Η διαβητική νεφροπάθεια (DKD) παραμένει μία από τις πιο καταστροφικές μικροαγγειακές επιπλοκές του σακχαρώδη διαβήτη, που επηρεάζει περίπου το 30-40 % των ασθενών με διαβήτη τύπου 1 και τύπου 2. Είναι η κύρια αιτία της νεφροπάθειας τελικού σταδίου (ESRD) παγκοσμίως, που επιβαρύνονται πάρα πολύ με τους ασθενείς και τα συστήματα υγείας. Αν και η υπεργλυκαιμία, η υπέρταση και η γενετική ευαισθησία έχουν αναγνωριστεί εδώ και καιρό ως βασικοί οδηγοί, τα μοριακά υποστηρίγματα της DKD είναι πολύ μακριά από πλήρως κατανοητά. Κατά την τελευταία δεκαετία, μια κατηγορία μικρών μη κωδικοποιημένων RNA μορίων που ονομάζονται microRNAs (miRNAs) έχει αναδειχθεί ως κρίσιμοι ρυθμιστές των παθογόνων διεργασιών που κορυφώνονται στην DKD. Αυτά τα μικροσκοπικά, περίπου 22- νουκλεοτιδικά-μακρέα RNA αλληλουχίες λεπτής-tune γονιδιακής έκφρασης στο μετα-τρανωτικό επίπεδο και είναι πλέον γνωστά στην επίδραση της φλεγμονιάς, της ίνωσης, της απόπτωσης και άλλων κυτταρικής βλάβης.

ΜικροRNA Βιογένεση και Μηχανισμός Δράσης

Οι μικρο-RNA μεταγράφονται κυρίως από την πολυμεράση RNA ΙΙ, εφόσον οι κύριες μεταγραφές (pri ⁇ miRNAs) που περιέχουν μια δομή τριχοφυΐας. Μέσα στον πυρήνα, το σύμπλεγμα μικροεπεξεργαστή ⁇ που περιλαμβάνει το ένζυμο RNA III Drosha και τον συμπαράγοντά του DGCR8 ⁇ αποκαλύπτει το pri ⁇ miRNA για την απελευθέρωση ενός προγονικού miRNA ~70 ⁇ νουκλεοτιδίου (pre ⁇ miRNA). Το προ-miRNA εξάγεται στο κυτταρόπλασμα μέσω της εξαγωγής ⁇ 5, όπου επεξεργάζεται περαιτέρω ένα άλλο ένζυμο RNase III, Dicer, αποδίδοντας ένα ώριμο mIRNA duplex. Ένα σκέλος του duplex, η κλώνος οδηγού, φορτώνεται στο RNA ⁇ που προκαλείται από το σύμπλεγμα σιγαρίσματος (RISC), ενώ το τμήμα του συνοδηγού συνήθως αποσυντίθεται.

Η ευελιξία της ρύθμισης της μιρνά ⁇ διαμεσολάβησε είναι απαραίτητη για την φυσιολογική ανάπτυξη των νεφρών και ομοιόσταση. Ωστόσο, στο διαβητικό περιβάλλον ⁇ χαρακτηριζόμενο από υπεργλυκαιμία, προηγμένα τελικά προϊόντα γλυκοποίησης (AGEs), οξειδωτικό στρες, και προφλεγμονώδεις κυτοκινές ⁇ τα προφίλ έκφρασης πολλών μιρανά γίνονται δυσρυθμισμένα. Αυτή η δυσρυθμία συμβάλλει άμεσα στα παθολογικά χαρακτηριστικά της DKD, συμπεριλαμβανομένης της σπειραματικής υπερτροφίας, της μεσογειακής διαστολής, της σωληνοδιαστημικής ίνωσης και της βλάβης των πνευμόνων.

Δυσρυθμισμός μικροRNA σε διαβητική νεφροπάθεια

Φλεγμονή

Η χρόνια φλεγμονή χαμηλής ποιότητας είναι ένα χαρακτηριστικό του DKD. Αρκετοί miRNAs διαμορφώνουν την φλεγμονώδη καταιγίδα με την στόχευση βασικών οδών σηματοδότησης όπως ο πυρηνικός παράγοντας ⁇ κB (NF ⁇ kB) και οι kinase/σημαντικοί μορφοτροπείς και ενεργοποιητές της μεταγραφής (JAK/STAT). Μεταξύ των πλέον μελετημένων είναι miR ⁇ 146a και miR ⁇ 155]]. miR ⁇ 146a δρα ως ρυθμιστής αρνητικής ανάδρασης του NF ⁇ kB ενεργοποίησης με στόχο την interleukin ⁇ 1 υποδοχέα ⁇ συνδεόμενη κινάση 1 (IRAK1) και TNF υποδοχέας ⁇ συνδεμένος παράγοντας 6 (TRAF6).

Ίνωση

Η νεφρική ίνωση, που χαρακτηρίζεται από υπερβολική συσσώρευση συστατικών του εξωκυτταρικού μήτρας (ECM), είναι η τελική κοινή οδός του DKD που οδηγεί σε ERSD. Ο μετασχηματισμός αυξητικών παραγόντων ⁇ β1 (TGF ⁇ β1) είναι η κύρια προφιβρωτική κυτταροκίνη στο νεφρό, και πολλά miRNA είναι είτε κατάντη actors είτε ανάντη ρυθμιστές του TGF ⁇ β1 σηματοδότηση. miR ⁇ 21 βρίσκεται σταθερά ρυθμισμένα σε βιοψίες και ούρα των νεφρών από ασθενείς της DKD. Επιπλέον, η miR ⁇ 21 ενισχύει την έκφραση των πρωτεϊνών ECM όπως το κολλαγόνο και το ιβικό. Σε αντίθεση, και η φωσφατάση και η tempin (PTEN)[FLTR29] είναι:[RBB].

Τραυματισμοί και Απόπτωση Ποντοκυτταρικών

Τα ποδοκύτταρα είναι εξαιρετικά εξειδικευμένα επιθηλιακά κύτταρα που αποτελούν τον φραγμό σπειραματικής διήθησης. Η βλάβη και η απώλεια τους είναι πρώιμα συμβάντα στην DKD και προβλέπουν έντονα την πρωτεϊνουρία και την εξέλιξη της νόσου. Αρκετά μιρνάρια είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της υγείας των γονιδίων. miR ⁇ 29c, εκτός από τον αντιιμβρωτικό ρόλο τους, προστατεύει επίσης τα προγονοκύτταρα από την απόπτωση, στοχεύοντας στην προ-αποπτωτική πρωτεΐνη Bcl ⁇ 2 ⁇ συσχετιζόμενη με το X (BAX). Αντίθετα, miR ⁇ 21 προάγει την απόπτωση των προγονιδίων μέσω της αναστολής PTEN και της επακόλουθης ενεργοποίησης της οδού PI3K/Akt. [[FLT4]]miR ⁇ 193a[FL:5]] έχει αναγνωριστεί ως βασικός ρυθμιστής της διαφοροποίησης των ταχυκυττάρων· η υπερεκτίμηση του είναι η εξής: η απώθηση των νεφροκυττάρων[αστικών κυττάρων], η αποικοδομική και η υποβλητική τους

Τραύμα από διάμεση φυματίωση

Ενώ η σπειραματική βλάβη είναι το κλασικό χαρακτηριστικό της DKD, η σωληνοδιαστημική βλάβη είναι εξίσου σημαντική και συσχετίζεται στενότερα με τη μείωση της νεφρικής λειτουργίας. τα miR ⁇ 200 μέλη της οικογένειας (miR ⁇ 200a, miR ⁇ 200b, miR ⁇ 200c, miR ⁇ 141, miR ⁇ 429) είναι βασικοί ρυθμιστές της EMT μέσω της καταστολής του ψευδαργύρου ⁇ δακτύλου E ⁇ box ⁇ binding homeobox 1 (ZEB1) και ZEB2. Στην DKD, η έκφραση miR ⁇ 200 μειώνεται, προωθώντας την EMT και την επακόλουθη ίνωση. [FLT2]mi ⁇ 214 και [FOFT1] και [RHB2] έχουν επίσης:

ΜικροRNAs κλειδιού σε DKD: μια πιο κοντινή ματιά

MIR ⁇ 21

Η miR ⁇ 21 είναι αναμφισβήτητα η πιο εκτενής μελέτη miRNA στην DKD. Είναι σταθερά ρυθμισμένη σε σπειραματικά μεσοθωρακικά κύτταρα, λοβοκύτταρα και σωληνοειδή επιθηλιακά κύτταρα σε απόκριση σε υψηλή γλυκόζη, TGF ⁇ β, και άλλους στρεσογόνους παράγοντες. Οι προ-ινομωτικές και προ-αποδωτικές δράσεις της μεσολαβούνται μέσω αναστολής του PTEN, Smad7, και προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου 4 (PDCD4). Πολλές μελέτες σε ζώα έχουν δείξει ότι η γενετική διαγραφή ή φαρμακολογική αναστολή της miR ⁇ 21 εξασθενεί σημαντικά την πρωτεϊνουρία, τη σπειραματοσκλήρωση και τη σωληνοδιαστηριακή ίνωση σε μοντέλα διαβητικών ποντικιών. Λόγω του κεντρικού ρόλου της, η miR ⁇ 21 διερευνάται σήμερα ως θεραπευτικός στόχος σε κλινικές δοκιμές ανθρώπων για ινώτιες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του DKD.

MIR ⁇ 29 Οικογένεια

Η οικογένεια miR ⁇ 29 (miR ⁇ 29a, -29b, -29c) δρα ως φυσικό φρένο στην ίνωση καταπιέζοντας άμεσα τα πολλαπλά γονίδια κολλαγόνου (COL1A1, COL1A2, COL3A1) και άλλα συστατικά ECM. Στην DKD, η έκφραση miR ⁇ 29 καταστέλλεται από TGF ⁇ β και NF ⁇ kB. Η αποκατάσταση των επιπέδων miR ⁇ 29 με συνθετικά μιμητικά μειώνει τη συσσώρευση ECM και προστατεύει τη νεφρική λειτουργία σε μοντέλα τρωκτικών. Τα χαμηλά επίπεδα κυκλοφορίας του miR ⁇ 29 έχουν επίσης συσχετιστεί με υψηλότερο κίνδυνο εξέλιξης της ESRD σε διαβητικούς ασθενείς, υποδηλώνοντας το δυναμικό της ως προγνωστικού βιοδείκτη.

MIR ⁇ 192

Η miR-192 εκφράζεται σε μεγάλο βαθμό στο νεφρό και ήταν ένα από τα πρώτα miRNAs που συνδέονται με τη διαβητική νεφροπάθεια. Προάγεται από TGF ⁇ β και χρησιμεύει ως θετικός ρυθμιστής της σύνθεσης κολλαγόνου. Ωστόσο, ο ρόλος της φαίνεται να είναι εξαρτώμενος: μερικές μελέτες αναφέρουν ότι miR-192 επιδεινώνει την ίνωση, ενώ άλλες προτείνουν ότι μπορεί να έχει προστατευτικές επιδράσεις σε ορισμένους τύπους κυττάρων. Αυτή η δυαδικότητα τονίζει την πολυπλοκότητα των δικτύων miRNA και την ανάγκη για κυτταρικού τύπου-ειδικές αναλύσεις.

miR ⁇ 146α

Ως βασικός αρνητικός ρυθμιστής της φλεγμονής, η έκφραση miR ⁇ 146a είναι προστατευτική έναντι της DKD. Η υπορρύθμιση της σε διαβητικούς νεφρούς συνδέεται με αυξημένη δραστηριότητα NF ⁇ kB και χημειο-ελκτική πρωτεΐνη των μονοκυττάρων ⁇ 1 (MCP ⁇ 1). Υπερέκφραση της miR ⁇ 146a στα μεσογειακά κύτταρα μειώνει τη φλεγμονή που προκαλείται από τη γλυκόζη, και η συστηματική της χορήγηση μέσω ιογενών φορέων αμελητοποιεί τη νεφρική βλάβη σε διαβητικά ποντίκια.

MIR ⁇ 200 Οικογένεια

Η οικογένεια miR ⁇ 200 είναι απαραίτητη για τη διατήρηση του επιθηλίου φαινότυπου με την καταστολή EMT ⁇ που προκαλεί μεταγραφικούς παράγοντες ZEB1 και ZEB2. Σε DKD, τα μέλη miR ⁇ 200 είναι υπορυθμισμένα, διευκολύνοντας τη διασωληνωτική αποδιαφοροποίηση κυττάρων και ίνωση. Επιπλέον, miR ⁇ 200c στοχεύει επίσης τον προ-αποπτωτικό παράγοντα Fas ⁇ σχετικό τομέα θανάτου (FADD), επηρεάζοντας έτσι την επιβίωση των κυττάρων. Η αλληλεπίδραση μεταξύ miR ⁇ 200 και miR-192 αποτελεί έναν ρυθμιστικό βρόχο που ενισχύει την σηματοδότηση TGF ⁇ β.

Κλινικές Επιπτώσεις και Μεταφραστικές Δυνάμεις

Κυκλοφορώντας τα miRNAs ως βιοδείκτες

Η ανάλυση των miRNA είναι μια από τις πλέον ελπιδοφόρες πτυχές της έρευνας της miRNA στην DKD είναι η ανάπτυξη μη επεμβατικών βιοδείξεων. Τα MiRNA είναι εξαιρετικά σταθερά σε σωματικά υγρά όπως ο ορός, το πλάσμα και τα ούρα, επειδή προστατεύονται από εγκλωβισμό σε εξωσώματα, μικροβιακά όργανα ή δέσμευση σε πρωτεΐνες Αργοναύτη. Πολλές μελέτες ανέφεραν μεταβαλλόμενα επίπεδα miRNA σε ασθενείς με MIRNA σε DKD σε σύγκριση με διαβητικούς ελέγχους ή υγιή άτομα. Για παράδειγμα, αυξημένα επίπεδα miR ⁇ 21 και miR ⁇ 192 στα ούρα προβλέπουν την εξέλιξη της μικρολευκωματουρίας στη μακρολευκανουρία και την μείωση του εκτιμώμενου ρυθμού σφαιρικής διήθησης (eGFR).

Θεραπευτικός Στοχεύοντας των miRNAs

Η ικανότητα χειρισμού των επιπέδων MIRNA προσφέρει μια νέα θεραπευτική στρατηγική για την DKD. Επιδιώκονται δύο βασικές προσεγγίσεις: η αναστολή των παθογόνων miRNAs (π.χ. με τη χρήση αντιγατόμιρων, κλειδωμένου νουκλεϊκού οξέος (LNA) ⁇ τροποποιημένα ολιγονουκλεοτίδια ή CRISPR ⁇ με βάση εργαλεία) και η αντικατάσταση των προστατευτικών miRNAs (με χρήση συνθετικών miRNA μιμείται). Προκλινικές μελέτες έχουν δείξει την αποτελεσματικότητα αυτών των στρατηγικών. Για παράδειγμα, η υποδόρια χορήγηση ενός LNA ⁇ τροποποιημένης αντιμιρκονουκλεοτιδικής μειωμένης ίνωσης και βελτιωμένης νεφρικής λειτουργίας σε ένα μοντέλο ποντικιού του συνδρόμου Alport ⁇ μιας γενετικής νεφροπάθειας που μοιράζεται ινοτικά χαρακτηριστικά με DKD. Παρόμοιες προσεγγίσεις δοκιμάζονται τώρα σε μοντέλα DKD.

Ωστόσο, παραμένουν αρκετές προκλήσεις. Τα εκτός στόχου αποτελέσματα είναι μια μεγάλη ανησυχία, επειδή ένα ενιαίο miRNA ρυθμίζει πολλά γονίδια. Συστηματική παράδοση μπορεί να οδηγήσει σε ανεπιθύμητες ενέργειες σε άλλα όργανα. Τα ειδικά συστήματα παράδοσης νεφρών, όπως στοχευμένα νανοσωματίδια ή αδενο-συνδεδεμένα ιογενή (AAV) φορείς με νεφροτροπικούς ορότυπους, βρίσκονται υπό ενεργό ανάπτυξη. Επιπλέον, η χρόνια φύση της DKD θα απαιτούσε πιθανώς μακροχρόνια θεραπεία, εγείροντας ερωτήματα σχετικά με την ασφάλεια και την αντοχή της ανταπόκρισης.

Ένταξη με Υφιστάμενες Θεραπείες

Ενώ ο αποκλεισμός του συστήματος ρενίνης- αγγειοτενσίνης- αλδοστερόνης (RAAS) και ο έλεγχος της γλυκόζης παραμένουν οι ακρογωνιαίοι λίθοι της θεραπείας με DKD, είναι ανεπαρκείς για να ανακόψουν την εξέλιξη της νόσου σε πολλούς ασθενείς. Οι θεραπείες που βασίζονται στο MiRNA θα μπορούσαν να συμπληρώσουν αυτές τις τυπικές θεραπείες. Για παράδειγμα, ο συνδυασμός ενός αντιμιρικού παράγοντα με αναστολέα ΜΕΑ ή αναστολέα SGLT2 μπορεί να παρέχει πρόσθετα ή συνεργιστικά αναπροστατευτικά αποτελέσματα. Η κατανόηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των miRNAs και των τρεχόντων φαρμάκων είναι μια σημαντική περιοχή της τρέχουσας έρευνας. Επιπλέον, τα miRNAs μπορεί να βοηθήσουν στον εντοπισμό ασθενών που είναι πιθανότερο να ωφεληθούν από συγκεκριμένες θεραπείες, επιτρέποντας μια εξατομικευμένη προσέγγιση φαρμάκων.

Μελλοντικές οδηγίες

Οι τεχνολογίες αλληλουχίας μονοκυττάρων RNA αποκαλύπτουν πλέον τα μοτίβα έκφρασης των μιρνών του διαβητικού νεφρού, τα οποία θα βοηθήσουν στην επίλυση των αντικρουόμενων δεδομένων και στον εντοπισμό των πιο σχετικών στόχων. Η διαμόρφωση υψηλών διαβαθμίσεων των κυκλοφορούντων μιρνάδων σε συνδυασμό με αλγόριθμους μάθησης μηχανών μπορεί να αποφέρει ισχυρά διαγνωστικά και προγνωστικά πάνελ για κλινική χρήση. Επιπλέον, η έλευση των συστημάτων CRISPR ⁇ Cas επιτρέπει την ακριβή επεξεργασία των επιπέδων έκφρασης του μιρννν (lncRNAs) που λειτουργούν ως μόνιμη διόρθωση των δυσρυθμισμένων δικτύων. Τέλος, η ανακάλυψη πρόσθετων ρυθμιστικών στρωμάτων ⁇ όπως κυκλικά RNAs (circRNAs) και μακράς μη-κωδικοποίησης RNAs (lncRNAs) που δρουν ως σφουγγάρια μιρνιών ⁇ προσδίδει πολυπλοκότητα αλλά και νέες ευκαιρίες για θεραπευτική παρέμβαση.

Συμπέρασμα

Τα MicroRNAs είναι οι βασικοί παράγοντες στην παθογένεση της διαβητικής νεφροπάθειας, ενορχηστρώνοντας τις φλεγμονώδεις, ινομωτικές και αποπτωτικές διαδικασίες που οδηγούν τη νεφρική βλάβη. Η δυσρυθμιστική ρύθμιση συγκεκριμένων MIRNAs ⁇ όπως η upρύθμιση της miR ⁇ 21 και η downρύθμιση της miR ⁇ 29, miR ⁇ 146a, και miR ⁇ 200 ⁇ άμεσα συμβάλλει στην εξέλιξη της νόσου. Αυτά τα μικρά RNA όχι μόνο χρησιμεύουν ως υποσχόμενοι βιοδείκτες για την έγκαιρη ανίχνευση και τη διαστρωμάτωση του κινδύνου αλλά και αποτελούν βιώσιμους θεραπευτικούς στόχους. Ενώ οι προκλήσεις παραμένουν στη μετάφραση miRNA ⁇ βασισμένων φαρμάκων στην κλινική, στη σύγκλιση προηγμένων τεχνολογιών παράδοσης, στη βελτίωση της επικύρωσης του στόχου και στη βαθύτερη κατανόηση της βιολογίας του miRNA είναι μεγάλες υποσχέσεις. Με τη συνεχή έρευνα, τα διαγνωστικά και θεραπευτικά μέσα του MIRNA μπορεί σύντομα να αλλάξει το τοπίο της διαχείρισης DKD, προσφέροντας νέες ελπίδες σε εκατομμύρια ασθενείς παγκοσμίως.