miRNA-27与糖尿病肾病关系的研究进展*

王唯一 陈云霞 赵 雨 司 捷 马 宁

1 承德医学院，河北省承德市 067000； 2 沧州市人民医院

我国人民生活饮食方式在近几十年发生了巨大变化，糖尿病也从之前的少见疾病迅速发展成为一个大流行病。据我国慢性病监测显示，我国糖尿病的患病率对比过去已有了数十倍的增长[1]。除肿瘤、心脑血管疾病以外，目前最影响全球人民健康的慢性病便是糖尿病[2]。而糖尿病肾病(DKD)作为糖尿病常见的一种微血管并发症，在我国的糖尿病患者中合并此病的人数占20%～40%；DKD现已跃升为我国终末期肾病和慢性肾脏病的第一病因[3]。且随着糖尿病病程的延长，患者DKD的患病率在不断地攀升[4]，同时患者心血管疾病大幅增加；患者由于肾功能明显减退常易发生低血糖事件和血管运动神经调节功能障碍，遂可能导致低血压、低肾灌注，严重者可危及生命；另外其相关症状及长期生活质量的下降甚至可能导致患者的抑郁、焦虑及其他心理变化。因此早期发现、早期干预在DKD的发展及预防中尤为关键，值得临床高度关注。

1 DKD的病理机制及诊断、分期

糖尿病合并慢性肾脏病的情况有以下两种，一种是DKD，一种则是非糖尿病肾病(NDKD)，二者治疗的方法截然不同，诊断也不尽相同[5]。DKD是由糖尿病引起的慢性肾脏病(CKD)，可由遗传、糖代谢紊乱、肾脏血管血流动力学改变、血管活性物质代谢异常、氧化应激、细胞因子等多种因素不同程度下综合地发生作用所导致[6]。其在临床上的主要表现有持续性蛋白尿、进行性肾功能下降、水肿、高血压、增加心血管疾病及视网膜病变的发病率等。DKD的病理改变主要为肾小球的硬化，现已有研究指明其所累及的细胞主要为足细胞(细胞形态结构改变及足突融合，使肾小球滤过屏障受损)、肾小球系膜细胞(细胞肥大、增生，多种蛋白质在细胞外基质蓄积)，另外存在着肾小管上皮细胞的改变(上皮细胞转化为间质细胞，使肾小管纤维化)[7-8]，最终可导致结节状硬化，产生标志性的K-W结节，也可伴肾小管肥大、小管基膜增厚或间质纤维化；其中足细胞凋亡或数目减少也代表了DKD的病情发展[9]。

因此肾穿刺活检做病理检验来诊断DKD最为准确，但有学者做了长期大量的临床实验发现，此间存在着大量的糖尿病患者虽有蛋白尿，却并未发生肾损害；且肾穿不被指南推荐作为常规广泛进行。现DKD诊断的标志为尿微量白蛋白，常用的临床诊断方法为糖尿病病程与尿蛋白、肾功能变化相符，检测尿白蛋白/尿肌酐比值(UACR)连续3个月以≥30mg/g，伴或不伴经公式计算的肾小球滤过率(eGFR)<60ml/(min·1.73m2)，且已鉴别排除其他肾病原因[10]。DKD临床及病理分期为：Ⅰ期为肾小球高滤过期，病理下仅有肾小球的体积增大；Ⅱ期为正常白蛋白尿期，糖尿病病史在5年以上，无尿白蛋白排泄率(UAE)的改变，病理改变为肾小球基底膜开始变厚和系膜基质增加；Ⅲ期为微量白蛋白尿期，即临床DKD早期，包括上述病变及静息时UAE升高，病理表现称为弥漫性糖尿病肾小球硬化；Ⅳ期为临床蛋白尿期，有大量蛋白尿，可有高血压，GFR降低而Scr可正常，病理下出现结节性糖尿病肾小球硬化，可见标志性K-W结节，并开始有肾小球荒废；Ⅴ期为肾衰竭期，可在上述表现上有更多的肾小球荒废，肾脏滤过功能随肾脏结构的破坏而逐渐下降，最终导致肾衰。

尽管近年关于DKD的有效治疗方法有很多研究，但现有的临床治疗中并无特效药物或疗法，只能有限地控制病情进展而非阻止其发生[11-12]；且若发展至终末期，往往会因多种并发症使得治疗比其他肾病更为困难，因此早期识别DKD的高危患者并及时加以防治对于延缓DKD的进程意义重大。有调查显示，25%～30%出现微量白蛋白尿的糖尿病患者最后发展为DKD，而另有大部分糖尿病患者，尽管并未出现微量白蛋白尿，却也产生了DKD[13]。因此，尿白蛋白的检测对早期DKD的发现不够敏感和特异，所以近些年来对于此类的研究正逐渐转向更敏感的微观分子。

2 miRNAs与DKD

某些分子标志物已被证实可调控乃至预测一些疾病的发生发展，如microRNA。microRNA(miRNA)分子量较小，是细胞内源性非编码的一类RNA，可经特异性结合相关mRNA的3’端非编码区来转录或调控转录后的表达[14]，从而在生物过程的多方面发挥调控作用，且在血液循环中很稳定，具有一定特异性。

miRNAs对于DKD的作用机制虽然现在尚未完全清楚，但已经有一些研究表明多种miRNA在DKD基因表达转录后起关键性的调控作用，参与细胞增殖、分化和凋亡，而且这些微观的变化往往出现在蛋白尿之前，所以可以认为一些特定的miRNA具有DKD的早期诊断和治疗的潜在价值，然而目前临床应用研究仍不广泛[15]。现已有研究的可能结果为：miR-200靶向VEGFA和Col-4α，加速细胞外基质沉积[16]；miR-216a受TGF-β诱导后激活PI3K-Akt信号通路，引起炎症和系膜细胞的增生和肥大[17]；miR-29靶向COL-4α和VEGFA，激活Rho激酶，导致足细胞凋亡和细胞外基质沉积[18]；还有miR-1、miR-25等分别通过其他路径产生影响。

miR-27包括miR-27a和miR-27b两个亚型，二者共有的靶基因很多，但也有一个核苷酸的差异，因此二者功能相似但不完全相同。现多方研究和实验显示，DKD患者中确有升高miR-27和肾功下降，然而这需要更多的研究来佐证其在DKD中的价值。

3 miR-27a与DKD及eGFR的临床实验

侯晓艳[19]进行了小样本的临床实验，结果显示，miR-27a与肾脏损害程度呈正相关，免疫组化显示有PPAR-γ降低表达水平、纤维化因子提高表达水平和肾脏组织结构、功能双损伤。由此可反映出miR-27的表达水平在DKD病情评估、反映肾功能和肾小管间质纤维化的严重程度中具有重要价值。同样在其动物实验中，应用了miR-27a抑制剂和类似物的对比，其结果为外源性注射miR-27a类似物后，肾功能相关指标均高于标准，肾小管间质纤维化加重；而miR-27a抑制剂组则出现纤维化程度的改善。提示早期以miR-27a抑制剂治疗，或在miR-27a表达过程的上游控制其转录和表达，或许能控制DKD病情，对治疗有很大意义，值得深入研究。

4 miRNA-27a/b与DKD各组织的影响机制

4.1 miRNA-27与足细胞 肾小球滤过屏障的组成有毛细血管内皮细胞、肾小球基膜和足突。足细胞位于肾小球基膜的外层，又称肾小囊脏层上皮细胞，是滤过屏障的最外层，也是屏障中的孔径屏障(机械屏障)，正常状态多数蛋白质因不能通过足突间的孔隙而继续留存于体内，只有少部分小分子(如葡萄糖、小分子蛋白质、尿素、电解质等)可通过孔隙并排出体外，因此足细胞的结构完整性决定着肾小球滤过的功能，足细胞的破坏是DKD患者出现蛋白尿的直接原因。

4.1.1 通过过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPAR-γ)信号通路：PPAR-γ在多种组织中广泛分布，影响着DKD中的糖代谢、脂肪合成及炎症等，控制着诸多代谢过程，可以使糖尿病状态下的内皮细胞、系膜细胞、足细胞和肾小管上皮细胞等肾脏组织得到保护，而在这些相关研究中，研究最多的便是足细胞。

miR-27a可与PPAR-γ的mRNA上3’-UTR结合，使得PPAR-γ磷酸化，从而激活α-SMA蛋白和β联蛋白；而α-SMA基因的启动子中含有促进其表达的Smad3反应区[20]，因此该TGF-β1-Smad3信号通路对于足细胞损伤及上皮细胞间充质转化(EMT)有影响，可促使肾组织纤维化，这与上述临床、动物实验的免疫组化中显示的结果一致；另外有β联蛋白依赖的足细胞可发生改变，如足细胞特异性标志减少、足细胞凋亡、EMT增强等，以致足细胞数量减少、滤过屏障结构完整性缺损[21]。另外PPAR-γ的激活可以明显改善高糖状态下足细胞中已下降的线粒体的功能水平[22]，因此PPAR-γ在DKD中的保护作用越来越引起注意。

4.1.2 通过叉头状转录因子O1(FoxO1)-内质网应激(ERS)信号通路：FoxO1可通过调控线粒体自噬和氧化应激产物的释放等来改善DKD下氧化应激损伤对足细胞的影响[23]。氧化应激及炎症反应等刺激会影响内质网功能，由于在内质网内主要合成并加工蛋白质，所以蛋白合成代谢速率会因此下降，引发ERS。ERS是细胞为处理内质网中未折叠或折叠错误的蛋白质而激活的反应过程。

FoxO1是miR-27a引起足细胞损伤和ERS的靶基因，miR-27a可与FoxO1的mRNA上3’-UTR结合，负向调节FoxO1以降低其表达[24]，继而释放氧化应激产物并损害足细胞，由此激活ERS，通过其可单独诱导细胞凋亡的作用，更加重足细胞的损伤。因DKD患者体内的高血糖状态、氧化应激、脂质代谢障碍等多种特点，且内质网有很强的生产蛋白质的能力，代谢活动很活跃，所以这种状态下很容易引起ERS，加速足细胞损伤，加重DKD的程度。

4.2 miRNA-27与肾小球系膜细胞 肾小球系膜细胞又称间充质细胞，可分泌细胞基质并维持系膜基质稳定，进而影响肾小球滤过。而系膜细胞肥大、增生、损伤及细胞外蛋白质异常沉积，是DKD的明显病理改变。miR-27a可诱导高糖下出现由过量的糖和蛋白质结合产生的糖基化终末产物(AGEs)，会诱导系膜细胞发生ERS，致使系膜细胞增殖损伤，细胞外基质产生增多，甚至出现细胞直接坏死等现象，以促进DKD进展[25]。另外值得一提的是AGEs也可使系膜细胞出现自噬反应，在自身受到损伤时自我吞噬，一定意义地起到了保护系膜细胞的作用[26]。

4.3 miRNA-27与肾小管纤维化 DKD中的肾小管随着高糖、组织缺氧、炎症反应等因素的刺激，逐渐出现肾组织的纤维化，其特点为出现了成纤维细胞和肌成纤维细胞的增殖和细胞外基质沉积。转化生长因子-β1(TGF-β1)可使细胞外基质合成增多并减少降解。上文中已提到，miR-27使PPAR-γ磷酸化，激活α-SMA中包含的Smad3，该miR-27a-PPAR-γ-TGF-β1-Smad3信号通路可使肾小管上皮细胞转化为肌成纤维细胞和成纤维细胞，促进了细胞外基质的蓄积[27]。具体过程为TGF-β1磷酸化后激活Smad2和Smad3，并与Smad4结合，一同进入细胞核内结合靶基因并调节基因转录及转录后的修饰[21]。另外TGF-β1可抑制生长肾小球上皮细胞和肾小管，并在一定程度上抑制内皮细胞的增殖[28]。

5 小结

近些年来一系列的研究表明，miRNAs在DKD的进程中占有一席之地，其中以miR-27为代表。虽然其具体机制尚未理清，仍需要逐步地探索，但对于miR-27的研究无疑是为DKD的基因诊断和治疗等方面提供了新的思路和方法。miR-27因其检查无创，且既敏感又特异，若能用此类精准的方法提前预测，尽早诊断DKD，判断其进展、分级并及时干预、治疗，无论对于患者还是医学界，都将打开新的突破口，受益不菲。