lncRNA MIAT在糖尿病肾病足细胞有丝分裂灾难中的作用机制

Podocyte injury contributes significantly to the development of proteinuria in diabetic nephropathy and glomerular sclerosis, in which mitotic catastrophe is thought to be the pathological basis of podocyte injury and the result of glomerular injury and lesions. Myocardial infarction-associated transcript(MIAT)is an lncRNA produced by gene transcription in Chromosome 22q12.1. Our RNA-Fluorescence in situ hybridization(RNA-FISH)revealed that MIAT was localized in the nuclei of normal cultured mouse podocytes and high-glucose could significantly up-regulate its expression. What’s more, we found that high-glucose could induce G2/M cell arrest in mouse podocytes, leading to the mitotic catastrophe and podocyte injury which could be reversed by MIAT shRNA. It has been reported that p38 MAPK/RSK1 plays a key role in inducing and regulating cell cycle and mitotic catastrophe. Whether p38 MAPK/RSK1 signaling pathway mediates mitotic catastrophe in MIAT-regulated podocytes has not been elucidated. This study chose MIAT as a target and focused on mitotic catastrophe which was identified as a key cause of the pathological mechanism of diabetic nephropathy. Vivo and vitro experiments were used to investigate the role of MIAT in podocyte mitosis. It further discussed whether MIAT results in podocyte injury and proteinuria via regulating p38 MAPK/RSK1 signaling pathway and Myt1. This study provides a new idea to elucidate the pathogenesis of podocyte injury in diabetic nephropathy and the treatment of diabetic nephropathy.

足细胞损伤是糖尿病肾病(DN)蛋白尿发生的重要原因，而有丝分裂灾难是足细胞损伤的病理基础，是各种肾小球病变的共同结局。MIAT是位于22q12.1号染色体上的基因转录产生的lncRNA，我们前期荧光原位杂交检测发现，MIAT在足细胞中表达，高糖可显著上调lncRNA MIAT，更重要的是我们发现高糖诱发G2/M期细胞阻滞，导致有丝分裂灾难及足细胞损伤，而MIAT shRNA可减轻足细胞损伤。研究证实，p38 MAPK/RSK1在调控细胞周期与有丝分裂灾难中发挥关键作用，其是否介导MIAT调控的足细胞有丝分裂灾难，尚无报道。本研究以DN病理机制的关键—有丝分裂灾难为切入点，以MIAT为靶点，探讨MIAT在足细胞有丝分裂中的作用，及其是否靶向p38 MAPK/RSK1、调控Myt1而参与足细胞损伤和蛋白尿的产生。这将为阐明足细胞损伤机制提供新思路，为DN治疗提供新契机。

糖尿病肾病正在成为发达国家终末期肾病的主要原因，而蛋白尿与足细胞损伤直接相关。有丝分裂灾难是由于细胞过早或不适当地进入有丝分裂周期而发生，是一种与有丝分裂相关细胞死亡机制，通常伴随细胞周期检查点的丧失。重要的是，肾脏病理学家已在局灶节段性肾小球硬化(FSGS)、微小病变(MCD)和IgA肾病患者的尿液中发现非整倍体或双核的足细胞。MIAT在小鼠和人类中高度保守。MIAT可参与调节糖尿病患者的病理性血管生成的发生。此外，MIAT与细胞周期阻滞密切相关。P53是调节细胞凋亡和细胞周期的关键蛋白。Sox4分子作为p53的上游参与2型糖尿病胰岛素分泌。. 在本研究中，我们观察到糖尿病肾病患者的血浆中MIAT的水平显著上调，并且这种上调与白蛋白/肌酐比率（ACR）和血清肌酐水平呈正比；通过STZ法构建糖尿病肾病小鼠模型，我们发现随着小鼠成模时间的延长，肾脏组织中的MIAT的表达量明显增加。足细胞和肾脏组织RNA-FISH实验表明，MIAT主要分布在肾小球足细胞的胞浆和胞核内，且高糖刺激可以显著增强MIAT在足细胞中的荧光强度；我们还发现高糖条件下足细胞发生损伤和有丝分裂灾难，其形态特征主要表现为多个中心体、不规整的染色体、异常的有丝分裂纺锤体、微核或不规则形状的细胞核等。进一步，通过构建CRISPR/Cas9 MIAT-KO小鼠和相关载体，我们发现抑制MIAT的表达可以明显恢复足细胞裂隙隔膜的完整性，改善足突融合消失的现象，并抑制高糖诱导的足细胞有丝分裂灾难。同时荧光素酶报告基因显示，MIAT，miR-130b-3p和Sox4之间存在相互关联，MIAT通过海绵miR-130b-3p发挥ceRNA的功能，继而增加Sox4的表达；随后Sox4通过泛素化和乙酰化的方式稳定下游p53，从而通过增强p21的活性抑制下游因子CyclinB/cdc2，最终影响足细胞有丝分裂进程。此外，我们对小鼠尾静脉注射miR-130b-3p特异性抑制剂antagomir，发现抑制miR-130b-3p的表达可明显加剧肾小球足细胞损伤和有丝分裂灾难​​，最终导致蛋白尿形成增加。基于此，我们推断MIAT可以作为诊断和治疗糖尿病肾病靶点。