miRNA-27與糖尿病腎病關系的研究進展*

王唯一 陳云霞 趙 雨 司 捷 馬 寧

1 承德醫學院，河北省承德市 067000； 2 滄州市人民醫院

我國人民生活飲食方式在近幾十年發生了巨大變化，糖尿病也從之前的少見疾病迅速發展成為一個大流行病。據我國慢性病監測顯示，我國糖尿病的患病率對比過去已有了數十倍的增長[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癥，在我國的糖尿病患者中合并此病的人數占20%～40%；DKD現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生低血糖事件和血管運動神經調節功能障礙，遂可能導致低血壓、低腎灌注，嚴重者可危及生命；另外其相關癥狀及長期生活質量的下降甚至可能導致患者的抑郁、焦慮及其他心理變化。因此早期發現、早期干預在DKD的發展及預防中尤為關鍵，值得臨床高度關注。

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、血管活性物質代謝異常、氧化應激、細胞因子等多種因素不同程度下綜合地發生作用所導致[6]。其在臨床上的主要表現有持續性蛋白尿、進行性腎功能下降、水腫、高血壓、增加心血管疾病及視網膜病變的發病率等。DKD的病理改變主要為腎小球的硬化，現已有研究指明其所累及的細胞主要為足細胞(細胞形態結構改變及足突融合，使腎小球濾過屏障受損)、腎小球系膜細胞(細胞肥大、增生，多種蛋白質在細胞外基質蓄積)，另外存在著腎小管上皮細胞的改變(上皮細胞轉化為間質細胞，使腎小管纖維化)[7-8]，最終可導致結節狀硬化，產生標志性的K-W結節，也可伴腎小管肥大、小管基膜增厚或間質纖維化；其中足細胞凋亡或數目減少也代表了DKD的病情發展[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現，此間存在著大量的糖尿病患者雖有蛋白尿，卻并未發生腎損害；且腎穿不被指南推薦作為常規廣泛進行。現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3個月以≥30mg/g，伴或不伴經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，病理改變為腎小球基底膜開始變厚和系膜基質增加；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，病理下出現結節性糖尿病腎小球硬化，可見標志性K-W結節，并開始有腎小球荒廢；Ⅴ期為腎衰竭期，可在上述表現上有更多的腎小球荒廢，腎臟濾過功能隨腎臟結構的破壞而逐漸下降，最終導致腎衰。

盡管近年關于DKD的有效治療方法有很多研究，但現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生[11-12]；且若發展至終末期，往往會因多種并發癥使得治療比其他腎病更為困難，因此早期識別DKD的高危患者并及時加以防治對于延緩DKD的進程意義重大。有調查顯示，25%～30%出現微量白蛋白尿的糖尿病患者最后發展為DKD，而另有大部分糖尿病患者，盡管并未出現微量白蛋白尿，卻也產生了DKD[13]。因此，尿白蛋白的檢測對早期DKD的發現不夠敏感和特異，所以近些年來對于此類的研究正逐漸轉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控乃至預測一些疾病的發生發展，如microRNA。microRNA(miRNA)分子量較小，是細胞內源性非編碼的一類RNA，可經特異性結合相關mRNA的3’端非編碼區來轉錄或調控轉錄后的表達[14]，從而在生物過程的多方面發揮調控作用，且在血液循環中很穩定，具有一定特異性。

miRNAs對于DKD的作用機制雖然現在尚未完全清楚，但已經有一些研究表明多種miRNA在DKD基因表達轉錄后起關鍵性的調控作用，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，然而目前臨床應用研究仍不廣泛[15]。現已有研究的可能結果為：miR-200靶向VEGFA和Col-4α，加速細胞外基質沉積[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沉積[18]；還有miR-1、miR-25等分別通過其他路徑產生影響。

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。現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，結果顯示，miR-27a與腎臟損害程度呈正相關，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構、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，應用了miR-27a抑制劑和類似物的對比，其結果為外源性注射miR-27a類似物后，腎功能相關指標均高于標準，腎小管間質纖維化加重；而miR-27a抑制劑組則出現纖維化程度的改善。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)，正常狀態多數蛋白質因不能通過足突間的孔隙而繼續留存于體內，只有少部分小分子(如葡萄糖、小分子蛋白質、尿素、電解質等)可通過孔隙并排出體外，因此足細胞的結構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，可以使糖尿病狀態下的內皮細胞、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結合，使得PPAR-γ磷酸化，從而激活α-SMA蛋白和β聯蛋白；而α-SMA基因的啟動子中含有促進其表達的Smad3反應區[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轉化(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果一致；另外有β聯蛋白依賴的足細胞可發生改變，如足細胞特異性標志減少、足細胞凋亡、EMT增強等，以致足細胞數量減少、濾過屏障結構完整性缺損[21]。另外PPAR-γ的激活可以明顯改善高糖狀態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 通過叉頭狀轉錄因子O1(FoxO1)-內質網應激(ERS)信號通路：FoxO1可通過調控線粒體自噬和氧化應激產物的釋放等來改善DKD下氧化應激損傷對足細胞的影響[23]。氧化應激及炎癥反應等刺激會影響內質網功能，由于在內質網內主要合成并加工蛋白質，所以蛋白合成代謝速率會因此下降，引發ERS。ERS是細胞為處理內質網中未折疊或折疊錯誤的蛋白質而激活的反應過程。

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結合，負向調節FoxO1以降低其表達[24]，繼而釋放氧化應激產物并損害足細胞，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患者體內的高血糖狀態、氧化應激、脂質代謝障礙等多種特點，且內質網有很強的生產蛋白質的能力，代謝活動很活躍，所以這種狀態下很容易引起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細胞，可分泌細胞基質并維持系膜基質穩定，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異常沉積，是DKD的明顯病理改變。miR-27a可誘導高糖下出現由過量的糖和蛋白質結合產生的糖基化終末產物(AGEs)，會誘導系膜細胞發生ERS，致使系膜細胞增殖損傷，細胞外基質產生增多，甚至出現細胞直接壞死等現象，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自噬反應，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、炎癥反應等因素的刺激，逐漸出現腎組織的纖維化，其特點為出現了成纖維細胞和肌成纖維細胞的增殖和細胞外基質沉積。轉化生長因子-β1(TGF-β1)可使細胞外基質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化為肌成纖維細胞和成纖維細胞，促進了細胞外基質的蓄積[27]。具體過程為TGF-β1磷酸化后激活Smad2和Smad3，并與Smad4結合，一同進入細胞核內結合靶基因并調節基因轉錄及轉錄后的修飾[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皮細胞的增殖[28]。

5 小結

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，且既敏感又特異，若能用此類精準的方法提前預測，盡早診斷DKD，判斷其進展、分級并及時干預、治療，無論對于患者還是醫學界，都將打開新的突破口，受益不菲。