Прееклампсия, свързана с екзозоми и микроРНК

Резюме:

Прееклампсията (PE) е мултисистемно разстройство, свързано с висока майчина и фетална смъртност и заболеваемост. Един от най-сериозните аспекти на прееклампсията е, че все още няма ранни предупредителни признаци или маркери на риска, а патогенезата на ПЕ все още е слабо обяснена. Откриването на miRNAs донесе нови знания в основните знания за регулирането на генната експресия, но също така намира приложение в клиничната практика като нов тип биомаркери. Екзозомите могат да имат потенциална роля като активиращи агенти при ендотелна дисфункция, характерна за PE. Според съвременните познания, микроРНК съществуват с различна експресия в случаите с PE и могат да бъдат важни в патофизиологията на самото заболяване. MicroRNA маркерите на PE могат да помогнат за разбирането на състоянието и патогенезата и могат да бъдат инструмент за превантивни стратегии за намаляване на разпространението, тежестта на заболяването и свързаните с него усложнения.

newslab

Ключови думи: екзозоми, miRNAs, секвениране от следващо поколение, прееклампсия

Въведение

Всяка година 10 милиона жени по света развиват прееклампсия (РЕ), някои от които умират от ПЕ и свързани с тях хипертонични заболявания. Броят на децата, които умират от тези усложнения, също е много голям. PE е едно от най-сериозните усложнения по време на бременност, което засяга 2–8% от всички бременни жени и е отговорно за почти 40% от преждевременните раждания преди 35-та седмица от бременността (1). PE е клинично дефиниран като ново начало на хипертония през втората половина на бременността. Смята се, че PE започва с асимптоматична фаза през първия триместър на бременността, когато инвазията на трофобласти е недостатъчна и непълно преустройство на спиралните артерии. И двата процеса допринасят за повишен оксидативен стрес и развитие на системна ендотелна дисфункция, което води до характерните прояви на ПЕ в по-късните стадии на заболяването (2). Понастоящем няма ефективно лечение за предотвратяване на дългосрочните последици от ПЕ, тъй като самата патофизиология на заболяването не е напълно изяснена.

Екзозоми и бременност

Екзозомите са малки биоактивни везикули, изградени от различни видове клетки, от които се секретират в околните телесни течности. Те се произвеждат главно от Т-клетки, В-клетки, дендритни клетки, стволови клетки, неврони, епителни клетки, кръвни клетки, туморни или плацентарни клетки. Те се срещат главно в кръвната плазма, урината, околоплодните води, цереброспиналната течност или кърмата. Размерът на екзозомите варира от 40 до 100 nm. Съдържанието им е много променливо и широкоспектърно. Те съдържат важни протеини от много протеинови семейства, които участват в множество клетъчни процеси. Липиди също присъстват. Нуклеиновите киселини, особено микроРНК (miРНК) и иРНК (3), също са важен компонент на екзозомите (Фигура 1).

Общият брой на екзозомите, присъстващи в майчината плазма, е приблизително 2 пъти по-висок при жени между 11 и 14 гестационна седмица, които са диагностицирани с гестационен захарен диабет между 22 и 28 седмици, в сравнение с жените с нормогликемична бременност. Тези данни показват, че промените в концентрацията на екзозоми, присъстващи в майчиния кръвен поток в ранните етапи на бременността, допринасят за развитието на усложнения на бременността (диабет и PE) по-късно по време на бременността (7). .

Предишни in vitro проучвания показват, че хипоксията предизвиква освобождаването на екзозоми от трофобластните клетки, които засягат както съдържанието, така и взаимодействието с други клетки. PE е свързана с плацентарна хипоксия, което води до недостатъчно ремоделиране на спиралната артерия през първите 20 седмици от бременността®. Тези наблюдения подкрепят предполагаемата полезност на плацентарните екзозоми като биомаркер в ранна бременност с риск от развитие на ПЕ при жените. Засега обаче има малко информация за екзозомния профил по време на бременност с PE.

микроРНК

В момента вниманието е все по-фокусирано върху молекулите на miRNA. miRNA е малка, приблизително 18 до 24 нуклеотидна дълга некодираща последователност, най-важната характеристика на която е участието в регулирането на генната експресия. Това засяга това поради неговата комплементарност с иРНК в 3 ′ края. Човешкият геном кодира над 1000 вида miRNAs и изглежда засяга до 60% от гените. Повечето молекули miRNA са локализирани в клетките, но някои miPHK, известни също като циркулиращи, се намират в извънклетъчното пространство, като телесни течности. Необичайна експресия на miRNA се наблюдава при различни патологии и при промени във физиологичния статус (9) .

Понастоящем извънклетъчните miRNAs (ECmiRNAs) се считат за подходящи биомаркери на различни заболявания, тъй като профилът им на експресия от извънклетъчните телесни течности изобразява патофизиологичното състояние на организма. Трябва да се избере подходяща телесна течност, за да се изолира ECmiRNA. Не е доказано, че периферната кръв е подходящ източник, тъй като клетъчните отломки от бели и червени кръвни клетки също съдържат miRNAs, които могат да повлияят на ECmiRNA анализа. Следователно изглежда по-изгодно да се използва плазма (10) .

Поради уникалния си състав екзозомите са подходящи и за различни диагностични цели. Много протеини се използват главно за диагностициране на много заболявания. Промяната в концентрацията на екзозомни протеини е свързана с патологии или дори с тяхното прогресиране или отговор на оксидативен стрес (4) .

miRNA и бременност

Експресията на MiRNA се променя не само по време на заболяване, но и по време на бременност. По това време miRNAs се произвеждат главно от трофобластни плацентарни клетки и се смята, че влияят на ангиогенезата, диференциацията на трофобластите и регулирането на майчината и феталната имунна система. Те могат да се използват и като биомаркери по време на бременност, тъй като променената експресия на miRNA може да предвещава усложнения. Независимо дали бременността е сложна или не, плацентарните miRNAs се локализират предимно в четири полицистронни клъстера. Клъстерите C19MC и miR-371-3 са разположени на хромозома 19, miR-17-92 на хромозома 13 и M14MC на хромозома 14. През третия триместър на плацентата, в допълнение към тези клъстери, той изразява семейството let-7, семейството miR-34, клъстерът miR-29, клъстерът miR-195 и miR-181c. miRNAs, произведени от хромозома 21, miR-99a, miR-125 b-2 и miR-155, могат да бъдат свръхекспресирани при бременни жени в сравнение с небременни (11) .

Най-големият известен човешки miRNA клъстер е C19MC и се състои от 54 miR гени. В допълнение към плацентата, тя се експресира от недиференцирани клетки и освобождава miRNA в майчината циркулация чрез екзозоми, образувани от плацентата. Останалите клъстери съдържат значително по-малко гени (12) .

Експресията на miR гени не остава същата през цялата бременност, miRs от клъстера C19MC се увеличават от първия триместър до третия. Гените от клъстера C14MC са увеличени през първия триместър и вече намаляват през третия. В сравнение с първия триместър, семействата let-7 и miR-34 и miR-29a, miR-195 и miR-181c също са регулирани през третия триместър. Тези семейства обикновено играят роля в клетъчната диференциация, пролиферация или апоптоза. По време на гестационния период, miRNAs, произведени от плацентата, също играят важна роля в имунната система, на ниво както вродени, така и придобити имунни реакции. За разлика от други miRNAs, те се експресират през цялата бременност (13) .

Свързана с екзозома прееклампсия и miRNA

Като регулаторни молекули, miRNAs, чрез тяхната дисрегулация, могат значително да повлияят на процесите, свързани с развитието на плацентата и цялата бременност. Много проучвания показват, че променените нива на експресия на miRNA в плацентата са свързани с прееклампсия (14). Наблюдаваните дисрегулации са например метилиране на ДНК и модифициране на хистон, така че вероятно не случайно miRNA има способността да регулира гените по този начин. Най-често променените miRNAs в прееклампсията са miR-210, miR-223 и miR-126, които са тясно свързани с патогенезата на прееклампсията (15) .

miRNA секвениране

Благодарение на бързия напредък в технологиите за секвениране от следващо поколение, ние също можем да секвенираме РНК молекули, за да определим профила на експресия. Най-често срещаните са иРНК и миРНК. Благодарение на високопаралелното секвениране може да се анализира цялата популация от човешки miRNA, което също може да се анализира чрез qRT-PCR или РНК микрочипове (20). qRT-PCR и Microarray са относително евтини и често срещани аналитични методи, но техният недостатък е, че те могат да анализират само известни последователности. Анализът на последователността също може да разкрие нови, все още неидентифицирани видове miRNAs.

Заключение

Разработването на технология за секвениране на miRNA също предостави нови възможности за пренатална диагностика. Понастоящем можем да се съсредоточим върху специфични плацентарни miRNA при високорискови бременности. Например, диагнозата прееклампсия е важна, което често застрашава живота както на майката, така и на плода. Промяната на профила на експресия на тези молекули може не само да осигури ранна диагноза, но и да помогне за изясняване на причините за това заболяване или намиране на подходяща терапия.