Preeclampsie asociată cu exosomi și microARN

Abstract:

Preeclampsia (PE) este o tulburare multisistemică asociată cu mortalitate și morbiditate ridicate materne și fetale. Unul dintre cele mai grave aspecte ale preeclampsiei este că nu există încă semne de avertizare timpurie sau markeri de risc și că patogeneza PE este încă prost explicată. Descoperirea miARN-urilor a adus noi cunoștințe în cunoștințele de bază despre reglarea expresiei genelor, dar găsește și aplicații în practica clinică ca un nou tip de biomarkeri. Exosomii pot avea un rol potențial ca agenți activatori în disfuncția endotelială caracteristică PE. Conform cunoștințelor actuale, microARN-urile există cu o expresie diferită în cazurile cu PE și pot fi importante în fiziopatologia bolii în sine. Markerii microRNA ai PE pot ajuta la înțelegerea stării și patogenezei și pot fi un instrument pentru strategii preventive de reducere a prevalenței, severității bolii și a complicațiilor asociate.

exosom

Cuvinte cheie: exosomi, miARN, secvențierea următoarei generații, preeclampsie

Introducere

În fiecare an, 10 milioane de femei din întreaga lume dezvoltă preeclampsie (PE), dintre care unele mor din cauza PE și a bolilor hipertensive asociate. Numărul copiilor care mor din cauza acestor complicații este, de asemenea, foarte mare. EP este una dintre cele mai grave complicații în timpul sarcinii, afectând 2-8% din toate femeile însărcinate și responsabilă de aproape 40% din nașterile premature înainte de a 35-a săptămână de sarcină (1). PE este definit clinic ca un nou debut al hipertensiunii în a doua jumătate a sarcinii. PE se crede că începe cu o fază asimptomatică în timpul primului trimestru de sarcină, când invazia trofoblastelor este insuficientă și arterele spirale nu sunt complet remodelate. Ambele procese contribuie la creșterea stresului oxidativ și la dezvoltarea disfuncției endoteliale sistemice, ceea ce duce la manifestările caracteristice ale PE în etapele ulterioare ale bolii (2). În prezent, nu există un tratament eficient pentru a preveni consecințele pe termen lung ale PE, deoarece fiziopatologia bolii în sine nu este pe deplin elucidată.

Exosomi și sarcină

Exosomii sunt mici vezicule bioactive, formate din diferite tipuri de celule din care sunt secretate în fluidele corpului înconjurător. Sunt produse în principal de celule T, celule B, celule dendritice, celule stem, neuroni, celule epiteliale, celule sanguine, tumori sau celule placentare. Acestea apar în principal în plasma sanguină, urină, lichid amniotic, lichid cefalorahidian sau lapte matern. Mărimea exosomilor variază de la 40 la 100 nm. Conținutul lor este foarte variabil și cu spectru larg. Acestea conțin proteine ​​importante din multe familii de proteine ​​care sunt implicate în procese celulare multiple. Lipidele sunt, de asemenea, prezente. Acizii nucleici, în special microARN-urile (miARN-urile) și ARNm-urile (3), sunt, de asemenea, o componentă importantă a exosomilor (Figura 1).

Numărul total de exosomi prezenți în plasma maternă este de aproximativ 2 ori mai mare la femeile între 11 și 14 săptămâni de gestație, cărora li s-a diagnosticat diabet zaharat gestațional între 22 și 28 de săptămâni, comparativ cu femeile cu sarcină normoglicemiantă. Aceste date sugerează că modificările concentrațiilor exozomice prezente în circulația maternă în stadiile incipiente ale sarcinii contribuie la dezvoltarea complicațiilor sarcinii (diabet și PE) mai târziu în timpul sarcinii (7). .

Studiile anterioare in vitro au arătat că hipoxia induce eliberarea exosomilor din celulele trofoblastice, care afectează atât conținutul, cât și interacțiunea cu alte celule. PE este asociat cu hipoxie placentară, ceea ce duce la remodelarea insuficientă a arterei spirale în primele 20 de săptămâni de sarcină®. Aceste observații susțin utilitatea presupusă a exosomilor placentari ca biomarker la începutul sarcinii, cu risc de a dezvolta PE la femei. Cu toate acestea, până în prezent există puține informații despre profilul exosomal în timpul sarcinilor cu PE.

microARN

În prezent, atenția se concentrează din ce în ce mai mult asupra moleculelor de miARN. ARNm este o mică secvență necodificatoare lungă de aproximativ 18 până la 24 de nucleotide, a cărei caracteristică cea mai importantă este implicarea sa în reglarea expresiei genelor. Afectează acest lucru datorită complementarității sale cu ARNm la capătul 3 '. Genomul uman codifică mai mult de 1.000 de specii de miARN și pare să afecteze până la 60% din gene. Majoritatea moleculelor de miARN sunt localizate în celule, dar unele miARN, cunoscute și sub numele de circulante, se găsesc în spațiul extracelular, cum ar fi fluidele corpului. Expresia neobișnuită a miARN este observată în diferite patologii și modificări ale stării fiziologice (9) .

MiARN-urile extracelulare (ECmiRNA-urile) sunt considerate în prezent a fi biomarkeri adecvați ai diferitelor boli, deoarece profilul lor de expresie din fluidele corporale extracelulare descrie starea fiziopatologică a organismului. Fluidul corporal adecvat trebuie selectat pentru izolarea ECmiRNA. Sângele periferic nu s-a dovedit a fi o sursă adecvată, deoarece resturile celulare din celulele albe și roșii din sânge conțin, de asemenea, miARN, care pot afecta analiza ECmiRNA. Prin urmare, pare mai avantajos să folosiți plasmă (10) .

Datorită compoziției lor unice, exosomii sunt, de asemenea, potriviți pentru diferite scopuri de diagnostic. Multe proteine ​​sunt utilizate în principal pentru a diagnostica multe boli. O modificare a concentrației de proteine ​​exosomale este asociată cu patologii sau chiar cu progresia sau răspunsul la stresul oxidativ (4) .

miARN și sarcină

Expresia MiARN este modificată nu numai în timpul bolii, ci și în timpul sarcinii. În acel moment, miARN-urile sunt produse în principal de celule placentare trofoblastice și se crede că afectează angiogeneza, diferențierea trofoblastelor și reglarea sistemului imunitar matern și fetal. De asemenea, pot fi folosiți ca biomarkeri în timpul sarcinii, deoarece modificarea expresiei miARN poate anunța complicații. Indiferent dacă sarcina este complicată sau nu, miARN-urile placentare sunt localizate în principal în patru clustere policistronice. Clusterele C19MC și miR-371-3 sunt situate pe cromozomul 19, miR-17-92 pe cromozomul 13 și M14MC pe cromozomul 14. În timpul celui de-al treilea trimestru al placentei, pe lângă aceste clustere, exprimă familia let-7, familia miR-34, grupul miR-29, grupul miR-195 și miR-181c. miARN-urile produse de cromozomul 21, miR-99a, miR-125 b-2 și miR-155, pot fi supraexprimate la femeile însărcinate comparativ cu cele care nu sunt însărcinate (11) .

Cel mai mare cluster de miARN uman cunoscut este C19MC și constă din gene de 54 miR. În plus față de placentă, se exprimă prin celule nediferențiate și eliberează miARN în circulația maternă prin exosomi formați de placentă. Grupurile rămase conțin semnificativ mai puține gene (12) .

Expresia genelor miR nu rămâne aceeași pe tot parcursul sarcinii, miR-urile din clusterul C19MC cresc din primul trimestru până în al treilea. Genele din clusterul C14MC sunt suprareglate în primul trimestru și sunt deja în scădere în al treilea. În comparație cu primul trimestru, familiile let-7 și miR-34 și miR-29a, miR-195 și miR-181c sunt, de asemenea, reglate în sus în al treilea trimestru. Aceste familii joacă de obicei un rol în diferențierea, proliferarea sau apoptoza celulară. În perioada gestațională, miARN-urile produse de placentă joacă, de asemenea, un rol important în sistemul imunitar, atât la nivelul răspunsurilor imune înnăscute, cât și la cele dobândite. Spre deosebire de alte miARN, acestea sunt exprimate pe tot parcursul sarcinii (13) .

Preeclampsie și miARN legate de exozomi

Ca molecule reglatoare, miARN-urile, prin nereglementarea lor, pot influența semnificativ procesele asociate cu dezvoltarea placentară și întreaga sarcină. Multe studii au arătat că nivelurile modificate ale expresiei miARN în placentă sunt asociate cu preeclampsie (14). Disregulările observate sunt, de exemplu, metilarea ADN-ului și modificarea histonelor, deci probabil nu este o coincidență faptul că miARN are capacitatea de a regla genele în acest mod. Cele mai frecvente miARN modificate în preeclampsie sunt miR-210, miR-223 și miR-126, care sunt strâns legate de patogeneza preeclampsiei (15) .

secvențierea miARN

Datorită progreselor rapide în tehnologiile de secvențiere de generație următoare, putem, de asemenea, secvențierea moleculelor de ARN pentru a determina profilul de expresie. Cele mai frecvente sunt ARNm și miARN. Datorită secvențializării în paralel ridicat, poate fi analizată întreaga populație de miARN uman, care poate fi analizată și prin microarray qRT-PCR sau ARN (20). qRT-PCR și Microarray sunt metode analitice relativ ieftine și comune, dar dezavantajul lor este că pot analiza doar secvențe cunoscute. Analiza secvenței poate dezvălui, de asemenea, noi tipuri de miARN, încă neidentificate.

Concluzie

Dezvoltarea tehnologiei de secvențiere miARN a oferit, de asemenea, noi posibilități pentru diagnosticul prenatal. În prezent, ne putem concentra asupra miARN-urilor placentare specifice la sarcinile cu risc ridicat. De exemplu, diagnosticul preeclampsiei este important, ceea ce pune adesea în pericol atât viețile mamei, cât și ale fătului. Schimbarea profilului de expresie al acestor molecule nu numai că poate asigura un diagnostic precoce, dar poate ajuta și la clarificarea cauzelor acestei boli sau la găsirea unei terapii adecvate.