慢性肾脏病（chronic kidney disease,CKD）是指肾脏结构或功能异常持续超过3个月的疾病，其特征是肾功能的丧失，最终导致肾衰竭和终末期肾病。CKD影响着全球8%～15%的人口，全球约有8亿人患有CKD，且发病率和患病率呈上升趋势，严重危害着人类生命健康。肾脏纤维化是指细胞外基质（extracellular matrix,ECM）过度积累，破坏和替代导致器官功能衰竭的功能性实质病理过程，它被认为是CKD的最终病理过程和潜在的治疗靶点。因此，可以通过研究肾脏纤维化的发生、发展机制来靶向肾脏纤维化，进而延缓CKD。外泌体是细胞分泌的一类粒径为30～150 nm的微小囊泡。近年来，研究表明外泌体中的微小核糖核酸（micro ribonucleic acid,miRNA）在肾脏纤维化的发生、发展机制中发挥着关键的作用。因此，本文通过归纳外泌体中的miRNA在肾脏纤维化发病机制过程中的作用，以期为靶向肾脏纤维化和延缓CKD提供新的方向。

一、外泌体和miRNA的概念

外泌体是一种直径为30～150 nm的脂质双分子层囊泡，由几乎所有类型的细胞在生理和病理条件下通过胞吐分泌而成，其中包含了多种生物分子如脂类、蛋白质和核酸等。它存在于多种体液中，如血液、尿液、羊水、唾液、脑脊液和母乳，并可被靶细胞摄取，进而在局部或远处的细胞间传递生物信号，因此被广泛用作生物标志物、疫苗、药物载体和治疗工具等[1-2]。miRNA是一类长度为17～24 nt的小分子非编码RNA，通过与靶信使核糖核酸（messenger RNA,mRNA）的3’非翻译区或开放阅读框区域结合，进而通过抑制翻译和使mRNA不稳定来抑制靶基因的表达。已有证据表明，miRNA参与多种生物学活动，如细胞增殖、细胞分化、细胞迁移以及疾病的起始和进展。外泌体中的核酸包括mRNA、miRNA以及其他非编码RNA[3]，因此外泌体中的miRNA可以用来研究一些疾病的发生、发展和治疗。外泌体可以多种途径和方式与受体细胞相互作用进而发挥作用，其与受体细胞相互作用的机制包括：外泌体与细胞结合通过受体-配体相互作用进行通讯；外泌体可能与靶细胞膜结合或融合，将外泌体表面蛋白和细胞质传递给受体细胞；外泌体还可能通过被受体细胞内吞等机制被摄取。因此，外泌体中的miRNA可以通过“RNA穿梭”被递送到另一种细胞，可以改变受体细胞的蛋白质生产和基因表达，进而在靶细胞内发挥功能，该过程在血管生成、造血、胞吐和肿瘤形成等过程中发挥关键作用[4]。近年来，研究发现外泌体中的miRNA在肾脏纤维化中具有重要的调控机制和功能，并逐渐成为研究的热点。然而，外泌体中的mi RNA在肾脏纤维化发病机制过程中的具体作用仍需进一步的研究和发现。

二、肾脏纤维化和CKD的概念以及联系

CKD是指肾脏结构或功能异常持续超过3个月的疾病，临床上常用的诊断标准是估算肾小球滤过率<60 mL·min-1·（1.73 m2）-1或尿白蛋白/肌酐比值≥30 mg/g。然而，CKD不仅仅是一个单一的疾病状态，而是一个复杂的病理过程，其中包括进行性不可逆的肾单位丢失、微血管损伤、再生能力下降、炎症、氧化应激和代谢改变。这些因素共同作用，最终导致肾衰竭和终末期肾病[5]。在CKD的发展过程中，肾脏纤维化起着关键作用。肾脏纤维化是指细胞外基质过度积累，破坏和替代导致器官功能衰竭的功能性实质病理过程，其主要包括肾小球硬化、肾小管间质纤维化和血管动脉硬化。它是任何持续、慢性肾损伤或适应性修复不良所共有的最终病理过程[6]，也是CKD的标志和潜在的治疗靶点[7]。此外，肾脏纤维化代表了几乎所有慢性和进行性肾病的共同最终途径，是在CKD发生的慢性损伤过程中，纤维化基质沉积持续不受控制，最终破坏器官结构，减少血液供应，扰乱器官功能，而且纤维化降低了组织修复的能力，最终导致肾功能衰竭[8]。因此，肾脏纤维化和CKD之间有密切的联系，通过靶向治疗肾脏纤维化的方法，可以延缓CKD的发生、发展。

三、肾脏纤维化的主要调控机制

根据肾脏的组织学结构，肾脏纤维化有3个主要成分：肾间质纤维化、肾小球硬化和血管纤维化[6]。因此，我们可以通过概述肾间质纤维化、肾小球硬化和血管纤维化的主要调控机制来反映肾脏纤维化的主要调控机制。（1）肾间质纤维化：肾间质纤维化的特征是ECM的沉积，ECM具有复杂的结构，由各种分子组成，如Ⅰ～Ⅶ型胶原、层粘连蛋白、纤连蛋白、蛋白聚糖和弹性蛋白[9]。肾间质纤维化涉及的细胞包括肾小管上皮细胞（renal tubular epithelial cell,TEC）、成纤维细胞、纤维细胞、肌成纤维细胞、单核/巨噬细胞和肥大细胞，它们之间存在复杂的、尚未完全确定的细胞-分子相互作用。此外，其涉及的分子介质众多，如转化生长因子（transforming growth factor,TGF)β1、骨形态发生蛋白、血小板衍生生长因子和肝细胞生长因子等通路[10]。许多细胞因子参与这一过程，导致肾间质成纤维细胞向活化的肌成纤维细胞表型分化，在这些细胞因子中，TGF-β1被认为是肾脏纤维化的主要调节因子。TGF-β1主要由损伤组织中炎症反应的巨噬细胞分泌，其与受体相互作用导致信号转导和转录激活因子3、表皮生长因子受体和c-Jun氨基末端激酶/Notch受体2信号通路的激活，促进胶原等ECM成分的过度沉积。其他类型的细胞包括TEC、造血细胞和内皮细胞也参与胶原的产生[11]。（2）肾小球硬化：肾小球包含4种不同的细胞类型，即内皮细胞、足细胞、系膜细胞和壁层上皮细胞。足细胞具有非常有限的再生潜力，而系膜细胞和壁层上皮细胞都能够再生、增殖和产生ECM。在病理条件下，这些细胞的增殖速度加快，这也破坏了肾小球结构，可能导致肾小球硬化。内皮细胞也可能在损伤后再生并产生肾小球基底膜，从而可能导致肾小球纤维化。肾小球通常是最先暴露于各种病理刺激的部位，这些刺激是由高血压或糖尿病等全身性疾病引起的，这也是世界范围内肾小球疾病常见和主要的原因。（3）血管纤维化：血管纤维化主要表现在内膜的纤维化增厚和外膜的纤维化扩张，可以导致血管稀疏[5]。血管稀疏是指毛细血管密度的减少导致缺血和缺氧的情况，进而可以引起肾脏纤维化。血管稀疏与内皮细胞的凋亡、脱落和功能障碍有关，导致血管稀疏的主要血管生成因子有血管内皮生长因子、血管生成素和血管生成蛋白富亮氨酸α2糖蛋白1等[6]。此外，表观遗传学调控也在肾脏纤维化的发生、发展机制中发挥重要作用。表观遗传修饰被定义为在不改变DNA序列的情况下，任何潜在的、稳定的、理想的、可遗传的基因表达或细胞表型的改变。常见的表观遗传调控包括染色质致密化、DNA甲基化、组蛋白乙酰化/去乙酰化和RNA的非编码序列。这些修饰主要增加促炎和促纤维化细胞因子的产生，如单核细胞趋化蛋白1、补体蛋白3、TGF-β1，这些细胞因子已被证明可使炎症持续存在，促进上皮-间质转化（epithelial mesenchymal transition,EMT），最终导致肾脏纤维化[12]。因此，在未来可以通过进一步的研究来更详细和更深入地阐明和完善肾脏纤维化发生、发展的主要调控机制，进而有利于靶向治疗肾脏纤维化。

四、不同来源的外泌体中的miRNA调控肾脏纤维化的相关机制

外泌体广泛分布于所有组织、细胞间隙和体液[13]。它是由几乎所有类型细胞分泌到细胞外空间的膜性纳米级囊泡，其中包括间充质干细胞（mesenchymal stem cell,MSC）、免疫细胞、神经元、癌细胞、上皮细胞、骨细胞和肌细胞，存在于血液、唾液、尿液、羊水、脑脊液等不同体液中[14]。因此，具有许多来自其亲本细胞的功能，并具有增强的稳定性[15]。然而，在肾脏纤维化领域，外泌体中的miRNA主要来自MSC、TEC和其他一些组织中的细胞，通过探讨不同来源的外泌体中的miRNA调控肾脏纤维化的机制对于更好地理解肾脏纤维化的发生、发展具有重要意义，同时未来的研究有望进一步在肾脏纤维化领域发现和研究更多外泌体miRNA来源的细胞或组织，进而更全面、深入和系统地研究外泌体中的miRNA在肾脏纤维化中的作用机制。

1. MSC来源的外泌体miRNA

MSC是一种具有多向分化潜能的细胞，在再生医学和组织修复中起着重要作用。MSC可从多种组织中分离得到，包括脐血、脐带、骨髓、脂肪组织、牙髓、胎盘、羊水、脑、肝、肾、脾、肺、胰腺和胸腺等。MSC通过分泌外泌体来发挥作用，外泌体不仅具有与MSC相同的功能，还具有靶向递送、低免疫原性和高修复性等优点[16]。此外，MSC来源的外泌体因其抗凋亡、抗炎和促血管生成作用，所以可以成为治疗肾脏纤维化的有前景策略[17-19]。研究表明，MSC释放的外泌体能与受体细胞相互作用，并将其内容物转运到受体细胞的细胞质中，如功能蛋白、可翻译的mRNA和其miRNA[20]。因此，可以通过研究MSC来源的外泌体miRNA调控肾脏纤维化的机制来更好地靶向治疗肾脏纤维化。

目前的研究显示，MSC来源的外泌体miRNA主要通过抑制以下3个途径来改善肾脏纤维化：TEC的糖酵解、EMT、凋亡、炎症和自噬等活动；间质细胞的活化；肾小球系膜细胞的增生。MSC来源的外泌体miRNA可以通过调控肾小管上皮细胞的活动进而抑制肾间质纤维化。研究表明，MSC通过外泌体转移miR-122a来抑制自噬进而减轻TGF-β诱导的肾小管上皮细胞纤维化[21]，通过靶向递送mi R-186-5p与Smad5的3’-UTR直接结合下调Smad5表达抑制ECM蛋白的积累和TEC的EMT以及细胞凋亡[22]，以及通过miR-374a-5p调控丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases,MAPK)6/Mapkap激酶5/Yes相关蛋白轴来抑制TGF-β1诱导的TEC凋亡[23]，进而抑制肾脏纤维化的发生。此外，来自人脐带间充质干细胞的外泌体mi R-335-5p可以降低TGF-β1诱导的ADAM19蛋白水平，减轻TEC的炎症和EMT[24]。此外，骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cell,BMSC）来源的miR-21a-5p抑制磷酸果糖激酶肌肉亚型的表达，从而减弱TEC的糖酵解，显著改善单侧输尿管梗阻诱导的肾脏纤维化[25]。MSC来源的外泌体可以通过调控间质细胞的活动进而抑制肾间质纤维化。研究表明，BMSC来源的外泌体miR-34c-5p通过CD81-EGFR配体-受体复合物进入周细胞、成纤维细胞和巨噬细胞，进而通过核心岩藻糖基化抑制多种蛋白的表达，减少细胞活化，改善肾间质纤维化[26]。此外，MSC来源的外泌体miRNA可以通过调控肾小球系膜细胞增生来抑制肾脏纤维化。研究表明，脂肪源性间充质干细胞衍生的外泌体携带miRNA-125a，通过靶向组蛋白脱乙酰酶1和下调内皮素1来减轻肾小球系膜细胞增生引起的肾脏纤维化，从而预防糖尿病肾脏疾病（diabetic kidney disease,DKD)[27]。

MSC来源的外泌体可以通过分泌不同种类的miR-NA进而通过多种机制来抑制肾脏纤维化，进而延缓CKD的发生、发展，未来的研究可以通过以下途径进一步探索MSC来源的外泌体miRNA调控肾脏纤维化的机制：（1）研究更多种类的miRNA对肾脏纤维化的作用；（2）在更多肾纤维化细胞系模型中研究MSC来源的外泌体miRNA的作用机制；（3）深入、详细和精确地研究特定肾脏纤维化模型中的机制。这些研究将进一步增进我们对MSC来源的外泌体miRNA调控肾脏纤维化机制的理解。

2. TEC来源的外泌体miRNA

损伤的TEC释放的外泌体可通过调节损伤部位细胞因子、生长因子等生物活性分子的表达和转移，调节细胞间通讯，参与组织修复[28]。急性肾损伤会导致TEC的损伤，进而引发TEC释放外泌体的过程，这进一步促进了肾脏纤维化，并引发CKD的发生[29]。TEC来源的外泌体miRNA可以通过上皮-间充质通讯来调控肾脏纤维化。研究表明，TEC来源的外泌体通过miR-21/磷酸酶和紧张素同源物/蛋白激酶B通路[30]、miR-150-5p负调控细胞因子信号转导抑制因子1的表达[31]以及递送miR-150[32]，进而激活成纤维细胞，促进肾脏纤维化。此外，TEC来源的外泌体miRNA也可以通过转移到细胞外来调控肾脏纤维化。研究表明，核内不均一性核糖核蛋白A1基因介导的外泌体分选将细胞miR-483-5p从TEC转运到尿液中，从而减弱了细胞miR-483-5p对MAPK1和组织金属蛋白酶抑制剂2 mRNAs的抑制作用，最终促进ECM的沉积和DN诱导的肾间质纤维化的进展[33]。

TEC分泌的外泌体miRNA通过多种机制促进了肾脏纤维化的发生、发展。未来的研究可以通过以下途径进一步阐明TEC来源的外泌体miRNA调控肾脏纤维化的机制：（1）进行更准确、更详细和更深入的机制研究，以改进已有的研究基础；（2）扩展TEC来源的外泌体miRNA的转运途径和靶细胞种类的研究范围。

3. 其他组织细胞来源的外泌体miRNA

除了MSC和TEC是外泌体丰富的来源，其他组织细胞比如肌肉组织、心肌组织和肿瘤细胞也是外泌体的重要来源。肌肉萎缩和肾脏纤维化几乎发生在所有类型的CKD患者中[34]。肌肉组织来源的外泌体可以通过作用于肾脏组织传递miR-NA到靶细胞，从而通过肌肉-肾脏交互作用来改善肾脏纤维化。研究表明，外泌体介导的miR-26a[35]、miR-23a[36]、miR-27a[36]、miR-29[37]通过调控肌肉中的相关信号通路，进而通过肌肉-肾脏交互作用来改善肾脏纤维化。心肌组织和肿瘤细胞来源的外泌体miRNA可以通过调控TEC的活动来调控肾脏纤维化。研究表明，心肌梗死后循环外泌体miR-1-3p水平升高，通过血液循环被肾脏吸收，导致TEC的mi R-1-3p水平升高，通过直接靶向自噬相关蛋白13进而激活AKT信号通路，抑制造影剂诱导的TEC的凋亡和自噬，进而减少肾脏纤维化[38]。此外，多发性骨髓瘤细胞来源的外泌体miR-21-5p可通过靶向TGF-β/母亲信号蛋白同源物7信号通路促进EMT，进而促进肾脏纤维化[39]。

其他组织细胞来源的外泌体miRNA可以通过多种机制来调控肾脏纤维化的程度。未来，以下方法有望进一步完善调控机制：（1）深入研究其他组织细胞来源的多种mi RNA在肾脏纤维化中的作用机制；（2）对具体机制进行更深入和精确的研究；（3）利用更接近实际情况的理想模型进行实验；（4）增加外泌体miRNA治疗的长期随访时间以进行更长周期的分析；（5）扩展miRNA的靶向作用范围，例如针对肾间质纤维化、肾小球硬化和血管纤维化等。

五、外泌体中的miRNA在肾脏纤维化中的作用

1. 外泌体中的miRNA作为肾脏纤维化的生物标志物

开发肾脏纤维化的生物标志物的主要目标是用于诊断和预测疾病进展。目前评估肾脏纤维化广泛使用的生物标志物是血肌酐和基于血肌酐的估算肾小球滤过率。然而，这些参数无法提供潜在分子机制的信息，且在纤维化早期往往变化不明显。因此，寻找新的生物标志物变得尤为重要。尿液作为一种容易获取的样本，可作为研究肾脏疾病的理想生物标志物来源。近期的研究表明，尿液中的外泌体是mi RNA的丰富来源，在肾脏纤维化中可能发挥重要作用，可以加速新型无创生物标志物的研发进程[40]。

在肾脏纤维化生物标志物研究中，尿液外泌体中的mi RNA发挥着重要作用，主要可分为单个miRNA和多个mi RNA的联合研究两个方面。研究表明，miR-29和miR-21作为主要的miRNA来研究其作为肾脏纤维化生物标志物的潜力。miR-29可以诊断肾脏纤维化的程度和分期，而mi R-21更多的是作为诊断肾脏纤维化的分期。研究表明，尿液外泌体中的miR-29c水平可反映肾功能和组织学纤维化程度，其水平与肾小管间质纤维化呈显著负相关，而且mi R-29a和miR-29c可预测肾小管间质纤维化程度，可以区分轻度纤维化组和中重度纤维化组[41]。miR-29c与纤维化形成的后期更密切相关，而miR-21与纤维化形成的早期阶段关系更密切[42]。此外，超早期纤维化（纤维化程度0～5%）尿外泌体miR-21显著升高，但随着纤维化增加，尿外泌体中mi R-21水平略有下降（轻度纤维化组），后略有升高（中重度纤维化组）[43]。研究表明，miR-29c的准确性和诊断价值高于miR-21，所以外泌体miR-29c似乎是比miR-21更好的诊断肾脏纤维化的标志物[42]。其他的miRNA也可以作为肾脏纤维化的生物标志物，比如尿液外泌体中的miR-29c和miR-146a可以作为狼疮肾炎（lupus nephritis,LN）纤维化的预测生物标志物。研究表明，miR-29c可以作为LN早期肾脏纤维化的预测因子进而可用于反映和早期预测LN的纤维化程度[44]，而miR-146a通过抑制白细胞介素受体相关激酶1/肿瘤坏死因子受体相关因子6/脂多糖通路来负调控炎症反应进而对足细胞起着潜在保护作用，从而改善狼疮肾炎活动[45]。此外，非近端肾小管来源的尿外泌体miRNA-200b的水平和肾脏纤维化程度相关，可以作为肾脏纤维化的生物标志物[46]。多个miRNA的组合研究可以为研究外泌体中的miRNA作为肾脏纤维化的生物标志提供新的视角。研究表明，由miR-21、miR-150和miR-29c组成的尿液外泌体多标志物组合为检测LN早期肾脏纤维化和预测疾病进展提供了一种无创的方法，相比于单一的miR-NA的检测，miR-29c/miR-150/miR-21表达水平的多标志物组合显示出最高的灵敏度和特异度值[47]。

尿液来源的外泌体miRNA可以作为肾脏纤维化潜在诊断、预测和预后的新型非侵入性生物标志物，为及时诊断和发现肾脏纤维化提供了一种有价值的手段，有希望通过进一步的研究应用于临床，在未来可以通过以下途径完善其应用：（1）增加研究的样本量以减少抽样误差，对更大的队列进行分析和验证来更好地确定其是否具有诊断和预后价值；（2）研究应涉及肾脏纤维化样本的更多阶段，比如早期、中期和晚期肾脏纤维化；（3）需要在患者随访过程中对miRNA持续监测，寻找额外的临床和预后线索；（4）研究这些miRNA在肾内的表达情况以进行比较，这对于判断尿液外泌体提供的信息是否与肾脏的变化一致具有重要意义；（5）多种研究方法的综合应用，比如横断面研究和纵向研究相结合；（6）进一步优化分离和分选尿液相关外泌体的方法以达到实验目的。

2. 外泌体中的miRNA作为肾脏纤维化的治疗靶点

通过研究外泌体中的miRNA在肾脏纤维化中的调控机制，可以为肾脏纤维化的治疗提供潜在的靶点，进而为研究者提供靶向治疗肾脏纤维化的思路。我们通过相关干预来调控细胞分泌外泌体，进而促进相关miRNA进入受体细胞，可以抑制肾脏纤维化的发生、发展。有研究发现，青藤碱可以促进BMSC分泌外泌体，BMSC来源的外泌体携带miR-204-5p调控肌醇3激酶-蛋白激酶B通路，影响自噬水平，减轻肾脏纤维化进程[48]。此外，可以通过输送干细胞工程，在外泌体中选择性地装载特定的miRNA，进而更有效地靶向治疗肾脏纤维化。有研究指出，工程化MSC通过外泌体递送外源性miR-let7c能够选择性地将miR-let7c转移到受损的肾细胞，减轻肾脏纤维化[49]。此外，通过回输含有特定miRNA的外泌体，进而改善肾脏纤维化。研究表明，使用配对的尿液外泌体和来自DKD患者的肾活检样本证明了具有肾脏保护潜力的miRNAs的相反调节，通过外泌体丢失miRNAs可能与降低肾脏水平和促进DKD的肾脏纤维化有关，所以通过回输尿外泌体来补偿DKD大鼠中此类miRNAs的丢失，可以改善其肾脏水平并减轻肾脏病理[50]。

我们可以通过干预调控细胞分泌外泌体miRNA、工程化的外泌体源性细胞载体靶向递送miRNA和回输人工外泌体miRNA来改善肾脏纤维化，进而延缓CKD的进展。虽然外泌体中的miRNA靶向治疗肾脏纤维化的研究取得了一些进展和突破，但从确定有希望的潜在的抗纤维化治疗靶点到将这一知识转化为人类健康的临床应用，仍有一段很长的路要走，希望在未来通过更深入更具体的靶向治疗研究和更多更详细的临床样本数据来验证其治疗作用，进而应用于临床治疗。

六、总结与展望

近年来，外泌体作为细胞之间通讯交流的介质，其在肾脏疾病中的重要性越来越明显，越来越多的科学研究揭示外泌体中的miRNA调控肾脏纤维化的相关机制，但是详细和完善的调控机制仍有待进一步探索，希望在未来的研究能从多方面和多维度进一步更好地揭示外泌体中的miR-NA与肾脏纤维化的作用机制，进而能更好地靶向治疗肾脏纤维化。此外，外泌体中的miRNA作为肾脏纤维化的潜在生物标志物，有望通过进一步的临床样本和队列研究验证其作用，使其成为有价值的新型肾脏纤维化检测的生物标志物，进而在临床实践中广泛使用。相信随着科学研究的深入，外泌体中的miRNA在肾脏纤维化的机制和作用将进一步阐明，进而应用于临床实践，从而延缓CKD的进展。

文章来源:陈灰等,杨成.外泌体中的微小核糖核酸在肾脏纤维化发病机制过程中的作用[J].临床肾脏病杂志,2024,24(12):1034-1039.