(kuò)展調(diào)控亞基構(gòu)象［4］。RBM15 是一種具有三個(gè)RNA 識(shí)別基序的接頭蛋白，招募并促進(jìn)MTC 結(jié)合目標(biāo)RNA［7］。此外，少數(shù)特定底物RNA 的m6A 修飾由METTL16、METTL5 和ZCCHC4介導(dǎo)［8］。

2.2 m6A 去甲基化酶m6A 修飾系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可逆性由去甲基化酶調(diào)控。目前已知的去甲基化酶包括脂肪和肥胖相關(guān)蛋白（Fat-mass and Obesityassociated Protein， FTO）、ALKB 同源蛋白5（AlkB Homolog 5， ALKBH5）與ALKBH3，三者均為α-酮戊二酸依賴性雙加氧酶alkb 樣超家族成員，以2-氧戊二酸、二價(jià)鐵和氧分子為底物催化目標(biāo)甲基發(fā)生羥基化，形成羥甲基后脫離氮原子完成去甲基化［9］。FTO 是首個(gè)被鑒定的去甲基化酶，可去除多種RNA 和DNA 上的甲基化修飾［10］。ALKBH5在腎臟中高表達(dá)，對(duì)mRNA 具有高效的脫甲基活性，參與核內(nèi)mRNA 的輸出和加工［11］。新型去甲基化酶ALKBH3 僅對(duì)tRNAs 具有底物特異性［12］。

2.3 m6A 閱讀蛋白閱讀蛋白識(shí)別修飾后的m6A 位點(diǎn)、調(diào)控修飾RNA 的生物學(xué)功能。YTH 結(jié)構(gòu)域家族蛋白（YTHDF1/2/3、YTHDC1/2）、胰島素樣生長(zhǎng)因子2-mRNA 結(jié)合蛋白1-3（IGF2BP1/2/3）、異質(zhì)核糖核蛋白家族（hnRNPA2B1、hnRNPC、hnRNPG）、真核起始因子3（eIF3）是最主要的閱讀蛋白。YTHDF1/2/3 是第一組被發(fā)現(xiàn)的胞質(zhì)m6A閱讀蛋白，YTHDF1 促進(jìn)mRNA 翻譯，YTHDF2 加速mRNA 降解，YTHDF3 與YTHDF1 和YTHDF2 相互作用增強(qiáng)翻譯和降解［13-14］。YTHDC1 位于細(xì)胞核內(nèi)，促進(jìn)pre-RNA 的選擇性剪接和mRNA 的核輸出［15］。YTHDC2 在睪丸中高度表達(dá)，是一種RNA 解旋酶，參與調(diào)節(jié)mRNA 翻譯或降解［16］。IGF2BP 1/2/3 可維持mRNA 穩(wěn)定性以及調(diào)控mRNA 選擇性剪接［17］。hnRNPs 家族均位于細(xì)胞核內(nèi)，hnRNPA2B1 調(diào)節(jié)mRNA 剪接和microRNA 成熟［18］，hnRNPC 和hnRNPG 調(diào)節(jié)m6A 修飾轉(zhuǎn)錄本的加工［19］。eIF3 可結(jié)合5'UTR m6A 位點(diǎn)以不依賴帽的方式啟動(dòng)蛋白質(zhì)翻譯［20］。

3 m6A 在AKI 中的生物學(xué)功能

現(xiàn)有研究表明m6A 修飾在AKI 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用，干預(yù)m6A 修飾機(jī)制可影響AKI 的轉(zhuǎn)歸，靶向調(diào)控m6A 有望成為治療AKI 的有效靶點(diǎn)［21］。

3.1 m6A 與膿毒癥性急性腎損傷膿毒癥性急性腎損傷（septic acute kidney injury， SAKI）是ICU患者急性腎損傷的首要原因，占比超過50%，與住院時(shí)間延長(zhǎng)、進(jìn)展為慢性腎臟病和高病死率均相關(guān)［22］。目前研究表明SAKI 的多個(gè)調(diào)控機(jī)制異常均與m6A 失調(diào)相關(guān)。LIU 等［23］通過對(duì)盲腸結(jié)扎穿刺和對(duì)照組小鼠腎組織進(jìn)行RNA 測(cè)序及富集分析發(fā)現(xiàn)，m6A 調(diào)控蛋白與兩組間重要樞紐差異基因（鐵死亡、細(xì)胞凋亡、PI3K-Akt、NF-Kappa B 和IL-17 等炎癥信號(hào)通路）存在密切互作，其中m6A 調(diào)控蛋白對(duì)鐵死亡相關(guān)mmu-miR-7212-5p/Hmox1 軸的調(diào)控機(jī)制可能具有治療SAKI 的潛在臨床意義。

3.1.1 m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶與SAKIMETTL3 是導(dǎo)致SAKI 發(fā)生m6A 失調(diào)的關(guān)鍵調(diào)控蛋白。多個(gè)研究均發(fā)現(xiàn)METTL3 在SAKI 模型中表達(dá)上調(diào)，遺傳和藥理抑制METTL3 可明顯減輕SAKI 腎臟損傷和炎癥反應(yīng)［24-26］。METTL3 以m6A 依賴方式促進(jìn)IGF2BP2結(jié)合并增強(qiáng)TGF-β 活化激酶1 結(jié)合蛋白（TGF-β-activated Kinase 1 Binding Protein 3， TAB 3）mRNA穩(wěn)定性與表達(dá)，加重SAKI 小鼠腎臟炎癥反應(yīng)和程序性細(xì)胞死亡［24］。METTL3 同時(shí)可促進(jìn)mmu-long非編碼RNA121686 表達(dá)，通過海綿吸附miR-328-5p 解除其對(duì)高溫需要因子A3（High Temperature Requirement Factor A3， HtrA3）的翻譯抑制，誘導(dǎo)SAKI 小鼠腎小管上皮細(xì)胞凋亡［25］。METTL3 還通過m6A 修飾促進(jìn)YTHDF1 介導(dǎo)的E3 泛素連接酶小鼠雙微體基因（Murine Double Minute 2， MDM2）翻譯及表達(dá)，誘導(dǎo)抑癌基因p53 泛素化，繼而激活核纖層蛋白B1（Lamin B1， LMNB1）加重SAKI 小鼠腎小管上皮細(xì)胞線粒體損傷和鐵死亡［26］。目前針對(duì)METTL3 抑制劑的研發(fā)尚處于起步階段，干預(yù)METTL3 在SAKI 的治療中具有極大發(fā)展空間。

3.1.2 m6A 去甲基化酶與SAKIm6A 去甲基化酶在SAKI 中的機(jī)制研究相對(duì)較少。研究發(fā)現(xiàn)右美托咪定可逆轉(zhuǎn)SAKI 細(xì)胞模型的ALKBH5 表達(dá)上調(diào)，通過促進(jìn)肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1（metastasisassociated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）mRNA 的m6A 修飾抑制MALAT1 表達(dá)，從而影響人腎臟近端小管上皮（HK-2）細(xì)胞活力、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制炎癥細(xì)胞因子產(chǎn)生，改善腎功能［27］。最新研究發(fā)現(xiàn)，RNA 結(jié)合蛋白R(shí)BM33 可招募并解除ALKBH5 的類泛素化修飾、激活其去甲基化酶活性［28］，這一機(jī)制可能為靶向調(diào)控ALKBH5以治療SAKI 提供有效策略及新靶點(diǎn)。

3.1.3 m6A 閱讀蛋白與SAKI閱讀蛋白是m6A調(diào)控系統(tǒng)的最終執(zhí)行者，甲基轉(zhuǎn)移酶在SAKI 中介導(dǎo)的m6A 修飾均需依賴閱讀蛋白發(fā)揮生物學(xué)功能。IGF2BP1 識(shí)別m6A 修飾直接上調(diào)E2F 轉(zhuǎn)錄因子1（E2F Transcription Factor 1， E2F1）表達(dá)，促進(jìn)NLRP3 炎性小體的亞基巨噬細(xì)胞遷移抑制因子（Macrophage Migration Inhibitory Factor， MIF）轉(zhuǎn)錄翻譯，誘導(dǎo)SAKI 小鼠腎小管上皮細(xì)胞焦亡［29］。膿毒癥患者及膿毒癥小鼠的YTHDF1 表達(dá)下調(diào)，過表達(dá)YTHDF1 可以m6A 依賴方式促進(jìn)含有E3 泛素蛋白連接酶1（WW Domain Containing E3 Ubiquitin Protein Ligase 1， WWP1）翻譯，引起炎癥小體NLRP3 泛素化、抑制半胱天冬酶-1（Caspase-1）依賴性焦亡來緩解腎損傷［30］。

3.2 m6A 與缺血再灌注腎損傷缺血再灌注（ischemia/reperfusion， I/R）腎損傷是指腎臟在缺血基礎(chǔ)上恢復(fù)血流后組織損傷反而加重甚至出現(xiàn)不可逆的損傷現(xiàn)象，易導(dǎo)致慢性腎纖維化，在腎移植術(shù)后、老年人和糖尿病患者中常見［31］。缺血再灌注腎損傷的病理生理機(jī)制至今尚未完全闡明，現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)m6A 失調(diào)可能通過調(diào)控細(xì)胞凋亡、免疫調(diào)節(jié)、自噬、纖維化等多重機(jī)制加重I/R 腎損傷［32］。

3.3 m6A 甲基轉(zhuǎn)移酶與I/R-AKII/R-AKI 患者腎組織和小鼠模型中的METTL3、METTL14 等甲基轉(zhuǎn)移酶表達(dá)升高。METTL3 表達(dá)水平與I/R-AKI小鼠的腎臟損傷程度直接相關(guān)，抑制或沉默METTL3 可改善I/R 誘導(dǎo)的腎損傷和細(xì)胞凋亡，RNA 免疫共沉淀測(cè)序結(jié)果表明METTL3 上調(diào)叉頭盒D1（Foxd1）mRNA 的m6A 修飾水平，繼而誘導(dǎo)I/R 模型細(xì)胞凋亡、加重腎損傷［33］。METTL14 的表達(dá)水平與I/R-AKI 患者的血清肌酐水平呈正相關(guān)，I/R-AKI 模型實(shí)驗(yàn)提示METTL14 可直接靶向增強(qiáng)Yes 相關(guān)蛋白1（YAP1）m6A 修飾，YTHDF1 識(shí)別m6A 修飾位點(diǎn)后特異性結(jié)合并促進(jìn)YAP mRNA 翻譯與表達(dá)，誘導(dǎo)腎小管間質(zhì)纖維化和異常分化、加速I/R 小鼠模型腎纖維化的進(jìn)展［34，35］。

3.4 m6A 去甲基化酶與I/R-AKI去甲基化轉(zhuǎn)移酶在I/R-AKI 中的調(diào)控作用尚存爭(zhēng)議。熊冰瑤等人的研究結(jié)果顯示I/R-AKI 細(xì)胞模型的去甲基化酶FTO 表達(dá)下調(diào)、m6A 修飾水平上升，F(xiàn)TO 介導(dǎo)的RNA m6A 修飾可能通過抑制HK-2 細(xì)胞凋亡減輕腎損傷［36］。不同的是ZHUANG 等［37］研究發(fā)現(xiàn)FTO可去除過氧化物酶體增殖體激活受體γ 輔助激活因子1-α（Peroxisome Proliferator Activating Receptor γ Coactivator 1-α， PGC-1α）mRNA 的m6A 修飾，增加PGC-1α mRNA 穩(wěn)定性及表達(dá)，以恢復(fù)線粒體活性、誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和ROS 產(chǎn)生，而氧化應(yīng)激是介導(dǎo)I/R 腎小管壞死和腎功能障礙的主要機(jī)制。此外，卡格列凈被發(fā)現(xiàn)可抑制I/R 模型去甲基化酶FTO 表達(dá)，促進(jìn)自噬相關(guān)受體SQSTM1 mRNA 的m6A 修飾與表達(dá)、誘導(dǎo)自噬體形成，預(yù)防腎小管細(xì)胞腎纖維化［38］。還有研究顯示，ALKBH5 抑制劑IOX1 可促進(jìn)CC 趨化因子配體28（CC Chemokine Ligand 28， CCL28）mRNA 的m6A 修飾、增強(qiáng)其穩(wěn)定性，從而促進(jìn)調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞分化、調(diào)節(jié)Treg/炎癥細(xì)胞軸，減輕I/R 腎損傷；該作者還發(fā)現(xiàn)ALKBH5在I/R 小鼠腎組織中的表達(dá)具有時(shí)效性，其在造模后12 h 表達(dá)下降，24 ～ 48 h 急劇上升，120 h 恢復(fù)至正常［39］。m6A 修飾在AKI 中的不同作用可能與調(diào)控蛋白的功能具有多面性以及調(diào)控蛋白表達(dá)隨AKI 的發(fā)病時(shí)間而變化等因素相關(guān)，其具體機(jī)理仍需更多研究進(jìn)一步挖掘。

3.5 m6A 與腎毒性藥物相關(guān)急性腎損傷腎毒性藥物暴露是急性腎損傷的重要原因之一，約25%的AKI 病例由腎毒性藥物暴露所導(dǎo)致［40］。順鉑所致急性腎損傷是腫瘤患者化療的常見并發(fā)癥［41］。研究發(fā)現(xiàn)順鉑治療可改變腎臟中的m6A修飾譜。與對(duì)照組相比，順鉑誘導(dǎo)的AKI 小鼠METTL3 和ALKBH5 表達(dá)升高、FTO 表達(dá)降低、m6A修飾總水平上調(diào)，兩組間存在多個(gè)顯著甲基化差異基因，主要富集于代謝和細(xì)胞死亡通路［42］。過表達(dá)FTO 可降低p53 mRNA 的m6A 修飾水平、下調(diào)p53 表達(dá)，逆轉(zhuǎn)順鉑誘導(dǎo)的HK2 細(xì)胞凋亡和腎功能損傷［43］。此外，m6A 轉(zhuǎn)錄圖譜分析提示致癌物質(zhì)鎘（Cadmium， Cd）所致急性腎損傷模型m6A 水平和m6A 調(diào)控蛋白表達(dá)均上調(diào)，m6A 可能通過調(diào)控炎癥和代謝相關(guān)基因影響Cd誘導(dǎo)的腎損傷［44］。有研究觀察到在黏菌素所致AKI 模型中，METTL3 表達(dá)下降導(dǎo)致m6A 失調(diào)，過表達(dá)METTL3 可以m6A依賴方式促進(jìn)miR-873-5p pre-mRNA 的剪接和成熟，miR-873-5p 可上調(diào)Nrf2/HO-1 表達(dá)以對(duì)抗黏菌素誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡［45］。

4 展望與未來

作為RNA 中最普遍的修飾，m6A 將表觀轉(zhuǎn)錄組學(xué)與AKI 的發(fā)生發(fā)展相聯(lián)系，影響腎臟的炎癥反應(yīng)、程序性細(xì)胞死亡、代謝、氧化應(yīng)激、修復(fù)等過程，因此m6A 修飾調(diào)控蛋白有望成為AKI 診治和藥物開發(fā)的潛在分子靶標(biāo)。臨床研究發(fā)現(xiàn)尿m6A調(diào)控蛋白在糖尿病腎病患者中顯著降低并隨腎功能惡化而下降［46］，m6A 調(diào)控蛋白能否作為AKI 的早期診斷及病情嚴(yán)重程度評(píng)估標(biāo)志物的臨床應(yīng)用也極具潛力。目前AKI 中m6A 修飾的研究仍處于早期階段并且具有爭(zhēng)議，m6A 失調(diào)似乎起“雙刃劍”作用，可能與m6A 修飾在表達(dá)上具有時(shí)效性、功能上具有多面性和可調(diào)節(jié)性相關(guān)。同時(shí)m6A 修飾的上游調(diào)控機(jī)制及m6A 修飾介導(dǎo)的RNA 與DNA 之間的串?dāng)_作用在AKI 中的影響尚不明確，目前仍需進(jìn)一步研究為急性腎損傷的發(fā)生發(fā)展提供深入見解。

【Author contributions】TANG Lili consulted relevant references and wrote the article. WANG Xinyu and ZHANG Jie revised the article； ZHAO Yue and LI Xiaoyue reviewed the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.

【Conflict of interest】The authors declare no conflict of interest.