Impact of surrounding tissue on microRNA expression in the eutopic endometrium in severe endometriosis

Faizullin L.Z., Karnaukhov V.N., Adamyan L.V., Gorshkova O.N., Khilkevich E.G., Chuprynin V.D., Trofimov D.Yu., Arakelyan A.S.

Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia, Moscow 117997, Ac. Oparina str. 4, Russia; Moscow State University of Medicine and Dentistry, Moscow, Russia; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Moscow, Russia
Objective. To comparatively investigate the expression of microRNAs (miR-9-5p, miR-20b-5p, miR-139-3p, miR-193a-3p, miR-200a-5p, miR-210-5p, miR-376c-5p, and miR-378а-5р) in the eutopic and ectopic endometrium and in the vicinity of the affected area of the tissue in patients with severe infiltrating endometriosis.
Subjects and methods. The investigation enrolled 22 women with severe retrocervical endometriosis involving the colon. An ectopic endometrial tissue fragment and an affected organ tissue segment alongside ectopic endometriosis were intraoperatively taken in all the women. Ectopic endometrial scrapings were taken in 12 of these women. The tissues were sampled in the reproductive phase of the menstrual cycle. The expression level of microRNAs was estimated by quantitative real-time PCR using a TaqMan miRNA Assay reagent kit (Applied Biosystems).
Results. The expression of miR-376c-5p in the ectopic endometrium was shown to be higher than that in the eutopic one in severe external endometriosis. The expression of this mirRNA was ten times higher than that in the eutopic endometrium and twice higher than in the adjacent normal tissue area. The high expression level of other miRNAs in the tissue surrounding the affected area did not allow us to assess a change in their expression in ectopic endometrial tissue.
Conclusion. There was an association of an increased miR-376c-5p expression level in the ectopic endometrium in severe external endometriosis.
The expression profile of the surrounding tissue can substantially both mask and modify the endometrial tissue microRNA profile.

Keywords

endometriosis
eutopic endometrium
ectopic endometrium
microRNA expression

Эндометриоз – процесс, при котором за пределами полости матки происходит доброкачественное разрастание ткани, по морфологическим и функциональным свойствам подобной эндометрию. Заболевание встречается примерно у 10% женщин репродуктивного возраста и является основной причиной тазовых болей, менструальных кровотечений и бесплодия [1]. Диагностика эндометриоза в ряде случаев затруднена в связи с разнообразием симптомов и жалоб. Отсутствие специфических симптомов и чувствительных молекулярных маркеров не позволяет не только верифицировать диагноз, но и провести раннюю диагностику заболевания в связи с поражением соседних органов. Золотым стандартом является диагностическая лапароскопия и проведение полномасштабной операции [2].

Этиология эндометриоза до сих пор остается недостаточно изученной. Предполагается роль различных факторов, обусловливающих развитие заболевания: ретроградная менструация, генетическая предрасположенность, нарушение иммунитета, внешние факторы и др. [3]. Кроме того, эктопический эндометрий может поражать различные внутренние органы, что дополнительно усложняет диагностику и терапию заболевания. Изучение фундаментальных молекулярных механизмов эндометриоза может помочь в разработке новых методов диагностики и терапии заболевания.

В настоящее время ведутся активные исследования специфических особенностей экспрессии различных генов в нормальном и эктопическом эндометрии. Особое место среди них занимает изучение роли микроРНК в развитии эндометриоза [4]. МикроРНК – короткие одноцепочечные молекулы длиной 20–25 нуклеотидов, осуществляющие регуляцию экспрессии генов на посттранскрипционном уровне путем ингибирования синтеза белка с мРНК [5]. МикроРНК участвуют в регуляции большинства фундаментальных биологических процессов развития организма: делении клеток, смене фаз клеточного цикла, апоптозе, клеточной миграции и инвазии, ангиогенезе, формировании иммунного ответа. Многочисленные исследования показали, что повышение или снижение экспрессии определенных микроРНК ассоциируется с развитием пролиферативных заболеваний [6].

Исследования, проведенные в последние годы, показали, что многие микроРНК, меняющие свою экспрессию при опухолях, аналогичным образом проявляют себя и при тяжелых формах эндометриоза. В связи с этим в настоящей работе мы провели сравнительное исследование экспрессии восьми микроРНК – miR-9-5p, miR-20b-5p, miR-139-3p, miR-193a-3p, miR-200a-5p, miR-210-5p, miR-376c-5p и miR-378а-5р в эутопическом и эктопическом эндометрии у пациенток с тяжелой инфильтративной формой эндометриоза. Учитывая тот факт, что эктопический эндометрий представляет собой конгломерат эндометриоидной ткани и ткани органа, на котором он развивается, провели также оценку экспрессии этих же микроРНК в участках ткани вблизи пораженного участка.

Материал и методы исследования

В исследование были включены 22 женщины с тяжелым ретроцервикальным эндометриозом с поражением толстой кишки. У всех женщин в процессе операции забирали для исследования фрагмент ткани эктопического эндометрия и участок ткани пораженного органа рядом с эктопическим эндометрием. У 12 из этих женщин были взяты соскобы эутопического эндометрия под контролем гистероскопии для исключения внутриматочной патологии с последующей морфологический оценкой препарата. Забор тканей проводили в пролиферативной фазе менструального цикла. Средний возраст пациенток составлял 31±4 года. Ткань помещали в пробирки с лизирующим раствором из комплекта реагентов для выделения нуклеиновых кислот «Проба-НК» (компания ДНК-Технология, Россия).

Измерение уровня экспрессии микроРНК проводили методом количественной полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени с использованием комплекта реактивов TaqMan miRNA Assay (Applied Biosystems) и детектирующего амплификатора ДТ-96 (компания ДНК-Технология, Россия). Выделение микроРНК из тканей проводили методом фенольной экстракции с использованием комплекта реагентов для выделения нуклеиновых кислот «Проба-НК» в соответствии с инструкцией к нему. Количественную оценку микроРНК проводили с использованием метода ∆∆Cp по отношению к количеству ДНК в образце.

Статистическую обработку результатов исследования уровней экспрессии микроРНК проводили методом непараметрического анализа с использованием программы Statistica 10, IBM SPSS Statistics v22. Для оценки различий в экспрессии микроРНК в эктопическом эндометрии и соседнем участке использовали критерий Вилкоксона для зависимых групп. Отличие экспрессии в эктопическом эндометрии от эутопического оценивали по U-критерию Манна–Уитни. Различие между группами полагали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты исследования

В таблице приведены результаты сравнительных исследований экспрессии 8 микроРНК (miR-9-5p, miR-20b-5p, miR-139-3p, miR-193a-3p, miR-200a-5p, miR-210-5p, miR-376c-5p и miR-378а-5р) в тканях эктопического и эутопического эндометрия и вблизи пораженного участка. Уровень экспрессии трех микроРНК (miR-9-5p, miR-20b-5p и miR-210-5p) существенно не различался в исследуемых тканях. Экспрессия miR-200a-5p в участке ткани с эктопическим эндометрием была снижена в 2,4 раза по сравнению с нормальным эндометрием и незначительно отличалась от уровня экспрессии в окружающей ткани. Уровень экспрессии miR-376c-5p в эктопическом эндометрии был в 10 раз выше, чем в эутопическом эндометрии и в 2 раза выше, чем в окружающей ткани; экспрессия miR-378а-5р в эктопическом эндометрии – в 3 раза выше, чем в нормальном эндометрии, но в 3 раз ниже, чем в соседнем не пораженном участке ткани.

Обсуждение

В настоящее время имеется много публикаций, в которых сравнивается уровень экспрессии микроРНК в тканях эутопического и эктопического эндометрия с целью выявления специфических для эндометриоза микроРНК [7–11]. Однако эктопический эндометрий представляет собой конгломерат клеток эндометрия и ткани, на которой развивается эндометриоидное поражение. При этом доля клеток пораженной ткани значительно превышает количество клеток эндометрия, и разные ткани имеют свой профиль микроРНК [12]. Это существенно осложняет идентификацию микроРНК, нарушение экспрессии которых может иметь отношение к измененному состоянию эндометрия. Впервые на это обратили внимание в работе Saare и соавт. [13], в которой, используя технологию высокопроизводительного секвенирования микроРНК, проводили сравнение экспрессии микроРНК не только в эктопическом и эутопическом эндометрии, но и в ткани, примыкающей к пораженному участку. Из нескольких сотен идентифицированных микроРНК выявили только 5 (miR-34с, miR-141, miR-200а, miR-200b и miR-449а), экспрессия которых в эктопическом эндометрии была значительно выше, чем в окружающей ткани и в эутопическом эндометрии.

Для проведения настоящей работы были выбраны те микроРНК, которые ранее использовали для сравнения экспрессии между эктопическим и эутопическим эндометрием, но без сравнения с примыкающей окружающей тканью. По данным, полученным в наших исследованиях, с уверенностью можно говорить лишь об ассоциации miR-376c-5p с тяжелым наружным эндометриозом. Экспрессия этой микроРНК была в 10 раз выше, чем в эутопическом эндометрии, и в 2 раза выше, чем в примыкающем нормальном участке ткани. Это согласуется и с данными Filigheddu и соавт., показавшими 8-кратное превышение экспрессии miR-376c-5p в эктопическом эндометрии по сравнению с эутопическим [7]. Установлено, что повышенная экспрессия miR-376c-5p усиливает клеточную пролиферацию и блокирует Nodal-индуцируемый апоптоз путем прямого взаимодействия и инактивации мРНК гена ALK7 (activin receptor-like kinase 7) [14].

Выявленный нами повышенный уровень экспрессии miR-193a-3p и miR-378a-5p в эктопическом эндометрии, по сравнению с эутопическим, очевидно, обусловлен высокой экспрессией этих молекул в окружающей ткани. Аналогично и сниженный уровень экспрессии miR-200a-5p в эктопическом эндометрии обусловлен, скорее всего, низкой долей эндометриальных клеток в пораженном участке ткани.

Уровень экспрессии других исследуемых в работе микроРНК (miR-9-5p, miR-20b-5p, miR-139-3p, miR-200a-5p, miR-210-5p, и miR-378а-5р) был практически одинаковым в эктопическом эндометрии и в примыкающем участке пораженной ткани. Для выяснения роли этих микроРНК при эндометриозе необходимо в дальнейшем дифференцировать и выделять эндометриоидную и поражаемую ткань с использованием микродиссекции.

Заключение

Таким образом, проведенные нами исследования показали, что прямое количественное сравнение макромолекул (микроРНК, пептидов и др.) в тканях эутопического и эктопического эндометрия часто не позволяет судить об обусловленности различий в уровне экспрессии микроРНК патологическим процессом. Экспрессионный профиль окружающей ткани может существенно как маскировать, так и модифицировать профиль микроРНК эндометриоидной ткани. Возможно, выделение ткани эктопического эндометрия методом микродиссекции позволит лучше оценить роль микроРНК в развитии эндометриоза.

Supplementary Materials

  1. Table. The expression level of microRNA in ectopic and eutopic endometrium and tissue surrounding ectopic endometrium

References

1. Chernukha G.E. Endometriosis and chronic pelvic pain: causes and consequences. Problemy reproduktsii. 2011; 5: 83-9. (in Russian)

2. Adamyan L.V., Andreeva E.N., Apolikhina I.A., Bezhenar E.F., Gevorkyan M.A., Gus A.I., Demidov V.N., Kalinina E.A., Levakov S.A., Marchenko L.A., Popov A.A., Sonova M.M., Khashukoeva A.Z., Chernukha G.E., Yarotskaya E.L. Endometriosis: diagnosis, treatment and rehabilitation. Federal guidelines for the management of patients. Moscow: Russian Society of Obstetricians and Gynecologists; 2013. 66p. (in Russian)

3. Adamyan L.V., Kulakov, V.N., Andreeva E.N. Endometriosis. Moscow: Medicine; 2006. 416p. (in Russian)

4. Gilabert-Estelles J., Braza-Boils A., Ramon L.A., Zorio E., Medina P., Espana F., Estelles A. Role of microRNAs in gynecological pathology. Curr. Med. Chem. 2012; 19(15): 2406-13.

5. Xu L., Qi X., Duan S., Xie Y., Ren X., Chen G. et al. MicroRNAs: potential biomarkers for disease diagnosis. Biomed. Mater. Eng. 2014; 24(6): 3917-25.

6. Hayes J., Peruzzi P.P., Lawler S. MicroRNAs in cancer: biomarkers, functions and therapy. Trends Mol. Med. 2014; 20(8): 460-9.

7. Filigheddu N., Gregnanin I., Porporato P.E., Surico D., Perego B., Galli L. et al. Differential expression of microRNAs between eutopic and ectopic endometrium in ovarian endometriosis. J. Biomed. Biotechnol. 2010; 2010: 369549.

8. Pan Q., Luo X., Toloubeydokhti T., Chegini N. The expression profile of micro-RNA in endometrium and endometriosis and the influence of ovarian steroids on their expression. Mol. Hum. Reprod. 2007; 13(11): 797-806.

9. Toloubeydokhti T., Pan Q., Luo X., Bukulmez O., Chegini N. The expression and ovarian steroid regulation of endometrial micro-RNAs. Reprod. Sci. 2008; 15(10): 993-1001.

10. Burney R.O., Hamilton A.E., Aghajanova L., Vo K.C., Nezhat C.N., Lessey B.A., Giudice L.C. MicroRNA expression profiling of eutopic secretory endometrium in women with versus without endometriosis. Mol. Hum. Reprod. 2009; 15(10): 625-31.

11. Laudanski P., Charkiewicz R., Kuzmicki M., Szamatowicz J., Charkiewicz A., Niklinski J. MicroRNAs expression profiling of eutopic proliferative endometrium in women with ovarian endometriosis. Reprod. Biol. Endocrinol. 2013; 11: 78.

12. Vrba L., Garbe J.C., Stampfer M.R., Futscher B.W. Epigenetic regulation of normal human mammary cell type-specific miRNAs. Genome Res. 2011; 21(12): 2026-37.

13. Saare M., Rekker K., Laisk-Podar T., Sõritsa D., Roost A.M., Simm J. et al. High-throughput sequencing approach uncovers the miRNome of peritoneal endometriotic lesions and adjacent healthy tissues. PLoS One. 2014; 9(11): e112630.

14. Ye G., Fu G., Cui S., Zhao S., Bernaudo S., Bai Y. et al. MicroRNA 376c enhances ovarian cancer cell survival by targeting activin receptor-like kinase 7: implications for chemoresistance. J. Cell Sci. 2011; 124(3): 359-68.

Received 20.05.2016

Accepted 27.05.2016

About the Authors

Faizullin Leonid Zakievich, MD, Molecular-genetic Laboratory Researcher, Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry Of Health of Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +74954382292. E-mail: l_faizullin@oparina4.ru
Karnauhov Vitaliy Nikolaevich, junior researcher of Molecular-genetic Laboratory, Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry Of Health of Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4
Adamyan Leila V., Academician of the Russian Academy of Sciences, MD, PhD, Professor, Honored Master of Science of the Russian Federation, Head Specialist in Obstetrics and Gynecology of Ministry of Healthcare and Social Development of Russia, Head of the Department of Surgical Gynecology of Academician V.I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of the Russian Federation, Head of the Department of Reproductive Medicine and Surgery, Faculty of Postgraduate Education, Moscow State University of Medicine and Dentistry. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparin Str. 4. Tel.: +74954384068. E-mail: l_adamyan@oparina4.ru
Gorshkova Olesya Nikolaevna, Postgraduate student, Department of General Surgery, Academician V.I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia. Address: 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina Str. 4. E-mail: o_gorshkova@oparina4.ru
Khilkevich Elena Grigorevna, leading researcher of General Surgery, Academician V.I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia, professor of Department of Obstetrics, Gynecology, Perinatology and Reproductive of I.M. Sechenov First Moscow State Medical University. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina Str. 4. Tel.: +74954387783. E-mail: e_khilkevich@oparina4.ru
Chuprynin Vladimir Dmitrievich, PhD, Head of the Department of General Surgery, Academician V.I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina Str. 4. Tel.: +74954383575. E-mail: v_chuprynin@oparina4.ru
Trofimov Dmitriy Yur’evich, MD, PhD, Molecular-genetic Laboratory Chief, Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry Of Health of Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +74954382292. E-mail: d.trofimov@dna-tech.ru
Arakelyan A.S., PhD, obstetrician-gynecologist, gynecological department, Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry Of Health of Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +74991531273. E-mail: a_arakelyan@oparina4.ru

For citations: Faizullin L.Z., Karnaukhov V.N., Adamyan L.V., Gorshkova O.N., Khilkevich E.G., Chuprynin V.D., Trofimov D.Yu., Arakelyan A.S. Impact of surrounding tissue on microRNA expression in the eutopic endometrium in severe endometriosis. Akusherstvo i ginekologiya/Obstetrics and Gynecology. 2016; (9): 109-13. (in Russian)
http://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.9.109-13

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.