Современные представления о роли микроРНК-125 при сердечно-сосудистых заболеваниях: потенциальные биологические маркёры и терапевтические мишени

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) — одна из ведущих причин смерти в мире. С 1990 по 2019 год их число увеличилось с 271 до 523 млн, а число сердечно-сосудистых смертей — с 12,1 до 18,6 млн [1]. Определение биологических маркёров произвело революцию в диагностике, прогнозировании течения и контроле за эффективностью проводимого лечения при ССЗ. Наиболее широко используемыми биомаркёрами являются мозговой натрийуретический пептид (BNP) и его предшественник (NT-proBNP), а также сердечные тропонины I и Т (cTnI, cTnT) [2, 3]. Идентифицировано и много других биомаркёров, но лишь немногие из них нашли применение в медицинской практике [4–6].

В последнее время начали использовать микрорибонуклеиновые кислоты (микроРНК, miRNAs) в качестве диагностических маркёров при многих ССЗ [3, 7–11]. miRNAs представляют собой межклеточные эндогенные молекулы РНК, регулирующие экспрессию целевых генов путём деградации матричной РНК (мРНК, mRNA) и трансляционной репрессии [12]. Более одной miRNA могут нацеливаться и связываться с одними и теми же 3’-нетранслированными областями (3’-UTR) сайтом mRNA [12]. Циркулирующие miRNAs обнаружены в крови, моче, слюне, грудном молоке и сперме [12, 13]. miRNAs защищены от активности эндогенной рибонуклеазы транспортными частицами (экзосомами, микровезикулами) или посредством связывания с белковым комплексом либо липопротеинами высокой плотности [12, 14].

Значимые изменения уровня экспрессии miRNAs при многих болезнях позволили рассматривать их в качестве перспективных биомаркёров. Для них характерны три ключевых критерия так называемого идеального маркёра: 1) достаточно высокая стабильность в биологических жидкостях; 2) устойчивость к влияниям извне, что позволяет эффективно выделять циркулирующие miRNAs из биологических жидкостей; 3) сопоставимость профилей miRNAs в норме у мужчин и женщин, а также у людей разных возрастных категорий. Основной недостаток miRNAs в роли биологического маркёра — высокая вариабельность уровня их экспрессии, зависящая от многих факторов [15, 16].

В данном обзоре нами проанализированы основные актуальные исследования, посвящённые роли miRNA-125 в развитии ССЗ.

МЕТОДОЛОГИЯ ПОИСКА ИСТОЧНИКОВ

Анализ источников литературы проводили в базах данных PubMed, РИНЦ, MEDLINE, Google Scholar, Science Direct. Рассматривали зарубежные и отечественные статьи по следующим ключевым словам и их комбинациям: микроРНК-125, сердце, сердечно-сосудистые заболевания; miRNA-125, heart, cardiovascular diseases. Выявлено, что существует значительный научный интерес к роли miRNA-125 при кардиоваскулярной патологии.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА miRNA-125

miRNA-125 обнаружена у различных видов живых существ — от нематоды до человека [11]. Члены семейства miRNA-125 участвуют в дифференцировке клеток, пролиферации и апоптозе посредством нацеливания на mRNA, связанные с данными клеточными процессами [11, 17]. Эти miRNA могут усиливать или подавлять патологические процессы, такие как онкогенез, мышечные аномалии, неврологические расстройства и другие [11]. Кроме того, члены семейства miRNA-125 влияют на развитие и функцию иммунных клеток и участвуют в иммунологической защите [11, 18].

Каждый член семейства miRNA-125 имеет два различных варианта зрелых miRNAs — 5p и 3p. Оба варианта происходят из одного и того же неактивного предшественника. Для варианта miRNA-125-5p характерна более высокая экспрессия по сравнению с miRNA-125-3p [19]. У людей семейство miRNA-125 состоит из трёх гомологов: 125a, 125b-1 и 125b-2 [20]. Обнаружено, что miRNA-125a располагается на хромосоме 19; паралоги miRNA-125b транскрибируются из двух локусов на хромосоме 11 и хромосоме 21 [14].

C.Y. Chen с соавт. [21] обнаружили, что у грызунов с нокаутом miRNA-125b-1 летальность составила более 60%. У выживших грызунов (40%) отмечена гипертрофия миокарда, а также в митохондриях кардиомиоцитов выявлены патологические изменения.

Согласно данным S. Deng с соавт. [22], сверхэкспрессия miRNA-125b-2 в эмбриональных стволовых клетках (ЭСК) мышей ингибировала их дифференцировку в энтодерму и эктодерму, но не влияла на дифференцировку мезодермы, самообновление и пролиферацию ЭСК. Данное исследование показало, что miRNA-125b-2, возможно, участвует и в нормальном развитии сердца.

D. Grodecka-Szwajkiewicz и соавт. [23] проанализировали профиль miRNAs мононуклеарных клеток пуповинной крови во время родов и обнаружили значимое снижение miRNA-125 в крови недоношенных детей.

S.S. Wong и соавт. [24] профилировали экспрессию miRNAs во время дифференцировки человеческих ЭСК в миокардиальные предшественники и кардиомиоциты. Были определены кластеры человеческих miRNAs, которые специфически регулируются при данном процессе. Исследователи выявили, что сверхэкспрессия miRNA-125b приводила к усилению факторов транскрипции GATA4 и Nkx2-5 и к ускоренной дифференцировке ЭСК в кардиомиоциты. Эксперименты с ингибитором miRNA-125b показали, что miRNA-125b контролирует экспрессию miRNA let-7d (вероятно, посредством негативного регулирующего воздействия белкового фактора плюрипотентности Lin28 на let-7). Обнаружено также, что сверхэкспрессия miRNA-125b ингибирует экспрессию транскрипционных факторов Nanog и Oct4 и способствует экспрессии эмбрионального транскрипционного фактора Brachyury. Данный факт, вероятно, говорит в пользу того, что miRNA-125b контролирует ранние стадии дифференцировки кардиомиоцитов человека путём ингибирования плюрипотентности ЭСК и стимулирования мезодермальной дифференцировки.

P. Che и соавт. [25] провели исследование, посвящённое изучение miRNAs при дефектах ангиогенеза в эндотелиальных клетках (ЭК) во время старения. Авторы выявили, что экспрессия miRNA-125a-5p была примерно в 2,9 раза выше в ЭК старых мышей по сравнению с ЭК молодых мышей. Продемонстрирован более низкий уровень экспрессии мишени miRNA-125a-5p, транскрипционного фактора RTEF-1, в ЭК старых мышей по сравнению с уровнями его экспрессии в молодых клетках. Сверхэкспрессия miRNA-125a-5p в молодых ЭК приводила к снижению уровня RTEF-1, эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS), фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) и к нарушению ангиогенеза. Напротив, подавление экспрессии miRNA-125a-5p в ЭК старых мышей увеличивало экспрессию RTEF-1, eNOS и VEGF и улучшало ангиогенез ЭК.

N.L. Cheng с соавт. [26] изучали роль miRNA-125b в регуляции экспрессии хемокина CCL4 в иммунных клетках человека. Авторы проанализировали уровень miRNA CCL4 в восьми типах иммунных клеток, включая субпопуляции Т-клеток CD4 и CD8 (наивные, центральные и эффекторные клетки памяти), В-клетки и моноциты в крови как у молодых (≤42 лет), так и у пожилых (≥70 лет) людей. Обнаружено, что моноциты и наивные Т-клетки CD8 экспрессировали более высокие уровни CCR4 и демонстрировали возрастное увеличение содержания CCL4. Кроме того, уровень miRNA-125b обратно коррелировал с уровнем CCL4 в этих клетках. Уровень miRNA-125b был снижен в моноцитах и наивных Т-клетках CD8 у пожилых людей по сравнению с молодыми. Нокдаун miRNA-125b в моноцитах и наивных CD8 T-клетках приводил к повышению концентрации CCL4, тогда как усиление экспрессии miRNA-125b путём трансфекции в наивных CD8 T-клетках — к снижению уровня mRNA CCL4. Таким образом, полученные результаты показали, что miRNA-125b является негативным регулятором CCL4 и её снижение частично ответственно за возрастное увеличение CCL4.

C.R. Xu и Q.J. Fang [27] продемонстрировали, что miRNA-34a и miRNA-125b подавляются в сердцах при гипергликемии. Более того, данные in vitro по первичным кардиомиоцитам крыс показали, что непродолжительное введение высоких доз глюкозы стимулирует экспрессию miRNA-34a и miRNA-125b. Ключевые ферменты метаболизма глюкозы, гексокиназа 2 (HK2) и лактатдегидрогеназа-A (LDHA), оказались прямыми мишенями miRNA-125b и miRNA-34a. Сверхэкспрессия miRNA-125b и miRNA-34a предотвращала гибель кардиомиоцитов, индуцированную гипергликемией.

РОЛЬ miRNA-125 ПРИ АТЕРОСКЛЕРОЗЕ

Атеросклероз связан с изменениями интимы артерий, включающими накопление липидов, сложных углеводов, фиброзной ткани, компонентов крови, кальцификацию и сопутствующие изменения медии артерий. Он является основной причиной формирования ишемических заболеваний сердечно-сосудистой системы [28].

P. Maitrias с соавт. [29] определяли шесть miRNA (miRNA-100, miRNA-125a, miRNA-127, miRNA-133a, miRNA-145 и miRNA-221) в каротидных бляшках у больных с симптомным (1-я группа) и бессимптомным течением стеноза сонных артерий (2-я группа). Все исследуемые miRNAs были значительно сверхэкспрессированы у пациентов 1-й группы по сравнению с пациентами 2-й группы. Экспрессия miRNA-125a статистически значимо отрицательно коррелировала с уровнем циркулирующего холестерина липопротеинов низкой плотности у пациентов 1-й группы.

В своем исследовании J.B. Lu с соавт. [30] обнаружили, что miRNA-125b-5p подавляется, в то время как ген бета-лактамаз LACTB активируется в атеросклеротических бляшках. Выявлено, что LACTB — потенциальная мишень miRNA-125b-5p. Более того, miRNA-125b-5p напрямую ингибировала экспрессию mRNA LACTB путём нацеливания на 3’-UTR LACTB. Между тем экспрессия моноцитарного хемотаксического белка 1 (MCP-1) снижалась при обработке миметиками miRNA-125b-5p в макрофагах THP-1. Авторы также продемонстрировали, что уровень MCP-1 заметно повышался при трансфекции LACTB. Усиление экспрессии MCP-1 с помощью ингибиторов miRNA-125b-5p ослаблялось обработкой siRNA (малые интерферирующие РНК)-LACTB в стимулированных липополисахаридом макрофагах THP-1.

Z. Zhaolin и соавт. [31] показали, что после обработки поверхности ЭК окисленными липопротеинами низкой плотности in vitro повышенная экспрессия miRNA-125a-5p подавляла экспрессию гена TET2. Инактивация TET2 приводила к аномальному метилированию дезоксирибонуклеиновой кислоты (DNA), транспозиции транскрипционного фактора NF-κB (ядерный фактор «каппа-би»), воспалительной реакции и последующему пироптозу.

P. Wen и соавт. [32] обработали первичные гладкомышечные клетки сосудов (VSMCs) крыс, культивируемые in vitro, β-глицерофосфатом и обнаружили, что последний способствует фенотипическому переходу и кальцификации этих клеток. Кроме того, экспрессия miRNA-125b значительно снизилась. После того как VSMCs трансфицировались имитацией miRNA-125b, они могли противостоять кальцификации, опосредованной β-глицерофосфатом.

C. Cao и соавт. [33] показали, что в клеточной модели пролиферации VSMCs, индуцированной гомоцистеином, miRNA-125b может противодействовать пролиферации VSMCs, нацеливаясь на ген DNMT3b и опосредуя метилирование DNA-связывающего домена белка p53.

Результаты исследования X. Wang с коллегами [34] продемонстрировали, что miRNA-125b ингибирует пролиферативные и миграционные способности VSMCs, регулируя уровни экспрессии ангио-ассоциированного мигрирующего клеточного белка (AAMP) и сывороточного фактора ответа (SRF).

Цель исследования C. Gareri и соавт. [35] состояла в том, чтобы оценить роль miRNA-125a-5p в фенотипическом переключении VSMCs. Полученные результаты показали, что miRNA-125a-5p высоко экспрессируется в VSMCs, но её экспрессия подавляется после повреждения сосудов in vivo. Сверхэкспрессия данной miRNA приводила к уменьшению пролиферации и миграции VSMCs, а также к усилению экспрессии селективных маркёров VSMCs, таких как альфа-актин гладких мышц (ASMA) и тяжёлая цепь миозина 11. Интересно, что miRNA-125a-5p была непосредственно нацелена на ETS-1 — фактор транскрипции, участвующий в пролиферации и миграции клеток, и имела решающее значение для пути PDGF-BB (тромбоцитарный фактор роста BB) в VSMCs. Таким образом, miRNA-125a-5p ингибирует путь PDGF-BB и, следовательно, является потенциальным регулятором фенотипического переключения VSMCs.

Исследование H. Zhou и коллег [36] было направлено на изучение функций miRNA-125a-5p и miRNA-7 в VSMCs. Обнаружено, что PDGF-BB усиливает пролиферацию VSMCs и значительно снижает экспрессию miRNA-125a-5p и miRNA-7. Сверхэкспрессия miRNA-125a-5p или miRNA-7 оказывала влияние на индуцированную PDGF-BB пролиферацию, миграцию и инвазию VSMCs. Кроме того, согласно полученным результатам, рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), возможно, является мишенью miRNA-125a-5p и miRNA-7 в VSMCs. Котрансфекция миметиков miRNA-125a-5p или миметиков miRNA-7 отчётливо снижала экспрессию белка EGFR в EGFR-избыточно экспрессируемых VSMCs. Более того, избыточная экспрессия EGFR ослабляла подавляющее влияние miRNA-125a-5p и miRNA-7 на рост, миграцию и инвазию VSMCs. Авторы предположили, что miRNA-125a-5p и miRNA-7 могут использоваться в качестве реальных терапевтических мишеней при ССЗ.

X. Zheng и соавт. [37] исследовали роль гистондеацетилазы 4 (HDAC4) и матерински экспрессируемого гена 3 (MEG3)/miRNA-125a-5p/интерферонрегуляторного фактора 1 (IRF1) в пролиферации VSMCs. PDGF-BB использовали для индукции пролиферации и миграции VSMC. Показано, что PDGF-BB снижал экспрессию MEG3 и IRF1, в то же время повышая экспрессию miRNA-125a-5p и HDAC4. Кроме того, нокдаун HDAC4 ингибировал пролиферацию и миграцию VSMCs посредством усиления регуляции MEG3 и подавления регуляции miRNA-125a-5p. Ингибитор miRNA-125a-5p уменьшал пролиферацию и миграцию VSMCs путём прямого усиления экспрессии IRF1. Такие результаты свидетельствуют о том, что интерференция HDAC4 подавляет индуцированную PDGF-BB пролиферацию VSMCs посредством регуляции пути MEG3/miRNA-125a-5p/IRF1.

Давно известно, что гипергликемия способствует чрезмерной пролиферации и миграции VSMCs. Цель исследования D. Ye с соавт. [38] состояла в том, чтобы идентифицировать miRNAs, участвующие в вызванном гипергликемией переключении фенотипа VSMCs. Выявлено, что при гипергликемии ингибирование экспрессии miRNA-125a увеличивало миграцию и пролиферацию VSMCs, тогда как сверхэкспрессия miRNA-125a нивелировала это влияние. Кроме того, обнаружено, что 3-гидрокси-3-метилглутарил-коА-редуктаза (HMGCR), один из ключевых ферментов в сигнальном пути мевалоната, является мишенью miRNA-125a. Нокдаун HMGCR, подобно сверхэкспрессии miRNA-125a, подавлял индуцированную гипергликемией пролиферацию и миграцию VSMCs. Используя модель сахарного диабета, вызванного стрептозотоцином, авторы [38] продемонстрировали, что экспрессия miRNA-125a постепенно снижалась; кроме того, экспрессия ключевых ферментов в сигнальном пути мевалоната была нарушена через несколько недель. Индуцированная гипергликемией чрезмерная активация мевалонатного сигнального пути в VSMCs также подавлялась после трансфекции миметиком miRNA-125a. Таким образом, данные результаты предполагают, что снижение экспрессии miRNA-125a способствовало индуцированной гипергликемией пролиферации и миграции VSMCs за счёт усиления экспрессии HMGCR. Авторы пришли к выводу, что miRNA-125a-опосредованная регуляция сигнального пути мевалоната, по всей вероятности, связана с атеросклерозом [38].

Согласно данным S. Vigili de Kreutzenberg с соавт. [39], кальцификация коронарных артерий была связана с повышением уровня миелоидных кальцифицирующих клеток и повышенной экспрессией гена RUNX2 в мононуклеарных клетках, тогда как экспрессия сиртуина-7 (SIRT7) обратно коррелировала с выраженностью кальцификации. Нокдаун SIRT7 активировал и усугублял кальцификацию, особенно при высокой гликемии. В миелоидной клеточной линии THP-1 подавление SIRT7 приводило к прокальцифицирующему эффекту, тогда как избыточная экспрессия SIRT7 предотвращала кальцификацию, индуцированную высоким содержанием глюкозы. Через янус-киназу/сигнальный белок и активатор транскрипции STAT высокий уровень глюкозы индуцировал miRNA-125b-5p, которая в свою очередь нацеливалась на SIRT7 в миелоидных клетках и была непосредственно связана с кальцификацией коронарных артерий.

miRNA-125 И ИШЕМИЯ МИОКАРДА

Показано, что экспрессия miR-125b в плазме пациентов с ишемической болезнью сердца была ниже, чем у здоровых лиц [11, 40].

Целью исследования X.Q. Ding и коллег [40] была оценка различных miRNAs: miRNA-433, miRNA-485-3p, miRNA-1, miRNA-122, miRNA-133a, miRNA-133b, miRNA-14515, miRNA-21416, miRNA-21, miRNA-25, miRNA-20a, miRNA-106a, miRNA-92a17, miRNA-130a, miRNA-155, miRNA-221, miRNA-208a, miRNA-208b, miRNA-49918 и miRNA-125b у пациентов с ишемической болезнью сердца. Экспрессия miRNA-125b в крови пациентов с данной патологией была ниже, чем в контрольной группе здоровых людей (p=0,055). Корреляционный анализ Спирмена продемонстрировал, что показатель Gensini был отрицательно связан с miRNA-125b (r=–0,215; p=0,017).

K. Jia и соавт. [41] выявили, что уровни экспрессии miRNA-125b-5p и miRNA-30d-5p в крови были выше у пациентов с острым коронарным синдромом по сравнению со здоровыми людьми (p <0,001). Показано, что miRNA-125b-5p и miRNA-30d-5p могут быть использованы в качестве диагностического маркёра при остром инфаркте миокарда (ОИМ). По сравнению с известными маркёрами (креатинфосфокиназой MB, cTnI и миоглобином) диагностические возможности miRNAs могут быть сопоставимы или даже превышать их потенциал.

Согласно данным современных исследований, miRNA-125b может также ингибировать апоптоз кардиомиоцитов, ингибируя экспрессию белков RASSF1 и KLF3 [42, 43]. A.S. Bayoumi с соавт. [42] показали, что miRNA-125b-5p является чувствительным к ишемическому стрессу протектором против апоптоза кардиомиоцитов. Кардиомиоциты, лишённые miRNA-125b-5p, проявляли повышенную восприимчивость к апоптозу, индуцированному стрессом, в то время как кардиомиоциты, сверхэкспрессирующие miRNA-125b-5p, характеризовались повышенной передачей сигналов протеинкиназы B (Akt), способствующей выживанию. Потеря функции miRNA-125b-5p в сердце мыши вызывала аномалии в сердечной структуре и нарушение сердечной функции после ОИМ. Авторами [42] продемонстрировано, что улучшение структуры и функции сердца, вызванное miRNA-125b-5p, частично связано с репрессией проапоптотических генов BAK1 и KLF13 в кардиомиоцитах. Данные исследования показали ключевую роль miRNA-125b-5p в регуляции выживаемости этих клеток во время ОИМ.

РОЛЬ miRNA-125 ПРИ ФИБРОЗЕ МИОКАРДА

Фиброз миокарда, который обычно возникает после инфаркта миокарда, служит основным фактором, участвующим в процессе ремоделирования желудочков и последующего прогрессирования сердечной недостаточности (СН) [44].

Текущие исследования продемонстрировали, что различные miRNAs, в том числе и miRNA-125b, играют важную роль при фиброзе [11, 15].

Z.D. Bie с коллегами [45] показали, что трансфекция миметиков miR-125b в сердечные фибробласты (СФ) приводила к значительному увеличению экспрессии маркёра миофибробластов — альфа-гладкомышечного актина (α-SMA) — и белка цитоскелета винкулина, в то время как трансфекция ингибиторов miRNA-125b обусловливала противоположный эффект. Анализ предполагаемых генов-мишеней СФ для miRNA-125b показал, что miRNA-125b специфически ингибировала экспрессию секретируемого белка 5, родственного frizzled (SFRP5). В СФ SFRP5 ингибировал экспрессию α-SMA и коллагена I и III типов, в то время как miRNA-125b стимулировала экспрессию данных белков. miRNA-125b способствовала пролиферации и миграции СФ и ингибировала их апоптоз, в то время как SFRP5 проявлял противоположные эффекты. Такие результаты показывают, что miRNA-125b может регулировать экспрессию SFRP5 и таким образом влиять на рост и активацию СФ. Следовательно, исследование [45] даёт важную информацию о возможных подходах к влиянию на фиброз после инфаркта миокарда.

Известно, что кольцевые RNA (circRNA) играют важную роль при фиброзе миокарда. В своем исследовании L.Y. Sun и коллеги [46] обнаружили, что circ_LAS1L подавляется у пациентов с ОИМ. circ_LAS1L напрямую связывалась с miRNA-125b, тем самым способствуя экспрессии SFRP5, ингибировала активацию, пролиферацию и миграцию СФ. Это свидетельствует в пользу того, что путь circ_LAS1L/miRNA-125b/SFRP5 может играть важную роль в процессе миокардиального фиброза.

miRNA-125 И ИШЕМИЧЕСКИ-РЕПЕРФУЗИОННОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ

Индуцированная ишемией/реперфузией гибель кардиомиоцитов является основным барьером, ограничивающим восстановление функции сердца у больных ОИМ. Активные формы кислорода, генерируемые митохондриями, приводят к гибели кардиомиоцитов при индуцированном ишемией/реперфузией повреждении (IRI) сердца. Согласно данным H. Ke и соавт. [47], miRNA-125a и miRNA-125b, возможно, являются ключевыми факторами, опосредующими IRI.

X. Wang и коллеги [48] выявили, что повышенная экспрессия miRNA-125b значительно уменьшала размер инфаркта миокарда, индуцированного IRI, и предотвращала индуцированное IRI снижение фракции выброса левого желудочка и фракционное укорочение левого желудочка. Трансгенные мыши со сверхэкспрессией miRNA-125b продемонстрировали защиту сердца от IRI. Повышенная экспрессия miRNA-125b ослабляла индуцированный IRI апоптоз миокарда и активность каспаз (CASP) 3, 7 и 8. Повышенная экспрессия miRNA-125b подавляла экспрессию транскрипционного фактора p53 и гена BAK1 в миокарде. Кроме того, трансфекция лентивируса, экспрессирующего miRNA-125b, снижала фактор 6, ассоциированный с рецептором фактора некроза опухолей (TRAF6), и предотвращала индуцированную IRI активацию NF-kB. Авторы сделали вывод, что miRNA-125 защищает миокард от IRI, предотвращая p53-опосредованную передачу сигналов апоптоза и подавляя TRAF6-опосредованную активацию NF-κB.

L. Li с соавт. [49] обнаружили, что экспрессия длинной некодирующей RNA HOTAIR (HOX antisense intergenic RNA) значительно снижалась в клетках H9c2 в ответ на окислительные стимулы. Нокдаун HOTAIR дополнительно ослаблял пролиферацию клеток H9c2 и ускорял их апоптоз при окислительном стрессе. Сверхэкспрессия HOTAIR защищала данные клетки от повреждений, вызванных окислительным стрессом. HOTAIR действовала как «губка» для miRNA-125. При окислительном стрессе после нокдауна HOTAIR ингибиторы miRNA-125 восстанавливали пролиферацию и миграцию H9c2. Матриксная металлопротеиназа 2 (MMP-2) была идентифицирована в качестве мишени miRNA-125. При окислительном стрессе нокдаун MMP-2 блокировал защитный эффект ингибиторов miRNA-125 на клетки H9c2. Также ингибирование HOTAIR усиливало вызванное окислительным стрессом повреждение клеток H9c2 через путь HOTAIR/miRNA-125/MMP-2. Таким образом, данное исследование идентифицировало новый регуляторный механизм пролиферации и апоптоза кардиомиоцитов в условиях окислительного стресса.

C. Luo с соавт. [50] показали, что снижение экспрессии circRNA PVT1 (circPVT1) значительно уменьшало зону повреждения при инфаркте миокарда и предотвращало вызванное им снижение фракции выброса левого желудочка . Выявлено, что miRNA-125b и miRNA-200а связаны с circPVT1. Активация miRNA-125b и miRNA-200a частично устраняет влияние circPVT1 на кардиомиоциты. Кроме того, пути p53/TRAF6, SIRT7, Keap1/Nrf2 и PDCD4 регулируются осью circPVT1/miRNA-125b/miRNA-200a. Таким образом, circPVT1 защищают миокард при IRI, предотвращая опосредованную miRNA-125b и miRNA-200a передачу сигналов апоптоза.

Целью исследования W. Hu и соавт. [51] стало изучение miRNA-125a-3p при рестенозировании артерий после интервенционных вмешательств. Количество miRNA-125a-3p в рестенозных артериях оказалось значительно ниже, чем в интактных артериях. Трансфекция миметиков miRNA-125a-3p в культивируемые VSMCs эффективно ингибировала пролиферацию и миграцию клеток. Авторами обнаружено, что рекомбинантная человеческая митоген-активируемая протеинкиназа 1 (MAPK1) является функциональной мишенью miRNA-125a-3p. Избыточная экспрессия miRNA-125a-3p значительно снижала вероятность образования неоинтимальной мембраны. Таким образом, miRNA-125a-3p может эффективно предотвращать возникновение стеноза сосудов путём нацеливания на MAPK1.

Тиоредоксинредуктаза (TrxR) — антиоксидантный фермент, зависящий от никотинамидадениндинуклеотидфосфата, играет жизненно важную роль в защите от окислительного стресса. F. Chen и соавт. [52] показали, что miRNA-125a подавляет экспрессию TrxR1, нацеливаясь на его 3’-UTR. Более того, H₂O₂ индуцирует экспрессию TrxR1 частично за счёт подавления miRNA-125a. Эти данные указывают на то, что miRNA-опосредованный посттранскрипционный механизм участвует в H₂O₂-индуцированной экспрессии TrxR1 в клетках эндотелия.

D. Svensson и соавт. [53] установили, что избыточная экспрессия miRNA-125а путём трансфекции имитаторами miRNA-125а снижала пролиферацию и жизнеспособность ЭК пупочной вены человека (HUVEC) и стимулировало апоптоз, о чем свидетельствует индуцированное miRNA-125а увеличение доли аннексин-V-позитивных клеток. Авторы также обнаружили, что миметик miRNA-125a подавлял антиапоптотический белок Bcl2 и активировал CASP 3. Данный факт подтверждает, что эти два белка представляют собой молекулярные мишени для miRNA-125a. Соответственно, трансфекция ингибитором miRNA-125a, подавляющим экспрессию miRNA-125a, способствует пролиферации и жизнеспособности HUVEC и снижает апоптоз. Важно отметить, что трансфекция ингибитором miRNA-125a также способствовала образованию трубочек HUVEC в матригеле. Авторы [53] заключили, что подавление miRNA-125a путём локальной трансфекции ингибитором miRNA-125a может быть новым способом усиления пролиферации и жизнеспособности ЭК, тем самым способствуя повторной эндотелизации, наблюдаемой в ответ на повреждение интимы.

Урокортин 1 и урокортин 2 (Ucn-1 и Ucn-2) обладают защитным действием против IRI. Однако об их роли в посттранскрипционной регуляции в процессе кардиопротекции известно немного [11]. Согласно данным I. Díaz с соавт. [54], Ucn-1 усиливал экспрессию miRNA-125a-3p, miRNA-324-3p и уменьшал экспрессию miRNA-139-3p. Эффект Ucn-1 включает активацию: 1) рецептора рилизинг-фактора кортикотропина-2 (CRF); 2) белка непосредственно активируемого цАМФ 2 (Epac2) и 3) внеклеточных сигнал-регулируемых киназ (ERK1/2). Сверхэкспрессия miRNA-125a-3p, miRNA-324-3p и miRNA-139-3p способствовала нарушению регуляции экспрессии генов, участвующих в гибели клеток и апоптозе (BRCA1, BIM, STAT2), в передаче сигналов циклического аденозинмонофосфата (3’5’-cAMP) и Ca²⁺ (PDE4a, CASQ1), в клеточном стрессе (NFAT5, XBP1, MAP3K12) и в метаболизме (CPT2, FoxO1, MTRF1, TAZ). В целом эти данные раскрывают новую роль урокортина в защите миокарда, включая посттранскрипционную регуляцию с помощью miRNAs.

РОЛЬ miRNA-125 ПРИ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

Согласно данным B. Zhang и соавт. [55], экспрессия miRNA-125b была значительно снижена в тканях миокарда мышей с СН. Более того, активация miRNA-125b у таких мышей, которым вводили агомир-125b, эффективно улучшала сердечную функцию. Активация miRNA-125b значительно снизила уровень белков, связанных с апоптозом (CASP3 и Bax), и увеличила экспрессию регулятора апоптоза Bcl-2. Ген BAK1 был идентифицирован как прямая мишень miRNA-125b: сверхэкспрессия miRNA-125b эффективно уменьшала нарушение сердечной функции у мышей с СН путём нацеливания на него. Авторы пришли к выводу, что miRNA-125b/BAK1 может быть потенциальной мишенью для диагностики и лечения СН.

A. Galluzzo с соавт. [56] провели анализ различных miRNAs у больных с прогрессирующей хронической СН. Шесть miRNAs (miRNA-210-3р, miRNA-22-5р, miRNA-22-3р, miRNA-21-3р, miRNA-339-3р и miRNA-125а-5р) значимо коррелировали с концентрацией NT-proBNP. В когорте поздних стадий СН идентифицировали три miRNAs (miRNA-125a-5p, miRNA-10b-5p и miRNA-9-5p), изменённые у пациентов с СН, достигших конечной точки (сердечной смерти, трансплантации сердца или имплантации искусственного сердца). Эти три miRNAs добавили значительную прогностическую силу шкале Barcelona Bio-HF — многопараметрическому инструменту стратификации риска СН.

miRNA-125: СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ И ИХ ВНЕКЛЕТОЧНЫЕ ВЕЗИКУЛЫ

Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) представляют собой мультипотентные стволовые клетки, способные дифференцироваться в несколько типов клеток при соответствующих условиях. Накапливающиеся данные свидетельствуют о том, что внеклеточные везикулы, происходящие из МСК и известные как экзосомы, играют существенную роль в терапевтических эффектах этих клеток, главным образом перенося биологически активные факторы [57].

miRNA-125b-5p была высоко экспрессирована в профилях miRNAs внеклеточных везикул, выделенных из МСК, полученных из пуповинной крови и жировых тканей [58].

У мышей с дефицитом аполипопротеина E (ApoE)−/− F. Lin и соавт. [59] обнаружили, что экзосомальная miRNA-125b-5p из МСК костного мозга мышей уменьшает образование атеросклеротических бляшек путём подавления экспрессии сигнального пути MAP4K4.

C. Xiao с соавт. [60] показали, что после инфаркта миокарда трансплантация МСК или их экзосом может эффективно уменьшать аутофаговый поток, гибель клеток и экспрессию p53. Таким образом, МСК и их экзосомы, вероятно, ингибируют аутофаговый поток и нацеливаются на p53 через miRNA-125b, тем самым ингибируя процесс апоптоза кардиомиоцитов, опосредованных этим геном.

Согласно данным C.C. Huang и соавт. [61], при ишемических состояниях МСК после предварительной гипоксии улучшали функциональный ангиогенез.

У мышей с инфарктом миокарда, получавших экзосомы МСК костного мозга после 72 ч гипоксии, показано уменьшение площади повреждения сердца. При гипоксии значительно увеличивалось содержание miRNA-125b-5p в экзосомах МСК костного мозга. Это, вероятнее всего, было обусловлено способностью miRNA-125b ингибировать экспрессию p53 и BAK1 в кардиомиоцитах [62].

Прогениторные клетки — стволовые клетки, детерминированные на дифференцировку в определённый тип клеток. Данные клетки в отличие от плюрипотентных стволовых клеток имеют стойкие биологические маркёры, которые позволяют отличить их и их потомство от клеток других типов [11]. Способность к пролиферации у прогениторных клеток ниже, чем у плюрипотентных стволовых клеток [11]. Прогениторные клетки сердца (СПК) обладают способностью регенерировать у пациентов после инфаркта миокарда, что представляет собой многообещающий подход к лечению СН, вызванной этим заболеванием. Известно, что гипоксическая среда необходима для пролиферации СПК [11, 63].

В своей работе L. Li и коллеги [64] обнаружили, что индуцированная CoCl2 (дихлорид кобальта) гипоксия может способствовать пролиферации и миграции СПК. Ингибитор miRNA-125 восстанавливал пролиферацию и миграцию этих клеток после нокдауна некодирующей RNA MALAT1 в условиях гипоксии. Обнаружено, что бифункциональная аргининдеметилаза и лизилгидроксилаза JMJD6 являются мишенью miRNA-125. Нокдаун JMJD6 блокировал защитное действие ингибитора miRNA-125 на СПК при гипоксии. Таким образом, данное исследование продемонстрировало, что при гипоксии MALAT1 может модулировать пролиферацию и миграцию СПК при участии оси miR-125/JMJD6.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На сегодняшний день многие доклинические исследования идентифицировали miRNAs, которые потенциально могут регулировать различные сложные клеточные процессы, в том числе и при сердечно-сосудистой патологии. Однако по-прежнему отсутствует подробная информация о функциональной значимости экспрессии miRNAs и их регуляторных механизмах. Поскольку одна miRNA способна одновременно нацеливаться на несколько генов через различные сигнальные пути, манипулирование экспрессией конкретной miRNA может повлиять на весь биологический процесс и представлять риск неизвестных патологических исходов. Любые вмешательства на основе miRNAs должны быть тщательно разработаны и спланированы с целью обеспечения их безопасности.

Все больше исследований показывают, что семейство miRNA-125 связано с развитием сердца. Кроме того, обнаружено, что miRNA-125 играют важную роль при патофизиологических состояниях сердечно-сосудистой системы, таких как ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, индуцированное ишемией/реперфузией повреждение сердца, фиброз миокарда, повреждение эндотелиальных клеток и апоптоз кардиомиоцитов. Однако при различных патологических процессах одни и те же члены семейства miRNA-125 играют разные роли. Например, сверхэкспрессия miRNA-125b в кардиомиоцитах может ингибировать их апоптоз и воспалительную реакцию. В то же время miRNA-125b является регулятором сердечного фиброза, её сверхэкспрессия в сердечных фибробластах может усилить их пролиферацию. Поэтому при патологических состояниях избыток miRNA-125b усугубляет фиброз миокарда и его ремоделирование, разрушает первоначальную морфологическую структуру сердца, нарушает процессы неоваскуляризации, усугубляет апоптоз кардиомиоцитов в повреждённой области. Оптимальная доза и время терапевтического вмешательства с использованием членов семейства miRNA-125, их ингибиторов и миметиков должны быть тщательно определены, чтобы избежать побочных реакций. Расширенное и точное понимание функций miRNA-125 в генных регуляторных сетях, связанных с сердечно-сосудистой патологией, позволит разработать новые инновационные терапевтические стратегии.

Об авторах

Амина Магомедовна Алиева

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Автор, ответственный за переписку.
Email: amisha_alieva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5416-8579
SPIN-код: 2749-6427

к.м.н., доцент

Россия, 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Наталья Вадимовна Теплова

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: teplova.nv@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7181-4680
SPIN-код: 9056-1948

д.м.н., профессор

Россия, 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Елена Владимировна Резник

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: elenaresnik@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7479-418X
SPIN-код: 3494-9080
ResearcherId: N-6856-2016

д. м. н., профессор

Россия, 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Ирина Евгеньевна Байкова

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: 1498553@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0886-6290
SPIN-код: 3054-8884

к.м.н., доцент

Россия, 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Мадина Фатхуллаевна Ахмедова

Клиника AKFA Medline

Email: drmadina@yandex.ru

к.м.н.

Узбекистан, Ташкент

Алексей Владимирович Бутенко

Научно-клинический центр № 2 Российского научного центра хирургии имени академика Б.В. Петровского

Email: callcenter@ckbran.ru
ORCID iD: 0000-0003-4390-9276

д.м.н., профессор

Россия, Москва

Бэла Зауровна Балагова

Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского

Email: 3088919@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-4556-1534

ординатор

Россия, Москва

Анна Владимировна Модестова

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: a.modestowa@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7980-5500

к.м.н., доцент

Россия, 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Ирина Александровна Котикова

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: kotikova.ia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5352-8499
SPIN-код: 1423-7300

студент

Россия, 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Рамиз Камраддинович Валиев

Московский клинический научно-практический центр имени А.С. Логинова

Email: Radiosurgery@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-1613-3716
SPIN-код: 2855-2867

к.м.н.

Россия, Москва

Игорь Геннадиевич Никитин

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: igor.nikitin.64@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1699-0881
SPIN-код: 3595-1990

д.м.н., профессор

Россия, 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1

Список литературы

Дополнительные файлы