Патогенетическая значимость длинных некодирующих РНК в развитии аневризмы торакальной и абдоминальной аорты

Полный текст

Принятые сокращения: АА – аневризма аорты; ААА – абдоминальная аневризма аорты; ВКМ – внеклеточный матрикс; ГМКС – гладкомышечные клетки сосудов; ДЭГ – дифференциально экспрессирующиеся гены; ТАА – торакальная аневризма аорты; circRNA – кольцевые РНК; lncRNA – длинные некодирующие РНК.

Введение

Аневризма аорты (АА) – жизнеугрожающий патологический фенотип, который является важной проблемой общественного здравоохранения в связи c высокой распространённостью, вероятностью инвалидизации, а также летального исхода при таком осложнении патологии, как разрыв аорты [1, 2]. Аневризма может развиться в любом сегменте аорты – в корне, восходящем, нисходящем и других отделах грудной аорты (при торакальной аневризме аорты, ТАА), в брюшной аорте (абдоминальнаяаневризма аорты, ААА), также известны АА смешанного типа, в том числе торакоабдоминальная аневризма аорты (ТААА) [3].

Основным методом лечения ААА является хирургическое вмешательство, что показано не всем пациентам, при этом до 70% малых аневризм даже при консервативном лечении продолжают расти, увеличивая риск разрыва [4]. Поэтому, к сожалению, можно констатировать, что всё ещё не существует надёжного фармакологического подхода, который мог бы замедлить прогрессирование аневризмы и защитить от риска острого разрыва аорты [3–5].

ААА и ТАА рассматриваются как самостоятельные заболевания, различающиеся по этиологии и механизмам образования [6–8]. Разные участки аорты отличаются по эмбриональному происхождению гладкомышечных клеток сосудов (ГМКС) – важных участников патологического процесса при развитии АА [9], а ААА и ТАА (как и АА в пределах конкретных сегментов грудной аорты) характеризуются специфической значимостью этиологических факторов, которые, в свою очередь, определяют клиническую картину заболеваний и влияют на тактику ведения пациентов [3, 10–12].

К категории факторов риска ТАА относят наследственные факторы (наличие некоторых синдромов (Марфана, Лойса–Дитца, Элерса–Данлоса и другие) и несиндромальные заболевания, связанные с патологическими вариантами в генах ACTA2, MYH11, PRKG1, MYLK и других), врождённые патологии (пороки сердца и аорты: двустворчатый аортальный клапан, коарктация аорты, тетрада Фалло и другие), гипертония, атеросклероз (чаще при аневризме нисходящей аорты), дегенеративные изменения, курение, предшествующее расслоение/травматическое повреждение аорты, воспалительный и инфекционный аортит [3]. Менделевские (моногенные) нарушения в качестве первопричины ТАА регистрируют у 20–30% пациентов, ещё у 13–25% пациентов выявляют семейное отягощение [1, 3, 12–18]. В качестве основных факторов риска ААА рассматривают курение, пожилой возраст, мужской пол, в качестве дополнительных – гипертонию и гиперлипидемию, принадлежность к европеоидной расе [3].

Факторы риска развития АА различной локализации не являются высокоспецифичными, а их спектр и значимость постоянно уточняются и дополняются. Так, несмотря на то что моногенные нарушения рассматривают в качестве причины ТАА, при аналогичных патогенных вариантах может регистрироваться и ААА [19, 20]; выявляются также общие предрасполагающие для данных патологий генетические варианты и эпигенетические маркеры [21]. Например, 15,2% мужчин и 30,7% женщин с ААА (в среднем – 19,2%) имеют синхронную или метахронную ТАА [22].

В целом, вне зависимости от этиологических факторов и локализации образование аневризмы является результатом сложных и разнообразных патофизиологических процессов, приводящих к разрушению/ремоделированию внеклеточного матрикса (ВКМ), эластиновых структур медии (средней оболочки сосуда) [6, 23–25]. Эндотелиальные клетки и соединительная ткань являются основными структурными компонентами интимы (внутренняя стенка сосуда); гладкомышечные клетки, эластические волокна, белки коллагена и полисахариды образуют медию (центральную часть сосуда), а соединительная ткань, фибробласты (а также нервы и vasa vasorum) – адвентицию (наружный слой сосуда) [3]. Нарушение структуры и функции данных компонент стенки аорты имеет важное значение в патогенезе АА вне зависимости от этиологии патологического процесса.

Большинство аневризм брюшной и грудной аорты протекает бессимптомно до разрыва, но может выявляться при диагностических исследованиях [8, 26, 27]. Возраст манифестации АА варьирует, при этом отмечается увеличение среднего возраста проявления болезни в ряду: генетически обусловленные – семейные – спорадические случаи АА [3, 15, 28]. Но даже для генетически обусловленных АА средний возраст манифестации составляет около 40 лет (возрастной диапазон – 17–89 лет) [28], что указывает на потенциальную значимость внешнесредовых воздействий для инициации патологических событий. Поэтому важным представляется поиск маркеров ранних этапов развития патологии, которые могут представлять интерес для разработки новых специфичных для лечения АА лекарственных препаратов. К данной категории относится широкий спектр регуляторных РНК, таких как микроРНК, длинные некодирующие РНК (lncRNA), кольцевые РНК (circRNA) и другие. Молекулы указанных типов показали высокую информативность в отношении диагностической значимости, вовлечённости в патогенез, а также оказались перспективными для разработки на их основе новых лекарственных препаратов, в том числе для заболеваний сердечно-сосудистой системы и, в частности, аневризмы аорты [5, 29–36].

Среди регуляторных РНК особое внимание привлекают lncRNA – относительно недавно открытый, но активно исследуемый класс регуляторных молекул. К lncRNA относят РНК размером свыше 200 нуклеотидов [35, 37]. Известно большое число транскриптов lncRNA и кодирующих их генов. На 11 октября 2023 г. в базе NONCODE (NONCODE v5: http://www.noncode.org/index.php) [38] для человека зарегистрированы 173 112 транскриптов, кодируемых 96 411 генами, в базе GENCODE (https://www.gencodegenes.org/human/stats_43.html) [39] – 19 922 и 58 246 транскриптов и генов соответственно. Кольцевые регуляторные РНК (circRNA) – разновидность длинных некодирующих РНК, которые замкнуты в кольцо и образуются в результате обратного сплайсинга кодирующих и некодирующих транскриптов [40, 41].

lncRNA обладают различными функциями: участвуют в регуляции транскрипции, контролируют стабильность мРНК и других РНК, регулируют эффективность функционирования РНК, взаимодействуют с белковыми молекулами (транскрипционными факторами, эпигенетическими модуляторами) и т.д. [37, 41, 42]. lncRNA и circRNA могут выполнять роль конкурирующей эндогенной РНК (сеRNA) и выступать в качестве «молекулярной губки» для разных классов РНК (в том числе и микроРНК). Врезультате формируются регуляторные сети lncRNA(circRNA)/микроРНК/мРНК (сеRNA-сети, в некоторых публикациях обозначаются как ceRNA-оси), влияющие на функциональное состояние клетки (соответственно органа и организма в целом), которые при определённых условиях либо способствуют развитию патологии, либо противодействуют этому неблагоприятному процессу [34, 43, 44]. Так, показано, что некодирующие регуляторные РНК (микроРНК, circRNA, lncRNA) являются важными регуляторами развития и функционирования сердечно-сосудистой системы и факторов риска широкого спектра заболеваний данной системы [34, 45].

Выявление регуляторных сетей с участием длинных некодирующих РНК, оценка их функциональной и патогенетической значимости представляют интерес для понимания патогенеза болезней, а также создают основу для разработки новых препаратов, способствующих предотвращению развития патологического процесса и/или лечению уже развившихся заболеваний [34, 36, 45–48].

Цель настоящего обзора заключалась в обобщении накопленных к настоящему времени данных о роли lncRNA и circRNA в развитии АА различной локализации.

Поиск научных публикаций проведён в зарубежных (PubMed) и отечественных (eLibrary) электронных библиотеках. В качестве ключевых слов для поиска выступали отдельные термины/обозначения/заболевания/гены и их сочетания: аневризма аорты, аневризма грудной аорты (торакальная АА), аневризма брюшной аорты (абдоминальная АА), длинные некодирующие РНК, конкурирующая эндогенная РНК.

Особенности экспрессии lncRNA при аневризме аорты

Одним из первых этапов изучения роли lncRNA при АА является поиск дифференциально экспрессирующихся генов (ДЭГ), кодирующих данный класс РНК. До середины 2010-х гг. подобного рода исследований на уровне транскриптома при АА практически не проводилось [49]. Поэтому к настоящему времени в связи с непродолжительным периодом исследований (менее 10 лет) опубликовано небольшое число работ, посвящённых анализу экспрессионных профилей lncRNA при АА (табл. 1).

При проведении транскриптомных исследований чаще исследовались образцы тканей аорты от пациентов с ААА, чем с ТАА, и реже анализировались lncRNA в образцах крови [50]. В целом, наблюдается большой разброс в оценках числа ДЭГ lncRNA и circRNA и в соотношении генов с повышенным и пониженным уровнем экспрессии в образцах от пациентов с данными патологиями (табл. 1).

 

Таблица 1. Дифференциальная экспрессия lncRNA и circRNA при аневризме аорты

Патология#	Объект исследования	lncRNA/circRNA*
		всего ДЭГ	уровень экспрессии
			повышен	снижен
РТА [46]	человек, ткань аорты	269	159	110
ТАА [51]	человек, ткань восходящей аорты	147	104	43
СTAA [52]	человек, ткань восходящей аорты	1105	151	954
ААА [53]	человек, ткань аорты	3688	1582	2106
ААА [54]	человек, ткань аорты, реанализ данных [53]	2093	896	1197
ААА [55]	человек, ткань аорты	2976	1352	1624
ААА [56]	человек, ткань аорты	2046	425	1621
ААА, 3 группы сравнения: N – норма; SQ – до эндоваскулярного восстановления АА; SH – после эндоваскулярного восстановления АА [50]	человек, кровь, 3 группы сравнения: SH – SQ – N	179
	человек, кровь, SH – SQ	353	167	186
	человек, кровь, SH – N	341	214	127
	человек, кровь, SQ – N	327	216	111
	человек, кровь, 3 группы сравнения: SH – SQ – N	440*
	человек, кровь, SH – SQ	138*	57*	81*
	человек, кровь, SH – N	162*	47*	115*
	человек, кровь, SQ – N	167*	71*	96*
ААА [57]	человек, ткань аорты	65*	30	35
Экспериментальная ААА [58]	мыши, ткань аорты	413*	271*	142*
ААА [59]/[60]/[61]/[62]	ткань аорты: GSE144431	27*/382*/ 517*/142*	17*/-/ 225*/-	10*/-/ 292*/-

Примечание. # Для всех случаев, за исключением специально отмеченных, сравнение проводилось между образцами с АА и без АА; РТА – расслоение грудной аорты; ТАА – аневризма торакальной аорты, СТАА – спорадические случаи аневризмы торакальной аорты, ААА – аневризма абдоминальной аорты. * Отмечены данные, полученные для circRNA; через «/» приведены оценки разных авторов исследований, полученные на основании анализа идентичных источников данных. GSE – номер первичных данных из Базы данных Национального центра биотехнологической информации по экспрессии генов (NCBI_GEO, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/).

 

Наибольшее число ДЭГ lncRNA (1105) зарегистрировано между тканями при спорадической форме ТАА и нормальной тканью аорты, причём наиболее часто регистрировали снижение экспрессии (954 lncRNA с порогом кратности различий < 0,5), по сравнению с увеличением (151 lncRNA с кратностью различий > 2,0) экспрессии генов lncRNA [52]. При расслоении грудной аорты и при аневризме восходящего отдела грудной аорты число зарегистрированных ДЭГ было меньше, и не столь выражены были различия по числу генов lncRNA с повышенным и пониженным уровнем экспрессии [46, 51]. В частности, 269 генов lncRNA были аберрантно экспрессированы (159 с повышенной и 110 с пониженной экспрессией) при расслоении грудной аортычеловека [46], 147 – при ТАА (в том числе 104 были гипер- и 43 гипоэкспрессированы) [51].

При ААА в ткани аорты число ДЭГ lncRNA превышало несколько тысяч, но меньшее их количество регистрировали для circRNA (табл. 1). Кроме того, изменённые профили экспрессии lncRNA при развитии ААА были установлены не только в ткани аорты [53–55], но и в крови пациентов, причём различия в образцах крови наблюдали между тремя группами сравнения: между пациентами с ААА до и после эндоваскулярного восстановления АА, а также между данными группами пациентов и индивидами с непоражёнными артериями [50]. В крови пациентов с АА регистрировали изменения и для других lncRNA: выявлено снижение в плазме крови пациентов с ТАА уровней lncRNA LUCAT1 (уровень данной lncRNA снижался и в ткани аорты) и SMILR [63], увеличение в периферической крови пациентов с ААА уровней lncRNA NEAT1 [64]. Более чем в 6 раз был повышен уровень HIF1A-AS1 в крови пациентов с ТААА [65]. Эти данные указывают на то, что при развитии АА возможны системные изменения в профилях экспрессии регуляторных РНК (в том числе и lncRNA), выходящих за границы поражённых тканей.

Из приведённых материалов (табл. 1) следует, что число ДЭГ lncRNA и circRNA может существенно различаться по данным разных авторов. Оценки числа ДЭГ могут различаться в разных публикациях в связи со специфичностью использованныхподходов и критериев для выделения таких генов (как это наблюдается для circRNA при реанализе данных GSE – см. табл. 1), а также могут зависеть от клинических особенностей включённых в выборки пациентов. Wang J. et al. [58] в экспериментальной модели ААА у мыши при использовании в качестве критерия отнесения к ДЭГ кратности различий между сравниваемыми группами в пределах 2–5 раз регистрировали 186 circRNA с повышенным уровнем экспрессии и 109 circRNA – с пониженным, при кратности различий в 5–10 раз – 65 и 28 circRNA соответственно, а при кратности различий более чем в 10 раз таких circRNA было выявлено 20 и 5 соответственно. При анализе подгрупп пациентов с ТАА с учётом сопутствующей патологии установлен более высокий уровень экспрессии lncRNA lnc-HLTF-5 в подгруппе с гипертонией, чем в подгруппе без данной патологии [51].

В ряде транскриптомных исследований, наряду с анализом lncRNA/circRNA, оценивались изменения уровня экспрессии мРНК и микроРНК, что позволило выявить скоррелированные изменения уровней для различных типов РНК и установить потенциальные регуляторные сети. Так, на основании ДЭГ ткани аорты при спорадической ТАА была сформирована сеть, включающая 277 lncRNA и 50 мРНК (корреляция по уровню экспрессии составила > 0,97), которая состояла из 327 узлов и 514 связей (рёбер) [52]. Сеть, состоящая из 416 узлов и включающая 573 пары совместно экспрессирующихся lncRNA и мРНК, была сформирована для ДЭГ в ткани аорты при ААА, причём для 371 пары lncRNA и мРНК была характерна положительная, а для 202 пары – отрицательная корреляция по уровню экспрессии [53], что предполагает возможное участие данных lncRNA в формировании сетей сеRNA. В другом исследовании [50] для ДЭГ в ткани при ААА установлена сеть из 15 lncRNA, 63 микроРНК и 57 мРНК.

Tian L. et al. [54] создали две сети, отличающиеся по направленности изменений уровня экспрессии lncRNA, микроРНК и мРНК: одну сеть с «активирующей» регуляцией уровня мРНК при помощи lncRNA (повышен уровень мРНК и lncRNA, понижен уровень микроРНК) и вторую – с «ослабляющей» регуляцией (понижен уровень мРНК и lncRNA, повышен уровень микроРНК). «Активирующая» сеть lncRNA/микроРНК/мРНК содержала 38 lncRNA, 374 мРНК, 27 микроРНК и 2021 связь (ребро), тогда как сеть с «ослабляющей» регуляцией включала 28 lncRNA, 238 мРНК, 12 микроРНК и 729 рёбер.

На основании анализа профилей экспрессии наборов данных GSE57691 (образцы аорты от пациентов с ААА и здоровых доноров), представленных в базе Gene Expression Omnibus, были выявлены 9 дифференциально экспрессирующихся lncRNA [66]. Из числа этих lncRNA 5 (TTTY7B, HCG27, MIAT, TTTY4C, SNHG3) являлись узловыми в сети взаимодействия lncRNA/микроРНК/мРНК (сеть также включала 34 микроРНК, 112 мРНК и 275 рёбер (связей)). Несколько сетей были сформированы с участием circRNA для ДЭГ при ААА, их структура различалась по данным разных исследователей и была представлена следующими компонентами: 19 circRNA, 68 микроРНК и 36 мРНК [61]; 3 circRNA, 4 микроРНК и 17 мРНК [60]; 79 circRNA, 21 микроРНК и 49 мРНК [50].

Таким образом, при развитии АА вне зависимости от локализации патологического процесса регистрируют изменения по уровню экспрессии некодирующих регуляторных РНК. При этом наблюдается скоррелированность изменчивости уровня различных классов РНК, и с учётом структурных особенностей данных молекул были сформированы сети, в которых lncRNA и circRNA выступают в качестве сеRNA.

Формирование различных функциональных сетей между молекулами РНК разных классов (lncRNA, сircRNA, микроРНК и мРНК) может отражать различные аспекты функционирования клеток и тканей, в том числе и универсальных, не связанных с развитием патологии. Поэтому важным этапом является выявление тех звеньев сети, которые значимы для развития или прогрессирования патологии. В дальнейшем среди ДЭГ lncRNA/сircRNA и выявленных сетей взаимодействия был проведён поиск высокоспецифичных и/или функционально значимых для патогенеза АА различной локализации регуляторных РНК и патогенетически значимых метаболических путей, в которые они вовлечены [46, 52, 54, 55, 62].

Связь lncRNA И circRNA с патогенетически значимыми при аневризме аорты показателями

Развитие АА наблюдается вследствие изменения структурно-функциональных особенностей гладкомышечных и эндотелиальных клеток сосудов, ремоделирования внеклеточного матрикса и, в определённой степени, активации воспалительныхпроцессов. Поэтому при аневризме на молекулярном уровне регистрируют патогенетически значимые изменения структуры генов и функционирования кодируемых ими белковых продуктов, связанных именно с данными компонентами аорты (табл. 2). Соответственно, можно ожидать, что именно на уровне данных клеток и молекул будут наблюдаться значимые регуляторные события с участием lncRNA и circRNA. Действительно, согласно как биоинформатическим, так и экспериментальным исследованиям, lncRNA, уровень которых меняется при развитии АА, потенциально (через формирование сеRNA-сетей) могут вовлекаться в регуляцию экспрессии генов, продукты которых участвуют в патогенезе данной аортопатии. Так, Tian L. et al. [54] установили, что при ААА пять ключевых lncRNA (взаимодействуют более чем с 5 различными микроРНК) с повышенным уровнем в ткани аорты (NEAT1, CDKN2B-AS1, SCARNA10, AC005224.4, SENP3-EIF4A1) участвуют в регуляции передачи сигнала, фосфорилировании аминокислот белков, в иммунном ответе, апоптозе/анти-апоптозе и других процессах, а lncRNA с пониженной экспрессией (ZNRD1-AS1) – в регуляции транскрипции, клеточной пролиферации, развитии мышц и сердца, дифференцировке клеток, адгезии между клеткой и матриксом.

 

Таблица 2. Патогенетически значимые для развития АА структурные компоненты, метаболические пути и биохимические маркеры (по литературным источникам [3, 6, 23, 49, 67])

Класс маркеров	Показатели
Основные структурные компоненты	– гладкомышечные клетки сосудов (ГМКС); – эндотелиальные клетки; – эластические волокна; – внеклеточный матрикс; – Т-, В-лимфоциты, макрофаги
Патологические процессы и проявления на молекулярном, клеточном и гистологическом уровнях	– апоптоз ГМКС и уменьшение количества ГМКС; – изменение функции ГМКС (переход с сократительного на синтетический фенотип); – накопление в ГМКС фибриллина, фибронектина и тенасцина, снижение уровня данных белков во ВКМ; – нарушение связи ГМКС с эластическими волокнами; – разрушение эластических, коллагеновых волокон и других белков ВКМ; – образование кистообразных пространств, заполненных базофильным мукоидным веществом, накопление коллагена и гликозаминогликанов, гиалина; – фиброз, кальцификация, внеклеточное отложение жирных кислот; – экспрессия эндотелиальными клетками межклеточной адгезивной молекулы-1 (ICAM-1) и адгезивной молекулы клеток сосудов-1 (VCAM-1); – усиление пролиферации эндотелиальных клеток; – инфильтрация стенки аорты Т- и В-лимфоцитами, макрофагами; – дилатация и образование аневризм грудного отдела
Сигнальные пути	TGF-β1/Smad2/3, TGFBR1/2, TGFB2/3, NOTCH1, ANGII, PI3K/AKT, MAPK, NF-κB, BMP, WNT/β-катенина, Ras, Ca2+, кальмодулина, RapI, рецептора Т-клеток
Белки, кодируемые генами, патогенные варианты которых приводят к развитию АА	– ГМКС-специфичный альфа-актин, ACTA2; – коллаген 3-го типа {↓}, COL3A1; – фибриллин-1 {ГМКС ↑, ВКМ ↓}, FBN1; – тяжёлая цепь миозина 11, MYH11; – киназа лёгкой цепи миозина, MYLK; – cGMP-зависимая протеинкиназа типа I, PRKG1; – трансформирующий фактор роста β 2-го и 3-го типов, TGFB2 и TGFB3; – внутриклеточный TGF-бета-фактор, SMAD3; – рецепторы 1-го и 2-го типов к TGF-β, TGFBR1 и TGFBR2; – белок цитоскелета филамин А, FLNA; – член 10 облегчённых переносчиков глюкозы, семейства растворённых переносчиков 2, SLC2A10; – протоонкоген, SKI; – бигликан, BGN; – лизин-оксидаза, LOX
Белки с доказанной патогенетической значимостью на биохимическом уровне	– молекулы клеточной адгезии – селектин L {↑}, SELL (CD62L); селектин P {↑}, SELP (CD62); межклеточная адгезивная молекула-1{↑}, ICAM-1; адгезивная молекула клеток сосудов-1 {↑}, VCAM-1; – протеазы и их ингибиторы – матриксные металлопротеиназы {↑} MMP2, MMP9, MMP1; катепсины {↑} B/D/K/S, CTSB/CTSD/CTSK/CTSS; тканевые ингибиторы металлопротеиназ {↓} 1 и 2, TIMP1 и TIMP2; активатор плазминогена, урокиназа {↑}, PLAU; активатор плазминогена тканевого типа {↑}, PLAT; цистатин С {↓}, CST3; – цитокины, хемокины, маркеры воспаления – представитель β-хемокинов, MCP-1 (CCL2) {↑}; интерлейкины {↑}: IL-1β, IL-6, IL-8, IL-17, IL-23; фактор некроза опухоли-α, TNF-α {↑}; TNFα-конвертирующий энзим, TACE {↑}; – компоненты и функциональные молекулы внеклеточного матрикса – фибронектин, FN1 {в ГМКС ↑, во ВКМ ↓}; интегрин α5β1 {↓}, ITGA5; коллагеназа 1-го типа, ММP8 {↑}; коллаген 1-го типа, COL1A1 {↓}; трансформирующий фактор роста β, TGFB1{↑}; инсулиноподобный фактор роста, IGF1 {↓}; белки 1-го {↑} и 3-го {↑} типов, связывающие IGF1, IGFBP-1 и IGFBP-3; – эндотелиальные клетки – тенасцин Х, TNXB {в ГМКС ↑, во ВКМ ↓}; фактор роста эндотелия сосудов B, VEGFB {↑}; – регуляторы неоангиогенеза – ангиопоэтины 1 и 2, ANGPT1 и ANGPT2; рецептор ангиопоэтинов 2, TEK

Примечание. {↑} и {↓} отмечены соответственно увеличение и снижение уровня указанных белков при развитии АА.

 

При анализе обогащения дифференциально экспрессирующихся при ААА генов, включённых в сеRNA-сети, установлено, что повышенный уровень экспрессии (4 пары circRNA – мРНК) был характерен для генов, задействованных по генной онтологии (GO) в таких путях, как «иммунный ответ», «воспалительная реакция» и «активность хемокинов», по KEGG – «взаимодействие цитокин-цитокиновых рецепторов» и «сигнальный путь хемокинов», а пониженный уровень (5 пар circRNA – мРНК) наблюдали для генов, значимых для процессов «сокращение мышц», «Z-диск», «связывание актина», «сокращение гладких мышц сосудов» и «метаболизм тирозина» [62]. Среди генов с повышенной экспрессией были CD8A, кодирующие субъединицу α рецептора IL-10 (IL10RA), семафорин 4A (SEMA4A) и белок, индуцирующий миграцию клеток и связывающий гиалуронан (CEMIP), среди генов с пониженной экспрессией – ATOH8, PRUNE2, кальпонин 1 (CNN1), транскрипционный фактор ZBTB16, склеростин (SOST), TMEM47, FBXO32 и ядерный фактор IA (NFIA) [62]. Продукты, кодируемые данными генами, вовлечены в разнообразные метаболические пути, в том числе и значимые для патогенеза АА.

Транскрипционный фактор ATOH8 участвует в регуляции дифференцировки эндотелиальных клеток, SEMA4A является активатором Т-клеточного иммунитета и подавляет опосредованные фактором роста эндотелия сосудов (VEGF) миграцию и пролиферацию эндотелиальных клеток (in vitro) и ангиогенез (in vivo), PRUNE2 вовлечён в процессы апоптоза, трансформацию клеток и синаптические функции, CNN1 регулирует пролиферацию ГМКС, TMEM47 – организацию клеточных соединений в эпителиальных клетках, CEMIP – эпителиально-мезенхимальный переход (источники: База данных Национального центра биотехнологической информации (NCBI, https://www.ncbi.nlm.nih.gov) [68]).

По данным Wang S. et al. [57], дифференциально экспрессирующиеся circRNA в ткани аорты при ААА потенциально значимы для регуляции генов, задействованных в биологических процессах «клеточная адгезия», «воспалительная реакция», «организация ВКМ», «разборка ВКМ», «регуляция разборки ВКМ» и «регуляция сборки ВКМ», основными клеточными компонентами были «ВКМ», «клеточное соединение», «белки ВКМ» и «внеклеточная область», по KEGG обогащены пути, связанные с ВКМ, включая сигнальный путь TNF, сигнальный путь NF-κB, взаимодействие ECM-рецептора и сигнальный путь PI3K-Akt.

По данным Nie H. et al. [66], при ААА пять дифференциально экспрессирующихся lncRNA (TTTY7B, HCG27, MIAT, TTTY4C, SNHG3), включённых в сеRNA-сети, участвуют в трансляции генов, кодирующих продукты, вовлечённые в связывание белков, передачу сигнала, транскрипцию ДНК и РНК, развитие и дифференцировку клеток. В ткани аорты пациентов с ААА зарегистрирован повышенный уровень экспрессии lncRNA NUDT6, для которой in vitro показано, что сверхэкспрессия нарушает миграцию ГМКС, ограничивает их пролиферацию и усиливает апоптоз [69].

Наряду с результатами биоинформатического анализа на основании данных транскриптомных исследований, о потенциальной значимости отдельных lncRNA и circRNA в патогенезе АА могут свидетельствовать данные об их вовлечённости в функционирование ключевых клеточных участников патогенеза при развитии данной патологии. Например, установлено, что lncRNA ANRIL (известна также как CDKN2B-AS1) регулирует экспрессию генов, функционально связанных с ГМКС, SENCRингибирует их миграцию, LncAng362 (в настоящее время известна как MIR222HG) регулирует пролиферацию, HIF1A-AS1 оказывает проапоптический и антипролиферативный эффект на данные клетки (цит. по Duggirala et al. [49]). В дальнейшемзначимость данных lncRNA в развитии АА получила подтверждение в других исследованиях. Так, установлено повышение уровня HIF1A-AS1 в сыворотке пациентов с ТАА [70], в тканях аорты при ТАА [71] и при TAAA [65]. Подтверждено участие данной lncRNA в регуляции пролиферации, апоптоза и активности белков внеклеточного матрикса в ГМКС [65, 71, 72]. В частности, in vitro показано, что подавление HIF1a-AS1 влияет на уровень апоптотических белков (приводит к снижению уровня экспрессии каспазы 3 и каспазы 8 и к повышению экспрессии Bcl2), защищает от апоптоза и стимулирует пролиферацию ГМКС, что указывает на участие данной lncRNA в патогенез ТААА [65].

В ряде исследований установлена вовлечённость lncRNA в детерминацию уровня матричных металлопротеиназ. Металлопротеиназы, в том числе и MMP2, являются важными участниками патогенеза АА [73, 74]. Повышение уровня MMP2 рассматривается в качестве ключевого события, происходящего во время развития ААА [74]. Среди дифференциально экспрессирующихся при АА – lncRNA ENSG00000260135 (MMP2-AS1), являющаяся антисмысловым транскриптом для MMP2 [46]. Уровень данной lncRNA повышен в ткани аорты при ТАА и расслоении аорты [75]. Ещё одна lncRNA, RP11-465L10.10 (известна как SLC12A5-AS1 и MMP9 antisense RNA 1), влияет на экспрессию MMP9 через сигнальный путь NF-κB и индуцирует переключение фенотипа ГМКС с сократительного на синтетический [76].

Антисмысловые РНК часто вовлекаются в регуляцию экспрессии как своих генов-хозяев, так и других генов с помощью различных молекулярных механизмов [77]. В экспериментах in vivo (на мышиной модели ААА) и in vitro (на ГМКС аорты мыши) установлено, что при ААА уровень lncRNA SENCR снижен, тогда как сверхэкспрессия данной lncRNA не только подавляла апоптоз ГМКС, но и способствовала снижению экспрессии генов матриксных металлопротеиназ ММР2 и ММР9, в то время как экспрессия тканевого ингибитора металлопротеиназы 1 (TIMP-1) увеличивалась (вследствие чего подавлялась деградация ВКМ), что приводило к ингибированию образования ААА [78].

Известны и другие lncRNA, участвующие в регуляции уровня матричных металлопротеиназ, в том числе PVT1. У человека и на модельных объектах при ААА в ткани аорты регистрировали увеличение уровня lncRNA PVT1, что сопровождалось усилением апоптоза ГМКС, разрушением ВКМ и переключением фенотипа ГМКС [79]. На мышиной модели показано, что подавление lncRNA PVT1 отменяло вызванное ангиотензином II (AngII) развитие ААА, что сопровождалось ослаблением деградации ВКМ и воспаления, а также улучшением биохимических показателей (снижались уровни белков MMP-1, MMP-9, а также TNF-α, IL-1β и IL-6, увеличивался уровень TIMP-1) [79].

Под контролем lncRNA находятся и другие звенья патогенеза АА. lncRNA CRNDE подавляется в тканях AAA и AngII-стимулированных ГМКС (модель развития АА in vitro), а сверхэкспрессия данной lncRNA способствует пролиферации ГМКС и ингибирует клеточный апоптоз в ААА путём регуляции Smad3 при участии Bcl-3 (lncRNA CRNDE, связанная с Bcl-3, регулирует убиквитинирование Smad3) [80].

Для lncRNA H19 характерен повышенный уровень экспрессии в образцах ткани аорты (у человека и у мышей) [81]. Сверхэкспрессия H19 in vivo усиливала сосудистое воспаление и индуцировала образование ААА, что подтверждалось ухудшением морфологии аорты, максимальными значениями диаметра аорты, деградацией эластина, экспрессией интерлейкина-6 (IL-6) и макрофагального хемоаттрактантного белка-1 (MCP-1) и макрофагальной инфильтрацией, тогда как подавление H19 приводило к противоположным эффектам [81]. При нокдауне HOTAIR регистрировали снижение экспрессии коллагена I и III типов на уровне как мРНК, так и белка (что указывает на вовлечённость данной lncRNA в ремоделирование ВКМ), а также наблюдали апоптоз и снижение пролиферации клеток [52].

Сверхэкспрессия lncRNA GAS5 индуцировала апоптоз ГМКС и подавляла их пролиферацию, тем самым благоприятствуя образованию ААА в мышиных моделях [82], а circCdyl способствовала развитию CaCl₂- и AngII-индуцированных ААА через поляризацию M1 и развитие воспаления М1-типа путём связывания IRF4 и ингибирования его проникновения в ядро клетки [83].

В некоторых исследованиях показано изменение уровня lncRNA в ответ на воздействие эндогенных факторов, значимых при развитии АА, а также взаимодействия между lncRNA и генами, патогенные варианты которых способствуют развитию АА [84–86]. Так, в крови пациентов с синдромом Лоеса–Дитца (при котором часто развивается ТАА) сверхэкспрессируется lncRNA AK056155, причём экспрессия данной lncRNA усиливалась при воздействии TGF-β1 (показано in vitro) [87] – одного из ключевых участников патогенеза ТАА на молекулярном уровне [88].

Установлена положительная корреляция по уровню экспрессии между lncRNA ENSG00000269936 и MAP2K6 (повышен уровень), а также между lncRNA_1421 и FBLN5, ACTA2, TIMP3 (понижен уровень) у пациентов с расслоением грудной аорты [46]. Гены FBLN5 и ACTA2 (кодируют белки, участвующие в сокращении гладкомышечных клеток) с пониженной экспрессией отнесены к категории генетически и/или эпигенетически значимых для риска развития АА [21], а для гена ACTA2 описаны патогенные варианты с доказанной значимостью для развития ТАА [89].

Приведённые в настоящем разделе данные свидетельствуют о том, что ДЭГ lncRNA и circRNA задействованы в широком спектре патогенетически значимых для развития АА процессов. Отмечается также связь уровня lncRNA и circRNA с клиническими и диагностически значимыми для АА показателями. Li Y. et al. [51] установлена положительная корреляция уровня lnc-HLTF-5 с расширенным диаметром восходящей аорты и уровнем MMP9 у пациентов с ТАА. У пациентов со спорадической ТАА в поражённой ткани восходящего отдела аорты регистрировали снижение уровня lncRNA HOTAIR, и её уровень отрицательно коррелировал с диаметром аорты [52]. Морфологические особенности аорты зависели от уровня lncRNA H19 [81].

Клиническая значимость lncRNA показана и на модельных объектах (на мышах). Нокдаун lncRNA PVT1 (уровень которой повышен в ткани аорты при ААА) обращал вспять вызванные AngII изменения, связанные с AAA (такие как расширение диаметра аорты, утолщение адвентиции, потеря эластина в аорте, усиленный апоптоз клеток аорты, повышение уровня MMP2, MMP9, снижение уровня TIMP-1, увеличение уровня провоспалительных цитокинов) [79]. Усиление экспрессии circChordc1(уровень которой снижен в ткани аорты при ААА) вызывало существенное уменьшение максимального диаметра брюшной аорты, и в группе со сверхэкспрессией данной кольцевой РНК практически не регистрировались случаи развития ААА и разрыва аорты [90].

Таким образом, получены убедительные данные о вовлечённости lncRNA и circRNA в регуляцию патогенетически значимых для развития АА метаболических путей и функционирование ключевых структурных компонент аорты. Поэтому важной представляется детализация молекулярных механизмов, через которые реализуется участие данных регуляторных молекул в патогенезе ААА и ТАА.

Молекулярная патофизиология аневризмы аорты с участием lncRNA И circRNA

Молекулярные процессы с участием lncRNA и circRNA описаны для различных патогенетически значимых звеньев и процессов развития АА, в том числе следующих: дисфункция ГМКС; переключение фенотипа ГМКС с сократительного на синтетический; нарушение миграции и дифференцировки ГМКС; дисфункция эндотелиальных клеток; жизнеспособность, пролиферация, апоптоз ГМКС; деградация ВКМ; воспалительная реакция; макрофагальная инфильтрация; окислительный стресс; ухудшение морфологии стенки аорты (табл. 3, рисунок). В целом, клеточные компоненты, процессы (и участвующие в них молекулы), в которые вовлечены lncRNA и circRNA (табл. 3), согласуются с патогенетическими маркерами развития АА (табл. 2).

 

Рис. 1 Некоторые примеры вовлечённости сеRNA-сетей в регуляцию патологически значимых процессов в ГМКС (или с их участием) при торакальной (ТАА) и абдоминальной (ААА) аневризме аорты. Жирным шрифтом выделены lncRNA. ВКМ – внеклеточный матрикс. На жёлтом фоне приведены ceRNA-сети с участием общих для ТАА и ААА lncRNA, на голубом фоне – с участием специфичных для ТАА и ААА lncRNA. Стрелки указывают направление регуляции: от lncRNA через микроРНК к мРНК белок-кодирующих (и некодирующих) генов

 

На молекулярном уровне установлены различные взаимодействия lncRNA (формирование сетей сеRNA; взаимодействие с другими lncRNA, белками, в том числе задействованными в эпигенетических модификациях) и механизмы (регуляция транскрипции, трансляции, стабилизация мРНК и других процессов, значимых для различных сигнальных путей), через которые реализуются их эффекты (табл. 3). Большой интерес вызывают исследования по установлению сеRNA-сетей в связи с их привлекательностью для выявления новых лекарственных мишеней. Патогенетическая значимость и возможность управления развитием патологического процесса при АА для некоторых сеRNA-сетей была подтверждена экспериментально [99, 105, 111].

 

Таблица 3. Функциональные взаимодействия между lncRNA и другими молекулами при АА

Исследуемые группы, ткани, клетки*	Сети сeRNA (lncRNA/микроРНК/мРНК)  и другие молекулярные взаимодействия lncRNA	Чувствительные к изменению уровня lncRNA патогенетически значимые звенья и процессы
ТАА с мутациями в генах сигнального пути TGF-β и цитоскелета, ГМКС [88]	HDAC9 + MALAT1 [NEAT1] ↑ + BRG1 [SMARCA4]	дисфункция ГМКС ↑, экспрессия генов сократительных белков ↓
ТАА, ГМКС аорты, первичные ГМКС аорты [91]	NEAT1 ↑/miR-324-5p/RAN	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ТАА, кровь, ГМКС, ткань аорты [92]	XIST ↑/miR-193a-5p/KLF7	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ГМКС (крысы, мыши, человек) [93]	Xist ↑/miR-29b-3p/Eln	апоптоз ↑
ТАА, ГМКС [46]	XIST ↑/hsa-miR-17-5p/p21	пролиферация
Синдром Лоеса–Дитца, эндотелиальные клетки периферической крови [87]	TGF-β1 [TGFB1] → AK056155	риск формирования АА через сигнальный путь AKT/PI3K
TAA, ГМКС аорты [94]	LOXL1-AS ↑ → Giver ↑	пролиферация ↑, апоптоз ↓ (экспрессия Bcl-2 ↑)
TAA, ткани аорты [95]	MIAT ↑/miR-145/p‐Akt (сигнальный путь PI3K/Akt)	жизнеспособность клеток ↑, апоптоз ↓ (экспрессия антиапоптических белков Bcl-2 ↑ и Bcl-xl ↑)
TAA, ткань аорты, сыворотка, ГМКС [96]	H19 ↑/miR-1-3p/ADAM10	пролиферация ↓, апоптоз ↑, деградация ВКМ ↑
ТАА, ГМКС [71]	HIF1A-AS1 ↑/let-7g/APAF1	пролиферация ↓, апоптоз ↑, деградация ВКМ ↑ (экспрессия белков ВКМ)
ТАА, медия аорты [72]	BRG1 [SMARCA4] ↑ → HIF1A-AS1 ↑; BRG1 [SMARCA4] + HIF1A-AS1	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ТАА, сыворотка, ГМКС [70]	HIF1A-AS1 ↑/…/CASP3 ↑, CASP8 ↑, Bcl2 ↓	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ТАА/РА, ткань сосудов, ГМКС [76]	RP11-465L10.10 [SLC12A5 и MMP9 antisense RNA 1] ↑/…/MMP9 (через сигнальный путь NF-κB)	переключение фенотипа ГМКС с сократительного на синтетический
TAA, ткань аорты [55]	RP11-465L10.10 [SLC12A5 и MMP9 antisense RNA 1] ↑ + NF-kappaBp50 + MZF1/…/MMP9	–
Модель TAA in vivo (мыши Fbn1C1039G/+), ГМКС аорты [97]	Sox2ot ↑/mmu-miR-330-5p/Myh11	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ТАА, ГМКС [98]	HOXA-AS2 ↑/miR-520d-3p/ KIAA1522[NHSL3]; HOXA-AS2 + IGF2BP3 → стабилизация мРНК KIAA1522 [NHSL3]	дифференцировка клеток, пролиферация ↑, апоптоз ↓
ААА, ГМКС [99]	LUCAT1 ↑/miR-199a-5p/MYRF	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ААА, ГМКС, кровь [64]	NEAT1 ↑/miR-30d-5p/ADAM10	пролиферация ↓, апоптоз ↑, воспалительная реакция ↑ (TNF-α ↑, IL-6 ↑, IL-1β ↑); окислительный стресс ↑
ААА, ГМКС [100]	STAT3 ↑ → NEAT1 ↑/miR-4688/TULP3	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ААА, эндотелиальные клетки [85]	(IL-6 + ERK [MAPK1]) → MALAT1 [NEAT1] ↑/ … /NOX2 [CYBB]	дисфункция эндотелиальных клеток ↑
ААА, ГМКС [66]	SNHG5 ↓/miR-205‐5p/SMAD4	пролиферация ↓, миграция ↓, апоптоз ↑
Модель ААА, ГМКС (мышь) [101]	XIST ↑/miR-762/MAP2K4	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ААА, сыворотка [102]	XIST ↑/miR-1264/WNT5A (регуляция сигнального пути WNT/β-катенин)	пролиферация ↓, апоптоз ↑
Модель ААА, ГМКС (мышь) [79]	PVT1 ↑/ … /MMP2 ↑, MMP9 ↑, TIMP1 ↓	апоптоз ↑, разрушение ВКМ ↑, переключение с сократительного на синтетический фенотип ГМКС, усиление воспаления (TNF-α ↑, IL-1β ↑ и IL-6 ↑)
ААА, ткань аорты, ГМКС [103]	PVT1 ↑/miR-3127-5p/NCKAP1L	пролиферация ↓, апоптоз ↑, воспаление ↑
РA/ГМКС аорты человека [104]	PTENP1 ↑/miR-21/PTEN → Akt ↓ (сигнальный путь PI3K/Akt)	пролиферация ↓, апоптоз ↑
Модель ААА, ткань аорты, ГМКС (мышь) [78]	SENCR ↓/…/MMP2 ↑, MMP9 ↑, TIMP1 ↓	апоптоз ↑, разрушение ВКМ ↑
ААА, ткань аорты, ГМКС (человек, мышь) [81]	H19 ↑/let-7a/IL-6	воспаление сосудов ↑, MCP-1 ↑, IL-6 ↑, ухудшение морфологии аорты, диаметр аорты ↑, деградация эластина ↑, макрофагальная инфильтрация ↑
Модель ААА, ГМКС (мышь, мини-свиньи) [105]	(H19 ↑ + Sp1) → (HIF1α ↑ + Mdm2) → р53↑	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ААА, ГМКС (человек, мышь) [69]	NUDT6 ↑ + CSRP1 ↓ … FGF2 ↓, αSMA [ACTA2] ↓	нарушение миграции и дифференцировки ГМК, пролиферация ↓, апоптоз ↑
Модель ААА, ГМКС (мышь) [106].	Sox2ot ↑/miR-145/Egr1	окислительный стресс ↑, воспаление ↑, апоптоз ↑
ААА, ткань аорты (человек, мышь) [82]	GAS5 ↑/miR-21 ↑/PTEN ↑/Akt ↓; YBX1 ↑ → (GAS5 ↑ + YBX1 ↑) → p21 ↑ (более значимый путь); HIF-1α [HIF1A] ↑→ GAS5 ↑	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ГМКС [107]	LBX2 → LBX2-AS1 ↑/miR-4685-5p/LBX2 ↑	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ААА, макрофаги THP-1 [108]	circ0087352 ↑/hsa-miR-149-5p/IL-6, CCL2, TNF-α, IL-1β, NF-κB (сигнальный путь ERK/NF-κB, фосфорилирование IκB и NF-κB p65)	воспалительная реакция макрофагов ↑, апоптоз ↑
ААА, ткани аорты, ГМКС после воздействия Ang-II [109]	circFNDC3B ↑/miR-143-3p/ADAM10	воспаление ↑, IL-6 ↑, TNF-α ↑, апоптоз ↑, окислительный стресс ↑, пролиферация ↓
ААА, ткань аорты, ГМКС [110]	circ0002168 ↓/miR-545-3p/CKAP4	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ААА (человек, мышь) [90]	circChordc1 ↓ + (ANXA2 ↓) → ослабление связывания ANXA2 + GSK3β [GSK3B];  ↑ взаимодействие GSK3β/β-катенин (↑ сигнальный путь GSK3β/β-катенин);  circChordc1 ↓ + (виментин ↑)	пролиферация ↓, апоптоз ↑, α-SMA [ACTA2] ↓, каспаза 3 ↑, PH3 ↓; переключение фенотипа ГМКС (↓ сократительные маркеры, в т.ч. SM22 и кальпонин; ↑ экспрессия синтетических маркеров, в т.ч. виментина и остеопонтина)
ААА, ткани аорты, макрофаги, ГМКС, эндотелиальные клетки [83]	circCdyl ↑/let-7c/C/EBP-δ [CEBPD]; circCdyl ↑ + IRF4 → ингибирование входа IRF4 в ядро → поляризация M1	воспаление сосудов ↑, поляризация M1 ↑
ААА, ГМКС [111]	circCCDC66 ↑/miR-342-3p/CCDC66	пролиферация ↓, апоптоз ↑
ААА, ткани аорты [57]	circRBM33 ↑/miR-4268/EPHB2	усиление деградации ВКМ; MMP2 ↑; TIMP1 ↓
ААА, ткань аорты, модель ААА in vitro [112]	LINC00473 ↑/miR-212-5p/BASP1	пролиферация ↓, апоптоз ↑

Примечание. * Во всех случаях, кроме специально отмеченных, исследования проводились на биологических образцах от пациентов с аневризмой аорты (АА); ТАА – торакальная аневризма аорты; РА – расслоение аорты, ААА – абдоминальная аневризма аорты; ГМКС – гладкомышечные клетки сосудов; ВКМ – внеклеточный матрикс. Жирным шрифтом выделены lncRNA; lncRNA/микро-РНК/мРНК – ceRNA-сеть; «→» отмечено влияние одного маркера (взаимодействия маркеров) на другой; «↑» и «↓» указано направление изменения уровня lncRNA при АА, наблюдаемых in vivo или in vitro, а также направление изменения патогенетически значимых процессов при соответствующем изменении уровня lncRNA. В таблице приведены авторские обозначения lncRNA и белков, в квадратных скобках указаны принятые в настоящее время обозначения генов. «/…/» обозначены случаи наличия неизвестных промежуточных звеньев. Знаком «+» отмечены взаимодействия или совместные эффекты для указанных молекул.

 

В большинстве случаев и при ААА, и при ТАА формирование сеRNA-сетей связано с такими патологическими процессами, как усиление апоптоза и снижение пролиферации (табл. 3, рисунок). При ТАА сеRNA-сети NEAT1/miR-324-5p/RAN [91], XIST/miR-193a-5p/KLF7 [92] и другие связаны с нарушением апоптоза и пролиферации ГМКС. Установлено проапоптическое влияние lncRNA LUCAT1 (уровень повышен при ААА) на ГМКС посредством прямого связывания с miR-199a-5p, что приводит к повышению уровня экспрессии регуляторного фактора миелина MYRF [99]. В сыворотке пациентов с ААА наблюдали увеличение уровня lncRNA XIST, функция которой заключалась в подавлении апоптоза и стимуляции пролиферации ГМКС аорты человека через сигнальный путь WNT/β-катенин посредством связывания miR-1264 и повышения экспрессии WNT5A [102]. CircFNDC3B, высокоэкспрессирующаяся в тканях AAA и обработанных AngII ГМКС (клеточная модель АА), действует как конкурирующая эндогенная РНК для miR-143-3p и тем самым приводит к повышению экспрессии ADAM10, что увеличивает цитотоксичность в ГМКС [109]. Cеть сеRNA circCCDC66/miR-342-3p/CCDC66 способна модулировать апоптоз и пролиферацию ГМКС при ААА [111].

Также сеRNA-сети оказались связаны с регуляцией воспалительных процессов и окислительного стресса (NEAT1/miR-30d-5p/ADAM10 [64], H19/let-7a/IL-6 [81], Sox2ot/miR-145/Egr1 [106] и др.), с активацией деградации ВКМ (H19/miR-1-3p/ADAM10, H19/let-7a/IL-6 [81] и др. (табл. 3, рисунок).

Следует отметить несколько принципиальных моментов реализации эффектов lncRNA, в том числе и через сеRNA-сети (табл. 3, рисунок).

Во-первых, одна и та же lncRNA может приводить к аналогичным патологическим процессам посредством вовлечённости в разные сеRNA-сети, не только при АА разной, но и одной и той же локализации, как это было показано, в частности, для lncRNA NEAT1. Так, на апоптоз и пролиферацию ГМКС при ААА оказывали влияние сеRNA-сети NEAT1/miR-4688/TULP3 [100] и NEAT1/miR-30d-5p/ADAM10 [64], при ТАА – NEAT1/miR- 324-5p/RAN [91].

Во-вторых, одна и та же lncRNA может вовлекаться в разные патологические процессы. Например, сети H19/miR-1-3p/ADAM10 [96] и HIF1A-AS1/let-7g/APAF1 [71] значимы не только для регуляции пролиферации и апоптоза, но и для деградации ВКМ при ТАА, а сеть PVT1/miR-3127-5p/NCKAP1L в ткани аорты при ААА – для регуляции пролиферации, апоптоза, воспаления [103].

Уровень матричных металлопротеиназ (включая ММР2, ММР9 и др.) оказался зависим от разных lncRNA, в том числе: ADAM10 – от H19, NEAT1 и circFNDC3B, а MMP2 и/или MMP9 – от RP11-465L10.10 (MMP9 antisense RNA 1), PVT1, SENCR(детали – см. табл. 3). С другой стороны, circ0005073 может связываться с рядом микроРНК (miR-635, miR-527, miR-520h, miR-938 и miR-518a-5p) и тем самым влиять на уровень транскрипции разных белков – CCL2, SPP1 и UBA52 [59].

В-третьих, lncRNA чувствительны к воздействию различных молекулярных стимулов. Например, на уровень экспрессии lncRNA NEAT1 (формирует сеRNA-сеть NEAT1/miR-4688/TULP3 в ГМКС) влияет STAT3, действующий в качестве фактора транскрипции [100]. В некоторых случаях установлены петли положительной обратной связи, способствующие развитию АА. Так, показано, что lncRNA LBX2-AS1 секвестрирует miR-4685-5p, способствуя тем самым экспрессии LBX2 через механизм ceRNA, при этом LBX2 может действовать как активатор транскрипции LBX2-AS1 [107]. В то же время даже при взаимодействии одной lncRNA с одной микроРНК может наблюдаться каскад биохимических изменений [82, 108].

Помимо реализации своей функции через сеRNA-сети, lncRNA вовлечены в патогенетические звенья посредством взаимодействия с белками или вовлекаясь в регуляцию уровня других lncRNA. Например, повышенный апоптоз ГМК связан с цитоплазматическим взаимодействием между lncRNA Н19 и гипоксически индуцируемым фактором 1α (HIF1α) и последующей стабилизацией р53, при этом в ядре клетки H19 усиливает транскрипцию HIF1α посредством рекрутирования Sp1 в его промоторную область (установлены два сайта связывания Sp1: -66 и -79) [105]. Иными словами, значимые эффекты lncRNA H19 в отношении АА реализуются через взаимодействие с молекулами различных функциональных классов как в цитоплазме, так и в ядре клетки [105].

Для ДЭГ RP11-465L10.10 (MMP9 antisense RNA 1) установлено взаимодействие с MZF1, который является фактором транскрипции MMP9 [55]. circCdyl не только формирует сеRNA-сеть circCdyl/let-7c/ C/EBP-δ (CEBPD) в макрофагах, вызывая поляризацию M1, но и, взаимодействуя с регуляторным фактором интерферона 4 (IRF4), ингибирует его вход в ядро, что способствует развитию ААА [83]. circChordc1, уровень которой существенно снижен в ткани АА по сравнению с интактными артериями, за счёт связывания с виментином (VIM) и ANXA2 способна оптимизировать фенотип ГМКС, стимулировать рост данных клеток путём индукции деградации виментина и повышая активность пути GSK3β/β-катенина, что, в свою очередь, приводит к ослаблению ремоделирования стенки сосудов и препятствует прогрессирова- нию АА [90].

В ГМКС lncRNA HOXA-AS2 посредством рекрутирования IGF2BP3 способствует стабильности мРНК ещё одной lncRNA – KIAA1522 [98]. Сверхэкспрессия lncRNA LOXL1-AS приводит к увеличению уровня другой lncRNA – Giver в ГМКС аорты человека (но избыточная экспрессия Giver не влияет существенно на уровень LOXL1-AS), при этом сверхэкспрессия данных lncRNA (LOXL1-AS и Giver) приводит к усилению пролиферации и ингибированию апоптоза ГМКС аорты человека [94].

Кроме того, являясь участниками эпигенетических процессов, lncRNA вовлекаются в эпигенетические события на других уровнях. In vitro показано, что lncRNA HIFA1-AS во взаимодействии со сверхэкспрессирующимся в медии аорты с ТАА ферментом ремоделирования хроматина BRG1 играет ключевую роль в регуляции пролиферации и апоптоза ГМКС, что, по мнению авторов, указывает на потенциальную значимость данного комплекса и входящей в его состав lncRNA HIFA1-AS в патогенезе аневризмы грудной аорты [72].

BRG1 вовлечён и в другие молекулярные сети с участием lncRNA. Так, установлено, что патогенные для АА варианты, приводящие к нарушению передачи сигналов TGF-β и/или цитоскелета ГМКС, приводят к образованию тройного комплекса, включающего гистоновую деацетилазу HDAC9, фермент ремоделирования хроматина BRG1 и lncRNA MALAT1 [88]. При наличии патогенетически значимых вариантов в генах АА p.G357W TGFR2 и p.R179H ACTA2 наблюдали селективное связывание данного тройного комплекса (HDAC9, BRG1 и MALAT1) с промоторами смубелина-1 (SMTN1), кальпонина (CNN1), винкулина (VCL1) и трансгелина (SM22α) [88].

Следует отметить, что для АА разной локализации – ТАА и ААА – наблюдалось перекрывание как между lncRNA (LUCAT1, NEAT1, XIST, H19, Sox2ot), так и регулируемыми ими не только процессами (пролиферация, апоптоз), но и молекулярными маркерами (белками – MMP2, MMP9, ADAM10, TIMP1, микроРНК – miR-145), но на настоящий момент не зарегистрировано полностью идентичных молекулярных путей, в частности, сеRNA-сетей (табл. 3, рисунок). Это согласуется с данными о различиях по значимости этиологических факторов в развитии ТАА и ААА.

Заключение

Исследования, посвящённые изучению длинных некодирующих/кольцевых РНК в патогенезе АА, имеют недавнюю историю – менее 10 лет. В то же время уже опубликован ряд обзорных работ, посвящённых анализу lncRNA при АА различной локализации [5, 30, 36, 49, 113, 114]. В данных обзорах рассматриваются либо отдельные lncRNA, либо длинные некодирующие РНК наряду с другими эпигенетическими маркерами. Так, в обзоре Gareev et al. [113] приводится сводка по 12 lncRNA, значимых для развития АА (5 lncRNA – для ТАА, 6 – для ТАА, 1 – для TAAA), но анализируются они с точки зрения их включённости в патогенез внутричерепных аневризм (в том числе и через возможную вовлечённость в регуляцию факторов риска данной патологии). Сравнение спектра lncRNA, значимых для АА различной локализации, в другой обзорной работе [114] также ограничивалось единичными молекулами данного класса: для TAA – 6 lncRNA, для ААА – 8 lncRNA. В недавней публикации [36] рассматривалась роль lncRNA в развитии ААА наряду с другими эпигенетическими факторами. Во всех этих обзорах отмечается важная роль lncRNA в развитии данных аортопатий и актуальность продолжения подобного рода исследований.

Информация, приведённая в настоящем обзоре, свидетельствует о том, что происходит быстрое накопление данных как по спектру lncRNA и circRNA, уровень которых изменяется в поражённой ткани и в крови у пациентов с АА различной локализации, так и по перечню метаболических путей и клеточных процессов, в которые они вовлечены (что показано с использованием биоинформатических и экспериментальных подходов).

Несмотря на определённое сходство в клинической картине развития ТАА и ААА, а также общность для данных аортопатий некоторых ключевых патогенетических изменений на клеточном и молекулярном уровне (даже идентичность lncRNA и биохимических показателей, уровень которых изменяется при развитии патологии), до настоящего времени не выявлено полностью идентичных ключевых звеньев патогенеза (в частности, сеRNA-сетей). Это может быть связано как со специфичностью эмбрионального происхождения клеток различных регионов аорты, особенностями вклада различных этиологических факторов в риск развития ТАА и ААА, так и в целом с непродолжительностью исследований lncRNA при АА разной локализации.

В то же время уже сейчас полученные данные позволили авторам предложить ряд lncRNA и circRNA в качестве диагностических маркеров АА и перспективных мишеней для разработки новых лекарственных препаратов. В качестве диагностических маркеров при ААА предлагают использовать ENST00000566954, ENST00000580897, T181556 [97]. Сниженный уровень lncRNA LUCAT1 в плазме крови рассматривается в качестве перспективного диагностического маркера для выявления пациентов с ТАА [63]. Диагностической значимостью при ТАА и расслоении грудной аорты может обладать lncRNA XIST (особенно у мужчин, так как в норме данная lncRNA не выявля- ется) [46, 92].

Обсуждаются возможности разработки на основе некоторых lncRNA новых лекарственных препаратов для лечения АА [55, 78, 91]. Например, для лечения ТАА предлагают использовать lncRNA Malat1 [88], LINC00473 [97], NEAT1 [91], H19 [81, 96]. lncRNA SNHG5 [66] рассматривают в качестве многообещающей мишени для терапии ААА, RP11-465L10.10 – для лечения ТАА и её расслоения [76]. Маркеры, входящие в сеRNA-сеть с участием hsa_circ_0081968, hsa_circ_0005073, hsa_circ_0011449 [60], а также сеRNA-сеть PVT1/miR-3127-5p/NCKAP1L [103], вызвали интерес исследователей с точки зрения разработки на их основе препаратов для лечения аневризм брюшной аорты.

Список кандидатных lncRNA и circRNA для диагностики АА различной локализации и разработки на их основе новых лекарственных препаратов не ограничен приведёнными выше. Более того, можно ожидать, что в ближайшие годы будет продолжен как поиск новых регуляторных РНК, информативных для данных целей, так и разработка на их основе лекарственных препаратов.

Финансирование. Работа выполнена в рамках Государственного задания Министерства науки и высшего образования № 122020300041-7.

Благодарности. Авторы выражают благодарность А.Н. Осипенко за помощь в оформлении иллюстрации.

Соблюдение этических норм. Настоящая статья не содержит описания выполненных авторами исследований с участием людей или использованием животных в качестве объектов.

Об авторах

А. Н. Кучер

Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук

Email: maria.nazarenko@medgenetics.ru

Научно-исследовательский институт медицинской генетики

Россия, 634050 Томск

Ю. А. Королёва

Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук

Email: maria.nazarenko@medgenetics.ru

Научно-исследовательский институт медицинской генетики

Россия, 634050 Томск

М. С. Назаренко

Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: maria.nazarenko@medgenetics.ru

Научно-исследовательский институт медицинской генетики

Россия, 634050 Томск

Список литературы

Дополнительные файлы