Az exoszómákkal és a mikroRNS-ekkel kapcsolatos preeclampsia
Absztrakt:
A preeclampsia (PE) egy multisystem rendellenesség, amely magas anyai és magzati halálozással és morbiditással társul. A preeclampsia egyik legsúlyosabb aspektusa, hogy még nincsenek korai figyelmeztető jelek vagy kockázati markerek, és a PE patogenezise még mindig rosszul magyarázható. A miRNS-ek felfedezése új ismereteket hozott a génexpresszió szabályozásának alapismereteiben, de újfajta biomarkerként is alkalmazható a klinikai gyakorlatban. Az exoszómák aktiváló szerként szerepet játszhatnak a PE-re jellemző endotheliális diszfunkcióban. A jelenlegi ismeretek szerint a mikroRNS-ek különböző expresszióval léteznek PE-ben szenvedő esetekben, és fontosak lehetnek a betegség kórélettanában. A PE mikroRNS-markerei segíthetnek az állapot és a patogenezis megértésében, és eszközei lehetnek a prevenciós stratégiáknak a betegség prevalenciájának, súlyosságának és a kapcsolódó szövődmények csökkentésére.
Kulcsszavak: exoszómák, miRNS-ek, következő generációs szekvenálás, preeclampsia
Bevezetés
Évente világszerte 10 millió nőnél alakul ki preeclampsia (PE), akik közül néhányan PE-ben és kapcsolódó hipertóniás betegségekben halnak meg. Ezeknek a szövődményeknek a következtében meghaló gyermekek száma szintén nagyon magas. A PE az egyik legsúlyosabb komplikáció a terhesség alatt, az összes terhes nő 2-8% -át érinti, és a terhesség 35. hete előtt a koraszülések csaknem 40% -áért felelős (1). A PE-t klinikailag a hipertónia új megjelenéseként határozzák meg a terhesség második felében. Úgy gondolják, hogy a PE egy tünetmentes fázissal kezdődik a terhesség első trimeszterében, amikor a trofoblaszt invázió nem kielégítő és hiányos a spirális artériák átalakításában. Mindkét folyamat hozzájárul a megnövekedett oxidatív stresszhez és a szisztémás endothel diszfunkció kialakulásához, ami a PE későbbi szakaszában a PE jellegzetes megnyilvánulásaihoz vezet (2). Jelenleg nincs hatékony kezelés a PE hosszú távú következményeinek megelőzésére, mert maga a betegség patofiziológiája nincs teljesen tisztázva.
Exoszómák és terhesség
Az exoszómák kicsi bioaktív vezikulumok, különböző típusú sejtekből állnak, amelyekből kiválasztódnak a környező testfolyadékokba. Főleg T-sejtek, B-sejtek, dendritikus sejtek, őssejtek, neuronok, hámsejtek, vérsejtek, daganatos vagy placenta sejtek termelik őket. Főleg a vérplazmában, a vizeletben, a magzatvízben, a cerebrospinális folyadékban vagy az anyatejben fordulnak elő. Az exoszómák mérete 40 és 100 nm között mozog. Tartalmuk nagyon változó és széles spektrumú. Számos fehérjecsaládból származó fontos fehérjéket tartalmaznak, amelyek több sejtes folyamatban vesznek részt. Lipidek is vannak jelen. A nukleinsavak, különösen a mikroRNS-ek (miRNS-ek) és az mRNS-ek (3), szintén fontos összetevői az exoszómáknak (1. ábra).
Az anyai plazmában jelen levő exoszómák száma megközelítőleg kétszer magasabb azoknál a nőknél, akiknek terhessége 11–14., És akiknek terhességi diabetes mellitusát diagnosztizálták 22. és 28. hét között, összehasonlítva a normoglikémiás terhességben szenvedő nőkkel. Ezek az adatok arra utalnak, hogy az anya keringésében a terhesség korai szakaszában jelen lévő exoszóma koncentrációk változásai hozzájárulnak a terhesség későbbi terhességi szövődményeinek (cukorbetegség és PE) kialakulásához (7). .
Korábbi in vitro vizsgálatok kimutatták, hogy a hipoxia a trofoblasztos sejtekből exoszómák felszabadulását idézi elő, amelyek befolyásolják a tartalmat és a más sejtekkel való kölcsönhatást. A PE placenta hypoxiával jár, ami a spirálartér elégtelen átalakulásához vezet a terhesség első 20 hetében®. Ezek a megfigyelések alátámasztják a placenta exosomák feltételezhető hasznosságát biomarkerként a terhesség korai szakaszában, a nőknél a PE kialakulásának kockázatával. Eddig azonban kevés információ áll rendelkezésre a PE terhességek exoszomális profiljáról.
mikroRNS
Jelenleg a figyelem egyre inkább a miRNS molekulákra irányul. A miRNS egy kicsi, körülbelül 18–24 nukleotid hosszú, nem kódoló szekvencia, amelynek legfontosabb jellemzője a génexpresszió szabályozásában való részvétel. Ezt befolyásolja a 3'-végi mRNS-sel való komplementaritása miatt. Az emberi genom több mint 1000 miRNS-fajt kódol, és úgy tűnik, hogy a gének akár 60% -át is befolyásolja. A legtöbb miRNS-molekula a sejtekben lokalizálódik, de néhány miRNS, más néven keringő, megtalálható az extracelluláris térben, például testnedvek. Szokatlan miRNS expresszió figyelhető meg különböző patológiákban és a fiziológiai állapot változásában (9) .
Az extracelluláris miRNS-eket (ECmiRNS-eket) jelenleg különböző betegségek megfelelő biomarkereként tartják számon, mivel az extracelluláris testnedvekből származó expressziós profiljuk a szervezet patofiziológiai állapotát mutatja be. Megfelelő testfolyadékot kell kiválasztani az ECmiRNS izolálásához. A perifériás vér nem bizonyult megfelelő forrásnak, mert a fehér és vörös vérsejtekből származó sejttörmelék miRNS-eket is tartalmaz, amelyek befolyásolhatják az ECmiRNS elemzését. Ezért előnyösebbnek tűnik a plazma használata (10) .
Az exoszómák egyedi összetételük miatt különböző diagnosztikai célokra is alkalmasak. Sok fehérjét főleg sok betegség diagnosztizálására használnak. Az exoszomális fehérjék koncentrációjának változása összefüggésbe hozható patológiákkal, vagy akár azok progressziójával vagy reakciójával az oxidatív stresszre (4) .
miRNS és terhesség
A MiRNS expressziója nemcsak betegség, hanem terhesség alatt is megváltozik. Abban az időben a miRNS-eket főleg trofoblasztos placenta sejtek termelik, és úgy gondolják, hogy befolyásolják az angiogenezist, a trophoblast differenciálódást, valamint az anyai és a magzati immunrendszer szabályozását. Biomarkerekként is alkalmazhatók terhesség alatt, mivel a megváltozott miRNS-expresszió komplikációkat jelenthet. Akár bonyolult a terhesség, akár nem, a placenta miRNS-ei elsősorban négy policisztikus csoportban lokalizálódnak. A C19MC és miR-371-3 klaszterek a 19. kromoszómán, miR-17-92 a 13. és az M14MC a 14. kromoszómán találhatók. A placenta harmadik trimeszterében ezek a klaszterek mellett kifejezi a let-7 családot, a miR-34 család, a miR-29 klaszter, a miR-195 klaszter és a miR-181c. A 21. kromoszóma által termelt miRNS-ek, a miR-99a, a miR-125 b-2 és a miR-155 kismamákban túlexpresszálódhatnak a nem terhesekhez képest (11) .
A legnagyobb ismert emberi miRNS-klaszter a C19MC, és 54 miR génből áll. A placentán kívül differenciálatlan sejtek expresszálják, és a miRNS-t az anyai keringésbe engedi a placenta által létrehozott exoszómákon keresztül. A fennmaradó klaszterek lényegesen kevesebb gént tartalmaznak (12) .
A miR gének expressziója nem marad ugyanaz a terhesség alatt, a C19MC klaszterből származó miR-ek az első trimesztertől a harmadikig növekednek. A C14MC klaszter génjeit az első trimeszterben felülszabályozzák, a harmadikban pedig már csökkennek. Az első trimeszterhez képest a let-7 és miR-34 családok, valamint a miR-29a, miR-195 és miR-181c a harmadik trimeszterben is fel van szabályozva. Ezek a családok általában szerepet játszanak a sejtek differenciálódásában, proliferációjában vagy apoptózisában. A terhességi időszakban a placenta által termelt miRNS-ek szintén fontos szerepet játszanak az immunrendszerben, mind a veleszületett, mind a szerzett immunválasz szintjén. A többi miRNS-sel ellentétben a terhesség alatt expresszálódnak (13) .
Exoszómával kapcsolatos preeclampsia és miRNS
Szabályozó molekulaként a miRNS-ek diszregulációjuk révén jelentősen befolyásolhatják a placenta fejlődésével és az egész terhességgel összefüggő folyamatokat. Számos tanulmány kimutatta, hogy a miRNS expressziójának megváltozott szintje a placentában összefügg a preeclampsia-val (14). A megfigyelt diszregulációk például a DNS metilációja és a hiszton módosítása, így valószínűleg nem véletlen, hogy a miRNS képes ilyen módon szabályozni a géneket. A preeclampsia leggyakoribb megváltozott miRNS-e a miR-210, miR-223 és miR-126, amelyek szorosan összefüggenek a preeclampsia patogenezisével (15) .
miRNS szekvenálás
A következő generációs szekvenálási technológiák gyors fejlődésének köszönhetően RNS molekulákat is szekvenálhatunk az expressziós profil meghatározásához. A leggyakoribbak az mRNS és a miRNS. A nagy párhuzamos szekvenálásnak köszönhetően a teljes emberi miRNS populáció elemezhető, amelyet qRT-PCR vagy RNS microarray segítségével is elemezhetünk (20). A qRT-PCR és a Microarray viszonylag olcsó és elterjedt analitikai módszer, de hátrányuk, hogy csak ismert szekvenciákat tudnak elemezni. A szekvenciaelemzés új, még nem azonosított miRNS-típusokat is feltárhat.
Következtetés
A miRNS szekvenálási technológia fejlesztése új lehetőségeket adott a prenatális diagnózisra is. Jelenleg a specifikus placenta miRNS-ekre összpontosíthatunk magas kockázatú terhességekben. Fontos például a preeclampsia diagnózisa, amely gyakran veszélyezteti mind az anya, mind a magzat életét. E molekulák expressziós profiljának megváltoztatása nemcsak a korai diagnózist biztosíthatja, hanem segíthet a betegség okainak tisztázásában, vagy megfelelő terápia megtalálásában.