REZUMAT BIBLIOGRAFIC - The cytokine network in asthma and COPD

                                             REZUMAT BIBLIOGRAFIC
            POPESCU IULIAN medic primar pneumolog doctor in stiinte medicale
                     Institutul Clinic Fundeni Sectia de Radiobiologie Clinica
                                    POPDOCIUL@YAHOO.COM

          DR ALINA HALPERN medic primar pneumolog Spitalul SF.STEFAN

                                                         BUCURESTI

                                          The cytokine network in asthma and COPD

                                          P. J. BARNES

                                          J. Clin. Invest 2008; 118(11): 3546-3556

                                                            ASTM

Cytokinele joacă un rol cheie în orchestrarea inflamţiei cronice din astm. Acest lucru se realizează prin recrutatea,activarea şi promovarea supranieţuirii mai multor celule inflamatorii dintractul respirator.

Cytokinele sunt clasificate în:

LYMPHOKINE  Acestea sunt secretate de celulele T şi regleazărăspunsurile immune.

CYTOKINE PRO-INFLAMATORII ele sunt cytokine,care amplifică şi perpetuează procesul inflamator.

FACTORI de CREŞTERE. Sunt cytokine care promovează suppravieţuirea celulară şi duc la modificări structurale în căile aeriene..

CHEMOKINE  Sunt cytokine, care au un chimiotactism pentru celulele imflamatorii

CYTOKINE ANTI-INFLAMATORII. Sunt cyokinecare modulează negativ răspunsul inflamator.

Biopsiile bronşice la astmatici arată o infiltraţie cu eosinofile,mast-cell activate şi celulele

T unde predomină celulel Th2.

Modificările structurale se caracterizează prin depunere de colagen subepiteliale(îngroşarea membranei bazale,creşterea musculaturii netedea căilor aeriene ca rezultat al huiperolaziei şi hipertrofiei. Se mai observă o creştere a număruli de vase(angiogeneză) .

Rolul Limfokinelor şi a cytokinelor care reglează celulele T în astm,

CYTOKINELE Th2

La astmatici avem o creştere a anumărului de celule CD4+Th în căile aeriene unde perdominaă celulele Th2.(1).

-Celulele Th2 se caracterizează prin secreţia de IL-4, Il-5. IL-9 şi IL-13.

Factorul de transcripţie GATA-binding protein3(GATA-3).El este important pentru diferenţierea celulelor T naive în celule Th2 şi reglează cytokinele Th2(3). La astmatici stabili avem o creştere a nr. de celule GATA3 T(4). GATA3 sunt fosforilate şi activate  de către p38MAPK,lucru ce duce la translocarea din cytoplasmă în nucleu, unde acesta activează transcripţia genelor caracteristice celulelor Th2(5).

În final  IL-33 membru al familii de cytokine IL-1 promovează diferenţierea celulelor  Th2in translocare în nucleu şi reglează transcripţia prin efect  asupra structurii cromatinei ca un chemoatractant asupra celulelor Th2(7).

-IL-4 are un rol în difereţierea celulelor TH0 în celule Th2 şi iniţiază sensibilizarea la alergen(9).

-IL-13 este o ţintă terapeutică în astm. El induce şi hiper-răspunsul căilor aeriene la animale,dar produce şi modificări structurale în asmul cronic,care includ hiperplazia celulelor goblet, proliferarea căilor aereiene şi fibroza subepitelială(11).

IL-13 induce inflamaţia prin stimularea mai multor chemokine ,ce includ eotaxin(CCL-11) din celulele structurale în căile aeriene. Il-13 are o expresie crescută în astm şi scăzută în BPOC(12).

După provocarea cu alergen,avem o creştere în aspiratul bronşic. În schimb secreţia de IL-13 este susţinută şi se corelează cu creşterea eozinofilelor.

-IL-5. Are roll în inflamaţia mediată de eosinofile, deoarece este implicată în diferenţierea eosinofilelor din celulele precursoaredin măduva osoasă şi prelungeşte viaţa eosinofilelor

Administrarea sistemică sau locală a IL-5 la astmatici duce la o creştere a eosinofilelor şi a CD34+ precursori ai eosinofilelor(16).

-IL-9.  Supraexpresia IL-9 la şoarece induce inflamaţia mediată de eosinofile,hiperplazia mocozală şi mastocitoza, hiper-răspunsul căilor aeriene (AHR) şi creşterea expresiei a Th2 şi IgE(19). Blocada lui IL-9 inhibă  eosinofilele pulmonare,secreţia de micus ş AHR.

Pacienţii astmatici prezintă o creştere a IL-9 şi a receptorilor în căile aeriene.(19).

Inflamaţia eosinofilică şi hipersecrţia de mucus produse de IL-9 la şoarece este mediată prin eliberarea de IL-13(20). Il-9  are rol important  în diferenţierea şi proliferarea celulelor mast.

-Cytokinele Th1 şi Tc1.   factorul de transcripţie T-bet este crucial pentru diferenţierea şi secreţia de IFNgama. În comparaţiecu rolul important al Th2 în astm,expresia T-bet este redusă în celulele T din căile aeriene ale astmaticilor în comparaţie cu celulele  T ale căilor aeriene de la pacienţii non-astmatici(21)

Celulele Th1 sunt principalele celule CD4+T. În schimb  celulele Tc1 sunt în principal celuleCD+8 T .

-IFN gama.  Este predominent o cytokină produsă de celulele Th1 şi Tc1. În astm este redus nivelul,dar totuşi nivelul IFN-gama este crescut la pacienţii cu astm sever şi în perioada exacerbărilor(25).

IFNgama activează T-bet-via STAT-1-lucru ce duce la creşterea expresiei genelor ,care codifică cytokinele Th1 şi suprimă genele care codifică cytokinele Th2(26).

Tipul I(IFNalfa şi IFNbeta) şi tipul III IFN au rol în  în immunitatea înascută contra infecţiilor virale.

În astm avem o reducere a expresiei IFN beta şi IFNgama şi este asociată cu creşterea replicaţiei rhino-virusurilor lucru ce duce la exacerbări ale rhinovirusurilorîn astm(28,29).

Nu este cunoscut mecanismul molecular pentru aceste defecte în immunitate înăscută(30).

-IL-12 şi cytokinele înrudite.

Il-12 joacă un rol important în diferenţierea şi activarea celulelor Th1 şi este produsă de

macrofagele active, celulele dendritce şi celulele epiteliale(31). Nivelele IL-12 eliberate de celulele sanguine sunt mai scăzute la astmatici,indicând o posibilă reducere a secreţiei de IL-12.(32). La pacienţii cu astm blând(mild) IL-12 recombinant cauzează o scădere progresivă a eosinofilelor circulante,dar reduce  răspunsul la allergen sau AHR.

-IL-18(IFN GAMA REALISING FACTOR) contribuie la  creşterea răspunsului Th1, independent de IL-12(35).

IL-12 şi IL-18 au un efect synergistic asupra inducţiei eliberării de IFN gamma,dar şi inhibă şi producţia de IgEdependent de IL-4 şi inhibiţia AHR.

-IL-27.  este membru al familiei IL-12,care promovează diferenţierea celulelor Th1  printrun mecanism dependent de STAT-1 şi independent de IL-12(37). Rolul ei în astm nu este bine stabilit.

-CYTOKINELE Th17.  Cytokinele Th17 sunt un subset de celule CD+T şi joacă rol în bolile inflamatorii şi sunt reglate de factorul de transcripţie orphan nuclear reeceptor ROR gammatT.(39).

Se ştie puţin despre rolul celulelor Th17 în astm. Totuşi nivelul IL-17A(produsul predominant al celulelor Th17 este crescut însputa pacienţilor cu astm(41)., iar celulele Th17 sunt crescute în căile aeriene ale astmaticilor(42). IL-17A şi IL-17F joacă un rol în inflamaţia neutrofilă ale astmului sever.

Il-17 creşte expresia genelor,care codifică mucina(MUC5A şi MUC5B) în celulele epiteliale ale căilor aeriene845). Totuşi rolul fucţional al IL-17 în astm nu este clar, dar se pare că inhibă inflamaţia eosinofilă la animalele sensibilizate(44). Celulele Th17 produc IL-21,care este important în diferenţierea acestor celule şi acţionează caun factor pozitiv auto-reglator.

IL-21 inhibă expresia FOXP3(transcription factor forkhead box P3) şi desvoltarea Tregs(46).

Il-22 este eliberat de celulele Th17 şi stimulează producţia de IL-10. Mai sunt necesare studii pentru înţelegerea rolului şi reglarea celulelor Th17 în astm.

-IL-25. Este cunoscut şi ca IL-17E şi este membru al superfamiliei Th17.şi este produs decătre  celulele Th2, mast cell şicelulele epiteliale. IL-25 induce expresia aIL-4, IL-5, IL-13 ce duce la inflamaţia mediatăde eosinofile,creşte producţia de IgE şi AHR la şoarece(47). Creşte deasemenea secreţia de cytokine Th2 din celulele umane Th2(48).

                                       Rolul cytokinelor proinflamatorii în astm

Cytokinel proinflamatorii  ca TNFalfa, IL-1beta şi Il-6 sunt crescute în sputa şi lichidul de spălătură bronşică(BAL) la indivizii cu astm şi amplifcă inflamaţia,în parte,cu activarea NF-kB care duc la creşterea expresiei a mai multor gene proinflamatorii.

-TNF alfa

Capacitatea de a secreta TNF-alfa o au macrfagele,celulele mast,celulele T, celulele epiteliale şi celulele musculaturii netede ale căilor aeriene.

TNF alfa acţionează direct asupra musculaturii netede a căilor aeriene şi creşte răspunsul

având astfel rol în astm.

TNF alfa este exprimat mai ales în celulele mast şi joacă rol în amplificarea inflamaţiei astmului prin activarea NF-kB(51).

-Il-1 beta.

IL-1 beta este crescută în căile aeriene ale astmaticilor şi activează unele gene inflamatorii,care sunt exprimate în astm.

IL-1 receptor antagonist(IL-Ra) dacă este administrat la şoarece reduce AHR indus de alergeni la şoarece, darANAKINRA(recombinatIL-1R) nu este eficientă în tratamentul astmului.(54).

-IL-6

Acţionează-concertat- cu alte cytokine şi dovdeşte o legătură între immunitate înăscută cu cea achiziţionată

IL-6 este crescut în spută la astmatici, după activarea celulelormast(59). Are rol în expansiunea celulelor Th2 şi are efecteproinflamatorii în astm.

-Thymus stromal limfopoetin(TSLP)

Thymus stromal linphopoetin este o cytokină ce apatţine familiei IL-7. La pacienţii astmatici se găseşte o expresie crescută în epiteliul căilor aeriene şi a celulelor mast.(61)

TSLP este eliberat de celulele epiteliale şi are o acţiune synergistică cu Il-1beta şi TNF-alfa ce duce la eliberarea de cytokine Th2 din celulele T(independent de celulele mast)(62)

TSLP joacă un rol cheie pin programarea celulelor dendritice din căile aerien să elibereze

Th2 chemoattractantele CCL17 şi CCL27. Este important în recrutarea celulelor Th2 în căile aeriene(63).

TSLP stimulează direct eliberarea  de cytokine Th-1 din celulele T CD4+

TSLP este o cytokină “upstream”  pri abilitatea de a regla celulele Th2. Devine astfel o ţintă pentru inhibiţie în tratamentul astmului.

                                             Factorii de creştere

Sunt clasificate ca factori de creştere mai multe cytokinei implicate în inflamaţia căilor aeriene. Ele contribuie la remodelarea căilor aeriene,fie prin promovarea diferenţierii şi supravieţuirii celulelor inflamatorii sau înproliferarea şi(sau) a celulelor structurale.

-GM-CSF

Joacă rol în diferenţierea şi supara vieţuirea neutrofilelor ,eosinofilelor şi macrofagelor şi este implicat în astm cât şi în BPOC.

GM-CSF este secretată mai ales de macrofage,celulele epiteliale şi celulele T,ca răspuns la stimuli inflamatori. Celulele epiteliale ale căilor aeriene ale astmaticilor exprimă puternic GM-CSF, care poate condiţiona celulele dendritice să direcţioneze imunitatea Th2 şi să prelungească supravieţuirea eosinofilelor.(65).

                                                          SCF

SCF este un ligand al C-KIT Thyrosine Kinase Receptor. El este exprimat de mai multe celule structurale şi anti-inflamatorii din căile aeriene(67).

SCF este produs de de celulele epiteliale, celulele musculaturii netede căilor aeriene,celulele endoteliale,fibroblaşti. celulele mast şi eosinofile.Este un factor de creştere principal al celulelor mast şi promovează generarea lor din progenitori CD34+.

SCF induce supravieţuirea celulelor mast,adeziunea,chemotaxis, sau cytokine şi chemochine pro-inflamatorii. SCF este suprareglat de stimulii inflamatori şi prezintă o creştere a expresiei în celulele epiteliale ale căilor aeriene ale astmaticilor.

                                             NEUROTROFINELE

Sunt cytokine,care joacă rol esenţial în funcţia,proliferarea şi supravieţuirea nervilor autonomi. NGF(factorul de creştere al nervilor) este produs de mast-cell,limfocite,macrofageşi eosinofile ca şi numărul de celule structurale.

Neurotrofinele,pe lângă efectele asupra celulelor neuronale,ele acţionează ca factoru de creştere pentru celulele inflamtorii ca mast-cell,pentru creşterea chimiotactismului şi supraviţuirea eosinofilelor(71,72). NiveleNGF sunt crescute în fluidul Bal al astmaticilor,cu o creştere după provocare cu allergen

                                              TGF-BETA

Sunt o familie de cytokine, care joacă mai multe roluri în astm şi BPOC.

TGF-beta este un factor de creştere multi-funcţional ce induce proliferarea fibroblaţtilor,a musculaturii netede a căilor aeriene şi la repararea epitelială.

TGF-beta au efecte  immunoreglatorii. Ele sunt mediate prin TREGSprin inducţia FOXP3,lucru ce duce la supresia celulelor Th1 şi Th2(73).

Expresia  TGF beta1 este crescută ,în particulaar, în eosinofilele cu fibrozare subepitelială(74).

Expresia crescută a TGF beta2 s-a observat la pacienţii cu astm sever(75).

                            EGF(EPIDERMAL GROWTH FACTOR)

EGF activează thyrosine kinasele EGFR.,care sunt activate de către TGF-alfa şi joacă rol important în reglarea secreţiei mucusului la astmatici.

                                                  VEGF

VEGF joacă rol important în reglarea creşterii de noi vase şi scurgerea lor la astmatici(83). Creşterea expresiei VEGFşi a receptorilor VEGF se corelează cu creşterea vascularizaţiei a căilor aeriene ale astmaticilor(84).

                                            CHEMOKINELE

Chemokinele joacă un rol important în recrutarea celulelor inflamatorii din circulaţie spre căile aeriene(87).

-CCR3 este exprimat predominent în eosinofile şi mediază răspunsul chemotactic la mai multe chemokine, care includ: CCL 11, CCL24, (eotaxin-2), CCL26(eotaxin-3),  CCL13

(MCP-49 şi CCL5(Rantes). Toate au expresie crescută în căile aeriene ale astmaticilor.(91). CCr 3 mai este imoportant în diferenţierea eosinofilelor şi eliberarea lor din măduva osoasă(92). deşi s-a acordat o atenţie mare lui CCl11, CCL24 şi CCL26 au un rol prelungit al eosinofilelor după expunerea la allergen(93). CCL11 şi CCR sunt suprareglate în exacerbările broştei cronice şi se observă cu creşterea eosinofilelor în spită la unii pacienţi astmatici(94).

-CCR4 este exprimat eslectiv pe celulele Th2 şi este activat de către CCl22 şi CCL17,care sunt eliberate de către celulele epiteliale a căkilor aeriene şi de celulele dendritice din căile aeriene ale astmaticilor şi mai departe este crescut în fluidul BAL,după provocare cu alergen inhalat, în asociere cu creşterea cytokinelor(95).

-CCL5 are crescută expresia în căile aeriene şi în musculatura lor netedă(99)

                                               CXCR

CXCL8 activează: CXCR1,care este specific pentru aceste chemokine,

                              CXCR2 care este activat de mai multe chemokine CXC,care includ

                              CXCL1(GRO-alfa) şi CXCL5(ENA-78).

CXCL8 este crescut însputa şi căile aeriene la pacienţii cu astm sever(102) şi în exacerbările astmatice induse de viroze(103) şi în această situaţie este corelată cu creşterea numărului de neutrofile din spută.

-CXC3. Rolul chemokinelor în astm este mai puţin stabilit,dar CXCL10,produse de musculatura netedă a căilor aeriene par să atragă mast cell, care exprimă CXC3 şi astfel cresc numărul de mast-cell în celulele musculaturii netede ale căilor aeriene la astmatici(105).CXC3 mai joacă rol în recrutarea celulelor T după provocare cu antigen(106). Ligandzii CXC3 anatgonizeză CCR,sugerînd că pot suprima inflamaţia eosinofilelor(107).

-CXCR4 este exprimată preferenţial asupra celulelor Th2 şi este activată de CXCL12(SDF-1alfa).  CCL12 poate fi amplificat în mobilizarea celulelor progenitoare a eosinofilelor din măduva osoasă,precum eosinofilele exprimă CXCR4.(92).

                                               CX3CR1

 CX3CL1 membru al familiei CXC3 la astmatici este produsn de celulele epiteliale ale căilor aeriene(109).  CX3CL1 este chemotactic pentru monocite, elulele T, mast-cell şi funcţionează ca molecule de adeziune. CX3CL1 estecrescut în fluidul BAL după provocare cu alergen la astmatici şi arată o creştere a expresie în celulele epiteliale şi endoteliale.

                                  CYTOKINE ANTI-INFLAMATORII

Unele cytokine au efecte inhibitorii sau antiinflamatorii.Multe cytokine  cresc sau orchestrează procesul inflamator în astm, dar sunt şi cytokin cu efect anti-inflamator sau inhibitor.

-IL-12. IL-12,prin eliberarea IFN gamma din celulele Th1, poate suprima eliberarea de cytokine Th2 şi a inflamaţiei alergice.

-TNFalfa are potenţial efecte immuno-modulatorii prin inhibiţia celulelor CD4+T(73).

 Nu au potenţă terapeutică, datorită acţiunii sale profibrotice.

-IL-10. Este o cytokină potne anti-inflamatorie,care inhibă sinteza  mai multor cytokine(TNF-alfa, GM-CSF, Il-5 şi alte chemokine. Ea este supra-exprimată în astm(112). La pacienţii cu astm există o reducere a transcripţiei şi secreţiei din macrofage(113).  Il-10 este produsă de de un subet al tregs şi macrofage(114).

Immunoterapia  specifică pentru alergen duce la creşterea producţiei de Tregs, care produc il-10(115).

REZUMAT. Reţeaua de cytokine joacă un rol în inflamaţia astmului şi a BPOC.

Diferenţele dintre cytokine(patterns),care sunt implicate în recrutarea celulelor ţi în reglarea celulelor T ne explică moduldiferit al inflamaţiei între cele 2 boli.

cvytokinele pro-inflamatorii(TNFalfa şi Il-6,care sunt implicate atât în astm cît ţi în BPOC joacă rol în amplificarea inflamaţiei şi în determinarea severităţii bolii.

factorii de creştere sunt responsabili pentru persistenţa unor celule inflamatorii şi pentru modificările structurale ale Astmului şi BPOC.

Micro-RNA şi Cancerul Pulmonar

                                        Micro-RNA şi Cancerul Pulmonar

                      Popescu Iulian medic primar pneumolog,doctor în ştiinţe medicale

                               Secţia clinică de radiobiologie Institutul Clinic Fundeni

                                                  popdociul@yahoo.com

                      Dr. Alina Halpern medic primar pneumolog

                                Spitalul Sf.Ştefan Bucureşti

                 Cercetarea markerilor tumorali pentru diagnosticul cancerelor prin metode non-invazive este în plină desvoltare,iar studiul serului şi al plasmei este supus unor cercetări extinse.(1,2 ,3, 4, 5)

                 Micro RNA sunt o clasă de molecule mici RNA, non- proteice, care nu codifică, cu 21-23 nucleotizi,endogeni cu un singur braţ(6) şi care reglează ,expresia

 genei ţintă, post-transcripţional.(7,8,9). La om s-a estimat  că sunt peste 1000 de

miRNA în genom,care reglează aproximativ 60% din toate genele,care codifică proteinele((10,11, 12)

miRNA circulanţi se găsesc în ser, plasmă ,sânge global(13,14) şi sunt relativ uşor de evidenţiat.

Acest lucru a dus la creşterea continuă a studiului miRNA circulanţi,ca biomarkeri

 stabil şi non-invazivi.

Până în prezent studiul markerilor pentru detecţia precoce este limitat((1,4,5) iar testul

pentru determinarea antigenului carcinoembrionic(CEA) are o sensibilitate şi specificitate scăzută,iar analiza proteomică,care îi este superioară pentru diagnostic, este greu de aplicat în clinică.

                                                        Biomarkeri circulanţi

Deoarece alţi biomarkeri cunoscuţi din fluide ca proteine(alfa fetoproteina-,chromogranin A, nuclear matrix 22, carbohydrat antigen 125.(15,16,17) şi enzime(prostata serum antigen şi human chorionic gonadotrofin)(19,20) au o specificitate şi o sensibilitate scăzută, devine

important  studiul biomarkerilor circulanţi în clasificarea tumorilor şi a prognosticului.

Expresia miRNA în circulaţie a fost identificată de CHIM et al  în 2008(10,21).

Biomarkerii circulanţi au următoarele caracteristici:

-sunt stabili în circulaţie şi rezistenţi la păstrare.

- majoritatea secvenţelor de miRNA sunt conservate la diferite specii.

-modificarea nivelelor miRNA în circulaţie sunt asociate cu cu diferite boli şi anumite stadii biologice şi patologice.

-nivelul miRNA poate fi determinat cu uşurinţă prin diferite metode.(10,22)

                                                    Originea microRNA circulanţi

Încă nu se ştie precis,dacă miRNA detectaţi în circulaţie rezultă prin decesul celulelor,prin liză sau prin secreţia celulelor tumorale. MicroRNA sunt rezistenţi la  factori externi(degradare enzimatică, condiţii externe ale pH(23,24),dar încă nu se cunoaşte,care este mecanismul,care protejează miRNA de degradare.

microRNA pot fi protejaţi în microvezicule sau în vezicule mari(50-150nm) de membrană de origine endocytică numiţi exosomi.(25,26)

Kosaka N et al(J.Biol. Chem 2010;285;17442-17452)  au arătat că întâi miRNA sunt încorporaţi în particule exosomale,după care, Ceramida celulară stimulează eliberarea din exosomi. Biosinteza Ceramidei este reglată de sfingomyelinază. Un inhibitor al sfingomyelinazei-GW4869- reduce, întrun mod  dependent de doză, miR-16 şi miR-146 extracelular,în timp ce nivelul celular rămâne nemodificat.

miRNA din exosomi pot fi livraţi celulelor, unde reduc la tăcere genele la fel ca şi microRNA celulari.(27)

Eliberarea microRNA în sânge,limfă,lapte este selectivă,selectivitate ,care se poate  corela cu malignitatea. Eliberaea miR-456 şi miR-1246 se face de către celulele maligne mamare,în timp ce celulele epiteliale mamare non-maligne reţin majoritatea miRNA.(28)

Deci cunoaşterea profilului al miRNAsecretori este o unealtă valabilă în diagnosticul cancerului şi al prognosticului său.

Nu se ştie încă mecanismul,care hotăreşte dacă miRNA este secretat sau reţinut de celulele tumorale.(6/36)(29). Se sugerează că celulele au un mecanism,care selectează miRNA specifici şi decid,cei care sunt eliberaţi şi cei care sunt reţinuţi.(28)

MicroRNA circulanţi par să reflecte fiecare aspect al stării fiziologice.

                                            Funcţia miRNA circulanţi

Se estimează că microRNA regleaază aproximativ 60% din genele .care codifică proteinele.

MicroRNA maturi reglează expresia genelor, prin legare de site-urile complementare.Gradul de complementaritate dintre miRNA şi ţintele lor,determină reglarea rezultatelor((30). MicroRNA se leagă de secvenţele mRNA, care codifică proteinele cu complementaritate.(31)

La mamifere predomină de regulă împerecherea incompletă între miRNA şi ţinta sa cu mRNA. În acest caz miRNA poate duce la inhibiţia expresiei acestei gene la nivelul translaţiei.(32,33) S-a identificat că miRNA inactivează expresia unor anumite gene-întrun mod specific acestei secvenţe,în loc de a o reduce la tăcere(34).

Recent  s-a găsit un nou mecanism-RNA activation-care introduce o nouă înţelegere a funcţiei miRNA,care pe lângă efectul inhibitor, miRNA poate promova expresia în anumite situaţii.

                             Efectele miRNA asupra biologiei celulare în tumorigeneză

Ele includ: proliferarea celulară,angiogeneza,apoptoza, metastaza, invazia şi alte procese biologice.

Astfel:

-grupul miR-17-92 promovează proliferarea,creşte angiogeneza şi susţine supravieţuirea celulară(35).

-familia LET-7,care este un subreglator în unele boli maligne,poate inhiba creşterea celulară prin ţintirea RAS şi HMGA2(high mobility group A2), care sunt reglatori cheie a căilor mitogene(36).

-miR-373 stimulează migraţia şi invazia  în celulele cancerului de sân.(Huang Q et al  Nat Cell Biol 2008;10:202-210)

-miR-125b inhibă apoptoza în celulele neuroblastomului  printrun mod dependent de p53.(36)

Aceste studii indică efectele cruciale  ale miRNA în carcinogeneză şi pot acţiona  fie ca oncogene ,fie ca tumor-supresoare.

MicroRNA circulanţi au roluri specifice dependente de origine.

Micro RNA sunt modulatori importanţi în angiogeneza tumorală.

Factorii pro-angiogenici:

-Grupul  miR-17-92(care include miR-19, miR-18a, miR-19a/b, miR-309 este legat de angiogeneză prin supra expresia acestui grup, care duce la creşterea angiogenezei prin semnalizare paracrină(37). Acest grup are o activitate angiogenică intrinsec celulară în celulele endoteliale(38).

-Alţi factori pro-angiogenici sunt miR-27b şi LET/f.(39,40)

-miRNA pot influenţa angiogeneza acţionând asupra celulelor endoteliale progenitoare(EPC). Ele joacă un rol în neovascularizaţie.

În schimb miR-34a  acţionează ca tumor-supresoare.

-Factori anti-angiogenici sunt miR-221 şi miR-222,care au o activitate în celulele endoteliale.

Astfel se reglează ciclul celular, senescenţa , apoptoza şi metabolismul(41,42).

Recent s-a arătat că supra expresia miR-34a şi EPC inhibă angiogeneza mediată de EPC

prin inducerea senescenţei cu ajutorul lui SIRT-1(silent information regulator-1). Acest lucru dovedeşte un mechanism de reglare al EPC mediată de miRNA(43).

                                    Implicarea în Carcinogeneză

Micro-RNA au roluri multiple în carcinogeneză

1) În timpul bolii canceroase, micro-RNA serice sunt derivate nu numai din celulele sanguine,dar şi din alte ţesuturi afectate de boală.(1).

2) Expresia serică a miRNA pare să fie implicată în tumorigeneză,în diviziunea celulară,în creşterea celulară şi în angiogeneza celulară(10).

3) Ele reglează o varietate de  de procese celulare ca, proliferarea, diferenţierea, metabolisml, senescenţa, moartea celulei.

    Dysreglarea expresie miRNA joacă un rol cheie în desvoltarea unor variate mecanisme ce includ deleţiile, amplificarea, tăcerea enzimatică sau mutaţii,dysreglarea factorilor de transcripţie,care ţintesc specific miRNA(39).

 4)Expresia miRNA poate fi folosită pentru a diferenţia normalul de ţesuturile canceroase. Sunt utile în clasificarea diferitelor tipuri de tumori şi diferitele grade.

5) Expresia miRNA se corelează cu prognosticul cancerului şi au un potenţial de a decide cursul tratamentului(44,45,46).

                                     MicroRNA şi Cancerul Pulmonar

MicroRNA circulanţi pot fi folosiţi ca markeri specifici pentru diferite tumori dar au o utilitate importantă în diagnosticul precoce(4).

Vă prezentăm rezultatul studiilor mai multor autori despre microRNA circulanţi(ser,plasmă, sânge integral) şi din ţesuturi.

                                           MICRO-RNA CIRCULANŢI

Micro-RNA serici.

-         Cancerul pulmonar fără celulel mici prezintă 63 de noi miRNA,care sunt absenţi la subiecţii normali.

S-au deosebit miRNA specifici, care includ:miR-205, miR-206, miR-335, miR1254 şi miR-574-5p(24).

      -     Foss et al(47) au arătat în ser prezenţa miR-1254 şi miR -574-5p,care au fost exprimaţi diferenţiat  la pacienţii NSCLC faţă de lotul normal. Eşantioaele tumorale în comparaţie cu lotul normal au arătat o sensibilitate de 82% faţă de control de 77%. şi o sensibilitate de 73% şi o specificitate de 71% la lotul de control. Combinaţia detectării acestor 2 microRNA este foarte utilă ca un biomarker pentru diagnosticul precoce şi pentru screeningul indivizilor cu risc înalt în Cancerul Pulmonar.

Autorii au arătat pentru prima dată că miR-1254 este crescut  în stadiul precoce Alţi

 autori au studiat miR -574-5p(7(48). Autorii lucrării(47) au comunicat că miR-574-5p

 este asociat cu  chimiorezistenţa în cancerul pulmonar cu cellule mici(48).

      -     Bianchi et al  au desvoltat un test bazat pe detecţia a 34 de miRNA din ser, care pot identifica pacienţii NSCLC în stadiul precoce al bolii,la pacienţii asimptomatici,dar care au un risc,cu o acurateţe de 80%(49).

     -    Hu et al au testat diferenţe în nivelul seric al miRNA la pacienţii NSCLC cu durată de viaţă lungă sau scurtă. Nivelul seric al miRNA a fost găsit alterat de 5 ori mai mult între cele 2 grupe(50)

MicroRNA circulanţi pot fi folosiţi  prin utilizarea sensibilităţii şi rezistenţei la medicamentele anti-canceroase.

             Nivelel serice a miRNA a 4 microRNA(miR-48b, miR30d, miR-1 şi miR-4 au fost semnificativ asociaţi  cu o supravieţuire globală, iar semnătura acestor 4 miRNA serveşte ca predicţie pentru supravieţuirea globală în NSCLC.

MicroRNA circulanţi pot fi folositori pentru utilizarea sensibilităţii şi rezistenţa la medicamentele anti-canceroase(10).

                                            MICRO_RNA  plasmatici

Wei et al au arătat că nivelul plasmatic al miR-21 a fost semnificativ mai mare la pacienţii NSCLC faţă  de normali în funcţie de sex şi vârstă. miR-21 este un biomarker circulant pentru diagnosticul precoce al NSCLC.(51)

Zheng et al  au arătat că nivelul plasmatic  al miR-158, miR-197 şi miR-182 sunt semnificativ mai mari cu valoare crescută  în NSCLC  stadiul I în comparaţie cu subiecţii normali. Combinaţia acestor 3 microRNA a arătat o sensibilitate de 81,33% şi o specificitate de 86,36% la pacienţii cu Cancer pulmonar în comparaţie cu lotul de control(52)).

Markou A et al(Lung Cancer 2013;81(30:388-391) au arătat că 3 microRNA( MiR-21, miR-10a şi miR-30c-5p) aveau expresii diferite faţă de lotul normal. Supra expresia miR-21 a fost asociată cu timpul fără recidivă şi cu supravieţuirea globală(OS), atât în ţesut cât şi în plasmă. miR-10aa fost asociat cu un scurt timp fără recidivă, iar supra expresia miR-30c-5p a fost asociată cu o supravieţuire globală(OS) de scurtă durată.

MicroRNA circulanţi  mir-21,miR-10a şi miR-30c-5p din plasmă sunt cei care trebuiesc, în continuare,evaluaţi ca biomarkeri non invazivi în cancerul pulmonar fără celule mici.

Sueoka E et al (Lung Cancer 2005;48(1);77-83) au găsit valori crescute în plasmă al unui biomarker hnRNPB1mRNA(heterrogenous nuclear ribonucleoprotein) în  Cancerul Pulmonar în  comparaţie cu valorile plasmatice de la bolile pulmonare benigne şi de la lotul de voluntari-respectiv-

0,99, 0,30,0,23 pg/microg/RNA.Deasemeni din punct de vedere histologic valorile cele mai înalte plasmatice al hnRNPb1mRNA s-au găsit în forma squamoasă în comparaţie cu Adenocarcinoml pulmonar.

                                         Micro RNA în sângele global

SANTOSH et al(53) au studiat pacienţii cu Adenocarcinom pulmonar(ADC) prin detectarea miRNA în sângele integral.

Din 1282 de micro-RNA au fost identificaţi 395 pacienţi cu ADC pulmonar(31%) iar 96 pacienţi (24%)au prezentat modificări ale prezenţei mico-RNA

S-a dovedit că microRNA pe nume-miR-190-b, miR- 630, miR -942 şi miR-1284 au fost mai frecvenţi la pacienţii cu ADC pulmonar.

                                               Micro RNA tisulari

În eşantioanele tisulare ale Cancerului Pulmonar s-au observat nivele înalte ale miR-128b, miR-152,miR-205, miR-27a, miR-146, mir-222, miR-23a miR-24, miR150(54).

Datele  de mai sus ne arată că în timpul bolii canceroase micro-RNA sunt derivate  nu numai din celulele sanguine circulante,dar şi din alte ţesuturi afectate de boală.

Autorii au examinat 50 de pacienţi( 30 suferinzi de NSCLC, 20 normali).

Expresia diferenţiată a miR-15b şi miR-27b despart cazurile cu NSCLC de normal.

Această pereche de microRNA are o specificitate de 84% şi o sensibilitate de 100%.

Această pereche de microRNA are un potenţial de detecţie precoce a NSCLC(13).

micro-RNA-15a şi microRNA-15b sunt dereglate în ţesuturile cancerului pulmonar((55).

Expresia  microRNA-27f a fost găsită subreglată în ţesutul canceros în comparaţie cu ţesutul sănătos.((56)

Keller et al(28)(57) au arătat că miR-126 şi miR-98 au fost cei mai utili în a deosebi  pacienţii   NSCLC  de subiecţii normali. Perechile miR-126 au arătat o sensibilitate peste 75% cu o specificitate mai mică de 75%.

MicroRNA-126 a fost foarte exprimat în ţesutul pulmonar şi este implicată în reglarea  VICAM-1(vascular cell adhesion molecule-1)(58))(. Perechile candidate miR-126 au arătat o sensibilitate de pest 75% şi o specificitate mai puţin de 75%.

                               Sinteza datelor microRNA în Cancerul Pulmonar

                                       MicroRNA circulanţi.

 Sunt diferenţe între pacienţii NSCLC şi normali. Sunt utili pentru depistarea  precoce a cazurilor cu risc de cancer pulmonar. Sunt utili pentru utilizarea sensibilităţii şi rezistenţei la medicamentele anti-canceroase.

                  1) MicroRNA circulanţi serici.

    miR-1254 şi miR -574-5p sunt exprimaţi diferenţiat la pacienţii NSCLC faţă de lotul normal. Sunt utili pentru diagnosticul precoce şi pentru screeningul indivizilor cu risc înalt de Cancer Pulmonar.

    Nivelul seric a 4 microRNA( miR-48b, miR-30d, miR-1 şi miR-4) sunt semnificativ asociaţi cu supravieţuirea globală.

                  2) MicroRNA circulanţi plasmatici

-miR-21 este un biomarker circulant  pentru diagnosticul precoce al NSCLC

-miR-158, miR-197,  şi miR-182 au valori mari în stadiul I al bolii.

-miR-21, miR-10a şi miR-30c-5p se asociază cu expresii diferite faţă de normal. Ei sunt astăzi cei mai  deosebiţi biomarkeri plasmatici non-invazivi în NSCLC.

                                            MicroRNA tisulari

În Cancerul Pulmonar au nivele înalte miR-128b, miR-152, miR-205, miR-27b, miR-146, miR-222, miR-23a, miR-24 şi miR-150.

Expresia diferenţiată  a miR-15b şi miR-27b deosebesc pacienţii NSCLC faţă de normali.

Deasemeni miR-126 şi miR-27b deosebesc pacienţii cu NSCLC.

miR-126 şi miR-98 au în NSCLC expresii diferite faţă de valorile normale şi deosebesc normalul faţă de pacienţii cu NSCLC şi par să fie cei mai utili.

În continuare trebuiesc ameliorate technicile de evidenţiere concomitentă a micro RNA

circulatorii, instituirea de protocoale şi  de continuat studiile clinice.

                                                         BIBLIOGRAFIE

1)      XI-CHEN, Yi-BA, LIJIA MA

Characterization of micro-RNAs in seru:a novel class of biomarker for diagnosis in cancer and other diseases

CELL Research 2008;18;997-1006

2)      DUFFY M.J

Clinical uses of tumor markers:a critical review

Crit. Rev. Clin. Lab. Sci  2001;38:225-262

3)      THOMAS C.M, SWEEP C.G

Serum tumor markers;past,state of the art and future

Int. J. Biol. Markers 2001;16:73-86

4)      DUFFY M.J

Role of tumor markers in patients with solid cancer: a critical review

EUR. J. INTERN MED 2007;18:175-184

5)      ROULSTON J.E

Limitations of tumor markers in sceening

Brt. J. Surgery 1990;77:961-962

6)      CALIN G.A, CROCE C.M

Micro/RNA signature in humans cancers

Nat. Rev. Cancer  2006;65:259-269

7)      LUQING ZHAO, XUE CHEN, YA KAO

New role of microRNA:carcinogenesis and clinical application in cancer

Acta Biochemica, Biophysic Sin 2011;43911):831-839

8)      BUSHATI N, COHEN S.M

MicroRNA functions

Ann. Rev Cell Dev Biol 2007;23:175-205

9)      FELEKKIS K, TOUVANA E, STEPHANO C.H et al

MicroRNAs: newly described class of encoded molecules that play a role in health and diseases

Hippokratia  2010;14:236-240

10)  RUIMIN MA, TAO JIANG, XIXIONG K et al

Circulating microRNA in cancer:origin,function, application

J. of Experimental & clinical cancer research 2012;31:38

11) SIOMI H, SIOMI M.C

Post transcriptional regulation of microRNA biogenesis in animals

MOLL. CELL  2010;38;323-332

12)  FRIEDMAN R.C, FAHR K.K, BURGE C.B, BARTEL D.P

Most mammalian mRNA are conserved targets of microRNA

GENOM. RESEARCH 2009;19:92-105

13)  PATRICK T. HENNESSY, TIFFANY Y. SANFORD, ASHISHI CHOUDHARY

Serum microRNA biomarkers for detection of non small cell lung cancer

PluS ONE 2012;7(5):10371

14)  MITCHELL P.S, PARKIN R.K, KROH E.M et al

Circulating microRNAs as stable blood-based markers for cancer detection

Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008;105:10513-10518

15)  HUBER K, KIRCHHEIMER J. C, ERMLER D et al

Determinationof plasma urokinase[type plasminogene activator antigen in patients with primary liver cancer;characterizationm as tumor-associated antigen and comparison with alpha-feto protein

Cancer research  1992;52;1713-1720

16)  DEFOS L.J

Chromogranin A: its role in endocrine function and as an endocrine and neuro-endocrine tumor marker.

17)  SANCHEZ-CARBAY M, HERRERO E, MEGIAS J t al

Evaluation of nuclear matrix protein 2 as a tumor marker in the detection of transitional cell carcinoma of the bladder

BJU INT 1999;84;706/713

18)  EINHORN N, SJOVALL K, KRAPP B.C et al

Prospective evaluation of serum CA 125 levels for early detection ovarian cancer

Obstret . gynecol. 1992;80;14-18

19)  ZAGRAS G K, von ESCHENBACH  A.L

Prostata specific antigen- an important marker for prostate cancer treated by external beam radiation therapy

CANCER 1993;72;538-548

20)  LENHARD M, TSVILINA A, SCHUMACHER L et al

Human chorionic gonadotropin and its relation to grade,stage and survival in ovarian cancer.

BMC CANCER 2012;12:2

21)  CHIM S.S, SHING T.K, HUNG E.C et al

Detection and characterization of placental microRNAs in maternal plasma

CLIN CHEM  2008;54;482-496

22)  RUIMIN MA, TAO JIANG, XIXIONG K et al

Circulating microRNAin cancer :origin, function,application

J. of experimental & clinical cancer research 2012;31:38

23) MITCHELL P.S, PARKIN R.K, KROH E.M et al
Circulating microRNAs as stable blood/based markers for cancer detection

Proc. Natl Acad SCI USA  2008;105:10513-10518

24)  CHEN X, BA Y, MA l et al

Characterization of microRNAs in serum; a novel class of biomarker for diagnosis

CELL RESEARCH 2008l;18;997-1006

25)  LUMA L.G, CHAMMAS R, MONTEIRO R. Q et al

Tumor-derived microvesicles modulate the establishment of metastatic melanoma in a phosphatidyl serine-dependent manner

CANCER LETT. 2009;283;168-175

26)  VALADI H.  EKSTROM K, BOSSIOS A.

Exosomes mediated transfer of mRNA and microRNA is a novel mechanism of genetic exchange berween cells

Natl. CELl BIOL 2007 ;9:654-659

27)  WANG K, ZHANG S, EWBER J et al

Export of microRNAs and microRNA protective protein by mammalian cells

Nucleic acid Research 2010l;38:7248-7259

28)  PIGATI L, YADSDANAPUDI S.C, Iyengar et a

Selective release of microRNA species from normal and maligned mammary epithelial cells.

PLOS ONE 2010;5:e13515

29)  IGUCHI H, KOSAKA N, OCHIYA T

Versatile application of microRNA in anti-cancer drud discovery:from therapeutics to biomarkers

Curr. Drug Discov.Technol 2010;7:95-105

30)  SCHAEFER A, JUNG M, KRISIANSEN G et al

MicroRNA and cancer:current state and future perspectives in urologic oncology

Urol. Oncol. 2010;28:4-13

31)  YEKTA S. SHIH I.H, BASRTEL DP

MicroRNA-directed clivage of HOXB8 mRNA

Science;2004;304: 594-596

32)  REINHART B.J, SLACK F.J, BASSON M

The 21-nucleotide LET-7RNA regulates developmental timing in CAENORHABDITIS ELEGANS

Nature200;403;901-906

33)  OLSEN P.H, AMBROS V

The LIN-4 regulatory RNA controls developmental timing in CAENOR HABBITIS ELEGANS by blocking LIN-14 prothein synthesis afteriniation of translation

Dev. Biol 1999;21:671-680

34)  LUI M, LI J, DING I et al

Micro/RNA and cancer

AAPSJ 2010;12:309-317

35)OLIVE J, JIANG I, HE L

miR 17/92 a cluster of miRNAs in the midlestmof the cancer network

Int. J. Biochem,Cell Biol  2010;42;1348-1354

36)  PETER  M.E

LET-7  and miR-200 microRNAs guardians against pluri/potency and cancer progression

Cell Cycle 2008;8;843-852

37)  DEWS M, HOMAYOUNI A, YU B et al

Augmentation of tumor angiogenesis by a MYC-activated microRNA cluster.

Nat. Genet. 2006;38:1060-1065

38)DOEBELE C, BONNAUER A, FISCHER A et al

Members of the microRNA-17-92 cluster exhibit a cell intrinsic antiangiogenic function in endothelial cells

Blood 2010;105;4944-4950

39)SUAREZ Y, SESSA W.C

MicroRNAs as novels regulators of angiogenesis

Circ. Research 2009;104:442-454

40)    URBICH C, KUEHBACKER A, DIMMELER S

Role of microRNAs in vascular diseases,inflammation andangiogenesis

Cardiovasc. Research 2008;79:581-588

41)    BLANDER G, GUARENTE L.P

The Sir-2 family of protein de acetylases

Annu Rev Biochem 2004;73: 581-588

42)    HAIGIS M.C, GUARENTE l.P

Mammalian SIRTUINS-emerging roles I physiology,agingand caloric restriction

Genes. Dev. 2006;20;2913-2921

43)    ZHAO T, LI J, CHEN A.F

MicroRNA -34a induces  endothelial progenitor cell senescence and impedes its angiogenesis,via suppressing Silent Information regulator-1

Am. J. Physiol,Endocrinol, Metab  2010;299: e 110-116

44)    SHELL S, PARK S.M, RADJABI et al

LET-7 expression defines two differentiation stages of cancer

Proc Natl Acad Sci USA 2007;104:11400-11403

45)    VISONE R, PALLANTE P, VECCHIONE A et al

Specific microRNAs are down regulated in human thyroid anaplastic carcinoma

Oncogene 2007;26: 7590-7595

46)    SARKA p.H, Li Y, WANG Z et al

Implication ogf microRNA resistance for designing novel cancer therapy

Drug. Resistance Updat 2010;13;57-66

47)    FOSS K.M, SIMA C, UGOLINI Q et al

miR-1254 and miR-574-5p: in serum-based microRNA biomarkers for early stage non small cell lung cancer

J. Thorac.Oncology 2011;6:482-488

48) KELLER  A, LEIDINGER P, BORRIES A et al

miRNAs in lung cancer-studying complex fingerprints  in patients blood cells by microarray experiments

BMC CANCER 2009;9: 353

49)  BIANCHI F, NICASSIO F, MARZI M et al

A serum circulating miRNA diagnostic test to identifiny asymptomatic high risk individuals with early stage lung cancer

EMBO MOL MED 2011;3;495-509

50)  HU Z, CHEN X, ZHAO Y

Serum microRNA signatures identified in a genome-wide serum microRNA expression profiling predict survival of non small cell lung cancer

J of Clin. Oncology 2010;28;1721-1726

51)  WEI J, GAO W, ZHU C.J et al

Identification of plasma microRNA-21 as a bomarker for early detection and chemosesitivity of non small cell lung cancer

CHINm j CANCER2011;30; 407-414

52)   ZHENG DALI,  SHADI  HADDADIN< YONG WANG et al

      Plasma microRNA as a novel biomarkers for early detection of lung cancer

      Int. j. Clin. Exp. Pathol 2011;4(6):575-586

53)  SANTOSH K. PATNAIK, SAI YENDAMURI, ERIC KANNIS et al

MicroRNA expression profiles of whole blood in lung adenocarcinoma

PLOS ONE 2012;7(9)-e46045

54)VOLINIA S, CALIN G.A, LIU C.G et al

A microRNA expression signatureof human solid tumors defines cancer gene target

PROC NATL ACAD SCI USA 2006;103:2257-2261

55)BANDI N, ZBINDEN S, GUGGLER M et al

miR 15a and miR/16 are implicated in cell cycle regulation in a Rb dependent- and manner and are frequently deleted or down/regulated in non small cell lung cancer

Cancer Research 2009;69:5553-5559

56)      YANAIHARA N, CAPLEN N, BOWMAN E et al

Unique microRNA molecular profilesin lung cancer diagnosis and prognosis

Cancer Cell 2006;9:189-198

57)      KELLER A, LEIDINGER,  BORRIES et al

miRNA-126, in lung cancer, studying coplex fingerprints in patients blood cells

by micro-array experiment

BMC CANCER  2009;9;313

58)      HARRIS T.A, YAMAKUKY< FERLITO M et al

microRNA-126 regulates endothelial expression of vascular cell  adhesion molecule

-1(VCAM-1)

                    EOZINOFILELE  si ASTMUL BRONCHIC

.