miR-10通过激活Tgf-β/Smad信号通路促进糖尿病肾病发展的机制研究

With rapid increase in diabetes population, the number of diabetic nephropathy patients is climbing. However, effective remedial methods or drugs are not validated in clinical treatment. miRNAs are a class of naturally occurring, small molecules, associated with a variety of human diseases. We aimed to find miRNAs those are predominantly expressed in kidney comparing with the other tissues and altered in the development of diabetic nephropathy. In our pilot study, we observed that miR-10a/b show a highly expression in kidney whereas in the cortex of mice with diabetic nephropathy their expression are down regulated. Bioinformatics prediction indicates that miR-10a/b may regulate the protein expression of the key mediator, Tgf-β receptor I, in Tgf-β/Smad signaling. So further research focus on the mechanism of miR-10a/b mediates activation of Tgf-β/Smad signaling through Tgf-β receptor I in diabetic nephropathy is of significance. This will provide us new insight into the pathogenesis and progression of diabetic nephropathy and novel therapeutics addressing this disease.

糖尿病肾病患者人数随着糖尿病发病率的增加急剧攀升，但临床上并无有效的针对糖尿病肾病的治疗药物或手术方式。miRNA是一类天然存在的小分子，参与到多种疾病发生发展中。本项目拟寻找在肾脏组织中特异性富集且参与糖尿病肾病发生的miRNA，并揭示其参与疾病发展的作用机制。在前期的预实验中，我们发现：miR-10a/b在肾脏组织中表达量显著高于其他组织。进一步的，在构建的糖尿病肾病小鼠肾脏皮质区，miR-10a/b表达量显著降低。生物信息学预算提示：miR-10a/b可能通过调节Tgf-β一型受体蛋白表达激活Tgf-β/Smad信号通路。因此本项目预期发现：在肾脏中特异性富集的miR-10a/b其表达量降低导致Tgf-β/Smad信号通路激活，诱导糖尿病肾病发生发展。该研究能够拓展人们对糖尿病肾病发病机理的认识并为未来疾病治疗提供新思路和方法。

糖尿病肾病患者人数随着糖尿病发病率的增加急剧攀升，但临床上并无有效的针对糖尿病肾病的治疗药物或手术方式。炎症和纤维化是导致糖尿病肾病中肾脏损伤的关键因素，而它们发生的分子机制现在还不清楚。在本研究项目中，我们发现在肾脏中特异性高表达的miRNA-10a和miRNA-10b（miR-10a/b），主要表达于肾小管上皮细胞和肾小球足细胞中。小鼠糖尿病肾病模型和糖尿病肾病患者肾组织样本中，miR-10a/b的表达显著下降，伴随着肾脏损伤的因素，包括：TGF-β/Smad相关的纤维化，NLRP3 inflammasome调节的炎症显著上升。细胞水平，高糖以不依赖于渗透压的模式抑制miR-10a/b表达。进一步的，我们发现核糖核酸外切酶XRN2是导致成熟的miR-10a/b表达降低的原因。在miR-10a/b参与调控肾纤维化方面，miR-10a/b通过靶向TGF-β I型受体蛋白表达，负向调节TGF-β/Smad信号通路，抑制细胞外基质蛋白的过度积累。在miR-10a/b调节炎症方面，miR-10a/b通过靶向NLRP3 mRNA的3’-非翻译区，抑制NLRP3蛋白表达，负向调节NLRP3 inflammasome的激活，其结果是NLRP3 inflammmasome的组装被抑制，进而依赖于Caspase 1的炎症因子释放降低。在动物体内，递送miR-10a/b进入肾脏内，抑制链脲菌素诱导的糖尿病肾病小鼠肾脏炎症和纤维化的发生，并降低小鼠尿蛋白的分泌。反过来，敲低miR-10a/b导致肾脏炎症和纤维化的进一步恶化，糖尿病肾病小鼠的尿蛋白继续增强。在科学意义方面，我们的研究为抑制糖尿病肾病中肾脏纤维化和炎症提供了新的靶点和策略。.包括糖尿病肾病在内的多种慢性肾脏病发生后，患者会出现高血脂症。在本项目资助下，我们的第二个发现是肾脏分泌的促红细胞素（erythropoietin，EPO）通过调节脂肪组织中的JAK2-STAT5信号通路介导慢性肾脏病中的血脂异常。在慢性肾脏病小鼠中，高血脂的发生伴随着EPO的产生降低。机制上，血清中的EPO通过结合脂肪细胞中的EPO受体，激活细胞内的JAK2-STAT5信号通路，调节脂肪细胞对血液中脂肪酸的分解代谢。慢性肾脏病小鼠中，递送EPO激活脂肪细胞内的脂肪酸代谢，降低血清中三酰甘油。该研究为解释EPO调节慢性肾脏病中的血脂异常提供了理论依据。