Boala diabetică a rinichilor (DKD) rămâne una dintre cele mai devastatoare complicații microvasculare ale diabetului zaharat, care afectează aproximativ 30 ian. 40% dintre pacienții cu diabet zaharat de tip 1 și 2. Este cauza principală a bolii renale în stadiu terminal (BRST) din întreaga lume, plasarea unei sarcini enorme asupra pacienților și sistemelor de sănătate. Deși hiperglicemia, hipertensiunea și sensibilitatea genetică au fost de mult timp recunoscute ca drivere cheie, bazele moleculare ale DBC sunt departe de a fi înțelese pe deplin. În ultimul deceniu, o clasă de molecule mici ARN non-coding numite microARN (miARN) a apărut ca regulatori critici ai proceselor patogene care culminează DKD. Aceste mici, aproximativ 22-nucleotide-lung secvențe ARN fin-tune expresie la nivelul genei post-transcripționale și sunt cunoscute acum pentru a influența inflamația, fibroza, apoptoza, și alte evenimente celulare care conduc leziuni renale. Acest articol oferă o imagine cuprinzătoare a rolului de miARNS în DKD, de la nivelul biosintezei și mecanisme de acțiune la potențialul lor ca obiective biologice și terapeutice.

MicroARN Biogeneză şi Mecanism de acţiune

MicroARN sunt transcrise în principal de ARN polimera II ca transcripţii primare lungi (prin-miARN) care conţin o structură a epidermei. În nucleu, micromiARN este exportată către citoplasma prin export-5, unde este procesată în continuare de către o altă enzimă RNaza III, Dicer, producând un duplex miARN matur. Un fir al duplexului, componenta ghid, este încărcat în complexul de deformare a urinei induse de ARN (RISC), în timp ce componenta de pasageri este de obicei degradată. Ghidurile miARN mature RYC la secvenţe complementare situate predominant în regiunea 3′ netranslate (UTR) a ARN-urilor mesagere (MARN). Această interacţiune duce fie la represaliiunea translaţională, fie la destabilizarea şi degradarea mARN-ului, în funcţie de gradul de complementaritate. Prin intermediul unui singur mecanism, o singură expresie a genelor celulare poate să reţină diferitele de valori ale ARN-uri (MARN).

Versatilitatea reglementării mediate de miARN este esenţială pentru dezvoltarea normală a rinichilor şi homeostazie. Cu toate acestea, în domeniul diabetului zaharat milieu . Periculos de hiperglicemie, glicemiei avansate produse finale (AGE), stres oxidativ, şi pro-inflamatorii citokine profilele de expresie ale multor miARN devin disreglementate. Această disreglare contribuie direct la caracteristicile patologice ale DKD, inclusiv hipertrofia glomerulară, expansiunea mesangială, fibroza tubulointerstiţială şi leziunile de podocyte.

MicroARN Disregulaţie în boala diabetică renală

Inflamaţie

Inflamația cronică cu grad scăzut de masă este un semn distinctiv al DBCD. Mai multe miARN modulează cascada inflamatorie prin direcționarea căilor de semnalizare cheie, cum ar fi factorul nuclear-κB (NF-κB) și Janus kinaza/transductorii de semnal și activatorii de transcripție (JAK/STAT). Printre cele mai studiate se numără miR-146a și miR-155. miR‐146a acționează ca regulator de feedback negativ al activării NF-κB prin direcționarea activității interleukin-1-asociate de receptorul receptorul mi-asociat 1 (IRAK1) și receptorul TNF-asociat 6 (TRAF6). În DKD, miR‐146a este adesea în scădere, conducând la o activitate N-κB susținută și la creșterea producției de citokine pro-inflamatorii cum ar fi factorul de necroză tumorală (TNF-α) și interleukin-IL-66), ceea ce determină în mod semnificativ: (CFP1C:

Fibroză

Fibroza renală, caracterizată prin acumularea excesivă a componentelor matricei extracelulare (ECM), este calea finală comună în DKD care duce la semnalul ESRD. miR-21] este citokina profibrotică principală din rinichi, iar multe mirNR sunt fie efectori în aval, fie regulatori-în amonte ai TGF-β1, inclusiv Smad7 și fosfatază [PTEN]. Mai mult, miR-21] crește expresia proteinelor ECM, cum ar fi colagenul și fibronectina. În contrast, miR-29[FLT] membrii familiei (miR-29a), miR-29b, miR-29c) sunt anti-framazin, care sunt în mod direct în jos, în conformitate cu valorile de identificare ale CE, în cazul în care acestea sunt în continuare în conformitate cu valorile de identificare ale CET și în cazul în care acestea sunt în conformitate cu valorile de identificare ale RM.

Leziuni şi apoptoză la nivelul potocitelor

Podocitele sunt celule epiteliale foarte specializate care formează bariera de filtrare glomerulară. Leziunile și pierderile lor sunt evenimente timpurii în DKD și prezice puternic proteinuria și progresia bolii. Mai multe miARN-uri sunt esențiale pentru menținerea sănătății pdocite. ]miR-29c, pe lângă rolul său antifibrotic, protejează și podocitele de apoptoză prin direcționarea proteinei pro-apoptotice Bcl-2 asociat cu X (BAX). Invers, miR-21 promovează apoptoza pdocitică prin inhibarea PTEN și activarea ulterioară a căii PI3K/Akt. miR-193a a fost identificată ca fiind un regulator cheie al diferențierii podocyte; hiperexpresiunea duce la dezincția podocitului și procesul efface, un semn de proteină proteindoc, în plus: RR-glux [T] sunt membri ai FPT și FPT: FP-30.

Leziuni tubulointerstiţiale

În timp ce leziunile glomerulare sunt caracteristica clasică a DCD, leziunea tubulointerstiţială este la fel de importantă şi corelează mai mult cu scăderea funcţiei renale. miARN-urile operează şi în celulele epiteliale tubulare, influenţând tranziţia epitelială-mesenchimală (EMT), atrofia tubulară şi fibroza interstiţială. miR-200 membrii familiei (miR-200a, miR‐200b, miR-200c, miR-141, miR-429] sunt regulatori cheie ai TEM prin suprimarea homeobox 1 (ZEB1) şi ZEB2. În DKD, expresia miR-200 este redusă, promovând EMT şi fibroza ulterioară. ]miR-214[FLT] şi şi [FLT-382[FLT5] au fost implicaţi şi în leziunile tubulare prin intermediul tractului de creştere a celulelor de urină (E) şi a celulelor de eliberare a celulelor de celulelor de masă.

MicroARN-uri cheie în DKD: Un aspect mai apropiat

miR-21

miR-21 este probabil cel mai studiat miARN în DKD. Este în mod constant reglementat în celulele mezangiale glomerulare, podocitele şi celulele epiteliale tubulare ca răspuns la valori crescute ale glucozei, TGF-β şi alţi factori de stres. Acţiunile sale pro-fibrotice şi pro-apoptotice sunt mediate prin inhibarea PTEN, Smad7 şi moartea celulară programată 4 (PDCD4). Numeroase studii la animale au arătat că deleţia genetică sau inhibarea farmacologică a miR-21 atenuează semnificativ proteinuria, glomeruloscleroza şi fibroza tubulointerstiţială la modelele de şoarece diabetic. Datorită rolului său central, miR-21 este în prezent explorată ca ţintă terapeutică în studiile clinice umane pentru boli fibrotice, inclusiv DKD.

miR-29 Familie

Familia miR-29 (miR-29a, -29b, -29c) acţionează ca o frână naturală asupra fibrozei prin reprimarea directă a genelor de colagen multiple (COL1A1, COL1A2, COL3A1) şi a altor componente ale MCE. În DKD, expresia miR-29 este suprimată de TGF-β şi NF-κB. Restabilirea nivelurilor de miR-29 cu imitaţii sintetice reduce acumularea şi protejează funcţia renală a MCM la modelele rozătoare. Nivelurile scăzute ale R-29 au fost asociate, de asemenea, cu un risc mai mare de progresie către SST la pacienţii diabetici, sugerând potenţialul acesteia ca biomarker prognostic.

miR-192

miR-192 este foarte exprimat în rinichi şi a fost unul dintre primii miARN-uri legate de nefropatia diabetică. Este indus de TGF-β şi serveşte ca regulator pozitiv al sintezei colagenului. Cu toate acestea, rolul său pare a fi dependent de context: unele studii raportează că miR-192 exacerbează fibroza, în timp ce altele sugerează că poate avea efecte de protecţie în anumite tipuri de celule. Această dualitate evidenţiază complexitatea reţelelor de miARN şi necesitatea unor analize specifice tipului de celulă.

miR‐146a

Ca regulator negativ cheie al inflamaţiei, miR-146a este protectoare împotriva DKD. Reglarea sa în rinichii diabetici este asociată cu creşterea activităţii NF-κB şi expresia de proteină-1 (MCP-1) a chemoattractivului monocitelor. Exprimarea excesivă a miR-146a în celulele mesangiale reduce inflamaţia indusă de glicemiei mari, iar livrarea sistemică a acesteia prin vectorii virali ameliorează leziunile renale la şoarecii diabetici. Prin urmare, strategiile de reregulare a miR-146a pot fi benefice.

Familia miR-200

Familia miR-200 este esenţială pentru menţinerea fenotipului epitelial prin suprimarea factorilor de transcripţie inductori ai EMT ZEB1 şi ZEB2. În DKD, membrii miR-200 sunt depreciaţi, facilitând dediferenţie şi fibroză celulară tubulară. În plus, miR-200c vizează şi domeniul morţii asociate factorului pro-apoptotic Fas (FADD), influenţând astfel supravieţuirea celulelor. Interpunerea dintre miR-200 şi miR-192 formează o buclă de reglementare care amplifică semnalizarea T-β.

Implicaţii clinice şi potenţial de traducere

MiARN circulatorii ca Biomarkeri

Unul dintre aspectele cele mai promiţătoare ale cercetării mirNAR în DBC este dezvoltarea de biomarkeri non-invazivi. MiARN sunt remarcabil de stabili în fluidele corporale cum ar fi serul, plasma şi urina, deoarece sunt protejaţi prin încapsularea în exozomi, microvescule sau legarea de proteinele argonaute. ]miR-192 în urină, pacienţii care prezic progresia microalbuminuriei la macroalbuminurie şi scăderea estimată a ratei de filtrare glomerulară (eGFR) mai mult, nivelurile scăzute de miR-29 şi miR-146a[FLT] sunt asociate cu o combinaţie mai severă de fibroză renală şi cu o combinaţie de anomalii de diagnostic mai mare decât cea convenţionale.

Tintificarea terapeutică a miARN

Capacitatea de a manipula nivelurile de miRNA oferă o strategie terapeutică nouă pentru DKD. Se urmăresc două abordări principale: inhibarea miARN patogene (de exemplu, utilizând anti-anti-milomiri, acid nucleic blocat (LNA) - oligonucleotide modificate prin intermediul oligonucleotidelor modificate prin intermediul unui LNA-miR-21 sau instrumente bazate pe CRISPR) și înlocuirea miARN-urilor de protecție (folosind miARN sintetici). Studiile preclinice au demonstrat eficacitatea acestor strategii. De exemplu, administrarea subcutanată a unei oligonucleotide reduse și îmbunătățirea funcției renale într-un model de mouse al sindromului Alport. În plus, livrarea de miR-29 mimatice cu DKD este testată în modelele DKD. Studiile clinice de fază 2 sunt în curs de desfășurare pentru anti-miR-21 în alte condiții fibrotice, iar rezultatele vor informa studiile viitoare în DKD. În plus, livrarea de miR-29 mimatici cu nanoparticule lipidice a demonstrat promisiunea în modele de fibroză pre-clinică.

Cu toate acestea, mai multe provocări rămân. Efectele off-țintă sunt o preocupare majoră, deoarece un singur miARN reglementează multe gene. Livrarea sistemică poate duce la efecte nedorite în alte organe. Sistemele de livrare specifice rinichiului, cum ar fi nanoparticule vizate sau vectori virali adeno-asociați (AAV) cu serotipuri de rinichi-tropice, sunt în curs de dezvoltare activă. În plus, natura cronică a DKD ar necesita probabil tratament pe termen lung, punând întrebări cu privire la siguranța și durabilitatea răspunsului.

Integrarea cu terapiile existente

În timp ce blocarea sistemului renină- angiotensină- aldosteron (RAAS) şi controlul glicemiei rămân pietrele de temelie ale tratamentului cu DKD, acestea sunt insuficiente pentru a stopa progresia bolii la mulţi pacienţi. Tratamentul cu MiARN ar putea completa aceste tratamente standard. De exemplu, combinarea unui medicament anti- miR- 21 cu un inhibitor ECA sau un inhibitor SGLT2 poate oferi efecte aditive sau renoprotectoare sinergice. Înţelegerea interacţiunii dintre ARN- uri şi medicamentele actuale este un domeniu important de investigaţie în curs. În plus, ARN- ul poate ajuta la identificarea pacienţilor care sunt cei mai predispuşi să beneficieze de terapii specifice, permiţând o abordare personalizată a medicamentelor.

Direcţii viitoare

Domeniul cercetării miARN în DBC evoluează rapid. Tehnologiile de secvenţiere a ARN-ului cu celule unice dezvăluie acum modelele de expresie specifice celulelor ale ARN-ului în rinichiul diabetic, care vor ajuta la rezolvarea datelor contradictorii şi la identificarea celor mai relevante ţinte. Profilarea cu ajutorul ARN-ului circulant, combinată cu algoritmii de învăţare a maşinilor, poate produce un diagnostic şi panouri prognostic robuste pentru uz clinic. Mai mult, apariţia sistemelor CRISPR-Cas permite editarea precisă a nivelurilor de expresie a ARN-ului în vivo, deschiderea de noi posibilităţi pentru corectarea permanentă a reţelelor disnuante. În cele din urmă, descoperirea straturilor suplimentare de reglementare, cum ar fi ARN-urile circulare (IRCARN) şi lunga non-codare a ARN-urilor (lncARN) care acţionează ca şi burete-ul miARN se adaugă complexităţii dar şi noi oportunităţi de intervenţie terapeutică.

Concluzie

MicroARN sunt jucători centrali în patogeneza bolii renale diabetice, orchestrând procesele inflamatorii, fibrotice şi apoptotice care determină leziuni renale. Disreglementarea anumitor ARN-uri specifice, cum ar fi reglarea miR-21 şi reducerea reglementării miR-29, miR-146a şi miR-200 contribuie direct la progresia bolii. Aceste ARN-uri mici nu numai că servesc drept biomarkeri promiţători pentru detectarea precoce şi stratificarea riscului, dar reprezintă şi ţinte terapeutice viabile. În timp ce provocările rămân în traducerea medicamentelor bazate pe miR-29 la clinică, convergenţa tehnologiilor avansate de livrare, validarea ţintei îmbunătăţite şi o înţelegere mai profundă a biologiei miARN ne oferă o mare promisiune. Cu continuarea cercetării, diagnosticele şi terapiile bazate pe ARN-miARN pot schimba în curând peisajul managementului DKD, oferind noi speranţe la milioane de pacienţi din întreaga lume.