Прееклампсія, пов’язана з екзосомами та мікроРНК

Анотація:

Прееклампсія (ПЕ) - це мультисистемне розлад, пов’язане з високою смертністю та захворюваністю матері та плода. Одним з найбільш серйозних аспектів прееклампсії є те, що ще немає ознак раннього попередження або маркерів ризику, а патогенез ТЕЛА все ще недостатньо пояснений. Відкриття мікроРНК принесло нові знання в основні знання про регуляцію експресії генів, але також знаходить застосування в клінічній практиці як новий тип біомаркерів. Екзосоми можуть відігравати потенційну роль як активуючих речовин при ендотеліальній дисфункції, характерній для ПЕ. Згідно з сучасними знаннями, мікроРНК існують з різною експресією у випадках ПЕ і можуть мати важливе значення в патофізіології самого захворювання. Маркери мікроРНК ПЕ можуть допомогти зрозуміти стан та патогенез і можуть бути інструментом для профілактичних стратегій зменшення поширеності, тяжкості захворювання та пов'язаних з ним ускладнень.

прееклампсія

Ключові слова: екзосоми, мікроРНК, секвенування наступного покоління, прееклампсія

Вступ

Щороку у 10 мільйонів жінок у всьому світі розвивається гестоз (ПЕ), деякі з яких помирають від ПЕ та пов'язаних з ними гіпертонічних захворювань. Кількість дітей, які помирають від цих ускладнень, також дуже велика. ТЕЛА - одне з найсерйозніших ускладнень під час вагітності, яке зачіпає 2-8% усіх вагітних жінок і відповідає за майже 40% передчасних пологів до 35-го тижня вагітності (1). ПЕ клінічно визначається як новий початок гіпертонії протягом другої половини вагітності. Вважається, що ТЕЛА починається з безсимптомної фази протягом першого триместру вагітності, коли інвазія трофобластів недостатня і спіральні артерії не повністю перероблені. Обидва ці процеси сприяють посиленню окисного стресу та розвитку системної дисфункції ендотелію, що призводить до характерних проявів ТЕЛА на пізніх стадіях захворювання (2). В даний час не існує ефективного лікування для запобігання віддаленим наслідкам ПЕ, оскільки патофізіологія самої хвороби не з’ясована до кінця.

Екзосоми та вагітність

Екзосоми - це невеликі біоактивні пухирці, що складаються з різних типів клітин, з яких вони виділяються в навколишні рідини організму. В основному їх виробляють Т-клітини, В-клітини, дендритні клітини, стовбурові клітини, нейрони, епітеліальні клітини, клітини крові, пухлинні або плацентарні клітини. Вони виникають переважно в плазмі крові, сечі, навколоплідних водах, лікворі або грудному молоці. Розмір екзосом коливається від 40 до 100 нм. Їх зміст дуже мінливий і має широкий спектр. Вони містять важливі білки з багатьох сімейств білків, які беруть участь у багатьох клітинних процесах. Також присутні ліпіди. Нуклеїнові кислоти, особливо мікроРНК (miРНК) та мРНК (3), також є важливим компонентом екзосом (рисунок 1).

Загальна кількість екзосом, наявних у материнській плазмі, приблизно в 2 рази вища у жінок у віці від 11 до 14 тижнів вагітності, у яких діагностовано гестаційний цукровий діабет між 22 і 28 тижнями, порівняно з жінками з нормоглікемічною вагітністю. Ці дані свідчать про те, що зміни концентрації екзосом, наявні в материнському кровообігу на ранніх термінах вагітності, сприяють розвитку ускладнень вагітності (діабет та ТЕЛА) пізніше під час вагітності (7). .

Попередні дослідження in vitro показали, що гіпоксія індукує вивільнення екзосом з трофобластичних клітин, що впливає як на вміст, так і на взаємодію з іншими клітинами. ТЕЛА пов’язана з плацентарною гіпоксією, що призводить до недостатнього перебудови спіральної артерії протягом перших 20 тижнів вагітності®. Ці спостереження підтверджують передбачувану корисність екзосом плаценти як біомаркеру на ранніх термінах вагітності з ризиком розвитку ТЕЛА у жінок. Однак поки що мало інформації про екзосомний профіль під час вагітності з ПЕ.

мікроРНК

В даний час увага все більше зосереджується на молекулах міРНК. miRNA - це невелика, приблизно від 18 до 24 нуклеотидів довга некодуюча послідовність, найважливішою особливістю якої є участь у регуляції експресії генів. Він впливає на це завдяки своїй комплементарності з мРНК на 3 ′ кінці. Геном людини кодує понад 1000 видів міРНК і, схоже, впливає на до 60% генів. Більшість молекул мікроРНК локалізовано в клітинах, але деякі мікроРНК, також відомі як циркулюючі, знаходяться в позаклітинному просторі, наприклад, в рідинах тіла. Незвична експресія мікроРНК спостерігається при різних патологіях та змінах фізіологічного статусу (9) .

Позаклітинні мікроРНК (ECmiRNA) в даний час вважаються придатними біомаркерами різних захворювань, оскільки їхній профіль експресії позаклітинних рідин тіла відображає патофізіологічний стан організму. Для виділення ECmiRNA необхідно вибрати відповідну рідину для тіла. Не було показано, що периферична кров є підходящим джерелом, оскільки клітинні залишки білих та еритроцитів також містять мікроРНК, які можуть впливати на аналіз ECmiRNA. Тому видається вигіднішим використання плазми (10) .

Завдяки своєму унікальному складу екзосоми також підходять для різних діагностичних цілей. Багато білків в основному використовуються для діагностики багатьох захворювань. Зміна концентрації екзосомних білків пов'язана з патологіями або навіть з їх прогресуванням або реакцією на окислювальний стрес (4) .

міРНК та вагітність

Експресія МіРНК змінюється не тільки під час захворювання, але і під час вагітності. У той час мікроРНК виробляються головним чином трофобластичними клітинами плаценти і, як вважають, впливають на ангіогенез, диференціацію трофобластів та регуляцію імунної системи матері та плода. Їх також можна використовувати як біомаркери під час вагітності, оскільки змінена експресія мікроРНК може віщувати ускладнення. Незалежно від того, ускладнюється вагітність чи ні, плацентарні мікроРНК переважно локалізуються в чотирьох поліцистронних кластерах. Кластери C19MC і miR-371-3 розташовані на хромосомі 19, miR-17-92 на хромосомі 13 і M14MC на хромосомі 14. Протягом третього триместру плаценти, крім цих скупчень, він виражає сімейство let-7, сімейство miR-34, кластер miR-29, кластер miR-195 та miR-181c. мікроРНК, що продукуються хромосомою 21, miR-99a, miR-125 b-2 та miR-155, можуть бути надмірно експресованими у вагітних порівняно з невагітними (11) .

Найбільшим відомим людським кластером miRNA є C19MC і складається з 54 генів miR. На додаток до плаценти, вона експресується недиференційованими клітинами і вивільняє miРНК у материнський кровообіг через екзосоми, утворені плацентою. Решта кластерів містять значно менше генів (12) .

Експресія генів miR не залишається незмінною протягом всієї вагітності, miR з кластеру C19MC збільшуються з першого триместру до третього. Гени з кластеру C14MC в першому триместрі регулюються, а в третьому вже знижуються. Порівняно з першим триместром, сім'ї let-7 та miR-34 та miR-29a, miR-195 та miR-181c також регулюються у третьому триместрі. Ці родини зазвичай відіграють роль у диференціації клітин, їх проліферації або апоптозі. Протягом гестаційного періоду мікроРНК, що виробляються плацентою, також відіграють важливу роль в імунній системі на рівні як вроджених, так і набутих імунних відповідей. На відміну від інших міРНК, вони експресуються протягом всієї вагітності (13) .

Прееклампсія, пов’язана з екзосомою, та міРНК

Будучи регуляторними молекулами, мікроРНК, порушуючи регуляцію, можуть суттєво впливати на процеси, пов’язані з розвитком плаценти та на всю вагітність. Багато досліджень показали, що змінений рівень експресії міРНК у плаценті пов'язаний з прееклампсією (14). Спостерігаються порушення регуляції, наприклад, метилювання ДНК та модифікація гістону, тому, мабуть, не випадково, що miРНК має здатність регулювати гени таким чином. Найбільш поширеними зміненими miRNAs в прееклампсії є miR-210, miR-223 та miR-126, які тісно пов'язані з патогенезом прееклампсії (15) .

секвенування мікроРНК

Завдяки швидкому прогресу в технологіях секвенування наступного покоління, ми також можемо секвенувати молекули РНК для визначення профілю експресії. Найпоширенішими є мРНК та міРНК. Завдяки високопаралельному секвенуванню можна проаналізувати всю популяцію міРНК людини, яка також може бути проаналізована за допомогою qRT-ПЛР або мікрочипів РНК (20). qRT-ПЛР та мікрочипи є відносно недорогими та поширеними аналітичними методами, але їх недоліком є ​​те, що вони можуть аналізувати лише відомі послідовності. Аналіз послідовності може також виявити нові, ще невстановлені типи міРНК.

Висновок

Розробка технології секвенування мікроРНК також надала нові можливості для пренатальної діагностики. В даний час ми можемо зосередитись на конкретних плацентарних міРНК при вагітності високого ризику. Наприклад, важливим є діагноз прееклампсії, який часто загрожує життю матері та плоду. Зміна профілю експресії цих молекул може не тільки забезпечити ранню діагностику, але й допоможе з’ясувати причини цього захворювання або знайти відповідну терапію.