Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Гареев И.Ф.

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, Уфа, Россия

Бейлерли О.А.

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, Уфа, Россия

Диагностический и прогностический потенциал микроРНК при тромбозах глубоких вен

Авторы:

Гареев И.Ф., Бейлерли О.А.

Подробнее об авторах

Журнал: Флебология. 2019;13(4): 318‑325

Просмотров: 403

Загрузок: 17

Как цитировать:

Гареев И.Ф., Бейлерли О.А. Диагностический и прогностический потенциал микроРНК при тромбозах глубоких вен. Флебология. 2019;13(4):318‑325.
Gareev IF, Beylerli OA. Diagnostic and Prognostic Potential of MicroRNA in Deep Vein Thrombosis. Flebologiya. 2019;13(4):318‑325. (In Russ.).
https://doi.org/10.17116/flebo201913041318

?>

Введение

Тромбоз глубоких вен (ТГВ) — одна из разновидностей венозных тромбоэмболических расстройств, третья из наиболее распространенных причин смерти от сердечно-сосудистых заболеваний после сердечных приступов и инсульта. У пациентов с ТГВ тромбоэмболия легочной артерии (ТЭЛА), рецидивирующие венозные тромбозы и посттромботический синдром являются основными осложнениями и причинами смерти [1]. Зачастую ТГВ протекает бессимптомно, поэтому прижизненная постановка диагноза затруднена. Считается, что заболеваемость ТГВ составляет 80 случаев на 100 000 населения в год. Риск возникновения ТГВ растет с возрастом, заболевание чаще развивается у лиц старше 40 лет [2].

Ранняя и точная диагностика ТГВ позволяет снизить смертность от его осложнений. Ультрасонография и флебография наиболее часто используются в диагностике ТГВ, в частности после оперативных вмешательств. Ультрасонография имеет определенные ограничения [3]. Контрастная флебография инвазивна и увеличивает риск осложнений, включая отрыв тромба, аллергические реакции и т. д., что также ограничивает ее применение. Поиск неинвазивных методов диагностики ТГВ в настоящее время сохраняет актуальность.

Недавние исследования показали, что биомаркеры, включая С-реактивный белок (CRP), D-димер и интерлейкин- (IL)-6, могут представлять ценность при ранней диагностике ТГВ [3, 4]. МикроРНК (miRNAs) являются эндогенными и некодирующими одноцепочечными РНК, состоящими из 18—22 нуклеотидов, которые ингибируют экспрессию генов, способствуя деградации их мРНК-мишеней (mRNAs) или ингибированию трансляции [5]. Доказано, что микроРНК играют существенную роль в различных биологических процессах, включая клеточный цикл, апоптоз, пролиферацию и дифференцировку, регулируя экспрессию около 90% всех генов человека [5]. Большая часть микроРНК экспрессированы внутри самих клеток. Однако во многих биологических жидкостях организма человека были обнаружены многочисленные микроРНК, называемые циркулирующими микроРНК [6]. Циркулирующие микроРНК могут быть секретированы из клеток в биологические жидкости человека в микровезикулах (экзосоах) или могут быть связаны с белками Ago2 [6]. Такие микроРНК устойчивы к воздействию нуклеаз, что делает их потенциальными биомаркерами. Профиль экспрессии циркулирующих микроРНК значительно изменяется (происходят аберрация или дерегулирование) при различных патологических состояниях и отличается от такового в здоровом организме.

Аберрантная экспрессия при ТГВ привлекла внимание исследователей. Обнаруженные изменения экспрессии микроРНК при ТГВ позволяют предположить возможность создания новых диагностических и прогностических маркеров. Анализ генов-мишеней микроРНК мог бы открыть новые горизонты в понимании патогенеза, диагностике и лечении ТГВ. В этой работе мы рассматриваем изменения экспрессии микроРНК и их целевых генов при ТГВ для лучшего понимания их функций и в целях использования их свойств в клинической практике.

МикроРНК и гемостаз

Согласно данным литературы, микроРНК контролируют экспрессию нескольких ключевых факторов гемостаза (биогенез и функцию тромбоцитов, факторы свертываемости, антикоагулянтные механизмы и фибринолиз), это указывает на то, что дисрегуляция этих микроРНК может привести к нарушению гемостатического баланса и, соответственно, повышенному тромбообразованию или кровотечению.

Обнаружено, что в клеточной линии HuH-7 гепатоцеллюлярной карциномы происходит активация эндогенной miR-494−3p после терапии β-эстрадиолом (E2), что связано с прямым подавлением экспрессии белка S как на транскрипционном, так и на посттранскрипционном уровне [7]. В исследовании [8] показано, что miR-494−3p нацелен на множество генов-мишеней, включая киназные сигнальные молекулы, факторы транскрипции, регуляторы клеточного цикла, мембранные рецепторы, медиаторы воспаления и регуляторы репликации ДНК. В дополнение ко всему miR-494−3p нацелена на белок S, а miR-27 непосредственно подавляет экспрессию α-ингибитора пути тканевого фактора (TFP1) в клеточных линиях MCF-7 рака молочной железы, что доказывает протромботическую активность miR-27 и miR-494−3p [9].

Тканевый фактор (TF) является решающим фактором инициации коагуляции, и его сверхэкспрессия широко изучалась при онкологических заболеваниях человека, связанных с коагулопатией. Таким образом, неудивительно, что при активном изучении микроРНК-контроля TF было обнаружено, что 7 микроРНК непосредственно ингибируют экспрессию TF и проявляют активность в различных клеточных линиях опухолей. В частности, в клеточных линиях рака молочной железы miR-19 непосредственно контролирует экспрессию TF, а другие члены семейства данной микроРНК, miR-19a и miR-19b, ингибируют TF в клетках рака толстой кишки, а также эндотелиальных клетках и моноцитах соответственно [10—12]. Кроме того, S. Li и соавт. установили, что под влиянием miR-223 с повышенной экспрессией происходит снижение экспрессии TF и ингибирование экспрессии фактора некроза опухоли-α (TNF-α) in vitro и in vivo. Это исследование демонстрирует miR-223-опосредованное подавление экспрессии TF, указывая на новый молекулярный механизм контроля каскада коагуляции и предлагая новые подходы к подавлению [13]. Зависимость между miR-93, miR-106 и TF была замечена в клетках лейомиом, где подавление уровней экспрессии miR-93 и miR-106 и связанное с этим увеличение экспрессии TF способствовали воспалительным и обменным процессам в клетках опухоли [14]. Показано, что в эндотелиальных клетках микроциркуляторного русла человека miR-19a и miR-126 модулируют тромбогенность эндотелия посредством прямого ингибирования экспрессии и активности TF [15]. Изменения в уровнях экспрессии miR-19a и miR-126 были вызваны воспалительным стимулом TNF-α. Так выглядит механизм, опосредованный микроРНК, и стимулирующий тромбогенез при аутоиммунных нарушениях, таких как антифосфолипидный синдром (АФС). В моноцитах пациентов с АФС и системной красной волчанкой (СКВ) наблюдали значительно меньшие уровни экспрессии эндогенных miR-19b и miR-20a, чем у здоровых людей, при этом эти уровни обратно коррелировали с уровнем TF в соответствующих моноцитах. Таким образом, наблюдения показали роль miR-19b и miR-20a в состоянии гиперкоагуляции, наблюдаемом у пациентов с АФС и СКВ. Также обнаружено, что активация или ингибирование miR-20a в клетках THP-1 (моноцитарная клеточная линия человека, полученная от пациентов с острой моноцитарной лейкемией) влияли на прокоагулянтную активность на поверхности клеток [16]. Для микроРНК также была идентифицирована связь с ингибитором активатора плазминогена-1 (PAI-1), ключевого модулятора фибринолитического пути [17]. Недавно было выявлено увеличение экспрессии PAI-1 и образование тромбов, связанное с уменьшением экспрессии miR-30c у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа [18]. Образование фибрина может находиться под контролем miR-409−3p, которая была идентифицирована через скрининг библиотеки микроРНК (miRNA library screen) в клетках HuH-7, непосредственно нацелена на изменение экспрессии β-полипептида фибриногена (FGB). При сверхэкспрессии miR-409−3p происходит уменьшение образования фибриногена в клетках HuH-7 [19]. Эти данные свидетельствуют о том, что рост и устойчивость тромбов могут быть подвержены микроРНК-опосредованной регуляции фибринолиза через PAI-1 и синтеза фибриногена.

МикроРНК и ТГВ

В настоящее время молекулярные механизмы патогенеза ТГВ изучены не полностью, что значительно ограничивает создание новых диагностических и прогностических маркеров ТГВ. Поэтому для оценки диагностического потенциала опеределения циркулирующих микроРНК важно понимать механизмы влияния эндогенных микроРНК на патогенез ТГВ.

Процесс лизиса тромба и восстановление венозной стенки связаны с провоспалительными цитокинами, хемокинами и лейкоцитами. В своей работе C. Bao и соавт. [20] исследовали количество воспалительных клеток в стенке вен крыс с моделированным ТГВ нижних конечностей. Экспрессия PAI-1 повысилась одновременно с повышением количества воспалительных клеток, что указывает на то, что экспрессия PAI-1 влияет на воспалительный процесс при ТГВ. PAI-1 является ключевым ингибитором фибринолиза и играет важную роль в воспалительном процессе. В ходе эксперимента было обнаружено, что miR-335−5p подавляет экспрессию PAI-1 посредством ингибирования сигнального пути Toll-подобного рецептора 4 (TLR4) in vivo, важного компонента повреждения сосудистой стенки в условиях воспаления. Это указывает на то, что эта микроРНК может подавлять развитие и прогрессирование ТГВ. Q. Meng и соавт. [21] также обнаружили снижение экспрессии miR-495 в периферической крови пациентов с ТГВ, а применение miR-495 mimic (мимики или mimics — синтетические олигонуклеотиды, повышающие экспрессию целевой микроРНК) ингибировало тромбообразование в глубоких венах нижних конечностей посредством подавления STAT3 (преобразователь сигналов и активатор транскрипции 3) in vivo. STAT3 играет важную роль в окислительном стрессе, в клеточных функциях (кардиомиоциты, эндотелиальные клетки, клетки-предшественники) и ангиогенезе. В других работах было показано, что miR-126 и miR-483−3p способствуют реканализации тромбированных вен эндотелиальными клетками-предшественниками посредством подавления экспрессии генов PIK3R2 и SRF in vitro и in vivo. MiR-126 и miR-483−3p могут представлять собой потенциальные маркеры, значимые при диагностике, прогнозировании и определении возможных терапевтических мишеней у пациентов с ТГВ, но все это требует дальнейших исследований [21, 22].

Накопленные в последние годы знания свидетельствуют о том, что ТГВ тесно связан с фиброзным ремоделированием стенок вен, которое заключается в переключении фенотипа сосудистых гладкомышечных клеток (СГМК) с сократительного на синтетический, с пролиферацией СГМК, осаждением коллагена и повреждением внеклеточного матрикса (ВКМ) матриксными металлопротеиназами (MMP). Совсем недавно участие ММР вместе с ингибиторами металлопротеиназ в механизме ТГВ признано значимым и активно обсуждается. Например, K. Deatrick и соавт. [23] обнаружили, что у мышей с ТГВ, у которых отсутствует или снижена экспрессия MMP-9, увеличивается экспрессия TNF, белка хемоаттрактанта моноцитов 1 и PAI, в то время как экспрессия коллагена, IL-1 и TGF в стенке вен уменьшалась. Это указывает на то, что MMP-9 может играть роль в развитии фиброза стенки вены после ТГВ [23]. МикроРНК также контролируют экспрессию ММР. Кроме того, S. Franciscis и соавт. [24] сообщили, что высокий уровень MMP в плазме, включая MMP-1, -2, -3, -7, -8 и -9, наблюдали у пациентов с острым ТГВ и установили, что MMP и контролирующие их микроРНК могут быть специфическими биомаркерами ТГВ. В исследованиях P. Аi и соавт. [25] наблюдалось снижение экспрессии miR-411, в то время как экспрессия индуцируемого гипоксией фактора-1α (HIF-1α), а также экспрессия MMP-2 были увеличены в стенках вен и соответствующих СГМК, полученных от крыс с ТГВ. HIF-1α играет важную роль в клеточной пролиферации, миграции и дифференцировке, вазоконстрикции или вазодилатации, деградации ВКМ и ангиогенезе. Также был применен miR-411 mimic, где результат ясно показал, что miR-411 подавляет фиброз стенки вены при ТГВ у крыс.

Эндотелиальный оксид азота (NO) регулирует ряд физиологических процессов, таких как адгезия и агрегация тромбоцитов, что может повлиять на склонность или устойчивость к тромбозу. Имеются данные о том, что уровень экспрессии эндотелиальной синтазы оксида азота (NOS3), которая играет важную роль в синтезе NO, был значительно снижен в клеточных линиях MVEC (культивированные эндотелиальные клетки микрососудистого русла) под воздействием сверхэкспрессии miR-195 и miR-582. Ингибирование miR-195 и miR-582 antagomirs (антагомиры — синтетические олигонуклеотиды, ингибирующие целевую микроРНК) в эндотелиальных клетках могло способствовать повышению экспрессии NOS3, что указывает на то, что эндогенные miR-195 и miR-582 подавляли экспрессию NOS3. То есть miR-195 и miR-582 вызывают дисфункцию эндотелия и, регулируя сосудистый гомеостаз, в конце концов могут привести к тромбообразованию в артериях и венах [26].

Эти исследования содержат информацию о взаимосвязи микроРНК с их генами-мишенями при ТГВ, что дает основу для будущих исследований микроРНК как биомаркеров и терапевтических мишеней.

Циркулирующие микроРНК как биомаркеры

В многочисленных исследованиях предпринимались попытки найти точные и ранние диагностические лабораторные биомаркеры при ТГВ. Однако на сегодняшний день плазменный D-димер является единственным хорошо зарекомендовавшим себя и клинически применимым биомаркером для идентификации ТГВ. Тест D-димера отражает уровень деградации фибрина. Отрицательный результат D-димера является убедительным доказательством для исключения ТГВ, но положительный результат имеет низкую специфичность и низкое положительное прогностическое значение для диагностики ТГВ [27]. Концентрация D-димера также может быть повышена при нетромботических нарушениях, включая диссеминированное внутрисосудистое свертывание (ДВС-синдром), инфекцию и инсульт [28]. В последние годы одним из наиболее перспективных новых биомаркеров называют растворимый P-селектин, который имеет более высокую специфичность, чем D-димер, в диагностике ТГВ [29]. Но все же D-димер и P-селектин отдельно или в комбинации не обладают высокой чувствительностью или специфичностью при диагностике ТГВ.

МикроРНК в качестве биомаркеров ТГВ менее изучены, хотя циркулирующие микроРНК могут оказаться более чувствительными и точными в диагностике ТГВ. За последнее время проведен ряд исследований, показавших, что циркулирующие микроРНК более предпочтительны в качестве биомаркеров, поскольку высокостабильны в биологических жидкостях человека, таких как кровь, могут быть обнаружены на ранних этапах развития заболевания, тогда как белковые структуры обнаруживают в крови только тогда, когда повреждение уже произошло. Кроме того, они играют роль практически во всех клеточных функциях [30, 31].

В своей работе Z. Li и J. Ni [32] продемонстрировали снижение экспрессии miR-26a в периферической крови пациентов с травмами костей и диагностированным ТГВ нижних конечностей. Кроме того, результаты настоящего исследования на клеточных культурах HUVECs (эндотелиальные клетки пупочной вены человека) показали, что miR-26a нацелена на протеинкиназу С-дельта (PRKCD) и ингибирует активацию сигнального пути ядерного фактора каппа-B (NF-κB), тем самым подавляя экспрессию цитокинов CCL2 (C-C motif ligand 2) и CCL7 (C-C motif ligand 7), ослабляя местный воспалительный ответ. Предыдущие результаты показали, что PRKCD активирует путь сигнала NF-κB и способствует экспрессии и высвобождению CCL2 и CCL7, которые способны рекрутировать воспалительные клетки при определенных поражениях, способствуя выделению местных воспалительных факторов, и усугублять воспалительный ответ [33, 34]. X. Wang и соавт. [35] обнаружили, что среди исследуемых 13 микроРНК в плазме крови экспрессия miR-424−5p была значительно выше, тогда как уровни экспрессии miR-136−5p были значительно ниже у пациентов с ТГВ по сравнению с пациентами без ТГВ. Уровень экспрессии циркулирующей miR-424−5p был связан с гиперкоагуляцией. Роль miR-136−5p и miR-424−5p в механизме ТГВ не была полностью понятна. Предыдущее исследование [36] показало, что miR-424 регулирует важные клеточные функции, включая дифференцировку, пролиферацию, клеточный цикл. Сообщалось, что miR-424 активируется после повреждения сосудистой стенки, а также регулирует ангиогенные факторы эндотелия путем нацеливания на рецептор-2 фактора роста эндотелия сосудов (VEGFR-2) и рецептор фактора роста фибробластов-1 (FGFR-1). Сверхэкспрессия miR-424 может уменьшить пролиферацию, миграцию эндотелиоцитов и формирование капиллярной трубки [37]. Как известно, регенерация и васкулогенез эндотелиоцитов способствуют образованию и разрешению тромбов. Изменение уровня экспрессии miR-424 при ТГВ соответствует его биологической функции.

В работе J. Qin и соавт. [38] систематически измеряли концентрацию 3 циркулирующих микроРНК (miR-582, miR-195 и miR-532) в сыворотке у пациентов с ТГВ после ортопедического хирургического вмешательства в контрольной группе. Было обнаружено, что экспрессия этих микроРНК была значительно повышена в сыворотке у пациентов с ТГВ. Кроме того, анализ кривой ROC показал сильную взаимосвязь между тремя микроРНК и ТГВ. Кроме того, X. Xie и соавт. [39] продемонстрировали связь между циркулирующей miR-96 и D-димером в плазме у пациентов с ТГВ после ортопедического вмешательства. Увеличенные уровни экспрессии miR-96 коррелировали с уровнями D-димера в плазме у пациентов с ТГВ после операции. Однако, хотя уровни экспрессии miR-96 были также увеличены в группе пациентов без ТГВ после операции, уровни экспрессии miR-96 не коррелировали с уровнями D-димера плазмы. Одновременное обнаружение повышенных уровней экспрессии miR-96 и D-димера может способствовать более точной диагностике ТГВ после операций.

В исследовании Z. Jiang и соавт. [40] была обнаружена высокая экспрессия циркулирующей miR-320b в плазме у пациентов с ТГВ по сравнению со здоровыми людьми. Анализ ROC-кривой показал, что циркулирующая miR-320b имеет диагностический потенциал с точностью 79% (чувствительность 69% и специфичность 90%) при ТГВ. Кроме того, повышенный уровень miR-320b в плазме коррелировал с уровнем D-димера. Примечательно, что семейство эндогенной miR-320 наиболее экспрессировано в тромбоцитах человека, тогда как циркулирующая miR-320b могла быть, возможно, через экзосомы перенесена в эндотелиальные клетки с контролем экспрессии молекул межклеточной адгезии 1-го типа (ICAM-1), что указывает на потенциальную роль действующих внеклеточных коммуникаций [41].

Прогностическая роль микроРНК

ТЭЛА, являясь серьезным осложнением ТГВ, относится к числу частых неотложных состояний и остается важной медицинской проблемой. Ранняя диагностика, основанная на изучении изменения экспрессии циркулирующих микроРНК, позволяет своевременно начать терапию и значительно улучшить прогноз больных с ТГВ. Ранее опубликованные исследования показали, что микроРНК могут быть потенциальными биомаркерами для диагностики ТЭЛА. Исследование X. Zhou и соавт. [42] продемонстрировало, что циркулирующая miR-28−3p в плазме у пациентов с ТЭЛА может использоваться в качестве неинвазивного и стабильного диагностического биомаркера. J. Xiao и соавт. [43] показали, что уровень экспрессии miR-134 в плазме был значительно повышен у пациентов с ТЭЛА по сравнению со здоровой контрольной группой, это указывает на то, что циркулирующая miR-134 может быть предиктором ТЭЛА у пациентов с ТГВ. Результаты другого исследования [44] показали, что количество циркулирующей miR-221 в плазме было также значительно увеличено у пациентов с ТЭЛА по сравнению со группой здоровых людей. Однако эти предварительные результаты требуют дальнейших исследований с более крупными выборками. В своей работе T. Kessler и соавт. [45] показали повышенный уровень экспрессии miR-1233 в сыворотке у пациентов с ТЭЛА по сравнению с контрольной группой. Они продемонстрировали, что высокий уровень экспрессии циркулирующей miR-1233 позволяет с высокой специфичностью (100%) и чувствительностью (90%) отличить пациентов с ТЭЛА от пациентов с острым инфарктом миокарда без подъема сегмента ST и от здоровых людей. Следовательно, этот параметр является многообещающим маркером для точной диагностики ТЭЛА. Концентрации циркулирующих miR-27a и miR-27b в плазме были значительно выше у пациентов с ТЭЛА по сравнению с контрольной группой. Анализ кривой ROC (AUC) для miR-27a и miR-27b у этих пациентов показал значения 0,784 и 0,707 соответственно. Комбинация miR-27a или miR-27b с D-димером значительно увеличивала диагностическую способность этого маркера при ТЭЛА [46].

Выводы

В исследованиях последних нескольких лет показано, что микроРНК служат модуляторами гемостаза. Понимание механизма, с помощью которого микроРНК участвуют в развитии тромбоза, особенно важно, поскольку может быть применено в клинической практике. Циркулирующие микроРНК обладают огромным потенциалом как идеальные биомаркеры для использования в диагностике и прогнозировании венозных тромбозов. Тем не менее существует ряд ограничений, например недостаточное количество исследований, посвященных изучению циркулирующих в крови микроРНК при ТГВ, и небольшие размеры выборок. Другое ограничение проистекает из того, что тромбоз — это динамический процесс, который претерпевает влияние множества факторов, таких как первичные заболевания, время отбора проб и профилактическая антикоагуляция. Следовательно, существует клинически значимая гетерогенность среди исследуемых. Неизбежно возникают проблемы, связанные с тем, что одна микроРНК может иметь сотни генов-мишеней и один ген может быть мишенью множества микроРНК. Образование тромба в венозной системе является довольно сложным процессом, находящимся под контролем множества микроРНК. Очень важно, но чрезвычайно сложно определить точные механизмы, регулируемые конкретными микроРНК, поэтому необходимы дальнейшие исследования данной проблемы.

Информация о спонсорстве. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Республики Башкортостан молодым ученым от 5.02.19 №УГ-28.

Financing. The work was carried out with the financial support of the grant of the Republic of Bashkortostan to young scientists dated February 5, 2019.

Участие авторов:

Разработка дизайна исследования — И.Г.

Обзор публикаций — И.Г.

Анализ полученных данных — И.Г.

Написание текста рукописи — И.Г.

Редактирование текста статьи — О.Б.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interest.

Сведения об авторах

Гареев И.Ф. — https://orcid.org/0000-0002-4965-0835; e-mail: ilgiz_gareev@mail.ru

Бейлерли О.А. — https://orcid.org/0000-0002-6149-5460

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Гареев И.Ф., Бейлерли О.А. Диагностический и прогностический потенциал микроРНК при тромбозах глубоких вен. Флебология. 2019;13(4):-324. https://doi.org/10.17116/flebo201913041

Автор, ответственный за переписку: Гареев И.Ф. —
e-mail: ilgiz_gareev@mail.ru

Автор, ответственный за переписку: Гаврилов С.Г. —
e-mail: gavriloffsg@mail.ru

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail