МикроРНК как биомаркеры ишемической болезни сердца для использования в клинической практике

Введение

Ишемическая болезнь сердца (ИБС) по-прежнему остаётся одной из основных причин смерти и инвалидизации населения России [1]. В 2022г в России от инфаркта миокарда (ИМ) умерли >50 тыс. человек, что составляет ~28% от всех заболевших ИМ [2]. Ранняя диагностика заболевания — надежный инструмент профилактики сердечно-сосудистых осложнений. Несмотря на многие достижения в кардиологии, поиск новых биомаркеров по-прежнему остается актуальной научной задачей. Тропонин I, С-реактивный белок, креатинкиназа-МВ — маркеры острого состояния и стадии порой необратимых последствий. Методы молекулярной генетики открывают широкие возможности на самых ранних этапах выявить заболевания еще до наступления фатальных событий и стратифицировать индивидуальный сердечно-сосудистый риск.

Свободно циркулирующие микроРНК (малые некодирующие молекулы рибонуклеиновой кислоты) активно претендуют на звание нового класса биомаркеров различных заболеваний, в т.ч. ИБС [3]. МикроРНК — это некодирующие РНК ~19-25 нуклеотидов, влияющие на функционирование до 60% генов на посттранскрипционном уровне при помощи РНК-интерференции [4]. За синтез микроРНК чаще всего ответственны специальные гены, расположенные по всему геному, за исключением некоторых микроРНК, которые транскрибируются совместно с её геном-мишенью, что подразумевает сопряженную экспрессию [5][6]. В кровотоке внеклеточные микроРНК защищены от деградации, поскольку они включены в микровезикулы или экзосомы, связаны с липопротеинами высокой плотности (ЛВП) или белком AGO2 [7]. МикроРНК принимают участие в физиологических и патологических процессах, в т.ч. в воспалительных процессах стенки сосудов, метаболизме липидов и формировании атеросклеротических бляшек (АСБ) [8].

Возлагаются большие надежды на создание новых лекарственных препаратов, где микроРНК выступит таргетным доставщиком действующего вещества непосредственно в зону воспаления стенки сосуда и образования АСБ, без негативного влияния на другие органы и ткани организма [9]. Помимо этого, сама микроРНК также может быть потенциальной терапевтической мишенью. Функциональные микроРНК в составе ЛВП доставляются в различные ткани организма, что сопряжено со снижением сосудистого воспаления [10].

Существует ряд факторов, влияющих на уровни экспрессии микроРНК: географические/этнические различия [11], возраст и пол [12], одномоментное использование в исследовании разных биологических материалов. Например, сыворотка содержит более высокую концентрацию РНК, чем плазма [13]. Кроме того, зрелые последовательности микроРНК могут экспрессироваться как с 5'-конца (например, miR-142-5p) так и с 3'-конца (например, miR-142-3p)¹. Отсутствие во многих исследованиях индентификаторов -5p и -3p ограничивает возможность корректного сравнения результатов этих исследований и оценки их воспроизводимости.

На сегодняшний день в результатах исследований микроРНК отсутствует стандартизация преаналитических и постаналитических факторов, таких как сбор, обработка и хранение биообразцов, а также методов выделения, анализа уровней экспрессии и нормализации микроРНК [14][15]. Для количественной оценки микроРНК применяются различные методы обнаружения, такие как количественная полимеразная цепная реакция (кПЦР) в режиме реального времени с обратной транскрипцией, микрочипы и секвенирование следующего поколения (NGS, next generation sequencing).

Целью настоящего обзора является анализ литературы, посвященной оценке потенциальной возможности использования микроРНК в качестве диагностических и прогностических маркеров ИБС.

Методологические подходы

Обзор литературы проведен в базах Google Scholar, Pub Med и eLIBRARY, учитывая возможность открытого доступа к полному тексту публикаций. Поиск осуществлялся на русском и английском языках, по ключевым словам, "микроРНК+ИБС" и "microRNA+CAD (coronary heart disease)" соответственно. В анализ включались оригинальные статьи, результаты которых были опубликованы за последние 5 лет в период 2019-2024гг, содержали четкое описание критериев включения в группы больных ИБС и контроля, и были проведены с использованием плазмы или сыворотки крови. Дополнительный критерий отбора статей — применение в исследовании методов визуализации коронарного атеросклероза для уточнения диагноза ИБС. Кроме того, критерием исключения был возраст участников исследования <18 лет.

Результаты

Всего согласно запросам в базах данных было 989 публикаций, 26 из которых соответствовали критериям включения. Описание включенных в анализ работ представлено в таблице 1. В обзор вошли результаты 3-х проспективных исследований [39-41], с количеством участников (n=200), (n=51) и (n=137), соответственно. Дизайн остальных работ соответствовал формату "случай-контроль", с размером выборки до 100 пациентов включительно — 10 работ [20][24][26][29][30][33-35][37][38], >100 человек — 13 [16-19][21-23][25][27][28][31][32][36].

Визуализация коронарного атеросклероза чаще всего проходила при помощи коронароангиографии (КАГ), а в работе Zhu GF, et al. (2019) использовали внутрисосудистое ультразвуковое исследование (ВСУЗИ) [16]; мультиспиральная компьютерная томография-ангиография (МСКТ-ангиография) была применена в 4-х работах [35][37][39][41].

Группы контроля были представлены пациентами с интактными коронарными артериями со степенью стеноза <50% по результатам инструментальных обследований или пациентами без клинических признаков ИБС по данным анамнеза, электрокардиографии (ЭКГ) и/или эхокардиографии.

Уровни циркулирующих микроРНК измеряли в плазме или сыворотке в группе контроля и у пациентов с ИБС для последующего сравнения полученных данных. Для предварительного отбора кандидатных микроРНК, ассоциированных с развитием ИБС, определяли экспрессию микроРНК: в основном, с помощью кПЦР в реальном времени с использованием обратной транскриптазы. В нескольких работах использовались помимо этого использовали NGS [24][29][39] и микрочипы [31]. Целью представленных исследований было определение возможности использования циркулирующих микроРНК в качестве надежных прогностических и/или диагностических биомаркеров различных форм ИБС: стабильной ИБС, ИМ, нестабильной стенокардии (НС).

Все проанализированные работы были разделены на три подгруппы в зависимости от выбранной формы ИБС: диагностика ИМ или НС, диагностика стабильной ИБС; кроме того, были выделены ряд работ для оценки риска развития ИБС и серьезных нежелательных кардиальных событий — риск МАСЕ (major adverse cardiovascular events). Учитывая разносторонность как самих полученных результатов, так и целей представленных работ, данное разделение весьма условно и выполнено с целью удобства восприятия информации, касающейся потенциально возможного применения микроРНК в клинической практике.

Роль различных микроРНК в патогенезе ИБС многогранна, и одни и те же микроРНК могут быть маркерами и стабильной ИБС, и острого коронарного синдрома (ОКС), в зависимости от уровня их экспрессии и множества других факторов, таких как сопутствующие заболевания (гипертоническая болезнь, нарушения ритма сердца, сахарный диабет и т.д.), медикаментозное лечение, уровень физической активности, наличие вредных привычек и др. [42]. Ранняя диагностика ИБС может предотвратить MACE при своевременной коррекции образа жизни и подборе необходимой гиполипидемической, антиагрегантной и антиангинальной терапии.

В ходе анализа литературных источников всего было выявлено 45 микроРНК. К сожалению, во многих работах не указано, какая зрелая микроРНК была использована в исследовании, а именно с какого из двух концов исходной пре-микроРНК была образована анализируемая микроРНК. В таблице 2 представлены микроРНК, для которых была показана ассоциация с ИБС больше, чем в 1 исследовании. В группе "диагностических биомаркеров" было выявлено 4 наиболее часто встречаемых микроРНК: в 4-х исследованиях hsa-miR-21 — [16][18][21][35] и hsa-miR-126 — [20][25][35][38], 3 микроРНК встретились трижды hsa-miR-27a — в [17][33][34], hsa-miR-146a — в [16][21][34] соответственно, а hsa-miR-222 — в двух исследованиях [23][26]; при этом и miR-222-3p, и miR-222-5p описаны в работе [26]. Кроме того, 3 микроРНК были описаны каждая в двух исследованиях: hsa-miR-17 [21][26], hsa-miR-133a [26][33], hsa-miR-203 [30][33]. В группе "прогностических биомаркеров" повторяющихся микроРНК среди 3-х представленных работ не выявлено. Стоит отметить исследование de Gonzalo-Calvo D, et al. (2019) [39], в которое были включены микроРНК, описанные в группе "диагностических биомаркеров" — miR-21-5p, miR-146a-5p, miR-222-3p, и работу Wang X, et al. (2020) [40], где встречается miR-126-3p.

В исследованиях [16-25] были описаны микроРНК, оценивая экспрессию которых, авторы работ попытались улучшить диагностику острых состояний, таких как ИМ или НС. В группу диагностики стабильной ИБС было включено 13 работ [26-38]. При дальнейшем обсуждении микроРНК были сгруппированы по основному идентификатору (например, hsa-miR-21). При цитировании работ использовалось оригинальное обозначение микроРНК из каждого конкретного исследования (например, miR-21, miR-21-5p, miR-21-3p).

Диагностические биомаркеры

hsa-miR-21. miR-21 участвует в воспалительных процессах, повреждая эндотелиальные клетки и изменяя нормальную морфологию стенки сосуда, что приводит к развитию атеросклероза [43]. Также miR-21 может способствовать пролиферации гладкомышечных клеток сосудов и развитию коллатерального кровообращения в коронарном русле [44].

Повышенный уровень miR-21-5p был описан в работе [21], а также miR-21 в статьях [16][18], тогда как пониженный уровень miR-21-5p был описан в работе [35] у больных ИБС по сравнению с группами пациентов без ИБС.

В работе Zhelankin AV, et al. (2021) [21] продемонстрировали, что уровень miR-21-5p в плазме был значимо выше в группе пациентов с ОКС (ИМ, НС) по сравнению с контрольной группой и группой пациентов со стабильной ИБС. В свою очередь уровень miR-21-5p был значимо выше у пациентов со стабильной ИБС, чем у пациентов группы контроля [21].

В то же время в работе Ekedi AVNB, et al. (2023) [35] уровень miR-21-5p в плазме был значимо ниже у пациентов со стабильной ИБС, чем у пациентов без ИБС. Стоит отметить, что коронарный атеросклероз в данной работе был визуализирован при помощи МСКТ-ангиографии.

В работе Zhu GF, et al. (2019) [16] miR-21 была выше в общей группе пациентов с ИБС по сравнению со здоровыми лицами. Группа ИБС была представлена пациентами с ИМ, НС, и со стабильным течением ИБС. И лишь пациенты с ИМ значимо имели более высокий уровень miR-21 в плазме по сравнению со здоровыми лицами, в отличие от групп с НС и стабильной ИБС [16].

Kumar D, et al. (2020) [18] продемонстрировали в своей работе, что уровень экспрессии miR-21 в плазме был повышен в 2,46 раза при ОКС (ИМ и НС), в 1,90 раза при стабильной ИБС и в 1,12 раза у пациентов с начальными атеросклеротическими изменениями по сравнению со здоровыми, что свидетельствует о том, что miR-21 может быть индикатором прогрессирования коронарного атеросклероза и ИБС по мнению авторов данной работы.

Таким образом, видим противоречивые результаты об экспрессии miR-21 в плазме у больных ИБС в сравнении со здоровыми лицами, однако в работах [16][18][21] прослеживается тенденция к использованию miR-21 для выявления пациентов с ОКС.

hsa-miR-126. Биологическая функция miR-126 заключается в репарации эндотелиальных клеток и регуляции ангиогенеза [43]. В исследовании [20] уровень miR-126-5p в плазме был значимо выше у пациентов с ИБС, чем у пациентов без ИБС, тогда как в работе [38] наоборот — ниже. В исследовании Ozuynuk-Ertugrul AS, et al. (2024) уровни экспрессии miR-126-3p в сыворотке были ниже в группах ИМ и НС по сравнению с группой без ИБС, при этом отсутствовала значимая разница в экспрессии между группой стабильной ИБС и без ИБС [25], и в работе Ekedi AVNB, et al. (2023) уровень miR-126-3p только уже в плазме был ниже у пациентов с ИБС, чем у пациентов без ИБС [35].

В работе Zhong Z, et al. (2020) уровень экспрессии miR-126-5p был значимо выше в каждой из подгрупп: ИМ с подъёмом и без подъема сегмента ST, НС, стабильная ИБС в сравнении с группой пациентов без ИБС, однако значимой разницы в экспрессии этой микроРНК между подгруппами не наблюдалось [20].

В исследовании Киселевой А. В. и др. (2024), экспрессия hsa-miR-126-5p у пациентов с ИБС и хронической окклюзией коронарных артерий (КА) была снижена по сравнению с группой контроля [38].

Итак, видим разнонаправленную экспрессию в плазме miR-126-5p [20][38], тогда как направление экспрессии miR-126-3p в работах [25][35] в сыворотке и плазме, соответственно, совпадало: уровень экспрессии miR-126-3p ниже в группах ИБС, чем в группах контроля. Эти данные указывают на необходимость расширенного изучения miR-126 для будущего использования в клинической практике.

hsa-miR-27a. miR-27a регулирует работу генов LDLR, LRP6, LDLRAP1, детерминирующих гомеостаз ХС [46], а также играет важную роль в ангиогенезе, воспалении, окислительном стрессе [47].

Уровень miR-27a был выше в группах с ИБС, чем в группах контроля, во всех трех работах [17][33][34], несмотря на то, что в работе [34] была использована плазма, а в работах [13][33] — сыворотка.

Целью исследования Драгановой А. С. и др. (2019) [17] было оценить возможность использования miR-27а в качестве диагностического маркера ОКС без подъёма сегмента ST. Результаты этой работы показали, что по уровню экспрессии miR-27а значимых различий между больными с ОКС без подъема сегмента ST и пациентами со стабильным течением ИБС не было. В то же время оказалось, что miR-27а можно использовать для оценки тяжести поражения коронарного русла, т.к. уровень ее экспрессии в сыворотке у больных с многососудистым поражением сердца в группе со стабильной ИБС и в группе с ОКС без подъёма сегмента ST был выше, чем в группе пациентов с одно- или двухсосудистым поражением. Более того, в группе пациентов с ОКС без подъёма сегмента ST была выявлена положительная корреляционная связь между уровнем экспрессии miR-27а и общим количеством имплантированных стентов [17].

К подобным результатам пришли в работе [33], где пациенты с поражением ≥3 КА, направленные на плановую операцию аортокоронарного шунтирования (АКШ), имели значимо более высокую экспрессию miR-27a в сыворотке, чем пациенты с поражением 1-2 КА, также направленные на плановую операцию АКШ.

В работе Hosseinpor S, et al. (2022) было установлено отсутствие значимых различий по уровню экспрессии miR-27a между больными с поражёнными двумя КА и контрольной группой, при этом была выявлена значимая разница в уровне miR-27a у пациентов с тремя поражёнными КА по сравнению с контролем [34].

Таким образом, miR-27а обоснованно претендует на роль диагностического биомаркера тяжёлой ИБС с многососудистым поражением коронарного русла, тогда как вопрос возможного применения miR-27а для оценки прогрессирования коронарного атеросклероза и контроля ИБС пока остаётся открытым.

hsa-miR-146a. miR-146a участвует в воспалительных процессах, сопровождающих образование АСБ в сосудах [43]. miR-146a была исследована в работах [16][21][34], в качестве биоматериала во всех работах использована плазма, однако экспрессия носила разнонаправленный характер.

В работе Zhelankin AV, et al. (2021) [21] уровень miR-146a-5p был значительно выше в группе пациентов с ОКС, чем в группе контроля. Группа ОКС была представлена пациентами с НС с ИМ с подъёмом и без подъёма сегмента ST. Повышенный уровень miR-146a-5p плазмы можно считать общим биомаркером ОКС, т.к. ни положительный, ни отрицательный результат тропонинового теста, а также ни наличие, ни отсутствие подъёма сегмента ST на ЭКГ не повлияли на уровень ее экспрессии в группе пациентов с ОКС. Также высокий уровень экспрессии miR-146a-5p наблюдался у пациентов с ОКС в сравнении с пациентами со стабильной ИБС, и у пациентов со стабильной ИБС в сравнении со здоровыми лицами [21].

В работах [16][34] отсутствовало точное описание, какая микроРНК miR-146a была проанализирована, что делает невозможным сравнение полученных данных этих публикаций с вышеуказанной работой [21]. Так, экспрессия miR-146a была снижена у пациентов со стабильной ИБС по сравнению с контрольной группой в работе [34]. Однако Zhu GF, et al. (2019) в своём исследовании показали, что уровень экспрессии miR-146a был значительно выше в общей группе с ИБС, представленной как больными со стабильной ИБС, так и пациентами с ОКС, чем у группы контроля [16]. Уровень miR-146a, а также miR-21, описание которой представлено выше в настоящем обзоре, были значительно выше у пациентов с мягкими бляшками, оцененными при помощи ВСУЗИ, чем у больных с фиброзными и кальцинированными бляшками. Полученные результаты в работе [16] согласуются с результатами работы [21].

hsa-miR-222. Описана роль miR-222 в прогрессировании атеросклероза КА, а также в эндотелиальной дисфункции и неоваскуляризации [45]. Yu X, et al. (2022) [23] в своей работе продемонстрировали, что уровень экспрессии miR-222 в плазме значимо выше у пациентов с ОКС, чем в группе контроля, при этом достоверных различий в уровнях экспрессии этой микроРНК между пациентами с НС и ИМ выявлено не было. В исследовании Gorur A, et al. (2019) [26] было установлено, что уровень экспрессии плазменной miR-222-5p в группе со стабильной ИБС значимо выше, чем в группе без ИБС, тогда как уровень плазменной miR-222-3p наоборот значимо ниже у пациентов с ИБС, чем без нее.

Сравнение полученных результатов в исследованиях [23][26], не представляется возможным, т.к. в исследовании [23] отсутствует уточнение: с какого конца была экспрессирована зрелая последовательность изучаемой микроРНК: с 5'-конца (например, miR-222-5p) или с 3'-конца (например, miR-222-3p). В перспективе miR-222 может быть использована в качестве биомаркера ИБС.

Прогностические биомаркеры

Отдельного внимания заслуживает проспективное исследование Wang X, et al. (2020) [40]. В нашем списке анализируемых исследований эта работа выделяется поставленной задачей: выявить не только диагностическую способность miR-423-3p распознавать пациентов с уже имеющейся ИБС, но и прогнозировать с их помощью развитие сердечно-сосудистых событий. Иными словами, miR-423-3p, ранее ассоциированная с развитием рака легких, также является предиктором и ИБС с высокой воспроизводимостью.

В исследовании [40] микроРНК в сыворотке определялись с помощью секвенирования малых РНК и кПЦР в общей популяции из 2812 человек. Валидационная когорта: пациенты с ИБС (стеноз >50%) (n=30); контрольная группа из здоровых участников (n=21). Конечными точками служили острый или повторный ИМ и смерть от сердечно-сосудистых заболеваний. Из 48 кандидатов 5 микроРНК (miR-10a-5p, miR-126-3p, miR-210-3p, miR-92a-3p, miR-423-3p) показали ассоциацию с риском развития ИБС и могут влиять на прогноз у пациентов с ИБС в общей популяции [40].

В исследовании de Gonzalo-Calvo D, et al. (2019) [39] было продемонстрировано, что уровни 10 микроРНК (let-7g-5p, miR-15b-5p, miR-21-5p, miR-24-3p, miR-29b-3p, miR-130a-3p, miR-143-3p, miR-146a-5p, miR-222-3p, miR-663a) достоверно не различались у пациентов со значимым коронарным атеросклерозом (стеноз >50% хотя бы одной КА) по данным МСКТ-ангиографии по сравнению с пациентами с незначимым коронарным атеросклерозом. В исследование были включены пациенты с подозрением на стабильную ИБС, при этом ОКС любой формы был исключён [39].

Целью исследования Wu J, et al. (2024) стало не только определить возможность по уровню экспрессии miR-299-3p выявлять пациентов с ИБС, но и оценить риск основных неблагоприятных сердечно-сосудистых событий (MACE), таких как рецидивирующая стенокардия, операция по реваскуляризации, сердечная недостаточность и тяжёлая аритмия. По сравнению с контрольной группой, уровень экспрессии miR-299-3p сыворотки в группе ИБС был значимо повышен. Таким образом, miR-299-3p был важным индикатором для выявления пациентов с ИБС и пациентов с MACE [41].

Заключение

Настоящий обзор раскрывает потенциальные возможности использования микроРНК в качестве прогностических и диагностических биомаркеров различных форм ИБС и стратификатора сердечно-сосудистого риска. В совокупности с хорошо известными методами обследования, микроРНК могут значительно улучшить выявление лиц с ИБС. Ограничения, препятствующие в настоящее время внедрению в клиническую практику микроРНК в качестве новых надежных биомаркеров ИБС: небольшие размеры выборок и низкая воспроизводимость данных за счет отсутствия единых методологических подходов к пробоподготовке и анализу уровней экспрессии микроРНК. Необходимы дальнейшие исследования на больших выборках с длительными интервалами наблюдения и с учетом всех факторов, потенциально влияющих на экспрессию микроРНК.

Отношения и деятельность: все авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.