Роль микроРНК в патогенезе ишемического инсульта

Одной из наиболее важных медико-социальных проблем являются сосудистые заболевания головного мозга, значимость которых определяется высокой долей в структуре заболеваемости и смертности населения, а также значительными показателями трудовых потерь и инвалидизации при инсульте [1]. Ежегодная смертность от инсульта в России — одна из наиболее высоких в мире (175 случаев на 100 тыс. населения в год). Инсульт является ведущей причиной инвалидизации населения. Больные, перенесшие инсульт, накладывают особые обязательства на членов семьи, значительно снижая их трудовой потенциал. Затраты на лечение и реабилитацию больных после перенесенного инсульта являются тяжелым социально-экономическим бременем для общества в целом [2]. Все это обусловливает интерес к проблеме инсульта, поиску путей профилактики и эффективного лечения [3].

В нашей стране среди болезней системы кровообращения первое место занимает артериальная гипертензия: 7801,4 случая на 100 тыс. взрослого населения [4—6]. Снижение повышенного АД уменьшает абсолютный риск развития инсульта на 1,04% за 5 лет, а относительный — на 38,0% [7, 8]. В разработке концепции гетерогенности ишемического инсульта (ИИ) значительное место занимает исследование кардиоэмболий, которые составляют 22—40% всех ИИ [9—11].

У 75% больных с ИИ наблюдается разная кардиальная патология, включая хроническую сердечную недостаточность, ИБС, аритмии, пороки сердца, кардиомиопатии, врожденные аномалии сосудов, опухоли [12]. Кардиоэмболический инсульт (КЭИ) ассоциирован с тяжелыми нарушениями двигательных, речевых, координаторных функций, высоким риском рецидива, существенным снижением качества жизни пациентов [10, 13]. В связи с этим актуальным является своевременное распознавание КЭИ и определение оптимальной стратегии его вторичной профилактики.

На сегодняшний день описано более 20 причин развития кардиоэмболий, наиболее значимой среди них является неклапанная фибрилляция предсердий (ФП), с которой связаны 40—50% всех случаев КЭИ [14]. КЭИ, ассоциированный с ФП, характеризуется более тяжелым течением, худшим прогнозом, высоким риском рецидива [15]. Внедрение в клиническую практику нейровизуализационных и ультразвуковых методов диагностики дало возможность более точно и на ранних сроках диагностировать ИИ, устанавливать связь сердечной и церебральной патологии, проводить патогенетически обоснованную тактику ведения больного. Актуальным является изучение генетических причин ИИ, их роли в патогенезе заболевания. Среди них большое внимание привлекают некодирующие рибонуклеиновые кислоты (РНК) [16].

Согласно результатам, полученным в ходе исследований по программе ENCODE [17, 18], не менее 75% генома человека способно транскрибироваться и более половины его связано с некодирующими РНК (нкРНК), не содержащими открытых рамок считывания для трансляции белка. Их разделяют на две большие группы: «длинные» нкРНК (от 200 до 10 тыс. нуклеотидов) и «малые» нкРНК (менее 200 нуклеотидов). Среди последних наиболее исследован класс микроРНК, выполняющих важнейшие регуляторные функции в жизнедеятельности нормальных клеток и играющих важную роль в регуляции трансляции и деградации матричных РНК (мРНК).

МикроРНК — нкРНК, включающие от 19 до 24 нуклеотидов, образуются из более длинных РНК-предшественников и имеют специфическую шпилечную структуру [19, 20]. МикроРНК являются эффективными посттранскрипционными регуляторами генной экспрессии [21—24]. Регуляция осуществляется путем комплементарного связывания микроРНК с частично комплементарными сайтами в 3’-нетранслируемых участках мРНК — мишенями [18].

Впервые микроРНК были обнаружены в 1993 г. при изучении ретровирусов [25]. На сегодняшний день микроРНК выявлены во всех многоклеточных организмах, включая растения, червей, насекомых и позвоночных, что свидетельствует о раннем эволюционном происхождении этого механизма регуляции генной экспрессии [26, 27]. Установлено, что микроРНК играют ключевую роль как в процессах нормального развития организма, так и при патологии, принимают участие в реализации воспалительной реакции, пролиферации клеток, дифференцировке, апоптозе и онкогенезе [28—33]. Эксперименты in vivo и in vitro показали роль микроРНК в патогенезе ИИ за счет регуляции оксидантного стресса, воспаления, апоптоза и эндотелиальной дисфункции [34, 35]. Немногочисленные клинико-генетические исследования также показали, что циркулирующие микроРНК являются потенциальными биомаркерами, которые могут быть использованы для диагностики ИИ и прогнозирования его исхода [36, 37].

Выраженность и обратимость ишемического повреждения зависит от степени снижения кровотока. Так, область мозга с наиболее выраженным снижением кровотока погибает в течение 2 мин с момента развития ишемии [38]. Эта ядерная зона ишемии в течение нескольких часов окружена ишемизированной, но еще живой тканью — зоной ишемической полутени (пенумбра). Предполагается, что последняя может быть мишенью для терапевтического воздействия [39, 40]. Церебральная ишемия вызывает также ряд патологических процессов (эксайтотоксичность, окислительный стресс, воспаление и апоптоз) в зоне пенумбры, способных вести к гибели нейронов (см. рисунок).

Важным патогенетическим звеном развития ИИ является гипоксия. Известно, что низкое РСО₂ индуцирует разные микроРНК, включая miR-210, miR-103, miR-181с, miR-373, miR-26b и miR-26а-2 [41—44]. Среди них наиболее изучена miR-210, которая специфически чувствительна к гипоксическим стимулам [35]. Показано [45], что miR-210 индуцируется гипоксией практически во всех клетках и тканях. Кроме того, ее уровень в крови коррелирует с течением и исходом острого И.И. По сравнению со здоровыми, экспрессия miR-210 значительно снижена у больных с ИИ через 7 и 14 сут после момента развития заболевания. Уровень miR-210 у пациентов с благоприятным течением ИИ был значимо выше, чем при тяжелом течении ИИ [35].

Ряд исследований посвящен изучению уровня экспрессии микроРНК больных с И.И. Так, Y. Chen и соавт. [36] определяли уровень экзосомной экспрессии микроРНК-223 (miR-223) у больных с И.И. Они провели ретроспективное исследование случай—контроль для определения уровня экзосомной экспрессии miR-223 у пациентов с ИИ и у здоровых и сравнили этот показатель у пациентов с разными подтипами И.И. Авторы показали, что уровень miR-223 в циркулирующих экзосомах повышен в дебюте острого ИИ и имеет тенденцию к увеличению с течением времени. Экзосомная экспрессия miR-223 положительно коррелировала с оценкой состояния по шкале NIHSS. Оказалось, что у больных с КЭИ имелся более высокий уровень экзосомного miR-223, а у больных с тяжелым ИИ — более высокий уровень экзосомной экспрессии miR-223. Однако эти исследования проводились на малочисленном материале без учета других подтипов ИИ.

При ИИ miR-223 выполняет функцию контроля индуцированного N-метил-D-аспартата — рецептора, который в свою очередь ослабляет приток Са++ в нейроны [46], подавляет уровень глутаматного рецептора-2, тем самым защищая ишемизированную ткань [47]. S. Yao и соавт. [37] изучали роль микроРНК-455 (miR-455) при ИИ in vitro и in vivo. Авторы определяли уровень экспрессии miR-455 и ее влияние на защиту нейронов от гибели. Оказалось, что miR-455 защищает нейроны от смерти после кислородно-глюкозной депривации, подавляя экспрессию TRAF3, и уменьшает объем инфаркта головного мозга мыши после поражения мозга вследствие окклюзии средней мозговой артерии.

Уровни экспрессии miR-185, miR-146a и miR-145 определялись у больных в острой и подострой стадиях ИИ [48]. Оказалось, что уровень miR-145 был сопоставим у больных и у здоровых, тогда как miR-146a и miR-185 присутствовали в незначительном количестве в крови в острой фазе И.И. Более того, уровень miR-146a был снижен в острую фазу ИИ, но значительно повышался позднее. Впоследствии было подтверждено повышение активности miR-146a в подострой стадии ИИ [49]. Установлено, что при ИИ miR-145 увеличивает объем оксидантного повреждения за счет подавления активности антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы, которая играет важную роль в восстановлении ишемизированной клетки [50], а miR-146a подавляет экспрессию циклооксигеназы 2-го типа, которая продуцирует реактивный кислород, предупреждая развитие оксидантного стресса [51].

Изучение ассоциации полиморфизмов микроРНК (miR-34a rs6577555C>A, miR-130a rs731384C>T, miR-150 rs73056059G>A и miR-155 rs767649T>A) с риском развития ИИ среди членов корейской популяции показало, что полиморфизм miR-150G>A может быть связан с предрасположенностью к атеротромботическому ИИ и КЭИ [52].

В экспериментах на мышах установлено, что гиперэкспрессия микроРНК let-7c-5p способствует ингибированию активации микроглии и оказывает нейропротективный эффект, предотвращает нейрональный апоптоз, что ведет к уменьшению объема инфаркта и улучшению неврологического дефицита [53, 54]. Результаты проведенных за последние годы исследований расширили понимание важной роли уровня экспрессии CD46 и ингибирующих его микроРНК в развитии КЭИ. CD46 — ингибитор комплементарного каскада, его функцией является защита аутолитических клеток против атаки чужеродных агентов системой комплемента. Он экспрессируется всеми клетками, кроме эритроцитов; зарегистрирована высокая экспрессия CD46 в клетках крови и клетках эндотелия. Известно, что CD46 связывается с CD9, который в свою очередь отвечает за активацию и агрегацию тромбоцитов, играющих важную роль в патогенетическом каскаде ИИ.

Результаты исследования [54] показали, что у пациентов с КЭИ уровень экспрессии CD46 ниже, чем у больных с некардиоэмболическим И.И. Кроме того, авторами была выявлена максимальная ингибирующая активность по отношению к мРНК CD46 у 4 микроРНК (miR-9а, -20а, -185, -374b) у больных с КЭИ. Однако это исследование имело слишком малую выборку (13 больных с КЭИ).

Таким образом, диагностическая и прогностическая значимость определения микроРНК при ИИ не вызывает сомнений. МикроРНК обладают высоким потенциалом, поскольку они являются эндогенными молекулами, которые способны контролировать экспрессию генов, принимающих участие в патогенезе И.И. Более того, микроРНК могут регулировать гены, которые вносят вклад в нейропротекцию, нейрогенез и ангиогенез, что приводит к активации механизмов восстановления при ИИ [34]. Имеются единичные отечественные публикации о роли микроРНК при ИИ, а исследования, проведенные за рубежом, носят в основном экспериментальный характер, что свидетельствует о необходимости дальнейших углубленных исследований роли микроРНК при ИИ.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: novicova@inbox.ru