外泌體微RNA在糖尿病腎病中的調(diào)控機制及中藥干預(yù)研究進(jìn)展※

農(nóng) 婷 張曉鳳 趙紅麗

(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)2021級碩士研究生,陜西 咸陽 712046;2.陜西省中醫(yī)醫(yī)院科教處,陜西 西安 710003)

近年來,隨著肥胖人口增多及飲食結(jié)構(gòu)改變,糖尿病患病率逐年升高,到2030年,全球范圍內(nèi)糖尿病人口總數(shù)將達(dá)7億[1]。糖尿病長期存在的高糖狀態(tài),引起了各個器官的慢性損傷,如糖尿病周圍神經(jīng)病變、糖尿病心腦血管并發(fā)癥、糖尿病腎病 (diabetic nephropathy,DN)、糖尿病眼底病變和糖尿病足等。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,糖尿病患者中約40%可能進(jìn)一步演變成DN[2]。大量研究數(shù)據(jù)顯示,外泌體微RNA(miRNA)在DN的生理病理機制中發(fā)揮關(guān)鍵作用。茲將miRNA在DN中的調(diào)控機制及中醫(yī)藥干預(yù)研究進(jìn)展綜述如下。

1 DN的基本概念

DN是常見的腎小球疾病,臨床特征是出現(xiàn)蛋白尿、腎小球濾過率(eGFR)下降、高血壓。目前DN發(fā)病機制尚未清楚,根據(jù)研究表明,代謝異常(如高血糖、高血壓和血脂異常)、血流動力學(xué)變化、腎素-血管緊張素系統(tǒng)激活和氧化應(yīng)激參與了DN的發(fā)病機制[3]。隨著病情進(jìn)一步進(jìn)展,容易進(jìn)展成終末期腎病。大量臨床研究證實,透析及腎移植患者易出現(xiàn)多種并發(fā)癥,使死亡率提高[4]。

2 外泌體miRNA概念

外泌體是直徑范圍約40～100 nm的盤狀性外囊泡,目前外泌體分泌機制尚無準(zhǔn)確說法,當(dāng)前觀點認(rèn)為外泌體的產(chǎn)生過程包含質(zhì)膜的內(nèi)陷和與含有腔內(nèi)囊泡(ILV)的細(xì)胞內(nèi)多泡體(MVB)的形成,從而通過MVB與質(zhì)膜的融合和胞吐作用[5],同時將外泌體釋放到細(xì)胞膜外。其內(nèi)包含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、代謝物、mRNA和miRNA[6]。研究發(fā)現(xiàn),miRNA為一組短的約18-25核苷酸長鏈非編碼RNA,能夠參與細(xì)胞間通訊[7]。通過與靶mRNA的3’非翻譯區(qū)(UTR)或開放閱讀框(ORF)區(qū)域結(jié)合來介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。而miRNA借助這種方式參與了生物疾病的發(fā)生發(fā)展、細(xì)胞間的發(fā)育、死亡、轉(zhuǎn)移等過程。通過對miRNA的研究發(fā)現(xiàn),miRNA在多種疾病中的表達(dá)較為顯著,而通過抑制這些miRNA能夠有利于預(yù)防或逆轉(zhuǎn)疾病進(jìn)展[8]。TRIONFINIP等[9]研究表明,miRNA調(diào)控與腎臟疾病相關(guān)的關(guān)鍵基因和miRNA的表達(dá)。這些研究證實,一些miRNA通過靶向與纖維化、炎癥、氧化應(yīng)激和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因,參與促進(jìn)或減弱DN的進(jìn)展。

3 miRNA與DN

DN的病理突出特征是腎間質(zhì)纖維化,其病理機制過程較為復(fù)雜,包括腎小球基底膜(GBM)增厚、系膜擴張、結(jié)節(jié)性腎小球硬化和腎間質(zhì)纖維化。研究證實,在腎臟發(fā)育中miRNA能夠起一定作用[10]。BARUTTA F等[11]評估是否存在早期DN的1型糖尿病患者的尿外泌體中miRNA的表達(dá)。結(jié)果:miR-130a和miR-145表達(dá)上調(diào)。EISSA S等[12]檢查了156例2型糖尿病腎病(T2DN)患者,確定了3種DN的miRNA標(biāo)志物miR-30a、miR-342和miR-133b在T2DN患者中表達(dá)水平顯著升高,且這3個miRNA的高水平表達(dá)與糖化血紅蛋白(HbA1c)、血壓、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、血清肌酐(Cr)、尿白蛋白肌酐比值(UACR)和eGFR有關(guān)。此外,其他研究也進(jìn)一步證實了外泌體miRNA在DN中的影響。

3.1 miR-21 越來越多數(shù)據(jù)證明,miR-21是DN小鼠腎臟中調(diào)控水平最高的miRNA之一。miR-21通過誘導(dǎo)腎臟細(xì)胞中的磷酸酯酶與張力蛋白同源物/蛋白激酶B(PTEN/PKB)通路及Smad同源物7重組蛋白(Smad7)從而促進(jìn)腎臟纖維化。K?LLING M等[13]在健康小鼠和用鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的腎臟中發(fā)現(xiàn)了存在于DN中幾種miRNA。在這些miRNA中miR-21表達(dá)較為突出,并對腎臟進(jìn)行了切片處理,發(fā)現(xiàn)miR-21在腎臟的各個部位都富含,其中腎小球細(xì)胞最高。WANG J等[14]運用實時逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、細(xì)胞轉(zhuǎn)染、熒光素酶報告基因檢測等方法,發(fā)現(xiàn)了在血清及腎組織的miR-21是隨著DN的進(jìn)展逐漸升高。在高糖狀態(tài)下,腎系細(xì)胞可增加miR-21表達(dá),從而抑制磷酸酶與張力蛋白同源的基因的下調(diào)和絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶的磷酸化,最后miR-21能增強高糖誘導(dǎo)的雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1(mTORC1)活性,進(jìn)一步增加腎細(xì)胞肥大和纖維化[15]。

3.2 miR-192 SUN Y等[16]研究發(fā)現(xiàn),相對于其他器官,在腎臟器官中miR-192表達(dá)最突出。KRUPA A等[17]發(fā)現(xiàn)在DN患者中,miR-192表達(dá)會隨著DN的進(jìn)一步演變降低。miR-192的表達(dá)可被轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)誘導(dǎo)的近端腎小管細(xì)胞所降低。然而,關(guān)于miR-192作用在DN的研究結(jié)果出現(xiàn)了爭議。KATO M等[18]研究發(fā)現(xiàn),通過注射STZ的糖尿病小鼠分離出的腎小球細(xì)胞miR-192水平上升。該項研究中還發(fā)現(xiàn),用TGF-β去誘導(dǎo)糖尿病小鼠的系膜細(xì)胞,miR-192表達(dá)顯著上調(diào)。而其結(jié)果不相符的原因考慮可能存在動物差異、實驗差異、研究方法不同。

3.3 miR-29 WANG B等[19]研究發(fā)現(xiàn),miR-29家族在抗纖維化中起著重要調(diào)節(jié)作用。而TGF-β被證實在腎纖維化進(jìn)展中起重要作用。WANG H等[20]通過肌肉注射外泌體miR-29于單側(cè)輸尿管梗阻(UUO)誘導(dǎo)的糖尿病小鼠,發(fā)現(xiàn)miR-29可抑制TGF-β3,從而減少腎纖維化。LONG J等[21]實驗表明,2型糖尿病模型小鼠的腎小球中miR-29c表達(dá)增加,并且敲除miR-29c能阻止DN的進(jìn)展。

4 中藥治療

DN在中醫(yī)學(xué)并無特定名稱,根據(jù)其臨床表現(xiàn),歸為“消渴腎病”范疇。DN是由于糖尿病日久,損傷腎精,導(dǎo)致腎失封藏,從而精氣隨尿液外泄。脾氣虧損為DN的誘導(dǎo)因素,而腎氣進(jìn)一步虧損是DN進(jìn)展的關(guān)鍵因素,虛、瘀、濁一直存在。中藥存在多途徑、多靶點的作用機制,但其藥效學(xué)成分和分子機制不確定。研究發(fā)現(xiàn),中藥可通過對外泌體miRNA相關(guān)信號的影響,改善DN相關(guān)臨床表現(xiàn)及腎功能,從而進(jìn)一步達(dá)到既病防變和未病先防。

4.1 中藥單味藥治療 黃芪補氣,廣泛用于糖尿病治療中,特別是DN的治療。臨床研究表明,黃芪可調(diào)節(jié)DN的血糖、蛋白尿和Cr水平[22]。黃芪多糖可通過干預(yù)腎臟組織中的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)mRNA及蛋白的表達(dá),進(jìn)而減少蛋白尿形成,改善腎臟組織。WANG X L等[23]將黃芪甲苷用于糖尿病小鼠及原代小鼠足細(xì)胞中,發(fā)現(xiàn)黃芪皂苷通過抑制miR-21過表達(dá)誘導(dǎo)的足細(xì)胞去分化和MC激活來改善腎功能和腎纖維化。姜黃素因其抗氧化、抗炎的特性而具有廣泛的治療潛力。陳靜等[24]將SD大鼠分為對照組、DN組及姜黃素組,發(fā)現(xiàn)姜黃素組大鼠中miRNA-146a表達(dá)上調(diào),進(jìn)而通過調(diào)控6重組蛋白(TRAF6),抑制磷酸化細(xì)胞核因子κB抗體(p-NF-κB)介導(dǎo)的促炎因子mRNA表達(dá)。由此可見,姜黃素可通過促進(jìn)miR-126a表達(dá)而抑制NF-κB信號分子,改善DN的腎臟損害。鄧曉威等[25]發(fā)現(xiàn)黃連素能緩解糖尿病大鼠胰島素抵抗(IR)作用,通過調(diào)控miR-29a來調(diào)控血糖,從而發(fā)揮降血糖機制。

4.2 中藥提取物治療 韓菲[26]通過動物實驗及細(xì)胞試驗發(fā)現(xiàn),雷公藤甲素通過上調(diào)miR-137的表達(dá)從而能抑制跨膜受體蛋白1(Notch1)信號通絡(luò),進(jìn)而抑制高糖狀態(tài)下腎系膜細(xì)胞中的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白沉積,進(jìn)而緩解或改善糖尿病引起的腎損傷。孫成博等[27]發(fā)現(xiàn)茵陳提取物用于糖尿病大鼠腎臟組織,可通過調(diào)控miR-21表達(dá),從而抑制轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)、蛋白質(zhì)Smad2/3表達(dá),增加Smad7表達(dá),保護(hù)腎臟。

4.3 中藥復(fù)方治療 傳統(tǒng)中藥復(fù)方腎康丸由黃芪、芡實、水蛭、金櫻子、益母草等組成。王明[28]通過動物實驗發(fā)現(xiàn),腎康丸通過降低miR-192表達(dá),從而改善腎功能及延緩DN進(jìn)展。洪金妮等[29]研究降糖復(fù)方(藥物組成:地錦草、丹參、生黃芪、知母、黃連)水提物對DN小鼠的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)降糖復(fù)方水提物通過激活PI3K-Akt信號通路,從而抑制 NF-κB磷酸化,抑制炎性因子產(chǎn)生及聚集,進(jìn)一步達(dá)到改善DN的作用。葉太生等[30]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)歸補血湯通過調(diào)控miR-21表達(dá),增加腎足細(xì)胞自噬活性,進(jìn)而延緩DN大鼠腎功能惡化。

5 結(jié)語

大量研究表明,外泌體miRNA對腎臟起著一定作用。miRNA在相關(guān)腎臟疾病中的作用機制尚未清楚,而不同的外泌體miRNA可通過不同的作用方式參與DN的發(fā)生發(fā)展。目前,DN的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療措施較為單一,而中醫(yī)藥通過多靶點、多途徑方式,調(diào)控系膜細(xì)胞外基質(zhì)沉積、細(xì)胞組織凋亡等,改善炎性反應(yīng)、腎纖維化狀態(tài),從而改善DN。相關(guān)文獻(xiàn)尚少,為更好地闡明外泌體miRNA在DN中的作用機制,仍需進(jìn)行大量探索。