miRNA-27與糖尿病腎病關(guān)系的研究進展*

王唯一 陳云霞 趙 雨 司 捷 馬 寧

1 承德醫(yī)學院，河北省承德市 067000； 2 滄州市人民醫(yī)院

我國人民生活飲食方式在近幾十年發(fā)生了巨大變化，糖尿病也從之前的少見疾病迅速發(fā)展成為一個大流行病。據(jù)我國慢性病監(jiān)測顯示，我國糖尿病的患病率對比過去已有了數(shù)十倍的增長[1]。除腫瘤、心腦血管疾病以外，目前最影響全球人民健康的慢性病便是糖尿病[2]。而糖尿病腎病(DKD)作為糖尿病常見的一種微血管并發(fā)癥，在我國的糖尿病患者中合并此病的人數(shù)占20%～40%；DKD現(xiàn)已躍升為我國終末期腎病和慢性腎臟病的第一病因[3]。且隨著糖尿病病程的延長，患者DKD的患病率在不斷地攀升[4]，同時患者心血管疾病大幅增加；患者由于腎功能明顯減退常易發(fā)生低血糖事件和血管運動神經(jīng)調(diào)節(jié)功能障礙，遂可能導致低血壓、低腎灌注，嚴重者可危及生命；另外其相關(guān)癥狀及長期生活質(zhì)量的下降甚至可能導致患者的抑郁、焦慮及其他心理變化。因此早期發(fā)現(xiàn)、早期干預(yù)在DKD的發(fā)展及預(yù)防中尤為關(guān)鍵，值得臨床高度關(guān)注。

1 DKD的病理機制及診斷、分期

糖尿病合并慢性腎臟病的情況有以下兩種，一種是DKD，一種則是非糖尿病腎病(NDKD)，二者治療的方法截然不同，診斷也不盡相同[5]。DKD是由糖尿病引起的慢性腎臟病(CKD)，可由遺傳、糖代謝紊亂、腎臟血管血流動力學改變、血管活性物質(zhì)代謝異常、氧化應(yīng)激、細胞因子等多種因素不同程度下綜合地發(fā)生作用所導致[6]。其在臨床上的主要表現(xiàn)有持續(xù)性蛋白尿、進行性腎功能下降、水腫、高血壓、增加心血管疾病及視網(wǎng)膜病變的發(fā)病率等。DKD的病理改變主要為腎小球的硬化，現(xiàn)已有研究指明其所累及的細胞主要為足細胞(細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)改變及足突融合，使腎小球濾過屏障受損)、腎小球系膜細胞(細胞肥大、增生，多種蛋白質(zhì)在細胞外基質(zhì)蓄積)，另外存在著腎小管上皮細胞的改變(上皮細胞轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細胞，使腎小管纖維化)[7-8]，最終可導致結(jié)節(jié)狀硬化，產(chǎn)生標志性的K-W結(jié)節(jié)，也可伴腎小管肥大、小管基膜增厚或間質(zhì)纖維化；其中足細胞凋亡或數(shù)目減少也代表了DKD的病情發(fā)展[9]。

因此腎穿刺活檢做病理檢驗來診斷DKD最為準確，但有學者做了長期大量的臨床實驗發(fā)現(xiàn)，此間存在著大量的糖尿病患者雖有蛋白尿，卻并未發(fā)生腎損害；且腎穿不被指南推薦作為常規(guī)廣泛進行。現(xiàn)DKD診斷的標志為尿微量白蛋白，常用的臨床診斷方法為糖尿病病程與尿蛋白、腎功能變化相符，檢測尿白蛋白/尿肌酐比值(UACR)連續(xù)3個月以≥30mg/g，伴或不伴經(jīng)公式計算的腎小球濾過率(eGFR)<60ml/(min·1.73m2)，且已鑒別排除其他腎病原因[10]。DKD臨床及病理分期為：Ⅰ期為腎小球高濾過期，病理下僅有腎小球的體積增大；Ⅱ期為正常白蛋白尿期，糖尿病病史在5年以上，無尿白蛋白排泄率(UAE)的改變，病理改變?yōu)槟I小球基底膜開始變厚和系膜基質(zhì)增加；Ⅲ期為微量白蛋白尿期，即臨床DKD早期，包括上述病變及靜息時UAE升高，病理表現(xiàn)稱為彌漫性糖尿病腎小球硬化；Ⅳ期為臨床蛋白尿期，有大量蛋白尿，可有高血壓，GFR降低而Scr可正常，病理下出現(xiàn)結(jié)節(jié)性糖尿病腎小球硬化，可見標志性K-W結(jié)節(jié)，并開始有腎小球荒廢；Ⅴ期為腎衰竭期，可在上述表現(xiàn)上有更多的腎小球荒廢，腎臟濾過功能隨腎臟結(jié)構(gòu)的破壞而逐漸下降，最終導致腎衰。

盡管近年關(guān)于DKD的有效治療方法有很多研究，但現(xiàn)有的臨床治療中并無特效藥物或療法，只能有限地控制病情進展而非阻止其發(fā)生[11-12]；且若發(fā)展至終末期，往往會因多種并發(fā)癥使得治療比其他腎病更為困難，因此早期識別DKD的高?；颊卟⒓皶r加以防治對于延緩DKD的進程意義重大。有調(diào)查顯示，25%～30%出現(xiàn)微量白蛋白尿的糖尿病患者最后發(fā)展為DKD，而另有大部分糖尿病患者，盡管并未出現(xiàn)微量白蛋白尿，卻也產(chǎn)生了DKD[13]。因此，尿白蛋白的檢測對早期DKD的發(fā)現(xiàn)不夠敏感和特異，所以近些年來對于此類的研究正逐漸轉(zhuǎn)向更敏感的微觀分子。

2 miRNAs與DKD

某些分子標志物已被證實可調(diào)控乃至預(yù)測一些疾病的發(fā)生發(fā)展，如microRNA。microRNA(miRNA)分子量較小，是細胞內(nèi)源性非編碼的一類RNA，可經(jīng)特異性結(jié)合相關(guān)mRNA的3’端非編碼區(qū)來轉(zhuǎn)錄或調(diào)控轉(zhuǎn)錄后的表達[14]，從而在生物過程的多方面發(fā)揮調(diào)控作用，且在血液循環(huán)中很穩(wěn)定，具有一定特異性。

miRNAs對于DKD的作用機制雖然現(xiàn)在尚未完全清楚，但已經(jīng)有一些研究表明多種miRNA在DKD基因表達轉(zhuǎn)錄后起關(guān)鍵性的調(diào)控作用，參與細胞增殖、分化和凋亡，而且這些微觀的變化往往出現(xiàn)在蛋白尿之前，所以可以認為一些特定的miRNA具有DKD的早期診斷和治療的潛在價值，然而目前臨床應(yīng)用研究仍不廣泛[15]?，F(xiàn)已有研究的可能結(jié)果為：miR-200靶向VEGFA和Col-4α，加速細胞外基質(zhì)沉積[16]；miR-216a受TGF-β誘導后激活PI3K-Akt信號通路，引起炎癥和系膜細胞的增生和肥大[17]；miR-29靶向COL-4α和VEGFA，激活Rho激酶，導致足細胞凋亡和細胞外基質(zhì)沉積[18]；還有miR-1、miR-25等分別通過其他路徑產(chǎn)生影響。

miR-27包括miR-27a和miR-27b兩個亞型，二者共有的靶基因很多，但也有一個核苷酸的差異，因此二者功能相似但不完全相同?，F(xiàn)多方研究和實驗顯示，DKD患者中確有升高miR-27和腎功下降，然而這需要更多的研究來佐證其在DKD中的價值。

3 miR-27a與DKD及eGFR的臨床實驗

侯曉艷[19]進行了小樣本的臨床實驗，結(jié)果顯示，miR-27a與腎臟損害程度呈正相關(guān)，免疫組化顯示有PPAR-γ降低表達水平、纖維化因子提高表達水平和腎臟組織結(jié)構(gòu)、功能雙損傷。由此可反映出miR-27的表達水平在DKD病情評估、反映腎功能和腎小管間質(zhì)纖維化的嚴重程度中具有重要價值。同樣在其動物實驗中，應(yīng)用了miR-27a抑制劑和類似物的對比，其結(jié)果為外源性注射miR-27a類似物后，腎功能相關(guān)指標均高于標準，腎小管間質(zhì)纖維化加重；而miR-27a抑制劑組則出現(xiàn)纖維化程度的改善。提示早期以miR-27a抑制劑治療，或在miR-27a表達過程的上游控制其轉(zhuǎn)錄和表達，或許能控制DKD病情，對治療有很大意義，值得深入研究。

4 miRNA-27a/b與DKD各組織的影響機制

4.1 miRNA-27與足細胞 腎小球濾過屏障的組成有毛細血管內(nèi)皮細胞、腎小球基膜和足突。足細胞位于腎小球基膜的外層，又稱腎小囊臟層上皮細胞，是濾過屏障的最外層，也是屏障中的孔徑屏障(機械屏障)，正常狀態(tài)多數(shù)蛋白質(zhì)因不能通過足突間的孔隙而繼續(xù)留存于體內(nèi)，只有少部分小分子(如葡萄糖、小分子蛋白質(zhì)、尿素、電解質(zhì)等)可通過孔隙并排出體外，因此足細胞的結(jié)構(gòu)完整性決定著腎小球濾過的功能，足細胞的破壞是DKD患者出現(xiàn)蛋白尿的直接原因。

4.1.1 通過過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(PPAR-γ)信號通路：PPAR-γ在多種組織中廣泛分布，影響著DKD中的糖代謝、脂肪合成及炎癥等，控制著諸多代謝過程，可以使糖尿病狀態(tài)下的內(nèi)皮細胞、系膜細胞、足細胞和腎小管上皮細胞等腎臟組織得到保護，而在這些相關(guān)研究中，研究最多的便是足細胞。

miR-27a可與PPAR-γ的mRNA上3’-UTR結(jié)合，使得PPAR-γ磷酸化，從而激活α-SMA蛋白和β聯(lián)蛋白；而α-SMA基因的啟動子中含有促進其表達的Smad3反應(yīng)區(qū)[20]，因此該TGF-β1-Smad3信號通路對于足細胞損傷及上皮細胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)有影響，可促使腎組織纖維化，這與上述臨床、動物實驗的免疫組化中顯示的結(jié)果一致；另外有β聯(lián)蛋白依賴的足細胞可發(fā)生改變，如足細胞特異性標志減少、足細胞凋亡、EMT增強等，以致足細胞數(shù)量減少、濾過屏障結(jié)構(gòu)完整性缺損[21]。另外PPAR-γ的激活可以明顯改善高糖狀態(tài)下足細胞中已下降的線粒體的功能水平[22]，因此PPAR-γ在DKD中的保護作用越來越引起注意。

4.1.2 通過叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子O1(FoxO1)-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)信號通路：FoxO1可通過調(diào)控線粒體自噬和氧化應(yīng)激產(chǎn)物的釋放等來改善DKD下氧化應(yīng)激損傷對足細胞的影響[23]。氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)等刺激會影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能，由于在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)主要合成并加工蛋白質(zhì)，所以蛋白合成代謝速率會因此下降，引發(fā)ERS。ERS是細胞為處理內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中未折疊或折疊錯誤的蛋白質(zhì)而激活的反應(yīng)過程。

FoxO1是miR-27a引起足細胞損傷和ERS的靶基因，miR-27a可與FoxO1的mRNA上3’-UTR結(jié)合，負向調(diào)節(jié)FoxO1以降低其表達[24]，繼而釋放氧化應(yīng)激產(chǎn)物并損害足細胞，由此激活ERS，通過其可單獨誘導細胞凋亡的作用，更加重足細胞的損傷。因DKD患者體內(nèi)的高血糖狀態(tài)、氧化應(yīng)激、脂質(zhì)代謝障礙等多種特點，且內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有很強的生產(chǎn)蛋白質(zhì)的能力，代謝活動很活躍，所以這種狀態(tài)下很容易引起ERS，加速足細胞損傷，加重DKD的程度。

4.2 miRNA-27與腎小球系膜細胞 腎小球系膜細胞又稱間充質(zhì)細胞，可分泌細胞基質(zhì)并維持系膜基質(zhì)穩(wěn)定，進而影響腎小球濾過。而系膜細胞肥大、增生、損傷及細胞外蛋白質(zhì)異常沉積，是DKD的明顯病理改變。miR-27a可誘導高糖下出現(xiàn)由過量的糖和蛋白質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生的糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)，會誘導系膜細胞發(fā)生ERS，致使系膜細胞增殖損傷，細胞外基質(zhì)產(chǎn)生增多，甚至出現(xiàn)細胞直接壞死等現(xiàn)象，以促進DKD進展[25]。另外值得一提的是AGEs也可使系膜細胞出現(xiàn)自噬反應(yīng)，在自身受到損傷時自我吞噬，一定意義地起到了保護系膜細胞的作用[26]。

4.3 miRNA-27與腎小管纖維化 DKD中的腎小管隨著高糖、組織缺氧、炎癥反應(yīng)等因素的刺激，逐漸出現(xiàn)腎組織的纖維化，其特點為出現(xiàn)了成纖維細胞和肌成纖維細胞的增殖和細胞外基質(zhì)沉積。轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)可使細胞外基質(zhì)合成增多并減少降解。上文中已提到，miR-27使PPAR-γ磷酸化，激活α-SMA中包含的Smad3，該miR-27a-PPAR-γ-TGF-β1-Smad3信號通路可使腎小管上皮細胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞和成纖維細胞，促進了細胞外基質(zhì)的蓄積[27]。具體過程為TGF-β1磷酸化后激活Smad2和Smad3，并與Smad4結(jié)合，一同進入細胞核內(nèi)結(jié)合靶基因并調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后的修飾[21]。另外TGF-β1可抑制生長腎小球上皮細胞和腎小管，并在一定程度上抑制內(nèi)皮細胞的增殖[28]。

5 小結(jié)

近些年來一系列的研究表明，miRNAs在DKD的進程中占有一席之地，其中以miR-27為代表。雖然其具體機制尚未理清，仍需要逐步地探索，但對于miR-27的研究無疑是為DKD的基因診斷和治療等方面提供了新的思路和方法。miR-27因其檢查無創(chuàng)，且既敏感又特異，若能用此類精準的方法提前預(yù)測，盡早診斷DKD，判斷其進展、分級并及時干預(yù)、治療，無論對于患者還是醫(yī)學界，都將打開新的突破口，受益不菲。