Идентификация ассоциированных с преэклампсией микроРНК методом глубокого секвенирования и количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.8.60-70

27.08.2016
612

ФГБУ Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, Москва

Цель исследования. Сравнительный анализ профиля экспрессии микроРНК в образцах плаценты и плазмы периферической крови беременных с физиологически протекающей беременностью и преэклампсией.
Материал и методы. Использован метод глубокого секвенирования (HiSeq 2000, Illumina) микроРНК в образцах плаценты и плазмы крови практически здоровых женщин и беременных с ранней и поздней преэклампсией с последующей валидацией полученных данных методом количественной ОТ-ПЦР в реальном времени (StepOnePlusTM).
Результаты исследования. Выявлено достоверное снижение уровня экспрессии hsa-miR-532-5p, -423-5p, -127-3p, -376a-5p, -539-5p, -519a-3p в плаценте и достоверное повышение уровня экспрессии hsa-miR-423-5p и -519a-3p в плазме крови беременных с преэклампсией более чем в два раза. Впервые выявлена ассоциация изменения уровня экспрессии перечисленных микроРНК с наличием преэклампсии у беременных, за исключением miR-519a-3p, изменение транскрипционного профиля которой при преэклампсии уже было продемонстрировано. Согласно построенной по данным исследования модели логистической регрессии вероятность развития ранней преэклампсии повышается с увеличением уровня экспрессии miR-423-5p в плазме крови беременных. Данное наблюдение может стать основой создания тестовой системы по скринингу беременных для ранней диагностики преэклампсии до клинической манифестации заболевания.
Заключение. Обнаруженные микроРНК являются потенциальными регуляторами сигнальных путей, участвующих в фолликулогенезе и стероидогенезе в яичниках, процессинге и презентации антигена, децидуализации эндометрия и сохранении беременности на ранних сроках гестации, реакции «трансплантат против хозяина», развитии аутоиммунных реакций, клеточной миграции и инвазии, фокальной адгезии и регуляции актинового цитоскелета, внутриклеточном транспорте кальция и кальций-зависимых реакциях, активации комплемента и коагуляции крови, регулируемой альдостероном реабсорбции натрия, ренин-ангиотензиновой системе, а также в р53- и прохибитин-опосредованном клеточном апоптозе, что в целом укладывается в общепринятое представление об участии данных сигнальных путей в патогенезе преэклампсии.

Преэклампсия – мультисистемное патологическое состояние, возникающее у 3–5% беременных женщин и являющееся одной из ведущих причин материнской и перинатальной смертности [1]. Как правило, заболевание манифестирует во второй половине беременности с классической триадой симптомов у беременной: гипертензия, протеинурия и периферические отеки [2]. Хотя этиология и патогенез преэклампсии остаются до конца не выясненными, патогенез преэклампсии, согласно современным представлениям, принято считать двухстадийным процессом [3]. Первая стадия заключается в нарушениях процессов плацентации, в основном в результате дезадаптации локального иммунного ответа матери в отношении фетальных тканей, а также нарушения фенотипической трансформации клеток цитотрофобласта при инвазии ими спиральных маточных артерий. Во время эмбрионального развития млекопитающих происходит дифференцировка трофэктодермы в цитотрофобласты, функционирующие в качестве стволовых клеток на ранних стадиях развития плаценты [4] и дифференцирующиеся в клетки ворсин хориона различной специализации, а именно: 1) не пролиферирующие многоядерные синцитиотрофобласты, находящиеся в непосредственном контакте с кровью матери, синтезирующие хорионический гонадотропин, плацентарный лактоген и стероидные гормоны, экспрессирующие HLA-G и предотвращающие развитие реакции отторжения фетальных тканей [5]; 2) вневорсинчатые трофобласты, инвазирующие строму матки и экспрессирующие отцовские антигены, обусловливая воспалительный ответ в децидуальной ткани, вызывая в ней процессы апоптоза и облегчая инвазию трофобласта и ремоделирование спиральных маточных артерий [6]. Инвазирующий трофобласт после смены фенотипа с эпителиального на эндотелиальный встраивается в сосудистую стенку спиральных артерий, обусловливая снижение сосудистого сопротивления и значительное повышение кровотока [7]. Индуцированное трофобластом ремоделирование спиральных артерий является ключевым процессом в развитии беременности, поскольку недостаточная фенотипическая трансформация клеток трофобласта и ограниченная их инвазия, что характерно для преэклампсии, приводит к сниженному кровотоку в системе мать-плод и малому объему плаценты, что не отвечает потребностям растущего плода [8]. В результате развивается ишемия/гипоксия плаценты с последующим нарастанием апоптоза и некроза синцитиотрофобласта и выбросом в кровоток матери микровезикул и клеточных обломков трофобласта [9], а также повреждающих факторов плацентарного происхождения, таких как растворимая fms-подобная тирозинкиназа 1 (sFlt1) провоспалительные цитокины, антитела к рецепторам ангиотензина 1, растворимый эндоглин, фактор некроза опухолей α, интерлейкин 1, фибронектин, фактор свертывания крови VIII [10]. В целом, эти изменения приводят к наступлению второй стадии развития преэклампсии, характеризующейся системной эндотелиальной дисфункцией во многих органах и системах, включая сердечно-сосудистую систему, почки, печень, мозг и др. [11]. В конечном итоге, клиническая манифестация преэклампсии происходит после 20 недели гестации с проявлением симптомов гипертензии и протеинурии на фоне нарушенной клубочковой фильтрации и повышенной проницаемости сосудов в периферических тканях [12].

Применение различных молекулярно-биологических подходов позволило идентифицировать целый спектр дифференциально экспрессированных генов в плаценте беременных с преэклампсией по сравнению с женщинами c физиологическим течением беременности [13, 14], однако генетические и эпигенетические механизмы регуляции экспрессии выявленных генов недостаточно изучены. МикроРНК (мкРНК) представляют собой класс некодирующих малых РНК длиной 21–25 нуклеотидов, осуществляющих эпигенетический контроль уровня экспрессии генов-мишеней в основном на посттранскрипционном уровне, дестабилизируя мРНК и ингибируя трансляцию белка [15]. В целом ряде исследований выявлена роль мкРНК в регуляции развития и функции плаценты. В одной из работ обнаружены изменения уровня экспрессии мкРНК кластеров miR-17-92, C14MC, miR-371-3, C19MC, кластера miR-29, семейства let-7, miR-195 и miR-181c в плаценте в зависимости от сроков гестации [16]. Широкомасштабные исследования экспрессии генов мкРНК в плаценте беременных с физиологическим течением беременности и беременных с преэклампсией [17–19] и преждевременными родами [20] позволило идентифицировать более десятка дифференциально экспрессированных мкРНК в каждом исследовании, причем списки выявленных мкРНК были различными в каждом исследовании с минимальными совпадениями. Причины данных несоответствий, по-видимому, связаны с использованием различных тестовых систем для анализа только определенного набора мкРНК или различиями в топологии исследуемого фрагмента ткани плаценты.

В связи с вышеизложенным, целью настоящего исследования было проведение скрининга мкРНК в ткани плаценты и плазме крови бер...

Список литературы

1. Ghulmiyyah L., Sibai B. Maternal mortality from preeclampsia/eclampsia. Semin. Perinatol. 2012; 36(1): 56-9.

2. Roberts J.M., Pearson G., Cutler J., Lindheimer M.; NHLBI Working Group on Research on Hypertension During Pregnancy. Summary of the NHLBI Working Group on Research on Hypertension During Pregnancy. Hypertension. 2003; 41(3): 437-45.

3. Roberts J.M., Hubel C.A. The two stage model of preeclampsia: variations on the theme. Placenta. 2009; 30 (Suppl. A): S32-7.

4. Lunghi L., Ferretti M.E., Medici S., Biondi C., Vesce F. Control of human trophoblast function. Reprod. Biol. Endocrinol. 2007; 5: 6.

5. Benirschke K., Kaufmann P., Baergen R. Pathology of human placenta. 5th ed. New York, NY: Springer; 2006.

6. Moffett-King A. Natural killer cells and pregnancy. Nat. Rev. Immunol. 2002; 2(9): 656-63.

7. Burton G.J., Woods A.W., Jauniaux E., Kingdom J.C. Rheological and physiological consequences of conversion of the maternal spiral arteries for uteroplacental blood flow during human pregnancy. Placenta. 2009; 30(6): 473-82.

8. Steegers E.A., von Dadelszen P., Duvekot J.J., Pijnenborg R. Pre-eclampsia. Lancet. 2010; 376(9741): 631-44.

9. Redman C.W., Tannetta D.S., Dragovic R.A., Gardiner C., Southcombe J.H., Collett G.P., Sargent I.L. Review: Does size matter? Placental debris and the pathophysiology of pre-eclampsia. Placenta. 2012; 33(Suppl.): S48-54.

10. Gathiram P., Moodley J. Pre-eclampsia: its pathogenesis and pathophysiolgy.

1. Cardiovasc. J. Afr. 2016; 27(2): 71-8.

11. Wang Y., Lewis D.F., Alexander J.S., Granger D.N. Endothelial barrier function in preeclampsia. Front. Biosci. 2007; 12: 2412-24.

12. Phipps E., Prasanna D., Brima W., Jim B. Preeclampsia: updates in pathogenesis, definitions, and guidelines. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 2016; 11(6): 1102-13.

13. Enquobahrie D.A., Meller M., Rice K., Psaty B.M., Siscovick D.S., Williams M.A. Differential placental gene expression in preeclampsia. Am. J. Obstet. Gynecol. 2008; 199(5): 566. e1-11.

14. Sitras V., Paulssen R.H., Gronaas H., Leirvik J., Hanssen T.A., Vartun A., Acharya G. Differential placental gene expression in severe preeclampsia. Placenta. 2009; 30(5): 424-33.

15. Grosshans H., Filipowicz W. Molecular biology: the expanding world of small RNAs. Nature. 2008; 451(7177): 414-6.

16. Gu Y., Sun J., Groome L.J., Wang Y. Differential miRNA expression profiles between the first and third trimester human placentas. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2013; 304(8): E836-43.

17. Mouillet J.F., Chu T., Sadovsky Y. Expression patterns of placental microRNAs. Birth Defects Res. Part A Clin. Mol. Teratol. 2011; 91(8): 737-43.

18. Wang W., Feng L., Zhang H., Hachy S., Satohisa S., Laurent L.C. et al. Preeclampsia up-regulates angiogenesis-associated microRNA (i.e., miR-17, -20a, and -20b) that target ephrin-B2 and EPHB4 in human placenta. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2012; 97(6): E1051-9.

19. Enquobahrie D.A., Abetew D.F., Sorensen T.K., Willoughby D., Chidambaram K., Williams M.A. Placental microRNA expression in pregnancies complicated by preeclampsia. Am. J. Obstet. Gynecol. 2011; 204(2): 178. e12-21.

20. Mayor-Lynn K., Toloubeydokhti T., Cruz A.C., Chegini N. Expression profile of microRNAs and mRNAs in human placentas from pregnancies complicated by preeclampsia and preterm labor. Reprod. Sci. 2011; 18(1): 46-56.

21. Российское общество акушеров-гинекологов. Федеральные клинические рекомендации «Гипертензивные расстройства во время беременности, в родах и послеродовом периоде. Преэклампсия. Эклампсия». М.: Российское общество акушеров-гинекологов; 2013.

22. Levine R.J., Maynard S.E., Qian C., Lim K.H., England L.J., Yu K.F. et al. Circulating angiogenic factors and the fisk of preeclampsia. N. Engl. J. Med. 2004; 350(7): 672-83.

23. Morales-Prieto D.M., Chaiwangyen W., Ospina-Prieto S., Schneider U., Herrmann J., Gruhn B., Markert U.R. MicroRNA expression profiles of trophoblastic cells. Placenta. 2012; 33(9): 725-34.

24. Morales-Prieto D.M., Ospina-Prieto S., Chaiwangyen W., Schoenleben M., Markert U.R. Pregnancy-associated miRNA-clusters. J. Reprod. Immunol. 2013; 97(1): 51-61.

25. Flor I., Neumann A., Freter C., Helmke B.M., Langenbuch M., Rippe V., Bullerdiek J. Abundant expression and hemimethylation of C19MC in cell cultures from placenta-derived stromal cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2012; 422(3): 411-6.

26. Kotlabova K., Doucha J., Hromadnikova I. Placental-specific microRNA in maternal circulation–identification of appropriate pregnancy-associated microRNAs with diagnostic potential. J. Reprod. Immunol. 2011; 89(2): 185-91.

27. Miura K., Miura S., Yamasaki K., Higashijima A., Kinoshita A., Yoshiura K., Masuzaki H. Identification of pregnancy-associated microRNAs in maternal plasma. Clin. Chem. 2010; 56(11): 1767-71.

28. Lv Y., Gao S., Zhang Y., Wang L., Chen X., Wang Y. miRNA and target gene expression in menstrual endometria and early pregnancy decidua. Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol. 2016; 197(1): 27-30.

29. Qin J., Liang H., Shi D., Dai J., Xu Z., Chen D. et al. A panel of microRNAs as a new biomarkers for the detection of deep vein thrombosis. J. Thromb. Thrombolysis. 2015; 39(2): 215-21.

30. Younger S.T., Corey D.R. Transcriptional gene silencing in mammalian cells by miRNA mimics that target gene promoters. Nucleic Acids Res. 2011; 39(13): 5682-91.

31. Sui S., Jia Y., He B., Li R., Li X., Cai D. et al. Maternal low-protein diet alters ovarian expression of folliculogenic and steroidogenic genes and their regulatory MicroRNAs in neonatal piglets. Asian-Australas. J. Anim. Sci. 2014; 27(12): 1695-704.

32. Ito M., Sferruzzi-Perri A.N., Edwards C.A., Adalsteinsson B.T., Allen S.E., Loo T.H. et al. A trans-homologue interaction between reciprocally imprinted miR-127 and Rtl1 regulates placenta development. Development. 2015; 142(14): 2425-30.

33. Goossens K., Mestdagh P., Lefever S., Van Poucke M., Van Zeveren A., Van Soom A. et al. Regulatory microRNA network identification in bovine blastocyst development. Stem Cells Dev. 2013; 22(13): 1907-20.

34. Zhang H., Jiang X., Zhang Y., Xu B., Hua J., Ma T. et al. microRNA 376a regulates follicle assembly by targeting Pcna in fetal and neonatal mouse ovaries. Reproduction. 2014; 148(1): 43-54.

35. Formosa A., Markert E.K., Lena A.M., Italiano D., Finazzi-Agro' E., Levine A.J. et al. MicroRNAs, miR-154, miR-299-5p, miR-376a, miR-376c, miR-377, miR-381, miR-487b, miR-485-3p, miR-495 and miR-654-3p, mapped to the 14q32.31 locus, regulate proliferation, apoptosis, migration and invasion in metastatic prostate cancer cells. Oncogene. 2014; 33(44): 5173-82.

36. Wang K., Long B., Zhou L.Y., Liu F., Zhou Q.Y., Liu C.Y. et al. CARL lncRNA inhibits anoxia-induced mitochondrial fission and apoptosis in cardiomyocytes by impairing miR-539-dependent PHB2 downregulation. Nat. Commun. 2014; 5: 3596.

37. Hromadnikova I., Kotlabova K., Ondrackova M., Pirkova P., Kestlerova A., Novotna V. et al. Expression profile of C19MC microRNAs in placental tissue in pregnancy-related complications. DNA Cell Biol. 2015; 34(6): 437-57.

Поступила 20.05.2016

Принята в печать 27.05.2016

Об авторах / Для корреспонденции

Тимофеева Анжелика Владимировна, к.б.н., с.н.с. лаборатории молекулярной патофизиологии отдела системной биологии в репродукции ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (917) 516-51-67. E-mail: avtimofeeva28@gmail.com
Гусар Владислава Анатольевна, к.м.н., с.н.с. лаборатории молекулярной патофизиологии отдела системной биологии в репродукции ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (916) 283-72-10. E-mail: v_gusar@mail.ru
Прозоровская Ксения Николаевна, врач акушер-гинеколог акушерского обсервационного отделения ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (903) 624-00-36. E-mail: ksenyap@inbox.ru
Балашов Иван Сергеевич, специалист лаборатории биоинформатики ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (910) 446-20-05. E-mail: i_balashov@oparina4.ru
Ломова Наталья Анатольевна, к.м.н., научный сотрудник акушерского обсервационного отделения ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-09-88. E-mail: natasha-lomova@yandex.ru
Ганичкина Мария Борисовна, аспирант ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (915) 239-77-43. E-mail: mariaganichkina@yandex.ru
Амирасланов Эльрад Юсифович, к.м.н., научный сотрудник акушерского обсервационного отделения ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-09-88. E-mail: e_amiraslanov@oparina4.ru
Волочаева Мария Вячеславовна, к.м.н., врач акушер-гинеколог акушерского физиологического отделения ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (919) 968-72-98
Низяева Наталья Викторовна, к.м.н., с.н.с. патологоанатомического отделения ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (926) 248-28-93. E-mail: niziaeva@gmail.com
Боровиков Павел Игоревич, зав. лабораторией биоинформатики ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (919) 109-12-64. E-mail: p_borovikov@oparina4.ru
Франкевич Владимир Евгеньевич, к.ф-м.н., зав. отделом системной биологии в репродукции ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (915) 260-40-70. E-mail: v_frankevich@oparina4.ru
Тютюнник Виктор Леонидович, д.м.н., зав. акушерским физиологическим отделением ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-09-88. E-mail: tioutiounnik@mail.ru
Кан Наталья Енкыновна, д.м.н., зав. акушерским обсервационным отделением ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (926) 220-86-55. E-mail: kan-med@mail.ru
Бобров Михаил Юрьевич, к.х.н., зав. лабораторией молекулярной патофизиологии отдела системной биологии в репродукции ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (903) 251-86-77. E-mail: mbobr@mail.ru
Сухих Геннадий Тихонович, д.м.н., профессор, академик РАН, директор ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-18-00. E-mail: g_sukhikh@oparina4.ru

Для цитирования: Тимофеева А.В., Гусар В.А., Прозоровская К.Н. , Балашов И.С., Ломова Н.А., Ганичкина М.Б., Амирасланов Э.Ю., Волочаева М.В., Низяева Н.В., Боровиков П.И., Франкевич В.Е., Тютюнник В.Л., Кан Н.Е., Бобров М.Ю., Сухих Г.Т. Идентификация ассоциированных с преэклампсией микроРНК методом глубокого секвенирования и количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени. Акушерство и гинекология. 2016; 8: 60-70.
http://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.8.60-70

Полный текст публикаций доступен только подписчикам

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь