Сравнение профилей экспрессии микроРНК атлетов, выступающих в видах спорта, ориентированных на выносливость, и добровольцев, не занимающихся спортом, с использованием панели сигнального пути гипоксии

В последние годы интерес к поиску новых потенциальных молекулярных биомаркеров для оценки эффективности тренировочного процесса в спорте высших достижений, различных патологий, вызванных перегрузками, и злоупотребления запрещенными препаратами достиг небывалого уровня. МикроРНК, регулирующие на посттранскрипционном уровне процессы метаболизма, дифференциации, пролиферации и апоптоза клеток, являются наиболее ценными кандидатами для использования в этом отношении. Они обнаружены во всех биологических жидкостях организма человека, стабильны при долгосрочном хранении и устойчивы к изменениям условий среды. Известно, что изменение профиля экспрессии микроРНК имеет тесную связь с физическим нагрузками, а также с введением рекомбинантных гормонов, эритропоэзстимулирующих агентов и других запрещенных Всемирным антидопинговым агентством (ВАДА) препаратов и методов, улучшающих спортивные результаты.

Цель исследования: в данной работе проанализированы образцы плазмы крови спортсменов, задействованных в видах спорта, ориентированных на выносливость (спортивная ходьба), и добровольцев, не занимающихся спортом, с использованием панели сигнального пути гипоксии с целью выявления маркеров кандидатов гипоксии.

Материалы и методы: оценка профилей экспрессии циркулирующих микроРНК плазмы крови проводилась методом обратной транскрипции с последующей количественной ПЦР с детекцией в реальном времени. Полученные данные подверглись статистической обработке при помощи программы CFX Manager Software v3.1.

Результаты: определены три потенциальных микроРНК-маркера: hsa-miR 210–3p, hsa-miR 320a и hsa-miR 935 (повышены у спортсменов в 61,6, 51,8 и 41,0 раза соответственно) — физиологического ответа на тренировочную нагрузку, которые могут быть связаны с возникновением гипоксии при тренировках на выносливость.

Заключение: нами получены предварительные данные о различиях в профилях экспрессии циркулирующих микроРНК у здоровых добровольцев, не занимающихся спортом, и спортсменов во внесоревновательный период. В дальнейшем планируется расширить выборку исследованных образцов плазмы крови и провести сравнение профилей экспрессии циркулирующих микроРНК в соревновательный и внесоревновательный периоды у спортсменов, сравнить профили экспрессии циркулирующих микроРНК при аэробных и анаэробных нагрузках. Кроме того, представляет интерес анализ изменений экспрессии циркулирующих микроРНК при использовании миметиков гипоксии, употребляемых с целью улучшения спортивных результатов.

1. Saliminejad K., Khorram Khorshid H.R., Soleymani Fard S., Ghaffari S.H. An overview of microRNAs: Biology, functions, therapeutics, and analysis methods. J. Cell. Physiol. 2019;234(5):5451–5465. https://doi.org/10.1002/jcp.27486

2. Watier T., Sanchez A.M. Micro-RNAs, Exercise and Cellular Plasticity in Humans: The Impact of Dietary Factors and Hypoxia. MicroRNA 2017;6(2):110–124. https://doi.org/10.2174/2211536606666170519133144

3. Mounier R., Pialoux V., Schmitt L., Richalet J.-P., Robach P., Coudert J., Clottes E., Fellmann N. Effects of acute hypoxia tests on blood markers in high-level endurance athletes. Eur. J. Appl. Physiol. 2009;106(5):713–720. https://doi.org/10.1007/s00421-009-1072-z

4. WADA. Athlete biological passport operating guidelines [internet]. 2021. Available at: https://www.wada-ama.org/sites/default/files/resources/files/guidelines_abp_v8_final.pdf (accessed 25 January 2022).

5. Cakmak H.A., Demir M. MicroRNA and Cardiovascular Diseases. Balkan Med. J. 2020;37(2):60–71. https://doi.org/10.4274/balkanmedj.galenos.2020.2020.1.94

6. Kumar S., Vijayan M., Bhatti J.S., Reddy P.H. MicroRNAs as Peripheral Biomarkers in Aging and Age-Related Diseases. Prog. Mol. Biol. Transl. Sci. 2017;146:47–94. https://doi.org/10.1016/bs.pmbts.2016.12.013

7. Szelenberger R., Kacprzak M., Saluk-Bijak J., Zielinska M., Bijak M. Plasma MicroRNA as a novel diagnostic. Clin. Chim. Acta. 2019;499:98–107. https://doi.org/10.1016/j.cca.2019.09.005

8. Backes C., Meese E., Keller A. Specific miRNA Disease Biomarkers in Blood, Serum and Plasma: Challenges and Prospects. Mol. Diagn. Ther. 2016;20(6):509–518. https://doi.org/10.1007/s40291-016-0221-4

9. Leuenberger N., Robinson N., Saugy M. Circulating miRNAs: a new generation of anti-doping biomarkers. Anal. Bioanal. Chem. 2013;405(30):9617–9623. https://doi.org/10.1007/s00216-013-7340-0

10. Leuenberger N., Saugy M. Circulating microRNAs: The Future of Biomarkers in Anti-doping Field. Adv. Exp. Med. Biol. 2015;888:401–408. https://doi.org/10.1007/978-3-319-22671-2_20

11. Sessa F., Salerno M., Di Mizio G., Bertozzi G., Messina G., Tomaiuolo B., et al. Anabolic Androgenic Steroids: Searching New Molecular Biomarkers. Front. Pharmacol. 2018;9:1321. https://doi.org/10.3389/fphar.2018.01321

12. Salamin O., De Angelis S., Tissot J.D., Saugy M., Leuenberger N. Autologous Blood Transfusion in Sports: Emerging Biomarkers. Transfus. Med. Rev. 2016;30(3):109-115. https://doi.org/10.1016/j.tmrv.2016.05.007

13. Ponzetto F., Giraud S., Leuenberger N., Boccard J., Nicoli R., Baume N,. et al. Methods for Doping Detection. Front. Horm. Res. 2016;47:153-167. https://doi.org/10.1159/000445177

14. WADA. International Standard for Laboratories [internet]. 2021. Available at: https://www.wada-ama.org/sites/default/files/resources/files/isl_2021.pdf (accessed 24 January 2022).

15. WADA. World Anti-Doping Code [internet]. 2021. Available at: https://www.wada-ama.org/sites/default/files/resources/files/2021_wada_code.pdf (accessed 24 January 2022).

16. Guan Y., Song X., Sun W., Wang Y., Liu B. Effect of Hypoxia-Induced MicroRNA-210 Expression on Cardiovascular Disease and the Underlying Mechanism. Oxid. Med. Cell. Longev. 2019;2019:4727283. https://doi.org/10.1155/2019/4727283

17. Huang L., Ma Q., Li Y., Li B., Zhang L. Inhibition of microRNA-210 suppresses pro-inflammatory response and reduces acute brain injury of ischemic stroke in mice. Exp. Neurol. 2018;300:41–50. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2017.10.024

18. Fasanaro P., D’Alessandra Y., Di Stefano V., Melchionna R., Romani S., Pompilio G., et al. MicroRNA-210 modulates endothelial cell response to hypoxia and inhibits the receptor tyrosine kinase ligand Ephrin-A3. J. Biol. Chem. 2008;283(23):15878–15883. https://doi.org/10.1074/jbc.M800731200

19. Hu S., Huang M., Li Z., Jia F., Ghosh Z., Lijkwan M.A., Fasanaro P. MicroRNA-210 as a novel therapy for treatment of ischemic heart disease. Circulation 2010;122(11 Suppl):S124–S131. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.109.928424

20. Nakamura Y., Patrushev N., Inomata H., Mehta D., Urao N., Kim H.W., et al. Role of protein tyrosine phosphatase 1B in vascular endothelial growth factor signaling and cell–cell adhesions in endothelial cells. Circulation Res. 2008;102(10):1182–1191. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.107.167080

21. Bao Q., Jia H., Rong A., Cao Z., Zhang Y. MiR-210 inhibits hypoxia-induced apoptosis of smooth muscle cells via targeting MEF2C. Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2019;12(5):1846–1858

22. Chen Z., Yang Z., Li X., Wang H., Wang Y., Ding C., et al. microRNA-320a prevent Muller cells from hypoxia injury by targeting aquaporin-4. J. Cell. Biochem. 2020;121(12):4711–4723. https://doi.org/10.1002/jcb.29524

23. Yang X., Chen H., Chen Y., Birnbaum Y., Liang R., Ye Y., Qian J. Circulating miRNA Expression Profiling and Target Prediction in Patients Receiving Dexmedetomidine. Cell. Physiol. Bio-chem. 2018;50(2):552–568. https://doi.org/10.1159/000494168

24. Wang Y, Pang QJ, Liu JT, Wu HH, Tao DY. Down-regulated miR-448 relieves spinal cord ischemia/reperfusion injury by up-regulating SIRT1. Braz J Med Biol Res. 2018 Mar 15;51(5):e7319. doi: 10.1590/1414-431X20177319.

25. Zhao W., Yin Y., Cao H., Wang Y. Exercise Improves Endothelial Function via the lncRNA MALAT1/miR-320a Axis in Obese Children and Adolescents. Cardiol. Res. Pract. 2021;2021:8840698. https://doi.org/10.1155/2021/8840698

26. Tang H., Lee M., Sharpe O., Salamone L., Noonan E.J., Hoang C.D., et al. Oxidative stress-responsive microRNA-320 regulates glycolysis in diverse biological systems. FASEB J. 2012;26(11):4710–4721. https://doi.org/10.1096/fj.11-197467

27. Huang G., Chen J., Liu J., Zhang X., Duan H., Fang Q. MiR-935/HIF1α Feedback Loop Inhibits the Proliferation and Invasiveness of Glioma. Onco. Targets Ther. 2020;13:10817–10828. https://doi.org/10.2147/OTT.S244409

28. Rothman A., Restrepo H., Sarukhanov V., Evans W.N., Wiencek Jr R.G., Williams R., et al. Assessment of microRNA and gene dysregulation in pulmonary hypertension by endoarterial biopsy. Pulm. Circ. 2017;7(2):455–464. https://doi.org/10.1177/2045893217704206

29. WADA.2019 Anti-Doping Testing Figures [internet]. Available at: https://www.wada-ama.org/sites/default/files/resources/files/2019_anti-doping_testing_figures_en.pdf (accessed 24 January 2022).