2型糖尿病肾病患者尿外泌体miRNA表达谱分析及其诊断价值研究

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糖尿病肾病(Diabetic kidney disease,DKD)已成为我国慢性肾脏疾病发病的首要原因。目前根据肾小球滤过率(eGFR) <60ml·min-1·1.73m-2或尿微量白蛋白/尿肌酐比值(UACR)>30mg/g诊断DKD存在一定局限性,易受到剧烈运动、高蛋白饮食、感染、发热等因素影响而出现假阳性。因此,需要一种非侵入性生物标记物来更准确的反映糖尿病患者的肾功能情况。外泌体(Exosomes)是细胞内的多囊泡胞内体与细胞膜相互融合后脱落而形成的小型双层微囊泡结构,其内包含大量RNA、miRNA和特异性蛋白质等具有生物学功能的物质,通过参与细胞间信息传递,在各种病理生理进程中发挥重要作用。最新研究表明,尿外泌体miRNA是诊断和治疗DKD的一种潜在的生物标志物和载体,有助于我们进一步研究DKD的发病机制。目的研究DM患者和DKD患者尿外泌体miRNA的表达谱之间的差异性,观察miRNA与肾功能指标的相关性,寻找诊断DKD的新兴生物标志物。方法收集郑州大学第一附属医院17例DM患者和17例DKD患者的尿液标本,分别分为筛选序列(DM-A组:N=3,DKD-A组:N=3)和确认序列(DM-B组:N=14,DKD-B组:N=14)。采用miRNA芯片检测技术,分析筛选序列患者尿外泌体miRNA芯片表达谱,根据表达差异倍数(Fold change>2)和P值(<0.05)筛选出表达差异较大的miRNA并在确认序列中利用RT-PCR进行进一步定量分析,筛选出具有统计学差异的miRNA与肾功能指标如肾小球滤过率(glomerular filtration rate,eGFR)、24 小时尿微量白蛋白(micro-albuminuria,UALB)进行相关性分析和诊断价值评估,明确诊断DKD的生物学标志物。最后,应用生物信息学得到差异性表达miRNA的靶基因和富集通路,探讨其可能参与的DKD发病机制。采用SPSS 20.0进行统计学处理及分析,使用GraphPad Prism 8.0生成图形。所有临床资料以均数±标准差表示。采用Mann-Whitney U检验比较各组间miRNA表达水平,以中位数(25%-75%)表示。采用Spearman秩序相关分析差异性miRNA分别和eGFR和24hUALB之间的相关性。通过ROC曲线计算生物标志物的敏感性和特异性,评价其诊断效能。所有检验均为双侧,P值<0.05被认为具有统计学意义。使用 miRWalk (http://mirwalk.umm.uni-heidelberg.de/)、TargetScan (http://www.targetscan.org/vert72)和 miRDB (http://www.mirdb.org/)预测 miRNA 的靶基因,DAVID (https://david.ncifcrf.gov/)预测富集通路。结果1.无论在筛选序列还是确认序列,DM组和DKD组患者的年龄、病程、BMI无明显差异(P>0.05),DKD组患者的24hUALB高于DM组,eGFR低于DM组,差异具有统计学意义(P<0.01),且DKD组患者均合并糖尿病视网膜病变,DM组则无;2.根据尿外泌体芯片结果,在筛选序列之间共检测到2085个尿外泌体miRNA发生变化,326个miRNA具有显著统计学差异(Fold change>2且P<0.05)。其中上调的有212个,下调的有14个;3.根据Fold change和P值筛选出14个表达差异的miRNA (miRNA-4491、miRNA-2117、miRNA-4507、miRNA-5088-5P、miRNA-1587、miRNA-219a-3p、miRNA-5091、miRNA-498、miRNA-4687-3p、 miRNA-516b-5p、miRNA-4534、miRNA-1275、miRNA-5007-3p、miRNA-4516) 。4.应用RT-PCR在确认序列中进行验证,发现miRNA-2117、miRNA-5091、miRNA-4687-3p、miRNA-516b-5p、miRNA-4534、miRNA-1275、miRNA-5007-3p在DKD-B组的表达明显高于DM-B组,具有统计学意义(P<0.05),与筛选序列中的结果一致;5.相关性分析显示,确认序列中miRNA-516b-5p (r=0.4037,P=0.0331)和miRNA-4534 (r=0.5604,P=0.006))与 24hUALB 呈正相关关系;6.miRNA-4534 的 AUC 为 0.785 (95% 置信区间,0.607-0.965) 大于miRNA-516b-5p 的 AUC 0.750 (95% 置信区间,0.561-0.939)以及二者联合诊断的 AUC 0.781 (95% 置信区间,0.602-0.959);7.经数据库预测,miRNA-4534的靶基因mRNA有733个,富集通路包含谷氨酸能突触、轴突诱导、神经营养调节通路、癌症中的转录失调、FOXO信号转导等10条通路。结论1.DKD组患者尿外泌体miRNA与DM组患者的表达具有差异性;2.尿外泌体miR-4534和miR-516b-5p与DKD患者24hUALB呈正相关关系;3.尿外泌体miR-4534可能成为诊断DKD的生物标志物。
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