不同微小RNA與胰島素分泌及糖尿病腎病相關(guān)性的研究進(jìn)展

魏靜 ，蔣如如 綜述，哈小琴 審校

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050；2.中國(guó)人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九四〇醫(yī)院檢驗(yàn)科，甘肅 蘭州 730030；3.甘肅省干細(xì)胞與基因藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730030

糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）是糖尿病患者常見的腎臟疾病，DN以大量蛋白尿?yàn)橹饕卣?，病理特點(diǎn)為腎單位體積增大、系膜細(xì)胞肥大，并隨著疾病的進(jìn)展進(jìn)一步發(fā)展為腎小球硬化［1］。胰島素抵抗是DN的危險(xiǎn)因素之一，研究發(fā)現(xiàn)，胰島素抵抗與通過(guò)一氧化氮和NF-κB途徑損傷血管內(nèi)皮有關(guān)，而足細(xì)胞特異性胰島素信號(hào)傳導(dǎo)的缺失與早期糖尿病腎?。╡arly diabetic nephropathy，EDN）的發(fā)生有關(guān)［2］。現(xiàn)有的研究表明，微小 RNA（microRNAs，miRNAs）與胰島素分泌及 DN 密切相關(guān)［3］，但關(guān)于不同miRNAs與胰島素分泌及DN之間相關(guān)性的研究仍無(wú)定論。本文就不同miRNAs在它們之間的作用作一綜述。

1 miRNAs

miRNAs是內(nèi)源性、非編碼的單鏈RNA，由19～25個(gè)核苷酸組成，通過(guò)阻斷蛋白質(zhì)翻譯和誘導(dǎo)mRNA降解作為基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子。在許多DN的病理過(guò)程中已觀察到miRNAs表達(dá)的改變。研究發(fā)現(xiàn)，30%的人類蛋白編碼基因受miRNAs的調(diào)控，在生物學(xué)和病理變化方面起關(guān)鍵作用，包括新陳代謝、細(xì)胞分化、凋亡、癌變和增殖［4］。miRNAs主要調(diào)節(jié)胰島素的合成和分泌，分化胰島β-細(xì)胞，進(jìn)而參與糖脂代謝和胰島素抵抗。miRNAs在腎臟中高度表達(dá)，因此在DN的發(fā)病和進(jìn)展中起重要作用［5］。目前用于檢測(cè)腎臟miRNAs的技術(shù)包括微陣列和定量 PCR（quantitative PCR，qPCR），可用來(lái)研究miRNAs作為治療靶點(diǎn)和潛在的生物標(biāo)記物的價(jià)值［6］。

2 不同組織中的miRNAs

2.1 人胰島miRNAs miRNAs的表達(dá)首先在癌癥中被廣泛研究，主要表現(xiàn)為特定的miRNAs在慢性淋巴細(xì)胞性白血病患者的單核細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)。血液miRNAs可作為癌癥的生物標(biāo)志物，同時(shí)，心血管、代謝性疾病和免疫疾病中miRNAs也具有作為潛在生物標(biāo)志物的價(jià)值［7］。此外，最近的研究主要集中在體液miRNAs與細(xì)胞外囊泡，特別是外泌體之間的研究，外泌體可作為miRNAs細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的載體，同時(shí)也可穩(wěn)定miRNAs。研究表明，尿miRNAs可與 AGO2（argonaute protein 2）和外泌體穩(wěn)定結(jié)合，因此定量尿miRNAs具有作為識(shí)別新型、非侵入性、慢性腎臟疾病生物標(biāo)志物的潛力［8］。LOCKE等［9］發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，2型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）患者中 miR-187表達(dá)上調(diào)，表明miR-187的表達(dá)與正常人葡萄糖刺激的胰島素分泌呈負(fù)相關(guān)，該現(xiàn)象的發(fā)生可能與通過(guò)直接靶向同源相關(guān)蛋白激酶-3（homeodomain-interacting protein kinase-3，HIPK-3）有關(guān)，HIPK-3 是葡萄糖刺激胰島素分泌所必需的物質(zhì)。異常表達(dá)的miRNAs可能與T2DM患者的胰島功能障礙有關(guān)。后續(xù)研究應(yīng)確定進(jìn)一步失調(diào)的miRNAs可能會(huì)發(fā)現(xiàn)胰島功能障礙的新途徑，可為糖尿病治療提供新的靶點(diǎn)。

2.2 腎臟組織中的miRNAs通過(guò)K-means聚類獲得的miRNAs家族之一是腎臟特異性miRNAs簇，包 括 miR-192、miR-194、miR-204、miR-215 和 miR-216［10］。miR-21在纖維化腎組織中的表達(dá)增加，而高表達(dá)的miR-21可上調(diào)人腎小管上皮細(xì)胞中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（transforming growth factor beta 1，TGF-β1）的表達(dá)［11］。此外，早期生長(zhǎng)反映因子（early growth response factor 1，Egr1）作為 miR-192 的靶標(biāo)，可通過(guò)促進(jìn)TGF-β1參與腎纖維化的發(fā)生，并在DN的發(fā)病中起主要作用。因此，減少腎臟miR-192表達(dá)可減輕腎纖維化并改善蛋白尿。這支持了基于抗miRNAs表達(dá)治療DN的可能性［12］。miR-377是DN患者中含量較多的miRNAs之一，可降低p21活化激酶-1和超氧化物歧化酶1，2的表達(dá)，DN中miR-377的過(guò)表達(dá)間接誘導(dǎo)纖連蛋白產(chǎn)生，其在DN的病理生理學(xué)中起關(guān)鍵作用［13］。研究表明，高葡萄糖水平可誘導(dǎo)人腎小球系膜細(xì)胞中miR-377的過(guò)表達(dá)，miR-377增加了系膜細(xì)胞氧化應(yīng)激的易感性［14］。有研究結(jié)果表明，TGF-β可上調(diào)miR-200和miR-216，并增強(qiáng)小鼠系膜細(xì)胞中ECM蛋白表達(dá)，如膠原蛋白，這解釋了其在DN發(fā)病機(jī)制中的作用。另一方面，TGF-β上調(diào)miR-200b／c并隨后下調(diào)FOG2，后者激活PI3KAkt通路，導(dǎo)致腎小球系膜細(xì)胞肥大［15］。miR-21參與纖維化疾病的發(fā)展過(guò)程，由腎小球系膜細(xì)胞中的高葡萄糖的轉(zhuǎn)錄機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)纖連蛋白的產(chǎn)生，其導(dǎo)致腎細(xì)胞肥大和纖連蛋白基因表達(dá)。另一方面，高葡萄糖對(duì)磷酸酶和張力蛋白同源蛋白（tensin homolog protein，PTEN）下調(diào)具有直接影響，并導(dǎo)致Akt活化。因此，miR-21調(diào)節(jié)PTEN水平和Akt／CRTC1活性，其介導(dǎo)DN的病理過(guò)程［16］。

3 miRNAs與胰島素分泌

3.1 miR-375 部分miRNAs可靶向參與胰腺發(fā)育、β細(xì)胞增殖和胰島素分泌。研究表明，miR-375可降低肌營(yíng)養(yǎng)素及控制胰島素基因的表達(dá)，參與胰島素顆粒融合的途徑［17］。DUMORTIER 等［18］發(fā)現(xiàn)，miR-375在胰島發(fā)育過(guò)程中高表達(dá)，是形成β細(xì)胞表型的關(guān)鍵物質(zhì)。一項(xiàng)薈萃分析表明，miR-375是T2DM患者體內(nèi)上調(diào)的miRNAs，是T2DM的新型循環(huán)生物標(biāo)志物［19］。與DELIC等［20］的研究結(jié)果一致，他們強(qiáng)調(diào)了miR-375可能反映了β細(xì)胞死亡的進(jìn)程，具有成為T2DM生物標(biāo)志物的潛在作用。另有一項(xiàng)橫斷面研究表明，與對(duì)照組相比，1型糖尿?。╰ype 1 diabetes mellitus，T1DM）患者的 miRNAs-375 水平顯著升高，表明miR-375不僅是β細(xì)胞損傷和功能喪失的生物標(biāo)志物，也可作為一種自身免疫的標(biāo)志物［21］。SARAVANAN等［22］對(duì)12例慢性胰腺炎患者進(jìn)行全胰切除和自體胰島移植發(fā)現(xiàn)，miR-375表達(dá)與血糖控制和移植后6個(gè)月外源性胰島素復(fù)位正相關(guān)。上述研究均證實(shí)了miR-375作為β細(xì)胞生物標(biāo)志物的潛在作用。

3.2 miR-17-92／miR-106b-25 MANDELBAUM 等［23］為了證明miR-17-92和miR-106b-25簇在β細(xì)胞中的作用，建立了敲除miR-17-92和miR-106b-25的小鼠模型，以檢查miR-17-92／miR-106b-25的潛在靶標(biāo)，研究發(fā)現(xiàn)，miR-17-92／miR-106b-25可調(diào)節(jié)成人β細(xì)胞有絲分裂，同時(shí)發(fā)現(xiàn)miR-17-92／miR-106b-25缺乏會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)β細(xì)胞數(shù)量減少，表明miR-17-92／miR-106b-25在體內(nèi)控制葡萄糖平衡和胰島素分泌起關(guān)鍵作用。因此，蛋白激酶A作為參與miR-17-92／miR-106b-25下游新的相關(guān)分子途徑的蛋白，在調(diào)控成人β細(xì)胞分裂和體內(nèi)葡萄糖平衡中起重要作用。

3.3 miR-132 BIJKERK 等［24］研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng) anta-gomir-132體內(nèi)治療會(huì)降低胰島中miR-132的表達(dá)，從而改善胰島素分泌和降低血糖。而將antagomir-132注射至小鼠胰島中，發(fā)現(xiàn)miR-132表達(dá)和血糖降低，胰島素分泌增加，因此，antagomirs可作為治療劑來(lái)調(diào)節(jié)胰島miRNAs水平，以改善β細(xì)胞功能。

3.4 miR-124a研究發(fā)現(xiàn)，高血糖可誘導(dǎo)胰腺β細(xì)胞中miR-124a的過(guò)度表達(dá)，因此，miR-124a表達(dá)的改變可能導(dǎo)致β細(xì)胞功能障礙［25］。越來(lái)越多的研究表明，調(diào)節(jié)體內(nèi)miRNAs表達(dá)可能對(duì)改善胰島素抗性和糖尿病具有重要意義［26］。

4 DN與miRNAs

腎臟是非再生器官，而腎臟活檢作為DN診斷的金標(biāo)準(zhǔn)是一種有創(chuàng)檢查，需找到更加特異的標(biāo)志物。因此，關(guān)注將miRNAs作為特異性核酸生物標(biāo)志物的研究至關(guān)重要［27］。此外，miRNAs在患者體液中的變化程度比尿蛋白更敏感。因此，miRNAs可作為新興的一種生物標(biāo)志物，用于DN的早期診斷。

4.1 miR-21 miR-21是DN中廣泛研究的一種miRNAs，也是DN小鼠腎臟中表達(dá)最多的miRNAs之一［28］。miR-21可調(diào)節(jié)腎小球系膜細(xì)胞擴(kuò)張、巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)、間質(zhì)纖維化、足細(xì)胞丟失、白蛋白尿的發(fā)生以及與DN相關(guān)的纖維化和炎癥基因的表達(dá)。miR-21與DN患者的腎小管間質(zhì)損傷相關(guān)，表明其可能是預(yù)測(cè)早期DN的重要生物標(biāo)志物。

4.2 miR-126miR-126與T2DM、DN和終末期腎病相關(guān)。AL-KAFAJI等［29］發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，miR-126在T2DM患者中降低，而DN組中miR-126表達(dá)進(jìn)一步下降。此外，miR-126水平與白蛋白尿、腎小球?yàn)V過(guò)率呈正相關(guān)，且與生化指標(biāo)如空腹血糖、糖化血紅蛋白、甘油三酯和低密度脂蛋白呈負(fù)相關(guān)。此外，通過(guò)逐步多元回歸分析發(fā)現(xiàn)，miR-126是白蛋白尿的重要預(yù)測(cè)因子。

4.3 其他miRNAs研究發(fā)現(xiàn)，在高糖條件下，miR-29b在足細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，該過(guò)程可能通過(guò)激活TGF-β／Smad3和NF-κB信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)節(jié)。而通過(guò)基因治療抑制腎組織中miR-29b，可能會(huì)阻斷TGF-β／Smad3介導(dǎo)的腎臟纖維化，從而抑制DN［30］。此外，體外研究表明，TGFβ-1 可通過(guò) miR-155信號(hào)通路抑制nephrin蛋白的表達(dá)，改善足細(xì)胞的病理?yè)p傷，并減輕足細(xì)胞凋亡［31］。KIM 等［32］研究發(fā)現(xiàn)，健康者與DN患者之間有95種miRNAs表達(dá)水平不同。在這些miRNAs中，7種miRNAs（miR-1246、miR-642a-3p、let-7c-5p、miR-1255b-5p、let-7i-3p、miR-5010-5p、miR-150-3p）在DN 患者中上調(diào)，且可能參與MAPK信號(hào)傳導(dǎo)、血管生成中的整合素功能以及AP-1轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)，它們與白蛋白尿的程度顯著相關(guān)。因此，與健康者相比，DN患者具有不同的血清外泌體miRNAs譜，這些miRNAs可能是診斷DN的標(biāo)志物，也可用于DN的治療。

因此，腎臟中特異的miRNAs對(duì)于DN的診斷和治療具有顯著的臨床意義。

5 miRNAs在DN中的治療作用

目前治療DN的目的是控制血糖和血壓水平，特別是抑制腎素-血管緊張素系統(tǒng)（renin-angiotensin system，RAS），以減少或消除蛋白尿的發(fā)展。但這些治療方法可減緩但通常不能改善DN的進(jìn)行性損傷。因此，有針對(duì)性地治療干預(yù)對(duì)于預(yù)防DN的進(jìn)展十分重要［33］。

研究發(fā)現(xiàn)，miR-21在DN患者的血清和腎組織中高表達(dá)，在高糖條件下處理的足細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)。降低 miR-21表達(dá)會(huì)抑制促炎因子（IL-1β、TNF-α）分泌，并減輕腎損傷。生物信息學(xué)和熒光素酶報(bào)告分析表明，組織金屬蛋白酶抑制劑3（tissue inhibitors of metalloproteinase 3，TIMP3）是高糖處理的足細(xì)胞中miR-21的靶標(biāo)，TIMP3過(guò)表達(dá)減少了高糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和足細(xì)胞凋亡，表明了miR-21在DN進(jìn)展中的新調(diào)節(jié)機(jī)制，并提供了DN治療的潛在靶標(biāo)［34］。此外，一些研究已在體內(nèi)糖尿病模型中操縱miRNAs表達(dá)。如經(jīng)鏈脲佐菌素處理的糖尿病小鼠，miR-192被腎皮質(zhì)中鎖核酸修飾的抗miRNAs下調(diào)，以改善腎纖維化癥狀［35］。同樣，在腎纖維化的大鼠殘余腎臟模型中，用抗癌劑紫杉醇低劑量治療改善了腎功能，抑制了Smad2／3活化，并下調(diào)了miR-192 的表達(dá)［36］。

6 問(wèn)題與展望

miRNAs作為簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的生物標(biāo)記物是目前的研究熱點(diǎn)，特別是對(duì)于DN等腎臟疾病。但臨床生物標(biāo)志物研究中需關(guān)注患者組群的不同性質(zhì)、研究患者的數(shù)量、miRNAs的數(shù)目及其未知細(xì)胞來(lái)源。另一方面，miRNAs參與導(dǎo)致胰島素分泌或抵抗的不同途徑，可作為糖尿病潛在的治療靶點(diǎn)。但這些治療方法中很多均未達(dá)到實(shí)際要求。此外，將動(dòng)物研究轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用以及將靶向miRNAs與目前可用的DN藥物相結(jié)合的療法仍存在一些問(wèn)題，還需更標(biāo)準(zhǔn)化的方法來(lái)精確監(jiān)測(cè)miRNAs水平，并根據(jù)其DN分期和臨床特征確定應(yīng)選擇哪些miRNAs用于進(jìn)一步靶向患者。

綜上所述，miRNAs在DN的發(fā)生發(fā)展中占據(jù)重要地位，為DN的臨床診斷和治療提供了新的希望。