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　　文章來(lái)源：中華腎臟病雜志

　　糖尿病腎病（DN）是糖尿病患者最常見(jiàn)的微血管并發(fā)癥。在歐美等發(fā)達國家，DN 已成為終末期腎病（ESRD）的首要病因。在我國，因DN 而最終導致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，深入認識DN 的發(fā)病機制，并對其發(fā)病的關(guān)鍵環(huán)節進(jìn)行干預，不僅可減輕疾病給患者帶來(lái)的痛苦，對減輕國家在衛生巾濟費用方面的負擔也有重要意義。

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

　　miRNA的特點(diǎn)及作用機制

　　miRNA 是一種長(cháng)約21～25 個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA。miRNA 與RNA 誘導的基因沉默復合物(RNA ?induced silencing complex，RISC)結合并形成非對稱(chēng)RISC復合物后被激活。

　　通過(guò)結合至靶基因mRNA 上，非對稱(chēng)RISC 復合物可促進(jìn)mRNA 的降解或抑制mRNA 的翻譯，從而抑制其靶基因的表達，實(shí)現對靶基因的轉錄后調控。

　　根據序列互補程度分類(lèi)，目前已知的miRNA 對靶基因的負性調控作用主要通過(guò)兩種方式：一種是miRNA 與靶基因mRNA 不完全互補。

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

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

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

　　隨著(zhù)miRNA在各種疾病發(fā)生機制中作用研究的深入，miRNA 在疾病中的診斷價(jià)值越來(lái)越受到重視，而基于miRNA 為靶點(diǎn)的基因治療也展現出廣闊的發(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，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，而各種細胞因子的激活則是病變的直接誘因。

　　其中，包括系膜細胞、足細胞及腎小球上皮細胞等腎臟多種細胞的損傷，均參與了腎小球硬化的過(guò)程。通過(guò)miRNA 表達譜芯片（microarray）及各種體內外實(shí)驗發(fā)現，miRNA 在腎臟各種細胞損傷中起著(zhù)不同作用。現將各種miRNA在高糖狀態(tài)下不同細胞中的作用及相關(guān)機制分述如下。

　　miRNA與腎小球系膜細胞

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

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

　　作為E?box 的抑制子，ZEB1/2的減少可引起E?box的上調，繼而導致下游Ⅰ型膠原蛋白α2（type Ⅰ collagen α2，Col1α2）沉積。在STZ 誘導的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果。

　　miR-216a 及miR-217：E-box 作為一種重要的調控元件，可調控多種基因的表達。miR?216a及miR?217位于非編碼RNARP23?298H6.1?001（RP23）的第二內含子上。E?box 的上調可促進(jìn)miR?216a 及miR?217 的表達，繼而下調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(guò)使多種下游蛋白，包括TOR、GSK?3β及FoxO轉錄因子磷酸化而調控細胞生長(cháng)、存活及蛋白質(zhì)合成。這些轉錄因子的激活最終可引起系膜細胞肥大、氧化應激等而促進(jìn)DN的進(jìn)展。

　　此外，Kato等還發(fā)現，miR?216a可抑制Ybx1（一種Tsc?22 mRNA 結合蛋白），使Tsc?22 蛋白增加，促進(jìn)TGF?β誘導的系膜細胞Col1α2的表達。

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

　　而miR?200 家族的增加可通過(guò)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1 型糖尿病小鼠及高糖狀態(tài)下的人系膜細胞中，Wang 等也發(fā)現了miR?377 高表達。同時(shí)，在實(shí)驗中證實(shí)了其通過(guò)下調錳超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase，MnSOD）及p21 活化激酶（PAK1），增加纖連蛋白（FN）的表達。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，miR?21 在高糖培養的大鼠及人腎小球系膜細胞中高表達，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 的表達減少，并伴有系膜細胞肥大，FN 增加。

　　miR?21 過(guò)表達可模擬高糖作用，抑制PTEN 表達，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，并增強高糖誘導的TORC1活性[15?16]。因此，miR?21可能通過(guò)抑制PTEN，激活PI3K?Akt?TORC1 信號通路而促進(jìn)DN 時(shí)系膜細胞肥大及FN沉積。

　　miRNA與足細胞

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

　　miR?29c：在2型糖尿病模型db/db小鼠的腎臟及高糖誘導的足細胞中，miR?29c 表達增加，而其靶基因Spry1蛋白減少。同時(shí)，通過(guò)質(zhì)粒轉染使足細胞miR?29c過(guò)表達可降低Spry1 蛋白水平而激活Rho 激酶。

　　Rho 激酶可通過(guò)多種途徑最終引起足細胞凋亡及ECM 沉積。另外，通過(guò)反義寡核苷酸沉默miR?29c可顯著(zhù)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 小鼠的腎臟中表達降低，而其靶基因VEGF表達增加。

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

　　研究發(fā)現，高糖狀態(tài)下足細胞同樣存在miR?93 下調及VEGF上調，提示糖尿病時(shí)，足細胞中miR?93 表達受到抑制，可能導致VEGF過(guò)表達而引起腎臟損傷。

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

　　因此越來(lái)越多的證據表明，高糖狀態(tài)下腎小管上皮細胞轉分化為間充質(zhì)細胞（epithelial?mesenchymal transition，EMT）的現象在糖尿病時(shí)腎臟纖維化過(guò)程中起到重要作用。

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

　　在TGF?β誘導的大鼠腎小管上皮細胞中，miR?192 及miR?215 表達減少，使E?cadherin 表達降低，最終促進(jìn)EMT。由于ZEB2是E?cadherin的抑制蛋白之一，因此時(shí)過(guò)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 在系膜細胞中受TGF?β調控而上調。在TGF-β誘導的大鼠近端小管上皮細胞中，miR-200a表達降低，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，提示腎小管上皮細胞發(fā)生EMT，并導致ECM、FN及Col1的表達增加[23]。此過(guò)程與miR-200a上調SMAD3蛋白的活性有關(guān)。

　　3. miR?382：Kriegel 等通過(guò)miRNA 表達譜芯片檢測發(fā)現，在人腎小管上皮細胞中，miR?382 受TGF?β調控而高表達。而將miR?382基因沉默后，可減弱TGF?β誘導的上皮細胞標志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(guò)表達時(shí)受到抑制。而通過(guò)質(zhì)粒轉染使人腎小管上皮細胞SOD2 基因過(guò)表達，可改善TGF?β誘導的E?cadherin 降低，抑制腎小管上皮細胞EMT過(guò)程。

　　結論與展望

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

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

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