МикроРНК: взгляд клинициста на состояние проблемы. Часть 2. МикроРНК в качестве биомаркера
Автор: Миронова О. Ю., Бердышева М. В., Елфимова Е. М.
Журнал: Евразийский кардиологический журнал @eurasian-cardiology-journal
Рубрика: Обзор
Статья в выпуске: 2, 2023 года.
Бесплатный доступ
Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смертности и инвалидности в экономически развитых странах мира. В ответ на воздействие различных стимулов изменяется строение и функция нескольких типов клеток, способствуя возникновению и прогрессированию сердечно-сосудистых заболеваний. Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в диагностике и прогнозировании сердечно-сосудистых заболеваний, по-прежнему одной из проблем остается поиск чувствительных и специфических биомаркеров, уровень которых можно регулярно измерять в плазме или других жидкостях организма. В связи с достижениями в области биоинформатики, лабораторной медицины и, в частности, высокопроизводительной технологии секвенирования в последнее десятилетие микроРНК все чаще стали рассматривать в качестве потенциальных биомаркеров широкого спектра сердечно-сосудистых заболеваний, таких как инфаркт миокарда, хронические коронарные синдромы, сердечная недостаточность, артериальная гипертензия, сахарный диабет и синдром обструктивного апноэ сна. Ранняя диагностика этих состояний имеет важное значение для начала немедленного лечения, которое может привести к улучшению результатов. МикроРНК представляют собой эндогенные небольшие (21-23 нуклеотида) рибонуклеотиды, участвующие в регуляции процесса синтеза белка из аминокислот на базе матричной РНК. МикроРНК участвуют в регуляции экспрессии большинства (>60%) генов, кодирующих белки, в основном за счет ее подавления, модулируют многочисленные сигнальные пути и клеточные процессы и участвуют в межклеточной коммуникации. Выделяют ряд преимуществ данных биомаркеров: малоинвазивность при проведении исследований, стабильность, устойчивость к разрушающим факторам, например, циклы замораживания-оттаивания или ферменты в крови. Некоторые микроРНК экспрессируются повсеместно, другие же являются специфичными для определенных тканей и/ или стадий развития организма. При этом микроРНК выявлены в различных биологических жидкостях: в плазме крови, моче, семенной жидкости, слюне, грудном молоке. Изменения как количества, так и функциональной активности микроРНК могут приводить к развитию различных заболеваний. В сердечно-сосудистой системе микроРНК контролируют функции различных клеток, таких как кардиомиоциты, эндотелиальные клетки, гладкомышечные клетки и фибробласты. Так, благодаря тканеспецифичному характеру экспрессии микроРНК и секреции в специфические жидкости, появляется возможность рассматривать их как привлекательный диагностический инструмент. Также особенно важно то, что уровни экспрессии определенных микроРНК отражают не только наличие заболеваний на ранних стадиях, но и динамичное развитие заболеваний на поздних стадиях. В настоящем обзоре представлены особенности различных микроРНК как биомаркеров и их влияние на некоторые молекулярные пути, лежащие в основе сердечно-сосудистых заболеваний, описан существенный потенциал дополнения традиционно используемых маркеров в клинической практике биомаркерами микроРНК. Также вкратце излагаются перспективы развития и ограничения использования микроРНК в качестве потенциальных биомаркеров.
Микрорнк, мрнк, биоинформационный поиск, биомаркер, посттранскрипционная регуляция экспрессии, сердечно-сосудистые заболевания
Короткий адрес: https://sciup.org/143180191
IDR: 143180191 | DOI: 10.38109/2225-1685-2023-2-64-71
Список литературы МикроРНК: взгляд клинициста на состояние проблемы. Часть 2. МикроРНК в качестве биомаркера
- Weber JA, Baxter DH, Zhang S, Huang DY, Huang KH, Lee MJ, Galas DJ, Wang K. The microRNA spectrum in 12 body fluids. Clin Chem. 2010 Nov;56(11):1733-41. Epub 2010 Sep 16. PMID: 20847327; PMCID: PMC4846276. https://doi.org/10.1373/clinchem.2010.147405
- Chen X, Ba Y, Ma L, Cai X, Yin Y, Wang K, Guo J, Zhang Y, Chen J, Guo X, Li Q, Li X, Wang W, Zhang Y, Wang J, Jiang X, Xiang Y, Xu C, Zheng P, Zhang J, Li R, Zhang H, Shang X, Gong T, Ning G, Wang J, Zen K, Zhang J, Zhang CY. Characterization of microRNAs in serum: anovel class of biomarkers for diagnosis of cancer and other diseases. Cell Res. 2008 Oct;18(10):997-1006. PMID: 18766170. https://doi.org/10.1038/cr.2008.282
- Garzon R, Croce CM. MicroRNAs in normal and malignant hematopoiesis. Curr Opin Hematol. 2008 Jul;15(4):352-8. PMID: 18536574. https://doi.org/10.1097/MOH.0b013e328303e15d
- Takamizawa J, Konishi H, Yanagisawa K, Tomida S, Osada H, Endoh H, Harano T, Yatabe Y, Nagino M, Nimura Y, Mitsudomi T, Takahashi T. Reduced expression of the let-7 microRNAs in human lung cancers in association with shortened postoperative survival. Cancer Res. 2004 Jun 1;64(11):3753-6. PMID: 15172979. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-04-0637
- Calin GA, Ferracin M, Cimmino A, Di Leva G, Shimizu M, Wojcik SE, Iorio MV, Visone R, Sever NI, Fabbri M, Iuliano R, Palumbo T, Pichiorri F, Roldo C, Garzon R, Sevignani C, Rassenti L, Alder H, Volinia S, Liu CG, Kipps TJ, Negrini M, Croce CM. A MicroRNA signature associated with prognosis and progression in chronic lymphocytic leukemia. N Engl J Med. 2005 Oct 27;353(17):1793-801. Erratum in: N Engl J Med. 2006 Aug 3;355(5):533. PMID: 16251535. https://doi.org/10.1056/NEJMoa050995
- Lu J, Getz G, Miska EA, Alvarez-Saavedra E, Lamb J, Peck D, Sweet- Cordero A, Ebert BL, Mak RH, Ferrando AA, Downing JR, Jacks T, Horvitz HR, Golub TR. MicroRNA expression profiles classify human cancers. Nature. 2005 Jun 9;435(7043):834-8. PMID: 15944708. https://doi.org/10.1038/nature03702
- Nana-Sinkam SP, Croce CM. MicroRNAs as therapeutic targets in cancer. Transl Res. 2011 Apr;157(4):216-25. Epub 2011 Feb 4. PMID: 21420032. https://doi.org/10.1016/j.trsl.2011.01.013
- Nagalingam RS, Safi HA, Czubryt MP. Gaining myocytes or losing fibroblasts: Challenges in cardiac fibroblast reprogramming for infarct repair. J Mol Cell Cardiol. 2016 Apr;93:108-14. Epub 2015 Nov 27. PMID: 26640115. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2015.11.029
- Richard Y. Cao, Qing Li, Yi Miao, Ying Zhang, Wenchao Yuan, Li Fan, Gongliang Liu, Qiongyao Mi, Jian Yang. The Emerging Role of MicroRNA-155 in Cardiovascular Diseases. BioMed Research International. 2016;2016:9869208. PMID: 28018919. PMCID: PMC5149600. https://doi.org/10.1155/2016/9869208
- Wang J, Xu L, Tian L, Sun Q. Circulating microRNA-208 family as early diagnostic biomarkers for acute myocardial infarction: A meta-analysis. Medicine (Baltimore). 2021 Dec 23;100(51):e27779. PMID: 34941030; PMCID: PMC8702233. https://doi.org/10.1097/MD.0000000000027779
- Zhao Y, Samal E, Srivastava D. Serum response factor regulates a muscle-specific microRNA that targets Hand2 during cardiogenesis. Nature. 2005 Jul 14;436(7048):214-20. PMID: 15951802. https://doi.org/10.1038/nature03817
- Nagalla S, Shaw C, Kong X, Kondkar AA, Edelstein LC, Ma L, Chen J, McKnight GS, López JA, Yang L, Jin Y, Bray MS, Leal SM, Dong JF, Bray PF. Platelet microRNA-mRNA coexpression profiles correlate with platelet reactivity. Blood. 2011 May 12;117(19):5189-97. Epub 2011 Mar 17. PMID: 21415270; PMCID: PMC3109541. https://doi.org/10.1182/blood-2010-09-299719
- Procyk G, Klimczak-Tomaniak D, Sygitowicz G, Tomaniak M. Circulating and Platelet MicroRNAs in Cardiovascular Risk Assessment and Antiplatelet Therapy Monitoring. J Clin Med. 2022 Mar 22;11(7):1763. PMID: 35407371; PMCID: PMC8999342. https://doi.org/10.3390/jcm11071763
- Siasos G, Bletsa E, Stampouloglou PK, Oikonomou E, Tsigkou V, Paschou SA, Vlasis K, Marinos G, Vavuranakis M, Stefanadis C, Tousoulis D. MicroRNAs in cardiovascular disease. Hellenic J Cardiol. 2020 May-Jun;61(3):165-173. Epub 2020 Apr 17. PMID: 32305497. https://doi.org/10.1016/j.hjc.2020.03.003
- Zampetaki A, Willeit P, Drozdov I, Kiechl S, Mayr M. Profiling of circulating microRNAs: from single biomarkers to re-wired networks. Cardiovasc Res. 2012 Mar 15;93(4):555-62. Epub 2011 Oct 25. PMID: 22028337; PMCID: PMC3291086. https://doi.org/10.1093/cvr/cvr266
- Peters LJF, Biessen EAL, Hohl M, Weber C, van der Vorst EPC, Santovito D. Small Things Matter: Relevance of MicroRNAs in Cardiovascular Disease. Front Physiol. 2020 Jul 7;11:793. PMID: 32733281; PMCID: PMC7358539. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.00793
- D’Alessandra Y, Devanna P, Limana F, Straino S, Di Carlo A, Brambilla PG, Rubino M, Carena MC, Spazzafumo L, De Simone M, Micheli B, Biglioli P, Achilli F, Martelli F, Maggiolini S, Marenzi G, Pompilio G, Capogrossi MC. Circulating microRNAs are new and sensitive biomarkers of myocardial infarction. Eur Heart J. 2010 Nov;31(22):2765-73. Epub 2010 Jun 9. PMID: 20534597; PMCID: PMC2980809. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehq167
- Cheng Y, Tan N, Yang J, Liu X, Cao X, He P, Dong X, Qin S, Zhang C. A translational study of circulating cell-free microRNA-1 in acute myocardial infarction. Clin Sci (Lond). 2010 Apr 20;119(2):87-95. PMID: 20218970; PMCID: PMC3593815. https://doi.org/10.1042/CS20090645
- Su T, Shao X, Zhang X, Yang C, Shao X. Value of circulating miRNA-1 detected within 3 h after the onset of acute chest pain in the diagnosis and prognosis of acute myocardial infarction. Int J Cardiol. 2020 May 15;307:146-151. Epub 2019 Oct 8. PMID: 31611081. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2019.09.050
- Ji X, Takahashi R, Hiura Y, Hirokawa G, Fukushima Y, Iwai N. Plasma miR-208 as a biomarker of myocardial injury. Clin Chem. 2009 Nov;55(11):1944-9. Epub 2009 Aug 20. PMID: 19696117. https://doi.org/10.1373/clinchem.2009.125310
- Wang GK, Zhu JQ, Zhang JT, Li Q, Li Y, He J, Qin YW, Jing Q. Circulating microRNA: a novel potential biomarker for early diagnosis of acute myocardial infarction in humans. Eur Heart J. 2010 Mar;31(6):659-66. Epub 2010 Feb 16. PMID: 20159880. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehq013
- Corsten MF, Dennert R, Jochems S, Kuznetsova T, Devaux Y, Hofstra L, Wagner DR, Staessen JA, Heymans S, Schroen B. Circulating MicroRNA-208b and MicroRNA-499 reflect myocardial damage in cardiovascular disease. Circ Cardiovasc Genet. 2010 Dec;3(6):499-506. Epub 2010 Oct 4. PMID: 20921333. https://doi.org/10.1161/CIRCGENETICS.110.957415
- Xin Y, Yang C, Han Z. Circulating miR-499 as a potential biomarker for acute myocardial infarction. Ann Transl Med. 2016 Apr;4(7):135. PMID: 27162785; PMCID: PMC4842393. https://doi.org/10.21037/atm.2016.03.40
- Shalaby SM, El-Shal AS, Shoukry A, Khedr MH, Abdelraheim N. Serum miRNA-499 and miRNA-210: A potential role in early diagnosis of acute coronary syndrome. IUBMB Life. 2016 Aug;68(8):673-82. Epub 2016 Jun 27. PMID: 27346801. https://doi.org/10.1002/iub.1529
- Wang X, Tian L, Sun Q. Diagnostic and prognostic value of circulating miRNA-499 and miRNA-22 in acute myocardial infarction. J Clin Lab Anal. 2020 Aug;34(8):2410-2417. Epub 2020 Jun 11. PMID: 32529742; PMCID: PMC7439427. https://doi.org/10.1002/jcla.23332
- Widera C, Gupta SK, Lorenzen JM, Bang C, Bauersachs J, Bethmann K, Kempf T, Wollert KC, Thum T. Diagnostic and prognostic impact of six circulating microRNAs in acute coronary syndrome. J Mol Cell Cardiol. 2011 Nov;51(5):872-5. Epub 2011 Jul 23. PMID: 21806992. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2011.07.011
- Zhang L, Ding H, Zhang Y, Wang Y, Zhu W, Li P. Circulating MicroRNAs: Biogenesis and Clinical Significance in Acute Myocardial Infarction. Front Physiol. 2020 Sep 3;11:1088. PMID: 33013463; PMCID: PMC7494963. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.01088
- Chistiakov DA, Orekhov AN, Bobryshev YV. Cardiac-specific miRNA in cardiogenesis, heart function, and cardiac pathology (with focus on myocardial infarction). J Mol Cell Cardiol. 2016 May;94:107-121. Epub 2016 Apr 4. PMID: 27056419. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2016.03.015
- Abdallah HY, Hassan R, Fareed A, Abdelgawad M, Mostafa SA, Mohammed EA. Identification of a circulating microRNAs biomarker panel for non-invasive diagnosis of coronary artery disease: casecontrol study. BMC Cardiovasc Disord. 2022 Jun 24;22(1):286. PMID: 35751015; PMCID: PMC9233383. https://doi.org/10.1186/s12872-022-02711-9
- Wang D, Yan C. MicroRNA-208a-3p participates in coronary heart disease by regulating the growth of hVSMCs by targeting BTG1. Exp Ther Med. 2022 Jan;23(1):71. Epub 2021 Nov 23. PMID: 34934442; PMCID: PMC8649848. https://doi.org/10.3892/etm.2021.10994
- Fichtlscherer S, De Rosa S, Fox H, Schwietz T, Fischer A, Liebetrau C, Weber M, Hamm CW, Röxe T, Müller-Ardogan M, Bonauer A, Zeiher AM, Dimmeler S. Circulating microRNAs in patients with coronary artery disease. Circ Res. 2010 Sep 3;107(5):677-84. Epub 2010 Jul 1. PMID: 20595655. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.109.215566
- Yang S, Ye ZM, Chen S, Luo XY, Chen SL, Mao L, Li Y, Jin H, Yu C, Xiang FX, Xie MX, Chang J, Xia YP, Hu B. MicroRNA-23a-5p promotes atherosclerotic plaque progression and vulnerability by repressing ATP-binding cassette transporter A1/G1 in macrophages. J Mol Cell Cardiol. 2018 Oct;123:139-149. Epub 2018 Sep 15. PMID: 30227118. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2018.09.004
- Kumarswamy R, Anker SD, Thum T. MicroRNAs as circulating biomarkers for heart failure: questions about MiR-423-5p. Circ Res. 2010 May 14;106(9):e8; author reply e9. Erratum in: Circ Res. 2010 Jul 9;107(1):e4. PMID: 20466983. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.110.220616
- Magnussen C, Blankenberg S. Biomarkers for heart failure: small molecules with high clinical relevance. J Intern Med. 2018 Jun;283(6):530-543. Epub 2018 Apr 22. PMID: 29682806. https://doi.org/10.1111/joim.12756
- Masson S, Batkai S, Beermann J, Bär C, Pfanne A, Thum S, Magnoli M, Balconi G, Nicolosi GL, Tavazzi L, Latini R, Thum T. Circulating microRNA-132 levels improve risk prediction for heart failure hospitalization in patients with chronic heart failure. Eur J Heart Fail. 2018 Jan;20(1):78-85. Epub 2017 Oct 12. PMID: 2902732. https://doi.org/10.1002/ejhf.961
- Ntelios D, Efthimiadis G, Zegkos T, Didagelos M, Katopodi T, Meditskou S, Parcharidou D, Karvounis H, Tzimagiorgis G. Correlation of miR-146a-5p plasma levels and rs2910164 polymorphism with left ventricle outflow tract obstruction in hypertrophic cardiomyopathy. Hellenic J Cardiol. 2021 Sep-Oct;62(5):349-354. Epub 2020 May 7. PMID: 32389629. https://doi.org/10.1016/j.hjc.2020.04.015
- Improta-Caria AC, Aras MG, Nascimento L, De Sousa RAL, Aras-Júnior R, Souza BSF. MicroRNAs Regulating Renin-Angiotensin-Aldosterone System, Sympathetic Nervous System and Left Ventricular Hypertrophy in Systemic Arterial Hypertension. Biomolecules. 2021 Nov 26;11(12):1771. PMID: 34944415; PMCID: PMC8698399. https://doi.org/10.3390/biom11121771
- Li S, Zhu J, Zhang W, Chen Y, Zhang K, Popescu LM, Ma X, Lau WB, Rong R, Yu X, Wang B, Li Y, Xiao C, Zhang M, Wang S, Yu L, Chen AF, Yang X, Cai J. Signature microRNA expression profile of essential hypertension and its novel link to human cytomegalovirus infection. Circulation. 2011 Jul 12;124(2):175-84. Epub 2011 Jun 20. PMID: 21690488. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.110.012237
- Zampetaki A, Kiechl S, Drozdov I, Willeit P, Mayr U, Prokopi M, Mayr A, Weger S, Oberhollenzer F, Bonora E, Shah A, Willeit J, Mayr M. Plasma microRNA profiling reveals loss of endothelial miR-126 and other microRNAs in type 2 diabetes. Circ Res. 2010 Sep 17;107(6):810-7. Epub 2010 Jul 22. PMID: 20651284. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.110.226357
- Парфенова Е.В., Ткачук В.А. Влияние гипергликемии на ангиогенные свойства эндотелиальных и прогениторных клеток сосудов. Вестник РАМН. 2012;67(1):38-44. [Parfenova Е.V., Tkachuk V.A. Hyperglycemia impact on angiogenic properties of endothelial and progenitor vascular cells (in Russ.)]. PMID: 22550709.
- Kong L, Zhu J, Han W, Jiang X, Xu M, Zhao Y, Dong Q, Pang Z, Guan Q, Gao L, Zhao J, Zhao L. Significance of serum microRNAs in prediabetes and newly diagnosed type 2 diabetes: a clinical study. Acta Diabetol. 2011 Mar;48(1):61-9. Epub 2010 Sep 21. PMID: 20857148. https://doi.org/10.1007/s00592-010-0226-0
- Jiménez-Lucena R, Camargo A, Alcalá-Diaz JF, Romero-Baldonado C, Luque RM, van Ommen B, Delgado-Lista J, Ordovás JM, Pérez- Martínez P, Rangel-Zúñiga OA, López-MiRanda J. A plasma circulating miRNAs profile predicts type 2 diabetes mellitus and prediabetes: from the CORDIOPREV study. Exp Mol Med. 2018 Dec 26;50(12):1-12. PMID: 30598522; PMCID: PMC6312530. https://doi.org/10.1038/s12276-018-0194-y
- Monjezi, A., Khedri, A., Zakerkish, M. et al. Resistin, TNF-α, and microRNA 124-3p expressions in peripheral blood mononuclear cells are associated with diabetic nephropathy. Int J Diabetes Dev Ctries 42, 62–69 (2022). https://doi.org/10.1007/s13410-021-00966-0
- Heinzer R, Vat S, Marques-Vidal P, Marti-Soler H, Andries D, Tobback N, Mooser V, Preisig M, Malhotra A, Waeber G, Vollenweider P, Tafti M, Haba-Rubio J. Prevalence of sleep-disordered breathing in the general population: the HypnoLaus study. Lancet Respir Med. 2015 Apr;3(4):310-8. Epub 2015 Feb 12. PMID: 25682233; PMCID: PMC4404207. https://doi.org/10.1016/S2213-2600(15)00043-0
- Williams SK, Ravenell J, Jean-Louis G, Zizi F, Underberg JA, McFarlane SI, Ogedegbe G. Resistant hypertension and sleep apnea: pathophysiologic insights and strategic management. Curr Diab Rep. 2011 Feb;11(1):64-9. PMID: 21104207. https://doi.org/10.1007/s11892-010-0161-z
- Barbé F, Durán-Cantolla J, Sánchez-de-la-Torre M, Martínez-Alonso M, Carmona C, Barceló A, Chiner E, Masa JF, Gonzalez M, Marín JM, Garcia-Rio F, Diaz de Atauri J, Terán J, Mayos M, de la Peña M, Monasterio C, del Campo F, Montserrat JM; Spanish Sleep And Breathing Network. Effect of continuous positive airway pressure on the incidence of hypertension and cardiovascular events in nonsleepy patients with obstructive sleep apnea: a randomized controlled trial. JAMA. 2012 May 23;307(20):2161-8. PMID: 22618923. https://doi.org/10.1001/jama.2012.4366
- Martínez-García MA, Capote F, Campos-Rodríguez F, Lloberes P, Díaz de Atauri MJ, Somoza M, Masa JF, González M, Sacristán L, Barbé F, Durán-Cantolla J, Aizpuru F, Mañas E, Barreiro B, Mosteiro M, Cebrián JJ, de la Peña M, García-Río F, Maimó A, Zapater J, Hernández C, Grau SanMarti N, Montserrat JM; Spanish Sleep Network. Effect of CPAP on blood pressure in patients with obstructive sleep apnea and resistant hypertension: the HIPARCO randomized clinical trial. JAMA. 2013 Dec 11;310(22):2407-15. PMID: 24327037. https://doi.org/10.1001/jama.2013.281250
- Sánchez-de-la-Torre M, Khalyfa A, Sánchez-de-la-Torre A, Martinez- Alonso M, Martinez-García MÁ, Barceló A, Lloberes P, Campos- Rodriguez F, Capote F, Diaz-de-Atauri MJ, Somoza M, González M, Masa JF, Gozal D, Barbé F; Spanish Sleep Network. Precision Medicine in Patients With Resistant Hypertension and Obstructive Sleep Apnea: Blood Pressure Response to Continuous Positive Airway Pressure Treatment. J Am Coll Cardiol. 2015 Sep 1;66(9):1023-32. PMID: 26314530. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2015.06.1315
- Santamaria-Martos F, Benítez I, Ortega F, Zapater A, Giron C, Pinilla L, Pascual L, Cortijo A, Dalmases M, Fernandez-Real JM, Barbé F, Sánchez-de-la-Torre M. Circulating microRNA profile as a potential biomarker for obstructive sleep apnea diagnosis. Sci Rep. 2019 Sep 17;9(1):13456. PMID: 31530881; PMCID: PMC6748919. https://doi.org/10.1038/s41598-019-49940-1
- Campos-Rodriguez F, Martinez-Garcia MA, Martinez M, Duran- Cantolla J, Peña Mde L, Masdeu MJ, Gonzalez M, Campo Fd, Gallego I, Marin JM, Barbe F, Montserrat JM, Farre R; Spanish Sleep Network. Association between obstructive sleep apnea and cancer incidence in a large multicenter Spanish cohort. Am J Respir Crit Care Med. 2013 Jan 1;187(1):99-105. Epub 2012 Nov 15. PMID: 23155146. https://doi.org/10.1164/rccm.201209-1671OC