被隔離在胞外囊泡(也被稱為外泌體)中的遺傳物質(microRNA),能在血液中循環。本文這些新標志物的發現,將為與人類疾病相似的狗類粘液瘤二尖瓣瓣膜疾病(MMVD)的診斷和治療提供重要分子基礎。
狗類MMVD與人類二尖瓣脫垂(mitral valve prolapse,MVP)酷為相似,人類MVP患者心臟瓣膜的膠原蛋白和彈性纖維遭到破壞和碎片化。已知MMVD是狗類最常見的獲得性心臟病(占所有心臟病的2/3),是導致充血性心臟衰竭的重要原因。MMVD與衰老有關,在老年小型犬中患病率達100%。一旦發生充血性心臟衰竭,狗的中位生存期為1-9個月。
人類MVP也十分常見,成年人患病率約為3%。斷裂的腱索或較差的瓣葉接合導致二尖瓣閉合不全,緊接著就會造成充血性心臟衰竭。對二尖瓣閉合不全的醫療管理措施十分有限,最好的辦法是在發展成充血性心臟衰竭之前進行二尖瓣修復和置換治療,該手術的死亡率約為2-6%,老年患者的手術死亡率是這個數據的2倍。
“當前還沒有能延緩瓣膜疾病進程的可用藥物,”本研究的第一作者、心臟病學和再生醫學研究助理教授Vicky Yang博士說。“盡管這些新分子標記還需要進一步的深入研究,但它們對二尖瓣疾病分子治療靶標的開發尤為重要。”
研究人員分析了循環外泌體miRNA(Ex-miRNA),發現其表達水平不僅隨MMVD疾病進展和發展而變化,而且這種變化還在衰老狗身上存在獨一無二地表現。此外,Ex-miRNA表達水平變化似乎更特異地指向疾病狀態,而非從血漿中檢測的miRNA。表明,Ex-miRNA也許是改進心臟病和其他疾病現有監測方法的一個新途徑。
外泌體(胞外囊泡)和Ex-miRNA是一個相對較新的研究領域。細胞分泌胞外囊泡擴散細胞間信號,這些信號也在血液中循環,所以可被收集并進行遺傳分析。外泌體是納米級結構,循環系統中的外泌體內含有包括miRNA在內的小RNA,它們能反應細胞生理和病例指標。
本研究的一個目標是分離和鑒定MMVD或充血性心臟衰竭MMVD(MMVD-CHF)循環系統中的Ex-RNA表達水平。因為MMVD與衰老有關,研究人員還檢查了衰老相關指標。第二個目標是了解與血漿miRNA相比,從Ex-miRNA分離出的miRNA類別,以確定Ex-miRNA與疾病的相關程度。
抽查調查樣本前每只狗都接受了體格檢查和超聲心動圖評估。有呼吸道癥狀病史的狗也接受了胸部X光片檢查。將來自獸醫診所的狗分為三組:正常健康狗;無MMVD臨床癥狀的狗;MMVD狗和有充血性心力衰竭病史的狗。有其他系統性疾病的狗被排除在了研究之外。
采集全血樣本,從中分離血漿miRNA和血漿Ex-miRNA,分析血漿Ex-miRNA時將正常健康狗組內的狗分成兩個亞組:年齡低于7歲的年輕組和大于7歲的老年組。
結果表明,與其他三組相比,MMVD-CHF組血液內外泌體miR-181c和miR-495水平顯著增加。與正常老年狗相比,MMVD組外泌體miR-599水平下降,MMVD組和MMVD-CHF組的外泌體miR-9明顯增高。患病狗總血漿中58個miRNAs與正常狗相比呈現差異。與Ex-miRNA不同,總血漿miRNA沒有一個具有顯著的統計學意義(錯誤發現率需低于15%)。
“這些結果表明,Ex-miRNA表達變化比總血漿miRNA更具疾病代表意義,”再生醫學實驗室負責人Andy Hoffman教授說。“這些血漿Ex-miRNAs很可能就是MMVD疾病的生物標志物,還可進一步幫助我們了解疾病的病例生理學,以便制定更具體的分子治療方案。”
盡管本文仍存在一些不足,研究人員表示他們還需要進一步對候選循環Ex-miRNA進行評估,包括組織內目標miRNA表達,用狗細胞系進行細胞功能測定,外泌體和Ex-miRNA在體外細胞系內的生物活性檢測,不同疾病階段的候選Ex-miRNA驗證等。
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