肾间质纤维化中MicroRNA表达研究进展

孟祥娟，崔玉杰，李红娟，安惠霞

（哈尔滨医科大学附属第二医院肾内科三病区，黑龙江哈尔滨150086）

肾间质纤维化中MicroRNA表达研究进展

孟祥娟，崔玉杰，李红娟，安惠霞

（哈尔滨医科大学附属第二医院肾内科三病区，黑龙江哈尔滨150086）

MicroRNA（miRNA）是一种高度保守、内源性的非编码小分子RNA，主要参与生物体中转录后水平基因表达的调控。miRNAs在各种肾脏疾病的发病机制中起重要作用。肾间质纤维化是各种慢性肾脏病进展至终末期，最终导致器官功能丢失的共同的病理过程和特征。转化生长因子β（TGF-β）在肾纤维化过程中是公认的一个重要的介质，它能刺激细胞外基质（ECM）的积聚并损害肾功能。近年研究发现，在肾脏组织中存在的一些miRNAs对肾脏纤维化的发生与发展有着重要的作用，深入地了解它们之间的关系可以为临床肾脏纤维化的治疗提供新的治疗靶点。

MicroRNA； 肾疾病； 肾纤维化； TGF-β信号

miRNA是一种内源性的非编码小分子 RNA，在生物体内主要通过对靶基因表达调控发挥作用。miRNA对细胞的增殖与分化、胚胎的发育、信号的传导、器官的形成、肿瘤的发生及人类的一些相关疾病的调控有着重要的作用[1]。近年已有研究表明，miRNA在肾间质纤维化进程中有明确的表达，可能为肾纤维化治疗提供新的靶点[2]。本文就最近有关miRNA在肾间质纤维化进程中的表达及相关调控机制的研究进展进行如下综述。

1 miRNA概述

miRNA是一种高度保守、内源性的非编码长度约为22nt的小分子RNA，在转录后水平调控基因的表达。miRNA表达具有组织特异性。研究发现，与其他器官相比，miR-192、miR-194、miR-204、miR-215及miR-216等在肾组织中的表达量远远高于其他器官，并且肾脏皮质和髓质的miRNA表达谱也有所差别[3]。

2 miRNA的生物合成

miRNA的生物合成有多个步骤：①首先在细胞核内编码 miRNA的基因被 RNA聚合酶Ⅱ（RNase II）转录成一个带有发夹结构的双链pri-mRNA，primRNA在核内被RNaseIII型核酸内切酶Drosha和DGCR8（一种RNA结合蛋白）剪切后形成前体miRNA（pre-mRNA）[4]；②pre-mRNA在Exportin 5转运蛋白的作用下，从核内转入细胞质中[5]；③胞质中的pre-mRNA在另一种核糖核酸酶III Dicer酶作用下，被切割成一个约含有22个核苷酸的双链miRNA；④成熟miRNA与其互补序列互相结合成所谓miRNA-miRNA双螺旋结构，随后双螺旋解旋，其中一条结合到RNA诱导的基因抑制复合体发挥作用，另一条miRNA则被降解[6]。成熟的miRNA诱导RISC复合体识别并结合于靶 mRNA的3’端非翻译区，miRISC则降解靶mRNA或在翻译水平抑制该基因的翻译过程。

3 MicroRNA参与TGF-β／Smads传导通路对肾纤维化产生调控作用

肾间质纤维化是各种不同病因导致慢性肾病进展到终末期肾病（end-estage renal disease，ESRD）的最终共同病变过程，主要表现为正常肾单位的丢失，大量成纤维细胞及肌成纤维细胞增生，胶原纤维和纤连蛋白（fibroneetion，FN）等细胞外基质（extracellular matrix，ECM）堆积，导致肾小管间质纤维化（tubulo interstitial fibrosis，TIF）和肾小球硬化（glomerulosclerosis），最终导致肾脏功能丧失[7]。越来越多的研究证明TGF-β是最主要的前促纤维化因子。最近的研究表明，肾纤维化中TGF-β可以对miRNA进行调控。在纤维化中主要起作用的是TGF-β1，TGF-β1诱导miR-21、mir-192、mir-382、mir-377及mir-433的表达，但抑制miR-29和mir-200家族的表达[8-9]。

肾间质纤维化中TGF-β是最主要的生长因子，TGF-β／Smad信号转导通路是肾纤维化的主要通路。TGF-β／Smads传导通路可以在转录及转录后水平对microRNA进行调控；而microRNA也可从转录后水平抑制TGF-β／Smads信号传导通路的相关基因表达。从而，TGF-β信号成为研究各种原因所致肾脏病变的潜在靶点。

3．1 miRNA-29家族 miR-29家族由两个不同位点的基因组编码的三名成员组成，包括29a、29b及29c。miR-29在肾、肺和心脏中表达显著。大量实验研究发现，miR-29具有抗纤维化作用。miRNA-29在人和鼠的肾、肺、心脏纤维化模型中呈低表达[10]。Qin等[11]采用miRNA微阵列和实时荧光定量发现，在 UUO模型肾病野生小鼠中，miR-29家族成员miR-29a、miR-29b及miR-29c存在明显的减少，而在Smad3基因敲除小鼠中表达则显著增加。TGF-β1通过Smad3信号通路减少miRNA-29家族的表达，以增加胶原基因表达和蛋白表达、细胞外基质，促进肾脏纤维化。同样，在糖尿病肾病纤维化发生的初始和进展阶段证实，TGF-β1减少miRNA-29家族（a／b／c）的表达，增加了胶原基因和细胞外基质蛋白的表达；用Rho激酶抑制剂一法舒地尔治疗糖尿病单侧肾脏切除小鼠，miR-29家族成员表达改善[12]。由此可见，miR-29是TGF-β／Smad介导的纤维化的下游的抑制剂，在调控肾脏疾病的发病过程中起着肾脏保护作用，药物性调控这些miRNAs的表达对肾脏纤维化的发生具有潜在的治疗作用。

3．2 miR-200家族 miR-200家族包括miR-200a、miR-200b、miR-200C、miR-429及miR-141等5个成员。按照其分布的不同可分为2组：一组位于l号染色体，由miR-200a、miR-200b和miR-429组成，另一组则位于l2号染色体上，包括miR-200c和miR-l4l。由于miR-200b、miR-200c和miR-429具有相同的核心序列 AAUACU，miR-200a、miR-141有共同核心序列AACACU，预测同一家族中的成员可能具有相似的靶基因谱，并可能参与相关的生理过程，miR-200家族具有维持上皮细胞表型的作用，并参与EMT的调控。miR-200家族通过靶向抑制ZEB1（锌指e-盒结合蛋白1）和ZEB2等E-cadherin的转录抑制因子，从而上调E-cadherin水平，抑制EMT发生，从而恢复上皮细胞表型，延缓肾脏纤维化的进展[13]。有研究表明，TGF-β1和TGF-β2可显著下调大鼠近端小管上皮细胞（NRK52E）中miR-200a的表达。并且发现miR-200a过表达抑制TGF-β2表达，降低Smad3活性和缓解TGF-β1诱导的细胞外基质蛋白合成，从而改善肾纤维化。在UUO模型中发现miR-200家族，miR-200b可改善肾小管间质纤维化，因此，miRNA-200b可能成为抗肾脏纤维化治疗的新靶点[13]。

3．3 miR-21 正常肾脏miR-21呈低表达，大量研究表明，miR-21在肾纤维化的动物模型和患者肾组织中的表达都显著上调。从梗阻性肾病和糖尿病肾病的小鼠模型研究发现，miR-21高表达主要分布在肾小管间质和肾小球发生纤维化区域[14]。据文献报道，在心衰和心脏缺血再灌注中，也证明了miRNA-21表达水平与肾间质纤维化密切相关[15]。在特发性肺纤维化患者与博莱霉素诱导的肺纤维化模型中miR-21表达上调，应用反义寡核苷酸抑制miR-21的表达，从而减缓了肺部纤维化的进程[16]。与单侧输尿管阻塞（UUO）和肾缺血再灌注损伤（ISI）模型结果一致，miR-21基因型缺乏的小鼠减轻了肾小管萎缩、肾脏纤维化和 p42／p44 MAP激酶活化[17]。综上考虑，miRNA-21在肾纤维化过程中可能起关键的致病作用。

miR-21导致纤维化机制研究发现，miR-21能抑制PTEN从而激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）以及Akt的活性，近而增加MMP-2积聚[18]。SPRY是RAS／MEK／ERK的抑制剂，miR-21抑制SPRY而致ERK激活，促进TGF-β诱导纤维化[19]。心肌纤维化实验证实，磷酸酶张力蛋白同源物（PTEN）和SPRY是miR-21潜在治疗靶点。在心脏，抑制miR-21减少ERK-MAPK活性和间质纤维化[20]。

TGF-β／Smad途径能够促进miR-21在肾纤维化组织中表达增加，TGF-β传导信号促进miR-21的合成不仅通过增加转录合成，还通过增加PRI-miR-21的转录后加工。TGF-β通过Smad3诱导miR-2l表达，而Smad2抑制其表达，Smad7过表达会抑制Smad3活性而阻断TGF-β通路。相反，miR-21可通过抑制Smad7而促进TGF-β，miR-21通过一个前馈回路，放大信号TGF-β并促进纤维化，miR-21也可以通过其他的机制促进纤维化，如激活ERK／MAP激酶信号，并抑制细胞凋亡及促进成纤维细胞增 殖[21]。

综上所述，miR-21的异常表达可能与肾纤维化相关，而TGF-β信号通路可能正向调控miR-21的表达，miR-21可能作为肾脏病的潜在治疗靶点。近年来发现与纤维化相关的miR-21的靶基因越来越多，应该更进一步研究在肾纤维化中miR-21是如何调控这些靶基因。

3．4 miR-192 miR-192在肾脏的表达水平显著高于其他器官。Kato等[22]发现，在糖尿病肾病小鼠模型的系膜细胞中，TGF-β能够上调miRNA-192的水平，而miR-192通过作用于SIP1和ZEB1 mRNA的表达调控胶原蛋白的产生，参与促进TGF-β诱导的细胞外基质积聚。miR-192的过表达增加TGF-β导致的纤维化反应。在体内实验研究发现，miR-192抑制剂显著上调ZEB1／2的表达，减少尿蛋白，并降低胶原和纤维连接蛋白的表达，从而改善肾纤维化[23]。miR-192基因敲I型糖尿病小鼠模型表明，降低蛋白尿，减轻肾纤维化[24]。综上所述，TGF-β上调miR-192表达，促进肾纤维化。与此相对的是，在体外用TGF-β刺激近端肾小管上皮细胞（proximal tubular epithelial cells，PTCs）出现miR-192表达降低[25]；miR-192的这种低表达与肾小管间质纤维化及肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）降低有关；在人类及糖尿病肾病动物模型miR-192表达差异说明了miRNA在肾脏研究中的复杂性，miR-192的在不同的物种纤维化的机制有待进一步研究。

3．5 miR-433 miR-433早期的研究集中在癌症中的作用。最近研究发现，miR-433通过TGF-β／Smad3通路在肾纤维发生、发展中起重要作用。在体外，TGF-β刺激肾小管上皮细胞诱导miR-433表达，从而促进纤维化，miR-433过表达促进TGF-β1诱导胶原基质在肾小管上皮细胞的积聚[26]。体内梗阻性肾病发现，抑制miR-433表达，可以延缓肾间质纤维化的进展。抗酶抑制物1（AZIN1）是肾纤维化中的一种保护蛋白，和miR-433有共同靶点，AZIN1过表达能抑制纤维蛋白的表达[26]。AZIN1促进多胺合成；多胺的耗竭激活TGF-β信号，增加TGF-β1、TβRI及Smad3表达。在肾纤维化miR-433高表达抑制AZIN1表达，形成正反馈放大TGF-β的信号并促进纤维化。

4 MicroRNAs与肾脏纤维化诊疗

由于miRNA组织特异性及检测的稳定性，血液和尿液中的miRNA可能是肾脏疾病潜在的生物标志物。越来越多的证据表明，血浆中miRNAs成为肿瘤的早期诊断、预后和器官损伤的无创生物标志物。对严重的肾间质纤维化及肾小管萎缩患者的检测发现，其体内循环miR-21呈高水平。糖尿病肾病患者，尿液中 27种miRNA表达异常，之前的研究发现，27种miRNAs参与糖尿病肾病肾间质纤维化的信号传导途径[27]。据报道 IgA肾病患者，尿中 miR-29c、miR-29b的水平与蛋白尿及肾功能相关，尿miR-93水平与肾小球疤痕密切相关[28]。miRNA在不同肾脏疾病表达的差异性，并且在血、尿中检测到，可将其作为诊断不同疾病的工具，但miRNA应用于临床仍需要大量研究验证。虽然如此，miRNA在肾脏疾病领域中有着很好前景，需进一步研究。

5 结语

大量研究已经证实了miRNAs与肾间质纤维化之间的关系，miRNAs的组织特异性，对靶基因的调控具有高度特异性，随着对其研究的不断加深，特定miRNAs有望作为肾脏疾病基因治疗的一种潜在靶点。但是对肾纤维化的相关治疗及临床应用的研究仍较少，并且miRNAs对不同信号通路调控蛋白的调控机制还不清楚，仍需要进一步深入研究和实践。

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（檀叶青编辑）

Progress of MicroRNA Expression in Renal Interstitial Fibrosis

MENG Xiang-juan，CUI Yu-jie，LI Hong-juan，AN Hui-xia
（Department of Nephrology，the Second affiliation Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150086，China）

MicroRNA（miRNA）is a highly conserved，endogenous non encoding small molecule RNA，which is mainly involved in the regulation of the expression of the gene in the organism．MiRNAs plays an important role in the pathogenesis of various renal diseases．Renal interstitial fibrosis is a common pathological process and characteristics of chronic kidney disease progression to the end，resulting in the loss of organ function．Transforming growth factor beta（TGF-β）is an important medium in renal fibrosis，which can stimulate the accumulation of extracellular matrix（ECM）and impair renal function．In recent years，some studies have found that some of the miRNAs in the kidney tissue has an important role in the occurrence and development of renal fibrosis．The understanding of relationship between them could provide a new therapeutic target for the treatment of renal fibrosis．

MicroRNA； Renal disease； Renal fibrosis； TGF-beta

10．11748／bjmy．issn．1006－1703．2016．03．031

2015-09-15；

2015-11-10

安惠霞（1962—），女，博士，教授，主任医师，主要从事肾脏疾病及肾间质纤维化研究