尿外泌體microRNAs在腎臟疾病中的研究進(jìn)展*

呂 婕， 李珉珉

(暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心， 廣東 廣州 510630)

腎臟疾病的發(fā)病率和死亡率在全球范圍內(nèi)呈上升趨勢(shì)[1]。早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)和早治療對(duì)改善預(yù)后至關(guān)重要。但目前臨床廣泛應(yīng)用的血清肌酐和血尿素氮等指標(biāo)受到的影響因素多，且缺乏足夠的靈敏性。研究表明只有當(dāng)腎小球?yàn)V過率降低50% 以上時(shí)，血清肌酐水平才有明顯上升，不能在早期反映腎小球?yàn)V過率的下降[2]。因此有必要開發(fā)出一種新型的非侵入性體液生物標(biāo)志物。

尿液是可采用無創(chuàng)方法收集的最常見的生物體液，具有易采集、數(shù)量多等優(yōu)點(diǎn)，可作為開發(fā)腎臟疾病無創(chuàng)檢驗(yàn)的合適液體。尿液外泌體(尿外泌體)是由泌尿系統(tǒng)中各種細(xì)胞分泌并釋放到尿液中的細(xì)胞外囊泡[3]。在一般情況下，循環(huán)中的外泌體在生理?xiàng)l件下不能通過腎小球進(jìn)入尿液。在人類和實(shí)驗(yàn)性嚙齒動(dòng)物模型中均觀察到，尿外泌體微小RNA(microRNA，miRNA)的表達(dá)改變可成為多種腎臟疾病的生物標(biāo)志物[4]，并幫助了解腎臟疾病的發(fā)病機(jī)制，為腎臟疾病早期診斷、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)后評(píng)估等提供一種無創(chuàng)快捷的手段，甚至對(duì)疾病的靶向治療也具有重要的價(jià)值[5]。

1 尿外泌體及其攜帶的microRNAs

外泌體是直徑為40～150 nm、密度為(1.10～1.18)×103g/L的雙層膜囊泡，起源于質(zhì)膜循環(huán)途徑中的膜腔或早期胞內(nèi)體，這些膜腔或早期胞內(nèi)體會(huì)向內(nèi)凹陷形成管腔內(nèi)膜泡(intraluminal vesicle，ILV)，進(jìn)一步發(fā)展成為多囊泡體(multivesicular bodies，MVB),在多種機(jī)制的協(xié)同作用下與細(xì)胞質(zhì)膜融合，最終分泌出去。或者，MVB與溶酶體融合，從而導(dǎo)致MVB所攜帶內(nèi)容物的降解[6]。在生理和病理?xiàng)l件下，幾乎所有類型的細(xì)胞均可主動(dòng)釋放外泌體，并可在機(jī)體各種體液中發(fā)現(xiàn)，如尿液、血液、支氣管灌洗液、乳汁、唾液、腦脊液[7]和膽汁[8]等；還可作為細(xì)胞間信息傳遞的載體，將所攜帶的DNA、非編碼RNA(包括miRNA和長(zhǎng)鏈非編碼RNA)、mRNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等信息分子，通過自分泌或旁分泌方式對(duì)自身、鄰近的細(xì)胞以及遠(yuǎn)距離的靶細(xì)胞發(fā)揮調(diào)控作用，介導(dǎo)機(jī)體的生理和(或)病理活動(dòng)[9]。通過對(duì)尿液外泌體的RNA進(jìn)行質(zhì)量分析及高通量測(cè)序，證實(shí)miRNA是尿外泌體RNA中的主要種類[3]。miRNA是一類長(zhǎng)度約18～25個(gè)核苷酸的非編碼單鏈小分子RNA，通過特異性結(jié)合靶基因mRNA的3′端非翻譯區(qū)(3′-untranslational region，3′-UTR)，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)，影響蛋白質(zhì)合成，因此能夠調(diào)控細(xì)胞活動(dòng)各個(gè)階段，其異常表達(dá)與疾病發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

miRNA通常由細(xì)胞外小泡(幾乎可被任何細(xì)胞釋放的膜包裹的顆粒)攜帶在體液中，其中細(xì)胞外外泌體中的miRNA具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。研究表明，外泌體源miRNA與組織細(xì)胞、血液來源的miRNA相較，外泌體源miRNA因其雙層脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu)，為內(nèi)容物提供了穩(wěn)定的儲(chǔ)存條件，從而免受細(xì)胞外蛋白酶和核酸酶水解[10]，具有更穩(wěn)定和可捕獲等生物學(xué)特性。尿液是泌尿生殖系統(tǒng)疾病的外泌體標(biāo)志物非常有用的來源。Cheng等[3]證實(shí)尿液外泌體含有完整豐富的miRNA，并且尿液外泌體中的miRNA比尿中游離RNA含量高得多。因此，在腎臟疾病研究中，尿外泌體miRNA具有更獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尿液外泌體miRNA可以作為分子標(biāo)志物應(yīng)用于臨床。

2 腎臟細(xì)胞外泌體的生理作用

2.1介導(dǎo)細(xì)胞間通訊作用 外泌體可以攜帶特定的生物活性分子在細(xì)胞間傳遞信號(hào)，以多種方式實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的物質(zhì)運(yùn)輸和信息交流：(1)通過與靶細(xì)胞表面的黏附分子、抗原提呈和受體-配體的相互作用直接刺激靶細(xì)胞及其下游的信號(hào)通路；(2)與靶細(xì)胞發(fā)生膜融合，一旦外泌體被靶細(xì)胞內(nèi)化，其攜帶的生物活性分子等就能向靶細(xì)胞內(nèi)水平轉(zhuǎn)移，且轉(zhuǎn)移的核酸物質(zhì)等可影響靶細(xì)胞中基因的表達(dá)和蛋白質(zhì)的產(chǎn)生；(3)外泌體內(nèi)容物也可通過胞飲、吞噬作用或受體介導(dǎo)的胞吞作用并入靶細(xì)胞中。Street等[11]通過水通道蛋白(aquaporin，AQP)來追蹤外泌體的信號(hào)傳導(dǎo)路徑，當(dāng)腎集合管細(xì)胞受血管加壓素刺激后，可釋放出只包含AQP2的外泌體，將這種只含有AQP2的外泌體與未予血管加壓素處理的mCCDC11細(xì)胞一起培養(yǎng)，檢出后者可表達(dá)相關(guān)水通道蛋白，增加了細(xì)胞的水轉(zhuǎn)運(yùn)能力，這一研究首次證明外泌體可能在腎小管細(xì)胞之間傳遞信息，從而影響腎小管的功能[12]。后來Butz等[13]證實(shí)外泌體中miRNA也參與細(xì)胞間通訊，先分離出786-0細(xì)胞(腎透明細(xì)胞腺癌細(xì)胞系)分泌的外泌體，標(biāo)記外泌體miRNA后，轉(zhuǎn)入其受體細(xì)胞，如ACHN、Caki-2腎細(xì)胞癌細(xì)胞株和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中。共培養(yǎng)24 h后，檢測(cè)到所有受體細(xì)胞中都有標(biāo)記外泌體miRNA。這些結(jié)果表明在腎細(xì)胞癌中存在外泌體miRNA介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞之間的通訊。

2.2免疫相關(guān)作用 尿外泌體可以在腎臟內(nèi)發(fā)揮著先天免疫的作用，可防止泌尿系統(tǒng)發(fā)生細(xì)菌感染。Hiemstra等[14]利用質(zhì)譜(mass spectrum，MS)技術(shù)檢測(cè)正常人尿外泌體中的蛋白質(zhì)組，結(jié)果顯示其中顯著富集先天免疫蛋白，并證實(shí)在尿外泌體中含有許多抗菌蛋白及抗菌肽，可以抑制不同的尿路致病菌和共生大腸桿菌菌株的生長(zhǎng)，并誘導(dǎo)細(xì)菌裂解。

2.3參與腎組織的保護(hù) 間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是具有自我復(fù)制和多向分化潛能的成體干細(xì)胞，存在于多種組織中[15]。在人類和嚙齒動(dòng)物的腎臟疾病模型中，已證明MSCs來源的外泌體可以在腎損傷過程中發(fā)揮抗凋亡、促進(jìn)血管增生、抗炎、抗氧化應(yīng)激和抗纖維化等效應(yīng)，從而促進(jìn)腎組織的修復(fù)和腎功能的恢復(fù)[16]。在一項(xiàng)甘油誘導(dǎo)的急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)小鼠模型中，MSCs源外泌體可以通過水平轉(zhuǎn)移特定的mRNA和miRNA等，調(diào)控細(xì)胞增殖和抗凋亡途徑，通過減少凋亡、促進(jìn)增殖來保護(hù)腎組織[17]。還有研究表明，MSCs源外泌體的腎臟保護(hù)作用部分與其促血管生成作用有關(guān)。在小鼠缺血再灌注損傷模型中，MSCs源外泌體可以通過傳遞血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子或轉(zhuǎn)移促血管生長(zhǎng)基因來減少細(xì)胞凋亡，促進(jìn)細(xì)胞增殖，并隨后改善腎功能并減輕組織學(xué)損傷，從而促進(jìn)腎小管細(xì)胞再生。MSCs源外泌體還可通過其抗炎作用發(fā)揮腎臟保護(hù)作用，給慶大霉素誘導(dǎo)的急性腎損傷大鼠注射MSCs源外泌體，減少了炎癥因子如白細(xì)胞介素6(interleukin-6,IL-6)和腫瘤素死因子α(tumar necrosis factor-α,TNF-α)的釋放，同時(shí)具有抗炎效應(yīng)的IL-10水平增加，這種治療促進(jìn)腎細(xì)胞增殖并抑制細(xì)胞凋亡和壞死[18]。

2.4參與腎臟腫瘤的發(fā)生發(fā)展 外泌體驅(qū)動(dòng)腫瘤疾病的發(fā)生機(jī)制，包括：(1)外泌體通過自分泌和旁分泌途徑介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，賦予腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的能力[19-20]；(2)調(diào)節(jié)腫瘤血管生成，影響腫瘤轉(zhuǎn)移后的增殖能力，有研究表明可通過外泌體miR-150傳遞至腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)其VEGF分泌或促進(jìn)血管生成[21]；(3)參與腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的形成和腫瘤逃逸監(jiān)視[22]，以接納遷移和轉(zhuǎn)移而來的腫瘤細(xì)胞、介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的器官特異性轉(zhuǎn)移。一項(xiàng)腎癌肺轉(zhuǎn)移的研究表明，有利于腫瘤生長(zhǎng)和侵襲的微囊泡來自于CD105+腫瘤干細(xì)胞，而不是來自所有腫瘤細(xì)胞[23]。CD105+腫瘤干細(xì)胞分泌的微囊泡不僅可以引發(fā)腫瘤，還可能通過其特有的致瘤miRNAs促進(jìn)轉(zhuǎn)移，與癌周正常腎組織相比，腫瘤組織中的miR-19b、miR-29c和miR-151表達(dá)上調(diào)，而且，在CD105+微囊泡中這些microRNAs顯著富集。一項(xiàng)對(duì)腎透明細(xì)胞癌(clear-cell renal-cell carcinoma，CCRCC)患者的研究[20]證實(shí)，腫瘤干細(xì)胞源外泌體miR-19b-3p可抑制抑癌基因PTEN的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT和轉(zhuǎn)移，而PTEN蛋白可通過拮抗酪氨酸激酶等磷酸化酶的活性,抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。因此，腫瘤干細(xì)胞源外泌體miR-19b-3p可能是預(yù)防腎透明細(xì)胞癌發(fā)生轉(zhuǎn)移的新型治療靶點(diǎn)。

腫瘤外泌體miR-21及miR-155可分別通過外泌體miR-21/TLR8-NF-κB/及miR-155/TERF1信號(hào)通路，提高腫瘤細(xì)胞藥物代謝，引起腫瘤化療耐藥；另一方面外泌體可攜帶耐藥細(xì)胞株相關(guān)遺傳物質(zhì)將其傳遞到受體細(xì)胞產(chǎn)生耐藥表型[24]。Butz等[13]研究顯示miR-126-3p、miR-449a和miR-34b-5p在CCRCC患者與健康人的尿外泌體對(duì)比存在顯著差異，且能識(shí)別早期腫塊較小的腎腫瘤。

3 尿外泌體所攜帶的microRNAs在腎臟疾病中的應(yīng)用

3.1作為分子標(biāo)志物

3.1.1急性腎損傷 AKI是腎功能急劇下降的一種疾病狀態(tài)，AKI的不良預(yù)后是向慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)發(fā)展的危險(xiǎn)因素[4]。因此改善AKI預(yù)后的關(guān)鍵是早期診斷、早期干預(yù)。Sonoda等[25]使用大鼠腎缺血再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury，IRI)建立AKI模型，結(jié)果顯示尿外泌體中miR-16、miR-24和miR-200c在腎臟損傷狀態(tài)上調(diào)，并且其增加與腎小球髓質(zhì)中的靶mRNA減少顯著相關(guān)。此后，在急性腎損傷的腎功能早期恢復(fù)期出現(xiàn)將Zeb1/2作為共同靶mRNA的尿外泌體miR-9a、miR-141、miR-200a、miR-200c和miR-429的上調(diào)，而這些指標(biāo)反映TGF-β1相關(guān)的腎纖維化[26]，在腎損傷修復(fù)以后TGF-β1又調(diào)節(jié)產(chǎn)生外泌體miR-125a和miR-351，因此，在急性腎損傷過程中出現(xiàn)的這些尿外泌體miRNA的變化可能提示AKI向CKD進(jìn)展的轉(zhuǎn)化趨勢(shì)。

miR-21作為研究最多的miRNA，血清和尿液中的miR-21水平被認(rèn)為是可以預(yù)測(cè)接受心臟手術(shù)患者發(fā)生嚴(yán)重AKI進(jìn)展程度的指標(biāo)[27]。在對(duì)早期心臟外科相關(guān)腎損傷(cardiac surgery-associated acute kidney injury，CSA-AKI)與miR-21相關(guān)性的研究發(fā)現(xiàn)，AKI組心臟手術(shù)后6 h血清和尿miR-21表達(dá)水平顯著低于非AKI組；并且與血清miR-21相比，尿miR-21能更好的預(yù)測(cè)AKI的發(fā)展[4]。另外，在對(duì)缺血再灌注動(dòng)物模型中觀察尿miRNA的動(dòng)態(tài)分析中顯示，大鼠模型術(shù)后尿液中miR-30c-5p和miR-192-5p的表達(dá)顯著升高[28]。

3.1.2慢性腎臟病 CKD是一種嚴(yán)重的、進(jìn)行性的疾病，發(fā)病率高、死亡率高，在世界范圍內(nèi)發(fā)病率正在增加。盡早發(fā)現(xiàn)可能有助于預(yù)防其進(jìn)展，并將相關(guān)并發(fā)癥降至最低。尿液外泌體miRNA之類的細(xì)胞外miRNA作為非侵入性生物標(biāo)志物現(xiàn)受到研究重視。已發(fā)現(xiàn)多種尿外泌體中miRNAs的差異表達(dá)。Lange等[29]通過分析從CKD患者分離的尿液外泌體miRNA表型變化，結(jié)果顯示，miR-16、miR-92a、miR-21和miR-124a 4種miRNA在CKD患者的尿液外泌體中表達(dá)豐富。亦有研究分析CKD患者尿外泌體中的miRNAs，顯示CKD患者尿外泌體miR-29和miR-200水平較健康對(duì)照組明顯降低[30]，后證實(shí)是通過TGF-β/Smad3信號(hào)通路直接調(diào)節(jié)多種膠原和其他細(xì)胞外基質(zhì)成分的生成[26]。因此與腎功能下降和腎小管間質(zhì)纖維化程度密切相關(guān)，提示尿外泌體miRNA可以反映CKD患者腎纖維化和腎臟微環(huán)境中的炎癥狀態(tài)。其后Lange等[27]證實(shí)尿外泌體miR-21在CKD患者中顯著上調(diào)，并與腎小球?yàn)V過率(glomerular filtration rate，GFR)呈負(fù)相關(guān)。但是此研究表明miR-21變化與尿白蛋白/肌酐比值(urinary albumin-to-creatinine ratio，UACR)無關(guān)，也不能用以區(qū)分此CKD患者是否患有糖尿病。

糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是慢性腎臟病的重要病因，約40%的糖尿病患者可發(fā)展至DN，并成為發(fā)達(dá)國(guó)家終末期腎病的重要病因[31]。根據(jù)美國(guó)糖尿病學(xué)會(huì)目前認(rèn)為DN主要包括GFR低于60 mL/(min·1.73 m2)和(或)UACR高于30 mg/g持續(xù)超過3個(gè)月。但是尿白蛋白的檢測(cè)易受多種因素的影響，比如飲食、感染、發(fā)熱和高血壓等，而且有些患者即使沒有檢出尿白蛋白，但已經(jīng)進(jìn)展到腎功能衰竭。因此有必要找到能早期預(yù)測(cè)DN的生物標(biāo)志物。目前研究表明尿外泌體中有數(shù)十種miRNAs在DN患者中有差異表達(dá)，例如miR-192和miR-30a等在2型糖尿病腎病 (type 2 diabetic nephropathy，T2DN)中有明顯上調(diào)，而有些尿外泌體miRNAs，例如miR-155和miR-424在2型糖尿病 (type 2 diabetes mellitus，T2DM)伴有微量白蛋白尿患者中下調(diào)[32]，可用于早期發(fā)現(xiàn)DN。Delic等[33]針對(duì)T2DM患者，提純分離尿外泌體中核酸分析，表明miR-192、miR-194、miR-204、miR-215和miR-216的表達(dá)增加可能與TGF-β誘導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)基因表達(dá)有關(guān)，其中，miR-320c表達(dá)的增加可能通過靶向血小板反應(yīng)蛋白1(thrombospondin-1，TSP-1)對(duì)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)信號(hào)通路產(chǎn)生影響，有望作為T2DN疾病進(jìn)展的新型標(biāo)記物；此外，與T1DM未累及腎臟的患者相比，T1DN患者尿液外泌體中的miR-155和miR-424表達(dá)明顯增加[34]。

3.1.3狼瘡腎炎 狼瘡腎炎(lupus nephritis，LN)是系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)的主要合并癥和死亡原因。目前腎活檢一直是臨床上判斷腎臟預(yù)后的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但活檢是一種侵襲性檢查，且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)疾病的變化。Solé等[35]檢測(cè)到血清中miR-29c在LN患者體內(nèi)的水平顯著低于健康對(duì)照，并與腎功能和腎纖維化程度相關(guān)，且有早期預(yù)測(cè)組織纖維化程度的潛力。其后在尿外泌體中也證實(shí)miR-29c、miR-21和miR-150具有同樣的作用，為疾病診斷提供了非侵入性方法[36]。而在LN中，以IV型狼瘡性腎炎(type IV lupus nephritis，LNIV)中的細(xì)胞性新月體形成(type IV lupus nephritis with cellular crescent，LNIV-CC)預(yù)后較差，這是一種以彌漫性增生性病變?yōu)樘卣鞯膰?yán)重疾病。Li等[37]研究顯示LNIV-CC患者尿外泌體中的miR-3135b、miR-654-5p和miR-146a-5p升高可用作LNIV-CC的新型非侵入性診斷標(biāo)志物，其中miR-3135b可能參與上皮細(xì)胞的異常增殖，miR-146a-5p參與腎小球中的上皮細(xì)胞增殖和單核細(xì)胞浸潤(rùn)，而miR-3135b的升高可能與SLE相關(guān)的心臟損傷有關(guān)，這些結(jié)果表明尿液來源的外泌體miRNA變化，可作為L(zhǎng)N新的潛在性標(biāo)志物。

3.1.4IgA腎病 IgA腎病(Immunoglobulin A nephropathy，IgAN)是我國(guó)最常見的腎小球疾病，約占原發(fā)性腎小球疾病的40%～47.2%，為我國(guó)腎臟疾病透析的主要病因。IgAN是急、慢性病變交替出現(xiàn)，進(jìn)行性發(fā)展的臨床過程，及時(shí)識(shí)別急性活動(dòng)性病變并予以積極控制，對(duì)IgAN預(yù)后起著重要作用。目前對(duì)IgAN的診斷和病情評(píng)估仍依賴腎穿刺活檢查，臨床上尋求可輔助腎臟穿刺術(shù)甚至取代其的技術(shù)成為廣泛需求。尿液中包含的生物學(xué)信息主要可分為3大部分:(1)尿沉淀(包括脫落細(xì)胞，細(xì)胞蛋白，mRNA，miRNA)；(2)尿上清(包括細(xì)胞因子、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝產(chǎn)物譜)；(3)尿路細(xì)胞外囊泡(包括蛋白質(zhì)，mRNA，miRNA)等，其中大量的生物學(xué)信息可以作為無創(chuàng)性生物標(biāo)志物的理想來源。Asao等[38]在IgA腎病患者中檢出其尿外泌體中的足細(xì)胞標(biāo)志物podocalyxin顯著升高。除了蛋白之外，尿外泌體因其膜結(jié)構(gòu)可以減少RNA的降解作用而比尿液總RNA更穩(wěn)定，其中miRNA是尿外泌體RNA中的主要種類。有研究表明IgAN患者的尿外泌體中miRNA變化，例如miR-146和miR-155的豐度增高，miR-200a、miR-200b和miR-429的豐度減少，均與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)。在一項(xiàng)研究中，與健康人群對(duì)比，IgAN患者尿外泌體中的miR-29c和miR-205顯著下調(diào)，而miR-146a則顯著上調(diào)，并且這些尿外泌體中異常表達(dá)的miRNA均可作為IgAN的檢測(cè)標(biāo)志物[39]。

3.2監(jiān)測(cè)病情變化和判斷預(yù)后 尿外泌體中miRNA的變化在上述多種疾病中可用于監(jiān)測(cè)病情變化和判斷預(yù)后，如表1所示。譬如在LN中，與健康人和無LN的SLE患者相比，LN患者尿液外泌體中miR-146a顯著升高，使其成為L(zhǎng)N的候選診斷指標(biāo)。miR-146a水平在LN活躍期較健康對(duì)照和無LN的SLE患者顯著升高，可作為L(zhǎng)N活躍期的生物標(biāo)志物[40]。這與后來研究LNIV-CC患者尿外泌體中的miR-146a-5p升高是一致的[37]。Tangtanatakul等[41]通過觀察狼瘡腎炎患者活動(dòng)期和治療4個(gè)月后緩解期尿外泌體miRNA的變化，檢測(cè)到Let-7a和miR-21在活動(dòng)性LN患者中表達(dá)下調(diào)，可作為腎臟器官破壞的液體生物標(biāo)志物。

3.3用于腎臟疾病的治療 外泌體作為細(xì)胞間通訊的重要介質(zhì)，其作為潛在的治療靶點(diǎn)獲得了廣泛的關(guān)注，例如人類尿源干細(xì)胞來源的外泌體可阻止1型糖尿病小鼠發(fā)生腎臟并發(fā)癥，其原理是干細(xì)胞具有自我更新、高度增殖和多向分化潛能，在一定條件下可分化為多能細(xì)胞，從而修復(fù)受傷組織。而干細(xì)胞分泌的外泌體具有明顯的類似母細(xì)胞的保護(hù)作用[42]。Wu等[43]證明高糖處理的腎小球內(nèi)皮細(xì)胞(glomerular endothelial cell，GEC)的含TGF-β1的外泌體可通過TGF-β1/Smad3信號(hào)通路激活腎小球系膜細(xì)胞(glomerular mesangial cell，GMC)并促進(jìn)腎小球的纖維化。因此，抑制含有TGF-β1的外泌體從GEC到GMC的細(xì)胞間傳遞可能是預(yù)防和治療DKD的新靶標(biāo)。研究表明，在DKD發(fā)病過程中，2型糖尿病小鼠腎皮質(zhì)miR-21-5p顯著升高，可通過抑制PTEN，增加纖連蛋白含量，參與腎臟纖維化的病理過程，因此miR-21-5p可能作為DKD小鼠模型的潛在治療靶點(diǎn)[44-45]。在臨床上，高水平的miR-19b-3p被發(fā)現(xiàn)在尿外泌體中，并與糖尿病患者腎小管間質(zhì)炎癥的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。而且外泌體miR-19b-3p介導(dǎo)受損上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞之間的通訊，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞激活。因此外泌體/miR-19b-3p/ SOCS1軸在腎小管間質(zhì)炎癥中起著重要的病理作用，為腎臟疾病的新治療靶點(diǎn)提供線索[46]。有研究表明尿外泌體miR-30c-5p可作為診斷和監(jiān)測(cè)CCRCC進(jìn)展的特異性和敏感性生物標(biāo)志物。而且miR-30c-5p還可通過抑制熱休克70 kD蛋白5(heat-shock 70 kD protein 5，HSPA5)的表達(dá)來逆轉(zhuǎn)CCRCC進(jìn)展。這表明miR-30c-5p-HSPA5信號(hào)通路與CCRCC的進(jìn)展相關(guān)，并可能作為CCRCC的治療靶點(diǎn)[47]。

表1 腎臟疾病與microRNAs的關(guān)系

對(duì)腎移植的患者而言，實(shí)時(shí)掌握移植狀態(tài)十分重要，因?yàn)閙iRNA在組織和生物學(xué)液體中相對(duì)穩(wěn)定，尤其是通過外泌體攜帶時(shí)，所以目前正在研究尿液中的miRNA，以評(píng)估其在移植物損傷初期的預(yù)后價(jià)值。Lorenzen等[48]報(bào)道了與移植患者的對(duì)照組相比，急性排斥反應(yīng)的患者中miR-210有所不同，將miR-210鑒定為急性排斥反應(yīng)的可靠標(biāo)志物和長(zhǎng)期移植物功能的預(yù)測(cè)指標(biāo)。

miRNA代表了潛在的新型治療靶標(biāo)。目前已開發(fā)有2種基于miRNA的療法，即miRNA拮抗劑和miRNA類似物。目前廣泛采用的策略是使用針對(duì)成熟miRNA序列設(shè)計(jì)的寡核苷酸(抗miRNA)阻斷miRNA功能的，該序列可以通過化學(xué)方法產(chǎn)生含有膽固醇基團(tuán)，從而使得它們進(jìn)入所有動(dòng)物的細(xì)胞中，從而抑制mRNA的翻譯。攜帶或編碼短發(fā)夾RNA(short hairpin RNA，shRNA)的外泌體和病毒載體作為遞送方法引入細(xì)胞中以阻斷成熟的miRNA。除了抗miRNA，還可以通過轉(zhuǎn)基因引入串聯(lián)miRNA結(jié)合位點(diǎn)重復(fù)序列來實(shí)現(xiàn)miRNA抑制[49-51]。

當(dāng)在腎臟疾病中miRNA被下調(diào)時(shí)，miRNA類似藥物可以恢復(fù)其功能[52-53]。病毒載體和外泌體可以遞送miRNA并介導(dǎo)細(xì)胞與器官之間的相互關(guān)系。Zhang等[54]報(bào)道，使用腺相關(guān)病毒方法實(shí)現(xiàn)在萎縮性肌肉中過表達(dá)miR-23a/27a導(dǎo)致釋放了富含miR-23a/27a的肌肉外泌體，從而減弱了腎纖維化。

4 總結(jié)和展望

隨著外泌體參與許多種疾病的證據(jù)的建立，它會(huì)作為生物標(biāo)志物應(yīng)用于臨床診斷或疾病預(yù)后，且越來越多的研究顯示出尿外泌體在腎臟疾病中的治療效果，尤其是尿液miRNA在腎臟領(lǐng)域的重要性日益得到認(rèn)可，因?yàn)樗鼈兛赡芙沂驹谀I臟生理和疾病中活躍的途徑。關(guān)于miRNA的許多研究著重于鑒定可診斷和預(yù)后一系列腎臟疾病的可靠生物標(biāo)志物。此外，盡管將miRNA用作治療性試劑很有吸引力，但該領(lǐng)域仍面臨一些挑戰(zhàn)，例如安全性問題以及對(duì)可靠的器官和細(xì)胞特異性遞送系統(tǒng)的需求。因此，在開發(fā)用于早期檢測(cè)的新型診斷工具以及監(jiān)測(cè)各種疾病的治療成功率方面，仍需要努力探索，研究未來外泌體miRNA作為下一代生物標(biāo)志物用于診斷，或核酸遞送療法用于管理和控制腎臟疾病。