MicroRNAs i bhForbairt Duán agus Galar Ⅱ

Forbairt duáin

Tá anduán mamaigh(nó meiteainphros) is orgán ríthábhachtach a imríonn ról ríthábhachtach i aneisfhearadh dramhaíola meitibileach,rialú toirte sreabhach extracellular, aguscothabháil leictrilítagushoiméastáis aigéad-bun. Thairis sin, táirgeann an duáin hormóin tábhachtacha, mar shamplaerythropoietin, cailciam,reinin, agusprostaglandins(48). Tá comhghaol idir cumas feidhme na nduán agus líon na nephrons feidhmiúla a fhoirmítear le linn fhorbairt na duáin roimh bhreith, ar a dtugtar dearlaice nephron freisin. Ar an meán tá 1,000,000 nephrons i ngach duán daonna, cé go bhfuil éagsúlacht mhór idir an líon seo, le meastacháin ag dul ó 200,000 go 2,000,{{8 }} nephrons (49, 50). Leag dul in aois,caillteanas cúlchiste nephron feidhmetharlaíonn le himeacht ama (51, 52); dá bhrí sin, tá baint ag dearlaicí néaróin íseal tráth breithe le baol méadaithe hipirtheannas agus galar duáin ainsealach (CKD) a fhorbairt níos déanaí sa saol (53-55). Ina theannta sin, is é CAKUT, as a dtagann laghdú dearlaice nephron agus feidhm nephron, an phríomhchúis le teip duánach i leanaí, rud a fhágann go bhfuil galracht agus mortlaíocht shuntasach a bhaineann le trasphlandú agus scagdhealú (56, 57). Mar sin, le tuiscint níos fearr ar na meicníochtaí ceallacha agus móilíneacha is bun le bunú na huimhreach néaróin agus foirmiú gnáth néaróin tugtar léargas ar bhealaí nua chun galar duáin óige a thuar, a chosc agus a chóireáil.

CÉ FAD A THÓGANN SÍ CHUN CISTEÁN OIBRE D'OTHAIR GALAR DUINE?

Forbairt duáin mheitiainphricTosaíonn thart ar lá suthach 10.5 (E10.5) i lucha agus thart ar an gcúigiú seachtain iompair i ndaoine (58). Mar fhreagra ar chomharthaí ionduchtaithe ón mesenchyme mesenchyme, síneann an bachlóg ureteric ó dheireadh eireaballach an ducht Wolffian agus ionraíonn sé isteach sa mesenchyme in aice láimhe (Fíor 2). Ag an am céanna, cothaíonn moirfiginí a thagann as an bachlóg ureteric comhdhlúthú an mesenchyme meiteanephric chun an mesenchyme caipín (ar a dtugtar freisin progenitors nephron) a fhoirmiú timpeall na leideanna an bachlóg ureteric. De réir mar a théann nephrogenesis chun cinn, téann an bachlóg ureteric faoi bhabhtaí leanúnacha de branching, fadú, agus difreáil chun duchtanna bailithe na duáin a ghiniúint. Déantar trasdul mesenchymal-epithelial le fo-dhaonra de shíolraithe néaróin chun vesicles duánach a fhoirmiú, a thagann chun bheith ina struchtúir choirp camóg agus S-chruthach tar éis polarú agus fadú. Ar deireadh, comhlíonann an chuid distal den chorp S-chruthach leis an ducht bailithe chun neifrón feidhmiúil a dhéanamh (59-61). Déantar tuilleadh difreála ar an gcorp S-chruthach chun cineálacha cille aibí an néaróin a fhoirmiú, seachas an ducht bailithe. Tá cealla giniúna stromal Foxd1+ cóngarach do shleachta nephron i gcrios cortical seachtrach nó nephrogenic na duán forbraíochta (Fíor 2) (62). Ceaptar go gcuireann comharthaí ón stroma cortical bac ar leathnú cille nephron progenitor agus go spreagann sé a dhifreáil, toisc go n-eascraíonn ablation an stroma duánach go bhfuil difreálú ginear nephron lagaithe (63). Tugann na cealla progenitor Foxd1+ cúis le gach cealla stromal sa duán meitiainifreach, lena n-áirítear cealla cortical duánach agus medullary interstitial, pericytes, fibroblasts perivascular, cealla mesangial, agus cealla muscle réidh soithíoch (64, 65). D'fhéadfadh CAKUT, príomhchúis CKD na hóige (66, 67) a bheith mar thoradh ar shuaitheadh ​​in aon chéim den phróiseas seo.

Tá an nephron aibí comhdhéanta de glomerulus a fheidhmíonn mar an t-aonad scagacháin agus urrann sorption feadánacha cúil atá foroinnte ina fheadán convoluted proximal, lúb Henle, feadán convoluted distal, agus duct bhailiú (Fíor 2). Ligeann bacainn scagacháin an glomerulus (a chuimsíonn an endothelium fenestrated, membrane íoslach glomerular, próisis coise, agus diaphragms scoilte podocytes) plasma agus tuaslagáin bheaga a scagadh, agus próitéiní cosúil le albaimin agus imdhíon-ghlóbailin a choinneáil san fhuil go roghnach (68, 69). Idir an dá linn, tá an urrann ath-ionsú tubular freagrach as cothabháil homeostasis uisce, ath-ionsú tuaslagáit (lena n-áirítear sóidiam, potaisiam, cailciam, fosfar, maignéisiam, glúcós, agus go leor eile), agus eisfhearadh aigéad agus dramhaíl eile.

MiRNAs sa duán atá ag forbairt

I staidéir ar lucha transgenic coinníollach, tá miRNAs tagtha chun cinn mar rialtóirí ríthábhachtacha ar ghéineas morpho na duáin i línte iolracha cille. Bhain na staidéir tosaigh a rinne meastóireacht ar ról feidhmiúil do miRNAs i bhforbairt duáin úsáid as scriosadh coinníollach ar Dicer (70) i ​​línte duánach éagsúla. Mar sin féin, is eol freisin go bhfuil róil neamhspleácha miRNA ag Dicer (71), rud a chuir casta ar léirmhíniú na samhlacha seo. Mar thoradh ar scriosadh coinníollach de Dicer i mesenchyme mesenchyme mesenchyme luath nó nephron progenitors i apoptosis méadaithe progenitors nephron, leibhéil ardaithe na Bim próitéin proapoptotic, agus scor roimh am nephrogenesis (72-75) (Tábla 1). Is díol spéise é go laghdaítear apoptosis de bharr caillteanas léiriú Bim i nginteoirí nephron pro dicer-easnamhach agus déanann sé foirmiú nephron a athchóiriú go páirteach. Aithníodh dhá miRNAs in iúl i progenitors nephron, miR-17 agus miR-106, mar shochtairí an abairt BIM (76). Le chéile, léiríonn na torthaí seo go rialaíonn miRNAs an chothromaíocht idir marthanais agus apoptosis i progenitors nephron chun a chinntiú go foirmiú líon ceart nephrons ar fud nephrogenesis.

Figiúr 2. Léiriú scéimreach de na céimeanna d'fhorbairt na duáin metanephric. Comharthaí ó na bud ureteric tús comhdhlúthú an mesenchyme metanephric chun foirm caipín de progenitors nephron (mesenchyme caipín) ar fud na leideanna ureteric bud. Téann an caipín mesenchyme faoi aistriú mesenchymal-epithelial chun vesicles duánach a fhoirmiú, a fhorbraíonn go seicheamhach i gcomhlachtaí camóg agus cruth S. Ceanglaíonn na struchtúir seo leis an stalk bud ureteric, rud a fhágann go bhfuil an ducht bailithe. Déanann cealla i bhfearann ​​cóngarach an chomhlachta S-chruthach idirdhealú i gcealla epithelial speisialaithe den chorpas duánach aibí (.i. podocytes agus cealla capsúil Bowman), agus difreálann cealla sna codanna lár agus distal isteach i gcodanna feadánacha an nephron (feadáin chóngaracha). , lúba Henle, agus feadáin distal). Cruthaithe le BioRender.com.

Mar thoradh ar scriosadh coinníollach Dicer sa lineage bud ureteric i speictream de neamhghnáchaíochtaí atá cosúil go láidir CAKUT, lena n-áirítear dysplasia duánach agus forbairt na cysts duchta a bhailiú (73, 77, 78). Is dócha gurb é foirceannadh roimh am morphogenesis brainseach (mar fhreagra ar léiriú laghdaithe Wnt11 agus c-Ret ón bachlóg ureteric) an príomhfhachtóir a chuireann le dysplasia duánach (73). Tarlaíonn tosú foirmiú cyst ag thart ar E15.5 agus tá baint aige le lochtanna i fad cilia bunscoile, bás cille apoptotic méadaithe, agus iomadú cille iomarcach (73). Toisc go bhfuil róil thábhachtacha miRNA-neamhspleácha ag Dicer sa chill, baineadh úsáid as scriosadh coinníollach Dgcr8 chun a dhearbhú go bhfuil na feinitíopaí a breathnaíodh i samhlacha coinníollach Dicer-knockout mar thoradh go deimhin ar chaillteanas miRNAs. Forbraíonn ainmhithe le scriosadh Dgcr8 sa nephron distal agus díorthaigh na duchta bailithe hidronephrosis agus cysts duchta a bhailiú (79), feinitíopa cosúil le CAKUT atá cosúil le caillteanas gníomhaíochta Dicer sa lineage bud ureteric.

Léiríodh i staidéir ó dhá ghrúpa neamhspleácha go mbíonn speictream aimhrialtachtaí duánach mar thoradh ar ablation Dicer ó lineage stroma duánach Foxd agus a díorthaigh, le torthaí comhsheasmhacha maidir le duáin hipoplastacha, líon laghdaithe glomerular, aibiú glomerular neamhghnácha, agus soithíoch lochtach. patrúnú (80, 81). Cé gur chuir an dá ghrúpa síos ar fheinitíopaí comhréire den chuid is mó ag baint úsáide as samhlacha luiche cosúla, tugadh faoi deara dhá dhifríocht ar leith. Nakagawa et al. breathnaíodh easpa an medulla inmheánach agus an papilla, chomh maith le laghdú ar an gcrios nephrogenic (80). I gcodarsnacht leis sin, tá Phua et al. léirigh méadú ar an daonra giniúna nephron agus papilla duánach leasaithe (81). Nakagawa et al. molta go bhfuil baint ag na lochtanna seo le cur isteach ar chomharthaíocht chosáin Wnt, as a dtagann athruithe ar imirce agus iomadú cille stromal, mar gheall ar íosrialáil miRNAs na gceall stromal, miR-214, miR-199a{{7 }}p, agus miR-199a-3p (80). An staidéar le Phua et al. le fios go gcuireann athruithe i gcláir apoptotic (lena n-áirítear léiriú méadaithe ar ghéinte éifeachtóra Bim agus p53) le lochtanna feinitíopacha (81). D’fhéadfaí a shamhlú go bhféadfadh difríochtaí géiniteacha sa chúlra agus/nó éifeachtúlacht athchúrsála Cre-mediated a bheith freagrach as na difríochtaí a ndéanann na staidéir seo cur síos orthu. Mar sin féin, tá na feinitíopaí a gcuirtear síos orthu comhsheasmhach leis na róil ilghnéitheacha aitheanta a bhaineann le stroma duánach i bhforbairt na nduán, agus is dócha go mbeidh na meicníochtaí atá mar bhonn leis na feinitíopaí seo casta mar gheall ar nádúr scriosta Dicer. Tá gá le tuilleadh staidéir a scrúdaíonn miRNAanna sonracha i bhfodhaonraí stromal éagsúla chun na meicníochtaí rialála atá i bhfeidhm a shainiú níos fearr.

Tá obair níos déanaí tar éis dul i ngleic leis an gceist maidir le feidhm miRNAs ar leith sna sleachta duánacha agus nephron atá ag forbairt. Ag baint úsáide as samhail gascheall suthach daonna, Bantounas et al. léirigh go bhfuil cosc ​​ar an miR{0}}a~214 braisle mar thoradh ar glomeruli dysmorphic, feadáin proximal aberrant, laghdaigh WT1 abairt, agus ribeadáin interstitial méadaithe i duáin-mhaith orgánoidí (82). Is díol spéise é go bhfuil easnamh nephron fireann-shonrach mar thoradh ar scriosadh domhanda miR a fhreagraíonn do hypoxia -210 (83). Mar shampla, má scriostar go coinníollach an bhraisle miR-17~92 i sleachta néaróin agus a gcuid díorthach i lucha, cuireann sé isteach ar iomadú cille giniúna agus laghdaítear líon na nephrons atá ag forbairt. Mar thoradh air sin, forbraíonn lucha mutant proteinuria, fiobróis duánach, agus feidhm duánach lagaithe (84). Tá leibhéil dírialaithe den spriocghéine miR-17~92 spriocghéine, CFTR, bainteach leis an iomadú lochtach ar chealla giniúna agus dearlaicí laghdaithe nephron sa mhúnla luiche seo (85).

Tá níos mó úsáide á baint as seicheamhú RNA beag (smRNA-Seq) chun patrúin slonn miRNA a phróifíliú agus chun speicis miRNA núíosacha a aimsiú. D'aithin smRNA-Seq de chealla mesenchymal nephrogenic E15.5 162 miRNAs anótáilte a chuirtear in iúl go difreálach sa daonra cille seo i gcomparáid leis na duáin iomlána agus 49 speiceas miRNA núíosacha (86). Is díol spéise é gur laghdaíodh leibhéil miR-200 miRNA teaghlaigh go suntasach i sleachta nephron. Ós rud é go bhfuil baill den teaghlach miR-200 ina bpríomhrialtóirí ar an aistriú mesenchymal-epithelial sa duct bailithe (87), tuairimíonn muid go bhféadfaí a léiriú a rialú go docht chun a chinntiú go ndéanfar difreáil epithelial gnáth sleachta nephron le linn fhorbairt na duáin.

Feidhm MiRNA sa nephron aibí

Chomh maith lena gceanglas le linn fhorbairt na duáin, rialaíonn miRNAs próisis bitheolaíochta iomadúla sna línte cille móra atá mar an nephron aibí (69, 88-91). Ag teacht leis seo, tá cur síos déanta ar shloinneadh sonrach teascán ar miRNAs feadh an nephron, lena n-áirítear miR-143 agus miR-195a sa glomerulus, miR-107 agus miR{{7} }a sa fheadán cóngarach, miR-193 agus miR-378a sa ghéag tiubh ardaitheach, miR-874 agus miR-155 sa fheadán dronnach, agus miR{{ 12}}c sa ducht bailithe (87). Ina theannta sin, tacaíonn staidéir fheidhmiúla in urranna na neifrón aibí le róil ar leith do miRNAs.

Taispeánann lucha a bhfuil Dicer nó Drosha in easnamh orthu i podocytes proteinuria marcáilte, glomerulosclerosis, agus dul chun cinn tapa go teip duánach, tánaisteach le cur isteach ar an mbacainn scagacháin glomerular (90-93). Léirigh anailísí in silico go bhfuil seichimh sprice do bhaill teaghlaigh miR-30 i dtraipisí uasrialaithe éagsúla i glomeruli mutant. Mar gach ceann de na ceithre bhall teaghlaigh miR-30 (miR-30c-1, miR-30b, miR-30d, agus miR-30c{-30c{ {9}}) de ghnáth in iúl go mór i podocytes, d'fhéadfadh na miRNAs a bheith freagrach as an neamhghnácha podocyte ities agus cur isteach ar an bac scagacháin glomerular i lucha mutant (91).

Is ábhar iontais é, ní chuireann scriosadh Dicer ó fheadáin chóngaracha iarbhreithe isteach ar fhorbairt na nduán, ar histeolaíocht nó ar fheidhm na nduán ach cosnaíonn sé in aghaidh ischemia duánach/gortú reperfusion. Léiríonn lucha tsóiteáin feidhm duáin níos fearr, gortú duáin laghdaithe, apoptosis tubular níos ísle, agus maireachtáil fheabhsaithe i gcomparáid lena gcomhghleacaithe bruscair WT (94). Is dócha go léiríonn sé seo “suim” na héifeachta a bhaineann le miRNAanna iolracha a scriosadh sa tubule cóngarach, mar a léirigh obair eile ó shin go bhfuil léiriú miRNAanna sonracha cosanta in ischemia duánach/gortú athfhriotail (m.sh., miR-16 agus miR-21; cé go bhfuil daoine eile díobhálach (m.sh., miR-182; tag. 97).

Cé gur cosúil go bhfuil miRNAs inchurtha le haghaidh feidhm tubule proximal, tá siad riachtanach le haghaidh nephrons distal agus homeostasis duchta a bhailiú (79, 88, 98). Is cúis le teip duánach i lucha fásta mar gheall ar fhiobróis tubulointerstitial forásach agus athlasadh interstitial (88). Sula ndéantar é seo tá aistriú páirteach epithelial-mesenchymal (EMT) de bhailiú cealla duchta, agus íosrialáil baill teaghlaigh miR-200, a chuireann bac ar EMT (88). Mar an gcéanna, mar thoradh ar ablation de cheachtar Dicer nó Dgcr8 ó nephron distal agus díorthaigh bachlóga ureteric, faoi seach, i mínormáltachtaí duánach agus teip duánacha (78, 98), a bhaineann ar deireadh thiar a bhaineann le downregulation de miR-200 baill teaghlaigh (98). Cuireann léiriú méadaithe miR-200 spriocghéine Pkd1 isteach sna lucha tsóiteáin seo isteach ar thubulogenesis agus táirgeann struchtúir cosúil le cyst (98). D'fhéadfadh na difríochtaí sa riachtanas le haghaidh miRNAs feidhme i tubules proximal agus nephron distal / duct bhailiú a mhíniú ag an dáileadh deighleog na miRNAs feadh fad an nephron agus duct bhailiú i duáin WT (88).

Mar thoradh ar scriosadh Dicer i gcealla rúndachta renin sa ghaireas juxtaglomerular tá easnamh i gcealla juxtaglomerular, leibhéil laghdaithe renin a scaiptear le laghdú iarmhartach ar bhrú fola artaireach, feidhm duáin laghdaithe, patrún stiallacha fiobróis interstitial, agus neamhghnáchaíochtaí soithíoch (89). Tugann an laghdú ar chealla juxtaglomerular le fios go bhfuil gá le miRNAs aibí maidir le cothabháil a gcuid feinitíopa. Níos déanaí, aithníodh miR-330 agus miR-125b{-5p mar iarrthóirí ionchasacha a choisceann nó a chuireann chun cinn, faoi seach, feinitíopa matán mín na gceall juxtaglomerular (99).

Réimsí gníomhacha eile taighde ar miRNAs i gortú duáin géarmhíochaine (8-10), galar duáin polycystic (11), agus trasphlandú duáin (10), tugadh aghaidh go cuimsitheach in athbhreithnithe eile le déanaí.

MiRNAs i galair duáin péidiatraiceacha San alt seo, cuirimid forbhreathnú ar fáil ar ról na miRNAs i galair duánacha forbraíochta, lena n-áirítear siadaí CAKUT agus Wilms. Tá CAKUT i measc na bhfoirmeacha anchuma is minice ag breith, a dhéanann difear do thart ar 3-7 as 1000 breithe beo (100). Mar thoradh ar chur isteach ar fhorbairt na duáin agus an chonair urinary níos ísle tá speictream leathan de léirithe cliniciúla a breathnaíodh i CAKUT, lena n-áirítear aimhrialtachtaí duánach (ie, agenesis duánach, hipoplasia duánach agus dysplasia, agus duáin dysplasia multicystic), aimhrialtachtaí ureteropelvic (ie, bac acomhal ureteropelvic), córas bailithe déphléacsacha, agus aimhrialtachtaí na lamhnán agus an úiréadra (101–103). Is dócha go bhfuil an ilchineálacht feinitíopach seo mar gheall ar idirghníomhaíochtaí casta idir fachtóirí comhshaoil ​​géiniteacha, epigenetic, agus / nó réamhbhreithe a théann i bhfeidhm ar fhorbairt na duáin agus an chonair urinary níos ísle, agus CAKUT (101) mar thoradh air. D'eascair an chuid is mó dár n-eolas reatha ar phaitigineas CAKUT ó mhúnlaí luiche agus foirmeacha siondrómacha CAKUT. Mar thoradh ar na staidéir seo sainaithníodh roinnt géinte CAKUT, a bhfuil baint ag go leor acu le luathfhorbairt duáin, lena n-áirítear PAX2, SALL1, HNF1B, EYA1, GATA3, RET, WNT4, GDNF, SIX1, SIX2, agus cinn eile (101, 104, 105). Mar sin féin, ní mhíníonn sócháin aonair nó malairtí cóipe uimhreacha i ngéinte códaithe próitéin formhór na gcásanna CAKUT (~80%) (101, 106).

Mar a luadh thuas, tá mínormáltachtaí duánach a dhéanann aithris ar CAKUT daonna mar thoradh ar ídiú miRNAs aibí ó línte cille éagsúla na duáin atá ag forbairt i múnlaí luiche (73, 74, 78, 79). Ina theannta sin, scriostar líne ghaiméite MIR17HG, a ionchódaíonn an braisle miR-17~92, is cúis le siondróm Feingold de chineál 2 i ndaoine (107). Cé go bhfuil feinitíopa duánach in othair siondróm Feingold cineál 2 le sócháin MIR17HG fós neamhshainithe, tá minicíocht 18% de CAKUT tuairiscithe i gcásanna siondróm Feingold a bhaineann le sócháin MYCN (108, 109). Le chéile, tugann na tuairimí seo le tuiscint go bhféadfadh sócháin i miRNAs a chuirtear in iúl le linn fhorbairt na nduán a bheith ina gcúis le CAKUT i ndaoine, go háirithe toisc go bhfuil go leor miRNAs caomhnaithe go mór idir lucha agus daoine.

Chun an hipitéis seo a thástáil, rinne staidéar amháin imscrúdú ar 1248 othar le CAKUT nonsyndromic ó 980 teaghlach agus d'fhéach sé le haghaidh sócháin i 96 réigiún gas-lúb de 73 ghéinte miRNA forbartha duánach (106). Laistigh den chohórt seo, aithníodh 31 duine le 17 leagan núicléitíde aonair éagsúla a raibh tionchar acu ar 16 ghéinte miRNA éagsúla. Ina measc seo, fuarthas go bhféadfadh dhá leagan nua i miRNAs a bheith pataigineach. Bhí baint ag MIR19B1 (ball den bhraisle miR980~92) le láithreacht agenesis ceart duánach, agus bhí baint ag MIR99A le haife vesicoureteral dian agus ptosis duáin. Tá an líon ionadh íseal seo de athraithigh phataigineacha iarrthóra i bpáirt mar gheall ar theorainneacha an staidéir seo, mar níor thug an anailís cuntas ach ar shócháin i ngéinte miRNA a cuireadh san áireamh i gcur chuige na géine iarrthóra agus nár aimsíodh éagsúlachtaí cóip-uimhreacha agus athshocruithe móra DNA (106) .

I gcur chuige eile, rinneadh anailís ar chodanna ureter ó othair le héagsúlacht CAKUT le haghaidh léiriú difreálach tras-scríbhinn trí microarray, le haghaidh láithreacht spriocanna miRNA réamh-mheasta bioinformatically, agus miRNAs aibí trí qPCR (110). Ag baint úsáide as an gcur chuige iolraithe seo, aithníodh seacht miRNA le róil ionchasacha in CAKUT, agus ina measc seo, méadaíodh has-miR-144 go suntasach in othair le CAKUT. Léirigh anailís ontology géine go rannchuidíonn spriocghéin-miR-144 tuartha le próisis bhitheolaíocha a bhaineann le forbairt CAKUT, lena n-áirítear forbairt feadáin (22 spriocghéin), forbairt córas urogenital (18 spriocghéin), forbairt duáin (14 spriocghéin) , agus forbairt orgán suthach (18 spriocghéin) (110).

Tá gá le tuilleadh staidéir chun na meicníochtaí móilíneacha is bun le róil phataigineacha miRNAs in CAKUT a shainiú. Beidh torthaí ó staidéir den sórt sin ríthábhachtach chun cúram othar le CAKUT a fheabhsú agus chun a n-dul chun cinn go CKD a chosc, comhairleoireacht ghéiniteach chuí a sholáthar d'othair agus dá dteaghlaigh, agus chun straitéisí teiripeacha nua a fhorbairt.