MicroRNAs nan devlopman ren ak maladi Ⅱ

Devlopman nan ren

Laren mamifè(oswa metanephros) se yon ògàn vital ki jwe yon wòl kritik nan laeskresyon dechè metabolik yo,regilasyon volim likid ekstraselilè, epiantretyen nan elektwolitepiomeyostazi asid-baz. Anplis, ren an pwodui òmòn enpòtan, tankoueritropyetin, kalsitriol,renin, epiprostaglandin(48). Kapasite fonksyonèl nan ren an korelasyon ak kantite fonksyone nephrons ki te fòme pandan devlopman ren anvan nesans, tou rele dotasyon nephron. Chak ren imen gen an mwayèn 1,000,000 nefwon, byenke nimewo sa a varye anpil, ak estimasyon ki sòti nan 200,000 rive 2,000,{{8 }} nefwon (49, 50). Akaje,pèt rezèv nefwon fonksyonèlrive sou tan (51, 52); Se poutèt sa, dotasyon nefwon ki ba nan nesans la asosye ak yon risk ogmante pou devlope tansyon wo ak maladi ren kwonik (CKD) pita nan lavi (53-55). Anplis, CAKUT, ki mennen nan diminye dotasyon nefwon ak fonksyon nefron, se kòz prensipal nan ensifizans ren nan timoun yo, sa ki lakòz morbidite enpòtan ak mòtalite ki asosye ak transplantasyon ak dyaliz (56, 57). Kidonk, yon pi bon konpreyansyon sou mekanis selilè ak molekilè ki kache nan etablisman kantite nefwon ak fòmasyon nòmal nefwon bay apèsi sou nouvo avni pou predi, anpeche, ak trete maladi ren timoun.

KONBYEN TAN SA PRAN POU CISTANCHE TRAVAY POU PASYAN KI GEN MALADI REN?

Devlopman ren metanephrickòmanse alantou jou anbriyon 10.5 (E10.5) nan sourit ak alantou senkyèm semèn jestasyon nan imen (58). An repons a siyal endiktif ki soti nan mesenchyme metanephric la, boujon ureterik la pwolonje soti nan fen caudal kanal Wolffian an epi anvayi nan mesenchyme adjasan a (Figi 2). Ansanm, mòfojèn ki soti nan boujon ureterik la pwovoke kondansasyon mesenchyme metanefrik la pou fòme mesenchyme bouchon an (yo rele tou progenitors nefron) alantou pwent boujon ureterik la. Kòm nefrogenesis ap pwogrese, boujon ureterik la sibi tou siksesif nan branch, elongasyon, ak diferansyasyon yo jenere kanal yo kolekte nan ren an. Yon subpopulation nan progenitors nephron sibi tranzisyon mesenchymal-epitelial yo fòme vesik ren, ki apre polarizasyon ak elongasyon vin estrikti kò ki gen fòm vigil ak S. Finalman, pòsyon distal kò ki gen fòm S la fusion ak kanal kolekte a pou fòme yon nephron fonksyonèl (59-61). Kò a ki gen fòm S sibi plis diferansyasyon pou fòme kalite selil ki gen matirite nan nefwon an, apa de kanal la kolekte. Foxd1+ selil progenitor stromal yo adjasan ak progenitors nefwon nan zòn eksteryè kortik oswa nefrojèn nan ren k ap devlope (Figi 2) (62). Yo panse ke siyal ki soti nan stroma kortik la anpeche ekspansyon selil nefwon an ak ankouraje diferansyasyon li yo, paske ablasyon nan stroma ren yo lakòz diferansyasyon nefwon an defimite (63). Selil progenitor Foxd1+ yo bay tout selil stromal nan ren metanefrik la, ki gen ladan selil ren kortikal ak medulè entèrstisyal, perisit, fibroblast perivaskilè, selil mezanjyal, ak selil misk vaskilè lis (64, 65). Perturbation nan nenpòt etap nan pwosesis sa a ka mennen nan CAKUT, kòz prensipal CKD timoun (66, 67).

Nephron ki gen matirite a konpoze de yon glomerulus ki aji kòm inite filtraj la ak yon lòj sorption dèyè tubulaires ki sibdivize an yon tibil konvoke proximal, yon bouk Henle, yon tibil konvoke distal, ak yon kanal kolekte (Figi 2). Baryè filtraj glomerulus la (ki gen ladan andotelyòm fenestrasyon, manbràn sousòl glomerulèr, pwosesis pye, ak dyafragm fant nan podosit) pèmèt filtraj plasma ak ti solut, pandan y ap oaza kenbe pwoteyin tankou albumin ak imunoglobulin nan san an (68, 69). Pandan se tan, lòj la reabsòpsyon tubulaires responsab pou antretyen nan omeyostazi dlo, reabsorption nan solute (ki gen ladan sodyòm, potasyòm, kalsyòm, fosfò, mayezyòm, glikoz, ak anpil lòt), ak eskresyon nan asid ak lòt dechè.

MiRNA nan ren k ap devlope

Nan etid sou sourit transjenik kondisyonèl, miRNA yo te parèt kòm regilatè kritik nan jenèz morfo ren nan plizyè liy selil. Etid inisyal yo evalye yon wòl fonksyonèl pou miRNAs nan devlopman ren yo itilize efase kondisyonèl nan Dicer (70) nan diferan liy ren. Sepandan, Dicer yo konnen tou ki gen wòl endepandan miRNA (71), ki te konplike entèpretasyon modèl sa yo. Si yon efase kondisyonèl nan Dicer nan byen bonè metanephric mesenchyme oswa nephron progenitors rezilta nan ogmante apoptoz nan progenitors nephron, nivo ki wo nan pwoteyin proapoptotic Bim, ak sispann twò bonè nan nefrogenesis (72-75) (Tablo 1). Enteresan, pèt ekspresyon Bim nan Dicer-deficient nephron pro genitors diminye apoptoz ak pasyèlman retabli fòmasyon nephron. De miRNA ki eksprime nan progenitors nefron yo, miR -17 ak miR -106, yo te idantifye kòm siprime ekspresyon BIM (76). Ansanm, rezilta sa yo endike ke miRNAs kontwole balans ki genyen ant siviv ak apoptoz nan progenitors nephron yo asire fòmasyon nan yon kantite kòrèk nephrons nan tout nefrogenesis.

Figi 2. Ilistrasyon chematik etap devlopman ren metanephric. Siyal ki soti nan boujon ureterik la deklanche kondansasyon mesenchyme metanefrik la pou fòme yon bouchon ansèyman nefwon (bouchon mesenchyme) alantou pwent boujon ureterik yo. Mesenchyme bouchon an sibi yon tranzisyon mesenchymal-epitelial pou fòme vesik ren, ki devlope sekans nan kò ki gen fòm vigil ak S. Estrikti sa yo konekte ak tij boujon ureterik la, ki bay monte kanal la kolekte. Selil ki nan domèn proximal nan kò ki gen fòm S yo distenge nan selil epitelyal espesyalize nan corpuscle ren ki gen matirite (sa vle di, podosit ak selil kapsil Bowman yo), pandan y ap selil ki nan pòsyon mitan yo ak pòsyon distal yo diferansye nan segman tubulaires nefwon yo (tibul proximal yo). , bouk Henle, ak tib distal). Kreye ak BioRender.com.

Suppression kondisyonèl nan Dicer nan liy lan boujon ureterik rezilta nan yon spectre nan anomali ki fòtman sanble ak CAKUT, ki gen ladan displazi ren ak devlopman nan kolekte spor kanal (73, 77, 78). Revokasyon prematire nan morfogenesis branch (an repons a ekspresyon diminye nan Wnt11 ak c-Ret soti nan boujon ureterik la) gen anpil chans pi gwo faktè kontribye pou displazi ren (73). Aparisyon nan fòmasyon sis rive nan alantou E15.5 epi li asosye ak domaj nan longè sily prensipal, ogmante lanmò selil apoptotik, ak pwopagasyon selil twòp (73). Kòm Dicer gen wòl enpòtan miRNA-endepandan nan selil la, yo te itilize efase kondisyonèl nan Dgcr8 pou konfime ke fenotip yo obsève nan modèl kondisyonèl Dicer-knockout yo se vre rezilta pèt miRNAs. Bèt ki gen sipresyon Dgcr8 nan nefwon distal la ak dérivés kanal kolekte devlope idronefwoz ak sist kanal kolekte (79), yon fenotip CAKUT ki sanble ak pèt aktivite Dicer nan liy boujon ureterik la.

Etid ki soti nan de gwoup endepandan yo te demontre ke ablasyon Dicer ki soti nan liy stroma ren Foxd1+ ak dérivés li yo lakòz yon seri anomali nan ren, ak rezilta ki konsistan konsènan ren ipoplastik, nimewo glomerulè redwi, spirasyon glomerulè nòmal, ak vaskilè defo. modèl (80, 81). Menmsi tou de gwoup yo te dekri fenotip lajman konkordan lè l sèvi avèk modèl sourit ki sanble, yo te note de diferans diferan. Nakagawa et al. obsève yon mank nan medul la enteryè ak papilla, osi byen ke yon diminisyon nan zòn nan nefrojèn (80). Kontrèman, Phua et al. te montre yon ekspansyon nan popilasyon an nephron progenitor ak konsève papilla ren (81). Nakagawa et al. pwopoze ke defo sa yo gen rapò ak dezòd nan siyal Wnt wout, sa ki lakòz chanjman nan migrasyon selil stromal ak pwopagasyon, akòz downregulation nan miRNAs selil stromal yo, miR-214, miR-199a{{7. }}p, ak miR-199a-3p (80). Etid la pa Phua et al. sijere ke chanjman nan pwogram apoptotik (ki gen ladan ekspresyon ogmante nan Bim ak jèn efèktè p53) kontribye nan domaj fenotipik (81). Li posib ke diferans jenetik background ak / oswa efikasite nan rekonbinasyon Cre-medyatè ka responsab pou diferans ki syans sa yo dekri. Men, fenotip ki dekri yo konsistan avèk wòl miltip li te ye nan stroma ren nan devlopman ren, ak mekanis ki kache fenotip sa yo gen anpil chans konplèks bay nati a nan yon sipresyon Dicer. Plis etid ki egzamine miRNA espesifik nan divès subpopulations stromal yo bezwen pi byen defini mekanis regilasyon an jwe.

Travay ki pi resan yo te abòde kesyon fonksyon miRNA espesifik nan toude pwogenitè ren ak nefwon ki devlope yo. Sèvi ak yon modèl selil souch anbriyon imen, Bantounas et al. te montre ke anpèchman miR -199a ~ 214 gwoup rezilta nan glomeruli dismorphic, tib proximal aberan, diminye ekspresyon WT1, ak ogmante kapilè entèrstisyèl nan organoid ki sanble ak ren (82). Enteresan, sipresyon mondyal miR -210 ki reponn a ipoksi lakòz yon defisi nefwon espesifik gason (83). Pou egzanp, efase kondisyonèl nan gwoup miR-17~92 nan progenitors nephron yo ak dérivés yo nan sourit afekte pwopagasyon selil progenitor yo epi redwi kantite nefron ki devlope yo. Kòm yon rezilta, sourit mutan devlope proteinuria, fibwoz ren, ak fonksyon ren pwoblèm (84). Nivo disregulated nan miR -17 ~ 92 jèn sib la, CFTR, yo enplike nan pwopagasyon ki defektye nan selil progenitor ak redwi dotasyon nefwon nan modèl sourit sa a (85).

Ti sekans RNA (smRNA-Seq) te itilize de pli zan pli pou pwofite modèl ekspresyon miRNA ak pou dekouvèt nouvo espès miRNA. smRNA-Seq nan selil mesenchymal nefrojèn E15.5 yo te idantifye 162 miRNAs anote ki eksprime diferan nan popilasyon selil sa a konpare ak ren antye ak 49 nouvo espès miRNA (86). Enteresan, nivo miR-200 miRNA fanmi yo te siyifikativman redwi nan progenitors nefron yo. Etandone ke manm nan fanmi miR-200 yo se regilatè kle nan tranzisyon mesenchymal-epithelial nan kanal kolekte a (87), nou espekile ke ekspresyon yo ta ka byen reglemante pou asire diferansyasyon epitelyal nòmal nan progenitors nephron pandan devlopman ren.

Fonksyon MiRNA nan nefwon ki gen matirite

Anplis de egzijans yo pandan devlopman ren yo, miRNA yo kontwole anpil pwosesis byolojik nan gwo liy selil ki fòme nefwon ki gen matirite (69, 88-91). Dapre sa a, yo te dekri ekspresyon espesifik nan segman miRNAs ansanm nefwon an, tankou miR-143 ak miR-195a nan glomerulus la, miR{-107 ak miR{{7} }a nan tib proximal la, miR-193 ak miR-378a nan branch monte epè a, miR{-874 ak miR-155 nan tubil konvolutif distal la, ak miR{{ 12}} c nan kanal la kolekte (87). Anplis, syans fonksyonèl nan konpatiman nefwon ki gen matirite sipòte wòl diferan pou miRNAs.

Sourit ki manke swa Dicer oswa Drosha nan podosit montre proteinuria, glomerulosclerosis, ak pwogresyon rapid nan ensifizans ren, segondè nan dezòd nan baryè a filtraj glomerular (90-93). Analiz in silico te revele ke plizyè transkripsyon upregulated nan glomeruli mutan gen sekans sib pou manm fanmi miR-30. Kòm tout kat manm fanmi miR-30 (miR-30c-1, miR-30b, miR-30d, ak miR-30c{ {9}}) yo nòmalman trè eksprime nan podosit, miRNAs sa yo ka responsab pou podosit anòmal yo ak dezòd nan baryè filtraj glomerulè nan sourit mutan (91).

Yon ti jan etone, efase Dicer nan tib proximal mamifè apre akouchman pa afekte devlopman ren, istoloji, oswa fonksyon, men li pwoteje kont blesi iskemi/repèfizyon nan ren. Sourit mutan montre pi bon fonksyon ren, blesi nan ren redwi, pi ba apoptoz tubulaires, ak siviv amelyore konpare ak littermates WT yo (94). Sa a gen anpil chans reflete "sòm" efè a nan efase miRNAs miltip nan tubul proximal la, kòm lòt travay depi lè sa a te demontre ke ekspresyon nan miRNA espesifik se pwoteksyon nan blesi ischemi/reperfusion ren (egzanp, miR-16 ak miR -21 95, 96); tandiske lòt moun blese (pa egzanp, miR-182; ref. 97).

Malgre ke miRNA yo sanble yo dispansab pou fonksyon tib proximal, yo esansyèl pou nefron distal ak kolekte omeyostazi kanal (79, 88, 98). Kolekte inaktivasyon kanal espesifik nan Dicer ak lòt jèn miRNA ki asosye ak byogenesis (ki gen ladan Dgcr8, Ago1, 2, 3, ak 4) lakòz ensifizans ren nan sourit adilt akòz fibwoz tubulointerstitis pwogresif ak enflamasyon entèrstisyal (88). Sa a se anvan yon tranzisyon pasyèl epithelial-mesenchymal (EMT) nan kolekte selil kanal, ak downregulation nan miR -200 manm fanmi yo, ki anpeche EMT (88). Menm jan an tou, ablasyon swa Dicer oswa Dgcr8 soti nan nephron distal ak dérivés boujon ureterik, respektivman, rezilta nan anomali ren ak ensifizans ren (78, 98), ki finalman asosye ak downregulation nan miR -200 manm fanmi yo (98). Ogmantasyon ekspresyon jèn miR-200 sib Pkd1 nan sourit mutan sa yo deranje tubulogenesis epi pwodui estrikti ki sanble ak sis (98). Diferans sa yo nan egzijans pou miRNAs fonksyonèl nan tubul proximal ak nephron distal / kanal kolekte ta ka eksplike pa distribisyon an segman nan miRNAs sou longè a nan nephron a ak kanal kolekte nan ren WT (88).

Sispansyon Dicer nan selil ki sekrete renin nan aparèy juxtaglomerular la lakòz yon defisi nan selil juxtaglomerular, diminye nivo renin sikile ak rediksyon konsekan nan tansyon atè, fonksyon ren redwi, fòm trase nan fibwoz entèrstisyèl, ak anomali vaskilè (89). Rediksyon nan selil juxtaglomerular sijere yon kondisyon pou miRNA matirite nan antretyen nan fenotip yo. Apre sa, miR-330 ak miR-125b-5p yo te idantifye kòm kandida potansyèl ki swa anpeche oswa ankouraje, respektivman, fenotip nan misk lis nan selil juxtaglomerular (99).

Lòt domèn aktif nan rechèch sou miRNAs nan blesi ren egi (8-10), maladi ren polikistik (11), ak transplantasyon ren (10), yo te adrese konplè nan lòt revizyon ki sot pase yo.

MiRNAs nan maladi ren pedyatrik Nan seksyon sa a, nou bay yon apèsi sou wòl miRNA yo nan maladi ren devlopman, ki gen ladan timè CAKUT ak Wilms. CAKUT yo pami fòm malfòmasyon ki pi souvan nan nesans, ki afekte apeprè 3-7 sou 1000 nesans vivan (100). Dezòd nan devlopman nan ren ak pi ba aparèy urin mennen nan yon pakèt manifestasyon klinik yo obsève nan CAKUT, ki gen ladan anomali ren (sa vle di, agenesis ren, ipoplazi ren ak displazi, ak ren displastik multisistik), anomali ureteropelvic (sa vle di, obstak junction ureteropelvic), sistèm kolekte duplex, ak anomali nan blad pipi a ak urèt (101-103). Sa a eterojenite fenotipik gen anpil chans akòz entèraksyon konplèks ant faktè jenetik, epigenetik, ak / oswa prenatal anviwònman ki afekte ren ak pi ba devlopman aparèy urin, sa ki lakòz CAKUT (101). Pifò nan konesans aktyèl nou an nan patojèn CAKUT te rive nan modèl sourit ak fòm sendwomik nan CAKUT. Etid sa yo te mennen nan idantifikasyon plizyè jèn CAKUT, anpil ladan yo ki enplike nan devlopman ren bonè, tankou PAX2, SALL1, HNF1B, EYA1, GATA3, RET, WNT4, GDNF, SIX1, SIX2, ak lòt moun (101, 104, 105). Sepandan, yon sèl mitasyon oswa varyant nimewo kopi nan jèn pwoteyin ki kode pa eksplike majorite ka CAKUT (~80%) (101, 106).

Kòm mansyone pi wo a, rediksyon nan miRNA ki gen matirite ki soti nan liy selil diferan nan ren an devlope nan modèl sourit rezilta nan anomali ren ki imite CAKUT imen (73, 74, 78, 79). Anplis de sa, efase jèm MIR17HG, ki kode gwoup miR-17~92, lakòz sendwòm Feingold tip 2 nan imen (107). Malgre ke yon fenotip ren nan pasyan sendwòm Feingold tip 2 ak mitasyon MIR17HG rete endefini, yo te rapòte yon ensidans 18% nan CAKUT nan ka sendwòm Feingold ki asosye ak mitasyon MYCN (108, 109). Ansanm, obsèvasyon sa yo sijere ke mitasyon nan miRNA yo eksprime pandan devlopman ren ka lakòz CAKUT nan imen, patikilyèman paske anpil miRNA yo trè konsève ant sourit ak moun.

Pou teste ipotèz sa a, yon etid te envestige 1248 pasyan ki gen CAKUT nonsyndromic ki soti nan 980 fanmi epi li te chèche mitasyon nan 96 rejyon tij-bouk nan 73 jèn miRNA devlopman ren (106). Nan kòwòt sa a, yo te idantifye 31 moun ki gen 17 varyant diferan nukleotid sèl ki afekte 16 jèn miRNA diferan. Pami sa yo, yo te jwenn de variantes roman nan miRNA yo potansyèlman patojèn. MIR19B1 (yon manm nan miR-17~92 gwoup la) te asosye ak prezans nan agenesis ren dwat, ak MIR99A te asosye ak rflu vesicoureteral grav ak ptoz ren. Nimewo sa a etonanman ba nan kandida patojèn varyant se an pati akòz limit yo nan etid sa a, kòm analiz la sèlman matirite pou mitasyon nan jèn miRNA ki te enkli nan apwòch la jèn kandida epi yo pa t 'detekte varyasyon nimewo kopi ak gwo rearrangement ADN (106) .

Nan yon apwòch altènatif, segman urèt ki soti nan pasyan ki gen yon varyete CAKUT yo te analize pou ekspresyon transkripsyon diferans atravè mikroarray, pou prezans nan objektif miRNA prevwa bioinformatik, ak miRNAs matirite atravè qPCR (110). Sèvi ak apwòch miltip sa a, sèt miRNA yo te idantifye ak wòl potansyèl nan CAKUT, e pami sa yo, has-miR-144 te ogmante siyifikativman nan pasyan ki gen CAKUT. Analiz ontoloji jenetik te endike ke jèn sib prevwa has-miR-144 kontribye nan pwosesis byolojik ki enplike nan devlopman CAKUT, ki gen ladan devlopman tib (22 jèn sib), devlopman sistèm urogenital (18 jèn sib), devlopman ren (14 jèn sib) , ak devlopman ògàn anbriyon (18 jèn sib) (110).

Plis etid yo nesesè pou defini mekanis molekilè ki kache wòl patojèn miRNA yo nan CAKUT. Konklizyon nan etid sa yo pral enpòtan anpil pou amelyore swen pasyan ki gen CAKUT epi anpeche pwogresyon yo nan CKD, bay konsèy jenetik apwopriye pou pasyan yo ak fanmi yo, epi devlope nouvo estrateji terapetik.