Профиль микроРНК, ассоциированных с ИБС, у пациентов с сахарным диабетом 2 типа

Введение

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) сохраняют свое лидерство в индустриально развитых странах. Более 30 лет назад, по итогам крупномасштабных эпидемиологических исследований, были найдены причины, приводящие к высокой кардиоваскулярной смертности. Внедрение эффективных фармакологических препаратов – ингибиторов ренин-ангиотензиновой системы, бета-адреноблокаторов, а также статинов позволило снизить количество фатальных инфарктов миокарда и мозговых инсультов. Известно, что ожирение и сахарный диабет 2 типа (СД2) – одни из основных факторов риска развития ССЗ и ишемической болезни сердца (ИБС), в частности. Несмотря на длительные годы изучения роли ожирения в развитии кардиоваскулярных событий, в том числе молекулярно-генетических причин – этот вопрос остается открытым для дискуссий. Известно, что пациенты с ИБС в сочетании с СД2 характеризуются значительно более тяжелым поражением коронарных артерий и плохим прогнозом, что диктует необходимость более ранней диагностики и разработки новых подходов к их лечению [1]. Острота проблемы заключается в том, что заболеваемость артерий сердца и сердечной мышцы, а также артерий другой локализации, приводящих к преждевременной смерти или тяжелой инвалидизации среди этой группы пациентов, остается крайне высокой, несмотря на почти ежегодное ужесточение Рекомендаций по ведению данной категории больных [2]. Таким образом, сохраняется необходимость в поиске новых диагностических и прогностических маркеров ИБС у пациентов с СД и ожирением [3]. Результаты недавних исследований указывают на причастность микроРНК (миРНК) в качестве динамических модификаторов патогенеза различных патологических состояний, в том числе ожирения, СД2 и ССЗ [4].

В основе развития ССЗ – взаимодействие генетических и эпигенетических факторов. Наиболее важные эпигенетические воздействия на клетки млекопитающих связаны с метилированием ДНК, посттрансляционной модификацией гистонов и классом коротких некодирующих РНК, миРНК. Эти молекулы являются регуляторами, контролирующими пролиферацию, метаболизм, апоптоз и дифференцировку. МиРНК не подвержены разрушению РНКазами, и их концентрация может быть измерена в различных биологических жидкостях, в том числе сыворотке крови [5].

Они контролируют экспрессию на посттранскрипционном уровне и рассматриваются в качестве потенциальных терапевтических мишеней. МиРНК вовлечены в патогенез различных ССЗ, в том числе и ИБС. Предполагается, что ИБС имеет многофакторную генетическую основу с участием ряда миРНК и взаимодействующих между собой факторов окружающей среды [6]. МиРНК участвуют в различных биологических процессах, лежащих в основе развития ССЗ, включая эндотелиальную дисфункцию, клеточную адгезию, формирование и разрыв атеросклеротической бляшки [7]. Некоторые миРНК рассматриваются как потенциальные чувствительные диагностические маркеры ишемической болезни сердца (ИБС), а также острого инфаркта миокарда (ОИМ).

Таким образом, степень экспрессии ряда миРНК в целом может предрасполагать к большей или меньшей степени атеросклеротического поражения, что позволит определить риск развития ИБС.

Целью данного исследования стало определение экспрессии миРНК, ассоциированных с развитием ИБС, и трансформирующего фактора роста бета (ТФР-β) в когорте пациентов с СД2 и ожирением 1–2 степени как возможных кандидатов ранней диагностики и определения сердечно-сосудистого прогноза у этой категории паци ентов.

Материалы и методы

В одномоментное когортное исследование были включены 42 пациента с ожирением 1–2 степени и диагностированным СД2, находившиеся на обследовании в ФГБУ Эндокринологический научный центр МЗ РФ. Первая группа включала 21 пациента (9 женщин и 12 мужчин) с диагностированной ИБС (по данным коронароангиографии), вторая группа – 22 пациента (12 женщин и 10 мужчин) без ИБС. Группы были сопоставимы по возрасту, полу и индексу массы тела (ИМТ). Сводные данные по пациентам представлены в табл. 1.

Всем больным осуществлялся забор венозной крови из кубитальной вены. Образцы крови подвергались центрифугированию и заморозке при -80°C. У всех пациентов были собраны следующие анамнестические данные: диета, курение, длительность избыточной массы тела, наследственность, уровень физической активности. Проводился общий осмотр, измерялись рост, масса тела (с подсчетом ИМТ), АД. Рутинное лабораторное обследование включало определение липидного профиля (холестерин (ХС), липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), липопротеиды высокой плотности (ЛПВП), триглицериды (ТГ)), АСТ, АЛТ, глюкозы в крови, гликированного гемоглобина (HbA1c). Сводные данные представлены в табл. 2. Проводилась инструментальная диагностика степени атеросклеротического поражения других бассейнов (дуплексное сканирование брахиоцефальных артерий (БЦА)), тредмил-тест для исключения ИБС среди пациентов 2-й группы. Для статистической обработки материала использовалась программа Statistica 8.0 for Windows. Данные представлены в виде средних значений и стандартного отклонения для величин с нормальным распределением и в виде медианы [25; 75 процентили] для показателей, значения которых не соответствовали закону нормального распределения. Связь между различными показателями устанавливали с помощью ранговой корреляции Спирмена (Spearman R). Вероятность того, что статистические выборки отличались друг от друга, устанавливалась при р<0,05.

Основываясь на данных литературы, 9 ассоциированных с ССЗ миРНК были выбраны в качестве кандидатов для исследования: миРНК-1, миРНК-21, миРНК-26a, миРНК-27, миРНК-33a, миРНК-33b, миРНК-133a, миРНК-133b, миРНК-208.

Выделение РНК проводилось с использованием набора miRNeasy Mini Kit (QIAGEN, США). Выделение производили согласно предложенной производителем инструкции. Концентрация водного раствора РНК определялась на спектрофотометре Nanodrop 1000 (Thermo Scientific, США). Обратная транскрипция проводилась, используя набор реагентов для обратной транскрипции миРНК TaqMan (МiсrоRNА Reverse Тrаnsсriрtiоn Kit). Перед проведением реакции обратной транскрипции концентрации РНК выравнивались в контрольных и экспериментальных образцах. Количественное определение экспрессии генов осуществлялось с использованием полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) на приборе Step One Plus фирмы Applied Biosystems (США). ПЦР-РВ проводилось с использованием наборов для определения экспрессии всех исследуемых миРНК производства Applied Biosystems (США) TaqMan® Gene Expression Assays в соответствии с инструкцией изготовителя.

Для анализа полученных результатов использовалась встроенная программа Applied Biosystems Step One Plus. В качестве эндогенного контроля, согласно данным литературы, было выбрано сочетание трех миРНК let7 d, let7 g и let7 i. Значения их экспрессии усредняли. В результате обработки измерений получены значения уровней экспрессии генов в образце относительно контрольных миРНК.

Результаты и обсуждение

Для определения профиля миРНК среди пациентов с СД2, ожирением и наличием или отсутствием ИБС сравнивались данные экспрессии 9 миРНК в сопоставимых группах. Статистически значимые различия между двумя группами были получены по данным экспрессии миРНК-21, миРНК-26a, миРНК-27a (табл. 3).

У пациентов с ожирением и СД2 без ИБС экспрессия миРНК-26a достоверно ниже, чем у их сверстников с ожирением, СД с диагностированной ИБС (р=0,021) (рис. 1; б). При анализе связи данных экспрессии миРНК с факторами роста получена достоверная (p<0,05) положительная корреляционная связь миРНК-26a с ТФР-β у пациентов 2 группы, в то время как у пациентов с сопутствующей ИБС (1 группа пациентов), эта корреляция исчезает, но есть тенденция к отрицательной корреляционной взаимосвязи. миРНК-26a среди всех пациентов имеет достоверную положительную связь с уровнем ХС. В свою очередь, ТФР-β достоверно положительно коррелирует с ИМТ, лептином (в условиях, если степень ожирения менее 2 степени), отрицательно – с атерогенной фракцией липидного спектра ЛПНП. Более того, ТФР-β имеет отрицательную корреляцию со степенью стеноза внутренней сонной артерии у пациентов 2 группы (p<0,05). Напротив, у пациентов с сопутствующей ИБС (1 группа) имеется достоверная отрицательная корреляция ТФР-β с длительностью существования избыточной массы тела, с процессами патологического ремоделирования сердечной мышцы (с толщиной задней стенки левого желудочка и межжелудочковой перегородки), а также с количеством гемодинамически значимых стенозов в коронарных артериях, что определяет тяжесть течения ИБС.

Корреляционные взаимосвязи ТФР-β с миРНК21 и миРНК-27a имеют противоположный характер (положительная связь в 1-й группе и отрицательная во 2-й), однако значения не достигли достоверных, что, возможно, связано с небольшой выборкой.

По результатам данного исследования экспрессия миРНК-21 была значимо выше в первой группе (p=0,011) (рис. 1; а). Согласно данным ряда исследований, увеличение экспрессии микроРНК-21 может быть характерно для пациентов с ИБС в сравнении с группой контроля [8]. Данные изменения авторы связывают с участим микроРНК-21 в развитии дисфункции ангиогенных прогениторных клеток как в in vivo, так и in vitro исследованиях.

МикроРНК-21 участвует в регуляции гладкомышечных клеток сосудов, уменьшает их пролиферацию и способствует развитию апоптоза [9]. Экспрессия микроРНК-21 значимо повышена в атеросклеротических бляшках [10].

По данным исследований, повышение экспрессии микроРНК-21 отмечается в макрофагах пациентов с некальцифицированными атеросклеротическими бляшками в сравнении с пациентами с кальцифицированными бляшками или группой контроля. Таким образом, повышение экспрессии микроРНК-21 может указывать на нестабильность атеросклеротических бляшек [11].

По данным работы, экспрессия миРНК-27a была выше в группе пациентов с ИБС (p=0,021) (рис. 1; в). Согласно данным исследований, миРНК-27a может участвовать в регуляции синтеза рецептора ЛПНП. Повышенная экспрессия миРНК-27a характеризовалась повышением циркулирующего уровня ЛПНП, в то время как экспериментальная блокировка экспрессии миРНК-27a приводила к снижению ЛПНП на 70% [12]. Таким образом, миРНК-27a в будущем может стать одной из таргетных мишеней в лечении атеросклеротического поражения коронарных артерий, так же как и сосудов других локализаций.

Некоторые фенотипические изменения в измененных гладкомышечных клетках сосудов в атеросклеротической бляшке могут быть чувствительны к изменениям экспрессии ряда миРНК, в том числе и миРНК-27a [13]. МиРНК-27a может принимать участие практически во всех известных процессах, способствующих или непосредственно приводящих к развитию и прогрессированию атеросклерза, включая воспаление, обмен липидов, окислительный стресс, инсулинорезистентность, гипергликемию [14].

Заключение

Таким образом, предпринята попытка исследовать взаимодействия экспрессии миРНК как диагностического маркера развития и прогрессирования ИБС у пациентов с ожирением и СД2. На основании данных 43 пациентов с ожирением и СД2 были обнаружены различия в экспрессии миРНК-21, миРНК-26a и миРНК-27a. Результаты настоящего исследования могут стать начальным этапом для лучшего понимания этиологии и патогенеза ИБС у этой категории пациентов путем количественной оценки экспрессии миРНК. Учитывая, что ИБС является многофакторным и мультигенным заболеванием, развивающимся под воздействием различных экологических и генетических компонентов, взаимодействующих друг с другом, результаты данного исследования также подтверждают гипотезу о том, что миРНК могут усиливать/ослаблять действие классических факторов риска в развитии ИБС. Тем не менее, исследование проведено на небольшой когорте пациентов, и выводы, сделанные на основе результатов этого исследования, являются предварительными. Кроме того, требуется дальнейшее исследование механизмов, лежащих в основе данной дисрегуляции. Поэтому очевидна необходимость проведения дальнейших исследований для определения потенциальной роли циркулирующих миРНК в развитии и диагностике стенотического поражения коронарных артерий у пациентов с ожирением и СД2.