Новая роль экзосомальных микроРНК при сахарном диабете

Clin Transl Med. 2021 June; 11(6): Е468.

Emerging roles of exosomal miRNAs in diabetes mellitus

Xiaoyun He, Gaoyan Kuang, YongrongWu, Chunlin Ou

Новая роль экзосомальных микроРНК при сахарном диабете

Аннотация

Сахарный диабет (СД) относится к классу метаболических нарушений, характеризующихся гипергликемией. СД возникает в результате нарушения секреции инсулина или инсулинорезистентности (ИР), вызванных генетическими факторами или факторами окружающей среды. В связи с быстрым ростом населения, старением и урбанизацией, а также увеличением распространенности ожирения и гиподинамии в последние годы СД становится глобальной проблемой здравоохранения. Эпидемиологические исследования показали, что глобальная распространенность СД, как ожидается, увеличится с 4% в 1995 году до 5,4% в 2025 году. Ежегодные расходы на здравоохранение для прогнозируемых 693 миллионов человек с СД к 2045 году, по оценкам, составят приблизительно 850 миллиардов долларов США. В последние годы СД стал третьим по распространенности неинфекционным заболеванием после сердечно-сосудистых заболеваний и заболеваний, связанных с новообразованиями. Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в понимании и терапии СД, показатели сопутствующей патологии и смертности продолжают расти. Срочно необходимы эффективные биомаркеры для ранней диагностики, мониторинга прогрессирования и таргетной терапии СД.

Недавние исследования показали тесную связь экзосомальных микроРНК (miRNAs) с различными заболеваниями человека, включая сахарный диабет (СД), который является сложным многофакторным заболеванием с нарушением обмена веществ.

Недавно были описаны различные внеклеточные везикулы (ВВ, EVs), которые стабильно присутствуют в жидкостях человека. Они могут быть классифицированы, исходя из их размера, как малые (sEVs, диаметр <200 нм) и большие экзосомы (lEVs, диаметр >200 нм). Экзосомы представляют собой класс внеклеточных везикул, которые имеют диаметр около 40-160 нм и получены практически из всех типов клеток человека. Экзосомы присутствуют во всех жидкостях организма, таких как слюна, внеклеточная жидкость, грудное молоко, спинномозговая жидкость, моча и сперма. Они могут переносить РНК, ДНК, липиды, белки и метаболиты и важны для передачи информации между клетками. В эпоху прецизионной медицины все большее внимание уделяется точной диагностике и лечению заболеваний. Использование экзосом для эффективной диагностики и лечения становится одним из направлений исследований. Потенциал экзосом в прецизионной медицине основан на их повсеместном распространении в организме и легкости получения.

С завершением проекта «Геном человека» и началом постгеномной эры некодирующие РНК (ncRNAs) вызвали большой интерес в различных областях исследований. МикроРНК (miRNAs) представляют собой тип ncRNA длиной приблизительно 22 нуклеотида (nt) и кодируются эндогенными генами. МикроРНК широко встречаются в растениях, организме животных и некоторых вирусах. Они участвуют в транскрипционной или посттранскрипционной регуляции путем связывания с нетранслируемыми участками (UTRs) мРНК-мишеней, которые участвуют в регуляции физиологических и патологических процессов человеческого организма. МикроРНК более стабильны и специфичны в тканях и крови, чем длинные некодирующие РНК (lncRNAs) и мРНК из-за их более коротких последовательностей. Интересно, что микроРНК могут быть инкапсулированы в экзосомы, которые переносят их и высвобождают в клетки-мишени или ткани, где проявляются их биологические регуляторные эффекты. Большинство клеток человеческого организма могут секретировать экзосомы, содержащие микроРНК. Например, в экзосомах, секретируемых тучными клетками, было обнаружено около 100 микроРНК. Экзосомальные микроРНК не только участвуют в нормальных физиологических процессах, но также вовлечены в развитие различных заболеваний, включая СД. Экзосомальные микроРНК становятся ключевыми регуляторами развития и прогрессирования СД. Более того, из-за своей специфичности и чувствительности экзосомальные микроРНК, высвобождаемые в гуморальный кровоток, потенциально могут быть использованы в качестве маркеров СД. Дальнейшие исследования механизмов действия экзосомальных микроРНК и СД будут ценны для глубокого понимания физиопатологического процесса при СД. Этот обзор посвящен последним результатам, касающимся роли и регуляторных механизмов действия экзосомальных микроРНК в развитии СД. Эта информация обеспечивает теоретическую основу для потенциального использования экзосомальных микроРНК в качестве терапевтических мишеней при СД.

Экзосомальные микроРНК регулируют патологический процесс при СД. (А) Секреция экзосомальных микроРНК клеточного происхождения способствует разрушению β-клеток островков поджелудочной железы и апоптозу β-клеток.(B) Секретируемые экзосомальные микроРНК индуцируют резистентность к инсулину в основных органах, чувствительных к инсулину (скелетных мышцах, печени, жировой ткани).

Взаимосвязь между экзосомальными микроРНК и клеточными проявлениями осложнений, связанных с СД. Мезенхимальные стволовые клетки костного мозга; ДК, дендритные клетки; МСК, мезенхимальные стволовые клетки.

Взаимосвязь между экзосомальными микроРНК и осложнениями, ассоциированными с СД. При диабете экзосомальные микроРНК поглощаются клетками-реципиентами, где они выполняют свою биологическую функцию и тем самым модулируют прогрессирование осложнений, связанных с СД, включая диабетическую ретинопатию, диабетические макрососудистые осложнения, диабетическую нефропатию, язву диабетической стопы, диабетическую периферическую нейропатию и диабетическую кардиомиопатию.

doi.org