MicroRNA ادراری در بیماری کلیه دیابتی: مروری بر ادبیات

خلاصه:بیماری کلیه دیابتیشایع ترین بیماری اولیه استمرحله نهایی بیماری کلیهدر سطح جهانی؛ با این حال، یک نشانگر زیستی حساس و دقیق برای پیش‌بینی این بیماری همچنان در انتظار است. MicroRNAها RNAهای تک رشته ای غیرکدکننده درون زا هستند که در مقررات مختلف پس از رونویسی عملکردهای مختلف بیولوژیکی سلولی مداخله کرده اند. ادبیات قبلی نقش بالقوه آن را در پاتوفیزیولوژی بیماری کلیوی دیابتی، از جمله تنظیم رشد تبدیل کننده گزارش کرده است.فیبروز با واسطه- 1-ماتریکس خارج سلولی و پروتئین های چسبنده سلولی، هیپرتروفی سلولی، فاکتور رشد، تولید سیتوکین و فعال سازی سیستم ردوکس. microRNAهای ادراری به عنوان یک بیوپسی مایع غیر تهاجمی جدید برایتشخیص بیماری. در این بررسی، ما شواهد تجربی و بالینی موجود میکروRNA ادرار را در زمینه دیابت توصیف می‌کنیمبیماری کلیویو در مورد کاربرد آتی microRNA در عمل معمول بحث کنید.

کلید واژه ها:دیابت قندی; بیماری کلیه دیابتی; اگزوزوم ها microRNA; ادراری

برای دریافت CISTANCHE برای بیماری کلیوی دیابتی اینجا را کلیک کنید

دیابت شیرین(DM) یک تهدید بزرگ بهداشتی است که 463 میلیون نفر را در سراسر جهان درگیر می کند [1،2].بیماری کلیه دیابتی(DKD) علت اصلی را تشکیل می دهدمرحله نهایی بیماری کلیهدر سراسر جهان [3،4]. بار پزشکی به دلیل ارتباط قوی آن با بیماری های قلبی عروقی، مرگ [5،6] و همچنین افزایش تقاضای مالی پزشکی پیچیده می شود [7]. بهبود در درک پاتوفیزیولوژی و پیش‌بینی اولیه DKD یک نیاز بالینی برآورده نشده باقی می‌ماند.

دانش زیست‌شناسی سیستم‌ها و پیشرفت‌ها در فناوری توالی‌یابی با توان بالا، درک پاتوفیزیولوژی DKD و توسعه نشانگرهای زیستی را متحول کرده است [8]. ترجمه بالینی بیومارکرهای مختلف omic برای پیش‌بینی DKD از نظر اندازه نمونه و کوهورت اعتبار سنجی محدود است. رویکردی که دقیقاً بیماران مبتلا به دیابت پرخطر مستعد پیشرفت کلیوی را شناسایی می‌کند، فوراً در انتظار است.

نشانگرهای زیستی بهینه باید حساسیت و ویژگی کافی را ارائه دهند، در طبیعت غیر تهاجمی قابل دستیابی باشند و با مهارت‌های آزمایشگاهی دوستانه با استفاده از حداقل زمان و مصرف اقتصادی مورد سنجش قرار گیرند. ادرار نشانگر بیومارکر غیرتهاجمی ایده آلی است، عمدتاً برای بیماری های دستگاه تناسلی، زیرا به راحتی در مقادیر زیاد بدون آسیب به بیمار جمع آوری می شود. علاوه بر انواع مختلف پروتئین‌ها، اگزوزوم‌ها که می‌توانند توسط سلول‌های بخش‌های نفرون مختلف ترشح شوند، ممکن است نشانگرهای پروتئین، mRNA و microRNA (miRNA) تولید شده در شرایط را نیز انتقال دهند.اختلال در عملکرد کلیهیا آسیب ساختاری [9]. از آنها، اگزوزوم های ادراری می توانند نمای پانوراما از کل سیستم ادراری را ارائه دهند.

در این بررسی ادبیات روایی، ما شواهد در حال ظهور از تحقیقات تجربی و انسانی را بررسی می‌کنیم که نقش بالقوه miRNA ادرار را برای کاربرد بالینی در زمینه DKD نشان می‌دهد.

1. معرفی microRNA

miRNA ها تنظیم کننده های اپی ژنتیکی مهم بیان ژن هستند که در فرآیندهای سلولی مختلف سلامت و وضعیت بیماری دخالت می کنند. ژن‌های کدکننده miRNA‌ها در ناحیه غیر کدکننده یا در اینترون‌های ژن‌های کدکننده پروتئین (miR-trons) یا RNA غیرکدکننده قرار دارند [10]. اینها ساختارهای ساقه-حلقه ای کوچک و کمتر از 70 نوکلئوتیدی هستند که توسط RNA پلیمراز II واقع در هسته رونویسی شده اند. miRNA ها به ندرت به مناطق کد کننده mRNA یا DNA ژنومی، از جمله نواحی پروموتر متصل می شوند. با این حال، آنها می توانند به طور فعال نقشی به عنوان تنظیم کننده تداخل سلولی با اصلاح برنامه رونویسی خود ایفا کنند [11]. در حال حاضر، بیش از 38،{6}} توالی بالغ miRNA موجود در پایگاه هوایی وجود دارد، و فهرست ورودی هنوز در حال رشد است [12].

اکثر miRNA ها پایدار می مانند و نیمه عمر طولانی دارند، اما سایر miRNA های فردی به دلیل وجود محرک های محیطی خاص یا عوامل سلولی می توانند کاهش سریع در شرایط سلولی خاص را تجربه کنند [13]. miRNA ها در همه جا وجود دارند و می توانند در بخش های مختلف بدن از جمله خون، ادرار و سایر مایعات بدن وجود داشته باشند. برای جلوگیری از تخریب miRNA توسط ریبونوکلئازها، آنها اغلب به شکل میکرو وزیکول یا اگزوزوم بسته بندی می شوند یا توسط پروتئین های متصل به RNA حمل می شوند [14]. miRNA ها به دلیل پایداری در مایعات بدن و تکرارپذیری بالا با استفاده از روش های تقویت دقیق و حساس، به طور بالقوه نشانگرهای زیستی برتری نسبت به پروتئین ها و mRNA ها هستند. با این حال، جداسازی و کمی‌سازی miRNA‌ها تکنیک و زمان زیادی است، که کاربرد آن‌ها را در عمل بالینی معمول محدود می‌کند.

2. miRNA ها در هموستاز کلیه

چندین miRNA در درجه اول درکلیه انسان بالغ(مانند miR-215، miR-146a و miR-886)؛ سایر miRNA ها (به عنوان مثال miR-192، miR-194، miR-21، miR-200a، miR-204، و let-7a -g)، در کلیه و همچنین در سایر اندام ها افزایش می یابد [15]. این بیان مختص بافت است و می تواند وابسته به مرحله رشد باشد. حذف خوشه miR{11}}~92 منجر به جنین زایی معیوب می شود که بر سلول های پیش ساز و رشد نفرون ها تأثیر می گذارد. موش‌های دارای کمبود miR{13}}~92 بر اساس هیپوپلازی کلیه طبقه‌بندی می‌شوند و باعث آسیب گلومرولی و پروتئینوری می‌شوند [16].

miRNA ها در فرآیندهای مختلف سلولی کلیه، همودینامیک گلومرولی و همچنین حفظ تعادل مایعات و الکترولیت ها نقش دارند. سایر miRNA های موجود در کلیه نیز می توانند بر سلول های juxtaglomerular بیان کننده رنین تأثیر بگذارند که منجر به آسیب به این سلول ها می شود. در نتیجه، سطح رنین پلاسما کاهش یافت و با افت فشار خون و فیبروز کلیه همراه بود [17]. miRNA ها همچنین می توانند به هموستاز اسمولاریته کمک کنند و بر روند تنظیم Na+، K+ و Ca{4} در شرایط محیط های هیپرتونیک تأثیر بگذارند [18].

3. نقش miRNA در DKD: آزمایشات موش

هایپرگلیسمی می تواند یک تعامل پیچیده بین عوامل متابولیک و همودینامیک ایجاد کند که منجر به پیدایش عوارض مختلف دیابت از جمله DKD می شود. وجود غلظت بالای گلوکز تأثیر نامطلوبی بر تمام دودمان سلولی کلیوی (سلول های مزانژیال، سلول های لوله ای، پودوسیت ها و سلول های اندوتلیال) دارد و می تواند بیان miRNA ها را که بر ارتباطات سلولی تأثیر می گذارند تعدیل کند.هموستاز بافت کلیه [19]. 

مطالعات متعددی تفاوت در بیان miRNA های در گردش در طول پیشرفت DKD را نشان داده اند [15]. وضعیت گلوکز بالا بر بیان miR-29a و miR-29c تأثیر می‌گذارد که منجر به آپوپتوز سلول‌های پودوسیت و ارتقاء مواد پروفیبروتیک می‌شود [20-22]. هیپرگلیسمی همچنین بیان miR-25، miR-93 و miR-192 را تنظیم می‌کند که به نوبه خود بر سیستم ردوکس، فاکتور رشد اندوتلیال عروقی و فیبروز توبولو بینابینی تأثیر می‌گذارد [23-25]. شرح جامع تغییرات در بیان 41 miRNA در مطالعات مختلف حیوانی در جدول 1 خلاصه شده است.

جدول 1. miRNA در مدل حیوانی دیابتی نقش دارد.

4. تحقیقات miRNA ادرار: شواهد انسانی

تحقیقات روی miRNA پازل های مبهم پاتوفیزیولوژی DKD را آشکار کرده است. علاوه بر این، سایر محققین کاربرد بالینی این miRNA ها را برای تمرین معمول مورد بازجویی قرار داده اند. شواهد در حال ظهور نقش احتمالی miRNA های ادراری را به عنوان پیش بینی کننده توسعه یا پیشرفت DKD نشان می دهد [66]. سطوح miRNA ادرار بازتاب مستقیم آسیب بافت کلیه را فراهم می کند. این miRNA ها از سلول ها منشاء می گیرند و در وزیکول های خارج سلولی که اگزوزوم نامیده می شوند، محصور می شوند و در مایعات بیولوژیکی مختلف از جمله ادرار ترشح می شوند. اگزوزوم ها می توانند اثرات پاراکرینی داشته باشند و به عنوان واسطه ارتباط بین سلولی عمل کنند. آنها در مایع بیولوژیکی و همچنین در بخش‌های تعبیه‌شده در پارافین پایدار هستند و این اگزوزوم‌ها را به عنوان «بیوپسی مایع» یا نشانگرهای زیستی شرایط خاص بیماری مناسب می‌سازد [67]. تعدادی از مطالعات رابطه بین microRNA ادرار و سطح قند خون را بررسی کرده اند. آن‌ها دریافتند که غلظت miRNA‌های اکسترازوزیکال ادراری (مانند miRNA{3}}p، miRNA 34c-5p و miRNA{6}}a-3p) با سطوح هموگلوبین گلیکوزیله مرتبط است. [68]. جدول 2 تغییرات در بیان miRNA ادرار مرتبط با DKD در تحقیقات بالینی را فهرست می کند. ما 141 miRNA ادرار منحصر به فرد مرتبط با DKD را شناسایی کردیم. به طور خاص، جهت بیان miRNA خاص بین انواع DM (نوع 1 در مقابل 2) و همچنین بین گروه‌های بیمار متمایز (همانطور که با پررنگ مشخص شده است) متفاوت است. توضیح احتمالی ممکن است در مکانیسم های نامشخص بین دو نوع DM باشد. علاوه بر این، چندین نگرانی فنی ممکن است بر پروفایل miRNA تأثیر بگذارد، از جمله روش‌های جمع‌آوری نمونه (فرآوری و ذخیره‌سازی)، کسری از ادرار استخراج‌شده (ادرار، وزیکول اضافی ادرار، کسر ادرار تخلیه‌شده خارج از وزیکول)، بستر تحلیلی (qPCR، ریزآرایه). ، پروفایل ژنومی با توالی RNA کوچک) و آلودگی مصنوع [68]. در نهایت، منبع سلولی miRNA ادراری می‌تواند از هر دستگاه ادراری تناسلی ایجاد شود، و عملکرد miRNA ادرار لزوماً مانند آنهایی که در گردش هستند یکسان نیست. تجزیه و تحلیل پیچیده بیوانفورماتیک و نقشه‌های تعامل شبکه قادر به شناسایی فرآیندهای هستی‌شناسی ژن، طبقه‌بندی و مسیرهای مرتبط ژن‌های هدف در این عصر مدرن هستند [66،69]. این رویکردها ممکن است به رمزگشایی عملکردهای بیولوژیکی miRNA ادرار در پاتوفیزیولوژی DKD کمک کند.

جدول 2. miRNA ادراری که در مطالعات انسانی مرتبط با بیماری کلیوی دیابتی نقش دارد.

5. عملکرد miRNA های ادراری به عنوان نشانگر زیستی بیماری

مجموعه ای از مقالات تلاش کردند تا نشانگرهای زیستی بالقوه را از نمونه های ادرار در پیش بینی میزان آسیب کلیه شناسایی کنند. از miRNA های منفرد یا خوشه ای از miRNA ها به عنوان نشانگرهای زیستی احتمالی DKD با عملکرد پیش بینی رضایت بخش استفاده شد. لی و همکاران دریافتند که بیان ادراری let{{0}}c-5p، miR29c-5p و miR-15b-5p می‌تواند DKD را با این ناحیه پیش‌بینی کند. زیر منحنی‌ها (AUC) به ترتیب 0.818، {{1{16}}}}.774، و 0.818 [7{{20}}] . ایسا اس و همکاران مشاهده کرد که AUC miR-15b، miR-34a، و miR{15}} به ترتیب 0.883، 0.917 و 0.984 برای تشخیص DKD از کنترل‌ها بود. پانل متشکل از سه miRNA دارای AUC 0.912 [78،81] بود. سطوح بیان شده miR-95-3p، miR-185-5p، miR- 1246، و miR-631 در رسوبات ادراری نیز می‌تواند دقت خوبی داشته باشد (AUC، 0.{{{ 31}}) برای افتراق DKD از غیر DKD یا سایر شرایط بیماری [88]. در مجموع، تمام این شواهد استفاده بالقوه از miRNA های ادراری به عنوان نشانگرهای زیستی غیر تهاجمی برای پیش بینی DKD را نشان می دهد.

6. نتیجه گیری

بیومارکرهای حساس برای هدایت تصمیم‌گیری در مدیریت DKD همچنان در انتظار فوری هستند. miRNA ادراری ممکن است ابزارهای غیرتهاجمی و ارزان قیمت امیدوارکننده‌ای را با پیامدهای تشخیصی یا پیش‌بینی در DKD نشان دهد. با این حال، کاربرد بالینی به دلیل ناسازگاری بین داده های گزارش شده تا به امروز رضایت بخش نیست. اکثر پروژه‌های تحقیقاتی گزارش‌شده، آزمایش‌های کشفی با نمونه‌های کوچک و اعتبارسنجی محدودیت بودند. علاوه بر این، اختلافات ممکن است تا حدی با تفاوت در روش‌های جداسازی ادرار، نسبت کسر ادرار (ادرار تازه، کنسانتره وزیکول‌های خارجی یا کسر خارج از وزیکول) استفاده شده، ناهمگونی در گزارش نتیجه و درجه شدت کلیه (میکروآلبومینوری در مقابل ماکروآلبومینوری، پروتئینوری متناوب در مقابل پروتئینوری مداوم). علاوه بر این، پیشرفت‌ها در روش‌شناسی تحلیلی، کشف miRNA‌های جدید را امکان‌پذیر کرد. اخیراً، معرفی روش مبتنی بر حسگر با استفاده از برچسب‌های روی مهره‌های مغناطیسی می‌تواند قدرت اندازه‌گیری را بزرگ‌نمایی کند. ادغام استفاده از اسپکتروفتومتری یا الکتروشیمی، به جای تجسم مستقیم، می‌تواند دقت کمی [89] را با اندازه‌های نمونه کوچک و اعتبارسنجی محدود افزایش دهد. اجماع و استانداردسازی روش‌های اعمال شده برای بازیابی، جداسازی، ذخیره و اندازه‌گیری miRNA‌ها ممکن است تکرارپذیری نتایج مطالعه را افزایش دهد. اعتبار سنجی بیشتر با حجم نمونه طولانی تر برای پیشبرد ترجمه بالینی miRNA ادرار در DKD ضروری است.

7. بررسی معیارها

ما از 1 اکتبر 2013 تا 30 ژوئیه 2022 یک مرور داستانی از مطالعات حیوانی و انسانی در ادبیات منتشر شده انجام دادیم. پایگاه داده PubMed برای جستجوی ادبیات علمی با استفاده از عبارات جستجوی زیر استفاده شد: "microRNA"، "بیماری کلیوی دیابتی"، "دیابتی" نفروپاتی، و "ادراری". این مرور ادبیات روایی در درجه اول بر مقالات اصلی نوشته شده به زبان انگلیسی و منتشر شده در مجلات معتبر متمرکز بود. فهرست های مرجع مقالات گنجانده شده نیز به صورت دستی جستجو شدند. مراجع با استفاده از EndNote 20.1 مدیریت شدند.

محققان مستقل (CKH و YTC) عناوین و چکیده‌ها را برای شناسایی مطالعات بالقوه واجد شرایط برای بررسی متن کامل مدیریت کردند. ما فقط مقالات اصلی و سری موارد با بیش از دو مورد را به زبان انگلیسی برای ارزیابی بیشتر قرار دادیم. استخراج داده ها در دو نسخه توسط دو بازبین مستقل (CCL، KJY) انجام شد. هنگامی که چندین مقاله گزارش داده از یک جامعه مورد مطالعه شناسایی شد، از جامع ترین داده ها استفاده شد. همه miRNA های گزارش شده به عنوان یک توالی بالغ از miRNA شناسایی شده از پایگاه داده miRbase نمایه و حاشیه نویسی می شوند. مطالعاتی برای ارائه داده‌های قابل اندازه‌گیری در مورد سطوح بیان miRNA، مانند تغییرات برابری (بیان پایین، بیان بالا، نه تغییر یا مقدار مطلق) یا سطح زیر منحنی‌ها مورد نیاز بود. ما با نویسندگان مطالعه در مورد داده های ناقص احتمالی در مورد مقادیر miRNA ارائه شده در انتشارات منتخب تماس گرفتیم. کیفیت روش‌شناختی مطالعات گنجانده‌شده در این مرور روایتی ارزیابی نشد، زیرا ناهمگنی زیاد ارائه‌شده در تکنیک‌های آزمایش (ELISA، ریزآرایه، q-PCR، توالی‌یابی، و غیره) و تفاوت‌ها در نتایج گزارش‌دهی است.

ما 247 رکورد را از پایگاه داده PubMed برای ارزیابی اولیه شناسایی کردیم و تنها 63 مقاله برای بررسی متن کامل گنجانده شد. 40 مقاله مربوط به مطالعات حیوانی و 23 مقاله تحقیقاتی انسانی (شکل 1). این مرور ادبیات شامل ارزیابی کامل 41 miRNA از آزمایش‌های حیوانی و 141 miRNA از نمونه‌های ادرار بیماران DKD بود.

شکل 1. نمودار جریان جستجو و انتخاب ادبیات

منابع

1. سازمان بهداشت جهانی. بهبود نتایج سلامت افراد مبتلا به دیابت شیرین: تنظیم هدف برای کاهش بار جهانی دیابتملیتوس تا سال 2030. 2021. در دسترس آنلاین:https://www.who.int/publications/m/item/improving-health-outcomes-of-peopleبا دیابت قندی(دسترسی در 30 اکتبر 2022).

2. فدراسیون، IDF IDF اطلس دیابت. نسخه نهم 2019. موجود به صورت آنلاین:www.diabetesatlas.org(دسترسی در 13 سپتامبر 2021).

3. آلیسیچ، RZ; کاکس، ای جی. Neumiller، JJ; داروهای تاتل، KR اینکرتین در بیماری کلیه دیابتی: مکانیسم های بیولوژیکی و بالینیشواهد و مدارک.نات کشیش نفرول.2021, 17, 227–244. [کراس رف] [پاب مد]

4. سیستم، USRDگزارش داده های سالانه USRDS 2020: اپیدمیولوژی بیماری کلیه در ایالات متحده; مؤسسه ملی بهداشت،موسسه ملی دیابت و بیماری های گوارشی و کلیوی: Bethesda، MD، ایالات متحده آمریکا، 2020.

5. وبستر، AC؛ ناگلر، EV; مورتون، RL; ماسون، P. بیماری مزمن کلیه.لانست2017, 389, 1238–1252. [کراس رف] [پاب مد] 

6. Wen، CP; چنگ، TYD؛ Tsai، MK; چانگ، YC; چان، HT; تسای، اس پی؛ چیانگ، پی اچ. Hsu، CC; سونگ، پی کی; Hsu، YH; و همکارانمرگ و میر همه علل منتسب به بیماری مزمن کلیوی: یک مطالعه کوهورت آینده نگر بر اساس 462 293 بزرگسالان در تایوان.لانست2008, 371, 2173–2182. [کراس رف] [پاب مد]

7. همکاری با بیماری مزمن کلیه GBD. بار جهانی، منطقه ای و ملی بیماری مزمن کلیه، 1990-2017: Aتجزیه و تحلیل سیستماتیک برای مطالعه بار جهانی بیماری 2017.لانست2020, 395, 709–733. [کراس رف] 

8. بتز، بی بی؛ جنکس، اس جی. کرونشاو، AD; لامونت، دی جی؛ کرنز، سی. منینگ، جی آر. گدارد، جی. وب، دی جی; مولینز، جی جی.هیوز، جی. و همکارانپپتیدومیکس ادراری در یک مدل جوندگان نفروپاتی دیابتی فاکتور رشد اپیدرمی را به عنوان نشانگر زیستی برای کلیه برجسته می کند.بدتر شدن بیماری در بیماران مبتلا به دیابت نوع 2.کلیه بین المللی2016, 89, 1125–1135. [کراس رف] 

9. آلوارز، ام ال. خسرحیدری، م. کانچی راوی، ر. Distefano، JK مقایسه بازده پروتئین، microRNA و mRNA با استفاده ازروش های مختلف جداسازی اگزوزوم ادراری برای کشف بیومارکرهای بیماری کلیوی.کلیه بین المللی2012, 82, 1024–1032. [کراس رف] 

10. کروتسفلد، جی. راجوسکی، ن. بریچ، آر. راجیف، KG; توشل، تی. منوهران، م. Stoffel، M. خاموش کردن microRNA ها در داخل بدن با"آنتاگومیر".طبیعت2005, 438, 685–689. [کراس رف]