脓毒症相关急性肾损伤中肾脏微血管miRNA异质性应答的机制与临床意义

《Scientific Reports》：Sepsis-associated acute kidney injury in mice and humans elicits heterogeneous renal microvascular microRNA responses

本研究针对脓毒症相关急性肾损伤（SA-AKI）中微血管内皮细胞功能紊乱的机制难题，通过激光显微切割技术结合小RNA测序，首次系统揭示了小鼠和人类肾脏不同微血管区室在SA-AKI状态下呈现异质性的microRNA表达谱。研究发现miR-21-5p在所有微血管区室中一致性上调，功能实验证实其通过抑制内皮细胞炎症激活发挥保护作用，且SA-AKI患者血浆中hsa-miR-21-5p水平显著升高。该研究为SA-AKI的早期诊断提供了新型微血管相关生物标志物，并为靶向miRNA治疗策略开发奠定了理论基础。

　　

当感染引发机体失控的炎症反应时，脓毒症这场隐秘的战争便在血管内悄然打响。作为最易受损的器官之一，肾脏往往首当其冲，约40%的脓毒症患者会发展为脓毒症相关急性肾损伤（SA-AKI），死亡率随之飙升。尽管医疗技术不断进步，临床上对SA-AKI仍缺乏特效药物，主要依赖抗生素、液体复苏和器官支持治疗。究其根源，微血管内皮细胞（EC）是脓毒症病理过程中的关键参与者，但不同器官甚至同一器官内不同微血管区室的内皮细胞存在显著异质性，这种差异是否由微观层面的调控因子所驱动，一直是未解之谜。

在《Scientific Reports》最新发表的研究中，荷兰格罗宁根大学医学中心Matthijs Luxen领衔的国际团队将目光投向了长度仅22个核苷酸左右的microRNA（miRNA）。这些非编码RNA分子能够通过抑制靶基因表达精准调控细胞功能，既是潜在的治疗靶点，也是疾病诊断的生物标志物。研究团队创新性地采用激光显微切割（LMD）技术，分别捕获小鼠肾脏皮质的四种微血管区室——微动脉、肾小球、管周毛细血管和毛细血管后微静脉，并进行了小RNA测序（small RNA-seq），系统绘制了SA-AKI状态下时空特异性的微血管miRNA表达图谱。

关键技术方法包括：通过盲肠结扎穿孔（CLP）建立小鼠脓毒症模型；利用激光显微切割技术分离肾脏微血管区室；采用小RNA测序和RT-qPCR验证miRNA表达；通过体外培养人脐静脉内皮细胞（HUVEC）进行miR-21-5p功能研究；使用人类尸检肾脏活检组织（SA-AKI组n=6，对照组n=6）和临床血浆样本（急诊科和ICU患者共240例）进行转化医学验证。

微血管miRNome图谱基于来源聚类

研究人员发现每个微血管区室都拥有独特的miRNA表达特征（图1）。主成分分析显示，不同区室的miRNA表达谱形成明显分离的簇群，而脓毒症干预后，各區室的表达模式呈现时间依赖性的动态变化。

脓毒症应答中独特的时空microRNA转录改变

研究共鉴定出40个在脓毒症应答中差异表达的miRNA，其中34个出现在肾小球区室（图2A）。值得注意的是，大多数miRNA的变化具有高度区室特异性，仅在一个微血管区室中检测到显著改变（图2B）。而mmu-miR-21a-5p是唯一的例外，在所有微血管区室中均呈现上调趋势。时间动态分析显示，多数miRNA仅在单一时间点（4、24或72小时）发生改变（图2C），表明微血管对脓毒症的miRNA应答具有明显的时空异质性。

脓毒症应答中改变的microRNA转录模式验证

通过RT-qPCR对12个表达变化最显著的miRNA进行验证，确认了mmu-miR-10b-5p、mmu-miR-21a-5p、mmu-miR-132-3p和mmu-miR-199a/b-3p的表达模式（图3A）。其中mmu-miR-21a-5p在72小时时所有微血管区室中均显著上调。原位杂交实验进一步显示，脓毒症小鼠肾小球和管周毛细血管中mmu-miR-21a-5p信号强度明显增加（图3B），但在微动脉和毛细血管后微静脉的内皮细胞中未观察到明显变化。

hsa-miR-21-5p耗竭加剧HUVEC内皮炎症激活

体外功能实验发现，LPS刺激8小时后HUVEC中hsa-miR-21-5p水平开始上升（图4A）。当使用miR-21-5p抑制剂敲低内源性hsa-miR-21-5p后（下降97%），LPS诱导的内皮细胞炎症反应显著加剧：E-选择素（SELE）、VCAM1和ICAM1的mRNA和蛋白水平上调，促炎细胞因子IL6、CXCL8和CCL20的表达也明显增强（图4C、D）。这表明hsa-miR-21-5p在内皮细胞炎症激活中发挥保护性作用。

SA-AKI患者肾脏活检和血浆中改变的microRNA水平

对人类样本的分析显示，SA-AKI患者所有微血管区室中hsa-miR-21-5p水平均显著升高（图5），而其他miRNA的变化不一致。更重要的是，SA-AKI患者血浆中hsa-miR-21-5p水平也明显高于非AKI的脓毒症患者（图6），表明组织中的miRNA变化能够反映到循环系统中。

讨论与结论

本研究首次通过激光显微切割技术揭示了SA-AKI中肾脏微血管miRNA表达的区室异质性和时空动态性。研究发现miR-21-5p是唯一在所有微血管区室中一致性上调的miRNA，并在内皮细胞炎症反应中发挥保护作用。临床样本验证表明，hsa-miR-21-5p在SA-AKI患者肾脏组织和血浆中均显著升高，具有成为早期诊断生物标志物的潜力。

研究的创新性在于突破了单细胞测序技术对miRNA检测的局限性，通过空间分辨的miRNome分析揭示了微血管异质性的新机制。尽管存在样本异质性、性别差异研究不足等限制，该工作为理解SA-AKI的分子机制提供了全新视角，为开发针对特定微血管区室的miRNA靶向治疗策略奠定了坚实基础。未来研究可进一步探索内皮细胞特异性miRNA调控模型，推动miRNA从生物标志物向治疗靶点的转化应用。