Библиографическое описание:

Поморгайло Е. Г., Федотова Ю. А., Рубцов В. А. Экспрессия микроРНК при раке желудка: от молекулярных основ до новых подходов к диагностике и лечению // Молодой ученый. — 2016. — №8. — С. 423-427.



Рак желудка занимает четвертое место по частоте заболеваемости и второе по смертности от злокачественных опухолей в мире [1]. В связи с поздним возникновением клинических симптомов, в более чем 75 % случаев лечение рака желудка возможно только в объеме паллиативной операции или химиотерапии [2]. Это диктует необходимость поиска предикторов возникновения и методов ранней диагностики рака желудка.

Многочисленные исследования показали, что одним из самых перспективных кандидатов на эту роль является аберрантная экспрессия микроРНК в тканях слизистой оболочки. МикроРНК представляют собой некодирующие рибонуклеотидные кислоты, состоящие в среднем из 22 нуклеотидов [3]. Связываясь с 3’-UTR мРНК генов-мишеней по принципу полной или частичной комплементарности, разрушают мРНК либо ингибируют ее трансляцию соответственно, за счет чего микроРНК постранскрипционно регулируют генную экспрессию. Благодаря такому механизму микроРНК участвуют в регуляции пролиферации, дифференцировки, [4, 5] и апоптоза клеток [6, 7], процессов, играющих ключевую роль в патогенезе многих заболеваний, в том числе и онкологических [8, 9], что подтверждается аберрантной экспрессией микроРНК во многих опухолях [10].

Общепринятым является положение о хроническом гастрите, вызванном Helicobacterpylori (H. pylori), как о стартовой площадке аденокарциномы желудка кишечного типа. Эта бактерия, колонизируя слизистую оболочку желудка, как напрямую [11], так и косвенно [13] (за счет хронического воспаления) вызывает нарушения в экспрессии многих микроРНК. Разнообразные исследования показали наличие аберрантной экспрессии микроРНК при раке желудка [7, 14]. В связи с вышеперечисленным и тканеспецефичным характером экспрессии микроРНК [15], описание аберрантного паттерна экспрессии при верифицированном диагнозе злокачественной опухоли важно с точки зрения понимания механизмов канцерогенеза, поиска маркеров для прогноза выживаемости, контроля возникновения рецидивов, возможного использования в качестве новых мишеней для таргетной терапии [16].

Несмотря на это, данные, отражающие экспрессию микроРНК на разных стадиях канцерогенеза и, соответственно, хронического гастрита в сравнении с таковыми при аденокарциноме желудка, остаются недостаточными.

Цель исследования — изучить паттерн экспрессии микроРНК у пациентов с хроническим гастритом и раком желудка в сравнительном аспекте, как этапов канцерогенеза, для оценки возможности использования в качестве предиктора развития рака желудка и как новой молекулярной мишени при разработке таргетной терапии.

Материалы и методы исследования.Объектами исследования были фрагменты слизистой оболочки желудков: 10 биоптатов с минимальными изменениями слизистой оболочки антрального отдела желудка подростков в возрасте 9–14 лет инфицированных H. pylori, выступающих в качестве контрольной группы и 9 биоптатов слизистой оболочки антрального отдела желудка взрослых в возрасте 40–70 лет с H. pylori-ассоциированным хроническим гастритом; 28 образцов операционного материала желудков, резецированных по поводу рака, у которых для исследования были взяты фрагменты опухоли (низкодифференцированная аденокарцинома кишечного типа) и ткань дистантной зоны, вне опухолевого роста (хронический атрофический гастрит). В каждом случае имелось информированное согласие пациентов на проведение молекулярно-генетического исследования. Проведение молекулярно-генетического исследования было одобрено локальным этическим комитетом ОмГМУ.

Фрагменты слизистой оболочки фиксировали в 10 %-ном нейтральном забуференном (рН 7,2–7,4) формалине на протяжении 12–24 часов. Проводку материала, заливку в парафин и приготовление парафиновых срезов проводили по общепринятой методике. Состояние слизистой оболочки желудка оценивали по гистологическим препаратам, окрашенным гематоксилином и эозином.

Содержание РНК определяли методом qRT-PCR в парафиновых срезах, полученных из фрагментов слизистой оболочки желудка. Среди микроРНК были выбраны те, относительно которых в литературе представлены данные, показывающих их роль в канцерогенезе желудка [17]. Определяли содержание следующих микроРНК: микроРНК-146а, микроРНК-155, микроРНК-21, микроРНК-223, микроРНК-192, микроРНК-200b, микроРНК-221, микроРНК-375. Нормализацию проводили на малую РНК U6 (РНК).

В качестве основных характеристик описательной статистики числовые данных был использован непараметрический критерий — U-критерий Манна–Уитни для 2-х независимых выборок (основные группы и группа сравнения). Критическим уровнем значимости при проверке статистических гипотез принимали р≤0,05.

Результаты исследования и их обсуждение. Отмечается гиперэкспрессия всех исследованных микроРНК в образцах хронического атрофического гастрита и рака желудка по сравнению с контрольной группой биоптатов слизистой оболочки желудков подростков, за исключением микроРНК-375, экспрессия которой при раке желудка снижена по сравнению с таковой в образцах хронического атрофического гастрита, что можно связать с ее описанной в литературе ролью онкосупрессора. Среди исследованных микроРНК наиболее показательные результаты были выявлены при анализе экспрессии микроРНК-21 (рис. 1, 2, 3) и аналогичные результаты были получены и для микроРНК-223.

Рис. 1.Минимальные изменения слизистой оболочки желудка, ассоциированные с низким уровнем экспрессии микроРНК-21 (окраска гематоксилином-эозином, ув.100)

Рис. 2.Хронический атрофический гастрит, ассоциированный с промежуточным уровнем относительной экспрессии микроРНК-21 (окраска гематоксилином-эозином, ув.100)

Рис. 3.Низкодифференцированная аденокарцинома желудка кишечного типа, ассоциированная с резким повышением уровня относительной экспрессии микроРНК-21 (окраска гематоксилином-эозином, ув.100)

Таким образом, значимое и последовательно нарастающее повышение экспрессии микроРНК-21, микроРНК-223 по мере малигнизации в ряду образцов хронического неатрофического и атрофического гастрита, аденокарциномы желудка кишечного типа (рис. 4), свидетельствуют о важной роли этих микроРНК в развитии рака желудка кишечного типа. Полученные данные согласуются с данными представленными в мировой литературе относительно микроРНК-21, -223, которые играют важные функциональные роли в развитии злокачественных опухолей других локализаций [8].

Рис. 4.Относительный уровень экспрессии микроРНК-21 в образцах тканей слизистой оболочки желудка (нормировано на количество РНК U6 в пробе). 1 — минимальные изменения слизистой оболочки желудка подростков, 2 — H. pylori-ассоциированный хронический гастрит, 3 — дистантная зона (вне опухолевого роста — хронический гастрит с атрофией желез), 4 — аденокарцинома кишечного типа

Вовлеченность в канцерогенез микроРНК-21, -223 происходит за счет контроля многих генов, основные из которых и биологические эффекты, связанные с их подавлением при гиперэкспрессией микроРНК, представлены в табл. 1.

Таблица 1

Гены мишени ибиологические эффекты микроРНК-21 имикроРНК-223

МикроРНК

Гены мишени микроРНК

Эффект на биологический процесс

Регуляция клеточного цикла

микроРНК-21

PTEN,RECK, TGFBR1, TGFBR2

Промоция клеточной пролиферации, миграции и инвазии, ингибирование апоптоза

микроРНК-223

EPB41L3, E2F1, FOXO1 and NFI-A

Промоция клеточной пролиферации, миграции и инвазии

Регуляция воспаления

микроРНК-21

IL1, IL13

Иммунный ответ

микроРНК-223

IL6, IL1B

Иммунный ответ

В ходе исследований были выявлены более высокие уровни экспрессии микроРНК-21, микроРНК-223 в фрагментах, полученных из дистантной зоны желудков (гистологически — хронический атрофический гастрит), резецированных по поводу аденокарциномы кишечного типа, чем в образцах с аналогичной гистологической картиной, но без ассоциации с раком желудка. В тоже время, статистически значимых отличий между экспрессией этих микроРНК в парах аденокарцинома желудка — хронический атрофический гастрит в дистантной зоне резецированного желудка не обнаружено (р>0,05). Также уровень экспрессии микроРНК может быть использован в качестве контроля эффективности при разработки экспериментальных химотерапевтических препаратов [18].

Полученные данные, возможно, рассматривать как подтверждение теории опухолевого поля и метахронного рака, с мультифокальной инициацией, последующей спонтанной промоцией и прогрессией в одном из этих участков, при сохранении аберраций, в том числе и паттерна экспрессии микроРНК в остальных участках.

Выводы. Уровень экспрессии онкогенных микроРНК-21, -223 значимо и последовательно повышается в ряду от хронического неатофического гастрита до аденокарциномы желудка кишечного типа, что отражает важную роль этих микроРНК в процессе канцерогенеза рака желудка. МикроРНК-21 и -223 могут быть использованы как биомаркеры для прогнозирования риска развития аденокарциномы желудка.

Литература:

  1. Jemal A. [et al.] Global cancer statistics // CA Cancer J Clin. — 2011. — № 61. — C. 69–90.
  2. Fletcher C. D. M. Diagnostic histopathology of tumors. — 4th ed. — Ph: Elsevier, 2013. — 2296 c.
  3. Ambros V. [et al.] A uniform system for microRNA annotation // RNA — 2003. — № 9. — С. 277–279.
  4. Kawasaki H., Taira K. Hes1 is a target of microRNA-23 during retinoic-acid-induced neuronal differentiation of NT2 cells // Nature — 2003. — № 423. — С. 838–842.
  5. Wang Y. S. [et al.] Role of miR-145 in cardiac myofibroblast differentiation // MolecularandCellular Cardiology — 2014. — № 66. — С. 94–105.
  6. Brennecke J. et al. Bantam encodes a developmentally regulated microRNA that controls cell proliferation and regulates the proapoptotic gene hid in Drosophila // Cell — 2003. — № 113. — С. 25–36.
  7. Zhang Z. [et al.] miR-21 plays a pivotal role in gastric cancer pathogenesis and progression // Laboratory investigation — 2008. — № 88. — С. 1358–1366.
  8. Nikitina E. G., Urazova L.N, Stegny V. N. MicroRNAs and human cancer // Experimental oncology -2012. — № 34. — С. 2–8.
  9. Farazi T. A. [et al.] MicroRNAs in Human Cancer // Advances in experimental medicine and biology — 2013. — № 774. — С. 1–20.
  10. Esquela-Kerscher A., Slack F.J. Oncomirs — microRNAs with a role in cancer // Nature reviews. Cancer — 2006. — № 6. — С. 259–269.
  11. Zhu Y. [et al.] MicroRNAs up-regulated by CagA of Helicobacter pylori induce intestinal metaplasia of gastric epithelial cells // PLoS One — 2012. — № 7. — С. 135–147.
  12. Feng Y. [et al.] FoxM1 is overexpressed in Helicobacter pylori-induced gastric carcinogenesis and is negatively regulated by miR-370// Molecular cancer research — 2013. — № 11. — С. 834–844.
  13. Liu X. [et al.] miR-23a targets interferon regulatory factor 1 and modulates cellular proliferation and paclitaxel-induced apoptosis in gastric adenocarcinoma cells // PLoS One — 2013. — № 9. — С. 647–660.
  14. Baud J. [et al.] Helicobacter pylori initiates a mesenchymal transition through ZEB1 in gastric epithelial cells // PLoSOne — 2013. — № 8. — С. 603–615.
  15. Lu J. et al. MicroRNA expression profiles classify human cancers // Nature — 2005. — № 435. — С. 834–835.
  16. Hackl M. [et al]. miR‐17, miR‐19b, miR‐20a, and miR‐106a are down‐regulated in human aging // Aging cell — 2010. — № 9. — С. 291–296.
  17. Shrestha S. [et al.] A systematic review of microRNA expression profiling studies in human gastric cancer // Cancer Medicine — 2014. — № 9. — С. 878–888.
  18. Mohammadian F. [et al.] Down regulation of miR-18a, miR-21 and miR-221 genes in gastric cancer cell line by chrysin-loaded PLGA-PEG nanoparticles // Artificial cells, nanomedicine, and biotechnology — 2016. — № 15. — С. 1–7.
Основные термины (генерируются автоматически): et al, слизистой оболочки, слизистой оболочки желудка, рака желудка, желудка кишечного типа, экспрессии микроРНК, аденокарциномы желудка кишечного, раке желудка, экспрессии микроРНК-21, антрального отдела желудка, желудка подростков, раком желудка, хронический атрофический гастрит, слизистой оболочки желудков, биоптатов слизистой оболочки, изменения слизистой оболочки, исследованных микроРНК, слизистой оболочки антрального, рака желудка кишечного, аберрантной экспрессии микроРНК.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle