miRNA-21在糖尿病腎臟病的作用機(jī)制及中藥干預(yù)新進(jìn)展

陳宇，黃國東△，覃婷，張澤朝，沈小楠，許藝鐔，劉少芳

糖尿病腎臟?。╠iabetic kidney disease，DKD）是持續(xù)性高血糖所致的腎損害，病變可累及全腎，是糖尿?。╠iabetes mellitus，DM）嚴(yán)重且危險(xiǎn)的并發(fā)癥之一［1-2］。隨著全球DM 發(fā)病率的不斷增加，DKD 已成為終末期腎臟病的主要病因［3］。近年研究發(fā)現(xiàn)，微小RNA（miRNA）可對DKD的基因、蛋白表達(dá)進(jìn)行調(diào)控［4］，其中miRNA-21 通過調(diào)控多個(gè)信號通路參與DKD 的發(fā)生發(fā)展［5］，而中藥及其提取物可以調(diào)節(jié)miRNA-21表達(dá)改善腎纖維化、炎癥、氧化應(yīng)激等病理損傷［6-8］。本文就miRNA-21 對DKD 的作用機(jī)制及中藥對其的干預(yù)作用進(jìn)行分析與總結(jié)，以期為糖尿病腎臟病的治療及新藥研發(fā)提供一定的參考依據(jù)。

1 miRNA-21與DKD

腎臟固有細(xì)胞是維持腎臟正常生理功能的重要組成部分。糖脂代謝紊亂、纖維化、炎癥、氧化應(yīng)激、自噬等病理變化可以誘發(fā)腎臟固有細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能受損，是推動(dòng)DKD發(fā)生、發(fā)展的重要因素［9］。近年的研究表明，miRNA-21 調(diào)控多個(gè)信號通路干預(yù)纖維化、炎癥、自噬等病理生理過程，并以此影響DKD進(jìn)程［5］。

1.1 miRNA-21 與轉(zhuǎn)化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）/Smads信號通路 miRNA-21長度為22 nt，其表達(dá)受基因啟動(dòng)子或轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控［10-11］。Smad7 是TGF-β1/Smads 信號通路的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，也是miRNA-21 的靶基因，miRNA-21 與Smad7 3'-UTR 結(jié)合以抑制Smad7 表達(dá)，進(jìn)而激活TGF-β1/Smads 信號，上調(diào)Ⅲ型膠原蛋白（collagenⅢ，Col-Ⅲ）、α 平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）水平，降低E-鈣黏蛋白（E-cadherin）水平，加劇腎間質(zhì)纖維化及炎性細(xì)胞浸潤［12］。研究表明，miRNA-21 過表達(dá)抑制Smad7 可間接上調(diào)p-Smad3蛋白水平，以增強(qiáng)TGF-β1誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞 間 充 質(zhì) 轉(zhuǎn) 化（epithelial-to-mesen-chymal transition，EMT）的作用，此外，TGF-β1 通過濃度依賴、時(shí)間依賴刺激miRNA-21 表達(dá)，最終形成惡性循環(huán)［13］。

Smad2、Smad3 磷酸化是TGF-β1/Smads 通路活化的經(jīng)典標(biāo)志，抑制miRNA-21 表達(dá)可以下調(diào)Smad3 表達(dá)水平，阻斷TGF-β1/Smads 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，降低α-SMA、Ⅰ型膠原α1（collagen I alpha 1，COL1A1）水平，最終阻止成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，遏制纖維化病變［14］。但miRNA-21與Smad2、Smad3之間的具體作用機(jī)制不明，Smad2、Smad3 是否受miRNA-21直接調(diào)控仍有待探究。

有研究顯示，TGF-β1誘導(dǎo)miRNA-21、Smad1過表達(dá)，可下調(diào)骨形態(tài)發(fā)生蛋白-7（bone morphogenetic protein 7，BMP-7）、Smad6 表達(dá)水平，促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞EMT，而BMP-7過表達(dá)可下調(diào)miRNA-21、Smad1 表達(dá)水平，拮抗TGF-β1 信號激活［15］。此外，BMP-7 可上調(diào)Smad7 表達(dá)水平，進(jìn)而阻斷miRNA-21/TGF-β1/Smad3 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，下調(diào)α-SMA、Col-Ⅲ水平，最終緩解腎纖維化［16］?？梢?，BMP-7 可能是miRNA-21/TGF-β1/Smads 信號的調(diào)節(jié)器，在腎纖維化病變中充當(dāng)保護(hù)者。

1.2miRNA-21 與磷脂酰肌醇 3- 激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶 B（protein kinase B，AKT）信號通路 磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）是miRNA-21 的靶基因，miRNA-21 過表達(dá)抑制PTEN蛋白表達(dá)，促進(jìn)PI3K、AKT 磷酸化，導(dǎo)致E-cadherin水平下降，α-SMA 水平升高，誘發(fā)腎小管上皮細(xì)胞EMT［17］。另有研究發(fā)現(xiàn)腎小管受損可釋放富含miRNA-21 的外泌體，進(jìn)而下調(diào)PTEN 蛋白水平，激活PI3K/AKT 信號通路，以此引發(fā)上皮細(xì)胞-成纖維細(xì)胞信息交互，上調(diào)纖連蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）、Col-Ⅰ、成纖維細(xì)胞特異蛋白1蛋白水平，導(dǎo)致成纖維細(xì)胞過度活化，加速腎纖維化病變［18］。此外，miRNA-21 mimics 轉(zhuǎn)染系膜細(xì)胞可上調(diào)PI3K、AKT 蛋白水平，促進(jìn)腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6 釋放，而pcDNA3.1-PTEN 減弱了miRNA-21 mimics 的作用效果［19］。因此，miRNA-21可以靶向PTEN調(diào)控PI3K/AKT 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，干預(yù)腎纖維化、炎癥反應(yīng)及細(xì)胞損傷病理生理過程。

Lu 等［6］發(fā)現(xiàn)高糖誘導(dǎo)miRNA-21 過表達(dá)，下調(diào)PTEN 蛋白，上調(diào)p-PI3K、p-AKT 水平，最終激活哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號，抑制系膜細(xì)胞自噬，加劇細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）沉積。此外，miRNA-21 通過靶向PTEN 介導(dǎo)PI3K/AKT-絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號串?dāng)_，下調(diào)內(nèi)皮素1蛋白水平，促進(jìn)高血糖破壞內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，誘發(fā)DM腎損害［20］。

1.3 miRNA-21 與Wnt/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）信號通路 糖原合酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK3β）是構(gòu)成β-catenin 降解復(fù)合體的重要成分，其磷酸化失活可導(dǎo)致Wnt/β-catenin 通路活化。然而，miRNA-21過表達(dá)可上調(diào)p-GSK3β蛋白表達(dá)，降低腎病蛋白（nephrin）水平。因此，miRNA-21 可能通過GSK3β 調(diào)控Wnt/β-catenin 信號通路影響足細(xì)胞損傷［21-22］。Wang等［23］發(fā)現(xiàn)高糖促進(jìn)miRNA-21過表達(dá)，上調(diào)β-catenin 蛋白水平，從而激活Wnt 信號，上調(diào)α-SMA，降低nephrin表達(dá)水平，最終誘導(dǎo)系膜細(xì)胞活化和足細(xì)胞去分化。可見miRNA-21可通過調(diào)控Wnt/β-catenin 信號通路干預(yù)細(xì)胞損傷、增殖、分化等過程，推動(dòng)DKD進(jìn)程。

二甲基精氨酸二甲胺水解酶1（dimethylarginine dimethylamine hydrolase 1，DDAH1）是miRNA-21 的靶基因，增強(qiáng)DDAH1 表達(dá)可以抑制miRNA-21 表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)E-cadherin 表達(dá)水平，降低α-SMA、Col-Ⅰ、FN 蛋白水平，最終阻止腎小管上皮細(xì)胞EMT，而Wnt/β-catenin 信號激活劑減弱了DDAH1的作用效果［24］，故miRNA-21可以靶向DDAH1調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路干預(yù)腎間質(zhì)纖維化病變。

1.4 其他信號通路 李夢嵐等［25］發(fā)現(xiàn)抑制miRNA-21 表達(dá)可以降低Janus 激酶2（janus kinase 2，JAK2）、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）磷酸化水平，抑制TGF-β1 活化，阻斷JAK2/STAT3-TGF-β1 信號串?dāng)_，最終降低基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-9 水平，改善腎間質(zhì)纖維化。有研究表明A20 是miRNA-21 的靶基因，高糖刺激巨噬細(xì)胞釋放負(fù)載miRNA-21 的外泌體，可被足細(xì)胞內(nèi)吞，抑制A20 表達(dá)，上調(diào)NOD 樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3、胱天蛋白酶-1、IL-1β 蛋白水平，引發(fā)足細(xì)胞焦亡［26］。另有研究顯示，miRNA-21過表達(dá)抑制過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator activated receptor，PPAR）-α表達(dá)，下調(diào)肉毒堿棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶1α、?；o酶A氧化酶1 蛋白水平，促進(jìn)腎臟脂質(zhì)沉積；PPAR-α 低表達(dá)還可導(dǎo)致線粒體融合蛋白1 水平降低、線粒體動(dòng)力相關(guān)蛋白1 水平升高，最終遏制線粒體生物發(fā)生，破壞腎小管抗氧化能力［27］。

2 中醫(yī)藥靶向miRNA-21防治DKD

古代中醫(yī)并無DKD 之病名，而是根據(jù)臨床表現(xiàn)，將其歸于“消癉”“尿濁”“水腫”“腎勞”“腎消”“關(guān)格”等范疇。DKD 的基本病機(jī)為本虛標(biāo)實(shí)，本虛主要指肝、脾、腎的虛損，標(biāo)實(shí)則是氣滯、痰濕、瘀血、濁毒等病理產(chǎn)物，其中瘀血是貫穿DKD始終的病理環(huán)節(jié)。DKD 是動(dòng)態(tài)發(fā)展的過程，病變早期是氣陰兩虛，病久后導(dǎo)致陰損及陽，由虛致實(shí)，最終形成氣血陰陽俱虛，虛實(shí)夾雜［28］。中藥是我國臨床治療DKD的重要手段，近年的研究表明中藥可以靶向miRNA-21干預(yù)DKD纖維化、炎癥、糖脂代謝紊亂等病理生理過程［6-8］。

2.1 中藥提取物或有效成分

2.1.1 姜黃素 姜黃素是從中藥姜黃根莖中提取的二酮類化合物。有研究顯示姜黃素可以改善纖維化病變，延緩DKD 進(jìn)展，這與其下調(diào)miRNA-21、p-Smad3 表達(dá)水平，阻止TGF-β1/Smads 通路活化，最終降低α-SMA 水平，抑制成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化有關(guān)［14］。另有研究表明，姜黃素類似物通過下調(diào)miRNA-21 表達(dá)水平，上調(diào)Smad7、程序性細(xì)胞死亡因子4蛋白水平，抑制TGF-β1/Smads、MAPK信號激活，降低4-羥基壬烯醛、FN水平，緩解腎纖維化及氧化損傷［7］。

2.1.2 白藜蘆醇 天然白藜蘆醇主要源自中藥虎杖，是一種非黃酮類多酚化合物。一項(xiàng)臨床研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇下調(diào)miRNA-21 表達(dá)水平可減少T2DM患者血清丙二醛（malonaldehyde，MDA）、TNF-α、IL-6 含量，降低尿微量白蛋白及空腹血糖水平，預(yù)防DM 腎損害［29］。白藜蘆醇降低細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶、c-Jun 氨基末端激酶、p38磷酸化水平，抑制激活蛋白-1（activator protein 1，AP-1）活化，以此阻斷MAPK/AP-1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)并下調(diào)miRNA-21 表達(dá)，阻止TGF-β1/Smads 通路活化，最終遏制成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，減少ECM 沉積［30］。另有研究表明，白藜蘆醇抑制miRNA-21 表達(dá)，上調(diào)PTEN 蛋白水平，最終降低丙酮酸激酶M2、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1、乳酸脫氫酶A水平，遏制ROS誘發(fā)胰腺氧化損傷，改善胰島素抵抗，調(diào)節(jié)糖代謝紊亂［31］。

2.1.3 大黃素 大黃素是中藥大黃的主要活性成分，可下調(diào)miRNA-21 表達(dá)水平，抑制ROS 蓄積，從而修復(fù)足細(xì)胞自噬功能［32］。不僅如此，大黃素抑制miRNA-21表達(dá)可下調(diào)TGF-β1、p-Smad1蛋白表達(dá)，降低Col-Ⅳ蛋白水平，緩解足細(xì)胞損傷，修復(fù)腎小球?yàn)V過屏障，減輕蛋白尿，延緩DKD進(jìn)程［33］。

2.1.4 黃芩 中藥黃芩富含漢黃芩素、黃芩黃酮、黃芩苷、黃芩素等多種活性成分，具有清熱燥濕、瀉火解毒、止血的功效。研究顯示，黃芩素可下調(diào)miRNA-21 表達(dá)，抑制STAT3 轉(zhuǎn)錄活性，從而降低COL1A1、α-SMA、FN 水平，拮抗TGF-β1 誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞分化、ECM 沉積［34］。此外，黃芩苷可抑制miRNA-21 表達(dá)進(jìn)而上調(diào)Smad7 蛋白水平，以此負(fù)性調(diào)控TGF-β1/Smads信號，阻止成纖維細(xì)胞過度激活，減少ECM 分泌［35］。因此，靶向miRNA-21 調(diào)控TGF-β1 信號可能是黃芩防治DKD 纖維化的重要機(jī)制。

2.1.5 丹皮酚 丹皮酚是中藥牡丹皮的有效成分。有研究發(fā)現(xiàn)，丹皮酚可抑制氧化型低密度脂蛋白誘導(dǎo)的miRNA-21 過表達(dá)，上調(diào)PTEN 蛋白水平，最終減少炎性因子釋放，減輕內(nèi)皮細(xì)胞損傷［36］。不僅如此，丹皮酚抑制miRNA-21 表達(dá)還能下調(diào)脂肪酸結(jié)合蛋白4、PPAR-γ 蛋白水平，從而調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化，促進(jìn)脂質(zhì)降解，改善血脂異常，減輕DKD 腎損傷［37］。

2.1.6 其他 熊果酸是一種天然三萜羧酸化合物，通過抑制miRNA-21 表達(dá)，上調(diào)PTEN 蛋白水平，最終阻止PI3K/AKT/m TOR 通路活化，上調(diào)微管相關(guān)蛋白輕鏈3Ⅱ表達(dá)水平，以此恢復(fù)自噬活性，減輕系膜細(xì)胞損傷［6］。二氫楊梅素主要提取自傳統(tǒng)中藥蛇葡萄，可下調(diào)miRNA-21，激活DDAH1，從而促進(jìn)內(nèi)皮型一氧化氮合酶釋放NO，改善內(nèi)皮細(xì)胞功能［38］。紅景天甙是一種苯丙糖苷，可從中藥紅景天中分離提取，其抑制miRNA-21 表達(dá)，上調(diào)PPAR-α 蛋白水平，以此激活A(yù)MP 活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）、轉(zhuǎn)錄因子NF-E2 相關(guān)因子2信號，促進(jìn)脂質(zhì)降解，改善胰島素抵抗［39］。槲皮素存在于多種藥用植物中（如側(cè)柏葉、高良姜、款冬花、桑寄生、三七等），可促進(jìn)PTEN、組織金屬蛋白酶抑制因子3 表達(dá)以抑制miRNA-21，最終上調(diào)E-cadherin蛋白水平，減弱TGF-β1 誘發(fā)腎小管上皮細(xì)胞EMT的作用［40］。黃芪甲苷Ⅳ是黃芪的主要活性成分，其通過抑制miRNA-21 表達(dá)調(diào)控TGF-β1/Smads、Wnt/β-catenin 信號串?dāng)_，以此降低α-SMA 水平、上調(diào)nephrin 水平，阻止系膜細(xì)胞過度活化，保護(hù)足細(xì)胞結(jié)構(gòu)［23］。

2.2 中藥復(fù)方 研究顯示，十子代平方可下調(diào)miRNA-21、TGF-β1，上調(diào)PTEN 蛋白水平，最終遏制腎臟膠原沉積，緩解腎纖維化［41］。此外，補(bǔ)腎健脾方也可以下調(diào)miRNA-21 表達(dá)水平，并以此調(diào)控TGF-β1-miRNA-21-PTEN 信號串?dāng)_，抑制腎間質(zhì)炎性細(xì)胞浸潤及膠原沉積［42］。糖克煎劑可下調(diào)Smad3 mRNA，上調(diào)Smad7 mRNA 表達(dá)，反向調(diào)控miRNA-21/TGF-β1 信號，阻斷miRNA-21/TGF-β1/Smads 惡性循環(huán)，最終改善DKD 纖維化病變［43］。糖通飲可下調(diào)miRNA-21 表達(dá)水平，抑制TGF-β1 激活，降低Col-Ⅲ、FN 蛋白水平，遏制系膜細(xì)胞增生、基底膜增厚［44］。益氣活血固腎顆粒具有改善腎纖維化及氧化損傷的功效，這與其調(diào)控miRNA-21/Smad3信號軸，降低Col-Ⅰ、Col-Ⅲ、α-SMA、MDA水平有關(guān)［45］。

葉太生等［46］發(fā)現(xiàn)當(dāng)歸補(bǔ)血湯可抑制miRNA-21表達(dá)，阻斷AKT/mTOR 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，以此上調(diào)nephrin蛋白水平，修復(fù)足細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能。Wang等［47］發(fā)現(xiàn)扶正化瘀方可下調(diào)miRNA-21表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)PTEN蛋白，抑制AKT活化，最終降低α-SMA水平，阻止腎小管上皮細(xì)胞EMT。研究發(fā)現(xiàn)，腎康顆粒可下調(diào)CKD 患者血清及尿液miRNA-21、TGF-β1 表達(dá)水平，降低血肌酐、尿素氮水平，且療效優(yōu)于西醫(yī)常規(guī)治療，無明顯不良反應(yīng)［48］。何小泉等［49］發(fā)現(xiàn)左歸丸可減少血清miRNA-21 含量，從而調(diào)節(jié)DKD 患者空腹血糖、尿素氮水平，減輕蛋白尿。此外，荊防當(dāng)歸補(bǔ)血湯聯(lián)合西醫(yī)常規(guī)治療可降低血清miRNA-21、LHP、MDA 水平，減少尿足突蛋白（podocin）、nephrin含量，最終改善早期DKD 患者的臨床癥狀，并且總體療效優(yōu)于西醫(yī)治療［50］。

3 小結(jié)與展望

miRNA-21 啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄程序后可調(diào)控TGF-β1/Smads、PI3K/AKT、Wnt/β-catenin等多個(gè)信號通路并產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，對DKD 纖維化、炎癥、氧化應(yīng)激、自噬、糖脂代謝紊亂等病理進(jìn)程具有推動(dòng)作用。因此，miRNA-21有望成為早期診斷DKD的生物學(xué)標(biāo)志物和新治療靶點(diǎn)，現(xiàn)有研究表明中藥可以靶向miRNA-21 減輕DKD 病理損害。但中藥調(diào)控miRNA-21 的研究多局限于單體中藥或提取物，對于臨床常用的中藥組方或中成藥的研究較少；另外，針對miRNA-21的研究多聚焦在纖維化、炎癥、自噬等方面，缺乏糖基化終產(chǎn)物損傷、血流動(dòng)力學(xué)改變相關(guān)分子信號的探究；再者，目前多數(shù)研究為基礎(chǔ)性研究，缺乏臨床驗(yàn)證。未來應(yīng)該把中藥臨床實(shí)踐與基礎(chǔ)研究相結(jié)合，并對臨床療效顯著的驗(yàn)方和經(jīng)方進(jìn)行深入挖掘，探究其靶向miRNA-21 防治DKD 的具體機(jī)制，以期為臨床治療提供新方案。