По данным Xu J. и коллег установлено, что уровень экспрессии микроРНК-153-3р во всех группах глиальных опухолей, по сравнению с контрольной группой, был достоверно снижен [22]. Ее мишенью являются антиапоптозные белки Bcl-2 и Mcl-1.
Для глиом низкой и высокой степени злокачественности характерна активация антиапоптозных механизмов и сигнальных путей, усиливающих выживаемость их клеток. Наряду с этим, микроРНК-153-3р подавляет экспрессию IRS-2-активатора PI3K/AKT- зависимого сигнального пути, также отвечающего за выживаемость клеток этих опухолей. Это свидетельствует о противоопухолевой роли микроРНК-153-3р в развитии данных новообразований [35].
МикроРНК-181а и микроРНК-181Ь относятся к онкосупрессорным, и дерегуляция их экспрессии вносит свой вклад в проявление злокачественности глиом [27]. Мишенью микроРНК-181а и МИКРОРНК-181Ь является ген BCL2 [19; 36]. Shi L. с соавторами отмечает снижение уровня экспрессии этих микроРНК в мультиформной глиобластоме, а также отрицательную корреляцию со степенью злокачественности глиом так, что наиболее низкие значения экспрессии достигаются в глиомах II-IV степени злокачественности [16]. Нашими исследованиями также показано, что уровень экспрессии для микроРНК-181Ь в тканях глиом ниже по сравнению с паратуморозной тканью мозга. Причем его снижение пропорционально повышению степени злокачественности новообразований [20].
Белки p27, p57, а также гены PTEN, TIMP3, PUMA, Сх43, регулирующие клеточный цикл и процессы выживаемости клеток, являются мишенями кластера онкогенных микроРНК-221/222 [37]. В ряде работ была отмечена повышенная экспрессия микроРНК- 221, -222 в глиомах [38; 39], способствующая миграции клеток путем понижения регуляции экспрессии PTPp, а также повышению чувствительности к химиопрепаратам за счет снижения уровня экспрессии MGMT [40]. Нами установлено, что в тканях высокозлокачественных глиом имеется статистически достоверное повышение уровня экспрессии микроРНК-221 по сравнению с условно нормальными прилежащими тканями мозга [20].
МикроРНК-128 - это нейрон-специфическая микроРНК, участвующая в дифференцировке нервной ткани, в злокачественных глиомах, таких как глиобластома. Она выступает как онкосупрессор [17; 41]. Мишенью данной микроРНК выступает фактор транскрипции E2F3a, снижение уровня её экспрессии ингибирует пролиферацию клеток опухоли и клеточный цикл [42]. Zhang Y. с соавторами в своих работах показали, что уровень ее экспрессии в глиомах снижен по сравнению с уровнем в паратуморозной ткани [17; 42].
МикроРНК-124 является онкосупрессивной, она участвует в дифференцировании нейронов. Установлено, что уровень ее экспрессии снижен не только в глиобластомах и олигодендроглиомах, но и в медуллобластомах [43-45]. Уровень экспрессии микроРНК-124 статистически достоверно снижается в глиомах (Grade III) и в глиобластомах по сравнению с паратуморозной тканью [20]. Она регулирует клеточный цикл в фазе G0/G1, а также ингибирует киназу CDK6, которая стимулирует ангиогенез [15; 28], ведущий к возникновению новообразованных сосудов. Последние играют ведущую роль в дальнейшем росте новообразований и их метастазировании [46]. Трансфекция микроРНК-124 в клеточные линии глиом приводит к уменьшению миграции клеток [47].
При исследовании уровней экспрессии микроРНК-31 в тканях глиом высокой степени злокачественности было установлено статистически достоверное их снижение в опухолевой ткани по сравнению с условно нормальными прилежащими мозговыми тканями [20]. В культуре клеток глиомы данная микроРНК ингибирует не только миграцию клеток и опосредованно влияет на активацию транскрипционного фактора NF-kB, ангиогенез, но и уровень Е-кадгерина, связанного с эпителиально-мезенхимальным переходом [48; 49]. МикроРНК-31 выступает в качестве онкосупрессора, и ее уровень может коррелировать с предрасположенностью опухоли к инвазии и метастазированию [20].
Изложенные выше суммированные литературные данные о роли микроРНК в глиомах головного мозга и степени злокачественности глиом мы представили в виде таблицы.
МикроРНК и регулируемые им процессы
МикроРНК Уровень экспрессии Регулируемые процессы
микроРНК-21 (онкоген) Экспрессия повышается в глиомах пропорционально степени злокачественности Пролиферация (+), миграция (+), инвазия (+), апоптоз (-), резистентность к темозоломиду (+), радиорезистентность (+)
микроРНК-23a (онкоген) Уровень экспрессии повышается в глиомах Grade III и IV ПРОЛИФЄРВЦИЯ (+), инвазия (+), апоптоз (-), мигрaция (+)
микроРНК- 221/222 (онкоген) Уровень экспрессии в глиомах повышается Grade I-IV Пролиферация (+), инвазия (+), апоптоз (-), резистентность к темозоломиду (+), радиорезистентность (+)
микроРНК-7 (онкосупрессор) Уровень экспрессии в глиомах снижается Grade I-IV Мигрaция (-), инвaзия (--), радиорезистентность (--).
микроРНК-9 (онкосупрессор) Уровень экспрессии повышается в глиомах Grade I, II, III Миграция (-/+), пролиферация (+/-), радиорезистентность (+), рост опухолевых клеток (-)
микроРНК 31 (онкосупрессор) Уровень экспрессии снижается в глиомах Grade III-IV Пролиферация (-), инвазия (-)
микроРНК-124 Уровень экспрессии снижается в Ангиогенез (-), инвазия (-),
(онкосупрессор) глиомах Grade III-IV метастазирование (-), клеточный цикл(-)
микроРНК-128
(онкосупрессор) Уровень экспрессии снижается в глиомах Grade I-IV Пролиферация (-), ангиогенез (-), апоптоз (+), дифференцировка (+)
микроРНК-137
(онкосупрессор) Уровень экспрессии снижается в глиомах Grade III и IV Пролиферaция (-), миграция (-), инвазия (-)
микроРНК-153 (онкосупрессор) Уровень экспрессии снижается в глиомах Grade I-IV Пролиферация (-), апоптоз (+)
микроРНК-181
(онкосупрессор) Уровень экспрессии снижается в глиомах Grade I-IV пропорционально степени злокачественности Инвазия (-), апоптоз (+), радиорезистентность (+)
Заключение
К настоящему времени накоплен большой опыт по определению уровня экспрессии микроРНК в тканях глиом головного мозга человека с применением различных методов. Но есть определенные препятствия, которые ограничивают применение этих методов при использовании микроРНК в клинической диагностике. Во-первых, это связано с тем, что многие исследования выполнены на малых группах пациентов с разной гистологической структурой опухолей головного мозга. Во-вторых, глиомы головного мозга являются гетерогенными новообразованиями, что осложняет интерпретацию полученных данных и подбор микроРНК, которые могли бы выступать в качестве диагностических маркеров. В связи с этим важной задачей является стандартизация методов определения уровней экспрессии микроРНК и подбора оптимальных референсных генов. Для получения достоверных данных необходимы масштабные перспективные исследования для определения роли микроРНК в онкогенезе глиом и подтверждении их эффективности, как биомаркеров в диагностике нейроэпителиальных опухолей мозга. Продолжающееся углубленное изучение молекулярно генетических характеристик глиом на основе исследования роли микроРНК в онкогенезе является, как нам представляется, перспективным направлением в определении молекулярных механизмов опухолевого роста для назначения своевременной и адекватной адъювантной терапии в комплексном лечении, а также прогноза течения онкозаболевания.
Список литературы
1. Зозуля Ю.А., Васильева И.Г., Главацкий А.Я. Глиомы головного мозга. Киев: УИПК «ЕксОб», 2007. 636 с.
2. Улитин А.Ю. Эпидемиология первичных опухолей головного мозга среди населения крупного города и пути совершенствования организации медицинской помощи больным с данной патологией: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Санкт-Петербург, 1997. 23 с.
3. Олюшин В.Е., Филатов М.В., Улитин А.Ю., Бажанов С.П. Специфическая противоопухолевая иммунотерапия на основе дендритных клеток в комплексном лечении больных злокачественными церебральными глиомами. Санкт-Петербург: Знакъ, 2012. 212 с.
4. Virchow R. Die Krankhaften Geschwulste. Hirschwald. Berlin. 1863. Электронный
ресурс. URL: https://reader.digitale-
sammlungen.de/de/fs1/object/display/bsb10475278_00007.html (дата обращения: 20.11.2018).
5. Louis D.N., Ohgaki H., Wiestler O.D., Cavenee W.K., Burger P.C., Jouvet A., Scheithauer
B. W., Kleihues P. The 2007 WHO classification of tumours of the central nervous system. Acta Neuropathol., 2007. vol. 114. no. 2. P. 97-109.
6. Keles G.E., Lamborn K, Berger M.S. Low-grade hemispheric gliomas in adults: a critical review of extent of resection as a factor influencing outcome. Neurosurgery. 2001. vol. 95. P.735¬745.
7. Bhattachaijee A.K., Nagashima Т., Kondoh Т., Tamaki N. Quantification of early blood¬brain barrier disruption by in situ brain perfusion technique. Brain Res. Protoc, 2001. vol. 2. P. 126¬131.
8. Колотов К.А. Иммуногистохимические особенности глиальных опухолей головного мозга // Медицинский альманах. 2012. Т. 23, № 4. С. 66-69.
9. Gammeltoft S. Insulin-like growth factors in the nervous system: evolution, fetal development, maintenance and tumor formation. The insulin-like growth factors and their regulatory proteins, ed. D. LeRoith. NY, Elsevier Science. 1994. P. 295-305.
10. Mittler M.A., Walters B.C., Stopa E.G. Observer reliability in histological grading of astrocytoma stereotactic biopsies. J Neurosurg. 1996. vol. 85. no. 6. P. 1091-1094.
11. Krutovskikh V.A., Herceg Z. Oncogenic microRNAs (OnkomiRs) as a new class of cancer biomarkers. Bioessays, 2010. vol. 32. no. 1. P. 894-904.
12. Ambros V. The functions of animal microRNAs. Nature, 2004. vol. 431. no. 700. P. 350¬355.
13. Rodriguez A., Griffiths-Jones S., Ashurst J.L., Bradley A. Identification of mammalian microRNA host genes and transcription units. Genome Res. 2004. vol. 14. no. 10A. P. 1902-1910.
14. Andorfer C.A., Necela B.M., Thompson E.A., Perez E.A. MicroRNA signatures: clinical biomarkers for the diagnosis and treatment of breast cancer. Trends Mol Med. 2011. vol.17. no. 6. P. 313-319.
15. Silber J., Lim D.A., Petritsch C., Persson A.I., Maunakea A.K., Yu M., Vandenberg S.R., Ginzinger D.G., James C.D., Costello J.F., Bergers G., Weiss W.A., Alvarez-Buylla A., Hodgson J.G. miR-124 and miR-137 inhibit proliferation of glioblastoma multiforme cells and induce differentiation of brain tumor stem cells. BMC Med. 2008. vol. 6. no 14. DOI: 10.1186/1741-7015¬6-14.
16. Shi L., Cheng Z., Zhang J., Li R., Zhao P., Fu Z., You Y. hsa-mir-181a and hsa-mir-181b function as tumor suppressors in human glioma cells. Brain Res. 2008. vol. 1236. P. 185-193.
17. Godlewski J., Nowicki M.O., Bronisz A., Williams S., Otsuki A., Nuovo G., Raychaudhury A., Newton H.B., Chiocca E.A., Lawler S. Targeting of the Bmi-1 oncogene/stem cellrenewal factor by microRNA-128 inhibits glioma proliferation and self-renewal. Cancer Res. 2008. vol. 68. P. 9125-9130.
18. Nass D., Rosenwald S., Meiri E., Gilad S., Tabibian-Keissar H., Schlosberg A., Kuker H., Sion-Vardy N., Tobar A., Kharenko O., Sitbon E., LithwickYanai G, Elyakim E., Cholakh H., Gibori H., Spector Y., Bentwich Z., Barshack I., Rosenfeld N. MiR-92b and miR-9/9* are specifically expressed in brain primary tumors and can be used to differentiate primary from metastatic brain tumors. Brain Pathol. 2009. vol. 19. no. 3. P. 375-383.
19. Conti A., Aguennouz M., La Torre D., Tomasello C., Cardali S., Angileri F.F., Maio F., Cama A., Germano A., Vita G., Tomasello F. miR-21 and 221 upregulation and miR-181b downregulation in human grade II-IV astrocytic tumors. J. Neurooncol. 2009. vol. 93. no. 3. P. 325¬332.
20. Ступак Е.В., Веряскина Ю.А., Титов С.Е., Ахмерова Л.Г., Ступак В.В., Мишинов С.В., Копорушко Н.А., Петрова Ю.В., Пустаханов В.В., Иванов М.К., Жумулёв И.Ф., Колесников Н.Н. Значение профиля миРНК в диагностике злокачественных глиом головного мозга // Российский нейрохирургический журнал. 2016. Т. 8, № 2. С. 54-58.
21. Visani M., de Biase D., Marucci G., Taccioli C., Baruzzi A. Pession Definition of miRNAs expression profile in glioblastoma samples: the relevance of non-neoplastic brain reference. PLoS One. 2013. vol. 8. no. 1. P. e55314.
22. Xu J., Liao X., Wong C. Downregulations of B-cell lymphoma 2 and myeloid cell leukemia sequence 1 by microRNA 153 induce apoptosis in a glioblastoma cell line DBTRG-05MG. Int. J. Cancer. 2010. vol. 126. no. 4. P. 1029-1035.
23. Rao S.A., Santosh V., Somasundaram K. Genome-wide expression profiling identifies deregulated miRNAs in malignant astrocytoma. Mod Pathol. 2010. vol. 23. no. 10. P. 1404-1417.
24. Lages E., Guttin A., Atifi M. E., Ramus C., Ipas H., Dupre I., Rolland D., Salon C., Godfraind C., de Fraipont F., Dhobb M., Pelletier L., Wion D., Gay E., Berger F., Issartel J.P. MicroRNA and target protein patterns reveal physiopathological features of glioma subtypes. PLoS One. 2011. vol. 6. no. 5. P. e20600.
25. Tan X., Wang S., Yang B., Zhu L., Yin B., Chao T., Zhao J., Yuan J., Qiang B., Peng X. The CREB-miR-9 negative feedback minicircuitry coordinates the migration and proliferation of glioma cells. PLoS One. 2012. vol. 7. no. 11. P. e49570.
26. Gomez G.G., Volinia S., Croce C.M., Zanca C., Li M., Emnett R., Gutmann D.H., Brennan C. W., Furnari F.B., Cavenee W.K. Suppression of microRNA-9 by mutant EGFR signaling upregulates FOXP1 to enhance glioblastoma tumorigenicity. Cancer Res. 2014. vol. 74. no. 5. P. 1429-1439.
27. Munoz J.L., Rodriguez-Cruz V., Ramkissoon S.H., Ligon K.L., Greco S.J., Rameshwar P. Temozolomide resistance in glioblastoma occurs by miRNA-9-targeted PTCH1, independent of sonic hedgehog level. Oncotarget. 2015. vol. 6. no. 2. P. 1190-1201.
28. Kollmann K., Heller G., Schneckenleithner C., Sexl V. A kinase-independent function of CDK6 links the cell cycle to tumor angiogenesis. Cancer Cell. 2013. vol. 24. no. 2. P. 167-181. DOI: 10.1016/j.ccr.2013.07.012.
29. Zhou X. Ren Y., Moore L., Mei M., You Y, Xu P., Wang B., Wang G., Jia Z., Pu P., Zhang W., Kang C. Downregulation of miR-21 inhibits EGFR pathway and suppresses the growth of human glioblastoma cells independent of PTEN status. Laboratory Investigation. 2010. vol. 90. no.
2. P. 144-155. DOI: 10.1038/labinvest.2009.126.
30. Hu X., Chen D., Cui Y., Li Z., Huang J. Targeting microRNA-23a to inhibit glioma cell invasion via HOXD10. Sci Rep. 2013. vol. 3. P. 3423.
31. Tan X. Wang S., Zhu L., Wu C., Yin B., Zhao J., Yuan J., Qiang B., Peng X. cAMP response element-binding protein promotes gliomagenesis by modulating the expression of oncogenic microRNA-23a. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012. vol. 109. no. 39. P. 15805-15810.
32. Li K.K., Yang L., Pang J.C., Chan A.K., Zhou L., Mao Y., Wang Y., Lau K.M., Poon W.S., Shi Z., Ng H.K. MIR-137 suppresses growth and invasion, is downregulated in oligodendroglial tumors and targets CSE1L. Brain Pathol. 2013. vol. 23. no. 4. P. 426-439.
33. Visani M., de Biase D., Marucci G., Cerasoli S., Nigrisoli E., BacchiReggiani M.L., Albani F., Baruzzi A., Pession A. Expression of 19 microRNAs in glioblastoma and comparison with other brain neoplasia of grades I-III. Mol Oncol. 2014. vol. 8. no. 2. P. 417-430.
34. Li K.K., Yang L., Pang J.C., Chan A.K., Zhou L., Mao Y., Wang Y., Lau K.M., Poon W.S., Shi Z., Ng H.K. MIR-137 suppresses growth and invasion, is downregulated in oligodendroglial tumors and targets CSE1L. Brain Pathol. 2013. vol. 23. no. 4. P. 426-439.
35. Xu J., Liao X., Lu N., Liu W., Wong C.W. Chromatin-modifying drugs induce miRNA-153 expression to suppress Irs-2 in glioblastoma cell lines. Int J Cancer. 2011. vol. 129. no. 10. P. 2527¬2531.
36. Chen G., Zhu W., Shi D., Lv L., Zhang C., Liu P., Hu W. MicroRNA-181a sensitizes human malignant glioma U87MG cells to radiation by targeting Bcl-2. Oncol Rep. 2010. vol. 23. no. 4. P. 997-1003.
37. Hao J., Zhang C., Zhang A., Wang K., Jia Z., Wang G., Han L., Kang C., Pu P. miR- 221/222 is the regulator of Cx43 expression in human glioblastoma cells. Oncol Rep. 2012. vol. 27. P. 1504-1510.
38. Galardi S., Mercatelli N., Farace M.G., SCiafre. A. NF-kB and c-Jun induce the expression of the oncogenic miR-221 and miR-222 in prostate carcinoma and glioblastoma. Nucleic Acids Res. 2011. vol. 39. no. 9. P. 3892-3902.
39. Quintavalle C., Garofalo M., Zanca C., Romano G., Iaboni M., del Basso De Caro M., Martinez-Montero J.C., Incoronato M., Nuovo G., Croce C.M., Condorelli G. miR-221/222 overexpession in human glioblastoma increases invasiveness by targeting the protein phosphate PTPmu. Oncogene. 2012. vol. 31. no. 7. P. 858-868.
40. Quintavalle C., Donnarumma E., Iaboni M., Roscigno G., Garofalo M., Romano G., Fiore
D. , De Marinis P., Croce C.M., Condorelli G. effect of miR-21 and miR-30b/c on TRAIL-induced apoptosis in glioma cells. Oncogene. 2013. vol. 32. no. 34. P. 4001-4008.
41. Ciafre S.A., Galard S., Mangiola A., Ferracin M., Liu C.G., Sabatino G., Negrini M., Maira G., Croce C.M., Farace M.G. Extensive modulation of a set of microRNAs in primary glioblastoma. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2005. vol. 334. P. 1351-1358.
42. Zhang Y., Chao Т., Li R., Liu W., Chen Y., Yan X., Gong Y., Yin B., Liu W., Qiang B., Zhao J., Yuan J., Peng X. MicroRNA-128 inhibits glioma cells proliferation by targeting transcription factor E2F3a. J Mol Med (Berl). 2009. vol. 87. no. 1. P. 43-51.43. Conaco C., Otto S., Han J.J., Mandel G. Reciprocal actions of REST and a microRNA promote neuronal identity. Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2006. vol. 103. no. 7. P. 2422-2427.
44. Nelson, P.T., Baldwin, D.A., Kloosterman, W.P., Kauppinen, S., Plasterk, R.H., Mourelatos Z., RAKE and LNA-ISH reveal microRNA expression and localization in archival human brain. Rna. 2006. vol.12. P. 187-191.