外泌體微RNA與腎臟疾病的相關(guān)研究

李如夢，周冰倩，王艷秋

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院腎內(nèi)科，沈陽 110004)

腎臟疾病的種類多、病因復(fù)雜、病程長。無論哪種腎臟疾病，在未得到及時治療的情況下均將不可逆的進(jìn)展為慢性腎臟病或終末期腎臟病。目前，慢性腎臟病和終末期腎臟病是全球的健康問題之一[1-2]。因此，亟需尋找新型有效的臨床治療手段。研究表明，外泌體在缺氧、高糖、高草酸等生化刺激下[3-5]分泌異常，并以自分泌、旁分泌、遠(yuǎn)分泌的方式[6-8]將其包裹的信號物質(zhì)傳送到靶細(xì)胞，參與腎臟生理[9]、腎臟細(xì)胞損傷和修復(fù)、免疫反應(yīng)以及間質(zhì)纖維化等病理過程。近年來有研究表明，健康人尿液外泌體中微RNA(microRNA，miRNA/miR)-10、miR-30和let-7 miRNA家族成員豐富，這些外泌體miRNA與腎小管旁分泌調(diào)節(jié)有關(guān)，利用健康人尿液外泌體分別培養(yǎng)腎小管上皮和人集合管細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，人集合管細(xì)胞腎臟外髓鉀通道蛋白、血清和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的蛋白激酶1及賴氨酸缺乏蛋白激酶1水平降低；近端腎小管細(xì)胞中氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白信使RNA水平降低，其編碼的鈉離子依賴的中性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2顯著減少，表明尿液外泌體miRNA能對腎小管轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)行旁分泌調(diào)節(jié)[8]。另外，隨著二代測序技術(shù)的不斷發(fā)展，有文獻(xiàn)報道健康人和慢性腎臟疾病患者尿液外泌體中的miRNA具有較高的豐度和濃度[10]?，F(xiàn)就外泌體miRNA與腎臟疾病的相關(guān)研究予以綜述。

1 外泌體miRNA與腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展

有文獻(xiàn)報道，幾乎所有腎臟的腎單位均能分泌外泌體，因此外泌體在腎臟的生理病理活動中可能扮演重要角色[11]。研究發(fā)現(xiàn)，外泌體在腎臟組織破壞和再生中起關(guān)鍵作用[12]。外泌體通過將所攜帶的信號物質(zhì)輸送到相應(yīng)的靶點(diǎn)參與腎臟損傷修復(fù)[13-14]、免疫反應(yīng)[15-17]以及腎間質(zhì)纖維化[4,18]等生物學(xué)活動。其中，外泌體miRNA在各種常見腎臟疾病(原發(fā)性腎炎、急性和慢性腎臟病、糖尿病腎病及狼瘡腎炎等)的發(fā)生發(fā)展中起重要的調(diào)控作用。

1.1外泌體miRNA與原發(fā)性腎炎 原發(fā)性腎小球腎炎是我國終末期腎臟病的最主要原因，其病理類型包括IgA腎病、微小病變型腎病、局灶節(jié)段性腎小球硬化、膜性腎病等。近年來，外泌體在原發(fā)性腎小球疾病中的研究不斷增加。有研究表明在IgA腎病患者中，腎小球miR-26a水平明顯低于健康對照者；在自身免疫性腎小球腎炎小鼠的尿液外泌體中，miR-26a水平顯著高于正常小鼠，而miR-26a又主要在足細(xì)胞表達(dá)[19]。因此，尿液外泌體的miR-26可作為自身免疫性腎小球腎炎中受損足細(xì)胞的標(biāo)志物。在特發(fā)性腎病綜合征患兒中，尿液外泌體miR-194-5p、miR-146b-5p、miR-378a-3p、miR-23b-3p和miR-30a-5p的表達(dá)水平升高增加，但其在臨床癥狀緩解時顯著降低，其中尿液外泌體miR-194-5p和miR-23b-3p與尿蛋白量呈正相關(guān)[20]。也有研究證明，外泌體miR-193a參與局灶節(jié)段硬化性腎小球腎炎及膜性腎病發(fā)生發(fā)展的調(diào)控機(jī)制[21-22]。另外Min等[23]通過高通量測序發(fā)現(xiàn)，IgA腎病患者中有158個尿液外泌體miRNA與健康對照者的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；他們進(jìn)一步對測序結(jié)果差異最明顯的外泌體miRNA進(jìn)行大量臨床樣本驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，外泌體miR-29c、miR-146a和miR-205與高通量測序結(jié)果一致，表明外泌體中的miR-29c、miR-146a和miR-205可能成為IgA腎病的新型非侵入性生物標(biāo)志物。以上研究表明，外泌體miRNA在原發(fā)性腎小球腎炎的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色。

1.2外泌體miRNA與慢性腎臟病 多種原因?qū)е碌哪I臟疾病造成腎臟結(jié)構(gòu)和功能不可逆損傷，最終進(jìn)展為終末期腎臟病，其中腎間質(zhì)炎癥和腎間質(zhì)纖維化是慢性腎臟病的共同病理過程。Abbasian等[24]認(rèn)為，細(xì)胞外囊泡miRNA轉(zhuǎn)移在慢性腎臟病的炎癥凋亡及腎纖維化病理活動中起關(guān)鍵作用。在急、慢性腎損傷動物模型中，血漿衍生的外泌體miRNA濃度和豐度低于血漿總miRNA，經(jīng)分析血漿衍生外泌體中顯著改變的miRNA與細(xì)胞外基質(zhì)受體相互作用和蛋白O型聚糖合成途徑相關(guān)，這表明血漿衍生外泌體miRNA可能參與組織纖維化和腎損傷[25]。Lv等[26]研究發(fā)現(xiàn)，慢性腎臟病患者輕度纖維化組的尿液外泌體miRNA水平低于中、重度纖維化組，且miR-29c與估計(jì)腎小球?yàn)V過率和腎小管間質(zhì)纖維化有關(guān)，其可預(yù)測腎小管間質(zhì)纖維化程度。另有研究表明，腎纖維化患者尿液外泌體的miR-29c和miR-21可以預(yù)測腎纖維化程度，且miR-29c與腎小球?yàn)V過率和間質(zhì)相對面積呈顯著負(fù)相關(guān)[27]。經(jīng)受試者工作特征曲線及臨床和病理指標(biāo)的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，miR-29c具有較強(qiáng)的實(shí)用價值[27]。Yu等[28]發(fā)現(xiàn)，尿液外泌體miR-200b水平在IgA腎病和糖尿病腎病向慢性腎臟病進(jìn)展的過程中顯著降低，且與腎病纖維化進(jìn)展呈正相關(guān)，表明外泌體miR-200b可作為腎纖維化的生物標(biāo)志物。此外，miR-16、miR-92a、miR-21、miR-124a在慢性腎臟病患者的尿液外泌體中表達(dá)豐富，其中miR-16可作為慢性腎臟病患者尿液外泌體最穩(wěn)定的內(nèi)源性參考基因[29]。這表明，外泌體miRNA不僅可作為慢性腎臟病發(fā)生發(fā)展機(jī)制的研究靶點(diǎn)，也可作為慢性腎臟病研究的新型輔助工具。

1.3外泌體miRNA與糖尿病腎病 糖尿病腎病是西方國家導(dǎo)致終末期腎臟病的首要原因。在我國，隨著人們生活水平的提高，糖尿病腎病的患病率也逐年增加。Xie等[30]研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病腎病患者尿液外泌體中有496種miRNA的表達(dá)與2型糖尿病患者存在差異。其中，miR-362-3p、miR-877-3p、miR-150-5p表達(dá)上調(diào)，miR-15a-5p表達(dá)下調(diào)，經(jīng)分析這些miRNA可能通過p53、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白和AMP活化的蛋白激酶途徑參與糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展。此外，與1型糖尿病未累及腎臟的患者相比，1型糖尿病腎病患者尿液外泌體中的miR-155和miR-424表達(dá)明顯增加[31]。通過動物和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，系膜細(xì)胞和細(xì)胞衍生的外泌體中miR-145水平升高，表明1型糖尿病患者尿液外泌體的miR-130a和miR-145不僅可作為1型糖尿病腎病早期診斷標(biāo)志物，還可能參與1型糖尿病腎病的早期發(fā)病過程[31]。一項(xiàng)研究利用miRNA微陣列技術(shù)發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病患者尿液外泌體中16種miRNA的表達(dá)失調(diào)：14種miRNA的表達(dá)上調(diào)，2種miRNA的表達(dá)下調(diào)[32]。經(jīng)驗(yàn)證表明，尿外泌體miR-320c和miR-6068的表達(dá)明顯上調(diào)，并與微量白蛋白尿具有相關(guān)性[32]。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，miR-320c可能通過靶向血小板反應(yīng)蛋白1對轉(zhuǎn)化生長因子-β信號通路產(chǎn)生影響，表明miR-320c可作為2型糖尿病腎病疾病進(jìn)展的新候選標(biāo)志物[32]。因此，外泌體miRNA可能在糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展中具有潛在研究價值。

1.4外泌體miRNA與狼瘡腎炎 狼瘡腎炎是系統(tǒng)性紅斑狼瘡最常見的并發(fā)癥，也是我國終末期腎臟病最常見的病因之一，其發(fā)病隱匿，預(yù)后較差。目前，外泌體miRNA在狼瘡腎炎中的研究逐漸成為焦點(diǎn)。與非活動期相比，狼瘡腎炎活動期患者尿液外泌體中l(wèi)et-7a和miR-21的表達(dá)顯著下調(diào)；經(jīng)長期隨訪發(fā)現(xiàn)，在發(fā)病期間let-7a和miR-21的表達(dá)也顯示下調(diào)，系統(tǒng)治療后表達(dá)增加[33]。另外，狼瘡腎炎患者尿液外泌體miRNA在狼瘡腎炎疾病活動期間明顯增加，其中外泌體miR-146a增加最為顯著[34]。Solé等[35]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，狼瘡腎炎患者的尿液外泌體miR-29c與組織學(xué)慢性指標(biāo)和腎小球硬化程度呈負(fù)相關(guān)，且miR-29c預(yù)測狼瘡腎炎患者慢性程度的靈敏度和特異度分別為94%和82%。另有研究表明，狼瘡腎炎患者尿液外泌體miR-26a的表達(dá)水平明顯高于健康對照者[19]。因此，外泌體miRNA可能在狼瘡腎炎的發(fā)病和診斷中均有重要意義。

2 外泌體miRNA在腎臟疾病中的臨床應(yīng)用

外泌體因具有較強(qiáng)的抵抗力，能穩(wěn)定存在于尿液、血液等各種體液中，故可反映疾病的病理狀態(tài)。目前，外泌體在疾病檢測方面已成為研究熱點(diǎn)。外泌體miRNA不僅在腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要調(diào)控作用，在腎臟疾病的早期診斷和預(yù)后評估方面也有潛在價值。

2.1作為腎臟疾病早期診斷的生物標(biāo)志物 腎活檢一直是腎臟疾病診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但其在臨床早期診斷應(yīng)用中也存在很多局限性，常因無法及時確診，導(dǎo)致腎臟疾病患者的預(yù)后較差。而尿液和血液來源的外泌體因容易獲得、保存穩(wěn)定，并能及時反映腎臟疾病的病理狀態(tài)，故可能成為腎臟疾病早期診斷的敏感生物標(biāo)志物。Eissa等[36]發(fā)現(xiàn)，外泌體miR-15b、miR-34a和miR-636在糖尿病腎病中的表達(dá)顯著增加；經(jīng)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這些外泌體miRNA可作為糖尿病腎病的診斷標(biāo)志物，其靈敏度可達(dá)100%。另有學(xué)者通過建立糖尿病腎病動物模型發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病早期尿液外泌體miR-451-5p和miR-16的表達(dá)顯著增加，且與臨床病理指標(biāo)(包括腎小管間質(zhì)纖維化和腎小球硬化指數(shù))呈正相關(guān)，故尿液外泌體miR-451-5p和miR-16可作為糖尿病腎病進(jìn)展的早期敏感性非侵入指標(biāo)[37]。此外，有文獻(xiàn)報道2型糖尿病腎病患者尿外泌體中的miR-133b、miR-342和miR-30a表達(dá)水平顯著升高，且與臨床指標(biāo)(血清肌酐、尿白蛋白肌酐比和估計(jì)腎小球?yàn)V過率)呈負(fù)相關(guān)[38]。因此，外泌體miRNA具有早期檢測糖尿病腎病的臨床價值。研究表明，高血壓患者尿液外泌體中miR-146a的表達(dá)水平與蛋白尿呈正相關(guān)，提示其可作為高血壓早期腎損傷的潛在診斷工具[39]。有學(xué)者通過比較腎透明細(xì)胞癌(clear cell renal cell carcinoma,ccRCC)癌細(xì)胞和近端小管細(xì)胞來源的外泌體miRNA的表達(dá)水平發(fā)現(xiàn)，miR-205可作為ccRCC的潛在生物標(biāo)志物[40]。文獻(xiàn)報道，外泌體中miR-126-3p與miR-449a或miR-34b-5p的結(jié)合可用來診斷ccRCC，其中miR-126-3p和miR-34b-5p相結(jié)合能反映出小的腎臟占位性病變，而miR-126-3p和miR-486-5p結(jié)合能區(qū)分良、惡性病變，這些miRNA在手術(shù)后可恢復(fù)到與健康人相近的水平[41]。以上研究表明，外泌體miRNA在腎臟疾病早期診斷中具有較高的實(shí)用價值，可為臨床疾病檢測診斷研究提供新方向。

2.2作為腎臟疾病預(yù)后評估的生物標(biāo)志物 尿液外泌體miRNA不僅具有早期診斷價值，在腎臟疾病預(yù)后評估中也具有一定優(yōu)勢。Ichii等[42]通過對犬腎臟疾病模型尿液外泌體miRNA進(jìn)行二代測序發(fā)現(xiàn)，尿液外泌體miR-26a和miR-10a/b表達(dá)水平顯著降低。此外，有學(xué)者通過將BK病毒性腎病患者尿外泌體中BK病毒(BK virus，BKV)-miR-B1-5p、BKV-miR-B1-3p和has-miR-16的診斷值與血漿和尿液中的BKV載量進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，尿液外泌體BKV-miR-B1-5p和BKV-miR-B1-5p/has-miR-16對BK病毒性腎病具有較高的診斷價值，可作為診斷腎臟移植性BK病毒性腎病的替代標(biāo)志物[43]。另有研究發(fā)現(xiàn)，血清外泌體miR-210在ccRCC晚期轉(zhuǎn)移的患者中表達(dá)上調(diào)；受試者工作特征曲線分析表明，其靈敏度和特異度分別為82.5%和80.0%，表明血清外泌體miR-210具有較高的臨床診斷價值；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，外泌體miR-210上調(diào)與ccRCC患者處于晚期T階段、高Fuhrman分級和轉(zhuǎn)移相關(guān)[44]。因此，腫瘤組織來源的血清外泌體miR-210可作為ccRCC診斷和預(yù)后評估的新型非侵入性生物標(biāo)志物。另有研究表明，血清外泌體miR-210和miR-1233在不同TNM分期ccRCC患者中的表達(dá)水平顯著高于對照者，且在術(shù)后明顯降低，故血清外泌體miR-210和miR-1233可作為ccRCC的診斷指標(biāo)，其中miR-210的靈敏度為70%，特異度為62.2%；miR-1233的靈敏度為81%，特異度為76%[45]。

3 外泌體miRNA在腎臟疾病治療中的前景

外泌體在細(xì)胞間信息物質(zhì)交流和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面發(fā)揮重要作用。其主要通過旁分泌方式將信號物質(zhì)傳送至目標(biāo)靶點(diǎn)發(fā)揮作用。近年來，外泌體miRNA在腎臟疾病治療方面的研究日益增多。有研究表明，來源于間充質(zhì)干細(xì)胞并富含miR-let7c的外泌體作用于腎小管上皮細(xì)胞，并通過下調(diào)單側(cè)輸尿管梗阻腎組織的Ⅳ型膠原α1、基質(zhì)金屬蛋白酶9、轉(zhuǎn)化生長因子-β1和轉(zhuǎn)化生長因子-β1型受體來減輕腎臟纖維化，表明間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體可作為腎病的新型治療方式[46]。另有研究表明，外泌體miRNA參與腎臟的免疫反應(yīng)[47]。在缺氧條件下，低氧誘導(dǎo)因子-1α能刺激腎小管上皮細(xì)胞釋放富含miR-23a的外泌體，進(jìn)而激活巨噬細(xì)胞以促進(jìn)腎小管間質(zhì)炎癥反應(yīng)，提示外泌體miR-23a可能成為慢性腎臟病研究的新型生物治療靶點(diǎn)。此外，人臍帶血內(nèi)皮集落形成細(xì)胞衍生的外泌體轉(zhuǎn)移miR-486-5p通過靶向磷酸酶和張力蛋白同源物，并激活蛋白激酶B來減少缺血性腎損傷，提示人臍帶血內(nèi)皮集落形成細(xì)胞來源的富含miR-486-5p的外泌體可成為急性腎損傷的治療手段[48]?？梢?，外源性的外泌體所攜帶的信號物質(zhì)作用于腎臟受損細(xì)胞或組織，參與調(diào)控腎臟固有細(xì)胞損傷修復(fù)，為腎臟疾病的治療提供了新思路。

4 小 結(jié)

近年來，外泌體中的miRNA因具有膜保護(hù)不易降解、易獲得、豐度和濃度高等特點(diǎn)而備受關(guān)注。隨著研究人員對外泌體miRNA研究的深入,外泌體miRNA不僅在多種腎臟疾病早期診斷、預(yù)后評估方面得到廣泛認(rèn)可，其在腎臟疾病的治療方面也表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。但外泌體miRNA在腎臟疾病發(fā)病和進(jìn)展中的具體作用機(jī)制仍不明確，需進(jìn)一步研究。未來，根據(jù)外泌體miRNA在腎臟疾病中的具體作用機(jī)制，并結(jié)合早期診斷，針對性地用藥和預(yù)防，對延緩腎臟疾病進(jìn)展和改善患者生活質(zhì)量具有重要意義。