凡 洋 李亞玲 雷 蕾 黃麗嵐 白彝華

糖尿病腎病(diabetic kidney disease,DKD)是一種微血管并發(fā)癥,DKD也是終末期腎臟病(end stage renal disease,ESRD)最常見的病因,且無法治愈[1]。DKD最早可檢測到的臨床表現(xiàn)是微量白蛋白尿,在沒有早期干預(yù)的情況下,大約50%的已確定微量白蛋白尿患者將進(jìn)展為大量白蛋白尿,這比正常白蛋白尿患者進(jìn)展為ESRD的風(fēng)險高10倍[2]。DKD主要病理變化包括細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)增多及異常沉積、腎小管間質(zhì)纖維化以及腎小球硬化,炎癥在DKD中也起著重要作用[3]。研究者在細(xì)菌中首次發(fā)現(xiàn)第一個可調(diào)控的非編碼RNA (non-coding RNA,ncRNA),隨后ncRNA在大多數(shù)真核生物中陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)[4]?；谵D(zhuǎn)錄本長度ncRNA可分為長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和短鏈非編碼RNA,其中轉(zhuǎn)錄本長度>200個核苷酸的非編碼RNA稱為lncRNA,lncRNA不具備蛋白質(zhì)編碼能力[5]。

lncRNA通過與DNA、RNA和蛋白質(zhì)相互作用,介導(dǎo)不同機(jī)制來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄、RNA加工、RNA干擾和翻譯,且lncRNA的特異性表達(dá)和定位不同導(dǎo)致lncRNA在不同細(xì)胞類型中可能具有不同的功能[6]。lncRNA在生物學(xué)過程中發(fā)揮的重要作用使其逐漸成為研究熱點。越來越多研究表明,lncRNA在癌癥、心血管疾病、腎臟疾病等中均具有重要功能。近年來研究表明,lncRNA應(yīng)對高血糖、高血壓和高血脂等危險因素并發(fā)的DKD的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用[7]。作為DKD新的調(diào)節(jié)因子,lncRNA在DKD發(fā)生、發(fā)展過程中可能作用機(jī)制以及近年來研究進(jìn)展將在本文中進(jìn)行綜述。

一、lncRNA在DKD中的表達(dá)

為了探索lncRNA在DKD的表達(dá)及其有可能涉及的相關(guān)通路,Zhao等[8]通過檢索截止到2021年3月1日的多個中外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫,對于DKD患者中表達(dá)失調(diào)的lncRNA,進(jìn)行生物信息學(xué)分析,尋找lncRNA的潛在靶基因,并進(jìn)行KEGG通路富集分析,結(jié)果顯示,與對照組比較DKD患者血清、血漿和腎臟樣本中存在8個lncRNA失調(diào),此外,5種lncRNA參與疾病相關(guān)信號通路。Chen等[9]建立了DKD小鼠模型,通過基因微陣列分析比較了DKD模型組和對照組小鼠腎臟組織中l(wèi)ncRNA的表達(dá)模式并采用反轉(zhuǎn)錄PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)驗證,結(jié)果顯示在DKD小鼠中差異表達(dá)的lncRNA有311個,其中105個顯著上調(diào),206個顯著下調(diào)。這些研究表明lncRNA與DKD 關(guān)系緊密,lncRNA可能通過不同靶基因或調(diào)控不同分子通路影響DKD。

二、不同類型lncRNA在DKD中的研究進(jìn)展

1.lncRNA MALAT1在DKD中的研究進(jìn)展:肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1)是研究較多的lncRNA之一。lncRNA MALAT1是位于人類染色體11q13.1的基因間轉(zhuǎn)錄本,長約8.7kb,參與多種癌癥的發(fā)生、發(fā)展[10]。除了參與癌癥的病理生理過程,lncRNA MALAT1在糖尿病并發(fā)癥中也發(fā)揮重要作用,其在不同類型的糖尿病并發(fā)癥如糖尿病心肌病、糖尿病性視網(wǎng)膜病變、DKD等疾病中的表達(dá)趨勢一致,在DKD小鼠腎臟組織中l(wèi)ncRNA MALAT1表達(dá)上調(diào)[11]。為研究lncRNA MALAT1在DKD患者中的表達(dá)水平及臨床意義,Zhou等[12]檢測了27例DKD患者和14例健康對照者血漿中l(wèi)ncRNA MALAT的表達(dá)水平同時評估其與腎功能指標(biāo)的相關(guān)性,結(jié)果表明,與對照組比較,DKD組外周血單個核細(xì)胞中l(wèi)ncRNA MALAT1表達(dá)顯著上調(diào),lncRNA MALAT1水平與尿白蛋白和尿肌酐的比值、尿β2-微球蛋白、尿α1-微球蛋白、肌酐呈正相關(guān),提示lncRNA MALAT1參與腎臟損傷。

有研究報道,在高糖誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞中l(wèi)ncRNA MALAT1表達(dá)升高,lncRNA MALAT1能誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞損傷且發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT),敲低lncRNA MALAT1后腎損傷以及EMT相關(guān)指標(biāo)的表達(dá)發(fā)生了逆轉(zhuǎn)[13]。Song等[14]研究發(fā)現(xiàn),過表達(dá)lncRNA MALAT1、LIN28A或Nox4能降低細(xì)胞活力,增強細(xì)胞凋亡、活性氧生成和炎性細(xì)胞因子分泌,為了探索三者與DKD 關(guān)系,應(yīng)用RNA免疫共沉淀和RNA pull-down實驗分析人腎小管細(xì)胞和人胚腎細(xì)胞中l(wèi)ncRNA MALAT1、LIN28A和Nox4之間的相互作用。結(jié)果表明lncRNA MALAT1通過與LIN28A相互作用并激活Nox4/AMPK/mTOR信號通路加重腎小管損傷。以上研究表明,lncRNA MALAT1在DKD中的高表達(dá)與DKD發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),這可能為DKD提供一定的臨床診斷價值,但其涉及的作用機(jī)制仍需更多的深入研究。

2.lncRNA NEAT1在DKD中的研究進(jìn)展:核富集轉(zhuǎn)錄體1 (nuclear-enriched abundant transcript 1,NEAT1)由NEAT1v1 (3.7kb)和NEAT1v2 (23kb)兩種異構(gòu)體轉(zhuǎn)錄本組成,NEAT1通過招募轉(zhuǎn)錄因子并將其與基因啟動子隔離,從而改變基因轉(zhuǎn)錄,表觀遺傳調(diào)控基因表達(dá)[15]。Yang等[16]構(gòu)建的DKD動物模型的腎臟組織以及牛血清白蛋白誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞中l(wèi)ncRNA NEAT1表達(dá)均顯著增高,在牛血清白蛋白誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞中過表達(dá)lncRNA NEAT1可顯著增加纖維化和EMT標(biāo)志物水平,而過表達(dá)DKD保護(hù)蛋白Klotho可以逆轉(zhuǎn)lncRNA NEAT1的高表達(dá)。生物信息學(xué)分析篩選出miR-23c是lncRNA NEAT1的潛在靶點,雙熒光素酶報告發(fā)現(xiàn),miR-23c與lncRNA NEAT1結(jié)合,lncRNA NEAT1通過吸附miR-23c促進(jìn)高糖誘導(dǎo)的小鼠系膜細(xì)胞增殖、纖維化和EMT,并抑制其凋亡,表明lncRNA NEAT1和miR-23c可能是治療DKD的潛在治療靶點[17]。也有研究表明,lncRNA NEAT1在早期DKD患者尿液及血清中上調(diào)并抑制miRNA93和miRNA29a功能,同時增強miRNA21和miRNA124活性,lncRNAs NEAT1通過調(diào)節(jié)miRNA的表達(dá)和活性在腎小球和腎小管水平的不同細(xì)胞類型中發(fā)揮不同的功能繼而參與DKD發(fā)生、發(fā)展[18]。這些研究提示,lncRNA NEAT1可能通過不同機(jī)制促進(jìn)DKD纖維化以及EMT,也可能介導(dǎo)miRNA的表達(dá)參與DKD發(fā)生、發(fā)展,將來能作為DKD治療的有效標(biāo)志物和潛在治療靶點,但仍需要進(jìn)一步的探索。

3.lncRNA TUG1在DKD中的研究進(jìn)展:?；撬嵘险{(diào)基因1(taurine upregulated gene 1,TUG1)定位于染色體22q12.2區(qū)段,長度為7.1kb,最初被認(rèn)為是嚙齒類動物視網(wǎng)膜發(fā)育的關(guān)鍵因子[19]。lncRNA TUG1已被證明在多種癌癥中異常表達(dá),可能通過調(diào)控細(xì)胞增殖、侵襲、凋亡、分化和耐藥等過程,介導(dǎo)腫瘤發(fā)生、發(fā)展和細(xì)胞代謝[20]。也有研究發(fā)現(xiàn),lncRNA TUG1在DKD患者尿液和血清中下調(diào)并增強miRNA 93和miRNA 29a表達(dá),抑制miRNA 21和miRNA 124活性,同時對足細(xì)胞具有保護(hù)作用,表明lncRNA TUG1通過與特定miRNA相互作用在DKD中發(fā)揮腎臟保護(hù)功能[18]。Long等[21]研究發(fā)現(xiàn),TUG1是糖尿病環(huán)境中差異表達(dá)的lncRNA,在糖尿病小鼠的足細(xì)胞中l(wèi)ncRNA TUG1的表達(dá)顯著降低,過表達(dá)lncRNA TUG1能與PGC-1α相互作用并調(diào)節(jié)糖尿病環(huán)境中足細(xì)胞的線粒體生物能量學(xué),從而改善了與DKD相關(guān)的生化和組織學(xué)特征。也有研究證明,lncRNA TUG1在糖尿病大鼠和高糖誘導(dǎo)的系膜細(xì)胞中表達(dá)下調(diào),過表達(dá)lncRNA TUG1后減輕糖尿病大鼠腎臟病變,如糖尿病大鼠腎臟重量、24h尿蛋白、血尿素氮和血肌酐水平顯著降低,過表達(dá)lncRNA TUG1也可通過抑制PI3K/Akt通路抑制DKD系膜細(xì)胞增殖和ECM積聚[22]。以上研究提示lncRNA TUG1在DKD疾病進(jìn)程中發(fā)揮重要作用,有極大的可能性成為DKD防治的新靶點,但仍缺乏一定的臨床研究。

4.lncRNA KCNQ1OT1在DKD中的研究進(jìn)展:KCNQ1重疊轉(zhuǎn)錄物1(KCNQ1 overlap transcript 1,KCNQ1OT1)位于染色體11p15.5,是長度為91kb的非剪接lncRNA,KCNQ1OT1通過調(diào)節(jié)癌細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、遷移和侵襲參與肺癌、肝癌、乳腺癌等人類癌癥的發(fā)生、發(fā)展[23]。Jie等[24]在高糖條件下培養(yǎng)人腎小球系膜細(xì)胞和人腎小球內(nèi)皮細(xì)胞作為DKD細(xì)胞模型,結(jié)果顯示,在DKD細(xì)胞模型中l(wèi)ncRNA KCNQ1OT1和SORBS2升高,同時發(fā)現(xiàn)lncRNA KCNQ1OT1通過直接靶向miR-18b-5p調(diào)控SORBS2的表達(dá),敲低lncRNA KCNQ1OT1能抑制抑制NF-κB通路的激活,敲低lncRNA KCNQ1OT1和敲低SORBS2均抑制DKD細(xì)胞增殖和纖維化。Xu等[25]收集33例DKD患者和30例健康志愿者的血液樣本,同時收集10例DKD患者和10例腎臟形態(tài)正?；颊叩哪I活檢組織,發(fā)現(xiàn)lncRNA KCNQ1OT1在DKD患者的血液和腎活檢組織以及高糖培養(yǎng)的人腎小球系膜細(xì)胞中顯著高表達(dá),敲低lncRNA KCNQ1OT1能抑制高糖處理的人腎小球系膜細(xì)胞增殖、ECM積聚、炎癥和氧化應(yīng)激,這可能是通過介導(dǎo)miR-147a / SOX6軸實現(xiàn)的[25]。

有研究發(fā)現(xiàn),lncRNA KCNQ1OT1在DKD患者外周血單個核細(xì)胞中表達(dá)異常升高,之后研究者同時將30只Wistar大鼠分為對照組、糖尿病組和DKD模型組,檢測并比較3組大鼠腎臟組織中l(wèi)ncRNA KCNQ1OT1和MEK/ERK通路相關(guān)分子的表達(dá),結(jié)果顯示,DKD組大鼠lncRNA KCNQ1OT1、MEK-5、ERK2相對表達(dá)量最高,且lncRNA KCNQ1OT1與MEK-5、ERK2表達(dá)呈正相關(guān),說明DKD中l(wèi)ncRNA KCNQ1OT1的增加可能與MEK/ERK信號通路的激活相關(guān)[26]。lncRNA KCNQ1OT1在DKD發(fā)生、發(fā)展過程中起著促進(jìn)作用,提示靶向lncRNA KCNQ1OT1可能對延緩DKD進(jìn)展具有積極作用,但仍需進(jìn)一步研究探索。

5.lncRNA MIAT在DKD中的研究進(jìn)展:心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄本(myocardial infarction-associated transcript,MIAT)是位于22q12.1染色體的非編碼轉(zhuǎn)錄本,可以在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達(dá),lncRNA MIAT可影響細(xì)胞活力、增殖和侵襲能力,同時也能影響細(xì)胞凋亡,最初被認(rèn)為是心肌梗死的易感位點,隨后被發(fā)現(xiàn)參與幾種人類癌癥的發(fā)生、發(fā)展[27]。在一項單變量線性回歸分析中,結(jié)果顯示尿液和血清lncRNA MIAT與尿和血清miRNA-93和miRNA-29a以及估算腎小球濾過率之間直接相關(guān),且lncRNA MIAT在DKD患者尿液和血液中下調(diào),說明lncRNA MIAT可能是通過調(diào)節(jié)miRNAs的表達(dá)和活性參與DKD發(fā)生、發(fā)展[18]。Dong等[28]研究證實,miR-182-5p是lncRNA MIAT的miRNA靶標(biāo),敲低lncRNA MIAT后能上調(diào)miR-182-5p水平從而促進(jìn)高糖培養(yǎng)的人腎小管上皮細(xì)胞的細(xì)胞損傷、炎癥,也能促進(jìn)NF-κB通路的活化,并調(diào)節(jié)miR-182 -5p靶基因GPRC5A的表達(dá),證實lncRNA MIAT通過調(diào)控miR-182-5p/GPRC5A軸,使NF-κB通路失活,阻礙DKD的發(fā)生、發(fā)展[28]。

另一項研究發(fā)現(xiàn),lncRNA MIAT在DKD患者的腎臟組織中以及高糖處理的系膜細(xì)胞中表達(dá)水平增高,而敲低lncRNA MIAT后可以逆轉(zhuǎn)高糖處理的系膜細(xì)胞中的ECM蛋白如Ⅳ型膠原、纖維連接蛋白的高表達(dá),并證實miR-147a為lncRNA MIAT的靶基因,最終表明lncRNA MIAT通過靶向miR-147a同時釋放E2F3誘導(dǎo)高糖誘導(dǎo)的系膜細(xì)胞增殖和ECM蛋白含量,最終促進(jìn)DKD細(xì)胞增殖以及纖維化[29]。對于lncRNA MIAT的臨床研究和基礎(chǔ)研究都較為匱乏,且以上研究提示,lncRNA MIAT可能通過靶向不同的miRNA在DKD發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮完全不同的作用,所以需要更深入的科學(xué)研究為lncRNA MIAT作為DKD治療靶點提供堅實的基礎(chǔ)。

6.lncRNA GAS5在DKD中的研究進(jìn)展:生長停滯特異性轉(zhuǎn)錄本5(growth arrest-specific transcript 5,GAS5)定位于染色體1q25,由630個核苷酸組成,是在多種人類癌癥中具有抑癌作用的lncRNA之一[30]。近年來有研究發(fā)現(xiàn),lncRNA GAS5與DKD存在一定的聯(lián)系,研究者共收集了60例2型糖尿病伴DKD患者和不伴DKD患者的腎臟組織,發(fā)現(xiàn)lncRNA GAS5在2型糖尿病伴DKD患者的腎臟組織中的表達(dá)水平較無DKD患者降低,且lncRNA GAS5與DKD相關(guān)并發(fā)癥的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān),同時發(fā)現(xiàn)過表達(dá)lncRNA GAS5可顯著抑制高糖培養(yǎng)的系膜細(xì)胞的細(xì)胞增殖和纖維化[31]。Xie等[32]通過star Base軟件預(yù)測GAS5可能與miR-452-5p結(jié)合,雙熒光素酶報告實驗證實了這一可能,并發(fā)現(xiàn)在高糖誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞中GAS5表達(dá)降低的同時miR-452-5p表達(dá)上調(diào),而過表達(dá)GAS5可下調(diào)高糖誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞中miR-452-5p的表達(dá)并抑制細(xì)胞炎癥、氧化應(yīng)激和焦亡。而另一項研究得出了不同的結(jié)論,研究發(fā)現(xiàn),lncRNA GAS5在轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor beta 1, TGF-β1)處理的腎小管上皮細(xì)胞和DKD小鼠腎臟中的表達(dá)水平均增高,而敲低lncRNA GAS5可緩解腎小管上皮纖維化,最終得出lncRNA GAS5通過吸附miR-96-5p促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞纖維化的結(jié)論[33]。以上研究表明,lncRNA GAS5或許是DKD發(fā)生、發(fā)展過程中的重要調(diào)節(jié)因子,但其發(fā)揮的具體作用及涉及的不同機(jī)制尚不清楚,所以對其更深入研究可能在未來使得lncRNA GAS5成為DKD治療的新靶點。

三、展 望

DKD最初始的變化是腎小球超濾過伴蛋白尿進(jìn)行性增多,在病程中受蛋白尿、高血糖、高血壓、血脂異常、肥胖、吸煙等多種危險因素的影響。目前針對DKD的治療以藥物治療為主,主要集中于控制血糖、血壓,調(diào)節(jié)生活方式,保護(hù)腎功能等方面,但藥物治療的DKD效果有限。作為威脅人類公共健康的疾病,探尋DKD新的治療方法具有十分重要的意義。近年來lncRNA逐漸進(jìn)入人們視野并成為研究熱點,多數(shù)研究集中于lncRNA在人類腫瘤的作用及其可能機(jī)制。近年來大量研究也證實,許多l(xiāng)ncRNA與DKD發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),lncRNA通過調(diào)控細(xì)胞增殖、凋亡,炎癥、纖維化參與DKD的發(fā)生、發(fā)展,其中涉及到不同分子機(jī)制以及通路。

綜上所述,不同種類lncRNA參與DKD發(fā)生、發(fā)展的作用不全相同,部分促進(jìn)DKD發(fā)生、發(fā)展,而部分對DKD具有保護(hù)作用,并且同一lncRNA在DKD腎臟不同部位的不同細(xì)胞中也可能通過介導(dǎo)不同靶點以及信號通路發(fā)揮不同作用。而許多研究集中于動物實驗以及細(xì)胞實驗,缺乏足夠樣本量的臨床研究,所以若想將lncRNA轉(zhuǎn)移到臨床治療上,仍需要大量的深入研究進(jìn)一步探索lncRNA與DKD之間的關(guān)系。但這并不能否認(rèn)lncRNA作為新的靶點在DKD治療中潛在的可能性,多種lncRNA在DKD患者血液、尿液以及腎臟組織中存在差異表達(dá),說明lncRNA成為DKD發(fā)生、發(fā)展的生物學(xué)標(biāo)志物存在著巨大的可能性,隨著對lncRNA更為深入的研究,相信將來lncRNA可作為診斷DKD、判斷DKD分期以及預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志物應(yīng)用于臨床,為患者帶來福音。以上為探索DKD的潛在的預(yù)防措施以及治療方法提供了新的思路,為DKD治療探尋新的有效的治療靶點提供了理論基礎(chǔ)。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。