Уринарна микроРНА у дијабетичкој бубрежној болести: преглед литературе

Апстрактан:Дијабетичка болест бубрегаје најчешћа примарна болестболест бубрега у завршној фазиглобално; међутим, остаје да се чека осетљив и тачан биомаркер за предвиђање ове болести. МикроРНА су ендогене једноланчане некодирајуће РНК које су интервенисале у различитим пост-транскрипционим регулацијама различитих ћелијских биолошких функција. Претходна литература је известила о његовој потенцијалној улози у патофизиологији дијабетесне болести бубрега, укључујући регулацију трансформационог растаФактор{0}}посредована фиброза, екстрацелуларни матрикс и протеини ћелијске адхезије, ћелијска хипертрофија, фактор раста, производња цитокина и активација редокс система. Уринарне микроРНК су се појавиле као нова, неинвазивна течна биопсија задијагноза болести. У овом прегледу описујемо доступне експерименталне и клиничке доказе о микроРНК у урину у контексту дијабетичара.обољење бубрегаи разговарати о будућој примени микроРНК у рутинској пракси.

Кључне речи:шећерна болест; дијабетесна болест бубрега; егзосоми; микроРНА; мокраћне

КЛИКНИТЕ ОВДЕ ДА ДОБИЈЕТЕ ЦИСТАНЦХЕ ЗА ДИЈАБЕТИЧНУ БОЛЕСТИ БУБРЕГА

Шећерна болест(ДМ) је велика здравствена претња која укључује 463 милиона људи широм света [1,2].Дијабетичка болест бубрега(ДКД) представља главни узрокболест бубрега у завршној фазиширом света [3,4]. Медицински терет је компликован због његове јаке повезаности са кардиоваскуларним болестима, смрћу [5,6], као и повећаном медицинском финансијском потражњом [7]. Побољшања у разумевању патофизиологије и раног предвиђања ДКД остају неиспуњена клиничка потреба.

Познавање системске биологије и напредак у технологији секвенцирања високе пропусности су револуционирали разумевање патофизиологије ДКД и развоја биомаркера [8]. Клинички превод различитих омских биомаркера за предвиђање ДКД остаје ограничен у смислу величине узорка и валидацијске кохорте. Хитно се чека приступ који прецизно идентификује предиспониране високоризичне пацијенте са ДМ за прогресију бубрега.

Оптимални биомаркери морају да обезбеде адекватну осетљивост и специфичност, да се могу добити у неинвазивној природи и тестирати са пријатељским лабораторијским вештинама уз минимално време и економичну потрошњу. Урин представља идеалан неинвазивни биомаркер, углавном за генитоуринарне болести, јер се лако сакупља у великим количинама без повреде пацијента. Поред различитих типова протеина, егзосоми, које могу да луче ћелије различитих сегмената нефрона, такође могу да транспортују протеинске, иРНК и микроРНК (миРНА) маркере произведене у условимаквар бубрегаили структурно оштећење [9]. Из њих уринарни егзосоми могу пружити панорамски поглед на цео уринарни систем.

У овом прегледу наративне литературе, испитујемо нове доказе из експерименталних и људских истраживања који сугеришу потенцијалну улогу миРНА у урину за клиничку примену у контексту ДКД.

1. Увођење микроРНК

МиРНА су важни епигенетски регулатори експресије гена који интервенишу у различитим ћелијским процесима здравља и статуса болести. Гени који кодирају миРНА налазе се у некодирајућем региону или у интронима било гена који кодирају протеин (миР-трони) или некодирајуће РНК [10]. То су мале, мање од 70 нуклеотидних структура стабло-петља транскрибоване РНК полимеразом ИИ која се налази у језгру. миРНА се ретко везују за кодирајуће регионе мРНК или геномске ДНК, укључујући регионе промотера. Међутим, они могу активно да играју улогу регулатора ћелијског преслушавања модификујући свој транскрипциони програм [11]. Тренутно постоји више од 38,000 зрелих секвенци миРНА укључених у ваздушну базу, а листа за унос још увек расте [12].

Већина миРНК остаје стабилна и има продужено време полураспада, али друге појединачне миРНК могу доживети брз пад у одређеним ћелијским околностима због постојања специфичних стимулуса из средине или ћелијских фактора [13]. миРНА су свеприсутне и могу бити присутне у различитим деловима тела, укључујући крв, урин и друге телесне течности. Да би се избегла деградација миРНК рибонуклеазама, оне се често пакују у облику микровезикула или егзозома или носе протеини који везују РНК [14]. МиРНА су потенцијално супериорни биомаркери од протеина и мРНК због њихове стабилности у телесним течностима и високе репродуктивности коришћењем тачних и осетљивих метода амплификације. Међутим, изолација и квантификација миРНА су напорни у техници и времену, што ограничава њихову примену у рутинској клиничкој пракси.

2. миРНА у хомеостази бубрега

Неколико миРНА је изражено првенствено убубрег одраслог човека(као што су миР-215, миР-146а и миР-886); друге миРНА (на пример, миР-192, миР-194, миР-21, миР-200а, миР-204, и лет-7а –г), су повећане у бубрезима као иу другим органима [15]. Овај израз је специфичан за ткиво и може зависити од развојне фазе. Брисање кластера миР-17~92 доводи до дефектне ембриогенезе, утичући на прогениторне ћелије и развој нефрона. Мишеви са недостатком миР-17~92 су категорисани по хипоплазији бубрега и узрокују оштећење гломерула и протеинурију [16].

миРНА су укључене у различите ћелијске процесе бубрега, гломеруларну хемодинамику, као и одржавање равнотеже течности и електролита. Друге миРНА у бубрегу такође могу утицати на јукстагломеруларне ћелије које експримирају ренин, што доводи до оштећења ових ћелија. Последично, ниво ренина у плазми је смањен, а то је било повезано са хипотензијом и реналном фиброзом [17]. МиРНК такође могу да помогну у хомеостази осмоларности и утичу на процес регулације На+, К+ и Ца2+ у условима хипертоничне средине [18].

3. Улога миРНА у ДКД: експерименти на мишима

Хипергликемија може изазвати сложену интеракцију између метаболичких и хемодинамских фактора који доводе до настанка различитих дијабетичких компликација, укључујући ДКД. Присуство високе концентрације глукозе има негативан утицај на све линије бубрежних ћелија (месангијалне ћелије, тубуларне ћелије, подоците и ендотелне ћелије) и може да модулише експресију миРНА која утиче на ћелијску интеркомуникацију ихомеостаза бубрежног ткива [19]. 

Бројне студије су показале разлику у експресији циркулишућих миРНА током прогресије ДКД [15]. Стање високог нивоа глукозе утиче на експресију миР-29а и миР-29ц, што доводи до апоптозе подоцита и промоције профибротичних супстанци [20–22]. Хипергликемија такође регулише експресију миР-25, миР-93 и миР-192, што заузврат утиче на редокс систем, фактор раста васкуларног ендотела и тубулоинтерстицијалну фиброзу [23–25]. Свеобухватан опис промена у експресији 41 миРНК у различитим студијама на животињама је сажет у табели 1.

Табела 1. миРНА укључена у животињски модел дијабетичара.

4. Истраживање миРНА у урину: људски докази

Истраживање миРНА је открило нејасне загонетке патофизиологије ДКД. Штавише, други истраживачи су испитивали клиничку корисност ових миРНА за рутинску праксу. Нови докази указују на вероватну улогу миРНА у урину као предиктора развоја или прогресије ДКД [66]. Нивои миРНА у урину пружају директну рефлексију оштећења бубрежног ткива. Ове миРНА потичу из ћелија и инкапсулиране су у екстрацелуларне везикуле, назване егзосоми, и луче се у различитим биолошким течностима, укључујући урин. Егзозоми могу да испољавају паракрине ефекте и служе као посредник међућелијске комуникације. Они су стабилни у биолошкој течности као и у парафинским деловима, што ове егзозоме чини погодним као „течна биопсија“ или биомаркери специфичних болести [67]. Бројне студије су испитивале везу између микроРНК у урину и нивоа шећера у крви. Открили су да су концентрације различитих екстравезикалних миРНА у урину (као што су миРНА-941-5п, миРНА 34ц-5п и миРНА-208а-3п) биле у корелацији са нивоима гликозилованог хемоглобина [68]. Табела 2 наводи промене у експресији миРНА у урину повезане са ДКД у клиничким истраживањима. Идентификовали смо 141 јединствену миРНА у урину повезане са ДКД. Посебно, правац експресије специфичне миРНА се разликује између типова ДМ (тип 1 наспрам 2), као и између различитих кохорти пацијената (као што је истакнуто подебљаним словима). Могуће објашњење би могло бити у нејасним механизмима између два типа ДМ. Поред тога, неколико техничких проблема може утицати на профилисање миРНА, укључујући методе прикупљања узорака (обрада и складиштење), фракцију екстрахованог урина (урин, екстра-везикула урина, фракција осиромашене екстра-везикулом урина), аналитичку платформу (кПЦР, микроарраи , профилисање у целом геному секвенцирањем малих РНК) и контаминација артефаката [68]. Коначно, ћелијски извор уринарне миРНА може настати из било ког генитоуринарног тракта, а функција уринарне миРНА није нужно иста као она која циркулише. Софистицирана биоинформатичка анализа и мапе мрежних интеракција су у стању да идентификују процесе онтологије гена, класификацију и релевантне путеве циљних гена у овој модерној ери [66,69]. Ови приступи могу помоћи да се дешифрују биолошке функције миРНА у урину у патофизиологији ДКД.

Табела 2. МиРНА у урину укључена у студије на људима које се односе на дијабетесну болест бубрега.

5. Перформансе уринарних миРНА као биомаркера болести

Велики број литературе покушао је да идентификује потенцијалне биомаркере из узорака урина у предвиђању степена оштећења бубрега. Појединачне миРНА или кластер миРНА су коришћене као могући биомаркери ДКД са задовољавајућим перформансама предвиђања. Ли ет ал. открио да уринарни израз лет{0}}ц-5п, миР29ц-5п и миР-15б-5п може предвидети ДКД са површином испод кривих (АУЦ) од 0.818, {{10}}.774 и 0.818, респективно [7{{20}}] . Еисса С ет ал. приметили су да су АУЦ миР-15б, миР-34а и миР-636 0,883, 0,917 и 0,984, респективно, за разликовање ДКД од контрола. Панел састављен од три миРНА дао је АУЦ од 0,912 [78,81]. Изражени нивои миР-95-3п, миР-185-5п, миР- 1246 и миР-631 у седиментима урина такође могу дати добру тачност (АУЦ, 0.{{ 31}}) за разликовање ДКД од не-ДКД или других болести [88]. Заједно, сви ови докази сугеришу потенцијалну употребу миРНА у урину као неинвазивних биомаркера за предвиђање ДКД.

6. Закључци

Осетљиви биомаркери који ће водити доношење одлука у управљању ДКД остају хитно на чекању. Уринарна миРНА може представљати обећавајуће неинвазивно и јефтино средство са дијагностичким или предиктивним импликацијама у ДКД. Међутим, клиничка примена је до данас незадовољавајућа због недоследности између пријављених података. Већина пријављених истраживачких пројеката били су експерименти открића са малим узорцима и валидацијом ограничења. Поред тога, неслагања се делимично могу објаснити разликама у поступцима изолације урина, пропорцији фракције урина (свеж урин, концентрати екстра-везикула или фракција осиромашених екстра-везикула) која се користи, хетерогеношћу у извештавању о исходу и степену озбиљност бубрега (микро наспрам макроалбуминурије, интермитентна наспрам перзистентне протеинурије). Штавише, напредак у аналитичкој методологији омогућио је откривање нових миРНА. Недавно, увођење методологије засноване на сензорима која користи налепнице на магнетним перлама може повећати снагу мерења. Укључивање употребе спектрофотометрије или електрохемије, уместо директне визуелизације, може додатно побољшати тачност квантификације [89] са малим величинама узорака и ограниченом валидацијом. Консензус и стандардизација методологија примењених за проналажење, изоловање, складиштење и мерење миРНА могу побољшати репродуктивност резултата студије. Даља валидација са проширеном величином узорка је загарантована да би се померило поље унапред клинички превод миРНА у урину у ДКД.

7. Критеријуми за преглед

Направили смо наративни преглед студија на животињама и људима у објављеној литератури од 1. октобра 2013. до 30. јула 2022. База података ПубМед је коришћена за претраживање научне литературе користећи следеће термине за претрагу: „микроРНА“, „дијабетичка болест бубрега“, „дијабетичар нефропатија" и "уринарни". Овај преглед наративне литературе првенствено се фокусирао на оригиналне чланке написане на енглеском језику и објављене у рецензираним часописима. Референтне листе укључених чланака такође су ручно претраживане. Референцама је управљано коришћењем ЕндНоте 20.1.

Независни истраживачи (ЦКХ и ИТЦ) управљали су насловима и апстрактима како би идентификовали потенцијално прихватљиве студије за преглед пуног текста. Укључили смо само оригиналне чланке и серије случајева са преко два случаја на енглеском језику за даљу процену. Екстракција података је обављена у дупликату од стране два независна рецензента (ЦЦЛ, КЈИ). Када је идентификовано више чланака који извештавају о подацима из исте студијске популације, коришћени су најсвеобухватнији подаци. Све пријављене миРНА су индексиране и означене као зрела секвенца миРНА идентификована из базе података миРбасе. Студије су биле потребне да би се обезбедили подаци који се могу квантизирати о нивоима експресије миРНА, као што су промене на преклопу (изражавање наниже, експресија навише, не промена или апсолутна вредност) или површина испод кривих. Контактирали смо ауторе студије у вези са могућим непотпуним подацима о количинама миРНА представљених у одабраним публикацијама. Методолошки квалитет укључених студија није процењен у овом наративном прегледу због велике хетерогености представљене у техникама тестирања (ЕЛИСА, микромреж, к-ПЦР, секвенцирање, итд.) и разлика у резултатима извештавања.

Идентификовали смо 247 записа из базе података ПубМед за почетну процену, а само 63 чланка су укључена за преглед пуног текста; 40 чланака везаних за студије на животињама и 23 истраживачка чланка на људима (Слика 1). Овај преглед литературе укључивао је темељну процену 41 миРНА из експеримената на животињама и 141 миРНА из узорака урина пацијената са ДКД.

Слика 1. Дијаграм тока претраживања и избора литературе

Референце

1. СЗО. Побољшање здравствених исхода особа са дијабетесом мелитусом: постављање циља за смањење глобалног терета дијабетесаМеллитус до 2030. 2021. Доступно на мрежи:хттпс://ввв.вхо.инт/публицатионс/м/итем/импровинг-хеалтх-оутцомес-оф-пеоплеса-дијабетес-меллитус(приступљено 30. октобра 2022.).

2. Федерација, ИДФ Атлас дијабетеса. Девето издање 2019. Доступно на интернету:ввв.диабетесатлас.орг(приступљено 13. септембра 2021.).

3. Аличић, РЗ; Цок, ЕЈ; Неумиллер, ЈЈ; Туттле, КР Инкретински лекови у дијабетичкој болести бубрега: биолошки механизми и клиничкадоказ.Нат. Рев. Непхрол.2021, 17, 227–244. [ЦроссРеф] [ПубМед]

4. Систем, УСРДГодишњи извештај УСРДС за 2020: Епидемиологија болести бубрега у Сједињеним Државама; Национални институти за здравље,Национални институт за дијабетес и болести варења и бубрега: Бетхесда, МД, САД, 2020.

5. Вебстер, АЦ; Наглер, ЕВ; Мортон, РЛ; Массон, П. Хронична болест бубрега.Ланцет2017, 389, 1238–1252. [ЦроссРеф] [ПубМед] 

6. Вен, ЦП; Цхенг, ТИД; Тсаи, МК; Цханг, ИЦ; Цхан, ХТ; Тсаи, СП; Цхианг, ПХ; Хсу, ЦЦ; Сунг, ПК; Хсу, ИХ; ет ал.Смртност од свих узрока која се може приписати хроничној болести бубрега: проспективна кохортна студија заснована на 462 293 одраслих особа на Тајвану.Ланцет2008, 371, 2173–2182. [ЦроссРеф] [ПубМед]

7. ГБД Цхрониц Бубреи Дисеасе Цоллаборатион. Глобално, регионално и национално оптерећење хроничне болести бубрега, 1990–2017: Асистематску анализу за Глобалну студију о терету болести 2017.Ланцет2020, 395, 709–733. [ЦроссРеф] 

8. Бетз, ББ; Јенкс, СЈ; Цронсхав, АД; Ламонт, ДЈ; Кернс, Ц.; Маннинг, ЈР; Годдард, Ј.; Вебб, ДЈ; Муллинс, ЈЈ;Хугхес, Ј.; ет ал.Уринарна пептидомика у моделу дијабетичке нефропатије глодара истиче епидермални фактор раста као биомаркер за бубрегепогоршање стања код пацијената са дијабетесом типа 2.Киднеи Инт.2016, 89, 1125–1135. [ЦроссРеф] 

9. Алварез, МЛ; Кхосрохеидари, М.; Канцхи Рави, Р.; Дистефано, ЈК Поређење приноса протеина, микроРНК и мРНК коришћењемразличите методе изолације уринарног егзозома за откривање биомаркера болести бубрега.Киднеи Инт.2012, 82, 1024–1032. [ЦроссРеф] 

10. Крутзфелдт, Ј.; Рајевски, Н.; Браицх, Р.; Рајеев, КГ; Тусцхл, Т.; Манохаран, М.; Стоффел, М. Силенце оф мицроРНАс ин виво витх'антагомири'.Природа2005, 438, 685–689. [ЦроссРеф]