МикроРНК как аспект диагностики хронической сердечной недостаточности: обзор литературы

Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) является широко распространённым клиническим синдромом, проявляющимся в исходе любого сердечно-сосудистого заболевания. Именно поэтому внимание исследователей разных стран приковано к проблеме молекулярных и патофизиологических аспектов этого синдрома. Несмотря на наличие существенного арсенала диагностических методик для постановки диагноза ХСН, клиницисты до сих пор сталкиваются со сложностями дифференциальной диагностики со схожими по клинической картине состояниями. В связи с чем научное сообщество сфокусировалось на различных эпигенетических регуляторных механизмах, обеспечивающих поддержание гомеостаза сердца. Одним из таких регуляторов является класс малых некодирующих РНК (микроРНК). МикроРНК являются важными регуляторами транскрипции и посттранскрипционной экспрессии генов и, как считается, координируют трансляцию матричных РНК (мРНК). Различные виды микроРНК принимают участие не только в структурном ремоделировании сердца, но и апоптозе, ангиогенезе, а также хроническом воспалении, которые имеют место в развитии и прогрессировании ХСН. В настоящее время все больше исследований доказывают потенциал микроРНК в качестве диагностического маркера заболеваний, за счет присутствия во всех биологических жидкостях, устойчивости в образце, наличии надежных и точных методов диагностики. В данном обзоре основное внимание уделяется базовой биологии и механизму действия микроРНК в отношении патофизиологии ХСН.

1. Поляков Д.С., Фомин И.В., Беленков Ю.Н., и соавт. Хроническая сердечная недостаточность в Российской Федерации: что изменилось за 20 лет наблюдения? Результаты исследования ЭПОХА – ХСН. Кардиология. 2021;61(4):4-14. https://doi.org/10.18087/cardio.2021.4.n1628

2. Lee D.S., Pencina M.J., Benjamin E.J., et al. Association of parental heart failure with risk of heart failure in offspring. N Engl J Med. 2006;355:138-47. https://doi.org/10.1056/NEJMoa052948

3. Skrzynia C., Berg J.S., Willis M.S., Jensen B.C. Genetics and heart failure: a concise guide for the clinician. Curr Cardiol Rev. 2015;11(1):10-7. https://doi.org/10.2174/1573403x09666131117170446

4. Chen S., Feng J., Ma L., et al. RNA interference technology for antiVEGF treatment. Expert Opin Drug Deliv. 2014;11(9):1471-1480. https://doi.org/10.1517/17425247.2014.926886

5. Tian C., Gao L., Rudebush T.L., et al. Extracellular Vesicles Regulate Sympatho-Excitation by Nrf2 in Heart Failure. Circ Res. 2022;131(8):687-700. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.122.320916

6. Qin X., Karlsson I.K., Wang Y., et al. The epigenetic etiology of cardiovascular disease in a longitudinal Swedish twin study. Clin Epigenetics. 2021;13(1):129. https://doi.org/10.1186/s13148-021-01113-6

7. Xavier M.J., Roman S.D., Aitken R.J., Nixon B. Transgenerational inheritance: how impacts to the epigenetic and genetic information of parents affect offspring health. Hum Reprod Update. 2019;25(5):518-540. https://doi.org/10.1093/humupd/dmz017

8. Desai A.S., Lam C.S.P., McMurray J.J.V., Redfield M.M. How to Manage Heart Failure With Preserved Ejection Fraction: Practical Guidance for Clinicians. JACC Heart Fail. 2023;11(6):619-636. https://doi.org/10.1016/j.jchf.2023.03.011

9. Small E.M., Frost R.J., Olson E.N. MicroRNAs add a new dimension to cardiovascular disease. Circulation. 2010;121(8):1022-1032. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.109.889048

10. Абашкин В.М., Дмитрук О.Г., Щербин Д.Г. Малые некодирующие РНК: биологическая роль и биомедицинское применение. Известия Национальной Академии Наук Беларуси. Серия биологических наук. 2018;63(2):232–244. https://doi.org/10.29235/10298940-2018-63-2-232-244

11. Ha M., Kim V.N. Regulation of microRNA biogenesis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2014;15(8):509-524. https://doi.org/10.1038/nrm3838

12. O'Brien J., Hayder H., Zayed Y., Peng C. Overview of MicroRNA Biogenesis, Mechanisms of Actions, and Circulation. Front Endocrinol (Lausanne). 2018;9:402. https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00402

13. Novina C.D., Sharp P.A. The RNAi revolution. Nature. 2004;430(6996):161-164. https://doi.org/10.1038/430161a

14. Rani V., Sengar R.S. Biogenesis and mechanisms of microRNAmediated gene regulation. Biotechnol Bioeng. 2022;119(3):685-692. https://doi.org/10.1002/bit.28029

15. Roberts L.B., Kapoor P., Howard J.K., et al. An update on the roles of immune system-derived microRNAs in cardiovascular diseases. Cardiovasc Res. 2021;117(12):2434-2449. https://doi.org/10.1093/cvr/cvab007

16. García-López J, Brieño-Enríquez MA, Del Mazo J. MicroRNA biogenesis and variability. Biomol Concepts. 2013;4(4):367-380. https://doi.org/10.1515/bmc-2013-0015

17. van Rooij E., Olson E.N. MicroRNAs: powerful new regulators of heart disease and provocative therapeutic targets. J Clin Invest. 2007;117(9):2369-2376. https://doi.org/10.1172/JCI33099

18. Cao R.Y., Li Q., Miao Y., et al. The Emerging Role of MicroRNA-155 in Cardiovascular Diseases. Biomed Res Int. 2016;2016:9869208. https://doi.org/10.1155/2016/9869208

19. Valadi H., Ekström K., Bossios A., et al. Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells. Nat Cell Biol. 2007;9(6):654-659. https:// doi.org/10.1038/ncb1596

20. Edgar J.R. Q&A: What are exosomes, exactly? BMC Biol. 2016;14:46. https://doi.org/10.1186/s12915-016-0268-z

21. Sygitowicz G., Maciejak-Jastrzębska A., Sitkiewicz D. MicroRNAs in the development of left ventricular remodeling and postmyocardial infarction heart failure. Pol Arch Intern Med. 2020;130(1):59-65. https://doi.org/10.20452/pamw.15137

22. Huang Y., Huang Y., Cai Z., et al. MiR-21-3p inhibitor exerts myocardial protective effects by altering macrophage polarization state and reducing excessive mitophagy. Commun Biol. 2024;7(1):1371. https://doi.org/10.1038/s42003-024-07050-3

23. van Rooij E., Sutherland L.B., Liu N., et al. A signature pattern of stress-responsive microRNAs that can evoke cardiac hypertrophy and heart failure. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006;103(48):18255-18260. https://doi.org/10.1073/pnas.0608791103

24. Feng H., Wu J., Chen P., et al. MicroRNA-375-3p inhibitor suppresses angiotensin II-induced cardiomyocyte hypertrophy by promoting lactate dehydrogenase B expression. J Cell Physiol. 2019;234(8):14198-14209. https://doi.org/doi:10.1002/jcp.28116

25. Mohammadi A., Balizadeh Karami A.R., Dehghan Mashtani V., et al. Evaluation of Oxidative Stress, Apoptosis, and Expression of MicroRNA-208a and MicroRNA-1 in Cardiovascular Patients. Rep Biochem Mol Biol. 2021;10(2):183-196. https://doi.org/10.52547/rbmb.10.2.183

26. Zhang X.T., Xu M.G. Potential link between microRNA-208 and cardiovascular diseases. J Xiangya Med 2021;6:12. https://doi.org/10.21037/jxym-21-8

27. Liu Z., Tao B., Fan S., et al. Over-expression of microRNA-145 drives alterations in β-adrenergic signaling and attenuates cardiac remodeling in heart failure post myocardial infarction. Aging (Albany NY). 2020;12(12):11603-11622. https://doi.org/10.18632/aging.103320

28. Shyu K.G., Wang B.W., Cheng W.P., Lo H.M. MicroRNA-208a Increases Myocardial Endoglin Expression and Myocardial Fibrosis in Acute Myocardial Infarction. Can J Cardiol. 2015;31(5):679-690. https://doi.org/10.1016/j.cjca.2014.12.026

29. MacDonald B.T., Tamai K., He X. Wnt/beta-catenin signaling: components, mechanisms, and diseases. Dev Cell. 2009;17(1):926. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2009.06.016

30. Cui S., Liu Z., Tao B., et al. miR-145 attenuates cardiac fibrosis through the AKT/GSK-3β/β-catenin signaling pathway by directly targeting SOX9 in fibroblasts. J Cell Biochem. 2021;122(2):209-221. https://doi.org/10.1002/jcb.29843

31. Liu Y., Hu J., Wang W., Wang Q. MircroRNA-145 Attenuates Cardiac Fibrosis Via Regulating Mitogen-Activated Protein Kinase Kinase Kinase 3. Cardiovasc Drugs Ther. 2023;37(4):655-665. https://doi.org/10.1007/s10557-021-07312-w

32. Yuan Y., Mei Z., Qu Z., et al. Exosomes secreted from cardiomyocytes suppress the sensitivity of tumor ferroptosis in ischemic heart failure. Signal Transduct Target Ther. 2023;8(1):121. https://doi.org/10.1038/s41392-023-01336-4

33. Ottaviani L., Juni R.P., de Abreu R.C., et al. Intercellular transfer of miR-200c-3p impairs the angiogenic capacity of cardiac endothelial cells. Mol Ther. 2022;30(6):2257-2273. https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2022.03.002

34. Çakmak H.A., Demir M. MicroRNA and Cardiovascular Diseases. Balkan Med J. 2020;37(2):60-71. https://doi.org/10.4274/balkanmedj.galenos.2020.2020.1.94

35. Головенкин С.Е., Никулина С.Ю., Бубнова М.Г., и соавт. Влияние генетических особенностей пациентов на систолическую и диастолическую функцию после острого инфаркта миокарда (обзор литературы). Российский кардиологический журнал. 2023;28(10):5536. https://doi.org/10.15829/1560-4071-2023-5536

36. Yan Z., He J.L., Guo L., et al. Activation of caspase-12 at early stage contributes to cardiomyocyte apoptosis in trauma-induced secondary cardiac injury. Sheng Li Xue Bao. 2017;69(4):367-377. PMID: 28825094.

37. Wang J., Liew O.W., Richards A.M., Chen Y.T. Overview of MicroRNAs in Cardiac Hypertrophy, Fibrosis, and Apoptosis. Int J Mol Sci. 2016;17(5):749. https://doi.org/10.3390/ijms17050749

38. Pan J., Zhou L., Lin C., et al. MicroRNA-34a Promotes IschemiaInduced Cardiomyocytes Apoptosis through Targeting Notch1. Evid Based Complement Alternat Med. 2022;2022:1388415. https://doi.org/10.1155/2022/1388415

39. Liu L., Zhang G., Liang Z., et al. MicroRNA-15b enhances hypoxia/ reoxygenation-induced apoptosis of cardiomyocytes via a mitochondrial apoptotic pathway. Apoptosis. 2014;19(1):19-29. https://doi.org/10.1007/s10495-013-0899-2

40. Ho P.T.B., Clark I.M., Le L.T.T. MicroRNA-Based Diagnosis and Therapy. Int J Mol Sci. 2022;23(13):7167. https://doi.org/10.3390/ijms23137167

41. Kramna D., Riedlova P., Jirik V. MicroRNAs as a Potential Biomarker in the Diagnosis of Cardiovascular Diseases. Medicina (Kaunas). 2023;59(7):1329. https://doi.org/10.3390/medicina59071329

42. Kabłak-Ziembicka A., Badacz R., Okarski M., et al. Cardiac microRNAs: diagnostic and therapeutic potential. Arch Med Sci. 2023;19(5):1360-1381. https://doi.org/10.5114/aoms/169775