微小RNA與腎移植的相關(guān)研究進(jìn)展*

覃曉虹，劉志昂 綜述，李錦宏 審校

中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九二三醫(yī)院檢驗科，廣西南寧 530021

近幾年來，隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，移植腎的短期存活率已明顯增長，但移植腎長期、穩(wěn)定的存活與功能的維持效果仍不理想。微小RNA(miRNA)為一類能夠調(diào)控基因表達(dá)的非編碼小分子RNA，其與腎移植的相關(guān)過程存在密切聯(lián)系。本文就腎移植相關(guān)miRNA進(jìn)行綜述。

1 移植腎功能監(jiān)測的現(xiàn)狀及問題

目前，臨床上治療終末期腎病最有效的手段依然是腎移植。新型免疫方案的應(yīng)用極大地降低了腎移植術(shù)后急性排斥反應(yīng)的發(fā)生率，移植物短期存活率也明顯上升[1]，但移植腎的長期存活率低依然是目前醫(yī)學(xué)界面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。臨床上對移植術(shù)后腎功能的監(jiān)測和評價主要是經(jīng)由血清肌酐及移植腎組織活檢來實現(xiàn)，其中組織活檢被醫(yī)學(xué)界公認(rèn)為是移植腎評估的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但上述2種方法均存在各自的缺點。血清肌酐水平通常在腎臟損傷后期才表現(xiàn)出明顯的異常，同時對不同的損傷類型，血清肌酐水平是非特異性的。此外，肌酐水平無法有效預(yù)測或評價慢性損傷的進(jìn)展情況，因此，對移植腎遠(yuǎn)期預(yù)測也并不理想。腎組織活檢無法被應(yīng)用于檢測損傷進(jìn)展，屬于有創(chuàng)性檢查，且存在較大的不良反應(yīng)，臨床實際應(yīng)用中也無法做到對患者進(jìn)行頻繁穿刺。同時，在對標(biāo)本進(jìn)行評估的過程中容易受到醫(yī)生主觀因素的影響，且對于部分并發(fā)癥的干擾也無法做到完全排除。美國國立衛(wèi)生研究院的一項名為“兒童腎移植中使用類固醇免疫抑制劑與基于類固醇的免疫抑制”的臨床試驗中，研究者發(fā)現(xiàn)采用腎組織活檢的方法無法對腎移植穩(wěn)定受者“隱藏”的組織損傷進(jìn)行檢測[2]。從組織學(xué)上來看，在移植腎表現(xiàn)出功能異常之前，可通過檢測相關(guān)基因的表達(dá)觀察到機(jī)體的固有免疫反應(yīng)發(fā)生異常，同時，還能用此方法對適應(yīng)性免疫反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測。所以，尋找有效的、非侵入性、特異度和靈敏度高、預(yù)測性好的生物標(biāo)志物，對臨床上移植腎功能狀態(tài)的早期診斷及監(jiān)測具有十分重要的臨床意義。

2 miRNA的生物學(xué)效應(yīng)和功能

miRNA為一類長度為19～23個核苷酸的小分子非編碼RNA，其合成是在一系列酶的作用下完成的。首先，miRNA基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用下轉(zhuǎn)錄生成pri-miRNA，隨后pri-miRNA在細(xì)胞核中受到Drosha酶的影響，被加工形成pre-miRNA，長度約為65個核苷酸，為一個發(fā)卡結(jié)構(gòu)。pre-miRNA在輸出蛋白5的作用下由細(xì)胞核運送至細(xì)胞質(zhì)，在Dicer酶的作用下被進(jìn)一步剪切成長度為19～23個核苷酸的成熟miRNA，為雙鏈結(jié)構(gòu)[3]。解旋酶與雙鏈miRNA發(fā)生作用，促使后者轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓膯捂渕iRNA。成熟的miRNA與RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體發(fā)生特異性結(jié)合，從而發(fā)揮一系列生物學(xué)效應(yīng)。

目前的研究已經(jīng)證實，miRNA 5′端第2～8個核苷酸與miRNA的特異性之間存在密切聯(lián)系，為miRNA發(fā)揮其生物學(xué)功能的重要區(qū)域，可經(jīng)由堿基互補(bǔ)配對原則與相應(yīng)靶基因特異性結(jié)合。當(dāng)miRNA與靶基因結(jié)合后，前者對后者mRNA的翻譯產(chǎn)生抑制作用，或?qū)Π衜RNA進(jìn)行剪切，經(jīng)由上述2種模型實現(xiàn)對靶基因表達(dá)的調(diào)控。若miRNA與其靶mRNA通過完全互補(bǔ)配對的形式結(jié)合，那么前者可引起后者發(fā)生特異性切割；若miRNA與其靶mRNA不能完全互補(bǔ)，則前者主要經(jīng)由對后者的翻譯產(chǎn)生抑制作用，從而達(dá)到抑制靶基因表達(dá)的目的。有研究表明，在哺乳動物中miRNA主要通過與靶基因mRNA以不完全互補(bǔ)配對的方式結(jié)合，從而行使其功能[4]。所以大部分miRNA主要經(jīng)由抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄后翻譯來起到抑制靶基因表達(dá)的作用；而存在于植物中的miRNA主要經(jīng)由與靶基因完全互補(bǔ)配對的形式結(jié)合，實現(xiàn)對靶基因的切割，最終起到抑制靶基因表達(dá)的作用[5]。

3 miRNA與腎移植術(shù)后

腎移植術(shù)后的常見問題主要包括移植物排斥、間質(zhì)纖維化、腎小管萎縮、移植物功能延遲恢復(fù)、急性腎損傷、病毒感染等，此外，原發(fā)疾病的復(fù)發(fā)也對腎移植術(shù)后移植物的功能造成嚴(yán)重影響[6-7]。在移植術(shù)后，因為細(xì)胞表面主要組織相容性復(fù)合物/人類白細(xì)胞抗原之間存在差異，所以引起受體發(fā)生同種異體免疫反應(yīng)。miRNA在生物機(jī)體的免疫調(diào)控、免疫細(xì)胞分化及免疫應(yīng)答等一系列過程調(diào)控中扮演著重要角色，近年來多項研究均證實，miRNA有希望作為腎移植術(shù)后移植物功能監(jiān)測的分子標(biāo)志物[8-9]。

miRNA通過對靶基因的表達(dá)，影響包括器官發(fā)育、細(xì)胞分化、增殖等在內(nèi)的一系列生物學(xué)過程。由于miRNA引起的基因特異性翻譯沉默能夠?qū)γ庖叻磻?yīng)相關(guān)信號通路進(jìn)行調(diào)控，其中包括與同種異體移植排斥反應(yīng)各階段相關(guān)的固有免疫、炎癥、T細(xì)胞和B細(xì)胞分化、免疫相關(guān)信號傳導(dǎo)等。同時，miRNA也在移植后發(fā)生的多種復(fù)雜疾病(如纖維化等)的發(fā)生、發(fā)展過程中扮演著重要角色，所以，miRNA也對移植物功能喪失及不良反應(yīng)等的調(diào)控具有重要影響[10]。除此之外，不同病理情況下機(jī)體各組織器官中miRNA表達(dá)譜也會發(fā)生特異性變化，因此，能夠被檢測和量化，且在體液中miRNA的表達(dá)水平也較為穩(wěn)定?，F(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)使得人們能夠在組織、血清、血漿、外周血單核細(xì)胞、尿液等標(biāo)本中定量檢測到miRNA的表達(dá)，這也提示能夠從同種異體移植排異反應(yīng)患者中檢測到miRNA表達(dá)譜，從而實現(xiàn)對同種異體移植物的功能狀態(tài)進(jìn)行評估和預(yù)測。

3.1miRNA與腎移植術(shù)后的急性排斥反應(yīng) 有研究者對移植腎組織活檢標(biāo)本中miRNA表達(dá)譜進(jìn)行檢測，其中包括12個急性排斥反應(yīng)標(biāo)本和21個正常腎組織標(biāo)本，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2組研究對象中的部分miRNA和mRNA的表達(dá)存在差異，同時，該研究還發(fā)現(xiàn)移植物組織中的miRNA水平能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測急性排斥反應(yīng)[11]。還有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-142-3p在發(fā)生移植物功能障礙的腎移植患者外周血標(biāo)本及尿沉渣標(biāo)本中均呈陽性表達(dá)[12]。除此之外，急性腎小管壞死患者外周血中miRNA-142-3p的表達(dá)水平較急性排斥患者明顯增高；但急性腎小管壞死患者與急性排斥患者尿液中miRNA-142-3p的表達(dá)無顯著差異，表明腎移植后發(fā)生急性腎小管壞死的患者體內(nèi)miRNA-142-3p存在特異性表達(dá)，有希望作為評價和監(jiān)測移植腎功能障礙的分子標(biāo)志物。MILLN等[13]報道表明，腎移植術(shù)后患者尿液中miRNA-155-5p水平較健康人群明顯增高，且有希望作為腎移植術(shù)后的早期監(jiān)測和預(yù)后判斷的標(biāo)志物。上述研究結(jié)果均表明，miRNA能夠作為潛在的監(jiān)測腎移植急性排斥反應(yīng)的分子靶標(biāo)。

3.2miRNA與腎臟缺血再灌注損傷 缺血再灌注損傷指組織或器官發(fā)生缺血后血流恢復(fù)，進(jìn)而引起不同程度的組織結(jié)構(gòu)破壞和功能損傷[14-15]。在腎移植過程中，腎臟缺血再灌注損傷往往無法避免，其對移植腎功能的影響較人類白細(xì)胞抗原配型不合更為嚴(yán)重，這也是導(dǎo)致腎移植術(shù)后排斥反應(yīng)發(fā)生的重要因素，嚴(yán)重影響腎功能的恢復(fù)[16]。胡紅林等[17]通過上調(diào)腎缺血再灌注小鼠模型中miRNA-21和miRNA-664的表達(dá)，研究兩者對腎臟缺血再灌注損傷的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者可通過下調(diào)靶基因同源性磷酸酶-張力蛋白、程序性細(xì)胞死亡因子 4和絲裂原活化蛋白激酶表達(dá)，抑制靶蛋白半胱氨酸蛋白酶3和ERK1/2的表達(dá)，從而減輕腎臟缺血再灌注損傷。WANG等[18]對大鼠腎臟缺血再灌注組織與正常腎臟組織中miRNA表達(dá)譜進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)其中有36種miRNA存在差異表達(dá)，其中miRNA-10a可作為腎臟缺血再灌注早期監(jiān)測的生物標(biāo)志物。上述研究結(jié)果表明，miRNA在腎臟缺血再灌注的發(fā)生、發(fā)展過程中扮演著重要角色，對相關(guān)miRNA進(jìn)行檢測有助于掌握移植物受者的腎功能狀態(tài)。

3.3miRNA與慢性移植腎失功 慢性移植腎失功為腎移植6個月以上患者發(fā)生的移植腎功能和形態(tài)學(xué)進(jìn)行性惡化，臨床上主要表現(xiàn)為進(jìn)行性蛋白尿、血肌酐水平上升及高血壓等[19]。慢性移植腎失功在病理上的表現(xiàn)主要為腎間質(zhì)纖維化及腎小管萎縮。有學(xué)者分別對慢性移植腎失功受者及移植后腎功能穩(wěn)定受者尿液和腎組織標(biāo)本中miRNA表達(dá)譜進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示2組受者腎組織標(biāo)本中有56種miRNA存在差異表達(dá)，其中包括miRNA-142-3p、miRNA-32、miRNA-204、miRNA-107、miRNA-211；在2組受者的尿液中miRNA-142-3p、miRNA-204、miRNA-211的表達(dá)水平也存在不同程度的差異，且上述差異有望作為監(jiān)測移植腎功能的分子指標(biāo)[20]。MALUF等[21]通過對慢性移植腎失功者尿液中miRNA表達(dá)譜進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)與腎功能正常者相比，慢性移植腎失功者尿液中存在22種差異表達(dá)的miRNA，表明這些miRNA可能是監(jiān)測移植腎功能的分子標(biāo)志物，同時對于慢性移植腎失功的預(yù)測也具有重要意義。

3.4miRNA與腎臟纖維化 腎臟纖維化是移植術(shù)后排斥反應(yīng)及藥物中毒等一系列病理過程的重要特征之一。纖維化與轉(zhuǎn)化生長因子-β伴成纖維細(xì)胞增殖、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化有關(guān)，同時，還與成纖維細(xì)胞在胞外基質(zhì)沉積之間存在密切聯(lián)系[22]。李霜青等[23]研究發(fā)現(xiàn)，腎臟纖維化患者血清中miRNA-219的表達(dá)水平明顯低于對照組，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-219可通過抑制轉(zhuǎn)化生長因子β受體Ⅱ的表達(dá)從而抑制腎臟纖維化的發(fā)展，有望成為腎臟纖維化診斷及治療的新靶點。miRNA-21在多種生物學(xué)過程中扮演著重要角色，目前研究較為深入的為其在腫瘤和心血管疾病中的作用和相關(guān)機(jī)制[24]。隨著近年來人們對miRNA-21認(rèn)識的不斷深入，發(fā)現(xiàn)其對器官纖維化也具有重要影響。大部分腎臟纖維化的發(fā)生和發(fā)展因慢性移植腎失功而引起，而miRNA表達(dá)的變化對該病的發(fā)生、發(fā)展具有重要影響。有學(xué)者在小鼠腎移植術(shù)后6周時對miRNA-21的表達(dá)情況進(jìn)行測定，結(jié)果表明miRNA-21的表達(dá)增高；同時，敲除小鼠體內(nèi)miRNA-21后能夠明顯改善腎纖維化，減少炎癥細(xì)胞浸潤，減輕腎組織損傷[25]。除此之外，miRNA-21還能經(jīng)由活化EMARK途徑對細(xì)胞的凋亡產(chǎn)生抑制作用，進(jìn)而促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長，最終促使纖維化進(jìn)一步加劇。將miRNA-21敲除小鼠在幾種不同腎臟疾病模型中均表現(xiàn)出腎損傷緩解及纖維化減弱的趨勢，表明抑制miRNA-21的表達(dá)有望作為治療腎臟疾病的新方法[26]。上述研究均提示，miRNA在腎臟纖維化的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用，對相關(guān)miRNA進(jìn)行深入探索和研究，有望為尋找腎臟纖維化監(jiān)測和治療的新靶標(biāo)提供參考依據(jù)。

4 小結(jié)與展望

腎移植為目前臨床上終末期腎病治療的最佳方案，但腎臟缺血再灌注損傷、急性排斥反應(yīng)、慢性移植腎失功、腎臟纖維化等依然對腎移植患者的生命健康及生活質(zhì)量構(gòu)成重大威脅。miRNA為一種內(nèi)源性小分子非編碼RNA，其能夠在轉(zhuǎn)錄后對靶基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，且在體液、組織、細(xì)胞中均能檢測到其表達(dá)，在腎臟的不同病理階段中也存在差異表達(dá)，因此，有望作為診斷和監(jiān)測腎移植免疫狀態(tài)的生物學(xué)標(biāo)志物。但仍需要通過大量臨床研究加以驗證。相信隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展及miRNA研究的不斷深入，以miRNA為基礎(chǔ)的基因治療將會給腎移植受者帶來福音。