Abstrakt

Choroba niedokrwienna serca jest główną przyczyną śmiertelności na świecie, dlatego szuka się doskonalszych metod terapeutycznych i diagnostycznych chorób serca. W ostatnich kilku latach szczególną uwagę zwrócono na mikro-RNA (miRNA) jako jeden z ważniejszych regulatorów potranskrypcyjnej ekspresji genów biorących udział w prawidłowym rozwoju serca oraz w patofizjologii wielu chorób układu sercowo-naczyniowego: powstawaniu arytmii, niewydolności serca, włóknieniu serca, chorobie niedokrwiennej oraz zawale serca. miRNA są 18-23 nukleotydowymi jednoniciowymi sekwencjami niekodującego RNA, które łącząc się komplementarnie do końca 3’ mRNA blokują translację białek. miRNA występują nie tylko wewnątrzkomórkowo, ale także w przestrzeni pozakomórkowej, w tym w płynach ustrojowych: surowicy, ślinie, moczu. W artykule przedstawiono najnowsze doniesienia na temat biogenezy i sekrecji miRNA, ich udziału w patofizjologii choroby niedokrwiennej i zawału serca oraz użyteczność miRNA jako biomarkerów niedokrwienia miokardium.

Wprowadzenie

W ostatnich latach dzięki rozwojowi farmakoterapii oraz metod inwazyjnych i zwiększonej ich dostępności dokonał się duży postęp w leczeniu choroby niedokrwiennej serca. Choroba wieńcowa nadal jednak jest jedną z najważniejszych przyczyn zgonów oraz poważnym problemem społecznym. Poszukuje się więc nowych metod diagnostycznych i terapeutycznych w celu wcześniejszej identyfikacji pacjentów wysokiego ryzyka i poprawy skuteczności leczenia. W ostatnich kilku latach szczególną uwagę zwrócono na mikro-RNA − jeden z ważniejszych potranskrypcyjnych regulatorów ekspresji genów. Liczne doniesienia naukowe potwierdzają także szczególną rolę miRNA w patogenezie różnych chorób serca, w tym: zaburzeń rytmu, chorobie niedokrwiennej, przeroście i włóknieniu mięśnia sercowego oraz miażdżycy naczyń. Wzmożona ekspresja lub supresja nawet pojedynczego rodzaju miRNA jest wystarczająca do zaburzenia prawidłowego funkcjonowania komórek miokardium, dlatego ingerencja na poziomie miRNA może mieć znaczenie terapeutyczne [43]. W artykule podsumowano znaczenie najważniejszych rodzajów miRNA w chorobie niedokrwiennej i zawale mięśnia sercowego.

Powstawanie miRNA i ich rola w regulacjiekspresji genów

miRNA są endogennymi, konserwatywnymi 18-23-nukleotydowymi (najczęściej 22-nukleotydowymi) jednoniciowymi sekwencjami niekodującego RNA [6,27]. Regulują one ekspresję genów na poziomie potranskrypcyjnym przez wpływ na degradację mRNA i represję translacji, odgrywając znaczącą rolę w procesach komórkowych typu: proliferacji, różnicowania, starzenia, apoptozy, odnowy z komórek macierzystych [15]. Do tej pory u człowieka zidentyfikowano prawie 1600 typów miRNA [38]. W początkowym etapie syntezy miRNA są transkrybowane przez polimerazę II RNA jako pierwotne transkrypty w postaci pri-miRNA. W wyniku działania jądrowego enzymu RNazy III Drosha po usunięciu części nukleotydów powstają prekursory pre–miRNA, które są następnie transportowane do cytoplazmy przez jądrowy czynnik transportujący eksportynę 5. W cytoplazmie pod wpływem działania RNazy III Dicer powstają dojrzałe miRNA, które są następnie wiązane z białkami z rodziny Argonaute (Ago 1-4, piwi). Najważniejszym z nich wydaje się białko Argonaute 2 mające zdolność degradacji RNA. Po wiązaniu z białkami powstają tzw. kompleksy RISC (RNA-induced silencing complex). RNazy III Dicer i Drosha biorą również udział w regulacji ekspresji miRNA [2,36]. Kompleksy RISC mogą się łączyć na zasadzie komplementarności z odpowiednim fragmentem mRNA − najczęściej nietranslacyjnego regionu 3’ (tzw. 3’UTR), powodując degradację docelowego mRNA, co w konsekwencji hamuje ekspresję danego białka. Najnowsze doniesienia wskazują także na możliwość łączenia się miRNA z końcem 5’ mRNA [9,40] oraz potwierdzają zdolność miRNA do wzmacniania ekspresji genu [62]. Przykładem tych właściwości miRNA jest opisana przez Robertsa i wsp. aktywacja translacji wirusa HCV przez miR-122, które łącząc się z końcem 5’ wirusowego RNA wzmacnia jego replikację [53,58]. Jeden typ miRNA ma zdolność regulacji ekspresji wielu genów. Pojedynczy transkrypt mRNA może być regulowany przez jedno lub wiele typów miRNA, w zależności od liczby komplementarnych miejsc we fragmencie 3’UTR [29]. Ze względu na umiejscowienie miRNA w genomie dzieli się je na cztery grupy: I – wewnątrzgenowe miRNA – są niezależnie transkrybowane ze swoich własnych genów, II – intronowe miRNA – wywodzą się z intronów genów kodujących białka, III – eksonowe miRNA – zlokalizowane w eksonach genów kodujących białka, IV – nietranslacyjne (UTR) miRNA – powstające z fragmentów 5’ lub 3’ UTR genów kodujących białka. U człowieka ok. 42% stanowią miRNA wewnątrzgenowe, ok. 44% intronowe, ok. 7% eksonowe oraz <7% UTR miRNA [69]. Szacuje się, że u człowieka około 50% genów jest regulowanych za pośrednictwem miRNA [19].

Większość cząsteczek miRNA jest umiejscowiona wewnątrzkomórkowo, jednak wiele z nich znajduje się w przestrzeni pozakomórkowej, w tym w osoczu, ślinie, moczu, łzach [70]. Poza tym zmiany w stężeniu i składzie pozakomórkowych miRNA korelują z procesami chorobowymi toczącymi się w organizmie, przez co stają się one użyteczne jako biomarkery [11]. Specyficzny profil ekspresji poszczególnych typów miRNA w różnych płynach ustrojowych świadczy o tym, że nie są one uwalniane tylko biernie z martwiczych lub uszkodzonych komórek, lecz jest to proces czynny, związany ze stymulacją biologiczną komórki za pośrednictwem sygnałów komórkowych [51]. Spośród różnych pozakomórkowych miRNA, które mogą odgrywać potencjalną rolę jako biomarkery w chorobie niedokrwiennej serca jednymi z najważniejszych są: mir-145, -155, -92a, -17, -126. [10]. Pozakomórkowe miRNA wykazują także dużą stabilność mimo dużej aktywności pozakomórkowej RNazy [39]. Ostatnie badania wykazały, że miRNA są chronione przez kilka mechanizmów: wydzielanie w postaci pęcherzyków, eksosomów, ciałek apoptotycznych oraz dzięki tworzeniu kompleksów z białkami, np. nukleofosfiną 1 (NPM1), która pełni funkcje transportujące w komórce między jądrem a cytoplazmą, chociaż NPM1 wykryto także w przestrzeni pozakomórkowej [66]. miRNA mogą być także transportowane przez frakcję HDL lipoprotein [63]. Funkcja pozakomórkowych miRNA polega na działaniu regionalnym, między innymi: przekazywaniu sygnałów między komórkami, modulacji angiogenezy i proliferacji oraz apoptozy [32]. W zależności od rodzaju miRNA korzyści terapeutyczne mogą być związane z indukcją bądź hamowaniem ekspresji poszczególnych miRNA. Zwiększanie ekspresji jest możliwe przez transfekcję, tj. podawanie zsyntetyzowanych miRNA za pośrednictwem odpowiednich wektorów, np. adenowirusowych.

miRNA w fizjologii i patofizjologiiserca

Dynamika ekspresji miRNA jest zróżnicowana i zależy od wielu czynników, m.in. rodzaju tkanki lub typu komórki, jej metabolizmu, zmian patofizjologicznych zachodzących w komórkach podczas procesu chorobowego. Podobnie jak w każdym organie, również w sercu znajdują się specyficzne rodzaje miRNA. Dotychczasowe badania potwierdziły kluczową rolę miRNA-1, miRNA-133, miRNA-143 w rozwoju embrionalnym serca u kręgowców [7]. Wykazano również, że brak enzymu RNA-zy III Dicer w komórkach neuroektodermy uniemożliwia prawidłową embriogenezę serca u myszy, prowadząc do takich wad wrodzonych jak: przerwanie łuku aorty, podwójna prawa komora, ubytek przegrody międzykomorowej (VSD) [26]. Spadek ekspresji miRNA-1-1 i wzrost ekspresji miRNA-181c opisano w grupie 25 pacjentów z VSD. miRNA regulują działanie genów, których produkty odpowiadają za proliferację i apoptozę komórek serca, warunkują ich kurczliwość i przewodnictwo elektryczne, odpowiadają za angiogenezę i formowanie błony wewnętrznej naczyń, a więc są niezbędne do jego prawidłowego rozwoju i funkcjonowania [34,44,56].

Specyfika „sercowych” miRNA być może pozwoli na znalezienie nowych markerów uszkodzenia kardiomiocytów oraz nowych „punktów uchwytu” w terapii chorób. Jak już wspomniano, potwierdzono duże znaczenie miRNA jako kluczowych regulatorów odgrywających rolę w patogenezie niektórych chorób układu krążenia. Odpowiednie ukierunkowanie ekspresji miRNA biorących udział w powstawaniu schorzeń serca mogłoby pozwolić na zapobieżenie lub spowolnienie postępu choroby, co wskazuje na ich duże znaczenie w potencjalnej terapii. W tabeli 1 przedstawiono rolę najważniejszych typów miRNA w fizjologii i patofizjologii serca [30].

Tabela 1. Rola miRNA w patofizjologii chorób serca

Rola miRNA w chorobie niedokrwiennejserc

Obecność zmian miażdżycowych w naczyniach wieńcowych nie zawsze daje objawy kliniczne. Nagłe jednak pęknięcie niestabilnej blaszki miażdżycowej i powstający na niej zakrzep prowadzi do ostrego niedokrwienia mięśnia sercowego, dlatego ważne jest znalezienie nowych markerów pozwalających na identyfikację pacjentów wysokiego ryzyka wystąpienia ostrego zespołu wieńcowego. W badaniach z ostatnich lat wykazano rolę pozakomórkowych miRNA jako biomarkerów w chorobie niedokrwiennej serca, jednak ich skuteczność i przydatność jest uzależniona od czułości metod używanych do wykrywania miRNA, rodzaju materiału biologicznego oraz czasu normalizacji profilu miRNA po wystąpieniu epizodu niedokrwienia [11,17].

Badania przeprowadzone w 2010 r. w grupie 36 pacjentów ze stabilną chorobą wieńcową ujawniły zmiany profilu miRNA, których ekspresja odbywa się w komórkach śródbłonka naczyń. Obserwowano obniżenie poziomu miR-126, miR-17, miR-92a, miR-145, miR-155, miR-21 w surowicy za pomocą metody ilościowej qPCR. Możliwym wyjaśnieniem tych zmian jest wychwyt krążących miRNA przez formującą się blaszkę miażdżycową [17,60].

Znaczenie miRNA we wczesnym zdiagnozowaniu pacjentów zagrożonych wystąpieniem ostrego niedokrwienia mięśnia sercowego potwierdziły badania na grupie 50 pacjentów: 25 ze stabilną i 25 z niestabilną chorobą wieńcową. U wszystkich chorych wykonano badanie koronarograficzne, stwierdzając chorobę wieńcową przynajmniej jednego naczynia (zwężenie powyżej 50% światła tętnicy wieńcowej). Grupę kontrolną stanowiło 20 zdrowych osób. W badaniu przeprowadzono analizę ekspresji 157 miRNA izolowanych z komórek jednojądrzastych krwi obwodowej za pomocą metody qPCR. W grupie badanej i kontrolnej wykazano róż- nicę w ekspresji tylko dwóch miRNA − pięciokrotny wzrost stężenia miR-135a i czterokrotny spadek stężenia miR-147. Jednocześnie wskaźnik miR-135a/miR147 był dziewiętnastokrotnie wyższy niż w grupie kontrolnej. Prawdopodobnym wytłumaczeniem tych zmian jest udział powyższych miRNA w przekazywaniu sygnałów komórkowych w czasie niedokrwienia za pośrednictwem HIF (czynnika indukowanego hipoksją) oraz kadheryn. Wykazano również różnice w stężeniu miR-198 w grupie pacjentów ze stabilną i niestabilną dławicą. W drugim przypadku stężenie miR-198 było dwunastokrotnie wyższe, co może wskazywać na przydatność miR-198 w stratyfikacji ryzyka pacjentów z chorobą niedokrwienną serca [24].

Ważnym czynnikiem ryzyka choroby niedokrwiennej są zaburzenia lipidowe. Jednocześnie niektóre miRNA, tj.: miR- 122, miR-370, miR-33a/b pełnią istotną rolę jako regulatory metabolizmu lipidów [16]. W badaniu 255 pacjentów z hiperlipidemią oraz 100 zdrowych osób oceniano związek zmian ekspresji miRNA w surowicy krwi z występowaniem choroby niedokrwiennej serca, potwierdzonej w badaniu koronarograficznym w korelacji z profilem lipidowym. Stwierdzono znacznie podwyższony poziom miR-122 i miR-370 u pacjentów z hiperlipidemią oraz dodatnią korelację ze stężeniem cholesterolu całkowitego, triglicerydów oraz LDL. Wykazano również związek podwyższonego poziomu powyższych miRNA z obecnością i zaawansowaniem zmian miażdżycowych w angiografii [20].

Kolejnym mechanizmem ważnym w patogenezie choroby niedokrwiennej serca jest aktywacja płytek krwi i powstawanie zakrzepu na pękniętej blaszce miażdżycowej. W badaniu 12 młodych pacjentów z chorobą wieńcową oceniano poziom ekspresji miRNA uzyskanych z płytek krwi metodą qPCR. Stwierdzono nadekspresję miR-340, miR-451, miR- 454, miR-545:9, miR-615-5p, miR-624 oraz znacznie obniżoną ekspresję miR-1280 w porównaniu z grupą kontrolną [59].

Bardzo istotną rolę w leczeniu choroby niedokrwiennej oraz zawale serca odgrywają leki przeciwpłytkowe, tj: aspiryna, klopidogrel, prasugrel i tikagrelor. W badaniu przeprowadzonym przez Zampetaki i wsp. oceniano wpływ terapii przeciwpłytkowej na profil miRNA krążących w surowicy. W grupie 9 ochotników, którą stanowili mężczyźni przed 40 rokiem życia, analizowano poziom 92 miRNA. Pierwsze oznaczenie profilu miRNA wykonano przed włączeniem leków przeciwpłytkowych, następnie po tygodniu przyjmowania prasugrelu w dawce 10 mg na dobę, w drugim tygodniu do prasugrelu dodano aspirynę w dawce 75 mg na dobę, a w trzecim zwiększono dawkę aspiryny do 300 mg na dobę. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem dawki leków przeciwpłytkowych zmniejszał się poziom następujących krążących miRNA: miR-126, miR-150, miR-191, miR-223. Badanie to ma duże znaczenie, ponieważ analiza profilu miRNA być może pozwoli na ustalenie stopnia zahamowania aktywności płytek oraz indywidualne dopasowanie dawki leków przeciwpłytkowych dla każdego chorego. Należy pamiętać, że zbyt duże zahamowanie aktywności płytek może prowadzić do zagrażających życiu krwawień [71].

Podsumowując, przydatność miRNA jako biomarkerów we wczesnym rozpoznaniu i ocenie czynników ryzyka rozwoju choroby wieńcowej oraz jej zaawansowania wydaje się duża, jednak wymaga dalszych badań na większych grupach chorych.

miRNA w zawale mięśnia sercowego

Niewystarczające zaopatrzenie komórek serca w krew w wyniku zawału powoduje stres oksydacyjny, martwicę i zapalenie miokardium oraz następowy patologiczny remodeling i dysfunkcję lewej komory [25]. Wczesna reperfuzja w wyniku zastosowanego leczenia trombolitycznego lub inwazyjnego prowadzi z jednej strony do ocalenia niedokrwionego regionu, z drugiej powoduje powstanie tzw. urazu związanego z niedokrwieniem i reperfuzją. Jest on spowodowany nagłym wzrostem dopływu tlenu do uprzednio niedokrwionych tkanek, czego konsekwencją jest zwiększone wytwarzanie reaktywnych form tlenu (RFT) pochodzących z łańcucha oddechowego. RFT w wielu przypadkach powodują nieodwracalne uszkodzenie błon komórkowych kardiomiocytów, ich apoptozę, a w następstwie niekorzystną przebudowę mięśnia lewej komory serca (tzw. patologiczny remodeling). Wyróżniono cztery typy urazów związanych z reperfuzją: I − martwica miocytów, II − uszkodzenie mikrokrążenia, III − „ogłuszenie” miocardium − przedłużony okres dysfunkcji skurczowej miocytów, IV − arytmie poreperfuzyjne [31]. Molekularny mechanizm odpowiedzialny za regulację ekspresji genów w czasie urazu związanego z reperfuzją nie jest w pełni poznany, a próby wyciągnięcia wniosków i ich wykorzystanie w praktyce klinicznej zakończyły się niepowodzeniem. Wiadomo natomiast, że stres oksydacyjny prowadzi do deregulacji wytwarzania białek komórkowych, w tym także enzymów ważnych dla powstawania dojrzałych miRNA – Rnazy III Dicer i Drosha, wpływając na zmiany w ekspresji miRNA. Profil ekspresji miRNA w przebiegu zawału mięśnia sercowego jest zależny od czasu jaki upłynął od wystąpienia niedokrwienia. We wczesnym okresie prawdopodobnie zależy od apoptozy i nasilonego stresu oksydacyjnego, w późniejszym okresie istotną rolę w zmianie profilu pełni pozawałowy remodeling i uruchomienie mechanizmów kompensacyjnych [77]. Ze względu na różnorodność komórek mięśnia sercowego, udział miRNA w patomechanizmie zawału jest trudny do oceny. W badaniach autopsyjnych fragmentów pozawałowych ludzkich serc stwierdzono zmniejszoną ekspresję miR-1 i miR-133 [4]. Wcześniejsze badania na myszach ujawniły przeciwstawne funkcje tych miRNA w regulacji przeżycia miocytów w odpowiedzi na niedokrwienie; pierwsze z nich wzmaga apoptozę, drugie ją hamuje. Dzieje się tak, ponieważ zwiększona ekspresja miR-1 powoduje supresję genów kodujących białka odpowiedzialne za hamowanie apoptozy Hsp60, Hsp70, a także jest przyczyną potranskrypcyjnej supresji białek Bcl2 i IGF-1 przeciwdziałających apoptozie. miR-133 natomiast zmniejsza ekspresję genu kodującego kaspazę 9, głównego efektora procesu apoptozy [72,74]. Dane te sugerują, że obniżenie poziomu „sercowego” miRNA-1 przy jednoczesnym zwiększeniu miRNA-133 podczas epizodu niedokrwienia serca prawdopodobnie ogranicza ryzyko wystąpienia urazu związanego z niedokrwieniem i reperfuzją

Zmiany w profilu kolejnego rodzaju miRNA, tj. miR-21 nie są jednoznaczne. W badaniach in vitro wykazano, że zwiększona ekspresja miR-21 podczas pozawałowego remodelingu hamuje angiogenezę przez wpływ na proliferację i migrację komórek endotelium za pośrednictwem RhoB [55]. Jednocześnie angiogeneza naczyń wieńcowych jest bardzo ważnym mechanizmem kompensacyjnym w przywróceniu prawidłowej funkcji miokardium po zawale serca, więc zahamowanie funkcji miR-21 w tym okresie mogłoby mieć wpływ kardioprotekcyjny. W modelach zwierzęcych zwiększona ekspresja miR-21 w granicznej strefie okołozawałowej, bogatej w fibroblasty powodowała aktywację włóknienia przez hamowanie ekspresji genu PTEN i nasilenie aktywności metaloproteinazy 2 [54]. Sugeruje to, iż hamowanie ekspresji miR-21 może zmniejszyć niekorzystne włóknienie po zawale. Ograniczenie jednak strefy zawału w szczurzych sercach może być powiązane z indukowaną zwiększoną ekspresją miR-21 osiągniętą przez transfekcję za pośrednictwem wektora adenowirusowego [12]. Inni badacze zwrócili także uwagę na niekorzystną rolę zmniejszonej ekspresji miRNA-21 w formowaniu zmian miażdżycowych w śródbłonku po angioplastyce balonowej tętnicy szyjnej u szczurów z udziałem PTEN i Bcl-2 [28]. Ważną rolę w powstawaniu restenozy w stencie po angioplastyce wieńcowej stwierdzono dla miR-143 i miR-145, których obniżoną zawartość w śródbłonku naczyń wieńcowych wykryto w badaniach autopsyjnych pacjentów poddanych angioplastyce ze stentem [48].

Ważnym w patogenezie zawału serca typem miRNA jest rodzina miR-29 (a,b,c). Podobnie jak w przypadku miR-21, ekspresja miR-29 jest większa w fibroblastach niż w kardiomiocytach. Wykazano zmniejszoną ekspresję miR-29 po zawale serca w strefie granicznej niedokrwienia. Ten typ miRNA jest odpowiedzialny za regulację genów kodujących białka związane z włóknieniem, w tym kolageny, fibryliny, lamininy, elastyny i integryny. W badaniach in vivo i in vitro nadekspresja miR-21 powodowała zmniejszenie translacji wymienionych białek [61]. Oprócz funkcji regulatora genów związanych z włóknieniem miR-29 negatywnie wpływa na regulację kilku hamujących apoptozę genów kodujących białka: Tcl-1, Mcl-1, YY1, p85α, CDC42 oraz DNMT3 [41,45,46,65].

Podawanie pioglitazonu − agonisty receptorów PPAR, znacząco obniżało zawartość miR-29 w sercu szczura, co pozytywnie wpływało na ochronę przed urazem związanym z niedokrwieniem/reprefuzją [73]. W przypadku miRNA-24 istnieją sprzeczne doniesienia na temat właściwości kardioprotekcyjnych, wymaga to dalszych badań [18,49,77]. W niedokrwionej strefie zawału dochodzi do kompensacyjnego przerostu miokardium, co jest zjawiskiem niekorzystnym i może wpływać na przebudowę oraz dysfunkcję lewej komory serca (remodeling) [52]. Wśród typów miRNA, które spełniają ochronną rolę w poreperfuzyjnym remodelingu jest miR-126, który stymuluje angiogenezę przez supresję genu kodującego białko Spred-1 oraz regenerację miokardium z komórek macierzystych [67,76]. miR-210 również stymuluje angiogenezę oraz hamuje apoptozę związaną ze stresem oksydacyjnym [14,42].

miR-494 oraz miR-499 także wykazują działanie ochronne, hamując apoptozę związaną ze stresem poreperfuzyjnym [57,68]. Możliwość regeneracji niedokrwionego miokardium przez neowaskuraryzację ogranicza miR-92a, które jak dowiedziono w badaniach na modelach zwierzęcych, hamuje angiogenezę przez supresję genów kodujących białka z nią związane: Sirtuiny 1, podjednostki α5 integryny oraz Map2k4 [3]. Wpływ na mięsień sercowy w przypadku miR-199a zależy od czasu wystąpienia ischemii. Zmniejszona ekspresja miR-199a występująca w czasie niedokrwienia nasila apoptozę przez stymulują- cy wpływ na Sirtuinę-1, natomiast jej wystąpienie przed niedokrwieniem ma działanie ochronne [50].

Podsumowując, wśród miRNA, które chronią miocyty przed apoptozą wywołaną urazem związanym z niedokrwieniem/ reperfuzją wymienia się: miR-21, -24, -133, -210, -494, -499. Sprzyjające apoptozie są: miR-1, -29, -199a. Włóknienie miokardium może być regulowane przez miR-29 oraz -21. Z kolei miR-126 i -210 indukują angiogenezę w odpowiedzi na uraz związany z reperfuzją, natomiast miR-24, -92a hamują pozawałową neoangiogenezę [77].

miRNA jako markery zawału mięśnia sercowego

Obecnie stosowanym w praktyce klinicznej markerem zawału mięśnia sercowego pozostaje troponina, która wykazuje dużą czułość i swoistość we wczesnej diagnozie martwicy miokardium. Nie jest ona jednak markerem doskonałym. Diagnostyczny wzrost jej stężenia pojawia się dopiero po około 6 godzinach od wystąpienia epizodu niedokrwienia, poza tym jej podwyższone wartości mogą występować w innych schorzeniach, np. niewydolności nerek. Dlatego wciąż istnieje potrzeba znalezienia nowego biomarkera, który pozwoliłby na jeszcze wcześniejsze rozpoznanie i wykazywałby większą swoistość oraz pozwoliłby na dokładniejszą identyfikację pacjentów wysokiego ryzyka w chwili przyjęcia do szpitala [47].

W świeżym zawale wykazywano różną ekspresję poszczególnych miRNA. Porównywano wartość diagnostyczną swoistych dla serca miRNA z klasycznymi markerami niedokrwienia: troponiny, CK i CK-MB. Potwierdzono silny wzrost zawartości miR-208b oraz miR-499 w surowicy u 32 pacjentów z zawałem w porównaniu z grupą kontrolną oraz ich dodatnią korelację ze stężeniem troponiny T i kinazy fosfokreatynowej (CK) [8]. Podobne wyniki uzyskano w innym badaniu, stwierdzając silną korelację miR-208b i miR-499-5p z troponiną T na większej grupie 319 pacjentów z zawałem serca [22]. Zwrócono także uwagę na zależność ekspresji krążących miR-208b i miR-499 od innych czynników, tj. wiek i płeć [23]. Cheng i wsp. wykazali wzrost ekspresji miR-1 w surowicy pacjentów w ostrym okresie niedokrwienia miokardium oraz dodatnią korelację z poziomem CK-MB [5]. Inni badacze, oznaczając ekspresję miR-1 w surowicy 93 pacjentów z zawałem wykazali jego istotny wzrost w porównaniu z grupą kontrolną zdrowych osób, jednak bez korelacji z klasycznymi markerami niedokrwienia [1]. Gidlof i wsp. w swoim badaniu nie stwierdzili istotnej różnicy w profilu miR-1 u pacjentów z zawałem w porównaniu z grupą kontrolną, co może być tłumaczone różną eliminacją nerkową tej miRNA [21]. W analizie poziomu miR-1,-133a,-208b,-499 w surowicy 67 pacjentów, stwierdzono znaczący wzrost ich zawartości w STEMI i NSTEMI w porównaniu z grupą kontrolną, nie wykazano jednak ich większej przydatno- ści jako biomarkerów w porównaniu z troponiną T [35]. Ważną cechą jaką powinien charakteryzować się dobry biomarker niedokrwienia miokardium jest wczesny czas jego pojawienia się od czasu wystąpienia ischemii i odpowiednio długi okres półtrwania w surowicy, pozwalający na potwierdzenie rozpoznania i śledzenie procesu zdrowienia/leczenia [33]. Interesujące badanie prospektywne przeprowadzili Zampetaki i wsp. w rozpoczętym w 1990 r. eksperymencie, losowo wybranym pacjentom (125 kobietom i mężczyznom w wieku 40-79 lat) pobierano krew w odstępach 5-letnich (1995, 2000, 2005 r.) oraz w razie wystąpienia u nich zawału serca. Badanie miało na celu ocenę zmian w profilu miRNA, które sprzyjałyby wystąpieniu ostrego niedokrwienia. Spośród uczestników, u których w czasie 10-letniej obserwacji wystąpił zawał serca (5,3%) stwierdzono zmiany w profilu trzech miRNA: -126, -197 oraz -223 [75].

Analizowano również zależność ekspresji miRNA od czasu wystąpienia ostrego zespołu wieńcowego. W badaniach profilu miR-208 w surowicy 33 pacjentów ze świeżym zawałem mięśnia sercowego i grupie kontrolnej 30 zdrowych osób, wykazano, że miR-208 jest obecne w surowicy u wszystkich pacjentów po czterech godzinach od wystąpienia pierwszych objawów choroby, podczas gdy klasyczny marker troponina I (cTnI) w dalszym ciągu pozostawał w normie [64]. Long i Wang zaobserwowali również zwiększoną ekspresję miR- -30a w 4, 8 i 12 godzinie od wystąpienia objawów zawału mięśnia sercowego, a także zwiększoną ekspresję miR-195 w 8 i 12 godzinie od wystąpienia epizodu niedokrwienia oraz spadek ekspresji let-7b w czasie 4, 8, 12, 24, 48, 72 godzin i tydzień od początkowych objawów zawału. Stężenie w surowicy miR-30a, miR-195 i let-7b wykazywało silną korelację ze stężeniem troponiny I. Analizując jednocześnie zawartość tych trzech miRNA, uzyskano 94% czułość i 90% swoistość w identyfikacji pacjentów z zawałem mięśnia sercowego [37].

Oceniając użyteczność miRNA jako markerów w prognozie klinicznej pacjentów po zawale serca, wykazano dodatnią korelację między zwiększoną ekspresją miR-208b i miR-499- 5p w surowicy, a spadkiem frakcji skurczowej lewej komory w badaniu ECHO serca oraz zwiększoną śmiertelnością w obserwacji 30-dniowej w grupie 319 chorych [22]. Podobną wartość kliniczną wykazano w przypadku miR-133a, którego zwiększona ekspresja korelowała z rozmiarem zawału w MRI i wiązała się ze wzrostem śmiertelności oraz większym ryzykiem wystąpienia niewydolności serca w 6 miesięcy od wystąpienia STEMI w grupie 216 pacjentów [13].

Podsumowując, poznanie zasad wpływu miRNA na procesy patofizjologiczne może pomóc w lepszym zrozumieniu mechanizmów prowadzących do śmierci kardiomiocytów podczas niedokrwienia. Badania nad miRNA, których ekspresja istotnie zmienia się we wczesnej fazie zawału mięśnia sercowego, mogą znacznie zwiększyć możliwości nie tylko wczesnego diagnozowowania chorób serca, ale też prognozowania i wprowadzania terapii.

Pełna treść artykułu