头条MiRNA在肾脏相关疾病中的调控

本文作者为医院小儿外科谢钧韬和周李，本文已经发表在《儿科学大查房》年第八期。

综述目的关于微RNA（miRNA）生物调控机制的研究是近年来继基因组学和蛋白质组学研究后，分子生物学领域的又一巨大进展。目前关于miRNA与肾脏的生理功能、在肾疾病时的表达差异已有较多研究。

综述方法对近期与miRNA在肾脏疾病中调控机制相关的文献进行检索与回顾，总结miRNA在肾脏疾病发生发展过程中的作用。

最新进展miRNA在肾脏疾病发生发展过程中出现表达差异，故可用于肾脏疾病的诊断标

志物或治疗靶点。近来的几项研究表明，miRNA表达异常与高血糖引起的糖尿病肾病（DN）相关。有研究显示，miRNA可能参与调节高血压肾病发病。还有研究指出，miR-可用于鉴别肾移植急性排斥反应和预测移植肾的远期功能。

总结关于miRNA在肾脏疾病中的调控机制目前尚不明确，miRNA的临床实用性仍需进一步的研究与探讨。

引言

微RNA（microRNA或miRNA）是一组全长为21~25个核苷酸的单链小分子RNA，存在于植物和动物细胞中，能够调控基因表达。miRNA一般在转录后水平发挥作用，通过结合到另一基因3端非转录区（3UTR）沉默该基因。miRNA基于与靶mRNA的互补匹配程度对其进行负性调节：当miRNA与靶mRNA完全匹配时，靶mRNA裂解；miRNA与靶mRNA不完全匹配时，靶mRNA翻译抑制，这些翻译抑制的mRNA在需要时可被释放并进行翻译[1]。

近年来，继基因组学和蛋白质组学研究后，关于miRNA在生物调控机制中作用的研究是分子生物学领域的又一巨大进展。在多种组织、器官的生长发育，衰老的生理和病理过程中，miRNA均具有重要调控作用。目前关于miRNA与肾脏生理功能、肾疾病时表达差异的相关性已有较多研究，涉及的肾脏疾病包括肾癌、多囊肾，上皮间质转化（EMT）、IgA肾病、狼疮肾炎和肾移植排斥反应。

外切体，在病理或生理状态下由细胞释放的直径40~nm的膜状囊性小体，通过被周围细胞摄取在细胞间传递信息[2]。目前，已在人类血液、尿液、羊水及其他体液中发现外切体[3-5]。有研究证明，在外切体中存在大量的miRNA，并且可通过离心法将这些miRNA分离出来[6,7]。上述研究表明，将来可通过分离体液中的外切体，然后提取外切体中富含的miRNA来诊断疾病和预测转归。

miRNA与糖尿病肾病

糖尿病肾病（Diabeticnephropathy，DN）为糖尿病最为严重的并发症之一，是导致糖尿病患者终末期肾功能衰竭的重要原因，也是导致糖尿病患者死亡的主要原因。肾小球系膜病变是DN最突出的病理改变之一，以肾小球基底膜增厚、系膜肥大、细胞外基质沉积和足细胞功能紊乱为特征，但这种高增殖状态的具体形成机制目前尚不明确。可以确定，持续高血糖是DN发病的重要诱因，但高血糖导致DN的作用机制目前尚未完全阐明。体内和体外试验均证明，高糖水平能够激活转化生长因子-β1（TGF-β1），从而增加Ⅳ型胶原在邻近肾小管细胞的沉积[8-10]。过量Ⅳ型胶原沉积，导致肾小球基膜增厚，这为DN肾小管间质损伤的形态学特征[8]。然而，关于高糖水平诱导Ⅳ型胶原沉积的分子机制目前仍知之甚少。

近来的几项研究表明，miRNA表达异常与高血糖引起的DN相关。一项研究表明miR-与TGF-β1介导的Ⅰ型和Ⅲ型胶原合成相关[11]。Krupa等[12]指出，miR-在DN患者体内的表达缺失可促进纤维化和降低肾小球滤过率，该过程可能由近球小管细胞中TGF-β对E-钙粘素（E-cadherin）的表达来完成。而Kato等[13]的一项研究却指出，在小鼠系膜细胞中，miR-或miR-b/c正向调节TGF-β1水平，miR-可上调miR-b/c，这表明miR-b/c为miR-的下游，miR-或miR-诱导TGF-β1表达，该过程可加快慢性纤维性肾病（如糖尿病）的病情进展。

Du等[14]在研究中发现，高糖或TGF-β1可显著下调miR-29a表达；这进一步证明，miR-29a可直接作用于Ⅳ型胶原转录子的3UTR，进而负性调节Ⅳ型胶原蛋白的合成；并提示miR-29a负性调节Ⅳ型胶原在肾近曲小管上皮细胞（HK-2细胞）中的表达和沉积。Kato等[15]指出，miR-a和miR-抑制磷酸酯酶与张力蛋白同源物（PTEN）通道，从而活化蛋白激酶B（Akt），最终导致肾小球系膜膨胀和肥大。

miRNA与肾癌

肾癌是一种常见的起源于肾小管上皮细胞的肾脏恶性肿瘤，占成人全部恶性肿瘤的3%，占肾脏原发性恶性肿瘤的85%~90%，世界上每年新诊断出来的肾细胞癌患者超过20万例，其中有超过10万的患者死于恶性肾肿瘤[16]。在美国，每年约有1.3万例患者因肾癌死亡[17]。肾癌组织学分型较多，主要包括透明细胞癌、乳头状肾细胞癌、嫌色细胞癌、集合管癌和未分类肾细胞癌，其中以透明细胞癌为主，约占60%~70%[18]。肾癌早期无症状，既往资料显示，约30%的患者首次就诊时已为肾癌晚期，约1/3的局限性肾癌在术后出现转移或复发，进展期肾癌的5年生存率低于10%[19]。目前，关于肾癌的发病机制尚不明确，尤其缺乏简便的早期诊断方法，因而导致许多患者初次诊断时已非早期，关于miRNA在肾癌发病过程中调控机制的研究为这一问题的解决提供了可能性，并有可能为肾癌治疗提供一个新靶点，为患者的生存预后提供一个新评估指标。

Yi等[20]对30例肾癌患者的癌细胞和癌周正常组织细胞进行微阵列分析，结果表明hsa-miR-16和hsa-miR-在肾细胞癌患者中表达上调，而hsa-miR-和hsa-miR-c在肾细胞癌患者中表达下调。另外有研究者指出，在肾癌细胞株中，hsa-miR-和hsa-miR-c的过表达导致了锌指同源异型框蛋白1B（ZFHX1B）mRNA表达下调和E-cadherin表达上调，这些证据表明，hsa-miR-和hsa-miR-c可能具有肿瘤抑制作用，未来可能用于抗癌治疗[21,22]。hsa-miR-16与细胞的增殖和凋亡相关，定位于染色体13q14。Tsang等[23]报告，hsa-miR-16的作用靶基因之一为B-细胞淋巴瘤基因2（Bcl2），转染anti-miR-16（miR-16抑制物）能够抑制miR-16表达，进而上调Bcl-2蛋白水平，最终诱导癌细胞凋亡。

VHL基因是典型的抑癌基因，定位于染色体3p25.3，可抑制肿瘤生长和在缺氧诱导下调节细胞信号传导，但其已被证明在肾癌细胞中没有活性，因此，该基因的丢失会减弱缺氧引起的信号传导且加快细胞增殖，进而诱发肿瘤[24]。缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）是机体缺氧反应过程的一个关键调节因子和转录因子，可在缺氧条件下调节基因和维持细胞稳定[25]。

Kulshreshtha等的研究发现，在缺氧条件下，miR-和miR-26a能够不断更新HIF-1α，这表明在癌症患者中，miRNA的改变与缺氧相关。Zhou等[26]研究发现，个miRNA在肾透明细胞癌组织中表达与在正常组织中有明显差异。有研究报告，在表达下调的miRNA中，miR-和miR-可通过信号转导途径促进肿瘤细胞凋亡[27,28]。在表达上调的miRNA中，miR-在许多实体瘤中出现，其在缺氧诱导下以HIF-1α和VHL方式产生。Zhou等[26]在研究还发现miR-在肾透明细胞癌组织中表达明显上调。miR-家族中的5个成员（miR-c、miR-、miR-a、miR-b和miR-）在肾癌组织中表达明显下调。miR-家族中的7个成员（miR-、miR--3p、miR--5p、miR--3p、miR--3-5p、miR-和miR-）在上述研究中亦表达下调，这些miRNA聚集于相同的基因区，即Xq27.3。

White等[29]在研究中发现，在肾癌组织中有61个miRNA表达异常，并推测其作用靶点可能为激肽释放酶（KLK）；同时，研究者也在实验中验证，转染miR-到人胚胎肾细胞（HEK-细胞）中会导致KLK1蛋白水平下降，荧光分析证明hsa-let-7f可在人肾癌细胞株（ACHN）中靶向作用于KLK10。

肾透明细胞癌的长期预后情况关键在于肿瘤是否转移复发，然而，目前只有极少数指标可用来预测肿瘤是否复发。Hildebrandt等[30]的研究表明，在肿瘤复发患者中，与在相邻正常组织中相比，编码hsa-miR-9的两个基因在肾透明细胞癌组织中高度甲基化；研究进一步表明，甲基化miR-9-3可明显增加肿瘤复发风险，高甲基化miR-9-1或miR-9-3可使肿瘤复发时间显著下降至30个月左右。Slaby等[31]在研究中发现，肾切除术后，在肿瘤发生转移的肾癌患者中，肾癌组织中的miR-、miR-a和miR-b水平趋于下调，其中miR-b的下调具有统计学意义。

miRNA与多囊肾病

成人型多囊肾病（adultpolycystickidneydisease，APKD）是一种常见的常染色体显性遗传性肾病，又称为常染色体显性遗传性多囊肾病（autosomaldominantpolycystickidneydisease，ADPKD）。APKD发病率为0.1%~0.2%，且多于成年后发病。临床上该病以双肾多发性囊肿为主要特征，常伴发肝、胰、脾等器官囊性病变及心脑血管病变。肾组织被压迫及其功能逐渐受损可导致终末期肾功衰竭的发生。

迄今为止，已知并分离克隆了两个致病基因，即多囊肾病基因1（PKD1）和多囊肾病基因2（PKD2），这2个基因分别定位于16号染色体（16p13.3）和4号染色体（4q13-23），其突变所致APKD分别占所有APKD的85%和15%，此外，还可能存在第3个致病基因[32,33]。在新生儿中，常染色体隐性遗传性多囊肾（autosomalrecessivepolycystickidneydisease，ARPKD）的发病率大约为0.%。新生儿ARPKD的病变主要表现在肝和肾，可有不同程度的肾集合管扩张、肝纤维化和胆管扩张。病程不同，ARPKD患儿肝肾损害程度亦不同。

miRNA通过众多靶基因作用于细胞分化和多囊肾病（PKD）基因的表达，最终诱导ADPKD细胞分化形成。Lee等[34]通过微阵列分析ARPKD老鼠模型的胆管上皮细胞，第一次阐明了miRNA在多囊肝发病过程中的作用；研究者发现许多miRNA表达于胆管囊肿上皮细胞形成的不同阶段，而不仅限于已形成的胆管囊肿上皮细胞；进一步的研究表明，miR-15a在胆管囊肿上皮细胞中表达下调，在ARPKD、ADPKD及先天性肝纤维化的肝脏标本中表达明显下调。miR-15a的表达下调与细胞周期调节因子细胞分裂周期素25A（Cdc25A）表达上升呈负相关。在正常老鼠模型中，抑制miR-15a的表达会使Cdc25A的表达上升，加速细胞分化，最终促使囊肿形成[35]。

另外有研究指出，在PKD老鼠模型的肾组织中，miR-21表达上调，其他miRNA，如miR-31、miR-a和miR-则表达下调[36]。对于ADPKD，miRNA另一个作用可能为直接调节PKD基因的表达。利用TargetScan数据库（







































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