miRNA对肾足细胞损伤的影响*

苑佳奇，沈晓丹，张志凤，丁海麦，张学明

(包头医学院基础医学与法医学院，内蒙古 包头 014040)

MicroRNA (miRNA)是小型非编码RNA，能够通过抑制信使RNA(mRNA)翻译或促进 mRNA 降解，在转录后水平调节基因表达。无数生理过程和病理的结果，包括癌症，心血管和代谢疾病，高度依赖于miRNA[1]。微小核糖核酸(miRNA)在1993年首次在秀丽隐杆线虫中观察到Lin-4基因[2]，这一发现促进了微小核糖核酸的研究，并很快在脊椎动物和无脊椎动物中发现了更多的miRNA[3]。

大多数miRNAs是通过典型途径合成的，其中miRNA基因通过RNA聚合酶II转录，产生pri-miRNAs(具有多个发夹环结构的长转录物)。Pri-miRNAs由包含Drosha/DGCR8蛋白的微处理器蛋白质复合物处理，导致产生称为前miRNAs的较小前体分子。前miRNA通过核质/细胞质转运蛋白Exportin5从细胞核输出后，通过细胞质中的Dicer蛋白进一步加工，产生短的双链miRNA。成熟的miRNA引导RISC(一种含有Ago蛋白的复合物)靶向基因的mRNA，导致mRNA降解(miRNA具有完全互补序列匹配的mRNA)或翻译抑制(mRNA中不完全互补序列匹配)。在非经典途径中，miRNAs可以在结合蛋白Drosha/DGCR8或Dicer非依赖性途径中合成。短的前miRNA样前体可以来自mitron、endo-shRNA、tRNA或其他非编码RNA。在某些特殊条件下，前体可以用Ago2代替Dester进行加工，使其成熟为miRNA[4]。

1 肾足细胞与肾脏疾病的关系

肾单位是由肾小体和肾小管两部分组成，肾小体又分为肾小球和肾小囊。肾小球又称毛细血管球是病变最常见的发生部位。肾小球过滤屏障负责血液从传入小动脉到鲍曼间隙的选择性过滤。过滤屏障包括3层:肾小球上皮、基底膜和缝隙隔膜。足细胞维持肾小球过滤屏障，足细胞足突附着在肾小球基底膜(GBM)的肾小球毛细血管上，形成细胞间连接，在相邻足突之间的界面上呈阶梯状结构，形成缝隙隔膜过滤屏障，帮助维持正常的肾功能。缝隙隔膜是阻止蛋白质进入尿液滤液的最后一道屏障。缝隙隔膜，这是一种重要的结构，有助于连接相邻的足部过程，并形成参与维持正常肾功能的过滤屏障。该区域的损伤与肾小球疾病的发生和发展有关[5]。有研究表明单个足细胞分子异常与蛋白尿和肾小球硬化之间存在因果关系。足细胞应激细胞通常在健康状态下保持体内平衡。当遇到生理压力或病理刺激且当压力超过其补偿能力时，它们可能会受到损伤。受损的足细胞会消失，从而失去结构并扩散，导致过滤屏障功能降低。蛋白尿是足细胞受损的早期结果，也是肾脏疾病的早期症状。因此足细胞在肾脏疾病中具有关键作用。

2 miRNA对肾足细胞的影响

miRNA的表达改变，从而导致发病。近年来，miRNA对肾脏的生理和病理调节中的研究已经成为一个重要的、具有潜力的研究领域。各种肾脏疾病中miRNA的鉴定和表征可能引起新诊断工具和治疗干预的突破性发展。miRNA的表达导致足细胞损伤大体可分为两类:一类与肌动蛋白动力学有关，肌动蛋白是足细胞足突的关键组成部分，肌动蛋白形成主要的细胞骨架，细胞骨架主要影响足突的结构完整性，导致足细胞损伤；另一类与附着于基底膜有关，基底膜损伤可能导致足细胞分离时足细胞密度的损失[6]。

2.1肾足细胞中miRNA的表达 在膜性肾病中，miR-378a对结合蛋白(NPNT)具有特异性。NPNT定位于细胞外基质，与miR-378a的表达具有相关性。转化生长因子β诱导miR-378a的表达，导致NPNT表达的丧失。在斑马鱼模型中，敲除NPNT或表达miR-378a会导致水肿、足细胞足突消失和肾小球基底膜(glomerular basement membrane,GBM)改变[7]。研究表明糖尿病肾病(DN)db/db小鼠的miRNA-337表达增加，通过上调IL-6和IL-18水平导致足细胞损伤。IL-6是糖尿病肾病相关肾损伤的原因之一，其使肾小球内皮细胞通透性增加、系膜细胞扩张、纤维连接蛋白上调和GBM增厚。IL-18 诱导肿瘤坏死因子TNF-a的产生，从而加重足细胞的损伤[8]。Drosha和Dicer是两种RNAase Ⅲ酶，依次作用产生成熟的miRNA。miRNA生物合成中，足细胞特异性缺失Dicer导致糖尿病小鼠严重的肾损伤，在足细胞中，Dicer的选择性失活导致足突消失、蛋白尿、肾小管间质纤维化、肾小球硬化，最终可能因严重肾衰竭而死亡，这表明miRNA在DN的发育中起着至关重要的作用[9]。此外，成年小鼠足细胞的诱导性Drosha缺失也导致肾小球疾病，也证明miRNA在维持正常足细胞功能中具有重要性[10]。miRNA-200c-3p在活化的情况下被内皮祖细胞从肾小球内皮细胞转移到足细胞，可引起足细胞miR-200c-3p表达增加，导致足细胞血管内皮生长因子产生减少，最终导致足细胞功能障碍[11]。miR-193a是足细胞分化和体内平衡的主要调节因子， miR-193a上调抑制足细胞功能的主要调节因子WT1，WT1表达水平的降低导致其靶基因PODXL(足细胞粘蛋白)和NPHS1(肾蛋白)下调，引发整个足细胞稳态系统的崩溃，足细胞足突广泛消失，从而导致FSGS病[12]。miR-193a驱动的FSGS中，增加了高密度脂蛋白成分APOA1。APOA1可以促进胆固醇流出，也可引起足细胞损伤[13]。有研究表明Foxc2作为最早的足细胞标志，它在足细胞的分化、发育和成熟中具有突出的作用，在Foxc2敲除小鼠中，足细胞未能形成足突和隔膜，也不能分化，而Foxc2等位基因的缺失可导致严重的足细胞损伤和足细胞完整性必需基因的失调，由于Foxc2是一种非常重要的足细胞转录因子，并且高度参与足细胞分化，miR-548c-5p的去除影响FOXC2水平，进而影响足细胞分化过程[14]。研究发现，糖尿病患者足细胞miR-221的高表达，细胞外小泡(EVs)是近端小管细胞损伤的关键介质，EVs的miR-221通过Wnt/β-连环蛋白信号传导介导足细胞损伤。miR-221和Wnt/β-连环蛋白信号之间的联系，表明miR-221的表达诱导β-连环蛋白核积累，最终导致近端小管细胞去分化[15]。小鼠足细胞中miR-30a-5p水平的降低导致足细胞凋亡和耗竭、GBM损伤和足突消失。此外，miR-30a负调节足细胞受体α(GRα)的表达，抑制miR-30a可以改善受损足细胞的类固醇反应性，类固醇还能直接影响特化的肾足细胞的形态和细胞骨架特征，并改善其完整性和存活率，具有抗蛋白尿作用[16]。最近一种抑制糖尿病肾病的miRNA被报道，糖尿病足细胞功能障碍的增加加重了糖尿病引起的肾损伤。miR-26a-5p在糖尿病肾病中表达较低，而TLR4在糖尿病肾病中表达较高。降低TLR4和核因子κB的表达可抑制高糖(HG)诱导的足细胞损伤。这表明miR-26a-5p具有保护作用，将为临床糖尿病肾病的预防提供了一个新的治疗靶点[17]。

2.2miRNA在影响足细胞密度中的作用 在肾小球疾病中Stat3增加，miRNA-92a是一种Stat3的已知下游靶点，并证明miR-92a的上调可以特异性的控制足细胞中细胞周期调节因子p57的表达，因此miR-92a是足细胞静止的潜在关键调节因子[7]。在糖尿病肾病中MiR-770-5p上调，TIMP3在糖尿病肾组织和HG诱导的足细胞中下调。miR-770-5p是HG处理的足细胞中TIMP3的靶点。miR-770-5p的敲除通过靶向HG处理的足细胞中的TIMP3，起到抑制足细胞凋亡和炎症因子的释放的作用，这表明miR-770-5p可能是糖尿病肾病治疗的潜在治疗靶点[18]。我们发现circ_0000285在糖尿病肾病小鼠模型和小鼠足细胞中显著增加。circ_0000285在小鼠足细胞中过度表达，促进足细胞损伤。miR-654-3p被确定为circ_0000285的目标。通过敲除circ_0000285，足细胞中肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6和白细胞介素-1β的蛋白水平受到抑制，miR-654-3p在足细胞炎症细胞因子中具有相关作用，miR-654-3p的下调极大地诱导了足细胞的凋亡[19]。足细胞经高水平葡萄糖处理后，TIMP3水平下调，其水平由HOXA-AS2正向调节，由miRNA-302b-3p负向调节。miRNA-302b-3p为结合HOXA-AS2的靶基因，TIMP3是miRNA-302b-3p的下游基因。高水平的葡萄糖治疗可以上调足细胞中miRNA-302b-3p的水平，促进了足细胞中白细胞介素-1β和肿瘤坏死因子-α的水平。过度表达的miRNA-302b-3p对足细胞增殖能力具有抑制作用[20]。研究指出在人类样本中，与健康对照组相比，糖尿病患者肾脏活检组织中miR-21的表达增加。miR-21的下调通过靶向金属蛋白酶抑制剂3(TIMP3)抑制链脲霉素(STZ)诱导的糖尿病肾病大鼠和高血糖处理的足细胞的糖尿病肾病进展，miR-21通过调节磷酸酶和张力素同源物(PTEN)导致足细胞功能障碍，使足细胞丢失。阐明了miR-21在糖尿病肾病进展中的新调节机制，并为糖尿病肾病治疗提供了潜在的靶点[21]。据报道，发现HG损害了足细胞存活率，而miR-218转染能够提高足细胞存活率。在基于5-乙炔基-2′-脱氧尿苷(EdU)的增殖试验中，我们发现HG水平损害足细胞增殖，而miR-218转染能够克服这种损害。因此表明miR-218过表达与足细胞增殖增强有关。miR-218能够抑制由HG水平引起的足细胞凋亡是因为miR-218能够破坏HG浓度处理足细胞中IKKβ/NF-κB途径的激活以此来减少足细胞死亡、肾损伤和与糖尿病肾病相关的炎症反应。并进一步发现，miR-218介导这些保护作用的能力与其结合IKKβ基因的能力相关，阻止其翻译，从而抑制炎症性核因子κB途径的激活[22]。研究表明，与对照组相比，阿霉素诱导的肾足细胞中miR-874-3p的表达水平显著增加， miR-874-3p直接靶向甲硫氨酸亚砜还原酶B3 (MsrB3)，下调MsrB3的表达水平。MsrB3是一种含锌酶，通过调节氧化应激和细胞凋亡在一些疾病中发挥重要作用。MsrB3阻断后氧化应激和细胞凋亡增加。可以得出结论，阻断miR-874-3p后，miR-874-3p的表达水平降低，MsrB3的表达水平升高，以抑制氧化应激和细胞凋亡。因此miR-874-3p/MsrB3可能被认为是诊断和治疗阿霉素诱导的肾足细胞损伤的新靶点[23]。研究发现，在免疫球蛋白A肾病(IgAN)中miR-27a-3p上调，miR-27a-3p通过直接靶向FosB蛋白来调节细胞凋亡、细胞增殖以及人足细胞和HK2细胞炎性细胞因子的释放，诱导足细胞损伤。研究显示miR-27a-3p有望为IgAN提供新的治疗策略[24]。

综上所述，多种miRNA诱导足细胞损伤与慢性肾病的发生发展息息相关，并发挥着至关重要的作用。肾小球疾病领域，尤其是足细胞病领域的最新科学交流和整合方法极大地提高了研究的深度，对导致足细胞病基因突变的进一步研究是必要的，miRNA稳定性很好，常用作诊断marker ，可能为疾病的发病机制提供新的见解， 为各种足细胞疾病提供新的治疗靶点，并指导我们理解潜在的治疗靶点，这些靶点可能解决难治性肾病综合征患者未满足的需求。