MiR-21はPPARAを標的とすることでシュウ酸カルシウム誘発性腎尿細管細胞傷害を促進する

MiR-21 promotes calcium oxalate-induced renal tubular cell injury by targeting PPARA.

• Boxing Su
• Haibo Han
• Chaoyue Ji
• Weiguo Hu
• Jingjing Yao
• Jianghui Yang
• Yunfei Fan
• Jianxing Li

抄録

腎結石症は、腎臓に形成された結晶塊であり、慢性腎臓病のリスクの増加と関連している。マイクロRNAは腎傷害に機能的に関与している。microRNAアレイデータベースを用いたデータマイニングにより、miR-21がシュウ酸カルシウム一水和物（COM）誘発腎尿細管細胞傷害と関連している可能性が示唆された。本研究では、シュウ酸カルシウム一水和物（COM）曝露がmiR-21の発現を有意に上昇させ、増殖を抑制し、アポトーシスを促進し、不死化した腎尿細管細胞株（HK-2）で脂質蓄積を引き起こすことを確認した。さらに、miR-21の発現を阻害することにより、COM曝露後のHK-2細胞の増殖が促進され、アポトーシスや脂質蓄積が減少した。また、グリオキシレート誘発マウスを用いた腎シュウ酸カルシウム沈着モデルでは、miR-21発現の増加、脂質蓄積、腎障害が観察された。さらに、インシリコ解析とその後の実験的検証により、脂肪酸酸化の鍵を握るペルオキシソーム増殖因子活性化受容体（PPAR）-α遺伝子（PPARA）がmiR-21の直接的な標的であることが確認されました。miRNA antagomiRによるmiR-21の抑制、または選択的アゴニストであるフェノフィブラートによるPPAR-αの活性化は、腎脂質蓄積を有意に減少させ、in vivoでの腎傷害から保護した。また、シュウ酸カルシウム腎結石患者の尿中のmiR-21は健常者と比較して有意に増加した。また、腎細胞癌患者の生検サンプルのin situハイブリダイゼーションにより、根治的腎摘出術を受けた腎細胞癌患者の腎臓組織も正常組織と比較してmiR-21が有意に増加していることが明らかになった。これらの結果から、miR-21はPPARAを標的としたシュウ酸カルシウム誘発性腎尿細管細胞傷害を促進することが示唆され、miR-21が腎石灰化症の治療標的およびバイオマーカーとなる可能性が示唆された。

Kidney stone disease is a crystal concretion formed in the kidneys that has been associated with an increased risk of chronic kidney disease. MicroRNAs are functionally involved in kidney injury. Data mining using a microRNA array database suggested that miR-21 may be associated with calcium oxalate monohydrate (COM)-induced renal tubular cell injury. Here, we confirmed that COM exposure significantly upregulated miR-21 expression, inhibited proliferation, promoted apoptosis, and caused lipid accumulation in an immortalized renal tubular cell line (HK-2). Moreover, inhibition of miR-21 enhanced proliferation and decreased apoptosis and lipid accumulation in HK-2 cells upon COM exposure. In a glyoxylate-induced mouse model of renal calcium oxalate deposition, increased miR-21 expression, lipid accumulation, and kidney injury were also observed. In silico analysis and subsequent experimental validation confirmed the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-α gene (PPARA) a key gene in fatty acid oxidation, as a direct miR-21 target. Suppression of miR-21 by miRNA antagomiR or activation of PPAR-α by its selective agonist fenofibrate significantly reduced renal lipid accumulation and protected against renal injury in vivo. In addition, miR-21 was significantly increased in urine samples from patients with calcium oxalate renal stones compared with healthy volunteers. In situ hybridization of biopsy samples from patients with nephrocalcinosis revealed that miR-21 was also significantly upregulated compared with normal kidney tissues from patients with renal cell carcinoma who underwent radical nephrectomy. These results suggested that miR-21 promoted calcium oxalate-induced renal tubular cell injury by targeting PPARA, indicating that miR-21 could be a potential therapeutic target and biomarker for nephrolithiasis.