ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОРНК В КАЧЕСТВЕ БИОМАРКЕРОВ САХАРНОГО ДИАБЕТА

ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОРНК В КАЧЕСТВЕ БИОМАРКЕРОВ САХАРНОГО ДИАБЕТА

Венгржиновская Оксана Игоревна

Бондаренко Ирина Зиятовна

APPLICATION OF MICRORNA AS BIOMARKERS OF DIABETES MELLITUS

Oksana Vengrzhinovskaya

Irina Bondarenko

Введение.

Сахарный диабет (СД) – эпидемия 21-го века, с каждым годом растет количество пациентов с этим заболеванием. Возникает СД при нарушении выработки инсулина или нарушении толерантности к инсулину, но клинические проявления появляются лишь когда уже есть нарушения углеводного обмена. СД гетерогенная группа заболеваний, при которой нарушаются все виды обмена, в основном углеводный, приводящая в итоге к дисфункции органов и ряду осложнений. У здоровых пациентов инсулин стимулирует поглощение глюкозы мышцами, жировой тканью и другими органами для поддержания нормального уровня гликемии. Но при увеличении инсулинорезистентности в сочетании с нарушением транспорта глюкозы – выработка инсулина поджелудочной железой увеличивает, что в дальнейшем приводит гиперинсулинемии.

Одно из опасных осложнений СД, это кардиометаболический синдром, его звеньями патогенеза как раз и являются - инсулинорезистентность и гиперинсулинемия, которые связаны с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний. хроническая сердечная недостаточность (ХСН). -одним из таких заболеваний, она развивается за счет ремоделирования миокарда и относиться к необратимым осложнениям СД. В связи с тем, возникает повреждение кардиомиоцитов и в дальнейшем фиброз миокарда. Все эти факторы ведут к диабетической кардиомиопатии - грозному осложнению СД, которое повышает уровень смертности пациентов. Гипергликемия и гиперлипидемия при СД приводят к нарушению сердечой функции и в дальнейшем к ремоделированию миокарда, следовательно, диабет-индуцированный сердечный фиброз является ключевым фактором изменений при диабетической кардиомиопатии. Последние исследования показывают, что именно микроРНК играют главную роль развитии диабетического фиброза миокарда.

Основным органом, отвечающим за регуляцию углеводного обмена является поджелудочная железа. Основная масса клеток поджелудочной железы осуществляет экзокринную функцию - через выводные протоки в двенадцатиперстную кишку пищеварительные ферменты, а меньшая часть клеток представлена панкреатическими островками (insulae pancreaticae), которые и относятся к эндокринным железам. Эндокринная часть поджелудочной железы образована панкреатическими островками ( островки Лангерганса), состоящими из инсулоцитов, в которых различают 5 разных видов клеток : альфа-клетки, продуцирующие глюкагон, бета-клетки, синтезирующие инсулин, дельта-клетки, образующие соматостатин, D1-клетки, выделяющие вазоактивный интестинальный петид и PP-клетки, вырабатывающие панкреатический полипептид. Альфа и Бета-клетки поджелудочной железы регулируют углеводный обмен с помощью инсулина и глюкагона, которые играют центральную роль в биологических процессах и энергетическом гомеостазе. Дисфункция островков приводит к нарушению регуляции уровня гликемии, что ведет к ряду осложнений, включая сердечно-сосудистые заболевания, нейропатию, нефропатию и ретинопатию. Высокий уровень глюкозы в крови - гипергликемия, в случае СД 1 типа, проявляется только когда более 80% островковых бета-клеток уже поражены. Во же время развития СД 2 типа длительно поддерживается нормогликемия, прежде чем прогрессировать до клинических проявлений: нарушения толерантности к глюкозе и нарушения глюкозы натощак [1]. Раннее выявление дисфункции островковых клеток, позволит отсрочить или облегчить начало СД посредством терапевтических вмешательств.

Последние научные достижения по амплификации и обнаружения нуклеиновых кислот в крови позволили использовать высокочувствительные методы для корреляции профилей экспрессии генов с конкретными заболеваниями. Множество исследований показали, что существует избирательная экспрессия циркулирующих микроРНК (microRNA), ассоциированных с СД. В данном обзоре приведен ряд исследований, показывающих роль определения определенных microRNA в качестве потенциальных биомаркеров СД, и использования их в качестве мониторинга течения СД.

В настоящее время для выявления наличия СД оценивают уровень гликемии, гликированного гемоглобина (HbA1c), клиническую картину и ряд опросников, к примеру, австралийский опросник оценки риска диабета 2 типа (AUSDRISK) [2]. Но, как было упомянуто ранее, отклонение данных показателей, выявляется уже при стойкой дисфункции углеводного обмена. Следовательно, необходимо выявление новых биомаркеров для раннего выявления СД.

При СД 1 типа определяются: аутоантитела к островковым антигенам - инсулину (IAA), декарбоксилазе глутаминовой кислоты (GAD), цитоплазматическим антигенам островковых клеток (ICA), переносчику цинка 8 (ZnT8) и протеину, подобному тирозинфосфатазе (IA-2 / ICA512) [3]. Эти биомаркеры, наряду с уровнем С-пептида, могут указывать на аутоиммунную реакцию и функцию бета-клеток соответственно, но не могут использоваться для измерения начала и скорости гибели бета-клеток. Потенциальные биомаркеры СД должны соответствовать следующим критериям: высокоселективные и специфические, устойчивы к физиологическим изменениям, легко выявляемые в кровотоке, легкосинтезируемые и присутствующие в кровотоке до начала необратимой потери массы бета-клеток.

MicroRNA – это класс малых некодирующих РНК, регулирующих трансляцию генов. В различных условиях клетки выделяют микроРНК, которые являются важными медиаторами межклеточной коммуникации и координируют биологические функции, включая ангиогенез, инвазию опухолевых клеток и иммунный ответ. MicroRNA являются устойчивыми к деградации биомаркерами, они специфичны ткани в который синтезируются, что делает их надежными биомаркерами. [4] Современные технологии амплификации, секвенирования и анализа нуклеиновых кислот (НК) позволяют идентифицировать микроРНК, продуцируемые и панкреатическими островками в стрессовых условиях, что поможет выявить преддиабет и сахарный диабет на доклинической стадии. Но многие патогенетические механизмы, лежащие в основе развития СД , до сих пор остаются неизвестным. Сложность проведения генетических исследований, а также стоимость проведения проведения крупных рандомизированных исследований для выявления роли микроРНК в патогенезе СД. Данный обзор посвящен роли микроРНК, действующих как эпигенетические регуляторы при развитии нарушений углеводного обмена.

Методы. Проведен анализ литературных обзоры и оригинальных клинических исследований опубликованные в PubMed, Web of Science и Scopus до 2008 года.

Результаты и обсуждение.

Использование microRNA как биомаркер СД 1 типа

Инфильтрация иммунными клетками - это первое событие, которое приводит к значительному снижению бета-клеток и гипергликемии. Были проведены исследования по выявление микроРНК которые ассоциированы с развитием СД 1 типа. У детей без СД (но положительных по наличию аутоантителам), в исследовании T1D TrialNet Pathway to Prevention, быо выявлено, что повышенные уровни miR-29a-3p, miR-21-3p и miR-424-5p были более ассоциированы с развитием СД1 в течение 2 лет наблюдения [5]. В другом когортном исследовании детей без СД, но островковыми аутоантителами выявили повышение miR-339-3p , и при этом снижение miR-497-5p был снижен [6]. Также в данном исследовании выявили отрицательную корреляцию miR-342-3p и положительную корреляцию miR-144-5p с титрами антител к антигену инсулиномы-2 . По данным другого исследование положительных по аутоантителам детей уровень miR-101-3p был повышен только у детей без СД (с множественными аутоантителами) и у детей с недавно начавшимся СД 1 типа, а также положительно коррелировал с уровням аутоантител GAD [7]. Уровни miR-204-5p также продемонстрировали хорошую способность верифицировать аутоантител-положительных детей без диабета от детей с недавно начавшимся СД 1 типа [8]. Из исследованных микроРНК miR-29a-3p, miR-342-3p, miR-148a-3p и miR-93-3p были выявлены у детей с недавно начавшимся СД 1 типа ( менее 1 года), тогда как miR-424-5p, miR-101- 3p, miR-148a-3p и miR-93-3p были выявлены у детей с СД 1 типа длительностью более 1 года. Необходимы дополнительные клинические исследования для оценки потенциал этих микроРНК в качестве ранних биомаркеров СД 1 типа.

В отношении компенсации СД также был проведен ряд исследований. В одном из них была выявлена отрицательная корреляция уровня HbA1c и IDAA1c уровнями miR-200a-3p и miR-155-5p, при длительности СД 1 типа менее 5 лет [9]. Но данная корреляция отсутствовала при стаже СД 1 типа более 5 лет. Возможно исследование уровней данных микроРНК может иметь прогностическую ценность в клинической практике.

В контексте трансплантации островков обнаружено, что уровни miR-375 значительно увеличиваются во время аутотрансплантации островков у пациентов, посредством тотальной панкреатэктомии с аутотрансплантацией островков, но на 7 день наблюдалось нормализация уровня miR-375 [10]. Таким образом, miR-375 является полезным маркером повреждения островковых клеток во время трансплантации.

Использование microRNA как биомаркер СД 2 типа и преддиабета

Примечательно, что количество исследований, проведенных для выявления microRNA, ответственных за развитие СД 2 типа, куда больше, чем исследований по СД 1 типа. Исследования по типу случай-контроль, проведенные в здоровых популяциях с последующим наблюдением на предмет развития преддиабета или СД 2 типа, дают представление о профилях циркулирующих microRNA до начала явных изменений углеводного обмена. Например, у здоровых пациентов без СД, исходные уровни miR-122, miR-15a, miR-197, miR-320a, miR-423 и miR-486 имели обратную связь связаны с прогрессированием нарушений углеводного обмена при последующем наблюдении через 2,5 года [11]. В другом исследовании здоровых взрослых без СД, было выявлено, что miR-320a и miR-486-5p увеличивают вероятность возникновения инсулинорезистентности, в то время как miR-375 снижает ее вероятность [12]. В другой здоровой когорте miR-126, miR-148a и miR-375 положительно коррелировали со значениями гомеостатической модели оценки инсулинорезистентности (HOMA-IR), ри этом была выявлена положительная корреляция miR-29a с оценкой модели гомеостаза значений функции β-клеток (HOMA-B) [13]. В когорте длительного исследования Bruneck пациенты с нормогликемией, у которых развился СД 2 типа в течение 10 лет, были соответствующим образом классифицированы как диабетики на основании снижения уровней miR-15a, miR-126, miR-320, miR-223 [14]. Таким образом оценка уровней microRNA может помочь не только предугадать развитие СД, но и отличить его от других заболеваний.

Также были проведены исследования по оценке сердечно-сосудистого риска. В европейской группе исследования взаимосвязи между чувствительностью к инсулину и риском сердечно-сосудистых заболеваний у пациентов не страдающих диабетом людей с нормальным артериальным давлением, у которых развился преддиабет при 3-х летнем наблюдении, увеличение miR-181a, miR-323-3p, miR- 342-3p, miR-222, miR-483-5p, miR-151-5p, miR-532-3p, miR-142-5p, miR-625, miR-27b и miR-590-3p было ассоциировано с дисфункцией бета-клеток поджелудочной [15], что позволяет использовать их в качестве прогностических биомаркеров. В общем популяционном исследовании с участием 1000 человек повышенные уровни miR-122 коррелировали с ферментами печени, ожирением, воспалением, инсулинорезистентностью и неблагоприятным липидным профилем. Лечение аторвастатином значительно снижало сывороточные уровни miR-122. В течение 15 лет люди с более высоким уровнем miR-122 на исходном уровне были подвержены повышенному риску развития метаболического синдрома или СД 2 типа [16]. В другой группе пациентов до развития СД , miR-192 и miR-193b положительно коррелировали с триглицеридами в сыворотке крови.

Способность сигнатур microRNA предсказать СД должна быть проверена в различных этнических популяциях. Недавние исследования в когорте ханьских китайцев, не страдающих СД , показали , что низкие уровни miR-126 были достоверно связаны с развитием СД 2 типа в будущем [17]. В шведской когорте miR-15a, miR-29b, miR-24, miR-126, miR-144, miR-223, miR-191 и miR-486-5p обратно коррелировали с индексом чувствительности к инсулину. В иракской же когорте miR-197 положительно коррелировала с индексом чувствительности к инсулину, таким образом предполагая ассоциации, специфичные для этнической принадлежности [18]. В целом, специфические сигнатуры miскщRNA обладают способностью предсказывать будущее развитие СД. Необходимы дальнейшие исследования microRNA разных этнических групп. Возможно, что определенные microRNA могут быть обусловлены факторами, связанными с этнической принадлежностью (генетическими или средовыми).

Биомаркеры риска ожирения как фактор развития СД

Уже давно известно, что ожирение увеличивает риск развития СД 2 типа и метаболического синдрома. Хотя это и не является предметом нашего обзора, мы даем краткий обзор microRNA, связанных с признаками ожирения и связанных с ними эффектов на гликемический статус. У детей с ожирением европеоидной расы было выявлено увеличение miR-486-5p / miR-486-3p, miR-142-3p и HOMA-IR вместе со снижением miR-28-3p [19] . Следовательно у здоровых детей в возрасте уровни miR-221, miR-28-3p, miR-142-3p, miR-486-3p и miR-486-5p могут использоваться для оценки риска и классификации ожирения.

У тучных европейцев miR-144-5p, let-7d, miR-34a и miR-532-5p связаны с повышенной инсулинорезистентностью [20]. Интересно, что у пациентов с метаболическим синдромом, включенных в исследование «Практика восстановительной йоги против растяжения при метаболическом синдроме» , потеря веса улучшила профиль microRNA, связанных с метаболическим синдромом [21]. Новые исследования показывают, что физическая активность приносит пользу здоровью при воспалительных заболеваниях, связанных с ожирением, В когорте пациентов с ожирением было выявлено, что выполнение аэробных упражнений после одного раза увеличивало циркулирующие уровни microRNA, связанных с воспалением [22]. Напротив же, в другой когорте, участвовавшей в исследовании Centro Universitario Ricerca Interdipartimentale Attività Motoria (CURIAMO), физические упражнения на протяжении трех месяцев заметно снизили уровни miR-146a-5p, что также коррелировало со снижением общего холестерина и окружности талии [23]. Также положительный эффект от упражнений был подтвержден в исследовании, где программа физических упражнений значительно снизила уровни маркеров воспаления в течение 6 недель. Полученные данные могут свидетельствовать о необходимости регулярной физической активности для снижения воспаления. Одним из методов лечения ожирения является бариатрическая хирургия. Также были проведенных исследования у пациентов после хирургического лечения ожирения. В одном из исследований выявили, что у пациентов, перенесших бариатрическую операцию, уровни miR-125b, miR-378a, miR-192, miR-629, miR-22-5p и miR-15a были снижены [24]. Сходное снижение циркулирующих microRNA также подтвердились и в другой независимой когорте пациентов после бариатрической хирургии [25]. Таким образом, microRNA могут помочь в оценке эффективность программ по снижению веса после бариатрической хирургии.

Основным фактором риска развития СД 2 типа является увеличение инсулинорезистентности. Прогрессирующая резистентность к инсулину вызывает компенсаторную реакцию островков поджелудочной, которая помогает поддерживать гомеостаз глюкозы. Прогрессирование СД приводит к аномальному гликемическому состоянию, характеризующемуся снижением секреторной способности бета-клеток. Несмотря на нарушение углеводного обмена, у пациентов проходят годы, чтобы прогрессировать до явного СД 2 типа, и заболевание часто не диагностируется из-за отсутствия биомаркеров раннего нарушения метаболизма глюкозы. Более того, отличить пациентов до диабета от здорового населения оказалось трудным из-за колебаний в исследуемых диапазонах клинических параметров и влияния факторов образа жизни. В этом отношении, даже если график прогрессировании преддиабета к СД варьируется, отдельные microRNA могут быть использованы для прогнозирования будущего развития СД . В когорте исследования Bruneck miR-126 оставался значимым предиктором СД 2 типа. Случаи СД 2 типа могут быть правильно классифицированы с использованием панели miRNA, включая miR-15a, miR-126, miR-320, miR-223 и miR-28-3p [26]. В двух других клинических исследованиях miR-126 также имел обратную связь с глюкозой натощак, HbA1c и глюкозой через 1 час после приема пищи [27]. Интересно, что уровень miR-126 также связан с длительностью течения СД 2 типа. При недавно диагностированном СД 2 типа ( менее 1 года) уровни сывороточного miR-126 были достоверно ниже , чем при длительном течение СД 2 типа ( более 5 лет) [28]. Если же говорить о биомеркерах СД 2 типа в сравнении со здоровым населением, также было проведено исследование. У пациентов с СД 2 типа были достоверно выше уровни miR-146a, miR-126, miR-30d и miR-148a в сранении со здоровой группой [29]. Также у пациентов с СД 2 типа уровни miR-486, miR-146b и miR-15b положительно коррелировали с уровнем глюкозы в плазме натощак, и эти биомаркеры можно было использовать для дифференциации пациентов с СД2 от здоровой контрольной группы [30]. В отношении преддиабета также есть различия по уровням microRNA. Пациенты с преддиабетом с более высокими уровнями miR-150 и miR-30a-5p или более низкими уровнями miR-375 и miR-15a имели достоверно более высокий риск развития СД 2 типа. Использование биомаркеров может помочь не только в прогнозировании будущего развития болезни, но и в мониторинге эффективности вмешательства. Например, у пациентов с преддиабетом, включенных в исследование CORDIOPREV, повышенные уровни miR-150 и miR-130a-5p были связаны со снижением индекса предрасположенности (передача сигналов инсулина и высвобождение); повышенные уровни miR-150 были связаны со снижением индекса чувствительности к инсулину и индекса мышечной чувствительности к инсулину; и повышенные уровни miR-375 были связаны со снижением индекса печеночной инсулинорезистентности после 4-летнего наблюдения [31]. В одном из крупных исследований выявили microRNA, а именно: miR-7641-3p, miR-136-5p, miR-490-3p, miR-501-5p, miR-127-5p, miR-4532-5p, miR-483-5p и miR- 210-3p, которые отличали пациентов с ожирением, не прогрессирующих, от пациентов с прогрессией, у которых развился СД 2 типа в течение 5-летнего периода наблюдения [32]. Таким образом, использование определенных microRNA и других клинических параметров, включая уровень HbA1c, маркеры воспаления, для классификации состояния здоровья пациентов может помочь в обнаружении заболевания еще до его начала.

MicroRNA помогают также в динамической оценке эффективности терапии ожирения, связанного с развитием СД. Исследование пациентов с метаболическим синдромом после 3-месячного терапевтического вмешательства по снижению веса выявлено, что циркулирующие уровни miR-326, miR-24, miR-425 и miR-652 увеличивались, в то время как циркулирующие уровни miR-106b, miR-140, miR-20b , miR-363, miR-486, miR-532, miR-92a, miR-93 и miR-let7c уменьшились. Среди них изменения в miR-146a, miR-151a, miR-23a, miR-181b, miR-181d, miR-21, miR-221, miR-222, miR-223, miR-23, miR-24 и уровни miR-27b достоверно коррелировали с изменением веса за 3 месяца. Исходные уровни miR-143, miR-145, miR-146, miR-191, miR-221, miR-23a, miR-29a и miR-584 сильно коррелировали с изменением веса через 3 месяца [33]. Что позволяет использовать эти microRNA в качестве биомаркеров эффективности терапии.

На гликемический профиль также возможно влияние уровня витамина D. В одном из исследований индуцированное витамином D увеличение уровней miR-152 отрицательно коррелировало с уровнем HbA1c,и соответсвенно с компенсацией углеводного обмена, тогда как снижение уровней miR-192 положительно коррелировало с уровнем глюкозы натощак у лиц с риском развития T2D [34]. Необходимо дальнейшие исследования для выявления патофизиологических механизмов взаимодействия витамина D и уровня miR-192.  Говоря о компенсации углеводного обмена, необходимо упомянуть еще одно исследование. В китайской когорте пациентов повышенные уровни miR-144, miR-20a и let-7b увеличивали риск развития СД 2типа и положительно коррелировали с HOMA-IR, в то время как пониженные уровни miR-142 отрицательно коррелировали с HOMA-IR [35]. Что показывает возможность использовать данный microRNA как биомаркер компенсации СД 2 типа.

Независимо от типа нарушения углеводного обмена (СД 1 типа, СД 2 типа, преддиабет) в исследовании 871 пациента miR-144-5p обратно коррелировал с уровнями инсулина, обновленными значениями оценки модели гомеостаза (HOMA2) и уровнями триглицеридов. При этом miR-122-5p, miR-184 и miR-339-3p были достоверно связаны с инсулином и HOMA2. miR-144-5p, miR-146b-5p, miR-221-3p, miR-642a-5p и miR-181a-2-3p положительно коррелировали, а miR-148a-3p, miR-15-3p, miR-93 -5p и miR-18-3p обратно коррелировали с уровнем HbA1c. Также у пациентов с нарушением углеводного обмена miR-122-5p был достоверно ассоциирован с индексом HOMA2, тогда как уровень miR-146b-5p была связана с уровнем HbA1c. Помимо этого, было выявлено, что miR-885-5p и miR-106b-5p положительно коррелировали с уровнями глюкозы в сыворотке крови [36]. Эти общие популяционные исследования важны для понимания ассоциации microRNA с параметрами метаболизма глюкозы независимо от статуса заболевания.

Функциональное значение ткани microRNA

Ткань происхождения циркулирующих microRNA крайне важна для установления специфичных факторов, влияющих на их уровень. Однако данное определение трудно осуществить, поскольку microRNA играют разные роли в различных тканях в зависимости и, следовательно, таким, экспрессируются во многих тканях. К примеру, miR-375 обильно экспрессируется островками поджелудочной, но при этом также преимущественно экспрессируется в гипофизе. Хотя островки поджелудочной крайне важны для гомеостаза глюкозы и энергии, скоординированные действия других органов, включая мозг, печень, жировую ткань и мышцы, имеют центральное значение для регуляции метаболизма всего тела. Было выявлено, что miR-150-5p, идентифицированная в кровотоке с отсутствием аутоантител к поджелудочной железе, ожирением или СД 2 типа, была единственной microRNA с преобладающей экспрессией в именно поджелудочной железе [37]. Тем не менее, независимо от источника ткани, microRNA, специфичные для ранних стадий диабета и важны для отличия пациентов, склонных к развитию СД, от здорового населения. Функциональное значение циркулирующих microRNA неясно, многие проведенные исследования предполагают их роль в коммуникации между различными тканями. Однако циркулирующие microRNA также могут быть результатом определенного патологического состояния в ходе заболевания. Например miR-126 в кровотоке у пациентов до развития СД 2 типа было связано с эндотелиальной дисфункцией (вызванной воздействием гипергликемии) и коррелировало с субклиническим и манифестным заболеванием периферических артерий [38]. Необходимы дальнейшие исследования для определения функциональной роли циркулирующих microRNA тканей.

Проблемы установления биомаркеров microRNA

Несмотря на тщательный анализ ряда исследований, данный обзор литературы показал, что известно небольшое количество microRNA связанных с развитием СД 1 и 2 типа, преддиабета и ожирения. Возможно пропустить важные специфические microRNA из-за технических различий в обработке образцов, измерении уровня microRNA, а также в анализе данных. Что касается различий в сыворотке и плазме, необходимо учитывать вклад тромбоцитов в содержание microRNA, они препятствуют точному определению уровня microRNA.При идкальных условиях циркулирующие microRNA должны быть бесклеточными, для отражения истинного патологического состояния организма. Некоторые из представленных здесь исследований использовали пулы проб для анализов, что не идеально для любых анализов. Пулы выборки не предоставляют информации о вариабельности, исходя из предположения, что все люди в когорте идентичны по своему заболеванию и не учитывают коморбидности пациентов. Размер выборки также является важным фактором в определении истинных сигнатур microRNA для конкретного заболевания. В обзор были включены исследования как с малым, так и с большим размером выборки, следовательно важно установить согласованность выявления microRNA в независимых центрах. К примеру, уровень miR-148a был повышен в когорте из 16 впервые диагностированных пациентов с СД 1 типа (Seyhan et al., 2016), при этом данное наблюдение также отмечалось в больших исследованиях из 275 пациентов с недавно начавшимся СД 1 типа (Nielsen et al., 2012). Следовательно, включение всех исследований в наш анализ дает нам возможность оптимизировать и адаптировать будущие исследования к пробелам в литературе. Кроме того, в проанализированных исследований, стратегии по нормализации уровней microRNA варировалиь от эндогенного контроля до экзогенных контрольных добавок. Хотя эндогенные домашние контроли являются стандартными для анализа экспрессии генов, необходимо быть осторожным, прежде чем применять те же контроли при измерении циркулирующих microRNA. Например, в одном из исследований miR-191 использовался в качестве эндогенного контроля для нормализации [39], но далее более поздние исследования подтвердили, что преддиабет и ожирение могут изменять циркулирующие уровни miR-191 [40]. Если оценить с другой стороны, экзогенные контроли с добавками используются для обработки технических различий в экстракции microRNA. Помимо этого, существующие в настоящее время коммерческие наборы рекомендуют нормализовать данные для ввода образца (объем плазмы или сыворотки), а не концентрацию РНК (что является нормой для количественной ПЦР), чтобы избежать ошибки в измерении уровней microRNA.

Заключение:

В данном обзоре приведена доказанная в клинических исследованиях информация о потенциальном использовании сигнатур microRNA, в качестве биомаркеров СД 1 и типа и преддиабета. MicroRNA островковых клеток поджелудочной представляют особый интерес для верификации островкового стресса или повреждения, для прогнозирования развития СД. В целом, из этих исследований, уровни miR-28-3p, miR-142, miR-486, miR-122, miR-15a, miR-320a, miR-126 и miR-375, по-видимому, одинаковы изменялись в сыворотке крови еще до появления каких-либо клинических симптомов. Необходимы дальнейшие исследования на здоровых популяциях для подтверждения данных результатов и обнаружения других microRNA для прогнозирования развития СД 2 типа. В будущих исследованиях следует изучить влияние на циркулирующих microRNA в зависимости от пола, возраста и других факторов (других заболеваний, лекарств, факторов образа жизни). Эти исследования помогут установить microRNA, которые можно использовать в клинической практике для прогнозирования диабета в разных популяциях. Помимо этого стандартизация технологий обнаружения microRNA, а также динамическая оценка корреляций с другими заболеваниями улучшат их прогностическую и диагностическую эффективность для разработки новых стратегий терапевтического вмешательства.

Список литературы:

1. World Health Organization. Global Report on Diabetes; World Health Organization: Geneva, Switzerland, 2016; pp. 1–88.
2. Chen, L.; Magliano, D.J.; Balkau, B.; Colagiuri, S.; Zimmet, P.Z.; Tonkin, A.M.; Mitchell, P.; Phillips, P.J.; Shaw, J.E. AUSDRISK: An Australian type 2 diabetes risk assessment tool based on demographic, lifestyle and simple anthropometric measures. Med. J. Aust. 2010, 192, 197–202
3. Taplin, C.E.; Barker, J.M. Autoantibodies in type 1 diabetes. Autoimmunity 2008, 41, 11–18.
4. Beltrami, C.; Angelini, T.G.; Emanueli, C. Noncoding RNAs in diabetes vascular complications. J. Mol. Cell Cardiol. 2015, 89, 42–50.
5. Snowhite, I.V.; Allende, G.; Sosenko, J.; Pastori, R.L.; Messinger Cayetano, S.; Pugliese, A. Association of serum microRNAs with islet autoimmunity, disease progression and metabolic impairment in relatives at risk of type 1 diabetes. Diabetologia 2017, 60, 1409–1422.
6. AћКkerman, L.; Casas, R.; Ludvigsson, J.; Tavira, B.; Skoglund, C. Serum miRNA levels are related to glucose homeostasis and islet autoantibodies in children with high risk for type 1 diabetes. PLoS ONE 2018, 13, e0191067.
7. Santos, A.S.; Cunha Neto, E.; Fukui, R.T.; Ferreira, L.R.P.; Silva, M.E.R. Increased expression of circulating microRNA 101-3p in type 1 diabetes patients: New insights into miRNA-regulated pathophysiological pathways for type 1 diabetes. Front. Immunol. 2019, 10, 1637.
8. Xu, G.; Thielen, L.A.; Chen, J.; Grayson, T.B.; Grimes, T.; Bridges, S.L., Jr.; Tse, H.M.; Smith, B.; Patel, R.; Li, P.; et al. Serum miR-204 is an early biomarker of type 1 diabetes-associated pancreatic beta-cell loss. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2019, 317, E723–E730.
9. Assmann, T.S.; Recamonde-Mendoza, M.; Puñales, M.; Tschiedel, B.; Canani, L.H.; Crispim, D. MicroRNA expression profile in plasma from type 1 diabetic patients: Case-control study and bioinformatic analysis. Diabetes Res. Clin. Pract. 2018, 141, 35–46.
10. Saravanan, P.B.; Vasu, S.; Yoshimatsu, G.; Darden, C.M.; Wang, X.; Gu, J.; Lawrence, M.C.; Naziruddin, B. Differential expression and release of exosomal miRNAs by human islets under inflammatory and hypoxic stress. Diabetologia 2019, 62, 1901–1914.
11. Flowers, E.; Gadgil, M.; Aouizerat, B.E.; Kanaya, A.M. Circulating microRNAs associated with glycemic impairment and progression in Asian Indians. Biomark. Res. 2015, 3, 22.
12. Flowers, E.; Aouizerat, B.E.; Abbasi, F.; Lamendola, C.; Grove, K.M.; Fukuoka, Y.; Reaven, G.M. Circulating microRNA-320a and microRNA-486 predict thiazolidinedione response: Moving towards precision health for diabetes prevention. Metabolism 2015, 64, 1051–1059.
13. Seyhan, A.A.; Nunez Lopez, Y.O.; Xie, H.; Yi, F.; Mathews, C.; Pasarica, M.; Pratley, R.E. Pancreas-enriched miRNAs are altered in the circulation of subjects with diabetes: A pilot cross-sectional study. Sci. Rep. 2016, 6, 31479.
14. Zampetaki, A.; Kiechl, S.; Drozdov, I.; Willeit, P.; Mayr, U.; Prokopi, M.; Mayr, A.; Weger, S.; Oberhollenzer, F.; Bonora, E.; et al. Plasma microRNA profiling reveals loss of endothelial miR-126 and other microRNAs in type 2 diabetes. Circ. Res. 2010, 107, 810-817.
15. Belongie, K.J.; Ferrannini, E.; Johnson, K.; Andrade-Gordon, P.; Hansen, M.K.; Petrie, J.R. Identification of novel biomarkers to monitor β-cell function and enable early detection of type 2 diabetes risk. PLoS ONE 2017, 12, e0182932.
16. Willeit, P.; Skroblin, P.; Moschen, A.R.; Yin, X.; Kaudewitz, D.; Zampetaki, A.; Barwari, T.; Whitehead, M.; Ramírez, C.M.; Goedeke, L.; et al. Circulating microRNA-122 is associated with the risk of new-onset metabolic syndrome and type 2 diabetes. Diabetes 2017, 66, 347–357.
17. Zhang, T.; Li, L.; Shang, Q.; Lv, C.; Wang, C.; Su, B. Circulating miR-126 is a potential biomarker to predict the onset of type 2 diabetes mellitus in susceptible individuals. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2015, 463,60–63.
18. Wang, X.; Sundquist, J.; Zöller, B.; Memon, A.A.; Palmér, K.; Sundquist, K.; Bennet, L. Determination of 14 circulating microRNAs in Swedes and Iraqis with and without diabetes mellitus type 2. PLoS ONE 2014, 9, e86792.
19. Prats-Puig, A.; Ortega, F.J.; Mercader, J.M.; Moreno-Navarrete, J.M.; Moreno, M.; Bonet, N.; Ricart, W.; López-Bermejo, A.; Fernández-Real, J.M. Changes in circulating microRNAs are associated with childhood obesity. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2013, 98, E1655–E1660.
20. Jones, A.; Danielson, K.M.; Benton, M.C.; Ziegler, O.; Shah, R.; Stubbs, R.S.; Das, S.; Macartney-Coxson, D. miRNA signatures of insulin resistance in obesity. Obesity (Silver Spring) 2017, 25, 1734–1744.
21. Flowers, E.; Kanaya, A.M.; Fukuoka, Y.; Allen, I.E.; Cooper, B.; Aouizerat, B.E. Preliminary evidence supports circulating microRNAs as prognostic biomarkers for type 2 diabetes. Obes. Sci. Pract. 2017, 3, 446–452.
22. Bao, F.; Slusher, A.L.; Whitehurst, M.; Huang, C.J. Circulating microRNAs are upregulated following acute aerobic exercise in obese individuals. Physiol. Behav. 2018, 197, 15–21.
23. Russo, A.; Bartolini, D.; Mensà, E.; Torquato, P.; Albertini, M.C.; Olivieri, F.; Testa, R.; Rossi, S.; Piroddi, M.; Cruciani, G.; et al. Physical activity modulates the overexpression of the inflammatory miR-146a-5p in obese patients. IUBMB Life 2018, 70, 1012–1022.
24. Alkandari, A.; Ashrafian, H.; Sathyapalan, T.; Sedman, P.; Darzi, A.; Holmes, E.; Athanasiou, T.; Atkin, S.L.; Gooderham, N.J. Improved physiology and metabolic flux after Roux-en-Y gastric bypass is associated with temporal changes in the circulating microRNAome: A longitudinal study in humans. BMC Obes. 2018, 5, 20.
25. Bae, Y.U.; Kim, Y.; Lee, H.; Kim, H.; Jeon, J.S.; Noh, H.; Han, D.C.; Ryu, S.; Kwon, S.H. Bariatric surgery alters microRNA content of circulating exosomes in patients with obesity. Obesity (Silver Spring) 2019, 27, 264–271.
26. Zampetaki, A.; Kiechl, S.; Drozdov, I.; Willeit, P.; Mayr, U.; Prokopi, M.; Mayr, A.; Weger, S.; Oberhollenzer, F.; Bonora, E.; et al. Plasma microRNA profiling reveals loss of endothelial miR-126 and other microRNAs in type 2 diabetes. Circ. Res. 2010, 107, 810–817.
27. Rezk, N.A.; Sabbah, N.A.; Saad, M.S. Role of microRNA 126 in screening, diagnosis, and prognosis of diabetic patients in Egypt. IUBMB Life 2016, 68, 452–458.
28. Liu, Y.; Gao, G.; Yang, C.; Zhou, K.; Shen, B.; Liang, H.; Jiang, X. The role of circulating microRNA-126 (miR-126): A novel biomarker for screening prediabetes and newly diagnosed type 2 diabetes mellitus. Int. J. Mol. Sci. 2014, 15, 10567–10577.
29. Seyhan, A.A.; Nunez Lopez, Y.O.; Xie, H.; Yi, F.; Mathews, C.; Pasarica, M.; Pratley, R.E. Pancreas-enriched miRNAs are altered in the circulation of subjects with diabetes: A pilot cross-sectional study. Sci. Rep. 2016, 6, 31479.
30. Bacon, S.; Engelbrecht, B.; Schmid, J.; Pfeiffer, S.; Gallagher, R.; McCarthy, A.; Burke, M.; Concannon, C.; Prehn, J.H.; Byrne, M.M. MicroRNA-224 is readily detectable in urine of individuals with diabetes mellitus and is a potential indicator of beta-cell demise. Genes (Basel) 2015, 6, 399–416.
31. Jiménez-Lucena, R.; Camargo, A.; Alcalá-Diaz, J.F.; Romero-Baldonado, C.; Luque, R.M.; van Ommen, B.; Delgado-Lista, J.; Ordovás, J.M.; Pérez-Martínez, P.; Rangel-Zúñiga, O.A.; et al. A plasma circulating miRNAs profile predicts type 2 diabetes mellitus and prediabetes: From the CORDIOPREV study. Exp. Mol. Med. 2018, 50, 168.
32. Ghai, V.; Baxter, D.; Wu, X.; Kim, T.K.; Kuusisto, J.; Laakso, M.; Connolly, T.; Li, Y.; Andrade-Gordon, P.; Wang, K. Circulating RNAs as predictive markers for the progression of type 2 diabetes. J. Cell. Mol. Med. 2019, 23, 2753–2768.
33. Flowers, E.; Kanaya, A.M.; Fukuoka, Y.; Allen, I.E.; Cooper, B.; Aouizerat, B.E. Preliminary evidence supports circulating microRNAs as prognostic biomarkers for type 2 diabetes. Obes. Sci. Pract. 2017, 3, 446–452.
34. Nunez Lopez, Y.O.; Pittas, A.G.; Pratley, R.E.; Seyhan, A.A. Circulating levels of miR-7, miR-152 and miR-192 respond to vitamin D supplementation in adults with prediabetes and correlate with improvements in glycemic control. J. Nutr. Biochem. 2017, 49, 117–122.
35. Liang, Y.Z.; Dong, J.; Zhang, J.; Wang, S.; He, Y.; Yan, Y.X. Identification of neuroendocrine stress response-related circulating microRNAs as biomarkers for type 2 diabetes mellitus and insulin resistance. Front. Endocrinol. (Lausanne) 2018, 9, 132.
36. Mononen, N.; Lyytikäinen, L.P.; Seppälä, I.; Mishra, P.P.; Juonala, M.; Waldenberger, M.; Klopp, N.; Illig, T.; Leiviskä, J.; Loo, B.M.; et al. Whole blood microRNA levels associate with glycemic status and correlate with target mRNAs in pathways important to type 2 diabetes. Sci. Rep. 2019, 9, 8887.
37. Ludwig, N.; Leidinger, P.; Becker, K.; Backes, C.; Fehlmann, T.; Pallasch, C.; Rheinheimer, S.; Meder, B.; Stähler, C.; Meese, E.; et al. Distribution of miRNA expression across human tissues. Nucleic Acids Res. 2016, 44, 3865–3877.
38.  Flowers, E.; Aouizerat, B.E.; Abbasi, F.; Lamendola, C.; Grove, K.M.; Fukuoka, Y.; Reaven, G.M. Circulating microRNA-320a and microRNA-486 predict thiazolidinedione response: Moving towards precision health for diabetes prevention. Metabolism 2015, 64, 1051-1059.
39. Zampetaki, A.; Kiechl, S.; Drozdov, I.; Willeit, P.; Mayr, U.; Prokopi, M.; Mayr, A.; Weger, S.; Oberhollenzer, F.; Bonora, E.; et al. Plasma microRNA profiling reveals loss of endothelial miR-126 and other microRNAs in type 2 diabetes. Circ. Res. 2010, 107, 810–817.
40. Iacomino, G.; Russo, P.; Marena, P.; Lauria, F.; Venezia, A.; Ahrens, W.; De Henauw, S.; De Luca, P.; Foraita, R.; Günther, K.; et al. Circulating microRNAs are associated with early childhood obesity: Results of the I.Family Study. Genes Nutr. 2019, 14, 2.