Микро-РНК и их значение в популяции диализных пациентов


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/nephrology.2020.4.65-69

А.Р. Ринд, А.М. Есаян, И.Г. Каюков , М.И. Зарайский

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им.акад. И.П. Павлова МЗ РФ, Санкт-Петербург, Россия
Микро-РНК играют ключевую роль в регулировании разнообразных функций как здоровых, так и поврежденных клеток, однако их роль в развитии сердечно-сосудистых заболеваний и минерально-костных нарушений в популяции диализных пациентов остается малоизученной. Нет исследований также по сравнению профиля различных микро-РНК у пациентов на гемо- и перитонеальном диализах.
Цель исследования: оценить ассоциации между уровнями микро-РНК-21, микро-РНК-126 и микро-РНК-210 в сыворотке крови с адекватностью диализа, сократительной способностью миокарда левого желудочка (фракция выброса), а также между показателями липидного обмена у пациентов на заместительной почечной терапии (ЗПТ) гемо- и перитонеальным диализами.
Материалы и методы. В исследование были включены 40 пациентов, из которых 18 получали терапию программным гемодиализом (ПГ), 28 – перитонеальным диализом (ПД). Группу контроля составили 28 здоровых добровольцев. Всем пациентам кроме рутинных методов обследования, оценки адекватности диализа по Kt/V, эхокардиографии (ЭХО-КГ) определяли уровень экспрессии микро-РНК-21, микро-РНК-126 и микро-РНК-210 методом полимеразной цепной реакции в реальном времени.
Результаты. Между уровнем экспрессии микро-РНК-126 и показателем адекватности диализа по Kt/V определена высокодостоверная отрицательная корреляционная связь (rs=-0,687; p=0,002). Как микро-РНК-21, так и микро-РНК-126 обратно коррелировали с уровнем общего холестерина сыворотки (rs=-0,409; p=0,009 и rs=-0,414; p=0,008 соответственно). Низкие значения микро-РНК-21 ассоциировались с более высокими уровнями липопротеидов низкой плотности (rs=-0,4; p=0,01), тогда как микро-РНК-126 отрицательно коррелировала с уровнем липопротеидов высокой плотности (rs=-0,36; p=0,024). Повышение уровня экспрессии микро-РНК-21 и микро-РНК-126 наблюдалось у пациентов с фибрилляцией предсердий (p=0,003). Уровень экспрессии микро-РНК-210 отрицательно коррелировал с величиной фракции выброса левого желудочка (ЛЖ), измеренной по Симпсону по данным ЭХО-КГ (rs= -0,5; p=0,01).
Заключение. Установлена отрицательная ассоциация между уровнем экспрессии микро-РНК-126 и показателями адекватности диализа у пациентов на диализе.
Показатели экспрессии микро-РНК также отражают состояние липидного обмена у диализных пациентов. В частности, низкие уровни микро-РНК-21 ассоциируются с повышенными показателями проатерогенных липопротеидов низкой плотности. Микро-РНК-21 и микро-РНК-126 прямо коррелируют с частотой фибрилляций предсердий, а микро-РНК-210 отрицательно – с фракцией выброса ЛЖ по Симпсону.
Ключевые слова: микро-РНК, хроническая болезнь почек, диализ, минерально-костный обмен, кардиоваскулярные осложнения

Введение

Микро-РНК – это некодирующие РНК длиной около 22 нуклеотидов, являющиеся мощным регулятором экспрессии генов на посттранскрипционном уровне [1].

Высказываются предположения, согласно которым более 60% транскриптомы человека могут контролироваться с помощью микро-РНК, тем самым делая этот путь посттранскриптационной регуляции одним из важнейших для общего функционирования клетки. При этом микро-РНК играют ключевую роль в регулировании разнообразных функций как здоровых, так и поврежденных клеток. Отмечены изменения их профилей при многих патологических процессах [2]. Исследования показали, что помимо регуляции процессов внутри клетки микро-РНК секретируются и могут быть обнаружены в биологических жидкостях организма, таких как кровь и моча. С точки зрения возможности клинического использования важно, что циркулирующие микро-РНК очень стабильны и устойчивы к различным повреждающим факторам, что делает их перспективными биомаркерами [3].

В нефрологии активно изучается возможное влияние микро-РНК в механизмах повреждения почечной ткани при различных нефропатиях [4]. Профили эскпрессии микро-РНК исследуются также в популяции диализных пациентов [5], у пациентов с реакциями острого и хронического отторжения трансплантата почки [6].

Тем не менее роль микро-РНК в развитии сердечно-сосудистых заболеваний и минерально-костных нарушений в популяции именно диализных пациентов остается малоизученной темой. В настоящее время не исследовали сравнение профиля микро-РНК у пациентов на гемо- и перитонеальном диализах.

Изучение параметров экспрессии микро-РНК позволит определить их потенциальную роль как биомаркеров сердечно-сосудистого риска, минерально-костных нарушений и, возможно, способствовать поиску дальнейшего направления терапевтических воздействий.

Цель исследования: оценить ассоциации между уровнями микро-РНК-21, микро-РНК-126 и микро-РНК-210 в сыворотке крови с данными Kt/v, липидного обмена, эхокардиографии у пациентов на заместительной почечной терапии (ЗПТ) гемо- и перитонеальным диализами.

Методы исследования. Нами были обследованы 40 пациентов, из которых 18 получали терапию программным гемодиализом (ПГ), 28 – перитонеальным диализом (ПД). Группу контроля составили 28 здоровых добровольцев. Всем пациентам определяли уровень экспрессии микро-РНК-21, микро-РНК-126 и микр-оРНК-210 методом полимеразной цепной реакции в реальном времени. Критерии невключения в исследование: возраст младше 18 или старше 70 лет, сосудистый доступ для гемодиализа посредством перманентного катетера, сосудистого протеза, а также пациенты с тяжелыми сопутствующими заболеваниями (злокачественные новообразования, болезни системы крови), предшествующая трансплантация почки, наличие активного инфекционного процесса, низкая комплаентность пациента.

Были изучены клинико-анамнестические сведения о всех пациентах: возраст, стаж на диализе, систолическое и диастолическое давление, рост, вес до процедуры диализа.

Забор крови был осуществлен перед началом процедуры диализа, до подключения к диализному контуру.

Все биохимические параметры определяли на автоматическом биохимическом анализаторе.

Адекватность диализа Kt/V рассчитывали по формуле Даугирдаса [Kt/V=-ln (R–0,008×t)+(4–3,5×R)×UF/W, где R – отношение уровней мочевины до после и диализа, t – время сеанса в часах, UF – объем ультрафильтрации в литрах, W – масса тела в кг].

Всем больным выполнена Эхо-КГ. Исследование проводилось на аппарате Siemens Acusonx х300 в В- и М-режимах импульсным датчиком 3,5 МГц в положении больного на левом боку. Фракцию выброса определяли по методу Simpson и считали низкой при ФВ <40%. Все Эхо-КГ-исследования проведены одним специалистом. Измерения проводили согласно рекомендациям Американского эхокардиографического общества.

Молекулярно-генетические исследования проводили в клинической лаборатории на базе кафедры клинической лабораторной диагностики с курсом молекулярной медицины ФГБОУ ВО ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. Для выделения микро-РНК использовали сыворотку крови. Микро-РНК выделяли с использованием набора miRNeasy Mini Kit (QIAGEN, США). Концентрацию водного раствора микро-РНК определяли на спектрофотометре Nanodrop 1000 (Thermo Scientific, США). Обратная транскрипция проводилась с использованием набора реагентов для обратной транскрипции микро-РНК TaqMan. Полимеразную цепную реакцию в реальном времени проводили с использованием набора для определения экспрессии микро-РНК-21, -126 и -210 производства Applied Biosystems (США) TaqMan® GeneExpressionAssays.

Статистический анализ результатов выполняли с использованием пакета прикладных статистических программ Statistica, 12.0 («StatSoftInc», США). Результаты представлены как медиана [нижний–верхний квартиль]. Для попарного сравнения использовали критерий Манна–Уитни для связанных групп, для оценки силы связи между изучаемыми переменными – коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Нулевую статистическую гипотезу об отсутствии различий и связей отвергали при p<0,05.

Результаты

В табл. 1 представлена общая характеристика обследованных пациентов.

67-1.jpg (240 KB)

Уровень экспрессии микро-РНК-21 и микро-РНК-210 достоверно различался в группе пациентов на ПГ и группе контроля. Также было выявлено достоверное различие микро-РНК-210 по сравнению с пациентами на ПД и в группе контроля (табл. 2). Каких-либо межгрупповых различий между ПГ и ПД по уровням экспрессии всех изученных микро-РНК установлено не было (табл. 2). В связи с этим для дальнейшей статистической обработки использовали объединенную группу, включившую пациентов как на ПГ, так и на ПД.

67-2.jpg (41 KB)Между уровнем экспрессии микро-РНК-126 и показателем адекватности диализа по Кt/V определена высокодостоверная отрицательная корреляционная связь (rs=-0,687; p=0,002).

Уровень микро-РНК-21 и микро-РНК-126 был повышен у пациентов с наличием сахарного диабета (p=0,003 и p=0,01 соответственно).

Экспрессия микро-РНК-210 была выше у пациентов с нарушениями липидного спектра. Уровень экспрессии микро-РНК-210 отрицательно коррелировал с величиной фракции выброса, измеренной по Симпсону по данным Эхо-КГ -rs= -0,5; p=0,01 (рис. 1).

Уровень микро-РНК-21 отрицательно коррелировал с величиной общего холестерина – rs= -0,409; p=0,009 (рис. 2) и уровнем липопротеидов низкой плотности – rs = -0,4; p=0,01.

Как микро-РНК-21, так и микро-РНК-126 обратно коррелировали с уровнем общего холестерина сыворотки. Однако низкие значения микро-РНК-21 ассоциировались с более высокими уровнями липопротеидов низкой плотности (rs =-0,4; p=0,01), тогда как микро-РНК-126 отрицательно коррелировала с уровнем липопротеидов высокой плотности (rs=-0,36; p=0,024). Каких-либо ассоциаций между уровнем экспрессии микро-РНК-210 с показателями липидограммы не было установлено.

68-1.jpg (78 KB)Уровень экспрессии микро-РНК-21 и -126 был выше у пациентов с фибрилляцией предсердий (p=0,003) (рис. 3).

Обсуждение

Кардиоваскулярные заболевания служат основной причиной смертности пациентов на диализе. Недавние исследования показали дисрегуляцию ряда микро-РНК у пациентов с патологией сердечно-сосудистой системы [17].

На сегодняшний день ряд микро-РНК стали рассматриваться как новые диагностические и прогностические маркеры у больных с различными патологиями [7]. Их использование может стать актуальным и целесообразным в рутинной клинической практике с учетом относительной простоты и доступности определения их уровня экспрессии, в частности, в сыворотке крови.

Несмотря на достаточноую массу работ, изучавших роль микро-РНК, существуют единичные исследования, в которых оценивался уровень микро-РНК именно в популяции диализных пациентов [8–16].

Наше исследование позволяет рассматривать ряд микро-РНК, такие как микро-РНК-21, -126, -210, возможными ранними биомаркерами кардиоваскуляного риска. Они также играют роль в кальцификации сосудов, развитии атеросклероза, являются предикторами развития сердечной недостаточности и легочной гипертензии [18], что нашло отражение и в нашей работе, показав достоверное повышение уровня экспресии микро-РНК-210 у пациентов со сниженной фракцией выброса.

В исследовании, проведенном A. Zampetaki [19], уровень микро-РНК-126 был снижен при сахарном диабете 2 типа. Исследуя популяцию пациентов на диализе, в нашем исследовании показано, что микро-РНК-126 и микро-РНК-21 были повышены в когорте диализных пациентов с сахарным диабетом.

Ранее не исследовалась ассоциация уровней микро-РНК с показателями адекватности диализа.

В клинических исследованиях и экспериментальных моделях на животных показано увеличение уровня микро-РНК в предсердиях, что было сопряжено с ремоделированием миокарда предсердий [20]. Микро-РНК-21 воздействует на активность пути внеклеточного сигнала/митоген-активируемой протеинкиназы, которые воздействуют на структуры сердца [21].

В нашем исследовании получены данные, показывающие повышение уровня экспрессии микро-РНК-21 и микро-РНК-126 у пациентов с фибрилляцией предсердий.

В представленном нами исследовании показатели экспрессии микро-РНК отражают состояние липидного обмена у пациентов, находившихся на ЗПТ. Это согласуется с данными B. Aryal et al. [22].

Заключение

Таким образом, на основании полученных данных можно констатировать, что более высокий уровень экспрессии микро-РНК-126 ассоциируется с низкими показателями адекватности гемодиализа.

Уровень микро-РНК-21 и микро-РНК-126 повышен у пациентов с наличием как сахарного диабета, и так аритмии.

Экспрессия микро-РНК-210 выше у пациентов с дислипидемией, а также низкой фракцией выброса сердца. Показатели экспрессии микро-РНК также отражают состояние липидного обмена у диализных пациентов. В частности, низкие уровни микро-РНК-21 ассоциируются с повышенными показателями проатерогенных липопротеидов низкой плотности, а высокие уровни микро-РНК-126 – с низкими показателями липопротеидов высокой плотности.


Литература



  1. Abdellatif M. Differential Expression of MicroRNAs in Different Disease States. Circ Res. 2015; 110:638–650.

  2. Cipollone F., Felicioni L., Sarzani R., et al. A unique microRNA signature associated with plaque instability in humans. Stroke. 2018; 42:2556–2563.microRNA expression and classical risk factors in the risk of coronary heart disease. Scientific Reports. 2015; 5:14925.

  3. Gacoń J., Badacz R., Stępień E., et al. Diagnostic and prognostic micro-RNAs in ischaemic stroke due to carotid artery stenosis and in acute coronary syndrome: a four-year prospective study. Kardiol Pol. 2018;76(2):362–369. Doi: 10.5603/KP.a2017.0243.

  4. Szeto C.C., Wang G., Ng J.KC. et al. Urinary miRNA profile for the diagnosis of IgA nephropathy. BMC Nephrol 2019;20. https://doi.org/10.1186/s12882-019-1267-4

  5. Liu Z., Wang S., Mi Q.S., Dong Z. MicroRNAs in pathogenesis of acute kidney injury. Nephron. 2016;134:149–153. Doi: 10.1159/000446551.

  6. 6. Hamdorf M., Kawakita S., Everly M. The Potential of MicroRNAs as Novel Biomarkers for Transplant Rejection. J Immunol Res. 2017;2017:4072364. Doi: 10.1155/2017/4072364.

  7. Khan Z., Suthanthiran M., Muthukumar T. MicroRNAs and Transplantation. Clin Lab Med. 2019 Mar;39(1):125–143. Doi: 10.1016/j.cll.2018.10.003.

  8. Lopez-Anton M., Bowen T., Jenkins R.H. microRNA regulation of peritoneal cavity homeostasis in peritoneal dialysis. Biomed Res Int. 2015;2015:929806. Doi: 10.1155/2015/929806.

  9. Chen C.L., Lin C.H., Li A.L., Huang C.C., Shen B.Y., Chiang Y.R., Fang P.L., Chang H.C., Li K.L., Yang W.C., Horng J.T., Ma N. Plasma miRNA profile is a biomarker associated with urothelial carcinoma in chronic hemodialysis patients. Am J Physiol Renal Physiol. 2019 Jun 1;316(6):F1094-F1102.Doi: 10.1152/ajprenal.00014.2019.

  10. Wu C.C., Chen L.J., Hsieh M.Y., Lo C.M., Lin M.H., Tsai H.E., Song H.L., Chiu J.J. MicroRNA-21 and Venous Neointimal Hyperplasia of Dialysis Vascular Access. Clin J Am Soc Nephrol. 2018;13(11):1712–1720.Doi: 10.2215/CJN.02410218.

  11. Kétszeri M., Kirsch A., Frauscher B., Moschovaki-Filippidou F., Mooslechner A.A., Kirsch A.H., Schabhuettl C., Aringer I., Artinger K., Pregartner G., Ekart R., Breznik S., Hojs R., Goessler W., Schilcher I., Müller H., Obermayer-Pietsch B., Frank S., Rosenkranz A.R., Eller P., Eller K. MicroRNA-142-3p improves vascular relaxation in uremia. Atherosclerosis. 2019;280:28–36.Doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2018.11.024.

  12. Szeto C.C., Chow K.M., Kwan B.C., Cheng P.M., Luk C.C., Ng J.K., Law M.C.,Leung C.B., Li P.K. Peritoneal dialysis effluent miR-21 and miR-589 levels correlate with longitudinal change in peritoneal transport characteristics. Clin Chim Acta. 2017;464:106–112. Doi: 10.1016/j.cca.2016.11.020.

  13. Lopez-Anton M., Lambie M., Lopez-Cabrera M., Schmitt C.P., Ruiz-Carpio V.,Bartosova M., Schaefer B., Davies S., Stone T., Jenkins R., Taylor P.R., Topley N.,Bowen T., Fraser D. miR-21 Promotes Fibrogenesis in Peritoneal Dialysis. Am J Pathol. 2017;187(7):1537–1550. Doi: 10.1016/j.ajpath.2017.03.007.

  14. Dziedzic M., Orłowska E., Powrózek T., Solski J. Role of circulating microRNA in hemodialyzed patients. Postepy Hig Med Dosw (Online). 2016;70(0):1362–1366. Doi: 10.5604/17322693.1227641. PMID: 28234233.

  15. Cavallari C., Dellepiane S., Fonsato V., Medica D., Marengo M., Migliori M., Quercia A.D., Pitino A., Formica M., Panichi V., Maffei S., Biancone L., Gatti E., Tetta C., Camussi G., Cantaluppi V. Online Hemodiafiltration Inhibits Inflammation-Related Endothelial Dysfunction and Vascular Calcification of Uremic Patients Modulating miR-223 Expression in Plasma Extracellular Vesicles. J Immunol. 2019;202(8):2372–2383. Doi: 10.4049/jimmunol.1800747.

  16. El Sharkawy M., Aly O., Elsayed H., Ezzat H.., Mohab A, Usama D. MicroRNA 499 gene expression in patients on hemodialysis with cardiovascular complications. Hemodial Int. 2017 Oct;21 Suppl 2:S16–S21. Doi: 10.1111/hdi.12594. Erratum in: Hemodial Int. 2018;22(1):140.

  17. Mellis D., Caporali A. MicroRNA-based therapeutics in cardiovascular disease: screening and delivery to the target. Biochem Soc Trans. 2018;46(1):11–21. Doi: 10.1042/BST20170037.

  18. Vegter E.L., van der Meer P., de Windt L.J., Pinto Y.M., Voors A.A. MicroRNAs in heart failure: from biomarker to target for therapy. Eur J Heart Fail. 2016;18(5):457–468. Doi: 10.1002/ejhf.495.

  19. Zampetaki A., Kiechl S., Drozdov I., Willeit P., Mayr U., Prokopi M., Mayr A., Weger S., Oberhollenzer F., Bonora E., Shah A., Willeit J., Mayr M. Plasma microRNA profiling reveals loss of endothelial miR-126 and other microRNAs in type 2 diabetes. Circ Res. 2017;107(6):810–817. Doi: 10.1161/CIRCRESAHA.110.226357.

  20. Nattel S. Molecular and Cellular Mechanisms of Atrial Fibrosis in Atrial Fibrillation. JACC Clin Electrophysiol. 2017;3(5):425–435. Doi: 10.1016/j.jacep.2017.03.002.

  21. Komal S., Yin J.J., Wang S.H., Huang C.Z., Tao H.L., Dong J.Z., Han S.N., Zhang L.R. MicroRNAs: Emerging biomarkers for atrial fibrillation. J Cardiol. 2019;74(6):475–482. Doi: 10.1016/j.jjcc.2019.05.018.

  22. Aryal B., Singh A.K., Rotllan N., Price N., Fernández-Hernando C. MicroRNAs and lipid metabolism. Curr Opin Lipidol. 2017;28(3):273–280. Doi: 10.1097/MOL.0000000000000420.


Об авторах / Для корреспонденции


Ринд Анастасия Рауфовна – аспирант кафедры нефрологии и диализа ФПО ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия;
e-mail: anastasiia.rind@gmail.com. ORCID: 0000-0002-0691-8264
Есаян Ашот Мовсесович – д.м.н, профессор, заведующий кафедрой нефрологии и диализа ФПО ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова;. Санкт-Петербург, Россия; e-mail: essaian.ashot@gmail.com. ORCID: 0000-0002-7202-3151
Каюков Иван Глебович – д.м.н, профессор кафедры нефрологии и диализа ФПО ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия
Зарайский Михаил Игоревич – д.м.н, профессор кафедры клинической лабораторной диагностики ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия; e-mail: mzaraiski@yandex.ru. ORCID: 0000-0002-7605-4369


Бионика Медиа