Полнотранскриптомный анализ экспрессии микроРНК в мононуклеарных клетках у пациентов с острой декомпенсацией хронической сердечной недостаточности различной этиологии
Полнотранскриптомный анализ экспрессии микроРНК в мононуклеарных клетках у пациентов с острой декомпенсацией хронической сердечной недостаточности различной этиологии
Жиров И.В., Баулина Н.М., Насонова С.Н. и др. Полнотранскриптомный анализ экспрессии микроРНК в мононуклеарных клетках у пациентов с острой декомпенсацией хронической сердечной недостаточности различной этиологии. Терапевтический архив. 2019; 91 (9): 62–67. DOI: 10.26442/00403660.2019.09.000294
________________________________________________
Zhirov I.V., Baulina N.M., Nasonova S.N., et al. Full-transcriptome analysis of miRNA expression in mononuclear cells in patients with acute decompensation of chronic heart failure of various etiologies. Therapeutic Archive. 2019; 91 (9): 62–67. DOI: 10.26442/00403660.2019.09.000294
Полнотранскриптомный анализ экспрессии микроРНК в мононуклеарных клетках у пациентов с острой декомпенсацией хронической сердечной недостаточности различной этиологии
Жиров И.В., Баулина Н.М., Насонова С.Н. и др. Полнотранскриптомный анализ экспрессии микроРНК в мононуклеарных клетках у пациентов с острой декомпенсацией хронической сердечной недостаточности различной этиологии. Терапевтический архив. 2019; 91 (9): 62–67. DOI: 10.26442/00403660.2019.09.000294
________________________________________________
Zhirov I.V., Baulina N.M., Nasonova S.N., et al. Full-transcriptome analysis of miRNA expression in mononuclear cells in patients with acute decompensation of chronic heart failure of various etiologies. Therapeutic Archive. 2019; 91 (9): 62–67. DOI: 10.26442/00403660.2019.09.000294
Известно, что микроРНК являются важным регуляторным звеном в патогенезе множества заболеваний, в том числе и сердечно-сосудистых. Разный уровень экспрессии данных молекул при различных патологиях делает микроРНК потенциальным диагностическим и прогностическим биомаркером. Цель. Анализ уровней экспрессии микроРНК в мононуклеарных клетках крови (МНК) пациентов с острой декомпенсацией хронической сердечной недостаточности (ХСН) различной этиологии и оценка возможности их использования в качестве биологического маркера. Материалы и методы. Проведено исследование 7 больных мужского пола с острой декомпенсацией ХСН со сниженной фракцией выброса (ФВ), II–IV функционального класса (ФК) по NYHA [среднее значение (М) ФВ 29,2%, стандартное отклонение (SD) 13,27%] в возрасте от 38 до 65 лет [медиана (Ме) 58 лет]. У 3 пациентов сердечная недостаточность развилась вследствие дилатационной кардиомиопатии (ДКМП), у 4 пациентов – на фоне постинфарктного кардиосклероза ишемической природы [группа пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС)]. Группу контроля составили 5 сопоставимых по возрасту (от 41 до 57 лет, Ме 49 лет) здоровых мужчин-добровольцев. Всем пациентам и здоровым-добровольцам проведен полнотранскриптомный анализ экспрессии микроРНК в МНК. Результаты. Определены дифференциально экспрессирующиеся микроРНК у пациентов с ХСН (вне зависимости от этиологии) по сравнению со здоровыми индивидами: miR-182, miR-144, miR-183, miR-486-5p, miR-143 (log2FC>1, FDR p-value <0,05). При сравнении профилей микроРНК в группах ИБС или ДКМП с профилем микроРНК у здоровых индивидов контрольной группы в группе ИБС выявлено значимое повышение экспрессии miR-182, miR-486-5р, miR-183, miR-144, miR-144*, miR-451, miR-143, miR-1180 и понижение экспрессии miR-204, miR-99а (-1 <log2FC> 1, FDR p-value <0,05), а у больных с ДКМП отмечалось снижение экспрессии miR-143 и miR-10b (log2FC <-1, FDR p-value <0,05). Заключение. На основе результатов полнотранскриптомного секвенирования обнаружены микроРНК, связанные с развитием ХСН со сниженной ФВ левого желудочка на фоне имеющегося постинфарктного кардиосклероза.
It is known that micro RNAs are an important regulatory element in the pathogenesis of many diseases, including cardiovascular diseases. Different levels of expression of these molecules in various pathologies makes miRNA a potential diagnostic and prognostic biomarker. Aim. Analysis of miRNA expression levels in mononuclear blood cells (MBC) of patients with acute decompensation f chronic heart failure (CHF) of various etiologies and evaluation of the possibility of their use as a biological marker. Materials and methods. 7 male patients with acute decompensation of CHF with a reduced ejection fraction (EF), NYHA functional class II–IV (FC) according to NYHA [mean (M) EF 29.2%, standard deviation (SD) 13.27%] in age 38 to 65 years old [median (Me) 58 years]. In 3 patients, heart failure developed as a result of dilated cardiomyopathy (DCMP), in 4 patients – against the background of post-infarction cardiosclerosis of the ischemic nature [group of patients with coronary heart disease (CHD)]. The control group – 5 age-matched (from 41 to 57 years old, Me 49 years old) healthy male volunteers. A complete transcript analysis of miRNA expression in MNCs was performed for all patients and healthy volunteers. Results. Differentially expressed miRNAs were determined in patients with CHF (regardless of etiology) compared with healthy individuals: miR-182, miR-144, miR-183, miR-486-5p, miR-143 (log2FC >1, FDR p-value <0.05). When comparing miRNA profiles in IHD or DCMP groups with miRNA profile in healthy individuals of the control group in IHD group, a significant increase in miR-182, miR-486-5p, miR-183, miR-144, miR-144*, miR-451 expression was detected , miR-143, miR-1180 and a decrease in the expression of miR-204, miR-99a (-1 <log2FC> 1, FDR p-value <0.05), and in patients with DCMP there was a decrease in the expression of miR-143 and miR-10b (log2FC <-1, FDR p-value <0.05). Conclusion. Based on the results of full-transcriptome sequencing, miRNAs associated with the development of CHF with a reduced left ventricular EF on the background of the existing post-infarction cardiosclerosis were detected.
Keywords: acute decompensation of chronic heart failure, miRNA, biomarker, diagnostics.
Список литературы
1. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure: The Task Force for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure of the European Society of Cardiology (ESC) Developed with the special contribution of the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. Eur Heart J. 2016;37:2129-200.
2. Ziaeian B, Fonarow GC. Epidemiology and aetiology of heart failure. Nat Rev Cardiol. 2016 Jun;13(6):368-78.
3. Fuat A, Murphy JJ, Hungin APS, Curry J, Mehrzad AA, Hetherington A, Johnston JI, Smellie WSA, Duffy V, Cawley P. The diagnostic accuracy and utility of a B-type natriuretic peptide test in a community population of patients with suspected heart failure. Br J Gen Pract. 2006;56:327-33.
4. Kelder JC, Cowie MR, McDonagh TA, Hardman SM, Grobbee DE, Cost B, Hoes AW. Quantifying the added value of BNP in suspected heart failure in general practice: an individual patient data meta-analysis. Heart. 2011;97:959-63.
5. Weber JA, Baxter DH, Zhang S, Huang DY, Huang KH, Lee MJ, et al. The microRNA spectrum in 12 body fluids. Clin Chem. 2010;56:1733-41.
6. Kumar S, Williams D, Sur S, Wang JY, Jo H. Role of flow-sensitive microRNAs and long noncoding RNAs and in vascular dysfunction and atherosclerosis. Vascular pharmacology. 2018 Oct 7; pii: S1537-1891(18)30123-X. doi: 10.1016/j.vph.2018.10.001. Epub ahead of print
7. Жиров И.В., Кочетов А.Г., Засеева А.В., Лянг О.В., Скворцов А.А., Абрамов А.А., Гимадиев Р.Р., Масенко В.П., Трещенко С.Н. МикроРНК в диагностике хронической сердечной недостаточности: состояние проблемы и результаты пилотного исследования. Системные Гипертензии. 2016;13(1):39-46 [Zhirov IV, Kochetov AG, Zaseeva AV, Lyang OV, Skvortsov AA, Abramov AA, Gimadiev RR, Masenko VP, Tereshchenko SN. MicroRNA in the diagnosis of chronic heart failure: state of the problem and the results of a pilot study. Systemic Hypertension. 2016;13(1):39-46 (In Russ.)].
8. Ikitimur B, Cakmak HA, Coskunpinar E, Barman HA, Vural VA. The relationship between circulating microRNAs and left ventricular mass in symptomatic heart failure patients with systolic dysfunction. Kardiol Pol. 2015;73(9):740-6.
9. Cakmak HA, Coskunpinar E, Ikitimur B, Barman HA, Karadag B, Tiryakioglu NO, Kahraman K, Vural VA. The prognostic value of circulating microRNAs in heart failure: preliminary results from a genome-wide expression study. J Cardiovasc Med (Hagerstown). 2015 Jun;16(6):431-7.
10. Mukai N, Nakayama Y, Murakami S, Tanahashi T, Sessler DI, Ishii S, Ogawa S, Tokuhira N, Mizobe T, Sawa T, Nakajima Y. Potential contribution of erythrocyte microRNA to secondary erythrocytosis and thrombocytopenia in congenital heart disease. Pediatr Res. 2018 Apr;83(4):866-73.
11. Huang F, Huang XY, Yan DS, Zhou X, Yang DY. MicroRNA-144 over-expression induced myocytes apoptosis. Zhonghua Xin Xue Guan Bing Za Zhi. 2011 Apr;39(4):353-7.
12. Li J, Cai SX, He Q, Zhang H, Friedberg D, Wang F, Redington AN. Intravenous miR-144 reduces left ventricular remodeling after myocardial infarction. Basic Res Cardiol. 2018 Aug 6;113(5):36.
13. Chen B, Luo L, Wei X, Gong D, Jin L. Altered Plasma miR-144 as a Novel Biomarker for Coronary Artery Disease. Ann Clin Lab Sci. 2018 Jul;48(4):440-5.
14. Ren J, Zhang J, Xu N, Han G, Geng Q, Song J, Li S, Zhao J, Chen H. Signature of circulating microRNAs as potential biomarkers in vulnerable coronary artery disease. PLoS One. 2013 Dec 5;8(12):e80738.
15. Zhang J, Ren JY, Chen H, Han GP. Statins decreases expression of five inflammation-associated microRNAs in the plasma of patients with unstable angina. Beijing Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2015 Oct 18;47(5):761-8.
16. Wang S, Yang MH, Wang XY, Lin J, Ding YQ. Increased expression of miRNA-182 in colorectal carcinoma: an independent and tissue-specificprognostic factor. Int J Clin Exp Pathol. 2014 May 15;7(6):3498-503.
17. Zhang Y, Guan DH, Bi RX, Xie J, Yang CH, Jiang YH. Prognostic value of microRNAs in gastric cancer: a meta-analysis. Oncotarget. 2017 Jun 21;8(33):55489-510.
18. Ромакина В.В., Жиров И.В., Насонова С.Н., Засеева А.В., Кочетов А.Г., Лянг О.В., Терещенко С.Н. МикроРНК как биомаркеры сердечно-сосудистых заболеваний: большие возможности малых молекул. Кардиология. 2018;58(1):66-71 [Romakina VV, Zhirov IV, Nasonova SN, Zaseeva AV, Kochetov AG, Liang OV, Tereshchenko SN. MicroRNA as Biomarkers of Cardiovascular Diseases: Large Opportunities of Small Molecules. Cardiology. 2018;58(1):66-71 (In Russ.)]. doi: 10.18087/cardio.2018.1.10083
19. Baulina N, Osmak G, Kiselev I, Matveeva N, Kukava N, Shakhnovich R, Kulakova O, Favorova O. NGS-identified circulating miR-375 as a potential regulating component of myocardial infarction associated network. J Mol Cell Cardiol. 2018 Aug;121:173-9. doi: 10.1016/j.yjmcc.2018.07.129
________________________________________________
1. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure: The Task Force for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure of the European Society of Cardiology (ESC) Developed with the special contribution of the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. Eur Heart J. 2016;37:2129-200.
2. Ziaeian B, Fonarow GC. Epidemiology and aetiology of heart failure. Nat Rev Cardiol. 2016 Jun;13(6):368-78.
3. Fuat A, Murphy JJ, Hungin APS, Curry J, Mehrzad AA, Hetherington A, Johnston JI, Smellie WSA, Duffy V, Cawley P. The diagnostic accuracy and utility of a B-type natriuretic peptide test in a community population of patients with suspected heart failure. Br J Gen Pract. 2006;56:327-33.
4. Kelder JC, Cowie MR, McDonagh TA, Hardman SM, Grobbee DE, Cost B, Hoes AW. Quantifying the added value of BNP in suspected heart failure in general practice: an individual patient data meta-analysis. Heart. 2011;97:959-63.
5. Weber JA, Baxter DH, Zhang S, Huang DY, Huang KH, Lee MJ, et al. The microRNA spectrum in 12 body fluids. Clin Chem. 2010;56:1733-41.
6. Kumar S, Williams D, Sur S, Wang JY, Jo H. Role of flow-sensitive microRNAs and long noncoding RNAs and in vascular dysfunction and atherosclerosis. Vascular pharmacology. 2018 Oct 7; pii: S1537-1891(18)30123-X. doi: 10.1016/j.vph.2018.10.001. Epub ahead of print
7. [Zhirov IV, Kochetov AG, Zaseeva AV, Lyang OV, Skvortsov AA, Abramov AA, Gimadiev RR, Masenko VP, Tereshchenko SN. MicroRNA in the diagnosis of chronic heart failure: state of the problem and the results of a pilot study. Systemic Hypertension. 2016;13(1):39-46 (In Russ.)].
8. Ikitimur B, Cakmak HA, Coskunpinar E, Barman HA, Vural VA. The relationship between circulating microRNAs and left ventricular mass in symptomatic heart failure patients with systolic dysfunction. Kardiol Pol. 2015;73(9):740-6.
9. Cakmak HA, Coskunpinar E, Ikitimur B, Barman HA, Karadag B, Tiryakioglu NO, Kahraman K, Vural VA. The prognostic value of circulating microRNAs in heart failure: preliminary results from a genome-wide expression study. J Cardiovasc Med (Hagerstown). 2015 Jun;16(6):431-7.
10. Mukai N, Nakayama Y, Murakami S, Tanahashi T, Sessler DI, Ishii S, Ogawa S, Tokuhira N, Mizobe T, Sawa T, Nakajima Y. Potential contribution of erythrocyte microRNA to secondary erythrocytosis and thrombocytopenia in congenital heart disease. Pediatr Res. 2018 Apr;83(4):866-73.
11. Huang F, Huang XY, Yan DS, Zhou X, Yang DY. MicroRNA-144 over-expression induced myocytes apoptosis. Zhonghua Xin Xue Guan Bing Za Zhi. 2011 Apr;39(4):353-7.
12. Li J, Cai SX, He Q, Zhang H, Friedberg D, Wang F, Redington AN. Intravenous miR-144 reduces left ventricular remodeling after myocardial infarction. Basic Res Cardiol. 2018 Aug 6;113(5):36.
13. Chen B, Luo L, Wei X, Gong D, Jin L. Altered Plasma miR-144 as a Novel Biomarker for Coronary Artery Disease. Ann Clin Lab Sci. 2018 Jul;48(4):440-5.
14. Ren J, Zhang J, Xu N, Han G, Geng Q, Song J, Li S, Zhao J, Chen H. Signature of circulating microRNAs as potential biomarkers in vulnerable coronary artery disease. PLoS One. 2013 Dec 5;8(12):e80738.
15. Zhang J, Ren JY, Chen H, Han GP. Statins decreases expression of five inflammation-associated microRNAs in the plasma of patients with unstable angina. Beijing Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2015 Oct 18;47(5):761-8.
16. Wang S, Yang MH, Wang XY, Lin J, Ding YQ. Increased expression of miRNA-182 in colorectal carcinoma: an independent and tissue-specificprognostic factor. Int J Clin Exp Pathol. 2014 May 15;7(6):3498-503.
17. Zhang Y, Guan DH, Bi RX, Xie J, Yang CH, Jiang YH. Prognostic value of microRNAs in gastric cancer: a meta-analysis. Oncotarget. 2017 Jun 21;8(33):55489-510.
18. [Romakina VV, Zhirov IV, Nasonova SN, Zaseeva AV, Kochetov AG, Liang OV, Tereshchenko SN. MicroRNA as Biomarkers of Cardiovascular Diseases: Large Opportunities of Small Molecules. Cardiology. 2018;58(1):66-71 (In Russ.)]. doi: 10.18087/cardio.2018.1.10083
19. Baulina N, Osmak G, Kiselev I, Matveeva N, Kukava N, Shakhnovich R, Kulakova O, Favorova O. NGS-identified circulating miR-375 as a potential regulating component of myocardial infarction associated network. J Mol Cell Cardiol. 2018 Aug;121:173-9. doi: 10.1016/j.yjmcc.2018.07.129
1 Научно-исследовательский институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия;
2 Институт экспериментальной кардиологии ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия;
3 ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России, Москва, Россия
1 Myasnikov Institute of Clinical Cardiology, National Medical Research Center of Cardiology, Moscow, Russia;
2 Institute of Experimental Cardiology, National Medical Research Center of Cardiology, Moscow, Russia;
3 Russian Medical Academy of Continuing Professional Education, Moscow, Russia