微小RNAs在糖尿病肾病中的作用

周 敏，张晓良

(东南大学附属中大医院肾脏内科东南大学肾脏病研究所，江苏南京210009)

糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)是继发于糖尿病的一种进行性肾脏病变，也是导致糖尿病患者高致残率和死亡率的重要原因［1］。DN是由多种因素共同介导发生的，目前认为其主要分子学机制包括血流动力学因素、促炎性细胞因子、促纤维化细胞因子以及其他生物化学因素的紊乱等［2］。导致DN发生的确切机制现在仍不十分清楚。然而最近很多研究发现表观遗传学因素也参与了该病的发生与发展。微小RNAs(miRNAs)是一种内源性单链RNAs，它们通过与特定的靶mRNAs结合来抑制基因表达。这类小分子物质在细胞增殖、分化及凋亡等多种生理病理过程中的作用已经得到了证实［3］，除此之外它们还参与调节血糖平衡、胰岛素分泌、维持正常肾功能及细胞外基质的生成和降解等过程［4］。这提示miRNAs可能是导致糖尿病肾病发生发展的重要因素。本文着重对近年来有关miRNAs与糖尿病肾病关系的研究发现做一系统综述，为早期诊断及治疗糖尿病肾病提供新的方向。

1 m iRNAs在糖尿病肾病发生发展中的重要作用

无论是糖尿病的动物模型还是体外用高糖、转化生长因子(TGF-β)来刺激包括系膜细胞、足细胞和近段肾小管上皮细胞在内的多种肾脏细胞的研究都表明，miRNAs在糖尿病肾病的发生发展中具有重要作用［5－6］。已经发现的与 DN有关的 miRNAs包括 miR-192、miR-377、miR-21 和 miR-200 家族等。

1.1 m iR-192

在体外用TGF-β刺激小鼠系膜细胞后，以及用STZ诱导的1型和2型糖尿病(db/db)小鼠模型的肾小球中，都可见 miR-192表达增多［5］。miR-192通过下调E-box阻遏子(Zeb1和Zeb2)而使胶原蛋白(Col1a2和Col14a1)产生增多并在系膜细胞中沉积，导致系膜细胞增生肥大。研究发现用一种加锁核酸(LNA)修饰过的miR-192抑制剂(LNA-antimiR-192)抑制其表达后，TGF-β表达减少，肾脏纤维化程度减轻，系膜细胞增生也减少。这表明miR-192在糖尿病肾病的发生发展中具有重要作用，有望成为糖尿病肾病治疗的新靶点［7］。

1.2 m iR-377

miR-377是另一种在1型糖尿病动物模型和人与小鼠系膜细胞中呈高表达的miRNA。miR-377表达增高会抑制丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶(PAK1)和超氧化物歧化酶(SOD)的表达，从而使纤维连接蛋白(fibronectin)表达增多。因此在糖尿病肾病中，miR-377表达上调一方面通过间接增加纤维连接蛋白的产生而促进纤维化;另一方面由于抑制了SOD的表达(SOD可以减轻氧化应激引起的血管损伤)［8］使氧化应激敏感性增强，进一步加重肾脏纤维化。

1.3 m iR-21

miR-21也可以促进系膜细胞产生纤维连接蛋白，但是与miR-377的作用机制不同，miR-21是通过下调PTEN和上调AKT激酶/PI3K信号通路来导致肾脏细胞肥大和基质增生的［9－10］。在小鼠阻塞性肾病模型中，miR-21的表达受TGF-β/Smad3信号通路的调节，过表达miR-21会增强TGF-β的致纤维化作用。因此miR-21也可能成为治疗糖尿病肾病的靶点之一。

1.4 m iR-200家族

miR-200家族也是一类与DN相关的miRNAs。miR-200家 族 成 员 包 括 miR-200a、miR-200b、miR-200c、miR-141及miR-429。miR-200家族可以抑制E钙黏素的转录阻遏子ZEB1(锌指e-盒结合蛋白1)和ZEB2从而增强E钙黏素的表达，这一机制在上皮细胞间充质转分化过程中起着重要作用。研究表明在肾小管上皮细胞中TGFβ1和2都能抑制miR-200a的表达，而miR-200a表达增多又会抑制TGFβ2的表达，这样miR-200a和TGFβ2形成一个反馈抑制回路，使TGFβ2表达增多，促进肾脏纤维化［11］。

1.5 其他相关的m iRNAs

越来越多的证据表明许多重要的黏附分子和细胞骨架蛋白也是由miRNAs来调控的。DN患者产生蛋白尿的重要原因之一就是足细胞受刺激后发生凋亡，而研究发现miRNAs也参与维持足细胞之间的紧密黏附。DN时 miR-124、miR-190、miR-217和miR-218表达增多，使维持足细胞之间紧密黏附的整联蛋白α3β1表达减少，结果导致足细胞在高压应激状态下损伤脱落，而给与安体舒通改善病情后，这些miRNAs的表达明显降低［12］。

在发生肾脏疾病时，除了可以检测到miRNAs增多外，一些miRNAs也会表达减少。在对75名志愿者(包括肾功能正常者，轻至重度慢性肾脏病患者，接受血液透析治疗的终末期肾脏病患者)的血液标本用 qPCR检测时发现 miR-16、miR-21、miR-155和 miR-210在肾功能受损时表达显著降低［13］。

2 m iRNAs可作为检测糖尿病肾病的生物标志物

DN的持续进展最终导致ESRD，目前针对该病的治疗(如降低血糖、控制血压、饮食治疗、运动等)都缺乏特异性，难以从根本上逆转这一疾病，因此早期发现及早期防治显得尤为重要，这就要求进一步寻找更加敏感和特异性的指标。

miRNAs已经作为临床多种疾病诊断的重要手段之一。在肝癌发生的早期阶段 miR-155、miR-221、miR-222出现异常，可以作为诊断肝癌的早期指标;miR-34b和miR-107分别对亨廷顿舞蹈病与阿尔茨海默病的早期发生具有预测意义;心力衰竭时miR-21表达显著增高［14］。随着对miRNAs与肾脏疾病相关性研究的不断深入，不仅进一步认识到肾脏疾病病理生理学方面的复杂性，也为诊断这一类疾病提供了新的标志物。不同的肾脏疾病伴随不同的miRNAs表达，这就为“分子标记谱”的发展提供了可能［15－17］。与疾病发展相一致的miRNAs的变化、检测miRNAs方法的可靠性(RT-PCR技术、RNA印记、基因微阵列分析)以及miRNAs组织表达的特异性都表明miRNAs适合作为检测肾脏疾病新的标志物［18］。

将miRNAs作为糖尿病肾病诊断指标有以下几大优势:1)miRNAs在体内广泛存在:血液、尿液、唾液、泪液及羊膜腔液中都可以检测到 miRNAs［13］。2)miRNAs存在形式稳定:miRNAs通过与蛋白质结合形成蛋白质-miRNAs复合物或储存在各种细胞分泌的微泡中而稳定存在，不易被 RNA酶降解［8，13，19］。这些微泡叫做外分泌体［14］。3)与肾脏疾病变化密切相关:miRNAs表达异常与多种肾脏疾病有关，包括肾细胞癌、IgA肾病和慢性肾脏病等［15，17，20］。尿液是生物标志物的理想来源。尿中含有大量的尿囊泡，而标志肾脏结构损坏或功能紊乱的蛋白质、mRNA和miRNAs就存在于这些囊泡中。因此，尿中特异性的miRNAs可以成为检测糖尿病肾病新的标志物［8］。最近出现一种简便、快速、高效分离尿囊泡的方法，更加方便了分析其内的生物标志物［21］。miRNAs对于预测有高风险进展为严重肾脏疾病的糖尿病患者具有巨大的潜能，并且miRNAs在一定程度上还可以提示疾病发展的严重程度，一些特定的miRNAs其含量越低则标志着病情越严重［13］。

因此，与疾病变化相一致的miRNAs的改变可以作为评估糖尿病患者肾脏损伤严重程度的非侵入性手段。但是在将其应用于临床之前，还需要进行大量的临床试验。随着对糖尿病肾病转录物组中miRNAs功能的深入研究，相信在不久的将来对于这类疾病的诊断和治疗将出现新的突破。

3 总结

miRNAs是目前生命科学领域研究的热点问题，在多种生命过程中都发挥着重要作用。虽然随着技术的发展已经发现了很多与糖尿病肾病有关的miRNAs，但是对于其在糖尿病肾病中发挥作用的确切机制的认识还处于初期阶段，因此以后的研究可进一步探讨这些小分子物质在特定疾病中的致病机制，相信随着研究的不断深入，有望发现更多与糖尿病肾病有关的miRNAs，并使其成为糖尿病肾病早期诊断的重要标志物及有效治疗靶点。

［1］Gray SP，Cooper ME．Alleviating the burden of diabetic nephropathy［J］．Nat Rev Nephrol，2011，7:71 －73．

［2］Argyropoulos C，Wang K，McClarty S，et al．Urinary microRNA profiling in the Nephropathy of Type1 Diabetes［J］．PloS ONE，2013，8:e54662．doi:10．1371/journal．pone．0054662．

［3］周珏宇，石嵘，郑文岭，等．microRNA与肿瘤细胞周期的关系及其研究方法进展［J］．基础医学与临床，2013，33:9－14．

［4］刘长征，李静静，焦涛，等．MicroRNA-29抑制胰岛素刺激的大鼠L6细胞葡萄糖吸收［J］．基础医学与临床，2013，33:562－566．

［5］Kato M，Arce L，Wang M，et al．microRNA circuitmediates transforming growth factor beta1 autoregulation in renal glomerular mesangial cells［J］．Kidney Int，2011，80:358－368．

［6］Long J，Wang Y，WangW，et al．MicroRNA-29c is a signaturemicroRNA under high glucose conditions that targets Sprouty homolog 1，and its in vivo knockdown prevents progression of diabetic nephropathy［J］．JBiol Chem，2011，286:11837－11848．

［7］Putta S，Lanting LD，Sun GD，etal．Inhibiting MicroRNA-192 Ameliorates Renal Fibrosis in Diabetic Nephropathy［J］．JAm Soc Nephrol，2012，23:458 －469．

［8］Yang Y，Xiao L，Li J，etal．UrinemiRNAs:Potentialbiomarkers formonitoring progression of early stages of diabetic nephropathy［J］．Med Hypotheses，2013，81:274 －278．

［9］Dey N，Das F，Mariappan MM，et al．MicroRNA-21 orchestrates high glucose-induced signals to TOR complex1，resulting in renal cell pathology in diabetes［J］．J Biol Chem，2011，286:25586－25603．

［10］Zarjou A，Yang S，Abraham E，et al．Identification of a microRNA signature in renal fibrosis:role ofmiR-21 ［J］．Am JPhysiol Renal Physiol，2011，301:793 －801．

［11］Wang B，Koh P，Winbanks C，et al．miR-200a prevents renal fibrogenesis through repression of TGF-beta2 expression［J］．Diabetes，2011，60:280－287．

［12］LiD，Lu Z，Jia J，etal．Changes inmicroRNAs associated with podocytic adhesion damage under mechanical stress［J］．JRenin Angiotensin Aldosterone Syst，2013，14:97－102．

［13］Neal C，Michael MZ，Pim lott LK，et al．CirculatingmicroRNA expression is reduced in chronic kidney disease［J］．Nephrol Dial Transplant，2011，26:3794 －3802．

［14］Ciesla M，Skrzypek K，Kozakowska，etal．MicroRNAs as biomarkers of disease onset［J］．Anal Bioanal Chem，2011，401:2051－2061．

［15］ Wang G，Kwan BC，Lai FM，et al．Elevated levels of miR-146a and miR-155 in kidney biopsy and urine from patients with IgA nephropathy［J］．Dis Markers，2011，30:171－179．

［16］Ichii O，Otsuka S，Sasaki N，et al．Altered expression of microRNA miR-146a correlates with the development of chronic renal inflammation ［J］．Kidney Int，2012，81:280－292．

［17］Neal CS，Michael MZ，Pimlott LK，et al．CirculatingmicroRNA expression is reduced in chronic kidney disease［J］．Nephrol Dial Transplant，2011，26:3794 －3802．

［18］Bhatt K，MiQS，Dong Z．microRNAs in kidneys:biogenesis，regulation，and pathophysiological roles［J］．Am J Physiol Renal Physiol，2011，300:602 －610．

［19］Zhu H，Fan GC．Extracellular/circulatingmicroRNAs and their potential role in cardiovascular disease［J］．Am J Cardiovasc Dis，2011，1:138－149．

［20］Hauser S，Wulfken LM，Holdenrieder S，et al．Analysis of serum microRNAs(miR-26a-2* ，miR-191，miR-337-3p andmiR-378)as potential biomarkers in renal cell carcinoma［J］．Cancer Epidemiol，2012，36:391 －394．

［21］Alvarez ML，Khosroheidari M，Ravi R．Comparison of protein，microRNA，and mRNA yields using different methods of urinary exosome isolation for the discovery of kidney disease biomarkers［J］．Kidney Int，2012，82:1024－1032．