不同微小RNA与胰岛素分泌及糖尿病肾病相关性的研究进展

魏静 ，蒋如如 综述，哈小琴 审校

1.甘肃中医药大学临床医学院，甘肃 兰州 730050；2.中国人民解放军联勤保障部队第九四〇医院检验科，甘肃 兰州 730030；3.甘肃省干细胞与基因药物重点实验室，甘肃 兰州 730030

糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病患者常见的肾脏疾病，DN以大量蛋白尿为主要特征，病理特点为肾单位体积增大、系膜细胞肥大，并随着疾病的进展进一步发展为肾小球硬化［1］。胰岛素抵抗是DN的危险因素之一，研究发现，胰岛素抵抗与通过一氧化氮和NF-κB途径损伤血管内皮有关，而足细胞特异性胰岛素信号传导的缺失与早期糖尿病肾病（early diabetic nephropathy，EDN）的发生有关［2］。现有的研究表明，微小 RNA（microRNAs，miRNAs）与胰岛素分泌及 DN 密切相关［3］，但关于不同miRNAs与胰岛素分泌及DN之间相关性的研究仍无定论。本文就不同miRNAs在它们之间的作用作一综述。

1 miRNAs

miRNAs是内源性、非编码的单链RNA，由19～25个核苷酸组成，通过阻断蛋白质翻译和诱导mRNA降解作为基因表达的转录后调节因子。在许多DN的病理过程中已观察到miRNAs表达的改变。研究发现，30%的人类蛋白编码基因受miRNAs的调控，在生物学和病理变化方面起关键作用，包括新陈代谢、细胞分化、凋亡、癌变和增殖［4］。miRNAs主要调节胰岛素的合成和分泌，分化胰岛β-细胞，进而参与糖脂代谢和胰岛素抵抗。miRNAs在肾脏中高度表达，因此在DN的发病和进展中起重要作用［5］。目前用于检测肾脏miRNAs的技术包括微阵列和定量 PCR（quantitative PCR，qPCR），可用来研究miRNAs作为治疗靶点和潜在的生物标记物的价值［6］。

2 不同组织中的miRNAs

2.1 人胰岛miRNAs miRNAs的表达首先在癌症中被广泛研究，主要表现为特定的miRNAs在慢性淋巴细胞性白血病患者的单核细胞中表达下调。血液miRNAs可作为癌症的生物标志物，同时，心血管、代谢性疾病和免疫疾病中miRNAs也具有作为潜在生物标志物的价值［7］。此外，最近的研究主要集中在体液miRNAs与细胞外囊泡，特别是外泌体之间的研究，外泌体可作为miRNAs细胞内信号传导的载体，同时也可稳定miRNAs。研究表明，尿miRNAs可与 AGO2（argonaute protein 2）和外泌体稳定结合，因此定量尿miRNAs具有作为识别新型、非侵入性、慢性肾脏疾病生物标志物的潜力［8］。LOCKE等［9］发现，与健康对照组相比，2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者中 miR-187表达上调，表明miR-187的表达与正常人葡萄糖刺激的胰岛素分泌呈负相关，该现象的发生可能与通过直接靶向同源相关蛋白激酶-3（homeodomain-interacting protein kinase-3，HIPK-3）有关，HIPK-3 是葡萄糖刺激胰岛素分泌所必需的物质。异常表达的miRNAs可能与T2DM患者的胰岛功能障碍有关。后续研究应确定进一步失调的miRNAs可能会发现胰岛功能障碍的新途径，可为糖尿病治疗提供新的靶点。

2.2 肾脏组织中的miRNAs通过K-means聚类获得的miRNAs家族之一是肾脏特异性miRNAs簇，包 括 miR-192、miR-194、miR-204、miR-215 和 miR-216［10］。miR-21在纤维化肾组织中的表达增加，而高表达的miR-21可上调人肾小管上皮细胞中转化生长因子-β1（transforming growth factor beta 1，TGF-β1）的表达［11］。此外，早期生长反映因子（early growth response factor 1，Egr1）作为 miR-192 的靶标，可通过促进TGF-β1参与肾纤维化的发生，并在DN的发病中起主要作用。因此，减少肾脏miR-192表达可减轻肾纤维化并改善蛋白尿。这支持了基于抗miRNAs表达治疗DN的可能性［12］。miR-377是DN患者中含量较多的miRNAs之一，可降低p21活化激酶-1和超氧化物歧化酶1，2的表达，DN中miR-377的过表达间接诱导纤连蛋白产生，其在DN的病理生理学中起关键作用［13］。研究表明，高葡萄糖水平可诱导人肾小球系膜细胞中miR-377的过表达，miR-377增加了系膜细胞氧化应激的易感性［14］。有研究结果表明，TGF-β可上调miR-200和miR-216，并增强小鼠系膜细胞中ECM蛋白表达，如胶原蛋白，这解释了其在DN发病机制中的作用。另一方面，TGF-β上调miR-200b／c并随后下调FOG2，后者激活PI3KAkt通路，导致肾小球系膜细胞肥大［15］。miR-21参与纤维化疾病的发展过程，由肾小球系膜细胞中的高葡萄糖的转录机制来调节纤连蛋白的产生，其导致肾细胞肥大和纤连蛋白基因表达。另一方面，高葡萄糖对磷酸酶和张力蛋白同源蛋白（tensin homolog protein，PTEN）下调具有直接影响，并导致Akt活化。因此，miR-21调节PTEN水平和Akt／CRTC1活性，其介导DN的病理过程［16］。

3 miRNAs与胰岛素分泌

3.1 miR-375 部分miRNAs可靶向参与胰腺发育、β细胞增殖和胰岛素分泌。研究表明，miR-375可降低肌营养素及控制胰岛素基因的表达，参与胰岛素颗粒融合的途径［17］。DUMORTIER 等［18］发现，miR-375在胰岛发育过程中高表达，是形成β细胞表型的关键物质。一项荟萃分析表明，miR-375是T2DM患者体内上调的miRNAs，是T2DM的新型循环生物标志物［19］。与DELIC等［20］的研究结果一致，他们强调了miR-375可能反映了β细胞死亡的进程，具有成为T2DM生物标志物的潜在作用。另有一项横断面研究表明，与对照组相比，1型糖尿病（type 1 diabetes mellitus，T1DM）患者的 miRNAs-375 水平显著升高，表明miR-375不仅是β细胞损伤和功能丧失的生物标志物，也可作为一种自身免疫的标志物［21］。SARAVANAN等［22］对12例慢性胰腺炎患者进行全胰切除和自体胰岛移植发现，miR-375表达与血糖控制和移植后6个月外源性胰岛素复位正相关。上述研究均证实了miR-375作为β细胞生物标志物的潜在作用。

3.2 miR-17-92／miR-106b-25 MANDELBAUM 等［23］为了证明miR-17-92和miR-106b-25簇在β细胞中的作用，建立了敲除miR-17-92和miR-106b-25的小鼠模型，以检查miR-17-92／miR-106b-25的潜在靶标，研究发现，miR-17-92／miR-106b-25可调节成人β细胞有丝分裂，同时发现miR-17-92／miR-106b-25缺乏会导致体内β细胞数量减少，表明miR-17-92／miR-106b-25在体内控制葡萄糖平衡和胰岛素分泌起关键作用。因此，蛋白激酶A作为参与miR-17-92／miR-106b-25下游新的相关分子途径的蛋白，在调控成人β细胞分裂和体内葡萄糖平衡中起重要作用。

3.3 miR-132 BIJKERK 等［24］研究发现，经 anta-gomir-132体内治疗会降低胰岛中miR-132的表达，从而改善胰岛素分泌和降低血糖。而将antagomir-132注射至小鼠胰岛中，发现miR-132表达和血糖降低，胰岛素分泌增加，因此，antagomirs可作为治疗剂来调节胰岛miRNAs水平，以改善β细胞功能。

3.4 miR-124a研究发现，高血糖可诱导胰腺β细胞中miR-124a的过度表达，因此，miR-124a表达的改变可能导致β细胞功能障碍［25］。越来越多的研究表明，调节体内miRNAs表达可能对改善胰岛素抗性和糖尿病具有重要意义［26］。

4 DN与miRNAs

肾脏是非再生器官，而肾脏活检作为DN诊断的金标准是一种有创检查，需找到更加特异的标志物。因此，关注将miRNAs作为特异性核酸生物标志物的研究至关重要［27］。此外，miRNAs在患者体液中的变化程度比尿蛋白更敏感。因此，miRNAs可作为新兴的一种生物标志物，用于DN的早期诊断。

4.1 miR-21 miR-21是DN中广泛研究的一种miRNAs，也是DN小鼠肾脏中表达最多的miRNAs之一［28］。miR-21可调节肾小球系膜细胞扩张、巨噬细胞浸润、间质纤维化、足细胞丢失、白蛋白尿的发生以及与DN相关的纤维化和炎症基因的表达。miR-21与DN患者的肾小管间质损伤相关，表明其可能是预测早期DN的重要生物标志物。

4.2 miR-126miR-126与T2DM、DN和终末期肾病相关。AL-KAFAJI等［29］发现，与对照组相比，miR-126在T2DM患者中降低，而DN组中miR-126表达进一步下降。此外，miR-126水平与白蛋白尿、肾小球滤过率呈正相关，且与生化指标如空腹血糖、糖化血红蛋白、甘油三酯和低密度脂蛋白呈负相关。此外，通过逐步多元回归分析发现，miR-126是白蛋白尿的重要预测因子。

4.3 其他miRNAs研究发现，在高糖条件下，miR-29b在足细胞和内皮细胞中表达上调，该过程可能通过激活TGF-β／Smad3和NF-κB信号通路进行调节。而通过基因治疗抑制肾组织中miR-29b，可能会阻断TGF-β／Smad3介导的肾脏纤维化，从而抑制DN［30］。此外，体外研究表明，TGFβ-1 可通过 miR-155信号通路抑制nephrin蛋白的表达，改善足细胞的病理损伤，并减轻足细胞凋亡［31］。KIM 等［32］研究发现，健康者与DN患者之间有95种miRNAs表达水平不同。在这些miRNAs中，7种miRNAs（miR-1246、miR-642a-3p、let-7c-5p、miR-1255b-5p、let-7i-3p、miR-5010-5p、miR-150-3p）在DN 患者中上调，且可能参与MAPK信号传导、血管生成中的整合素功能以及AP-1转录因子的调节，它们与白蛋白尿的程度显著相关。因此，与健康者相比，DN患者具有不同的血清外泌体miRNAs谱，这些miRNAs可能是诊断DN的标志物，也可用于DN的治疗。

因此，肾脏中特异的miRNAs对于DN的诊断和治疗具有显著的临床意义。

5 miRNAs在DN中的治疗作用

目前治疗DN的目的是控制血糖和血压水平，特别是抑制肾素-血管紧张素系统（renin-angiotensin system，RAS），以减少或消除蛋白尿的发展。但这些治疗方法可减缓但通常不能改善DN的进行性损伤。因此，有针对性地治疗干预对于预防DN的进展十分重要［33］。

研究发现，miR-21在DN患者的血清和肾组织中高表达，在高糖条件下处理的足细胞中表达上调。降低 miR-21表达会抑制促炎因子（IL-1β、TNF-α）分泌，并减轻肾损伤。生物信息学和荧光素酶报告分析表明，组织金属蛋白酶抑制剂3（tissue inhibitors of metalloproteinase 3，TIMP3）是高糖处理的足细胞中miR-21的靶标，TIMP3过表达减少了高糖诱导的炎症反应和足细胞凋亡，表明了miR-21在DN进展中的新调节机制，并提供了DN治疗的潜在靶标［34］。此外，一些研究已在体内糖尿病模型中操纵miRNAs表达。如经链脲佐菌素处理的糖尿病小鼠，miR-192被肾皮质中锁核酸修饰的抗miRNAs下调，以改善肾纤维化症状［35］。同样，在肾纤维化的大鼠残余肾脏模型中，用抗癌剂紫杉醇低剂量治疗改善了肾功能，抑制了Smad2／3活化，并下调了miR-192 的表达［36］。

6 问题与展望

miRNAs作为简单而准确的生物标记物是目前的研究热点，特别是对于DN等肾脏疾病。但临床生物标志物研究中需关注患者组群的不同性质、研究患者的数量、miRNAs的数目及其未知细胞来源。另一方面，miRNAs参与导致胰岛素分泌或抵抗的不同途径，可作为糖尿病潜在的治疗靶点。但这些治疗方法中很多均未达到实际要求。此外，将动物研究转化为临床应用以及将靶向miRNAs与目前可用的DN药物相结合的疗法仍存在一些问题，还需更标准化的方法来精确监测miRNAs水平，并根据其DN分期和临床特征确定应选择哪些miRNAs用于进一步靶向患者。

综上所述，miRNAs在DN的发生发展中占据重要地位，为DN的临床诊断和治疗提供了新的希望。