МикроРНК предсказывает и защищает от тяжелых заболеваний легких у крайне недоношенных детей: эта экзосомальная микроРНК является биомаркером бронхолегочной дисплазии, заболевания, которое может привести к смерти или длительному заболеванию у детей с крайне низкой массой тела при рождении.

Исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме теперь сообщают об открытии сильного прогностического биомаркера ПРЛ и показывают роль этого биомаркера в патогенезе этого неонатального заболевания легких. Эти результаты открывают путь к возможным будущим методам лечения для предотвращения или уменьшения БЛД, которое характеризуется воспалением и нарушением развития легких.Этот биомаркер также может помочь неонатологам спланировать оптимальное лечение и стратификацию риска для их крошечных пациентов, а также может направлять целевой набор младенцев из группы высокого риска в рандомизированные испытания потенциально новых стратегий лечения.

Работа UAB, опубликованная в журнале JCI Insight, является примером исследования «от постели к скамейке». Он начался с проспективных исследований крайне недоношенных детей для выявления потенциальных биомаркеров, а затем перешел к лабораторным экспериментам с использованием животных моделей и клеток, выращенных в культуре, чтобы узнать, как биомаркер функционирует при прогрессировании заболевания.

Исследование, проведенное Чаритхарт Вивек Лал, доктором медицины, доцентом отделения неонатологии педиатрии UAB, основано на отчете Лала от 2016 года о том, что ранний микробный дисбаланс в дыхательных путях крайне недоношенных детей является прогностическим фактором развития ПРЛ.Биомаркером в исследовании JCI Insight является микроРНК 876-3p.

Детали исследованияПоиск биомаркера начался с проспективного когортного исследования в региональном отделении интенсивной терапии новорожденных UAB, в котором изучались экзосомы, полученные из трахеальных аспиратов младенцев с тяжелым БЛД, по сравнению с доношенными контрольными. Экзосомы — это небольшие мембраносвязанные пузырьки или пузырьки, которые активно секретируются различными клетками.

Известно, что они содержат микроРНК и белки, а экзосомы действуют в передаче сигналов от клетки к клетке. МикроРНК могут регулировать экспрессию генов в клетках.

Лал и его коллеги обнаружили, что клетки дыхательных путей у младенцев с тяжелым БЛД имеют большее количество экзосом, но эти экзосомы меньше по размеру. Они также экспериментально обнаружили, что высокое воздействие кислорода на новорожденных мышей или эпителиальных клеток бронхов человека, выращенных в культуре, также вызывало высвобождение большего количества экзосом, и экзосомы были меньше по размеру, чем те, которые секретировались при нормальном уровне кислорода. Недоношенные дети часто получают дополнительный кислород, чтобы помочь своим недоразвитым легким.

Затем исследователи UAB провели перспективное когортное исследование в UAB — они собрали образцы трахеального аспирата у чрезвычайно недоношенных детей в течение шести часов после рождения, очистили экзосомы из образцов и искали микроРНК в экзосомах. Из 810 обнаруженных микроРНК 40 показали различия между младенцами, у которых позже развилось БЛД, и теми, кто был устойчив к БЛД.Затем в сотрудничестве с исследователями из Университета Томаса Джефферсона и Университета Дрексел была изучена валидационная когорта в Филадельфии. Были подтверждены 32 из 40 микроРНК; шесть имели более высокую статистическую значимость; и один биомаркер, низкая концентрация микроРНК 876-3p, как было обнаружено, имеет самую высокую чувствительность для прогнозирования тяжелого БЛД у младенцев с крайне низкой массой тела при рождении.

Затем исследователи показали изменения в экспрессии микроРНК 876-3p при БЛД в трех типах экспериментов. Во-первых, экспрессия трахеально-аспирационной экзосомальной микроРНК 876-3p была снижена у младенцев с тяжелым БЛД по сравнению с доношенными детьми контрольной группы.Во-вторых, с использованием животной модели БЛД, где детеныши мыши подвергаются воздействию высоких уровней кислорода, было обнаружено, что экспрессия микроРНК 876-3p из экзосом в жидкости бронхоальвеолярного лаважа постепенно снижается в течение 10 дней воздействия кислорода.

Одновременно увеличивалась экспрессия генов двух мишеней микроРНК 876-3p.В-третьих, экзосомальная микроРНК 876-3p была снижена в супернатантах нормальных эпителиальных клеток бронхов человека, подвергшихся воздействию высоких уровней кислорода в течение 24 часов, что является еще одной моделью БЛД.

Это сопровождалось более высокой экспрессией генов двух мишеней микроРНК. Экспериментальное добавление миметика микроРНК 876-3p, которое вызывает усиление функции, увеличивает экспрессию микроРНК 876-3p и снижает экспрессию двух мишеней.Поскольку Лал и его коллеги ранее показали присутствие повышенного содержания протеобактерий в дыхательных путях у младенцев с тяжелым БЛД, они протестировали эффект добавления липополисахарида протеобактерий или ЛПС к моделям БЛД на животных и культурах клеток.

В обеих моделях только один ЛПС имел эффект, аналогичный высокому уровню кислорода. Когда LPS и высокий уровень кислорода использовались вместе в тестах на двойное повреждение, исследователи обнаружили еще большее снижение экзосомальной микроРНК 876-3p; в модели на животных двойное повреждение вызвало большее нарушение развития легких и более высокую экспрессию воспалительных цитокинов, чем либо высокое содержание кислорода, либо только LPS.

Наконец, исследователи проверили эффект введения имитатора увеличения функции микроРНК 876-3p на детенышей на животной модели БЛД. Как для модели с высоким содержанием кислорода, так и для модели с двойным повреждением с высоким содержанием кислорода и ЛПС мыши, получившие имитацию, показали защиту, измеряемую меньшим количеством альвеолярной гипоплазии и уменьшением нейтрофильного воспаления.«Эти данные подтверждают, что экзосомальные микроРНК играют критическую и причинную роль в патогенезе хронических заболеваний легких у новорожденных», — сказал Лал.

Финансирование этого исследования было получено из гранта 17SDG32720009 Американской кардиологической ассоциации, Фонда детских исследований Каула и детей Алабамы и грантов HL129907 и HL092906 Национального института здоровья.


Новости со всего мира