МикроРНК и течение церебрального атеросклероза: роль эндоваскулярных интервенций
РезюмеАктуальность. Атеросклероз брахиоцефальных артерий - одна из ведущих причин ишемических нарушений мозгового кровообращения. В основе развития атеросклероза лежит сложный многостадийный процесс, находящийся под контролем эпигенетических механизмов. К последним, в частности, относятся изменения экспрессии таких молекул, как микроРНК - небольших (в среднем 22 нуклеотидов) некодирующих последовательностей РНК, тесно вовлеченных в большинство физиологических и патологических процессов.
Цель - изучить экспрессию miR-126-5p/-3p, miR-21-5p/-3p, miR-33a-5p/-3p, miR-29a-5p/-3p и ее сопряженность с клиническими цереброваскулярными событиями в зависимости от проведенной транслюминальной баллонной ангиопластики со стентированием (ТБАС) внутренней сонной артерии по поводу гемодинамически значимого каротидного стеноза.
Материал и методы. Исследование проспективное, в которое включены 80 пациентов [мужчин - 44 (55%), средний возраст - 66 лет] с церебральным атеросклерозом различной степени выраженности. Эти больные поступали в сосудистые отделения ФГБНУ "Научный центр неврологии", г. Москва. 33 пациентам по показаниям выполнена ТБАС внутренней сонной артерии [у 14 (42%) пациентов по поводу симптомного стеноза]. Всем пациентам проводились клинико-неврологический осмотр, лабораторно-инструментальные методы исследования, в том числе выделение и анализ экспрессии микроРНК (miR-126-5p/-3p, miR-21-5p/-3p, miR-33a-5p/-3p, miR-29a-5p/-3p).
Результаты. Паттерн экспрессии микроРНК значимо отличался у пациентов, которым выполнялась ТБАС: уровни miR-126-5p/-3p и miR-29a-5p статистически значимо ниже, а miR-33a-5p/-3p - выше по сравнению с теми больными, которым не выполнялась операция. Посредством многофакторной модели линейной регрессии, включившей экспрессию всех исследованных микроРНК, было идентифицировано, что miR-126-5p и miR-21-5p являются статистически значимыми независимыми предикторами степени стеноза сонных артерий.
Заключение. Экспрессия ряда атерогенных микроРНК, у пациентов, перенесших транслюминальную ангиопластику со стентированием сонных артерий, носит дифференцированный характер. Наиболее значимым биомаркером оказался уровень экспрессии miR-126-5p, который ассоциирован в том числе и со степенью каротидного стеноза.
Финансирование. Грант Минобрнауки России на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития, соглашение № 075-15-2024-638.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов в написании статьи. Концепция и дизайн исследования - Танашян М.М., Раскуражев А.А.; лабораторный этап - Шабалина А.А.; сбор и обработка материала - Аннушкин В.А., Мазур А.С., Кузнецова П.И.; статистическая обработка данных - Раскуражев А.А.; написание текста - Раскуражев А.А., Танашян М.М., Мазур А.С.; редактирование - Танашян М.М.
Для цитирования: Танашян М.М., Раскуражев А.А., Шабалина А.А., Мазур А.С., Аннушкин В.А., Кузнецова П.И. МикроРНК и течение церебрального атеросклероза: роль эндоваскулярных интервенций. Ангиология и сосудистая хирургия. Журнал имени академика А.В. Покровского. 2025; 31 (1): 34-40. DOI: https://doi.org/10.33029/1027-6661-2025-31-1-34-40
Ключевые слова: атеросклероз; микроРНК; цереброваскулярная патология; биомаркеры
Введение
Атеросклероз брахиоцефальных артерий (БЦА) - одна из ведущих причин ишемических нарушений мозгового кровообращения [1]. На сегодняшний день атеросклероз рассматривается как системное хроническое воспалительное заболевание артерий крупного и среднего калибра, ассоциированное с субэндотелиальным проникновением липидов. Формирование атеросклеротической бляшки - сложный многостадийный процесс, в регуляции которого, согласно современным представлениям, немаловажную роль играют эпигенетические механизмы. К последним, в частности, относятся изменения экспрессии таких молекул, как микроРНК - небольших (в среднем 22 нуклеотидов) некодирующих последовательностей РНК, тесно вовлеченных в большинство физиологических и патологических процессов [2].
Несмотря на значительную общность фундаментальных механизмов атерогенеза, в зависимости от доминирующей локализации поражения [коронарные, подвздошные, сонные артерии (СА) и т. д.] меняется его течение и распространение. Поэтому открытым остается вопрос о правомерности безусловного переноса данных, полученных в ходе изучения коронарного атеросклероза, на каротидный (и viceversa) - для микроРНК, представляющих тонкие молекулярно-генетические надстройки, что имеет огромное значение. Тем актуальнее является оценка экспрессии микроРНК в четких, клинически очерченных когортах пациентов - с идентификацией тех молекул, которые могут иметь диагностическую и прогностическую значимость в качестве биомаркеров.
Ранее в рамках нескольких пилотных исследований определен ряд атеросклероз-ассоциированных микроРНК [3], изменение экспрессии которых могло служить маркером прогрессирования каротидного атеросклероза: miR-126-5p/-3p, miR-21-5p/-3p, miR-33a-5p/-3p, miR-29a-5p/-3p.
Цель работы - изучить ассоциированность экспрессии микроРНК с клиническими цереброваскулярными событиями (т.е. развитием инсульта) и возможные изменения экспрессии микроРНК от проведенной транслюминальной баллонной ангиопластики со стентированием (ТБАС) СА по поводу гемодинамически значимого каротидного стеноза.
Материал и методы
Исследование было проспективным. В него были включены 80 пациентов [мужчин - 44 (55%), средний возраст - 66 лет] с церебральным атеросклерозом различной степени выраженности, поступавших в сосудистые отделения ФГБНУ "Научный центр неврологии", г. Москва. Критерии включения: установление факта атеросклероза БЦА (СА и/или позвоночных) на экстракраниальном уровне (ультразвуковая допплерография), подписание больным информированного согласия на участие в исследовании. Критерии исключения: острое сердечно-сосудистое событие (инсульт/инфаркт миокарда и т. п.) в течение предшествующих 3 мес, декомпенсация соматической патологии (почечная/печеночная/дыхательная недостаточность), онкологические заболевания в анамнезе, отказ от участия в исследовании.
Всем пациентам выполняли клинико-неврологический осмотр, сбор анамнеза, включая уточнение статуса по курению, выяснение сопутствующей сердечно-сосудистой патологии, учет назначенной и принимаемой антитромботической и гиполипидемической терапии, ультразвуковое исследование БЦА (дуплексное сканирование магистральных артерий) с определением степени стеноза по NASCET, анализы крови в рамках рутинных клинических мероприятий (общий и биохимический анализы крови с определением липидного профиля - уровня общего холестерина, холестерина липопротеинов высокой и низкой плотности, триглицеридов).
33 пациентам по показаниям выполнена баллонная ангиопластика и стентирование внутренних сонных артерий (ВСА). У 14 (42%) из них стеноз ВСА расценен как симптомный.
Выделение и анализ экспрессии микроРНК (miR-126-5p/-3p, miR-21-5p/-3p, miR-33a-5p/-3p, miR-29a-5p/-3p) проводились по ранее описанной методике [4]: первым этапом микроРНК выделялась из лейкоцитов, вторым - определение количества копий микроРНК на амплификаторе, методикой обратной транскрипции (уровень экспрессии микроРНК представлен как ×106 копий).
Этическая экспертиза
Всеми пациентами подписано информированное согласие на участие в исследовании. Работа одобрена локальным этическим комитетом ФГБНУ "Научный центр неврологии" (протокол № 11-4/19 от 20.11.2019).
Статистический анализ
Статистическая обработка данных осуществлялась с помощью языка программирования R (версия 4.4.1) в программной оболочке RStudio (версия 2024.04.2), с подключаемыми модулями: tidyverse, gtsummary, randomForest, stargazer, Hmisc, corrplot. В работе применялись методы описательной статистики (медиана и межквартильный интервал, среднее, доля/частота) и сравнительной статистики. Последняя включала сравнение двух независимых выборок с использованием теста Вилкоксона-Манна-Уитни (для непрерывных переменных), тестов χ2 Пирсона и точного критерия Фишера (для категориальных переменных). Логистическая регрессия выполнялась с помощью метода случайного леса (пакет random Forest, ntree=1000), в качестве визуализации точности модели (рис. 1) использованы среднее снижение точности и снижение коэффициента Джини (оба параметра отражают относительное снижение точности модели при исключении данной переменной). Анализ корреляций проводился с помощью вычисления критерия Пирсона. Уровень значимости был 0,05, все тесты двусторонние.
)
Результаты
Основные результаты исследования представлены в табл. 1. В качестве двух основных критериев для поиска релевантных клинических и эпигенетических маркеров выбраны:
а) наличие в анамнезе перенесенного ипсилатерального нарушения мозгового кровообращения по ишемическому типу [ишемический инсульт (ИИ)];
б) перенесенная ТБАС.
)
При сравнении групп пациентов в зависимости от перенесенного ИИ определены ожидаемые статистически значимые различия: более высокая частота сахарного диабета 2-го типа (67 vs 30%, p=0,001), преобладание пациентов мужского пола (73 vs 44%, р=0,011), более высокая степень стеноза СА (60 vs 50%, р=0,006), а также более высокий уровень триглицеридов (1,87 vs 1,30 ммоль/л, р=0,005) у пациентов с ИИ. Среди микроРНК следует выделить miR-126-3p и miR-29a-3p, чья экспрессия оказалась статистически значимо ниже в группе ИИ.
В группе больных со стентированием ВСА выявлены следующие статистически значимые отличия: чаще регистрировали другие сердечно-сосудистые заболевания (в частности, у каждого второго пациента диагностированная ишемическая болезнь сердца - 55 vs 21%, p=0,002). Паттерн экспрессии микроРНК также значимо отличался у пациентов, которым выполнялась ТБАС: уровни miR-126-5p/-3p и miR-29a-5p были статистически значимо ниже, а miR-33a-5p/-3p - выше по сравнению с группой, которая не подвергалась ангиохирургическому вмешательству.
Отмечена достаточно высокая приверженность лечению: >80% пациентов принимали назначенную антиагрегантную (в частности, ацетилсалициловую кислоту) и гиполипидемическую (статины) терапию.
При множественном анализе факторов, потенциально ассоциированных с ранее перенесенной ТБАС, установлен значимый вклад экспрессии ряда микроРНК, выступающих в качестве независимых предикторов (см. рис. 1), в частности miR-126 и miR-29a.
В то же время многофакторная модель линейной регрессии, включившая экспрессию всех исследованных микроРНК, идентифицировала miR-126-5p и miR-21-5p в качестве статистически значимых независимых предикторов степени стеноза СА (табл. 2). Причем снижение экспрессии обеих микроРНК ассоциировано с более высокими градациями стеноза ВСА.
)
Корреляционный анализ также продемонстрировал некоторые особенности у пациентов, перенесших ТБАС (рис. 2).
)
Получена статистически значимая корреляция экспрессии всех микроРНК со степенью стеноза ВСА (положительных - для miR-33a-5p/-3p, отрицательных - для miR-126-5p/-3p, miR-29a-5p/-3p, miR-21-5p/-3p) в группе пациентов, которым стентирование ВСА не проводилось.
В группе больных, которым выполнено стентирование ВСА, зарегистрировали только корреляции miR-126-5p (r=-0,44) и miR-29a-5p (r=0,40) с градацией стеноза СА. Помимо этого, в этой группе пациентов выявлен не отмечавшийся ранее кластер однонаправленных, статистически значимых корреляций miR-33a с показателями липидного профиля.
Обсуждение
Впервые у больных с церебральным атеросклерозом в статье продемонстрирован дифференцированный паттерн экспрессии атерогенных микроРНК в зависимости от того, проводилась или не проводилась операция стентирования ВСА. Кроме того, показана ассоциация ряда эпигенетических маркеров с перенесенным ИИ. Выбор исследованных микроРНК основан на более ранних работах, в которых продемонстрированы значимые их альтерации в зависимости от выраженности каротидного стеноза [5].
Одной из основных микроРНК, экспрессия которой оказалась статистически значимо ниже в группе стентирования, стала miR-126. Это эндотелий-специфическая микроРНК, тесно связанная с инициацией и прогрессированием атеросклероза. Особое внимание уделяется именно miR-126 из-за ее способности поддерживать функциональную целостность эндотелия путем стимулирования репаративных процессов, ингибирования сосудистого воспаления и промотирования формации неоинтимы [6]. Многими авторами miR-126 рассматривается как "механочувствительная", т. е. экспрессия ее наиболее высока в зонах турбулентного тока крови (например, бифуркация общей СА) [7].
В нашей работе наиболее низкие значения экспрессии miR-126 отмечены в группе пациентов, перенесших стентирование ВСА - 6×106vs 9×106 соответственно (р<0,05). Этому феномену может быть несколько объяснений: во-первых, сама операция стентирования ВСА предполагает изменение морфоструктуры атеросклеротической бляшки в СА за счет физического воздействия стента, что может приводить к изменениям эпигенетической регуляции на этом уровне и соответственно альтерациям в паттерне экспрессии микроРНК. С учетом того что miR-126 наиболее значима именно для тех участков СА, в которых активен атерогенез, снижение ее экспрессии после выполнения стентирования ВСА может свидетельствовать об уменьшении патологической активации эндотелиальных клеток. С другой стороны, если рассматривать высокую экспрессию miR-126 в качестве атеропротективного фактора, то ее снижение может быть не прямо связано с проведением стентирования ВСА, а опосредованно, поскольку apriori это пациенты с более высокими градациями каротидного стеноза. Косвенным подтверждением этому может служить представленная модель множественной линейной регрессии, согласно которой снижение экcпрессии miR-126-5p (наряду с miR-21-3p) служит значимым независимым предиктором более высокой степени стеноза СА.
Показано, что снижение экспрессии miR-126 является хорошим предиктором нестабильности атеросклеротической бляшки в СА [8]. В этом же исследовании в качестве одного из таргетных генов для miR-126 определен ген циклооксигеназы 2-го типа (COX2), экспрессия которого была в обратной взаимосвязи с уровнем циркулирующей miR-126. В нашей работе клиническим эквивалентом нестабильности каротидной бляшки был перенесенный ипсилатеральный ИИ - оказалось, что более низкая экспрессия miR-126-3p ассоциировалась с атеротромботическим церебральным событием. В эксперименте на мышах введение эндотелиальных экзосом, богатых miR-126, проимитировало нейрорепаративные эффекты в модели ИИ [9].
Другой микроРНК со сниженной экспрессией в группе стентирования ВСА стала miR-29a-5p. Y. Cao et al. показали, что miR-29a опосредует апоптотический эффект фактора некроза опухоли α на эндотелий, тем самым играя значимую роль в прогрессировании атеросклероза [10]. Учитывая высокую представленность этой микроРНК в эндотелиоцитах, снижение ее экспрессии после стентирования ВСА потенциально является благоприятным фактором, отражающим уменьшение площади атерогенных изменений. С другой стороны, в исследованиях на моделях индуцированного гиперлипидемией сосудистого повреждения было показано снижение уровня циркулирующей miR-29a [11], что указывает на двоякую ее роль в процессах атерогенеза. В нашем исследовании снижение экспрессии miR-29a-3p оказалось статистически значимо ассоциировано с перенесенным ИИ.
Противоположные по направленности изменения продемонстрировала miR-33a - микроРНК, влияющая на липидный обмен: в группе стентирования ВСА ее экспрессия выше, чем в группе сравнения. Ранее нами была продемонстрирована ассоциация изменений этой микроРНК с проатерогенными альтерациями липидного профиля [12]. Ингибирование miR-33a-5p в макрофагах является атеропротективным за счет модуляции ABCA1-зависимого выхода холестерина [13]. Некоторыми авторами постулируется, в частности, что таргетированная доставка анти-miR-33a-5p терапии может быть многообещающей в отношении персонализированного лечения атеросклероза и его осложнений [14].
Остается не до конца ясной причина более высокой экспрессии miR-33a у пациентов, которым проводилась операция стентирования ВСА. Возможно, это связано с провоспалительными свойствами miR-33a, которые активируются в ответ на повреждение эндотелия в результате стентирования.
Интересно отметить, что одним из независимых предикторов выраженного каротидного стеноза стало снижение экспрессии miR-21-3p. При этом данная микроРНК не ассоциирована ни с перенесенным ИИ, ни с фактом операции стентирования ВСА.
Одним из важных эпигенетических регуляторов сердечно-сосудистой патологии является miR-21, а таргетирование ее с помощью разных агентов рассматривается в качестве перспективного направления лечения [15]. Однако результаты исследований в отношении роли miR-21 в атерогенезе противоречивы и не дают однозначного понимания значимости изменения ее экспрессии. Поскольку miR-21 экспрессируется во всех основных клетках-эффекторах атеросклеротического процесса (макрофаги, эндотелиоциты, гладкомышечные клетки), вероятнее всего, она опосредует различные механизмы (проатерогенные и атеропротективные) в зависимости от стадии заболевания.
Поиск по доступным источникам литературы продемонстрировал лишь незначительное количество публикаций, прямо или косвенно обсуждающих вовлечение эпигенетических механизмов на фоне стентирования СА, что, с нашей точки зрения, определяет актуальность представленного исследования. Продемонстрированные изменения паттерна экспрессии атерогенных микроРНК, ассоциированные с клинически значимыми событиями (ИИ, стентирование ВСА), во-первых, обосновывают релевантность микроРНК не только как диагностических, но и предикторных биомаркеров (в том числе дифференцирующих ответ на проводимое лечение); во-вторых, подчеркивают необходимость дальнейшего изучения их прогностической ценности в проспективных исследованиях; в-третьих, убедительно аргументируют потребность в исследовании микроРНК в качестве терапевтических агентов.
Ограничения исследования
К ограничениям исследования следует отнести относительно небольшой объем выборки; наличие потенциального selection bias, т. е. отбор пациентов на базе одной клиники, что вносит определенную предвзятость в обобщении полученных результатов; выбор небольшого числа микроРНК; отсутствие периода наблюдения.
Заключение
Каротидный атеросклероз - сложный гетерогенный патологический процесс, который лежит в основе большого числа сосудисто-мозговых катастроф. Изучение эпигенетических механизмов регуляции (в частности, микроРНК) развития и прогрессирования этого состояния - перспективно не только с фундаментальной точки зрения, но и в аспекте поиска прецизионных диагностических и прогностических биомаркеров. У пациентов группы стентирования ВСА определен дифференцированный характер экспрессии ряда атерогенных микроРНК. Наиболее значимым биомаркером оказался уровень экспрессии miR-126-5p, который ассоциирован в том числе и со степенью каротидного стеноза. С перенесенным ишемическим инсультом было ассоциировано снижение экспрессии miR-126-3p и miR-29a-3p, что подчеркивает необходимость их дальнейшего изучения в проспективных когортных исследованиях.
Литература
1. Инсульт: инновационные технологии в лечении и профилактике. Под ред. М.А. Пирадова, М.М. Танашян, М.Ю. Максимовой. М.: МЕДпресс-информ. 2024; 328.
2. Tanashyan M.M., Shabalina A.A., Annushkin V.A., et al. Circulating microRNAs in Carotid Atherosclerosis: Complex Interplay and Possible Associations with Atherothrombotic Stroke. International Journal of Molecular Sciences. 2024; 25: 10026. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms251810026
3. Танашян М.М., Раскуражев А.А., Кузнецова П.И. и др. Определение микроРНК при каротидном атеросклерозе: перспективы клинического применения. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2023; 17 (1): 69-74. DOI: https://doi.org/10.54101/ACEN.2023.1.8
4. Раскуражев А.А., Шабалина А.А., Кузнецова П.И., Танашян М.М. МикроРНК как значимые биомаркеры атеросклеротической цереброваскулярной патологии. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2022; 16 (1): 5-13. DOI: https://doi.org/10.54101/ACEN.2022.1.1
5. Raskurazhev A.A., Kuznetsova P.I., Shabalina A.A., Tanashyan M.M. MicroRNA and Hemostasis Profile of Carotid Atherosclerosis. International Journal of Molecular Sciences. 2022; 23 (18): 10974. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms231810974
6. Liao L., Tang Y., Zhou Y., et al. MicroRNA-126 (MiR-126): key roles in related diseases. Journal of Physiology and Biochemistry. 2024; 80 (2): 277-286. DOI: https://doi.org/10.1007/s13105-024-01017-y
7. Kumar S., Kim C.W., Simmons R.D., Jo H. Role of flow-sensitive microRNAs in endothelial dysfunction and atherosclerosis: mechanosensitive athero-miRs. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 2014; 34 (10): 2206-16. DOI: https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.114.303425
8. Zhu L., Wang Y., Qiao F. microRNA-223 and microRNA-126 are clinical indicators for predicting the plaque stability in carotid atherosclerosis patients. Journal of Human Hypertension. 2023; 37 (9): 788-795. DOI: https://doi.org/10.1038/s41371-022-00760-3
9. Venkat P., Cui C., Chopp M., et al. MiR-126 Mediates Brain Endothelial Cell Exosome Treatment-Induced Neurorestorative Effects After Stroke in Type 2 Diabetes Mellitus Mice. Stroke. 2019; 50 (10): 2865-2874. DOI: https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.119.025371
10. Cao Y., Wen H., Leng C., Feng S. MiR-29a mediates the apoptotic effects of TNF-α on endothelial cells through inhibiting PI3K/AKT/BCL-2 axis. Journal of Biochemical and Molecular Toxicology. 2024; 38 (1): e23598. DOI: https://doi.org/10.1002/jbt.23598
11. An L., Gao L., Ning M., et al. Correlation between decreased plasma miR-29a and vascular endothelial injury induced by hyperlipidemia. Herz. 2023; 48 (4): 301-308. DOI: https://doi.org/10.1007/s00059-022-05121-x
12. Tanashyan M.M., Shabalina A.A., Kuznetsova P.I., Raskurazhev A.A. miR-33a and Its Association with Lipid Profile in Patients with Carotid Atherosclerosis. International Journal of Molecular Sciences. 2023; 24 (7): 6376. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms24076376
13. Oladosu O., Chin E., Barksdale C., et al. Inhibition of miR-33a-5p in Macrophage-like Cells In Vitro Promotes apoAI-Mediated Cholesterol Efflux. Pathophysiology. 2024; 31 (1): 117-126. DOI: https://doi.org/10.3390/pathophysiology31010009
14. Huang K., Pitman M., Oladosu O., Echesabal-Chen J., et al. The Impact of MiR-33a-5p Inhibition in Pro-Inflammatory Endothelial Cells. Diseases. 2023; 11 (3): 88. DOI: https://doi.org/10.3390/diseases11030088
15. Holland A., Enrick M., Diaz A., Yin L. Is miR-21 A Therapeutic Target in Cardiovascular Disease? International Journal of Drug Discovery and Pharmacology. 2023; 2 (1): 26-36. DOI: https://doi.org/10.53941/ijddp.0201003
Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)
© ООО Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа». Использование текстового и иллюстративного материала данного издания для обучения любых систем искусственного интеллекта, включая машинное обучение и нейросети, запрещено без письменного разрешения правообладателя.