在糖尿病肾病中，源自肾小管上皮细胞的胞外体miR-20a-5p通过靶向肌球蛋白X来调控足细胞细胞骨架的重塑

《Diabetology & Metabolic Syndrome》：Exosomal miR-20a-5p derived from renal tubular epithelial cells regulates podocyte cytoskeletal remodeling via targeting myosin X in diabetic kidney disease

　　

摘要

背景

肾小管上皮细胞在糖尿病肾病的发病机制中扮演着越来越重要的角色，通常在肾小球功能出现异常之前，肾小管就已经受到损伤。作为细胞间通讯的重要介质，外泌体可能在不同类型的肾脏细胞之间传递信号。然而，来自肾小管上皮细胞的外泌体在调节足细胞功能方面的具体作用，尤其是在糖尿病肾病早期阶段，目前仍不清楚。

方法

首先从在高葡萄糖和棕榈酸条件下培养的肾小管上皮细胞中分离出外泌体，将其给予野生型小鼠，或与培养的足细胞共同培养，以评估其生物学效应。同时，也从糖尿病肾病患者的外周血中分离出外泌体，分析其作用。此外，还从在高葡萄糖和棕榈酸条件下培养的HK-2细胞中分离出外泌体，对其进行miRNA测序，再通过miRDB数据库预测其靶标。通过在db/m和db/db小鼠中分别利用腺相关病毒实现miR-20a-5p的过表达和敲低，来研究其在体内的功能作用。另外，还建立了HK-2细胞与足细胞的体外共培养系统，以模拟肾小管与足细胞之间的相互作用。最后，通过双荧光素酶报告实验、共免疫沉淀以及分子动力学模拟，研究了肌球蛋白X与F-肌动蛋白之间的分子相互作用。

结果

在高葡萄糖和棕榈酸处理过的肾小管上皮细胞产生的外泌体会导致足细胞足突消失，并降低包括nephrin、CD2AP和肌球蛋白X在内的关键细胞骨架相关蛋白的表达。外泌体miRNA测序结果显示，在糖尿病状态下，miR-20a-5p是上调最显著的miRNA。在db/m小鼠中过表达miR-20a-5p会重现足细胞损伤，而在db/db小鼠中敲低该分子则能减轻足突消失的情况。双荧光素酶实验表明，miR-20a-5p直接作用于myo10基因的3′非翻译区。敲低myo10会破坏其与F-肌动蛋白的结合，同时降低细胞骨架调控蛋白的表达。分子动力学模拟则用于分析肌球蛋白X与F-肌动蛋白的结构稳定性及相互作用动态。在共培养系统中，miR-20a-5p会改变HK-2细胞的特性，进而显著影响足细胞的形态和F-肌动蛋白的完整性，从而证实了它通过外泌体介导的信号通路发挥调控作用。

结论

本研究确定miR-20a-5p是糖尿病状态下肾小管上皮细胞释放的一种重要外泌体介质，它通过靶向myo10参与足细胞细胞骨架的重塑。这些发现为了解肾小管与肾小球之间的病理相互作用提供了新视角，同时也表明外泌体介导的miRNA信号传导可能是糖尿病肾病早期的治疗靶点。