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　　文章來源：中華腎臟病雜志

　　糖尿病腎?。―N）是糖尿病患者最常見的微血管并發(fā)癥。在歐美等發(fā)達(dá)國家，DN 已成為終末期腎?。‥SRD）的首要病因。在我國，因DN 而最終導(dǎo)致ESRD 的比例也在逐年上升。DN 的早期診斷和合理的治療可有效地延緩疾病進(jìn)展。

　　因此，深入認(rèn)識DN 的發(fā)病機(jī)制，并對其發(fā)病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行干預(yù)，不僅可減輕疾病給患者帶來的痛苦，對減輕國家在衛(wèi)生巾濟(jì)費(fèi)用方面的負(fù)擔(dān)也有重要意義。

　　目前DN的發(fā)病機(jī)制仍未完全明確，近年有研究發(fā)現(xiàn)microRNA（miRNA）在基因中的調(diào)控作用可能成為DN一個(gè)新的診斷標(biāo)志及治療靶點(diǎn)。本文就miRNA在DN中的作用及相關(guān)機(jī)制進(jìn)行綜述。

　　miRNA的特點(diǎn)及作用機(jī)制

　　miRNA 是一種長約21～25 個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA。miRNA 與RNA 誘導(dǎo)的基因沉默復(fù)合物(RNA ?induced silencing complex，RISC)結(jié)合并形成非對稱RISC復(fù)合物后被激活。

　　通過結(jié)合至靶基因mRNA 上，非對稱RISC 復(fù)合物可促進(jìn)mRNA 的降解或抑制mRNA 的翻譯，從而抑制其靶基因的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)對靶基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。

　　根據(jù)序列互補(bǔ)程度分類，目前已知的miRNA 對靶基因的負(fù)性調(diào)控作用主要通過兩種方式：一種是miRNA 與靶基因mRNA 不完全互補(bǔ)。

　　此方式主要在翻譯水平上抑制靶基因mRNA 的表達(dá)，并可影響mRNA 的穩(wěn)定性，這類miRNA 的結(jié)合位點(diǎn)通常在靶基因mRNA 的3’端非翻譯區(qū)，而絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物中的miRNA 通過這一方式發(fā)揮調(diào)控作用。

　　另一種是miRNA 與靶基因mRNA 完全互補(bǔ)。此方式可引起mRNA 的直接降解，這類miRNA 的結(jié)合位點(diǎn)通常都在靶基因mRNA的編碼區(qū)或開放閱讀框中。

　　據(jù)推測，人類基因組中3%為miRNA，而30%編碼蛋白質(zhì)的mRNA受其調(diào)控。由于miRNA在細(xì)胞增殖、分化及能量代謝方面起著重要作用，其異常表達(dá)可影響腫瘤、心血管疾病及代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展。

　　隨著miRNA在各種疾病發(fā)生機(jī)制中作用研究的深入，miRNA 在疾病中的診斷價(jià)值越來越受到重視，而基于miRNA 為靶點(diǎn)的基因治療也展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。

　　糖尿病腎病與miRNA

　　高血糖狀態(tài)是DN 發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由高血糖引起的葡萄糖代謝異常及腎臟血流動(dòng)力學(xué)改變是腎臟病變的基礎(chǔ)，而各種細(xì)胞因子的激活則是病變的直接誘因。

　　其中，包括系膜細(xì)胞、足細(xì)胞及腎小球上皮細(xì)胞等腎臟多種細(xì)胞的損傷，均參與了腎小球硬化的過程。通過miRNA 表達(dá)譜芯片（microarray）及各種體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，miRNA 在腎臟各種細(xì)胞損傷中起著不同作用?，F(xiàn)將各種miRNA在高糖狀態(tài)下不同細(xì)胞中的作用及相關(guān)機(jī)制分述如下。

　　miRNA與腎小球系膜細(xì)胞

　　目前認(rèn)為，作為腎小球最主要的細(xì)胞之一——腎小球系膜細(xì)胞在高糖狀態(tài)下的變化，即系膜細(xì)胞肥大及細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）沉積，是DN 最重要的特征。在此過程中，高糖誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF?β）升高是啟動(dòng)因素，并通過激活ERK1/2、PI3K 及JNK?MAP 激酶信號通路促進(jìn)細(xì)胞肥大及膠原蛋白表達(dá)。

　　miR?192：Kato 等首次發(fā)現(xiàn)，在TGF?β誘導(dǎo)下的小鼠系膜細(xì)胞中，miR?192 的表達(dá)增高，而miR?192 可抑制鋅指E盒結(jié)合蛋白1（zinc finger E?box binding homeobox 1，ZEB1）及鋅指E 盒結(jié)合蛋白2（zinc finger E?box bindinghomeobox 2，ZEB2）的表達(dá)。

　　作為E?box 的抑制子，ZEB1/2的減少可引起E?box的上調(diào)，繼而導(dǎo)致下游Ⅰ型膠原蛋白α2（type Ⅰ collagen α2，Col1α2）沉積。在STZ 誘導(dǎo)的1 型糖尿病小鼠以及2型糖尿病模型db/db小鼠的腎臟中也有同樣結(jié)果。

　　miR-216a 及miR-217：E-box 作為一種重要的調(diào)控元件，可調(diào)控多種基因的表達(dá)。miR?216a及miR?217位于非編碼RNARP23?298H6.1?001（RP23）的第二內(nèi)含子上。E?box 的上調(diào)可促進(jìn)miR?216a 及miR?217 的表達(dá)，繼而下調(diào)磷酸酶張力蛋白同系物（phosphatase and tensinhomologue，PTEN），激活PI3K?Akt 信號通路。

　　Akt 激酶激活可通過使多種下游蛋白，包括TOR、GSK?3β及FoxO轉(zhuǎn)錄因子磷酸化而調(diào)控細(xì)胞生長、存活及蛋白質(zhì)合成。這些轉(zhuǎn)錄因子的激活最終可引起系膜細(xì)胞肥大、氧化應(yīng)激等而促進(jìn)DN的進(jìn)展。

　　此外，Kato等還發(fā)現(xiàn)，miR?216a可抑制Ybx1（一種Tsc?22 mRNA 結(jié)合蛋白），使Tsc?22 蛋白增加，促進(jìn)TGF?β誘導(dǎo)的系膜細(xì)胞Col1α2的表達(dá)。

　　miR?200 家族：除了調(diào)控miR?216a 及miR?217 以外，E?box 的結(jié)合位點(diǎn)同時(shí)也存在于miR?200 家族（包括miR?141、?200a、?200b、?200c、?429）上游基因組區(qū)域，其上調(diào)可增加miR?200 家族的表達(dá)。

　　而miR?200 家族的增加可通過作用于下游蛋白Fog2，降低Fog2 對PI3K 的抑制，激活PI3K?Akt信號通路。

　　miR?377：在STZ 誘導(dǎo)1 型糖尿病小鼠及高糖狀態(tài)下的人系膜細(xì)胞中，Wang 等也發(fā)現(xiàn)了miR?377 高表達(dá)。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了其通過下調(diào)錳超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase，MnSOD）及p21 活化激酶（PAK1），增加纖連蛋白（FN）的表達(dá)。而FN是引起DN腎小球ECM沉積的主要蛋白之一。

　　miR?21：Dey 等研究發(fā)現(xiàn)，miR?21 在高糖培養(yǎng)的大鼠及人腎小球系膜細(xì)胞中高表達(dá)，而在OVE26 1 型糖尿病小鼠模型及UUO 腎間質(zhì)纖維化大鼠模型中同樣升高。與此同時(shí)，其靶基因PTEN 的表達(dá)減少，并伴有系膜細(xì)胞肥大，F(xiàn)N 增加。

　　miR?21 過表達(dá)可模擬高糖作用，抑制PTEN 表達(dá)，增加磷酸化絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B（phospho? serine/ threonine protein kinase B，pAkt）水平，并增強(qiáng)高糖誘導(dǎo)的TORC1活性[15?16]。因此，miR?21可能通過抑制PTEN，激活PI3K?Akt?TORC1 信號通路而促進(jìn)DN 時(shí)系膜細(xì)胞肥大及FN沉積。

　　miRNA與足細(xì)胞

　　盡管目前普遍認(rèn)為腎小球系膜細(xì)胞的病理生理改變在DN的發(fā)生發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用，然而近年來相關(guān)的研究表明，足細(xì)胞損傷也與DN，尤其是早期階段DN密切相關(guān)。足細(xì)胞的受損導(dǎo)致大量蛋白尿，而蛋白尿的出現(xiàn)進(jìn)一步加重足細(xì)胞及腎小球其他細(xì)胞的損傷，由此形成的惡性循環(huán)最終導(dǎo)致腎小球硬化的發(fā)生。

　　miR?29c：在2型糖尿病模型db/db小鼠的腎臟及高糖誘導(dǎo)的足細(xì)胞中，miR?29c 表達(dá)增加，而其靶基因Spry1蛋白減少。同時(shí)，通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染使足細(xì)胞miR?29c過表達(dá)可降低Spry1 蛋白水平而激活Rho 激酶。

　　Rho 激酶可通過多種途徑最終引起足細(xì)胞凋亡及ECM 沉積。另外，通過反義寡核苷酸沉默miR?29c可顯著降低db/db小鼠蛋白尿及ECM沉積。

　　miR?93：Long 等[19]的研究表明，另一種miRNA——miR?93 在2 型糖尿病模型db/db 小鼠的腎臟中表達(dá)降低，而其靶基因VEGF表達(dá)增加。

　　血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）作為與糖尿病微血管并發(fā)癥相關(guān)的細(xì)胞因子，可作用于內(nèi)皮細(xì)胞調(diào)控腎臟纖維化進(jìn)程，而VEGF主要來源于足細(xì)胞。

　　研究發(fā)現(xiàn)，高糖狀態(tài)下足細(xì)胞同樣存在miR?93 下調(diào)及VEGF上調(diào)，提示糖尿病時(shí)，足細(xì)胞中miR?93 表達(dá)受到抑制，可能導(dǎo)致VEGF過表達(dá)而引起腎臟損傷。

　　miRNA與腎小管上皮細(xì)胞DN 小管間質(zhì)病變包括腎小管上皮細(xì)胞損傷、腎間質(zhì)炎性細(xì)胞浸潤和腎間質(zhì)纖維化。目前認(rèn)為，腎間質(zhì)ECM與腎間質(zhì)的肌成纖維細(xì)胞（myofibroblast，MyoF）關(guān)系密切，而腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化是MyoF 的重要來源。

　　因此越來越多的證據(jù)表明，高糖狀態(tài)下腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為間充質(zhì)細(xì)胞（epithelial?mesenchymal transition，EMT）的現(xiàn)象在糖尿病時(shí)腎臟纖維化過程中起到重要作用。

　　miR?192 及miR?215：廣泛存在于各類上皮細(xì)胞的E?鈣黏素（E?cadherin）是一類介導(dǎo)同種細(xì)胞互相黏附的鈣依賴性跨膜糖蛋白。作為腎小管上皮細(xì)胞間緊密連接的重要成分，E-cadherin在保持腎小管上皮細(xì)胞完整性和極性中起重要作用，其表達(dá)缺失是腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化（EMT）的標(biāo)志之一。

　　在TGF?β誘導(dǎo)的大鼠腎小管上皮細(xì)胞中，miR?192 及miR?215 表達(dá)減少，使E?cadherin 表達(dá)降低，最終促進(jìn)EMT。由于ZEB2是E?cadherin的抑制蛋白之一，因此時(shí)過程可能與miR?192 及miR?215 減少對ZEB2的抑制有關(guān)。

　　miR -200a：作為miR-200 家族中的成員之一，miR-200a 在系膜細(xì)胞中受TGF?β調(diào)控而上調(diào)。在TGF-β誘導(dǎo)的大鼠近端小管上皮細(xì)胞中，miR-200a表達(dá)降低，與此同時(shí)，E?cadherin減少，而與纖維化程度相關(guān)的α平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）上調(diào)，提示腎小管上皮細(xì)胞發(fā)生EMT，并導(dǎo)致ECM、FN及Col1的表達(dá)增加[23]。此過程與miR-200a上調(diào)SMAD3蛋白的活性有關(guān)。

　　3. miR?382：Kriegel 等通過miRNA 表達(dá)譜芯片檢測發(fā)現(xiàn)，在人腎小管上皮細(xì)胞中，miR?382 受TGF?β調(diào)控而高表達(dá)。而將miR?382基因沉默后，可減弱TGF?β誘導(dǎo)的上皮細(xì)胞標(biāo)志E-cadherin 的缺失。

　　超氧化物歧化酶2（SOD2）是miR?382的靶基因之一，在miR?382過表達(dá)時(shí)受到抑制。而通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染使人腎小管上皮細(xì)胞SOD2 基因過表達(dá)，可改善TGF?β誘導(dǎo)的E?cadherin 降低，抑制腎小管上皮細(xì)胞EMT過程。

　　結(jié)論與展望

　　近年來，miRNA 在疾病中作用的研究已成為了當(dāng)前生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，miRNA 通過對靶基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，使其在包括糖尿病在內(nèi)的多種疾病中都發(fā)揮著重要作用。越來越多的研究也證實(shí)了miRNA 對DN 多條信號通路的調(diào)控作用。

　　在miRNA 的參與下，系膜細(xì)胞發(fā)生肥大，細(xì)胞外基質(zhì)沉積，以及足細(xì)胞凋亡和腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化，共同參與了腎小球硬化的過程。

　　另一方面，miRNA 在不同細(xì)胞中發(fā)揮不同甚至相反的作用，體現(xiàn)了miRNA 調(diào)控的復(fù)雜性及細(xì)胞特異性。因此，有關(guān)miRNA與DN的分子作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索，對miRNA的深入研究及相關(guān)作用靶點(diǎn)的認(rèn)識與探索，將為DN的早期診斷和治療帶來新的思路和方法。