腎間質(zhì)纖維化中MicroRNA表達(dá)研究進(jìn)展

孟祥娟，崔玉杰，李紅娟，安惠霞

（哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院腎內(nèi)科三病區(qū)，黑龍江哈爾濱150086）

腎間質(zhì)纖維化中MicroRNA表達(dá)研究進(jìn)展

孟祥娟，崔玉杰，李紅娟，安惠霞

（哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院腎內(nèi)科三病區(qū)，黑龍江哈爾濱150086）

MicroRNA（miRNA）是一種高度保守、內(nèi)源性的非編碼小分子RNA，主要參與生物體中轉(zhuǎn)錄后水平基因表達(dá)的調(diào)控。miRNAs在各種腎臟疾病的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。腎間質(zhì)纖維化是各種慢性腎臟病進(jìn)展至終末期，最終導(dǎo)致器官功能丟失的共同的病理過程和特征。轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）在腎纖維化過程中是公認(rèn)的一個(gè)重要的介質(zhì)，它能刺激細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的積聚并損害腎功能。近年研究發(fā)現(xiàn)，在腎臟組織中存在的一些miRNAs對腎臟纖維化的發(fā)生與發(fā)展有著重要的作用，深入地了解它們之間的關(guān)系可以為臨床腎臟纖維化的治療提供新的治療靶點(diǎn)。

MicroRNA； 腎疾??； 腎纖維化； TGF-β信號

miRNA是一種內(nèi)源性的非編碼小分子 RNA，在生物體內(nèi)主要通過對靶基因表達(dá)調(diào)控發(fā)揮作用。miRNA對細(xì)胞的增殖與分化、胚胎的發(fā)育、信號的傳導(dǎo)、器官的形成、腫瘤的發(fā)生及人類的一些相關(guān)疾病的調(diào)控有著重要的作用[1]。近年已有研究表明，miRNA在腎間質(zhì)纖維化進(jìn)程中有明確的表達(dá)，可能為腎纖維化治療提供新的靶點(diǎn)[2]。本文就最近有關(guān)miRNA在腎間質(zhì)纖維化進(jìn)程中的表達(dá)及相關(guān)調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行如下綜述。

1 miRNA概述

miRNA是一種高度保守、內(nèi)源性的非編碼長度約為22nt的小分子RNA，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達(dá)。miRNA表達(dá)具有組織特異性。研究發(fā)現(xiàn)，與其他器官相比，miR-192、miR-194、miR-204、miR-215及miR-216等在腎組織中的表達(dá)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他器官，并且腎臟皮質(zhì)和髓質(zhì)的miRNA表達(dá)譜也有所差別[3]。

2 miRNA的生物合成

miRNA的生物合成有多個(gè)步驟：①首先在細(xì)胞核內(nèi)編碼 miRNA的基因被 RNA聚合酶Ⅱ（RNase II）轉(zhuǎn)錄成一個(gè)帶有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的雙鏈pri-mRNA，primRNA在核內(nèi)被RNaseIII型核酸內(nèi)切酶Drosha和DGCR8（一種RNA結(jié)合蛋白）剪切后形成前體miRNA（pre-mRNA）[4]；②pre-mRNA在Exportin 5轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用下，從核內(nèi)轉(zhuǎn)入細(xì)胞質(zhì)中[5]；③胞質(zhì)中的pre-mRNA在另一種核糖核酸酶III Dicer酶作用下，被切割成一個(gè)約含有22個(gè)核苷酸的雙鏈miRNA；④成熟miRNA與其互補(bǔ)序列互相結(jié)合成所謂miRNA-miRNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，隨后雙螺旋解旋，其中一條結(jié)合到RNA誘導(dǎo)的基因抑制復(fù)合體發(fā)揮作用，另一條miRNA則被降解[6]。成熟的miRNA誘導(dǎo)RISC復(fù)合體識別并結(jié)合于靶 mRNA的3’端非翻譯區(qū)，miRISC則降解靶mRNA或在翻譯水平抑制該基因的翻譯過程。

3 MicroRNA參與TGF-β／Smads傳導(dǎo)通路對腎纖維化產(chǎn)生調(diào)控作用

腎間質(zhì)纖維化是各種不同病因?qū)е侣阅I病進(jìn)展到終末期腎?。╡nd-estage renal disease，ESRD）的最終共同病變過程，主要表現(xiàn)為正常腎單位的丟失，大量成纖維細(xì)胞及肌成纖維細(xì)胞增生，膠原纖維和纖連蛋白（fibroneetion，F(xiàn)N）等細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）堆積，導(dǎo)致腎小管間質(zhì)纖維化（tubulo interstitial fibrosis，TIF）和腎小球硬化（glomerulosclerosis），最終導(dǎo)致腎臟功能喪失[7]。越來越多的研究證明TGF-β是最主要的前促纖維化因子。最近的研究表明，腎纖維化中TGF-β可以對miRNA進(jìn)行調(diào)控。在纖維化中主要起作用的是TGF-β1，TGF-β1誘導(dǎo)miR-21、mir-192、mir-382、mir-377及mir-433的表達(dá)，但抑制miR-29和mir-200家族的表達(dá)[8-9]。

腎間質(zhì)纖維化中TGF-β是最主要的生長因子，TGF-β／Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是腎纖維化的主要通路。TGF-β／Smads傳導(dǎo)通路可以在轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平對microRNA進(jìn)行調(diào)控；而microRNA也可從轉(zhuǎn)錄后水平抑制TGF-β／Smads信號傳導(dǎo)通路的相關(guān)基因表達(dá)。從而，TGF-β信號成為研究各種原因所致腎臟病變的潛在靶點(diǎn)。

3．1 miRNA-29家族 miR-29家族由兩個(gè)不同位點(diǎn)的基因組編碼的三名成員組成，包括29a、29b及29c。miR-29在腎、肺和心臟中表達(dá)顯著。大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，miR-29具有抗纖維化作用。miRNA-29在人和鼠的腎、肺、心臟纖維化模型中呈低表達(dá)[10]。Qin等[11]采用miRNA微陣列和實(shí)時(shí)熒光定量發(fā)現(xiàn)，在 UUO模型腎病野生小鼠中，miR-29家族成員miR-29a、miR-29b及miR-29c存在明顯的減少，而在Smad3基因敲除小鼠中表達(dá)則顯著增加。TGF-β1通過Smad3信號通路減少miRNA-29家族的表達(dá)，以增加膠原基因表達(dá)和蛋白表達(dá)、細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)腎臟纖維化。同樣，在糖尿病腎病纖維化發(fā)生的初始和進(jìn)展階段證實(shí)，TGF-β1減少miRNA-29家族（a／b／c）的表達(dá)，增加了膠原基因和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的表達(dá)；用Rho激酶抑制劑一法舒地爾治療糖尿病單側(cè)腎臟切除小鼠，miR-29家族成員表達(dá)改善[12]。由此可見，miR-29是TGF-β／Smad介導(dǎo)的纖維化的下游的抑制劑，在調(diào)控腎臟疾病的發(fā)病過程中起著腎臟保護(hù)作用，藥物性調(diào)控這些miRNAs的表達(dá)對腎臟纖維化的發(fā)生具有潛在的治療作用。

3．2 miR-200家族 miR-200家族包括miR-200a、miR-200b、miR-200C、miR-429及miR-141等5個(gè)成員。按照其分布的不同可分為2組：一組位于l號染色體，由miR-200a、miR-200b和miR-429組成，另一組則位于l2號染色體上，包括miR-200c和miR-l4l。由于miR-200b、miR-200c和miR-429具有相同的核心序列 AAUACU，miR-200a、miR-141有共同核心序列AACACU，預(yù)測同一家族中的成員可能具有相似的靶基因譜，并可能參與相關(guān)的生理過程，miR-200家族具有維持上皮細(xì)胞表型的作用，并參與EMT的調(diào)控。miR-200家族通過靶向抑制ZEB1（鋅指e-盒結(jié)合蛋白1）和ZEB2等E-cadherin的轉(zhuǎn)錄抑制因子，從而上調(diào)E-cadherin水平，抑制EMT發(fā)生，從而恢復(fù)上皮細(xì)胞表型，延緩腎臟纖維化的進(jìn)展[13]。有研究表明，TGF-β1和TGF-β2可顯著下調(diào)大鼠近端小管上皮細(xì)胞（NRK52E）中miR-200a的表達(dá)。并且發(fā)現(xiàn)miR-200a過表達(dá)抑制TGF-β2表達(dá)，降低Smad3活性和緩解TGF-β1誘導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白合成，從而改善腎纖維化。在UUO模型中發(fā)現(xiàn)miR-200家族，miR-200b可改善腎小管間質(zhì)纖維化，因此，miRNA-200b可能成為抗腎臟纖維化治療的新靶點(diǎn)[13]。

3．3 miR-21 正常腎臟miR-21呈低表達(dá)，大量研究表明，miR-21在腎纖維化的動(dòng)物模型和患者腎組織中的表達(dá)都顯著上調(diào)。從梗阻性腎病和糖尿病腎病的小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，miR-21高表達(dá)主要分布在腎小管間質(zhì)和腎小球發(fā)生纖維化區(qū)域[14]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在心衰和心臟缺血再灌注中，也證明了miRNA-21表達(dá)水平與腎間質(zhì)纖維化密切相關(guān)[15]。在特發(fā)性肺纖維化患者與博萊霉素誘導(dǎo)的肺纖維化模型中miR-21表達(dá)上調(diào)，應(yīng)用反義寡核苷酸抑制miR-21的表達(dá)，從而減緩了肺部纖維化的進(jìn)程[16]。與單側(cè)輸尿管阻塞（UUO）和腎缺血再灌注損傷（ISI）模型結(jié)果一致，miR-21基因型缺乏的小鼠減輕了腎小管萎縮、腎臟纖維化和 p42／p44 MAP激酶活化[17]。綜上考慮，miRNA-21在腎纖維化過程中可能起關(guān)鍵的致病作用。

miR-21導(dǎo)致纖維化機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，miR-21能抑制PTEN從而激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）以及Akt的活性，近而增加MMP-2積聚[18]。SPRY是RAS／MEK／ERK的抑制劑，miR-21抑制SPRY而致ERK激活，促進(jìn)TGF-β誘導(dǎo)纖維化[19]。心肌纖維化實(shí)驗(yàn)證實(shí)，磷酸酶張力蛋白同源物（PTEN）和SPRY是miR-21潛在治療靶點(diǎn)。在心臟，抑制miR-21減少ERK-MAPK活性和間質(zhì)纖維化[20]。

TGF-β／Smad途徑能夠促進(jìn)miR-21在腎纖維化組織中表達(dá)增加，TGF-β傳導(dǎo)信號促進(jìn)miR-21的合成不僅通過增加轉(zhuǎn)錄合成，還通過增加PRI-miR-21的轉(zhuǎn)錄后加工。TGF-β通過Smad3誘導(dǎo)miR-2l表達(dá)，而Smad2抑制其表達(dá)，Smad7過表達(dá)會(huì)抑制Smad3活性而阻斷TGF-β通路。相反，miR-21可通過抑制Smad7而促進(jìn)TGF-β，miR-21通過一個(gè)前饋回路，放大信號TGF-β并促進(jìn)纖維化，miR-21也可以通過其他的機(jī)制促進(jìn)纖維化，如激活ERK／MAP激酶信號，并抑制細(xì)胞凋亡及促進(jìn)成纖維細(xì)胞增 殖[21]。

綜上所述，miR-21的異常表達(dá)可能與腎纖維化相關(guān)，而TGF-β信號通路可能正向調(diào)控miR-21的表達(dá)，miR-21可能作為腎臟病的潛在治療靶點(diǎn)。近年來發(fā)現(xiàn)與纖維化相關(guān)的miR-21的靶基因越來越多，應(yīng)該更進(jìn)一步研究在腎纖維化中miR-21是如何調(diào)控這些靶基因。

3．4 miR-192 miR-192在腎臟的表達(dá)水平顯著高于其他器官。Kato等[22]發(fā)現(xiàn)，在糖尿病腎病小鼠模型的系膜細(xì)胞中，TGF-β能夠上調(diào)miRNA-192的水平，而miR-192通過作用于SIP1和ZEB1 mRNA的表達(dá)調(diào)控膠原蛋白的產(chǎn)生，參與促進(jìn)TGF-β誘導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)積聚。miR-192的過表達(dá)增加TGF-β導(dǎo)致的纖維化反應(yīng)。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，miR-192抑制劑顯著上調(diào)ZEB1／2的表達(dá)，減少尿蛋白，并降低膠原和纖維連接蛋白的表達(dá)，從而改善腎纖維化[23]。miR-192基因敲I型糖尿病小鼠模型表明，降低蛋白尿，減輕腎纖維化[24]。綜上所述，TGF-β上調(diào)miR-192表達(dá)，促進(jìn)腎纖維化。與此相對的是，在體外用TGF-β刺激近端腎小管上皮細(xì)胞（proximal tubular epithelial cells，PTCs）出現(xiàn)miR-192表達(dá)降低[25]；miR-192的這種低表達(dá)與腎小管間質(zhì)纖維化及腎小球?yàn)V過率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）降低有關(guān)；在人類及糖尿病腎病動(dòng)物模型miR-192表達(dá)差異說明了miRNA在腎臟研究中的復(fù)雜性，miR-192的在不同的物種纖維化的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3．5 miR-433 miR-433早期的研究集中在癌癥中的作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，miR-433通過TGF-β／Smad3通路在腎纖維發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。在體外，TGF-β刺激腎小管上皮細(xì)胞誘導(dǎo)miR-433表達(dá)，從而促進(jìn)纖維化，miR-433過表達(dá)促進(jìn)TGF-β1誘導(dǎo)膠原基質(zhì)在腎小管上皮細(xì)胞的積聚[26]。體內(nèi)梗阻性腎病發(fā)現(xiàn)，抑制miR-433表達(dá)，可以延緩腎間質(zhì)纖維化的進(jìn)展?？姑敢种莆?（AZIN1）是腎纖維化中的一種保護(hù)蛋白，和miR-433有共同靶點(diǎn)，AZIN1過表達(dá)能抑制纖維蛋白的表達(dá)[26]。AZIN1促進(jìn)多胺合成；多胺的耗竭激活TGF-β信號，增加TGF-β1、TβRI及Smad3表達(dá)。在腎纖維化miR-433高表達(dá)抑制AZIN1表達(dá)，形成正反饋放大TGF-β的信號并促進(jìn)纖維化。

4 MicroRNAs與腎臟纖維化診療

由于miRNA組織特異性及檢測的穩(wěn)定性，血液和尿液中的miRNA可能是腎臟疾病潛在的生物標(biāo)志物。越來越多的證據(jù)表明，血漿中miRNAs成為腫瘤的早期診斷、預(yù)后和器官損傷的無創(chuàng)生物標(biāo)志物。對嚴(yán)重的腎間質(zhì)纖維化及腎小管萎縮患者的檢測發(fā)現(xiàn)，其體內(nèi)循環(huán)miR-21呈高水平。糖尿病腎病患者，尿液中 27種miRNA表達(dá)異常，之前的研究發(fā)現(xiàn)，27種miRNAs參與糖尿病腎病腎間質(zhì)纖維化的信號傳導(dǎo)途徑[27]。據(jù)報(bào)道 IgA腎病患者，尿中 miR-29c、miR-29b的水平與蛋白尿及腎功能相關(guān)，尿miR-93水平與腎小球疤痕密切相關(guān)[28]。miRNA在不同腎臟疾病表達(dá)的差異性，并且在血、尿中檢測到，可將其作為診斷不同疾病的工具，但miRNA應(yīng)用于臨床仍需要大量研究驗(yàn)證。雖然如此，miRNA在腎臟疾病領(lǐng)域中有著很好前景，需進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語

大量研究已經(jīng)證實(shí)了miRNAs與腎間質(zhì)纖維化之間的關(guān)系，miRNAs的組織特異性，對靶基因的調(diào)控具有高度特異性，隨著對其研究的不斷加深，特定miRNAs有望作為腎臟疾病基因治療的一種潛在靶點(diǎn)。但是對腎纖維化的相關(guān)治療及臨床應(yīng)用的研究仍較少，并且miRNAs對不同信號通路調(diào)控蛋白的調(diào)控機(jī)制還不清楚，仍需要進(jìn)一步深入研究和實(shí)踐。

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（檀葉青編輯）

Progress of MicroRNA Expression in Renal Interstitial Fibrosis

MENG Xiang-juan，CUI Yu-jie，LI Hong-juan，AN Hui-xia
（Department of Nephrology，the Second affiliation Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150086，China）

MicroRNA（miRNA）is a highly conserved，endogenous non encoding small molecule RNA，which is mainly involved in the regulation of the expression of the gene in the organism．MiRNAs plays an important role in the pathogenesis of various renal diseases．Renal interstitial fibrosis is a common pathological process and characteristics of chronic kidney disease progression to the end，resulting in the loss of organ function．Transforming growth factor beta（TGF-β）is an important medium in renal fibrosis，which can stimulate the accumulation of extracellular matrix（ECM）and impair renal function．In recent years，some studies have found that some of the miRNAs in the kidney tissue has an important role in the occurrence and development of renal fibrosis．The understanding of relationship between them could provide a new therapeutic target for the treatment of renal fibrosis．

MicroRNA； Renal disease； Renal fibrosis； TGF-beta

10．11748／bjmy．issn．1006－1703．2016．03．031

2015-09-15；

2015-11-10

安惠霞（1962—），女，博士，教授，主任醫(yī)師，主要從事腎臟疾病及腎間質(zhì)纖維化研究