cardiotomskСибирский журнал клинической и экспериментальной медициныSiberian Journal of Clinical and Experimental Medicine2713-29272713-265XTSU publishing10.29001/2073-8552-2018-33-2-77-82cardiotomsk-455Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESАНАЛИЗ СВЯЗИ УРОВНЯ МЕТИЛИРОВАНИЯ ГЕНОВ MIR10B И MIR21 В ЛЕЙКОЦИТАХ КРОВИ С КЛИНИЧЕСКИ ВЫРАЖЕННЫМ АТЕРОСКЛЕРОЗОМ СОННЫХ АРТЕРИЙANALYSIS OF THE ASSOCIATION OF THE METHYLATION LEVELS OF MIR10B AND MIR21 GENES IN BLOOD LEUKOCYTES WITH ADVANCED CAROTID ATHEROSCLEROSISКоролеваЮ. А.KorolevaIu. A.

Королева Юлия Александровна - младший научный сотрудник лаборатории популяционной генетики НИИМГ, ТНИМЦ РАН.

634050, Томск, ул. Набережная р. Ушайки, 10

Koroleva Iuliia A. - Junior Researcher, Laboratory of Population Genetics, Research Institute of Medical Genetics, TNRMC, RAS.

10, Nab. Ushaiki str., Tomsk, 634050

korolevaiua@yandex.ruЗарубинА. А.ZarubinA. A.

Зарубин Алексей Андреевич - студент медико-биологического факультета СГМУ; лаборант-исследователь лаборатории эволюционной генетики НИИМГ, ТНИМЦ РАН.

634050, Томск, ул. Набережная р. Ушайки, 10; 634050, Томск, Московский тракт, 2

Zarubin Aleksei A. - Undergraduate Student, Medical and Biological Faculty, , SSMU; Research Assistant, Laboratory of Evolution Genetics, RIMG, TNRMC, RAS.

10, Nab. Ushaiki str., Tomsk, 634050; 2, Moskovsky tract, Tomsk, 634050

a.a.zarubin@gmail.comМарковА. В.MarkovA. V.

Марков Антон Владимирович - кандидат медицинских наук, научный сотрудник лаборатории популяционной генетики НИИМГ, ТНИМЦ РАН.

634050, Томск, ул. Набережная р. Ушайки, 10

Markov Anton V. - Cand. Sci. (Med.), Researcher, Laboratory of Population Genetics, RIMG, TNRMC, RAS.

10, Nab. Ushaiki str., Tomsk, 634050

anton.markov@medgenetics.ruКазанцевА. Н.KazancevA. N.

Казанцев Антон Николаевич - младший научный сотрудник лаборатории реконструктивной хирургии мультифокального атеросклероза НИИКПССЗ.

650000, Кемерово, Сосновый б-р, 6

Kazancev Anton N. - Junior Researcher, Laboratory of Reconstructive Surgery, Department of Multifocal Atherosclerosis, RICICD.

6, Sosnoviy bulv., Kemerovo, 650000

dr.antonio.kazantsev@mail.ruБарбарашО. Л.BarbarashO. L.

Барбараш Ольга Леонидовна - доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, директор НИИКПССЗ.

650000, Кемерово, Сосновый б-р, 6

Barbarash Olga L. - Dr. Sci. (Med.), Professor, Corresponding Member of RAS, Director of RICICD.

6, Sosnoviy bulv., Kemerovo, 650000

olb61@mail.ruНазаренкоМ. С.NazarenkoM. S.

Назаренко Мария Сергеевна - кандидат медицинских наук, руководитель лаборатории популяционной генетики НИИМГ, ТНИМЦ РРАН; ассистент кафедры медицинской генетики СГМУ; ведущий научный сотрудник лаборатории геномной медицины НИИКПССЗ.

634050, Томск, ул. Набережная р. Ушайки, 10;  634050, Томск, Московский тракт, 2; 650000, Кемерово, Сосновый б-р, 6

Nazarenko Maria S. - Cand. Sci. (Med.), Head of Laboratory of Population Genetics, RIMG, TNRMC, RAS; Assistant Professor, Department of Medical Genetics, SSMU; Leading Researcher, Laboratory for Genomic Medicine, Division of Experimental and Clinical Cardiology, RICICD.

10, Nab. Ushaiki str., Tomsk, 634050; 2, Moskovsky tract, Tomsk, 634050; 6, Sosnoviy bulv., Kemerovo, 650000

maria.nazarenko@medgenetics.ruНаучно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияResearch Institute of Medical Genetics, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian FederationНаучно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук; Сибирский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияResearch Institute of Medical Genetics, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences; Siberian State Medical UniversityRussian FederationНаучно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеванийРоссияResearch Institute for Complex Issues of Cardiovascular DiseasesRussian FederationНаучно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук; Сибирский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации; Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеванийРоссияResearch Institute of Medical Genetics, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences; Siberian State Medical University; Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular DiseasesRussian Federation2018150720183327782Copyright © Королева Ю.А., Зарубин А.А., Марков А.В., Казанцев А.Н., Барбараш О.Л., Назаренко М.С., 20182018Королева Ю.А., Зарубин А.А., Марков А.В., Казанцев А.Н., Барбараш О.Л., Назаренко М.С.Koroleva I.A., Zarubin A.A., Markov A.V., Kazancev A.N., Barbarash O.L., Nazarenko M.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibjcem.ru/jour/article/view/455

Осложнения атеросклероза остаются ведущей причиной заболеваемости и смертности в мире. Во все процессы патогенеза вовлечены микро-РНК — короткие регуляторные молекулы, экспрессия которых регулируется метилированием ДНК. Известно, что метилирование и/или экспрессия генов MIR10B и MIR21 варьируют в клетках пораженных атеросклерозом тканях артерий, но данные об изменении уровня метилирования этих генов в лейкоцитах крови и его связи с факторами риска атеросклероза отсутствуют.

Цель работы

Цель работы: оценить связь уровня метилирования в генах MIR10B и MIR21 в лейкоцитах крови с факторами риска и патогенетически значимыми признаками атеросклероза сонных артерий. Материал и методы. ДНК для исследования выделена из лейкоцитов крови 122 больных клинически выраженным атеросклерозом сонных артерий, а также лейкоцитов крови 135 индивидов контрольной группы. Уровень метилирования ДНК проанализирован методом бисульфитного пиросеквенирования.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. В лейкоцитах больных атеросклерозом уровень метилирования генов MIR10B  и MIR21 выше, чем в лейкоцитах контрольной группы. У пациентов с атеросклерозом сонных артерий в лейкоцитах выявлена связь уровня метилирования промотора гена MIR21 с сахарным диабетом 2-го типа и уровнем холестерола в сыворотке, а кодирующего региона гена MIR10B — с курением.

Complications of atherosclerosis remain the leading cause of morbidity and mortality worldwide. MiRNAs are short regulatory molecules that are involved in all processes of pathogenesis. Expression of miRNAs is regulated by DNA methylation. Methylation and/or expression of MIR10B and MIR21 genes are known to vary in atherosclerotic tissues of the arteries, but there is no data about the changes in the methylation levels of these genes in blood leukocytes and their association with atherosclerosis risk factors.

Objective

Objective. To evaluate the association of methylation levels of MIR10B and MIR21 genes in the blood leukocytes with risk factors and pathogenetically significant traits of carotid atherosclerosis.

Material and Methods

Material and Methods. DNA for the study was extracted from the samples of blood leukocytes of 122 patients with advanced carotid atherosclerosis as well as from blood leukocytes of 135 individuals in the control group. The DNA methylation level was analyzed by bisulfite pyrosequencing.

Results

Results. The methylation level of the MIR10B and MIR21 genes in leukocytes of patients with atherosclerosis is higher than in the leukocytes of the control group. In leukocytes of patients with carotid atherosclerosis the methylation level of the MIR21 gene promoter was correlated with type 2 diabetes and serum cholesterol level, and the methylation level of the coding region of the MIR10B gene was correlated with smoking.

Conclusions

Conclusions. The level of DNA methylation in the regions of MIR10B and MIR21 genes in blood leukocytes is associated with the risk of advanced atherosclerosis of the carotid arteries.

 

 

MIR10BMIR21атеросклерозметилирование ДНКмикро-РНКMIR10BMIR21atherosclerosismethylation DNAmiRNAРНФ (проект № 16-15-10150)Russian Science Foundation (№ 14-15-00305)ReferencesMadrigal-Matute J., Rotllan N., Aranda J. F., Fernández-Hernando C. MicroRNAs and atherosclerosis. Curr. Atheroscler. Rep. 2013; 15(5): 322–335. DOI: 10.1007/s11883-013-0322-z.Madrigal-Matute J., Rotllan N., Aranda J. F., Fernández-Hernando C. MicroRNAs and atherosclerosis. Curr. Atheroscler. Rep. 2013; 15(5): 322–335. DOI: 10.1007/s11883-013-0322-z.Kumar S., Kim C. W., Simmons R. D., Jo H. Role of flow-sensitive microRNAs in endothelial dysfunction and atherosclerosis: mechanosensitive athero-miRs. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2014; 34: 2206–2216. DOI: 10.1161/ATVBAHA.114.303425.Kumar S., Kim C. W., Simmons R. D., Jo H. Role of flow-sensitive microRNAs in endothelial dysfunction and atherosclerosis: mechanosensitive athero-miRs. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2014; 34: 2206–2216. DOI: 10.1161/ATVBAHA.114.303425.Andreou I., Sun X., Stone P. H., Edelman E. R., Feinberg M. W. miRNAs in atherosclerotic plaque initiation, progression, and rupture. Trends Mol. Med. 2015; 21: 307–318. DOI: 10.1016/j. molmed.2015.02.003.Andreou I., Sun X., Stone P. H., Edelman E. R., Feinberg M. W. MiRNAs in atherosclerotic plaque initiation, progression, and rupture. Trends Mol. Med. 2015; 21:307–318. DOI: 10.1016/j.molmed.2015.02.003.Volný O., Kašičková L., Coufalová D., Cimflová P., Novák J. MicroRNAs in Cerebrovascular Disease. Adv. Exp. Med. Biol. 2015; 888: 155–195. DOI: 10.1007/978-3-319-22671-2_9.Volný O., Kašičková L., Coufalová D., Cimflová P., Novák J. MicroRNAs in Cerebrovascular Disease. Adv. Exp. Med. Biol. 2015; 888: 155–195. DOI: 0.1007/978-3-319-22671-2_9.Feinberg M. W., Moore K. J. MicroRNA Regulation of Atherosclerosis. Circ. Res. 2016; 118(4): 703–720. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.306300.Feinberg M. W., Moore K. J. MicroRNA Regulation of Atherosclerosis. Circ. Res. 2016; 118(4): 703–720. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.306300.Santovito D., Egea V., Weber C. Small but smart: MicroRNAs orchestrate atherosclerosis development and progression. Biochim. Biophys. Acta. 2016; 1861(12 Pt B): 2075–2086. DOI: 10.1016/j.bbalip.2015.12.013.Santovito D., Egea V., Weber C. Small but smart: MicroRNAs orchestrate atherosclerosis development and progression. Biochim. Biophys. Acta. 2016; 1861(12 Pt B): 2075–2086. DOI: 10.1016/j.bbalip.2015.12.013.Fang Z., Du R., Edwards A., Flemington E. K., Zhang K. The sequence structures of human microRNA molecules and their implications. PLoS One. 2013; 8(1): e54215. DOI: 10.1371/journal. pone.0054215.Fang Z., Du R., Edwards A., Flemington E. K., Zhang K. The sequence structures of human microRNA molecules and their implications. PLoS One. 2013; 8(1): e54215. DOI: 10.1371/journal.pone.0054215.Piletič K., Kunej T. MicroRNA epigenetic signatures in human disease. Arch. Toxicol. 2016; 90(10): 2405–2419. DOI: 10.1007/s00204-016-1815-7.Piletič K., Kunej T. MicroRNA epigenetic signatures in human disease. Arch. Toxicol. 2016; 90(10): 2405–2419. DOI: 10.1007/s00204-016-1815-7.Friedman R. C., Farh K. K.-H., Burge C. B., Bartel D. P. Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs. Genome Res. 2009; 19: 92–105. DOI: 10.1101/gr.082701.108.Friedman R. C., Farh K. K., Burge C. B., Bartel D. P. Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs. Genome Res. 2009; 19: 92–105. DOI: 10.1101/gr.082701.108.Логинов В. И., Рыков С. В., Фридман М. В., Брага Э. А. Метилирование генов микроРНК и онкогенез. Биохимия. 2015; 80(2): 184–203.Loginov V. I., Braga E. A., Rykov S. V., Fridman M. V. Methylation of miRNA genes and oncogenesis. Biochemistry (Moscow). 2015; 80(2): 145–162. DOI: 10.1134/S0006297915020029.Kurozumi S., Yamaguchi Y., Kurosumi M., Ohira M., Matsumoto H., Horiguchi J. Recent trends in microRNA research into breast cancer with particular focus on the associations between microRNAs and intrinsic subtypes. J. Hum. Genet. 2017; 62(1): 15–24. DOI: 10.1038/jhg.2016.89.Kurozumi S., Yamaguchi Y., Kurosumi M., Ohira M., Matsumoto H., Horiguchi J. Recent trends in microRNA research into breast cancer with particular focus on the associations between microRNAs and intrinsic subtypes. J. Hum. Genet. 2017; 62(1): 15–24. DOI: 10.1038/jhg.2016.89.Nazarenko M. S., Markov, Lebedev I. N., Freidin M. B., Sleptcov A. A., Koroleva I. A., Frolov A. V., Popov V. A., Barbarash O. L. Puzyrev, V. P. A comparison of genome-wide DNA methylation patterns between different vascular tissues from patients with coronary heart disease. PLoS One; 2015, 10(4): e0122601. DOI: 10.1371/journal.pone.0122601.Nazarenko M. S., Markov, Lebedev I. N., Freidin M. B., Sleptcov A. A., Koroleva I. A., Frolov A. V., Popov V. A., Barbarash O. L. Puzyrev, V. P. A comparison of genome-wide DNA methylation patterns between different vascular tissues from patients with coronary heart disease. PLoS One; 2015, 10(4): e0122601. DOI: 10.1371/journal.pone.0122601.Chhabra R. MiRNA and methylation: a multifaceted liaison. Chembiochem. 2015; 16(2): 195–203. DOI: 10.1002/cbic.201402449.Chhabra R. MiRNA and methylation: a multifaceted liaison. Chembiochem. 2015; 16(2): 195–203. DOI: 10.1002/cbic.201402449.Kim K., Lee H. C., Park J. L., Kim M., Kim S. Y., Noh S. M., Song K.-S., Kim J. C., Kim Y. S. Epigenetic regulation of microRNA-10b and targeting of oncogenic MAPRE1 in gastric cancer. Epigenetics. 2011; 6(6): 740–751. DOI: 10.4161/epi.6.6.15874.Kim K., Lee H. C., Park J. L., Kim M., Kim S. Y., Noh S. M., Song K.-S., Kim J. C., Kim Y. S. Epigenetic regulation of microRNA-10b and targeting of oncogenic MAPRE1 in gastric cancer. Epigenetics. 2011; 6(6): 740–751. DOI: 10.4161/epi.6.6.15874.Adams A. T., Kennedy N. A., Hansen R., Ventham N. T., O’Leary K. R., Drummond H. E., Noble C. L., El-Omar E., Russell R. K., Wilson D. C., Nimmo E. R., Satsangi J. Two-stage genome-wide methylation profiling in childhood-onset Crohn’s Disease implicates epigenetic alterations at the VMP1/MIR21 and HLA loci. Inflamm. Bowel Dis. 2014; 20(10): 1784–1793. DOI: 10.1097/MIB.0000000000000179.Adams A. T., Kennedy N. A., Hansen R., Ventham N. T., O’Leary K. R., Drummond H. E., Noble C. L., El-Omar E., Russell R. K., Wilson D. C., Nimmo E. R., Satsangi J. Two-stage genome-wide methylation profiling in childhood-onset Crohn’s Disease implicates epigenetic alterations at the VMP1/MIR21 and HLA loci. Inflamm. Bowel Dis. 2014; 20(10): 1784–1793. DOI: 10.1097/MIB.0000000000000179.Baer C., Claus R., Plass C. Genome-wide epigenetic regulation of miRNAs in cancer. Cancer Res. 2013; 73(2): 473–477. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-12-3731.Baer C., Claus R., Plass C. Genome-wide epigenetic regulation of miRNAs in cancer. Cancer Res. 2013; 73(2): 473–477. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-12-3731.Cipollone F., Felicioni L., Sarzani R., Ucchino S., Spigonardo F., Mandolini C., Malatesta S., Bucci M., Mammarella C., Santovito D., de Lutiis F., Marchetti A., Mezzetti A., Buttitta F. A unique microRNA signature associated with plaque instability in humans. Stroke. 2011; 42(9): 2556–2563. DOI: 10.1161/ STROKEAHA.110.597575.Cipollone F., Felicioni L., Sarzani R., Ucchino S., Spigonardo F., Mandolini C., Malatesta S., Bucci M., Mammarella C., Santovito D., de Lutiis F., Marchetti A., Mezzetti A., Buttitta F. A unique microRNA signature associated with plaque instability in humans. Stroke. 2011; 42(9): 2556–2563. DOI: 10.1161/STROKEAHA.110.597575.Fan X., Wang E., Wang X., Cong X., Chen X. MicroRNA-21 is a unique signature associated with coronary plaque instability in humans by regulating matrix metalloproteinase-9 via reversion-inducing cysteine-rich protein with Kazal motifs. Exp. Mol. Pathol. 2014; 96(2): 242–249. DOI: 10.1016/j.yexmp.2014.02.009.Fan X., Wang E., Wang X., Cong X., Chen X. MicroRNA-21 is a unique signature associated with coronary plaque instability in humans by regulating matrix metalloproteinase-9 via reversion-inducing cysteine-rich protein with Kazal motifs. Exp. Mol. Pathol. 2014; 96(2): 242–249. DOI: 10.1016/j.yexmp.2014.02.009.Raitoharju E., Lyytikäinen L. P., Levula M., Oksala N., Mennander A., Tarkka M., Klopp N., Illig T., Kähönen M., Karhunen P. J., Laaksonen R., Lehtimäki T. MiR-21, miR-210, miR34a, and miR-146a/b are up-regulated in human atherosclerotic plaques in the Tampere Vascular Study. Atherosclerosis. 2011; 219(1): 211–217. DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2011.07.020.Raitoharju E., Lyytikäinen L. P., Levula M., Oksala N., Mennander A., Tarkka M., Klopp N., Illig T., Kähönen M., Karhunen P. J., Laaksonen R., Lehtimäki T. miR-21, miR-210, miR34a, and miR-146a/b are up-regulated in human atherosclerotic plaques in the Tampere Vascular Study. Atherosclerosis. 2011; 219(1): 211–217. DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2011.07.020.Марков А. В., Назаренко М. С., Королёва Ю. А., Лебедев И. Н., Слепцов А. А., Фролов А. В., Попов В. А., Барбараш О. Л., Барбараш Л. С., Пузырев В. П. Уровень метилирования промоторного региона гена HOXD4 у больных атеросклерозом. Медицинская генетика. 2014; 13(1): 39–42.Markov A. V., Nazarenko M. S., Koroleva Yu. A., Lebedev I. N., Sleptcov A. A., Frolov A. V., Popov V. A., Barbarash O. L., Barbarash L. S., Puzyrev V. P. DNA methylation level within the HOXD4 promoter region in patients with atherosclerosis. Meditsinskaya genetika = Medical genetics. 2014; 13(1): 39–42 (In Russ).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.