MicroRNA البولية في مرض الكلى السكري: مراجعة الأدبيات

خلاصة:مرض الكلى السكريهو المرض الأساسي الأكثر شيوعاًمرض الكلى في المرحلة النهائيةعالميا؛ ومع ذلك، لا يزال ينتظر وجود علامة حيوية حساسة ودقيقة للتنبؤ بهذا المرض. MicroRNAs عبارة عن RNAs مفردة الجديلة غير مشفرة والتي تدخلت في لوائح ما بعد النسخ المختلفة لمختلف الوظائف البيولوجية الخلوية. ذكرت الأدبيات السابقة دورها المحتمل في الفيزيولوجيا المرضية لمرض الكلى السكري، بما في ذلك تنظيم تحويل النموعامل- 1-التليف الوسيط، المصفوفة خارج الخلية وبروتينات التصاق الخلايا، تضخم الخلايا، عامل النمو، إنتاج السيتوكينات، وتنشيط نظام الأكسدة والاختزال. ظهرت microRNAs البولية كخزعة سائلة جديدة وغير جراحيةتشخيص المرض. في هذه المراجعة، قمنا بوصف الأدلة التجريبية والسريرية المتاحة للحمض النووي الريبي الميكروي في البول في سياق مرضى السكريمرض كلويومناقشة التطبيق المستقبلي للmicroRNA في الممارسة الروتينية.

الكلمات الدالة:السكرى; مرض الكلى السكري; الاكسوسومات. ميكرورنا؛ البولية

انقر هنا للحصول على دواء لمرض الكلى السكري

السكرى(DM) يمثل تهديدًا صحيًا كبيرًا يشمل 463 مليون شخص على مستوى العالم [1،2].مرض الكلى السكري(DKD) يشكل السبب الرئيسي لمرض الكلى في المرحلة النهائيةفي جميع أنحاء العالم [3،4]. ومما يزيد العبء الطبي تعقيدًا ارتباطه القوي بأمراض القلب والأوعية الدموية والوفاة [5،6]، فضلاً عن ارتفاع الطلب المالي الطبي [7]. لا تزال التحسينات في فهم الفيزيولوجيا المرضية والتنبؤ المبكر بـ DKD حاجة سريرية لم تتم تلبيتها.

لقد أحدثت معرفة بيولوجيا الأنظمة والتقدم في تكنولوجيا التسلسل عالي الإنتاجية ثورة في فهم الفيزيولوجيا المرضية لـ DKD وتطوير العلامات الحيوية [8]. تظل الترجمة السريرية للمؤشرات الحيوية الأومية المختلفة للتنبؤ بـ DKD محدودة من حيث حجم العينة ومجموعة التحقق من الصحة. هناك حاجة ماسة إلى نهج يحدد بدقة مرضى DM المعرضين للخطر الشديد لتطور الكلى.

يجب أن توفر المؤشرات الحيوية المثالية حساسية ونوعية كافية، ويمكن الحصول عليها بطبيعتها غير الغازية واختبارها بمهارات مخبرية ودية باستخدام الحد الأدنى من الوقت والاستهلاك الاقتصادي. يمثل البول مؤشرًا حيويًا مثاليًا غير جراحي، خاصة لأمراض الجهاز البولي التناسلي، لأنه يتم جمعه بسهولة بكميات كبيرة دون إصابة المريض. بالإضافة إلى أنواع مختلفة من البروتينات، فإن الإكسوسومات، التي يمكن أن تفرزها خلايا من قطاعات مختلفة من النيفرون، يمكنها أيضًا نقل علامات البروتين وmRNA وmicroRNA (miRNA) المنتجة في ظروفخلل في الكلىأو الضرر البنيوي[9]. منها، يمكن للإكسوسومات البولية أن توفر رؤية بانورامية للجهاز البولي بأكمله.

في هذه المراجعة الأدبية السردية، نقوم بدراسة الأدلة الناشئة من الأبحاث التجريبية والبشرية التي تشير إلى الدور المحتمل لـ miRNA البولية للتطبيق السريري في سياق DKD.

1. مقدمة من microRNA

تعد miRNAs منظمات جينية مهمة للتعبير الجيني والتي تتدخل في العمليات الخلوية المختلفة للحالة الصحية والمرضية. توجد الجينات التي تشفر miRNAs في المنطقة غير المشفرة أو في الإنترونات إما لجينات ترميز البروتين (miR-trons) أو RNA غير المشفر [10]. وهي عبارة عن هياكل صغيرة تحتوي على أقل من 70 حلقة جذعية من النوكليوتيدات منسوخة بواسطة بوليميراز RNA الموجود في النواة. نادرًا ما ترتبط miRNAs بمناطق ترميز mRNA أو DNA الجينومي، بما في ذلك مناطق المروج. ومع ذلك، يمكنهم لعب دور نشط كمنظمين للحديث المتبادل الخلوي عن طريق تعديل برنامج النسخ الخاص بهم [11]. يوجد حاليًا أكثر من 38,000 تسلسلًا ناضجًا من miRNA متضمنًا في القاعدة الجوية، ولا تزال قائمة الإدخال في ازدياد [12].

تظل معظم miRNAs مستقرة ولها عمر نصف طويل، لكن يمكن أن تواجه miRNAs الفردية الأخرى انخفاضًا سريعًا في ظروف خلوية معينة بسبب وجود محفزات بيئية محددة أو عوامل خلوية [13]. miRNAs موجودة في كل مكان ويمكن أن تكون موجودة في أجزاء مختلفة من الجسم، بما في ذلك الدم والبول وسوائل الجسم الأخرى. لتجنب تحلل miRNA بواسطة الريبونوكلياز، غالبًا ما يتم تعبئتها في شكل حويصلات دقيقة أو إكسوسومات أو محمولة بواسطة بروتينات ربط RNA [14]. من المحتمل أن تكون miRNAs مؤشرات حيوية متفوقة على البروتينات وmRNAs بسبب ثباتها في سوائل الجسم وقابلية التكاثر العالية باستخدام طرق تضخيم دقيقة وحساسة. ومع ذلك، فإن عزل وقياس miRNAs هي تقنية وشاقة للوقت، مما يحد من تطبيقاتها في الممارسة السريرية الروتينية.

2. miRNAs في توازن الكلى

يتم التعبير عن العديد من miRNAs بشكل أساسي فيالكلى البشرية البالغة(مثل miR-215، وmiR-146a، وmiR-886)؛ miRNAs أخرى (على سبيل المثال، miR-192، miR-194، miR-21، miR-200a، miR-204، وlet-7a –ز)، وتزداد في الكلى وكذلك في الأعضاء الأخرى [15]. هذا التعبير خاص بالأنسجة ويمكن أن يعتمد على مرحلة النمو. يؤدي حذف مجموعة miR-17~92 إلى خلل في تكوين الجنين، مما يؤثر على الخلايا السلفية وتطور النيفرون. يتم تصنيف الفئران الناقصة في miR -17 ~ 92 عن طريق نقص تنسج الكلى وتتسبب في تلف الكبيبات وبيلة ​​بروتينية [16].

تشارك miRNAs في العمليات الخلوية الكلوية المختلفة، وديناميكية الدورة الدموية الكبيبية، وكذلك الحفاظ على توازن السوائل والكهارل. يمكن أن تؤثر أيضًا miRNAs الأخرى الموجودة في الكلى على الخلايا المجاورة للكبيبات المعبرة عن الرينين، مما يؤدي إلى تلف هذه الخلايا. ونتيجة لذلك، انخفض مستوى الرينين في البلازما، وارتبط بانخفاض ضغط الدم والتليف الكلوي [17]. يمكن أن تساعد miRNAs أيضًا في توازن الأسمولية ولها تأثيرات على عملية تنظيم Na+ وK+ وCa2+ في حالة البيئات مفرطة التوتر [18].

3. دور ميرنا في DKD: تجارب الفئران

يمكن أن يؤدي ارتفاع السكر في الدم إلى تفاعل معقد بين العوامل الأيضية وعوامل الدورة الدموية مما يؤدي إلى نشوء مضاعفات مرض السكري المختلفة، بما في ذلك مرض السكر السكري (DKD). إن وجود تركيز مرتفع من الجلوكوز له تأثير سلبي على جميع سلالات الخلايا الكلوية (الخلايا مسراق الكبيبة، والخلايا الأنبوبية، والخلايا الرجلية، والخلايا البطانية) ويمكن أن يعدل التعبير عن miRNAs مما يؤثر على التواصل الخلوي والخلايا البطانية.توازن أنسجة الكلى [19]. 

أظهرت العديد من الدراسات الفرق في التعبير عن miRNAs المنتشرة طوال تطور DKD [15]. تؤثر حالة ارتفاع الجلوكوز على التعبير عن miR-29a وmiR-29c، مما يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج للخلايا الرجلية وتعزيز المواد المؤيدة للتليف [20-22]. ينظم ارتفاع السكر في الدم أيضًا التعبير عن miR -25 و miR -93 و miR -192، والذي يؤثر بدوره على نظام الأكسدة والاختزال وعامل نمو بطانة الأوعية الدموية والتليف الأنبوبي الخلالي [23-25]. يلخص الجدول 1 وصفًا شاملاً للتغيرات في التعبير عن 41 miRNAs في الدراسات الحيوانية المختلفة.

الجدول 1. ميرنا المتورط في النموذج الحيواني لمرض السكري.

4. أبحاث ميرنا البولية: الأدلة البشرية

كشفت الأبحاث التي أجريت على miRNA عن ألغاز غامضة في الفيزيولوجيا المرضية لـ DKD. علاوة على ذلك، قام باحثون آخرون بالتحقيق في الفائدة السريرية لهذه الجزيئات الدقيقة في الممارسة الروتينية. تشير الأدلة الناشئة إلى الأدوار المحتملة للmiRNAs البولية كمنبئات لتطور أو تقدم DKD [66]. توفر مستويات ميرنا في البول انعكاسًا مباشرًا لتلف أنسجة الكلى. تنشأ هذه miRNAs من الخلايا ويتم تغليفها في حويصلات خارج الخلية، تسمى exosomes، ويتم إفرازها في سوائل بيولوجية مختلفة، بما في ذلك البول. يمكن للإكسوسومات أن تمارس تأثيرات نظير الصماوي وتكون بمثابة وسيط للاتصال بين الخلايا. وهي مستقرة في السائل البيولوجي وكذلك في المقاطع المضمنة بالبرافين، مما يجعل هذه الإكسوسومات مناسبة كـ "خزعة سائلة" أو مؤشرات حيوية لحالات مرضية محددة [67]. وقد فحص عدد من الدراسات العلاقة بين microRNA البولية ومستويات السكر في الدم. ووجدوا أن تركيزات مختلف miRNAs خارج المثانة البولية (مثل miRNA-941-5p وmiRNA 34c-5p وmiRNA-208a-3p) كانت مرتبطة بمستويات الهيموجلوبين الغليكوزيلاتي. [68]. يسرد الجدول 2 التغييرات في التعبير عن miRNA البولي المرتبط بـ DKD في الأبحاث السريرية. حددنا 141 miRNAs البولية الفريدة المرتبطة بـ DKD. بشكل غريب، يختلف اتجاه التعبير عن ميرنا المحدد بين أنواع DM (النوع 1 مقابل 2) وأيضًا بين مجموعات المرضى المتميزة (كما هو موضح بالخط العريض). قد يكمن التفسير المحتمل في آليات غير واضحة بين نوعي DM. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤثر العديد من المخاوف التقنية على ملف تعريف miRNA، بما في ذلك طرق جمع العينات (المعالجة والتخزين)، وجزء من البول المستخرج (البول، والحويصلة البولية الإضافية، وجزء البول المستنفد خارج الحويصلة)، والمنصة التحليلية (qPCR، ميكروأري والتنميط على نطاق الجينوم عن طريق تسلسل الحمض النووي الريبي الصغير) والتلوث الناتج عن القطع الأثرية [68]. أخيرًا، يمكن أن ينشأ المصدر الخلوي للميرنا البولي من أي جهاز بولي تناسلي، ووظيفة ميرنا البولية ليست بالضرورة نفس وظيفة الوظائف المنتشرة. إن تحليل المعلوماتية الحيوية المتطور وخرائط تفاعل الشبكة قادران على تحديد عمليات علم الجينات والتصنيف والمسارات ذات الصلة للجينات المستهدفة في هذا العصر الحديث [66،69]. قد تساعد هذه الأساليب في فك الوظائف البيولوجية للميرنا البولي في الفيزيولوجيا المرضية لـ DKD.

الجدول 2. ميرنا البولية المتورط في الدراسات البشرية المتعلقة بمرض الكلى السكري.

5. أداء miRNAs البولية كمؤشر حيوي للمرض

حاولت مجموعة من الأدبيات تحديد المؤشرات الحيوية المحتملة من عينات البول للتنبؤ بدرجة تلف الكلى. تم استخدام miRNAs الفردية أو مجموعة من miRNAs كمؤشرات حيوية محتملة لـ DKD مع أداء تنبؤي مرضي. لي وآخرون. وجدت أن التعبير البولي لـ Let{{0}}c-5p وmiR29c-5p وmiR-15b-5p يمكن أن يتنبأ بـ DKD مع المنطقة تحت المنحنيات (AUC) لـ 0.818، {{10}}.774، و0.818، على التوالي [7{{20}}] . عيسى س وآخرون. لاحظ أن AUC لـ miR -15 b و miR -34 a و miR -636 كانت 0.883 و 0.917 و 0.984 على التوالي لتمييز DKD عن عناصر التحكم. أنتجت اللوحة المكونة من ثلاثة miRNAs مساحة تحت المنحنى قدرها 0.912 [78،81]. يمكن أيضًا أن تؤدي المستويات المعبر عنها لـ miR-95-3p وmiR-185-5p وmiR- 1246 وmiR-631 في الرواسب البولية إلى دقة جيدة (AUC، 0.{{ 31}}) لتمييز DKD عن غير DKD أو الحالات المرضية الأخرى [88]. بشكل جماعي، تشير كل هذه الأدلة إلى احتمال استخدام miRNAs البولية كمؤشرات حيوية غير جراحية للتنبؤ بـ DKD.

6. الاستنتاجات

لا تزال المؤشرات الحيوية الحساسة لتوجيه عملية صنع القرار في إدارة DKD منتظرة بشكل عاجل. قد يمثل miRNA البولي وسيلة واعدة غير غازية ورخيصة ذات آثار تشخيصية أو تنبؤية في DKD. ومع ذلك، فإن التطبيق السريري غير مرض حتى الآن بسبب التناقضات بين البيانات المبلغ عنها. كانت معظم المشاريع البحثية التي تم الإبلاغ عنها عبارة عن تجارب اكتشافية مع عينات صغيرة والتحقق من صحة القيود. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تفسير التناقضات جزئيًا بالاختلافات في إجراءات عزل البول، ونسبة أجزاء البول (البول الطازج، ومركزات الحويصلات الإضافية أو الأجزاء المستنفدة من الحويصلات الإضافية)، وعدم التجانس في الإبلاغ عن النتائج وفي درجة شدة الكلى (البيلة الألبومينية الدقيقة مقابل البيلة الألبومينية الكبيرة، البيلة البروتينية المتقطعة مقابل البيلة البروتينية المستمرة). علاوة على ذلك، فإن التقدم في المنهجية التحليلية مكن من اكتشاف miRNAs جديدة. في الآونة الأخيرة، يمكن أن يؤدي إدخال المنهجية القائمة على أجهزة الاستشعار باستخدام الملصقات الموجودة على الخرز المغناطيسي إلى تضخيم قوة القياس. إن دمج استخدام القياس الطيفي أو الكيمياء الكهربائية، بدلاً من التصور المباشر، يمكن أن يزيد من تعزيز دقة القياس الكمي [89] مع أحجام عينة صغيرة والتحقق المحدود. إن إجماع وتوحيد المنهجيات المطبقة لاسترجاع وعزل وتخزين وقياس miRNAs قد يعزز إمكانية تكرار نتائج الدراسة. هناك ما يبرر المزيد من التحقق من الصحة مع حجم العينة الموسعة لتحريك الترجمة السريرية الميدانية إلى الأمام من ميرنا البولية في DKD.

7. معايير المراجعة

أجرينا مراجعة سردية للدراسات الحيوانية والبشرية في الأدبيات المنشورة في الفترة من 1 أكتوبر 2013 حتى 30 يوليو 2022. تم استخدام قاعدة بيانات PubMed للبحث في الأدبيات العلمية باستخدام مصطلحات البحث التالية: "microRNA"، "مرض الكلى السكري"، "مرض السكري" اعتلال الكلية"، و"البولية". ركزت هذه المراجعة الأدبية السردية في المقام الأول على المقالات الأصلية المكتوبة باللغة الإنجليزية والمنشورة في المجلات التي يراجعها النظراء. تم أيضًا البحث يدويًا في قوائم مراجع المقالات المضمنة. تمت إدارة المراجع باستخدام EndNote 20.1.

قام الباحثون المستقلون (CKH وYTC) بإدارة العناوين والملخصات لتحديد الدراسات التي يحتمل أن تكون مؤهلة لمراجعة النص الكامل. لقد قمنا فقط بتضمين المقالات الأصلية وسلسلة الحالات التي تحتوي على أكثر من حالتين باللغة الإنجليزية لمزيد من التقييم. تم إجراء استخراج البيانات في نسختين من قبل اثنين من المراجعين المستقلين (CCL، KJY). عندما تم تحديد مقالات متعددة الإبلاغ عن بيانات من نفس مجتمع الدراسة، تم استخدام البيانات الأكثر شمولا. تتم فهرسة جميع miRNAs المبلغ عنها وشرحها كتسلسل ناضج من miRNA تم تحديده من قاعدة بيانات miRbase. كانت الدراسات مطلوبة لتوفير بيانات قابلة للقياس الكمي عن مستويات التعبير عن miRNA، مثل تغييرات الطية (التعبير السفلي، التعبير العلوي، عدم التغيير أو القيمة المطلقة) أو المنطقة الواقعة تحت المنحنيات. اتصلنا بمؤلفي الدراسة بخصوص البيانات غير الكاملة المحتملة عن كميات ميرنا المقدمة في منشورات مختارة. لم يتم تقييم الجودة المنهجية للدراسات المشمولة في هذه المراجعة السردية بسبب عدم التجانس الكبير المقدم في تقنيات الاختبار (ELISA، ميكروأري، q-PCR، التسلسل، وما إلى ذلك) والاختلافات في نتائج الإبلاغ.

لقد حددنا 247 سجلاً من قاعدة بيانات PubMed للتقييم الأولي، وتم تضمين 63 مقالة فقط لمراجعة النص الكامل؛ 40 مقالة تتعلق بالدراسات الحيوانية و23 مقالة بحثية على الإنسان، على التوالي (الشكل 1). تضمنت مراجعة الأدبيات هذه تقييماً شاملاً لـ 41 ميرنا من التجارب على الحيوانات و 141 ميرنا من عينات البول لمرضى DKD.

الشكل 1. مخطط تدفق البحث الأدب والاختيار

مراجع

1. من. تحسين النتائج الصحية للأشخاص المصابين بداء السكري: تحديد الأهداف لتقليل العبء العالمي لمرض السكريMellitus بحلول عام 2030. 2021. متاح على الإنترنت:https://www.who.int/publications/m/item/improving-health-outcomes-of-peopleمع مرض السكري(تم الوصول إليه في 30 أكتوبر 2022).

2. الاتحاد، أطلس مرض السكري التابع لجيش الدفاع الإسرائيلي. الطبعة التاسعة 2019. متاحة على الانترنت:www.diabetesatlas.org(تم الوصول إليه في 13 سبتمبر 2021).

3. أليسيك، ر.ز. كوكس، إي جيه؛ نيوميلر، جي جي؛ توتل، KR أدوية إنكريتين في مرض الكلى السكري: الآليات البيولوجية والسريريةشهادة.نات. القس نفرول.2021, 17, 227–244. [المرجع المتقاطع] [مجلات]

4. النظام، USRDتقرير البيانات السنوي لعام 2020 USRDS: وبائيات أمراض الكلى في الولايات المتحدة; المعاهد الوطنية للصحة،المعهد الوطني للسكري وأمراض الجهاز الهضمي والكلى: بيثيسدا، ماريلاند، الولايات المتحدة الأمريكية، 2020.

5. ويبستر، AC. ناجلر، إيف. مورتون، ر.ل. ماسون، P. مرض الكلى المزمن.لانسيت2017, 389, 1238–1252. [المرجع المتقاطع] [مجلات] 

6. ون، CP؛ تشنغ، تايد؛ تساي، عضو الكنيست؛ تشانغ، واي سي؛ تشان، HT؛ تساي، SP . شيانغ، PH؛ هسو، CC؛ سونغ، بي كيه؛ هسو، YH؛ وآخرون.الوفيات الناجمة عن جميع الأسباب التي تعزى إلى أمراض الكلى المزمنة: دراسة أترابية مستقبلية تعتمد على 462 293 بالغين في تايوان.لانسيت2008, 371, 2173–2182. [المرجع المتقاطع] [مجلات]

7. GBD التعاون في علاج أمراض الكلى المزمنة. العبء العالمي والإقليمي والوطني لمرض الكلى المزمن، 1990-2017: أالتحليل المنهجي لدراسة العبء العالمي للأمراض لعام 2017.لانسيت2020, 395, 709–733. [المرجع المتقاطع] 

8. بيتز، بب. جينكس، إس جيه؛ كرونشو، م. لامونت، دي جي. كيرنز، C .؛ مانينغ، جي آر؛ جودارد، J.؛ ويب، دي جي؛ مولينز، جي جي؛هيوز، J.؛ وآخرون.الببتيدوميات البولية في نموذج القوارض لاعتلال الكلية السكري تسلط الضوء على عامل نمو البشرة كمؤشر حيوي لمرض الكلىتدهور في المرضى الذين يعانون من مرض السكري من النوع 2.كثافة العمليات في الكلى.2016, 89, 1125–1135. [المرجع المتقاطع] 

9. ألفاريز، مل؛ خسروهيدري، م.؛ كانشي رافي، ر. Distefano، JK مقارنة بين البروتين و microRNA و mRNA باستخدامطرق مختلفة لعزل الاكسوسوم البولي لاكتشاف المؤشرات الحيوية لأمراض الكلى.كثافة العمليات في الكلى.2012, 82, 1024–1032. [المرجع المتقاطع] 

10. كروتزفيلدت، J .؛ راجوسكي، ن.؛ بريش، ر. راجيف، كغ؛ توشل، T.؛ مانوهاران، م. Stoffel، M. إسكات microRNAs في الجسم الحي مع"المضادون".طبيعة2005, 438, 685–689. [المرجع المتقاطع]