MicroRNAs στην ανάπτυξη και τη νόσο των νεφρών Ⅱ

Ανάπτυξη νεφρού

ονεφρός θηλαστικού(ή μετάνεφρος) είναι ένα ζωτικό όργανο που παίζει κρίσιμο ρόλο στοαπέκκριση μεταβολικών αποβλήτων,ρύθμιση του όγκου του εξωκυττάριου υγρού, καισυντήρηση ηλεκτρολύτηκαιομοιόσταση οξέος-βάσης. Επιπλέον, το νεφρό παράγει σημαντικές ορμόνες, όπως π.χερυθροποιητίνη, καλσιτριόλη,ρενίνη, καιπροσταγλανδίνες(48). Η λειτουργική ικανότητα του νεφρού συσχετίζεται με τον αριθμό των λειτουργικών νεφρώνων που σχηματίζονται κατά την ανάπτυξη των νεφρών πριν από τη γέννηση, που ονομάζεται επίσης προικοδότηση νεφρώνων. Κάθε ανθρώπινο νεφρό περιέχει κατά μέσο όρο 1,000,000 νεφρώνες, αν και αυτός ο αριθμός ποικίλλει σημαντικά, με εκτιμήσεις που κυμαίνονται από 200,000 έως 2,000,{{8 }} νεφρώνες (49, 50). Μεγηράσκων,απώλεια του λειτουργικού αποθέματος νεφρώναεμφανίζεται με την πάροδο του χρόνου (51, 52). Ως εκ τούτου, η χαμηλή παροχή νεφρώνων κατά τη γέννηση σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης υπέρτασης και χρόνιας νεφρικής νόσου (ΧΝΝ) αργότερα στη ζωή (53-55). Επιπλέον, το CAKUT, το οποίο οδηγεί σε μειωμένη παροχή νεφρώνων και λειτουργία νεφρώνων, είναι η κύρια αιτία νεφρικής ανεπάρκειας στα παιδιά, με αποτέλεσμα σημαντική νοσηρότητα και θνησιμότητα που σχετίζεται με τη μεταμόσχευση και την αιμοκάθαρση (56, 57). Έτσι, μια καλύτερη κατανόηση των κυτταρικών και μοριακών μηχανισμών που διέπουν την καθιέρωση του αριθμού νεφρώνων και του φυσιολογικού σχηματισμού νεφρώνων παρέχει πληροφορίες για νέους τρόπους πρόβλεψης, πρόληψης και θεραπείας της παιδικής νεφρικής νόσου.

ΠΟΣΟ ΧΡΟΝΟΣ ΧΡΕΙΑΖΕΤΑΙ ΓΙΑ ΝΑ ΕΡΓΑΣΕΙ ΤΟ CISTANCHE ΓΙΑ ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΜΕ ΝΕΦΡΙΚΗ ΝΟΣΟ;

Ανάπτυξη μετανεφρικού νεφρούξεκινά γύρω στην εμβρυϊκή ημέρα 10,5 (E10,5) σε ποντίκια και γύρω στην πέμπτη εβδομάδα κύησης στον άνθρωπο (58). Σε απόκριση σε επαγωγικά σήματα από το μετανεφρικό μεσέγχυμα, ο ουρητηρικός οφθαλμός εκτείνεται από το ουραίο άκρο του πόρου Wolffian και εισβάλλει στο παρακείμενο μεσέγχυμα (Εικόνα 2). Ταυτόχρονα, τα μορφογόνα που προέρχονται από τον ουρητηρικό οφθαλμό επάγουν τη συμπύκνωση του μετανεφρικού μεσεγχύματος για να σχηματίσουν το μεσέγχυμα του καλύμματος (ονομάζονται επίσης πρόγονοι νεφρώνων) γύρω από τις άκρες του ουρητηρικού οφθαλμού. Καθώς η νεφρογένεση εξελίσσεται, ο ουρητηρικός οφθαλμός υφίσταται διαδοχικούς κύκλους διακλάδωσης, επιμήκυνσης και διαφοροποίησης για να δημιουργήσει τους συλλεκτικούς πόρους του νεφρού. Ένας υποπληθυσμός προγονικών νεφρώνων υφίσταται μεσεγχυματική-επιθηλιακή μετάβαση για να σχηματίσει νεφρικά κυστίδια, τα οποία μετά από πόλωση και επιμήκυνση γίνονται σωματικές δομές σε σχήμα κόμματος και S. Τέλος, το περιφερικό τμήμα του σώματος σχήματος S συγχωνεύεται με τον αγωγό συλλογής για να σχηματίσει έναν λειτουργικό νεφρώνα (59-61). Το σώμα σε σχήμα S υφίσταται περαιτέρω διαφοροποίηση για να σχηματίσει τους ώριμους κυτταρικούς τύπους του νεφρώνα, εκτός από τον αγωγό συλλογής. Τα στρωματικά προγονικά κύτταρα Foxd1+ βρίσκονται δίπλα σε προγονικούς νεφρώνες στην εξωτερική φλοιώδη ή νεφρογόνο ζώνη του αναπτυσσόμενου νεφρού (Εικόνα 2) (62). Τα σήματα από το στρώμα του φλοιού πιστεύεται ότι αναστέλλουν την επέκταση των προγονικών κυττάρων του νεφρώνα και διεγείρουν τη διαφοροποίησή τους, καθώς η αφαίρεση του νεφρικού στρώματος έχει ως αποτέλεσμα την εξασθενημένη διαφοροποίηση του προγονικού νεφρώνα (63). Τα προγονικά κύτταρα Foxd1+ δημιουργούν όλα τα στρωματικά κύτταρα στον μετανεφρικό νεφρό, συμπεριλαμβανομένων των νεφρικών φλοιωδών και μυελικών διάμεσων κυττάρων, περικυττάρων, περιαγγειακών ινοβλαστών, μεσαγγειακών κυττάρων και αγγειακών λείων μυϊκών κυττάρων (64, 65). Οι διαταραχές σε οποιοδήποτε στάδιο αυτής της διαδικασίας μπορούν να οδηγήσουν σε CAKUT, την κύρια αιτία παιδικής ΧΝΝ (66, 67).

Ο ώριμος νεφρώνας αποτελείται από ένα σπειράμα που λειτουργεί ως μονάδα διήθησης και ένα σωληνοειδές οπίσθιο διαμέρισμα απορρόφησης που υποδιαιρείται σε ένα εγγύς σπειροειδές σωληνάριο, έναν βρόχο Henle, έναν άπω περιελιγμένο σωληνάριο και έναν αγωγό συλλογής (Εικόνα 2). Ο φραγμός διήθησης του σπειράματος (το οποίο περιλαμβάνει το διαφραγμένο ενδοθήλιο, τη σπειραματική βασική μεμβράνη, τις διεργασίες του ποδιού και τα σχισμένα διαφράγματα των ποδοκυττάρων) επιτρέπει τη διήθηση του πλάσματος και των μικρών διαλυμένων ουσιών, ενώ συγκρατεί επιλεκτικά πρωτεΐνες όπως η λευκωματίνη και οι ανοσοσφαιρίνες (68, στο αίμα 69). Εν τω μεταξύ, το σωληνοειδές διαμέρισμα επαναρρόφησης είναι υπεύθυνο για τη διατήρηση της ομοιόστασης του νερού, την επαναρρόφηση διαλυμένων ουσιών (συμπεριλαμβανομένου νατρίου, καλίου, ασβεστίου, φωσφόρου, μαγνησίου, γλυκόζης και πολλών άλλων) και την απέκκριση οξέος και άλλων αποβλήτων.

MiRNA στον αναπτυσσόμενο νεφρό

Σε μελέτες σε διαγονιδιακά ποντίκια υπό όρους, τα miRNAs έχουν αναδειχθεί ως κρίσιμοι ρυθμιστές της γένεσης της μορφολογίας των νεφρών σε πολλαπλές κυτταρικές σειρές. Οι αρχικές μελέτες που αξιολογούσαν τον λειτουργικό ρόλο των miRNAs στην ανάπτυξη των νεφρών χρησιμοποίησαν την υπό όρους διαγραφή του Dicer (70) σε διαφορετικές νεφρικές σειρές. Ωστόσο, το Dicer είναι επίσης γνωστό ότι έχει ρόλους ανεξάρτητους από miRNA (71), γεγονός που έχει περιπλέξει την ερμηνεία αυτών των μοντέλων. Η υπό όρους διαγραφή του Dicer σε πρώιμο μετανεφρικό μεσεγχύμα ή πρόγονους νεφρώνων οδηγεί σε αυξημένη απόπτωση των προγονικών νεφρώνων, αυξημένα επίπεδα της προαποπτωτικής πρωτεΐνης Bim και πρόωρη διακοπή της νεφρογένεσης (72-75) (Πίνακας 1). Είναι ενδιαφέρον ότι η απώλεια της έκφρασης Bim σε προγεννητικούς νεφρώνες με έλλειψη Dicer μειώνει την απόπτωση και αποκαθιστά εν μέρει το σχηματισμό νεφρώνων. Δύο miRNA που εκφράζονται σε προγόνους νεφρώνων, τα miR-17 και miR-106, ταυτοποιήθηκαν ως καταστολείς της έκφρασης BIM (76). Μαζί, αυτά τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι τα miRNA ελέγχουν την ισορροπία μεταξύ επιβίωσης και απόπτωσης στους πρόγονους νεφρώνων για να εξασφαλίσουν το σχηματισμό ενός σωστού αριθμού νεφρώνων καθ' όλη τη διάρκεια της νεφρογένεσης.

Εικόνα 2. Σχηματική απεικόνιση των σταδίων ανάπτυξης μετανεφρικού νεφρού. Τα σήματα από τον οφθαλμό του ουρητήρα πυροδοτούν τη συμπύκνωση του μετανεφρικού μεσεγχύματος για να σχηματιστεί ένα κάλυμμα προγονικών νεφρώνων (μεσέγχυμα καπακιού) γύρω από τις άκρες του ουρητηρικού οφθαλμού. Το μεσέγχυμα του καλύμματος υφίσταται μια μεσεγχυματική-επιθηλιακή μετάβαση για να σχηματίσει νεφρικά κυστίδια, τα οποία αναπτύσσονται διαδοχικά σε σώματα σχήματος κόμματος και S. Αυτές οι δομές συνδέονται με τον μίσχο του ουρητηρικού οφθαλμού, ο οποίος δημιουργεί τον αγωγό συλλογής. Τα κύτταρα στην εγγύς περιοχή του σώματος σχήματος S διαφοροποιούνται σε εξειδικευμένα επιθηλιακά κύτταρα του ώριμου νεφρικού σωληναρίου (δηλαδή, ποδοκύτταρα και κύτταρα κάψουλας Bowman), ενώ τα κύτταρα στο μεσαίο και άπω τμήμα διαφοροποιούνται στα σωληνοειδή τμήματα του νεφρώνα (εγγύς σωληνάρια , βρόχους του Henle και άπω σωληνάρια). Δημιουργήθηκε με το BioRender.com.

Η υπό όρους διαγραφή του Dicer στη σειρά των ουρητηρικών οφθαλμών οδηγεί σε ένα φάσμα ανωμαλιών που μοιάζουν έντονα με το CAKUT, συμπεριλαμβανομένης της νεφρικής δυσπλασίας και της ανάπτυξης κύστεων του αγωγού συλλογής (73, 77, 78). Ο πρόωρος τερματισμός της διακλαδωτικής μορφογένεσης (σε απόκριση στη μειωμένη έκφραση του Wnt11 και του c-Ret από τον ουρητηρικό οφθαλμό) είναι πιθανώς ο κύριος παράγοντας που συμβάλλει στη νεφρική δυσπλασία (73). Η έναρξη του σχηματισμού κύστης εμφανίζεται περίπου στο E15,5 και σχετίζεται με ελαττώματα στο μήκος των πρωτογενών βλεφαρίδων, αυξημένο αποπτωτικό κυτταρικό θάνατο και υπερβολικό κυτταρικό πολλαπλασιασμό (73). Καθώς το Dicer έχει σημαντικούς ρόλους ανεξάρτητους από miRNA στο κύτταρο, η υπό όρους διαγραφή του Dgcr8 έχει χρησιμοποιηθεί για να επιβεβαιωθεί ότι οι φαινότυποι που παρατηρούνται στα υπό όρους μοντέλα Dicer-knockout είναι πράγματι το αποτέλεσμα απώλειας miRNAs. Ζώα με διαγραφή Dgcr8 στον άπω νεφρώνα και παράγωγα του συλλεκτικού πόρου αναπτύσσουν υδρονέφρωση και κύστεις συλλεκτικού πόρου (79), έναν φαινότυπο που μοιάζει με CAKUT που μοιάζει με την απώλεια της δραστηριότητας του Dicer στη γενεαλογία του ουρητηρικού οφθαλμού.

Μελέτες από δύο ανεξάρτητες ομάδες έδειξαν ότι η αφαίρεση του Dicer από τη σειρά του νεφρικού στρώματος Foxd1+ και των παραγώγων του οδηγεί σε ένα φάσμα νεφρικών ανωμαλιών, με σταθερά ευρήματα σχετικά με υποπλαστικούς νεφρούς, μειωμένους αριθμούς σπειραμάτων, ανώμαλη σπειραματική ωρίμανση και ελαττωματικά αγγειακά μοτίβο (80, 81). Αν και και οι δύο ομάδες περιέγραψαν σε μεγάλο βαθμό συμβατούς φαινοτύπους χρησιμοποιώντας παρόμοια μοντέλα ποντικιών, σημειώθηκαν δύο διακριτές διαφορές. Nakagawa et al. παρατήρησε έλλειψη του έσω μυελού και της θηλής, καθώς και μείωση της νεφρογόνου ζώνης (80). Αντίθετα, οι Phua et al. έδειξε επέκταση του πληθυσμού των προγονικών νεφρώνων και διατήρησε τη νεφρική θηλή (81). Nakagawa et al. πρότεινε ότι αυτά τα ελαττώματα σχετίζονται με τη διαταραχή της σηματοδότησης της οδού Wnt, με αποτέλεσμα αλλαγές στη μετανάστευση και τον πολλαπλασιασμό των στρωματικών κυττάρων, λόγω μείωσης της ρύθμισης των miRNA των στρωματικών κυττάρων, miR-214, miR-199a{{7 }}p και miR-199a-3p (80). Η μελέτη των Phua et al. πρότεινε ότι οι αλλαγές στα αποπτωτικά προγράμματα (συμπεριλαμβανομένης της αυξημένης έκφρασης των γονιδίων τελεστών Bim και p53) συμβάλλουν σε φαινοτυπικά ελαττώματα (81). Είναι κατανοητό ότι οι διαφορές γενετικού υποβάθρου και/ή η αποτελεσματικότητα του ανασυνδυασμού με μεσολάβηση Cre μπορεί να ευθύνονται για τις διαφορές που περιγράφουν αυτές οι μελέτες. Ωστόσο, οι περιγραφόμενοι φαινότυποι συνάδουν με τους γνωστούς πολύπλευρους ρόλους του νεφρικού στρώματος στην ανάπτυξη των νεφρών και οι μηχανισμοί που κρύβονται πίσω από αυτούς τους φαινοτύπους είναι πιθανώς περίπλοκοι δεδομένης της φύσης της διαγραφής του Dicer. Απαιτούνται περαιτέρω μελέτες που εξετάζουν συγκεκριμένα miRNA σε διάφορους στρωματικούς υποπληθυσμούς για τον καλύτερο προσδιορισμό των ρυθμιστικών μηχανισμών που παίζουν.

Πιο πρόσφατη εργασία έχει ασχοληθεί με το ζήτημα της λειτουργίας συγκεκριμένων miRNAs τόσο στους αναπτυσσόμενους νεφρούς όσο και στους πρόγονους νεφρώνων. Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο ανθρώπινων εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων, οι Bantounas et al. έδειξε ότι η αναστολή του συμπλέγματος miR-199a~214 έχει ως αποτέλεσμα δυσμορφικά σπειράματα, ανώμαλα εγγύς σωληνάρια, μειωμένη έκφραση WT1 και αυξημένα διάμεση τριχοειδή αγγεία σε νεφροειδή οργανοειδή (82). Είναι ενδιαφέρον ότι η συνολική διαγραφή του ανταποκρινόμενου στην υποξία miR-210 έχει ως αποτέλεσμα ένα ειδικό για τον άνδρα έλλειμμα νεφρώνων (83). Για παράδειγμα, η υπό όρους διαγραφή του συμπλέγματος miR-17~92 σε προγόνους νεφρώνων και των παραγώγων τους σε ποντίκια βλάπτει τον πολλαπλασιασμό των προγονικών κυττάρων και μειώνει τον αριθμό των αναπτυσσόμενων νεφρώνων. Ως αποτέλεσμα, τα μεταλλαγμένα ποντίκια αναπτύσσουν πρωτεϊνουρία, νεφρική ίνωση και μειωμένη νεφρική λειτουργία (84). Τα μη ρυθμισμένα επίπεδα του γονιδίου στόχου miR-17~92, CFTR, εμπλέκονται στον ελαττωματικό πολλαπλασιασμό των προγονικών κυττάρων και στη μειωμένη παροχή νεφρώνων σε αυτό το μοντέλο ποντικού (85).

Η αλληλουχία μικρών RNA (smRNA-Seq) χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο για το προφίλ των προτύπων έκφρασης miRNA και για την ανακάλυψη νέων ειδών miRNA. Το smRNA-Seq των νεφρογόνων μεσεγχυματικών κυττάρων E15.5 εντόπισε 162 σχολιασμένα miRNA που εκφράζονται διαφορετικά σε αυτόν τον κυτταρικό πληθυσμό σε σύγκριση με ολόκληρους νεφρούς και 49 νέα είδη miRNA (86). Είναι ενδιαφέρον ότι τα επίπεδα των miRNA της οικογένειας miR-200 μειώθηκαν σημαντικά στους προγονικούς νεφρώνες. Δεδομένου ότι τα μέλη της οικογένειας miR-200 είναι βασικοί ρυθμιστές της μετάβασης μεσεγχυματικού-επιθηλίου στον συλλεκτικό πόρο (87), εικάζουμε ότι η έκφρασή τους μπορεί να ρυθμιστεί αυστηρά για να διασφαλιστεί η φυσιολογική επιθηλιακή διαφοροποίηση των προγονικών νεφρώνων κατά την ανάπτυξη των νεφρών.

Λειτουργία MiRNA στον ώριμο νεφρώνα

Εκτός από την απαίτησή τους κατά την ανάπτυξη των νεφρών, τα miRNA ρυθμίζουν πολυάριθμες βιολογικές διεργασίες στις κύριες κυτταρικές σειρές που σχηματίζουν τον ώριμο νεφρώνα (69, 88-91). Σε συμφωνία με αυτό, έχει περιγραφεί ειδική έκφραση miRNA κατά τμήματος κατά μήκος του νεφρώνα, συμπεριλαμβανομένων των miR-143 και miR-195a στο σπειράμα, miR-107 και miR{{7} }a στο εγγύς σωληνάριο, miR-193 και miR-378a στο παχύ ανιόν άκρο, miR-874 και miR-155 στο άπω εσπειρωμένο σωληνάριο και miR{{ 12}}c στον αγωγό συλλογής (87). Επιπλέον, λειτουργικές μελέτες σε διαμερίσματα του ώριμου νεφρώνα υποστηρίζουν διακριτούς ρόλους για τα miRNA.

Τα ποντίκια που στερούνται είτε Dicer είτε Drosha σε ποδοκύτταρα παρουσιάζουν έντονη πρωτεϊνουρία, σπειραματοσκλήρωση και ταχεία εξέλιξη σε νεφρική ανεπάρκεια, δευτερογενή σε διαταραχή του φραγμού σπειραματικής διήθησης (90-93). Οι αναλύσεις in silico αποκάλυψαν ότι διάφορα ρυθμισμένα προς τα πάνω μεταγραφήματα σε μεταλλαγμένα σπειράματα περιέχουν αλληλουχίες-στόχους για μέλη της οικογένειας miR-30. Ως και τα τέσσερα μέλη της οικογένειας miR-30 (miR-30c-1, miR-30b, miR-30d και miR-30c{ {9}}) εκφράζονται κανονικά σε υψηλό βαθμό στα ποδοκύτταρα, αυτά τα miRNA μπορεί να είναι υπεύθυνα για τις ανωμαλίες των ποδοκυττάρων και τη διαταραχή του φραγμού σπειραματικής διήθησης σε μεταλλαγμένους ποντικούς (91).

Κάπως απροσδόκητα, η διαγραφή του Dicer από τα εγγύς σωληνάρια των μεταγεννητικών θηλαστικών δεν επηρεάζει την ανάπτυξη, την ιστολογία ή τη λειτουργία των νεφρών, αλλά προστατεύει από τραυματισμό νεφρικής ισχαιμίας/επαναιμάτωσης. Τα μεταλλαγμένα ποντίκια παρουσιάζουν καλύτερη λειτουργία των νεφρών, μειωμένη νεφρική βλάβη, χαμηλότερη σωληναριακή απόπτωση και βελτιωμένη επιβίωση σε σύγκριση με τους συγγενείς τους με WT (94). Αυτό πιθανότατα αντανακλά το "άθροισμα" της επίδρασης της διαγραφής πολλαπλών miRNAs στο εγγύς σωληνάριο, καθώς άλλες εργασίες έχουν δείξει έκτοτε ότι η έκφραση συγκεκριμένων miRNAs είναι προστατευτική στη νεφρική ισχαιμία/ τραυματισμό επαναιμάτωσης (π.χ. miR-16 και miR-21; ενώ άλλοι είναι επιβλαβείς (π.χ. miR-182, αναφ. 97).

Αν και τα miRNAs φαίνεται να είναι απαραίτητα για τη λειτουργία του εγγύς σωληναρίου, είναι απαραίτητα για τους απομακρυσμένους νεφρώνες και τη συλλογή ομοιόστασης του αγωγού (79, 88, 98). Η συλλογή ειδικής αδρανοποίησης του αγωγού του Dicer και άλλων κρίσιμων γονιδίων που σχετίζονται με τη βιογένεση του miRNA (συμπεριλαμβανομένων των Dgcr8, Ago1, 2, 3 και 4) προκαλεί νεφρική ανεπάρκεια σε ενήλικα ποντίκια λόγω προοδευτικής σωληναριδικής ίνωσης και διάμεσης φλεγμονής (88). Προηγείται μερική επιθηλιακή-μεσεγχυματική μετάβαση (EMT) των συλλεκτικών κυττάρων του πόρου και μείωση της ρύθμισης των μελών της οικογένειας miR{12}}, τα οποία αναστέλλουν την EMT (88). Ομοίως, η αφαίρεση είτε του Dicer είτε του Dgcr8 από παράγωγα άπω νεφρώνα και ουρητηρικού οφθαλμού, αντίστοιχα, έχει ως αποτέλεσμα νεφρικές ανωμαλίες και νεφρική ανεπάρκεια (78, 98), οι οποίες τελικά σχετίζονται με την υπορρύθμιση των μελών της οικογένειας miR-200 (98). Η αυξημένη έκφραση του γονιδίου στόχου miR-200 Pkd1 σε αυτά τα μεταλλαγμένα ποντίκια διαταράσσει τη σωληνογένεση και παράγει δομές που μοιάζουν με κύστη (98). Αυτές οι διαφορές στην απαίτηση για λειτουργικά miRNA στα εγγύς σωληνάρια και τον περιφερικό νεφρώνα/συλλεκτικό πόρο μπορεί να εξηγηθούν από την τμηματική κατανομή των miRNA κατά μήκος του νεφρώνα και του αγωγού συλλογής στους νεφρούς WT (88).

Η διαγραφή του Dicer σε κύτταρα που εκκρίνουν ρενίνη στη συσκευή του παρασπειραματικού συστήματος έχει ως αποτέλεσμα έλλειμμα παρασπειραματικών κυττάρων, μειωμένα επίπεδα ρενίνης στην κυκλοφορία με επακόλουθη μείωση της αρτηριακής πίεσης, μειωμένη νεφρική λειτουργία, ριγέ μοτίβο διάμεσης ίνωσης και αγγειακές ανωμαλίες (89). Η μείωση στα παρασπειραματικά κύτταρα υποδηλώνει την απαίτηση για ώριμα miRNAs στη διατήρηση του φαινοτύπου τους. Αργότερα, τα miR-330 και miR-125b-5p αναγνωρίστηκαν ως πιθανοί υποψήφιοι που είτε αναστέλλουν είτε προάγουν, αντίστοιχα, τον φαινότυπο των λείων μυών των παρασπειραματικών κυττάρων (99).

Άλλοι ενεργοί τομείς έρευνας για τα miRNAs στην οξεία νεφρική βλάβη (8–10), την πολυκυστική νεφρική νόσο (11) και τη μεταμόσχευση νεφρού (10), έχουν εξεταστεί πλήρως σε άλλες πρόσφατες ανασκοπήσεις.

MiRNA σε παιδιατρικές νεφρικές ασθένειες Σε αυτή την ενότητα, παρέχουμε μια επισκόπηση του ρόλου των miRNA στις αναπτυξιακές νεφρικές παθήσεις, συμπεριλαμβανομένων των όγκων CAKUT και Wilms. Το CAKUT είναι από τις πιο συχνές μορφές δυσπλασιών κατά τη γέννηση, επηρεάζοντας περίπου 3-7 στις 1000 γεννήσεις ζωντανών γεννήσεων (100). Η διαταραχή της ανάπτυξης των νεφρών και του κατώτερου ουροποιητικού συστήματος οδηγεί σε ένα ευρύ φάσμα κλινικών εκδηλώσεων που παρατηρούνται στο CAKUT, συμπεριλαμβανομένων νεφρικών ανωμαλιών (π.χ. νεφρική αγένεση, νεφρική υποπλασία και δυσπλασία και πολυκυστικοί δυσπλαστικοί νεφροί), ουρητηροπυελικές ανωμαλίες (δηλ. απόφραξη της ουρητηροπυελικής συμβολής), διπλό σύστημα συλλογής και ανωμαλίες της ουροδόχου κύστης και της ουρήθρας (101-103). Αυτή η φαινοτυπική ετερογένεια είναι πιθανό να οφείλεται σε πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ γενετικών, επιγενετικών και/ή προγεννητικών περιβαλλοντικών παραγόντων που επηρεάζουν την ανάπτυξη των νεφρών και του κατώτερου ουροποιητικού συστήματος, με αποτέλεσμα το CAKUT (101). Το μεγαλύτερο μέρος της τρέχουσας γνώσης μας για την παθογένεια του CAKUT έχει προκύψει από μοντέλα ποντικών και συνδρομικές μορφές του CAKUT. Αυτές οι μελέτες οδήγησαν στην ταυτοποίηση πολλών γονιδίων CAKUT, πολλά από τα οποία εμπλέκονται στην πρώιμη ανάπτυξη των νεφρών, συμπεριλαμβανομένων των PAX2, SALL1, HNF1B, EYA1, GATA3, RET, WNT4, GDNF, SIX1, SIX2 και άλλων (101, 104, 105). Ωστόσο, μεμονωμένες μεταλλάξεις ή παραλλαγές αριθμού αντιγράφων σε γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες δεν εξηγούν την πλειοψηφία των περιπτώσεων CAKUT (~80%) (101, 106).

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η εξάντληση των ώριμων miRNAs από διαφορετικές κυτταρικές σειρές του αναπτυσσόμενου νεφρού σε μοντέλα ποντικών οδηγεί σε νεφρικές ανωμαλίες που μιμούνται το ανθρώπινο CAKUT (73, 74, 78, 79). Επιπλέον, οι διαγραφές της βλαστικής σειράς του MIR17HG, που κωδικοποιεί το σύμπλεγμα miR-17~92, προκαλούν σύνδρομο Feingold τύπου 2 στους ανθρώπους (107). Αν και ένας νεφρικός φαινότυπος σε ασθενείς με σύνδρομο Feingold τύπου 2 με μεταλλάξεις MIR17HG παραμένει απροσδιόριστος, έχει αναφερθεί συχνότητα εμφάνισης CAKUT 18% σε περιπτώσεις συνδρόμου Feingold που σχετίζονται με μεταλλάξεις MYCN (108, 109). Μαζί, αυτές οι παρατηρήσεις υποδηλώνουν ότι μεταλλάξεις στα miRNAs που εκφράζονται κατά την ανάπτυξη των νεφρών μπορεί να προκαλέσουν CAKUT στους ανθρώπους, ιδιαίτερα καθώς πολλά miRNA διατηρούνται σε μεγάλο βαθμό μεταξύ ποντικών και ανθρώπων.

Για να ελεγχθεί αυτή η υπόθεση, μια μελέτη διερεύνησε 1248 ασθενείς με μη συνδρομικό CAKUT από 980 οικογένειες και αναζήτησε μεταλλάξεις σε 96 περιοχές βλαστικού βρόχου 73 γονιδίων miRNA νεφρικής ανάπτυξης (106). Εντός αυτής της κοόρτης, εντοπίστηκαν 31 άτομα με 17 διαφορετικές παραλλαγές ενός νουκλεοτιδίου που επηρεάζουν 16 διαφορετικά γονίδια miRNA. Μεταξύ αυτών, δύο νέες παραλλαγές των miRNAs βρέθηκαν να είναι δυνητικά παθογόνες. Το MIR19B1 (μέλος του συμπλέγματος miR-17~92) συσχετίστηκε με την παρουσία δεξιού νεφρικής αγένεσης και το MIR99A συσχετίστηκε με σοβαρή κυστεοουρητηρική παλινδρόμηση και νεφρική πτώση. Αυτός ο εκπληκτικά χαμηλός αριθμός υποψήφιων παθογόνων παραλλαγών οφείλεται εν μέρει στους περιορισμούς αυτής της μελέτης, καθώς η ανάλυση έλαβε υπόψη μόνο μεταλλάξεις σε γονίδια miRNA που συμπεριλήφθηκαν στην προσέγγιση υποψηφίων γονιδίων και δεν ανίχνευσε παραλλαγές αριθμού αντιγράφων και μεγάλες αναδιατάξεις DNA (106). .

Σε μια εναλλακτική προσέγγιση, τμήματα ουρητήρα από ασθενείς με ποικιλία CAKUT αναλύθηκαν για διαφορική έκφραση μεταγραφής μέσω μικροσυστοιχίας, για παρουσία βιοπληροφορικά προβλεπόμενων στόχων miRNA και ώριμα miRNA μέσω qPCR (110). Χρησιμοποιώντας αυτήν την πολύπλευρη προσέγγιση, επτά miRNAs ταυτοποιήθηκαν με πιθανούς ρόλους στο CAKUT και μεταξύ αυτών, το has-miR-144 αυξήθηκε σημαντικά σε ασθενείς με CAKUT. Η ανάλυση γονιδιακής οντολογίας έδειξε ότι τα προβλεπόμενα γονίδια-στόχοι has-miR-144 συμβάλλουν στις βιολογικές διεργασίες που εμπλέκονται στην ανάπτυξη του CAKUT, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης σωλήνα (22 γονίδια στόχοι), της ανάπτυξης του ουρογεννητικού συστήματος (18 γονίδια στόχοι), της ανάπτυξης των νεφρών (14 γονίδια-στόχοι) , και ανάπτυξη εμβρυϊκών οργάνων (18 γονίδια-στόχοι) (110).

Απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για τον καθορισμό των μοριακών μηχανισμών που διέπουν τους παθογόνους ρόλους των miRNAs στο CAKUT. Τα ευρήματα από τέτοιες μελέτες θα είναι κρίσιμα για τη βελτίωση της φροντίδας των ασθενών με CAKUT και την πρόληψη της εξέλιξης τους σε ΧΝΝ, την παροχή κατάλληλης γενετικής συμβουλευτικής για τους ασθενείς και τις οικογένειές τους και την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών στρατηγικών.