The phosphoinositide 3-kinases (PI3Ks) представляют собой семейство гетеродимерных липидных киназ, подразделяющихся на изоформы классов I, II и III. Подкласс IA PI3K, который стимулируется рецепторными тирозинкиназами, включает каталитическую субъединицу p110 (p110α, PIK3CA; p110β, PIK3CB; p110δ , PIK3CD) вместе с одной из пяти регуляторных субъединиц, похожих на p85 (p85α, p55α, p50α, PIK3R1; p85β, PIK3R2; p55γ, PIK3R3) [[18-20]]. Категория PI3K класса IB, запускаемая рецепторами, связанными с G-белками, включает каталитическую субъединицу (p110γ, PIK3CG) в сочетании с регуляторными субъединицами (p101, PIK3R5; p87, PIK3R6). Класс II PI3K включает в себя PI3K-C2α (PIK3C2A), β (PIK3C2B) и γ (PIK3C2G). С другой стороны, единственным представителем класса III PI3K является hVPS34 (PIK3C3). Также AKT - это эволюционно сохраненная сериновая протеинкиназа, входящая в подсемейство протеинкиназ AGC. Она состоит из трех структурно консервативных доменов: N-концевого домена PH, короткого С-концевого хвоста, включающего регуляторный гидрофобный мотив (HM), и соединительной области, содержащей центральный каталитический домен киназы. При активации PI3K класса I фосфорилирует субстрат фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат (PIP2), что приводит к образованию фосфатидилинозитол 3,4,5-трисфосфата (PIP3) на внутриклеточных мембранах. Это, в свою очередь, способствует привлечению сигнальных белков, в том числе AKT [21]. AKT регулирует множество последующих эффекторов, включая белковые и липидные киназы, факторы транскрипции, модуляторы малых G-белков, элементы, участвующие в трафике везикул, метаболические ферменты, факторы контроля клеточного цикла, E3-убиквитин-лигазы и разнообразный набор других эффекторных молекул, в основном посредством серинового и/или треонинового фосфорилирования. Эти эффекторы в совокупности обладают общим минимальным мотивом последовательности, характеризующимся как Arg-Xaa-Arg-Yaa-Zaa-Ser-Hyd. Через свои эффекторы AKT играет важнейшую роль в многочисленных клеточных процессах, включая апоптоз [22]. В связи с этим Song et al. изучили молекулярные механизмы, вовлеченные в индуцированный гипоксией апоптоз кардиомиоцитов через PI3K-AKT-путь. Их исследование показало, что путь PI3K-AKT активируется в кардиомиоцитах, подвергшихся гипоксическому воздействию. Кроме того, в их исследовании было отмечено, что фосфорилированный AKT (pAKT) перемещается из цитозоля в митохондрии через митохондриальные аденозинтрифосфат-зависимые калиевые каналы (mitoKATP). Эта транслокация приводила к повышению активности оксидазы цитохрома c, что приводило к ингибированию апоптоза. Более того, их наблюдения показали, что использование специфического ингибитора mitoKATP, 5-гидроксидеканоата (5-HD), или глушение цитохром c-оксидазы с помощью siRNA препятствовало митохондриальной транслокации pAKT. Это вмешательство сохраняло активность цитохром с оксидазы, что приводило к митохондриальной дисфункции и началу индуцированного гипоксией клеточного апоптоза. Таким образом, антиапоптотическое влияние PI3K-AKT-пути, достигаемое за счет миграции pAKT в митохондрии через mitoKATP, по-видимому, связано с модуляцией активности оксидазы цитохрома c [23]. Кроме того, Zheng et al. исследовали механические аспекты, связанные с апоптозом кардиомиоцитов, индуцированным окислительным стрессом, уделяя особое внимание сигнальному пути с участием Akt и p53. Результаты исследования показали, что апоптоз кардиомиоцитов проявляет дозозависимый ответ на окислительный стресс. Механическое исследование показало, что окислительный стресс препятствует метаболизму глюкозы в кардиомиоцитах, что приводит к накоплению молочной кислоты, а также вызывает перегрузку кардиомиоцитов кальцием. В итоге они заметили, что окислительный стресс подавляет Akt-путь, одновременно активируя сигнальный путь p53. Кроме того, они обнаружили, что генетическое глушение р53 сводит на нет повреждение кардиомиоцитов и смертность, вызванные окислительным стрессом, путем модуляции экспрессии и функций Bax и каспазы-3. Таким образом, существует связь между окислительным стрессом и апоптозом кардиомиоцитов через механизм, характеризующийся нарушениями в сигнальном пути Akt/p53 [2].

Киназа 1/2, регулируемая внеклеточным сигналом (ERK), является членом семейства митоген-активируемых протеинкиназ (MAPK), отвечающих за участие в сигнальных каскадах, которые передают внешние сигналы внутриклеточным мишеням. Инициация MAPK-каскада происходит в ходе серии последовательных событий фосфорилирования. В этом процессе после первоначального стимула каждая MAPK подвергается фосфорилированию вышележащими MAPK [24]. Модуль MAPK состоит из MAP3K, отвечающего за активацию MAP2K, который впоследствии инициирует активацию MAPK. Событиям фосфорилирования в рамках MAPK-пути могут противостоять протеинфосфатазы MAPK (MKPs), которые участвуют в дефосфорилировании остатков фосфотирозина и фосфотреонина на MAPK [25]. На основании составляющих в слое MAPK были выделены четыре различных MAPK-каскада: ERK1/2, c-Jun N-terminal kinase (JNK), p38 MAPK и ERK5 [26]. Каскад ERK1/2 запускается в ответ на факторы роста, гормональные и провоспалительные агенты, в то время как JNK и p38 MAPK активируются под воздействием внутренних и внешних стрессовых факторов, а также провоспалительных триггеров [27]. Исследования показали, что пути p38 MAPK и JNK в первую очередь связаны с клеточным стрессом и апоптозом, тогда как сигнальный путь ERK/MAPK, признанный наиболее изученным сигнальным путем MAPK, тесно связан с пролиферацией и дифференцировкой клеток, играя центральную роль в сети трансдукции клеточных сигналов [28,29]. Клинические наблюдения подтверждают, что повышенный уровень экспрессии JNK MAPK и p38 связан с апоптозом кардиомиоцитов. В связи с этим Zhang et al. изучили участие сигнального пути MAPK в апоптозе кардиомиоцитов в мышиной модели постинфарктной сердечной недостаточности (HF). В их исследовании группа с инфарктом миокарда (MI) демонстрировала увеличенный левый желудочек и сниженную сердечную функцию. Они наблюдали значительное увеличение экспрессии белков CHOP и GRP78 в тканях миокарда, особенно в подгруппе, получавшей SB203580, специфический ингибитор, направленный на путь MAPK. Они также выявили значительное повышение экспрессии белков расщепленной каспазы 12 и p-JNK, особенно в подгруппе, получавшей SB203580. Наконец, в кардиомиоцитах группы MI была отмечена повышенная восприимчивость к апоптозу, причем в подгруппе, получавшей SB203580, этот эффект был более выраженным. Таким образом, инфаркт миокарда (MI) сопровождается стрессом эндоплазматического ретикулума (ЭРС), вероятно, опосредованным через сигнальный путь MAPK. Более того, было показано, что SB203580, специализированный ингибитор этого пути, смягчает апоптоз кардиомиоцитов и защищает миокард, снимая этот стресс [3]. В частности, Li и др. исследовали потенциальное защитное действие кверцетина (Que) на кардиомиоциты, подвергшиеся гипоксии/реоксигенации (H/R) in vitro, и попытались выяснить лежащие в его основе кардиопротекторные механизмы. Эксперименты in vitro показали, что предварительная обработка кверцетином (Que) повышала жизнеспособность кардиомиоцитов H9c2 и смягчала апоптоз, вызванный гипоксией/реоксигенацией (H/R) в этих кардиомиоцитах. Они заметили, что кверцетин (Que) эффективно смягчает вызванное гипоксией/реоксигенацией (H/R) фосфорилирование p38 и JNK, впоследствии повышая экспрессию Bcl-2 и косвенно или прямо ингибируя активацию каспазы-3 и Bax. Таким образом, кверцетин (Que) может оказывать кардиопротекторное действие, подавляя сигнальные пути p38 MAPK и JNK и регулируя экспрессию белков Bax и Bcl-2. Эти результаты дают новую эмпирическую основу для потенциальных терапевтических вмешательств при ишемической болезни миокарда [4].

Фактор некроза опухоли-альфа (TNF-α) изначально образуется как трансмембранный белок с молекулярной массой 26 кДа, а пропептид высвобождается в растворимой форме в виде 17-кДа после расщепления под действием TNF-α-конвертирующего фермента (TACE) [30]. TNF-α оказывает свое влияние через два различных рецептора, а именно TNF-α рецептор I (TNF-R1; также известен как p55 или p60) и TNF-α рецептор II (TNF-R2; альтернативно известен как p75 или p80) [31,32]. TNF-R1 и TNF-R2 являются членами суперсемейства рецепторов TNF, которые характеризуются структурно схожими внеклеточными доменами, обогащенными остатками цистеина. Экспрессия TNF-R2 ограничена иммунными и эндотелиальными клетками [33]. Несмотря на данные, указывающие на то, что TNF-R2 участвует в сигнальных путях, способствующих заживлению тканей и ангиогенезу, точные функциональные результаты сигнализации TNF-R2 остаются недостаточно определенными. TNF-R1 повсеместно экспрессируется на всех типах клеток и проявляет более широкую функцию в активации NF-κB по сравнению с TNF-R2 [34]. Лигирование TNF-R1 инициирует димеризацию рецептора и привлечение адаптерного белка, известного как TNF-R1-associated death domain protein (TRADD), который взаимодействует с отдельным доменом смерти (DD) в цитоплазматическом домене TNF-R1. TNF-R1-ассоциированный белок домена смерти дополнительно служит для присоединения TNF-рецептор-ассоциированного фактора (TRAF2) и запуска активации IkB киназы (IKK) через участие рецептор-интерактивного белка (RIP). RIP1 подвергается убиквитинированию в процессе, зависящем от TRAF2, во время активации TNF-R1 и играет решающую роль в содействии TNF-α-индуцированной активации IKK и NF-κB [35]. Белки NF-κB представляют собой группу транскрипционных факторов, играющих ключевую роль в регуляции воспалительных и иммунных реакций. В системе млекопитающих белки NF-κB включают трех членов семейства Rel (RelA или p65, RelB и cRel), а также p50 и p52. В покоящихся клетках функция NF-κB регулируется его удержанием в цитоплазме, чему способствует группа белков, известных как ингибиторы NF-κB (IκB). При воздействии внешних стимулов происходит активация киназы IκB (IKK), что приводит к фосфорилированию IκB. Впоследствии фосфорилированный IκB помечается для убиквитинирования и последующей деградации через протеасомно-зависимый путь. Высвобожденный NF-κB транслоцируется в ядро, инициируя транскрипцию определенной группы генов. Недавние экспериментальные исследования показали, что окислительный стресс, индуцированный TNF-α в кардиомиоцитах, приводит к апоптозу через активацию пути NF-κB [36]. В связи с этим Ю и др. исследовали потенциальное защитное влияние лептина на кардиомиоциты, подвергшиеся воздействию TNF-α Они подвергали кардиомиоциты новорожденных крыс воздействию TNF-α в присутствии или без лептина. С помощью Вестерн-блот анализа и проточной цитометрии FITC/Annexin V они обнаружили, что TNF-α увеличивал связывание Annexin V и индуцировал расщепление каспазы-3/PARP. Эти эффекты смягчались предварительным лечением лептином. Кроме того, лептин защищал кардиомиоциты от митохондриального апоптоза, сдерживая повышение уровня цитохрома С и снижение уровня Bcl-2. В их исследовании добавка лептина эффективно аннулировала TNF-α-индуцированную активацию P38 MAPK и NF-κB. Более того, применение ингибиторов, направленных на P38 (SB203580) и NF-κB (Bay117082), существенно ослабляло апоптотическое воздействие TNF-α Полученные данные позволяют предположить, что активация P38 MAPK и NF-κB может лежать в основе апоптотических процессов в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию TNF-α Таким образом, лептин оказывает антиапоптотическое влияние на кардиомиоциты, подвергшиеся воздействию TNF-α, потенциально через подавление путей P38 MAPK и NF-κB, активируемых TNF-α

Sirtuin 1 (Sirt1), принадлежащий к классу III гистоновых деацетилаз, является гистоновой деацетилазой, ферментативная активность которой зависит от никотинамид-аденин-динуклеотида (NAD+) [38]. В последнее время стало очевидно, что Sirt1 участвует в деацетилировании как негистоновых, так и гистоновых белков, способствуя широкому спектру клеточных процессов, в том числе апоптозу. В связи с этим Luo et al. изучили потенциальную регуляторную роль Sirt1 в апоптозе и аутофагии в гипоксических кардиомиоцитах H9C2 и в экспериментальной мышиной модели, подвергнутой гипоксии. В их исследовании образцы сердечной ткани, полученные от пациентов с цианозом, демонстрировали повышенный уровень апоптоза и аутофагии в сочетании с повышенной экспрессией Sirt1 по сравнению с контрольными образцами без цианоза. Результаты вестерн-блот анализа показали, что Sirt1 способствует аутофагическому потоку и снижает апоптоз в гипоксических клетках H9C2. Дальнейшее исследование показало, что Sirt1 защищает гипоксические кардиомиоциты от апоптоза, по крайней мере частично, путем вовлечения инозитол-требующего киназного фермента 1α (IRE1α). Таким образом, Sirt1 через путь IRE1α смягчал апоптоз, индуцированный гипоксией, тем самым защищая кардиомиоциты от пагубного воздействия гипоксического стресса [39] (рис. 2).



Fig. 2. A schematic representation of major signaling pathway in DCM. This diagram depicting the impact of signaling pathways-PI3K fostering anti-apoptotic responses, while MAPK and TNF-α/NF-?B induce apoptotic effects—in DCM. This visual representation highlights the pivotal role of these pathways in regulating cardiomyocyte apoptosis and underscores their significance in the context of diabetic heart complications.

Примерно 2 % генома транскрибируется в РНК, и в кодирующие белки, в то время как остальные 70-90 % генома транскрибируются в РНК, и не кодирующие белки, также известные как не-кодирующие РНК ncRNAs) [40]. Не-кодирующие РНК, включая сплайсосомные РНК, рибосомальные РНК (рРНК) и transfer RNAs (tRNA), являются незаменимыми компонентами различных клеточных механизмов, выполняя важнейшие функции [41]. В дополнение к классическим ncRNAs, микроРНК (miRNAs) и длинные не-кодирующие РНК (lncRNAs) в настоящее время признаны значимыми модуляторами экспрессии генов [42]. miRNAs представляют собой одноцепочечные не-кодирующие РНК с высокой степенью консервативности, длина которых варьирует от 16 до 27 нуклеотидов. Их первоначальное открытие произошло у нематоды Caenorhabditis elegans [43]. Производство miRNAs регулируется двумя ядерными белками рибонуклеазой III (РНКазой III), а именно Dicer и Drosha. На транскрипционном уровне биогенез miRNAs находится под контролем Drosha, в результате чего высвобождается около 70-100 нуклеотидов предшественников miRNAs. Drosha регулирует биогенез miRNAs, расщепляя пре-miRNAs на транскрипционном уровне, что приводит к высвобождению примерно 70-100 нуклеотидов предшественников miRNAs. После транслокации в цитоплазму Dicer расщепляет предшественник, в результате чего образуется зрелая miRNAs [44]. Важнейшая роль miRNAs заключается в регуляции процессов транскрипции и трансляции [45]. LncRNA, длина которых превышает 200 нуклеотидов, представляют собой недавно выявленную категорию функциональных РНК, не способных кодировать белки [46]. Однако было обнаружено, что различные lncRNAs ассоциированные с рибосомами, обладают кодирующим участком, способным транслировать пептид [47]. LncRNA контролируют экспрессию множества генов путем взаимодействия со специфическими компонентами ДНК/РНК или белками. В отличие от других малых белок не-кодирующих РНК (ncRNAs), ncRNAs имеют ограниченную консервацию и выполняют свои функции с помощью широкого спектра разнообразных механизмов. LncRNAs могут выполнять различные функции, в том числе (i) выступать в качестве архитектурных подмостков, облегчающих сборку белковых комплексов, (ii) функционировать в качестве приманок, секвестирующих микроРНК, (iii) размещать микроРНК, (iv) управлять деградацией мРНК, секвестировать факторы транскрипции внутри ДНК, участвовать в эпигенетической регуляции структуры хроматина и (v) стабилизировать мРНК путем маскировки сайтов связывания miRNAs [48]. Важно отметить, что последние достижения в области геномных аннотаций и транскриптомики выявили широкий спектр регуляторных ncRNAs, которые способны влиять на различные биохимические процессы в эукариотических организмах, включая апоптоз. Появляется все больше доказательств, иллюстрирующих роль ncRNAs как регуляторов апоптоза в контексте клеточной дифференцировки и развития органов. В связи с этим Yu et al. использовали секвенирование РНК для выявления lncRNAs, которые демонстрировали дифференциальную экспрессию в ответ на окислительный стресс и апоптоз, индуцированный HG в кардиомиоцитах. Они обнаружили 306 из 400 lncRNA с измененными уровнями экспрессии, в том числе 156 из 198 lncRNA с повышенной экспрессией и 150 из 202 lncRNA с пониженной экспрессией через 24 и 48 часов после стимуляции HG, соответственно. Чтобы изучить их функциональную роль в апоптозе, вызванном окислительным стрессом, они решили исследовать три lncRNA с повышенной экспрессией, а именно NONRATT002486.2, NONRATT007560.2 и NONRATT029805.2. Было показано, что замалчивание NONRATT007560.2 способено уменьшать образование ROS и снижать апоптоз, это говорит о том, что NONRATT007560.2 может иметь важное значение в прогрессировании кардиомиопатии. Таким образом, lncRNA с аномальным уровнем экспрессии могут быть вовлечены в регуляцию окислительного стресса и апоптоза в кардиомиоцитах [49]. Кроме того, Wang et al. исследовали влияние lncRNAH19 на DCM и ее воздействие на апоптоз кардиомиоцитов, связанный со стрессом эндоплазматического ретикулума (ERS). Результаты исследования in vivo показали, что H19 улучшает дисфункцию левого желудочка у людей с диабетом, что приводит к снижению апоптоза кардиомиоцитов и снижению фиброза. Они обнаружили, что H19 может снижать уровни p-PERK, p-IRE1α, ATF6, CHOP, расщепленной каспазы-3, расщепленной каспазы-9, расщепленной каспазы-12 и белков BAX в тканях сердца. Кроме того, они доказали, что in vitro H19 подавляет окислительный стресс, ERS и апоптоз. В своем заключительном сообщении они указали, что влияние H19 на апоптоз, связанный с ERS, потенциально может быть нейтрализовано с помощью LY294002, специфического ингибитора AKT и PI3K. Таким образом, H19 смягчает DCM у лиц с DM путем снижения уровня РОС и апоптоза в кардиомиоцитах, индуцированного ERS. Этот эффект, по-видимому, связан с активацией сигнального пути PI3K/AKT/mTOR [50]. Кроме того, появляется все больше доказательств того, что miRNAs участвуют в регуляции апоптоза. Например, miR-21 может напрямую подавлять FasL, что приводит к увеличению апоптоза, а miR-130a может снижать устойчивость к TRAIL, влияя на другие miRNA, тем самым усиливая апоптоз [51]. Кроме того, Zhang et al. попытались выяснить функцию miR-144-3p в контексте сердечной недостаточности (HF). В их исследовании доксорубицин (Dox) вызывал сердечную дисфункцию, усугублял повреждение сердца, снижал жизнеспособность кардиомиоцитов и приводил к снижению уровня экспрессии miR-144-3p, Bcl-2, фосфорилированного PI3K и AKT. Однако он повышал экспрессию Bax и расщепленной каспазы-3. Эти эффекты отменялись при повышении уровня miR-144-3p и, наоборот, усугублялись при снижении уровня miR-144-3p. Кроме того, увеличение экспрессии miR-144-3p смягчало сердечную дисфункцию и клеточный апоптоз, индуцированные доксорубицином, через регуляцию SOCS2. Данное исследование предоставляет новые данные о роли miR-144-3p в развитии сердечной недостаточности. Таким образом, miR-144, действуя через ось SOCS2/PI3K/AKT, оказывает ключевое влияние на процесс апоптоза в кардиомиоцитах [52].

Недавние исследования показали участие ncRNAs в развитии различных заболеваний человека, в том числе осложнений, связанных с DM [53]. Кроме того, lcRNAs могут стать ценным ресурсом для разработки терапевтических подходов и улучшения клинической помощи больным кардиомиопатией [54]. В этом контексте Chen et al. изучили участие lncRNA TINCR в развитии DCM. Их исследование показало, что экспрессия TINCR была значительно снижена как в биоптатах миокарда, так и в сыворотке крови людей, страдающих DCM, по сравнению с пациентами с диабетом без кардиомиопатии и группой здорового контроля. Кроме того, исследование показало, что воздействие HG не оказывает существенного влияния на экспрессию TINCR в клетках кардиомиоцитов человека. Более того, они отметили, что повышение уровня TINCR эффективно подавляло апоптоз в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG. Таким образом, lncRNA TINCR подавляется в контексте DCM, и, кроме того, она обладает способностью препятствовать апоптозу в кардиомиоцитах [55]. Кроме того, Zhang et al. исследовали функцию lncRNA lncDACH1 при DCM и попытались выяснить молекулярные механизмы, лежащие в основе ее участия. Полученные ими данные указывают на повышение экспрессии lncDACH1 в сердцах, пораженных DCM, а также в кардиомиоцитах, подвергшихся лечению HG. Далее они отметили, что сайленсинг lncDACH1 привел к снижению митохондриального окислительного стресса, клеточного апоптоза, сердечного фиброза и гипертрофии. Это, в свою очередь, привело к улучшению сердечной функции у мышей с DCM. Кроме того, исследование показало, что сверхэкспрессия lncDACH1 повышает уровень ROS и апоптоза в митохондриях. Кроме того, это привело к снижению активности супероксиддисмутазы марганца (Mn-SOD) в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG. В ходе механистического анализа было обнаружено, что lncDACH1 напрямую взаимодействует с сиртуином3 (SIRT3) и через убиквитинирование ускоряет его деградацию, усиливая тем самым окислительное повреждение митохондрий и клеточный апоптоз в сердцах мышей. Последующие эксперименты показали, что защитные преимущества замалчивания lncDACH1 в кардиомиоцитах сводились на нет при сайленсинге SIRT3. Таким образом, lncDACH1 усугубляет DCM, усиливая митохондриальный окислительный стресс и клеточный апоптоз, чему способствует увеличение деградации SIRT3, опосредованной убиквитинированием, в сердцах мышей. Таким образом, сайленсинг lncDACH1 представляет собой новый и инновационный терапевтический подход для смягчения DCM [56]. Важно отметить, что miRNAs могут регулировать реакцию на окислительный стресс, влиять на воспалительные пути и влиять на выживание кардиомиоцитов. Таким образом, эти miRNAs могут играть ключевую роль в развитии DCM. В связи с этим Ahmed и др. поставили перед собой задачу выявить конкретную miRNAs, ответственную за инициацию DCM, используя комбинацию методик in silico и in vitro. Исследования in vitro и in silico показали, что экспрессия miR-17 повышена, а miR-320a, miR-214, miR-199a, miR-150 и miR-24 снижена у пациентов с DCM по сравнению со здоровыми людьми. Таким образом, аберрантная экспрессия и взаимодействие генов-мишеней и miRNAs могут вносить существенный вклад в развитие DCM [57]. Кроме того, Kumar et al. исследовали функцию miR-21, в частности в сердечных фибробластах, на предмет ее участия в фиброзе сердца, ассоциированном с DCM. Они обнаружили значительное 15-кратное повышение экспрессии miR-21 в группе больных DCM по сравнению с контрольной группой. В их исследовании уровни мРНК, связанных с генами, способствующими развитию фиброза в миокарде, были значительно повышены в группе DCM, и эти повышения положительно коррелировали с экспрессией miR-21. Кроме того, в сердечных фибробластах, подвергшихся воздействию HG (25 мМ) в течение 72 ч, наблюдалось десятикратное повышение экспрессии miR-21. Такая среда HG также привела к повышению экспрессии генов, связанных с фиброзом, по сравнению с клетками, инкубированными в условиях нормального содержания глюкозы. В итоге было обнаружено значительное повышение уровня мРНК PTEN, возможной мишени miR-21, в миокарде в группе DCM (пятикратное повышение) и в фибробластах, подвергшихся воздействию высокой глюкозы (четырехкратное повышение), по сравнению с соответствующими контрольными группами. Повышенная экспрессия miR-21 именно в фибробластах может потенциально способствовать развитию сердечного фиброза через модуляцию PTEN при DCM [58].

Учитывая дисрегуляцию как апоптоза, так и miRNAs при DCM, крайне важно понять взаимосвязь между этими двумя процессами. Накопленные эмпирические данные указывают на двунаправленную связь между процессами апоптоза и путями микроРНК. Примечательно, что, учитывая прямую регуляторную способность микроРНК в отношении примерно 30 % клеточных генов, их участие в важнейших клеточных функциях, включая апоптоз, является неудивительным наблюдением. В следующем разделе мы приведем данные литературы о том, как miRNAs регулируют апоптоз при DCM (рис. 3).



Fig. 3. The Role of Hyperglycemia-Induced Apoptosis in Cardiomyocytes Leading to DCM and the Crucial Role of miRNAs. Hyperglycemia triggers a cascade of molecular events leading to mitochondrial dysfunction, which collectively promote apoptosis in cardiomyocytes. Additionally, this figure illustrates the categorization of miRNAs based on their roles in regulating apoptosis in cardiomyocytes under hyperglycemic conditions, contributing to DCM. miRNAs such as miR-186-5p, miR-22, and miR-29a are shown to suppress apoptosis, thereby potentially offering protective effects against cardiomyocyte death. In contrast, miRNAs like miR-34a, miR-483, and miR-207 promote apoptosis, exacerbating cardiomyocyte loss. Notably, miR-144 exhibits a dual role by targeting different mRNAs, thereby both promoting and suppressing apoptosis depending on the specific context within hyperglycemic environments.

Локус гена miR-144/451 характеризуется как бицистронный генетический элемент, расположенный на хромосоме 17 в геноме человека и хромосоме 11 в геноме мыши. Локус miR-144/451 содержит две исключительно консервативные miRNAs: miR-144-3p и miR-451a [59]. Tao и др. исследовали функцию miR-144 в клеточном повреждении, индуцированном HG, в моделях кардиомиоцитов H9c2 и неонатальных крысиных кардиомиоцитов (NRCM). В их исследовании HG значительно препятствовал биогенезу митохондрий, что проявлялось в нарушении морфологии митохондрий, уменьшении количества митохондриальной ДНК, изменении экспрессии генов, связанных с биогенезом, и одновременном увеличении клеточного апоптоза. Кроме того, снижение экспрессии miR-144 было отмечено в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG, а также в образцах сердечной ткани, подвергшихся воздействию streptozotocin (STZ). Важно отметить, что они представили убедительные доказательства того, что внутривенное введение agomir miR-144 через хвостовую вену эффективно смягчает митохондриальную дисфункцию и нарушение сердечной деятельности, вызванное стрептозотоцином (STZ) у взрослых мышей. Кроме того, он ослаблял фиброз и апоптоз сердца. И наоборот, ингибирование miR-144 приводило к противоположным результатам. Они обнаружили, что Rac-1 является геном-мишенью miR-144, и продемонстрировали, что снижение уровня Rac-1 запускает фосфорилирование AMPK и деацетилирование PGC-1α Этот каскад событий привел к усилению биогенеза митохондрий и снижению апоптоза клеток. Таким образом, miR-144 играет защитную роль в защите сердца от повреждений, вызванных гипергликемией. Этот защитный эффект достигается за счет усиления биогенеза митохондрий и снижения апоптоза клеток, что объясняется прямым таргетированием Rac-1 с помощью miR-144. Таким образом, принудительная экспрессия miR-144 потенциально может служить защитным терапевтическим подходом для устранения сердечной дисфункции, вызванной гипергликемией [60]. Кроме того, Yu et al. исследовали влияние miR-144 на регуляцию окислительного стресса и апоптоза в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию ГГ, в экспериментах in vitro, а также в модели DCM, индуцированной STZ, в условиях in vivo. Они отметили снижение уровня miR-144 в тканях сердца мышей-диабетиков, индуцированных STZ, а воздействие HG аналогичным образом приводило к снижению уровня miR-144 в культивируемых кардиомиоцитах. Они обнаружили, что miR-144 регулирует индуцированный окислительным стрессом HG в культивируемых кардиомиоцитах путем прямого воздействия на ядерный фактор-эритроидный 2-родственный фактор 2 (Nrf2), ключевой модулятор клеточного ответа на окислительный стресс. Кроме того, введение мимиков miR-144 усугубляло образование ROS и апоптоз в кардиомиоцитах, подвергшихся HG. Дигидро-CDDO-трифторэтил амид (Dh404) - новый активатор Nrf2, который, подавляя окислительный стресс, обладает терапевтическим потенциалом для лечения сердечных заболеваний. Введение Dh404, активатора Nrf2, эффективно снижало эти эффекты. Кроме того, было показано, что сайленсинг miR-144 приводил к подавлению генерации ROS и снижению апоптоза, индуцированного HG, в культивируемых кардиомиоцитах. Кроме того, после введения антагомира miR-144 наблюдалось снижение окислительного стресса и апоптоза в тканях сердца, что привело к улучшению сердечной функции у мышей с диабетом, индуцированным STZ. Таким образом, сайленсинг miR-144 может быть использован в качестве клинической стратегии для снижения окислительного стресса, уменьшения апоптоза кардиомиоцитов и улучшения сердечной функции в контексте DCM [61,62]. Кроме того, Song и коллеги исследовали уровни экспрессии CTRP3 и miR-144 в кардиомиоцитах AC16, подвергшихся воздействию HG. Результаты исследования показали, что в кардиомиоцитах AC16, подвергшихся воздействию HG, повышена экспрессия miR-144 и снижена экспрессия CTRP3. Также было замечено, что подавление miR-144 или повышение экспрессии CTRP3 значительно усиливало пролиферацию клеток и снижало апоптоз в кардиомиоцитах AC16, подвергшихся воздействию HG. Они также отметили, что подавление miR-144 существенно снижало уровни белков p-JNK и Bax и увеличивало экспрессию Bcl-2 в кардиомиоцитах AC16, подвергшихся воздействию HG. Более того, в их исследовании CTRP3 был идентифицирован как прямая мишень miR-144, и его ингибирование отменило влияние нокдауна miR-144 на апоптоз и пролиферацию клеток в кардиомиоцитах AC16, подвергшихся воздействию HG. Таким образом, miR-144 играет регуляторную роль в апоптозе и пролиферации кардиомиоцитов AC16, подвергшихся воздействию HG, путем воздействия на сигнальный путь CTRP3/JNK, предлагая новый потенциальный подход к решению проблемы DCM [63]. Эти данные продемонстрировали, что miR-144 играют двойную роль в апоптозе кардиомиоцитов.

Среди трех составляющих семейства miR-34, miR-34a широко экспрессируется в тканях здорового человека. Напротив, экспрессия miR-34b/c проявляется тканеспецифично, преимущественно в яичках, мозге, легких и фаллопиевых трубах. В геноме человека miR-34a расположен в хромосоме 1p36, в то время как miR-34c и miR-34b экспрессируются из общего транскрипта, расположенного на хромосоме 11q23 [64]. Zhao et al. исследовали потенциал среды HG в запуске апоптоза в клеточной линии кардиомиоцитов крысы H9c2, в частности изучая участие микроРНК-опосредованной модуляции сигнального пути Bcl-2. Результаты исследования продемонстрировали значительное увеличение экспрессии miR-34a, заметное снижение экспрессии Bcl-2 и заметное увеличение апоптоза кардиомиоцитов в клетках H9c2, подвергшихся воздействию уровня HG, по сравнению с контрольной группой, получавшей нормальную концентрацию глюкозы. Кроме того, исследование выявило прямое нацеливание miR-34a на ген Bcl-2: использование мимиков miR-34a приводило к снижению экспрессии Bcl-2 и усилению глюкозо-индуцированного апоптоза, а ингибиторы miR-34a, наоборот, демонстрировали противоположный эффект. Их набор данных также свидетельствует о том, что miR-34a играет роль в снижении экспрессии Bcl-2 под влиянием повышенного уровня глюкозы, что в конечном итоге приводит к апоптозу кардиомиоцитов [65]. Granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) - пептидный фактор роста, участвующий в производстве нейтрофильных гранулоцитов, а также выполняющий функцию пролиферации гемопоэтических прогениторных клеток [66]. Примечательно, что Park et al. предположили, что сердечные miRNAs могут играть регуляторную роль в механизме, лежащем в основе антиапоптотического действия G-CSF в крысиной модели DCM. Их результаты показали, что лечение G-CSF приводило к заметному снижению апоптоза и уменьшению экспрессии miR-34a как в диабетическом миокарде, так и в клетках H9c2, подвергшихся воздействию HG. Также было обнаружено, что лечение G-CSF значительно повышало экспрессию белка Bcl-2, который является мишенью miR-34a. Наконец, с помощью анализа трансфекции они продемонстрировали, что мимикрирующий miR-34a заметно усиливает апоптоз и снижает активность люциферазы Bcl-2 в клетках H9c2. Полученные ими результаты позволяют предположить, что в модели DCM у крыс Г-КСФ может оказывать антиапоптотический эффект за счет снижения экспрессии miR-34a [67].

Человеческий miR-340 относится к категории интрагенных miRNAs и находится в интронной области гена-хозяина RNF130, расположенного на хромосоме 5q35.3. MiR-340 обладает высокой степенью консервативности среди млекопитающих, а ее экспрессия в точности повторяет экспрессию гена-хозяина [68]. Zhu и коллеги попытались прояснить механизм потенциального участия miR-340-5p в DCM на примере мышей db/db. Сначала они установили, что экспрессия miR-340-5p значительно повышается как в сердечных тканях мышей, так и в кардиомиоцитах в условиях диабета. Кроме того, они обнаружили, что повышение уровня miR-340-5p усугубляет DCM, приводя к более выраженному фиброзу миокарда и усилению дисфункции у мышей db/db. Это усугубление проявлялось в увеличении числа апоптотических кардиомиоцитов, повышенной продукции ROS и нарушении функции митохондрий. Кроме того, было обнаружено, что использование надежного вектора-приманки (TUD) эффективно ингибирует miR-340-5p, что приводит к предотвращению выработки ROS и апоптоза. Это вмешательство продемонстрировало перспективность в смягчении последствий DCM. Они выделили ген-мишень миелоидного клеточного лейкоза 1 (Mcl-1) в качестве основного гена-мишени miR-340-5p и продемонстрировали, что подавление Mcl-1 приводит к усилению функциональных нарушений митохондрий, повышенному окислительному стрессу и апоптозу кардиомиоцитов. Это, в свою очередь, способствовало развитию сердечной дисфункции у мышей-диабетиков. Таким образом, miR-340-5p, благодаря своему антиапоптотическому эффекту, играет ключевую роль в прогрессировании DCM и может быть эффективной мишенью для терапевтических стратегий в этом контексте [69].

miR-22 обладает высокой степенью консервативности среди позвоночных и широко экспрессируется во многих органах. Ген miR-22 расположен на хромосоме 17p13, а его комплементарная ДНК (кДНК), синтезируемая РНК-полимеразой II, имеет длину около 1,3 килобазы [70]. Tang и коллеги исследовали защитную функцию miR-22 в контексте DCM. Они отметили, что в клетках H9c2, подвергшихся воздействию HG, наблюдалось повреждение и апоптоз, вызванные окислительным стрессом, и оба этих процесса были ослаблены с помощью miR-22. Кроме того, экспрессия сиртуина 1 (Sirt1) заметно снижалась у мышей-диабетиков и в клетках H9c2, обработанных HG, но ее уровень восстанавливался благодаря регуляции miR-22. Биоинформационный анализ и последующий люциферазный репортерный анализ подтвердили, что Sirt1 является вероятным геном-мишенью miR-22. Кроме того, они подтвердили, что miR-22 усиливает экспрессию Sirt1 путем прямого связывания с 3'-UTR гена Sirt1. Повышение экспрессии Sirt1 привело к повышению жизнеспособности клеток и снижению как повреждений, вызванных окислительным стрессом, так и апоптоза в клетках H9c2, обработанных HG, что сходно с эффектами miR-22. Важно отметить, что функциональные исследования также выявили, что защитные преимущества miR-22 против повреждений, вызванных окислительным стрессом, и апоптоза, индуцированного HG, сводились на нет при подавлении Sirt1. Таким образом, miR-22 может стать терапевтической мишенью для людей с диабетом, страдающих от сердечной недостаточности [71].

Ген miR-532-5p расположен в области Xp11.23 хромосомы человека, а зрелая форма miR-532-5p состоит из 22 нуклеотидов. Анализ последовательности MiR-532-5p с помощью ClustalW выявил консервативную последовательность у разных видов, это указывает на его значительную роль в процессе эволюционного развития [72]. Chandrasekera и коллеги исследовали, приводит ли диабет к нарушению регуляции miR-532 и связана ли эта дисрегуляция с усилением апоптоза. Экспрессия miR-532 существенно повышалась в ткани правого предсердия у людей с диабетом 2-го типа, перенесших операцию по шунтированию коронарных артерий. Это повышение коррелировало с заметным снижением экспрессии его антиапоптотического белка-мишени, репрессора апоптоза с доменом рекрутирования каспазы (ARC), и увеличением количества кардиомиоцитов, демонстрирующих положительный сигнал в анализе TUNEL. Более того, существовала благоприятная связь между апоптозом и уровнем miR-532, причем повышение miR-532 происходило до инициации проапоптотической активности каспазы-3/7. Кроме того, глушение miR-532 в кардиомиоцитах человека, культивируемых в условиях повышенного содержания глюкозы, подавляло снижение экспрессии ARC и смягчало апоптотическую гибель клеток. Таким образом, вызванная диабетом активация miR-532 вносит существенный вклад в ускорение апоптоза кардиомиоцитов. Следовательно, miR-532 может стать потенциальным терапевтическим кандидатом для противодействия потере кардиомиоцитов, вызванной диабетом [73].

MiR-1 образуется из двух различных молекул-предшественников, а именно miR-1-2 и miR-1-1, которые расположены на хромосоме 18 и хромосоме 20, соответственно. После их транслокации в цитоплазму через Экспортер 5 miR-1-1 и miR-1-2 подвергаются идентичным процессам созревания, в результате чего образуется зрелая miR-1 [74]. Cheng и коллеги исследовали участие miR-1 в апоптозе, запускаемом глюкозой, и выяснили механические основы его действия в клетках кардиомиоцитов крысы H9C2. Результаты исследования показали, что при воздействии глюкозы на клетки H9C2 происходит заметное повышение экспрессии miR-1 и значительное снижение экспрессии LXRα Кроме того, глушение miR-1 приводило к значительному снижению апоптоза, повышению мембранного потенциала митохондрий (Δ Ψ), ингибированию расщепления поли(аденозиндифосфат-рибозы) полимеразы, каспазы-3 и каспазы-9. Кроме того, он также вызывал заметное снижение уровня экспрессии Bcl-2, одновременно повышая экспрессию Bax. Кроме того, было показано, что miR-1 оказывает регуляторное действие на LXRα; трансфекция с анти-miR-1 заметно усиливала экспрессию LXRα GW3965 - синтетический агонист LXR, который защищал клетки HL-1 от индуцированного гипоксией-реоксигенацией апоптоза. Введение агониста LXR GW3965 смягчало апоптоз в клетках, в которые был введен анти-miR-1 во время индуцированных глюкозой условий. Таким образом, miR-1 участвует в модуляции апоптоза кардиомиоцитов через LXR и позволяет по-новому взглянуть на сложные механизмы, лежащие в основе DCM [75,76].

Человеческий miR-483 расположен во втором интроне гена IGF2 на хромосоме 11p15 и, как известно, коэкспрессируется вместе с геном-хозяином, IGF2. Структура предшественника miR-483, характеризующаяся стебельчатой петлей, подвергается созреванию, в результате чего образуются две различные зрелые формы: miR-483-3p и miR-483-5p [77]. Qiao и коллеги изучили роль miR-483-3p в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию гипергликемии, проведя исследования как in vitro, так и in vivo. Полученные ими результаты свидетельствуют о повышении экспрессии miR-483-3p у мышей-диабетиков и в культивируемых кардиомиоцитах, созданных для имитации гипергликемического состояния. Они обнаружили, что повышение уровня miR-483-3p у трансгенных мышей, страдающих DM, усиливает апоптоз кардиомиоцитов за счет транскрипционной репрессии инсулин-подобного фактора роста 1 (IGF1). Таким образом, в условиях гипергликемии miR-483-3p-IGF1 способствует индукции апоптоза в клетках миокарда. Кроме того, эктопическая экспрессия miR-483-3p приводила к снижению экспрессии белка Bcl2 - ключевого фактора при DCM, известного своей антиапоптотической функцией. Таким образом, по-видимому, miR-483-3p способствует ухудшению структуры и функции миокарда, вызванному диабетом, в кардиомиоцитах через путь, включающий miR-483-3p и Bcl2. Таким образом, повышенная экспрессия miR-483-3p усугубляет апоптотические процессы в кардиомиоцитах при диабете, что подчеркивает потенциал miR-483-3p в качестве терапевтической мишени [78].

Семейство MiR-29 включает в себя три отдельных члена, а именно miR-29a, miR-29b и miR-29c. У человека miR-29a и miR-29b-1 кодируются на хромосоме 7q32.3, тогда как miR-29b-2 и miR-29c - на хромосоме 1q32.2 [79]. Повышение экспрессии miR-29a приводило к улучшению структуры и функции сердца, уменьшению гистологических нарушений и фиброза миокарда, что в конечном итоге смягчало апоптоз кардиомиоцитов у крыс с DCM. Условия HG индуцировали апоптоз в клетках H9c2, но повышение регуляции miR-29a смягчало воздействие HG на функцию клеток. Важно отметить, что по сравнению с контрольной группой в группах DCM и HG наблюдалось значительное повышение уровня белков Bak1, расщепленной каспазы 3 и Bax, в то время как экспрессия Bcl-2 и Mcl-1 была заметно снижена. Однако повышение уровня miR-29a оказало противоположный эффект, обратив вспять эти изменения экспрессии белков. Более того, как биоинформационное предсказание, так и анализ вестерн-блотов подтвердили, что miR-29a непосредственно нацелен на Bak1 и вызывает снижение экспрессии Bak1. Таким образом, miR-29a оказывает регулирующее действие на апоптоз кардиомиоцитов, индуцированный как STZ, так и HG, специфически воздействуя на Bak1, что позволяет по-новому взглянуть на патогенетические механизмы, лежащие в основе DCM [80].

Человеческий miR-186 расположен в хромосомном регионе 1q31.1. После транскрипции гена miR-186 человека и последующего процессинга pri-miR-186 образуется pre-miR-186. Благодаря активности Dicer, pre-miR-186, характеризующийся структурой стебельчатой петли, подвергается дополнительному расщеплению, что приводит к образованию miR-186-3p и miR-186-5p. На основании данных глубокого секвенирования очевидно, что miR-186-5p, также известный как miR-186, имеет значительно более высокую распространенность, чем miR-186-3p [81]. Недавний биоинформационный анализ, а также анализ люциферазной активности показали, что TLR3 является непосредственной мишенью miR-186-5p. Экспрессия miR-186-5p была снижена в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG, а избыточная экспрессия miR-186-5p эффективно противодействовала HG-индуцированному апоптозу кардиомиоцитов, одновременно снижая уровень белка расщепленной каспазы-3. Кроме того, ингибирование подавления TLR3 ослабляло апоптоз, индуцированный HG, и приводило к снижению уровня белка расщепленной каспазы-3 в кардиомиоцитах. В то же время повышение уровня TLR3 усиливало апоптоз кардиомиоцитов, индуцированный HG, и противодействовало влиянию miR-186-5p. Таким образом, miR-186-5p может подавлять апоптоз в кардиомиоцитах, вызванный HG, путем снижения экспрессии TLR3. Это указывает на то, что miR-186-5p может представлять собой новый терапевтический подход для защиты от развития DCM [82].

Xing и коллеги попытались изучить функции и механизмы, лежащие в основе miR-207 при DCM 2 типа. Они обнаружили повышенный уровень клеточного апоптоза, сопровождающийся увеличением экспрессии расщепленной каспазы 3 в тканях миокарда мышей с DCM 2-го типа и в сердечных миоцитах неонатальных мышей (NMCMs), подвергшихся воздействию PA. Исследование показало значительное увеличение экспрессии miR-207 в тканях миокарда мышей с DCM и в NMCMs, подвергшихся воздействию PA. Кроме того, они отметили, что miR-207 подавляет экспрессию мРНК и белка LAMP2 в NMCMs. Последующее исследование показало, что введение мимиков miR-207 оказывало выраженное влияние на клеточный апоптоз, о чем свидетельствовало значительное увеличение экспрессии расщепленной каспазы 3. Важно отметить, что эти эффекты смягчались при увеличении уровня LAMP2. Таким образом, miR-207 оказывает влияние на апоптоз кардиомиоцитов путем прямой модуляции LAMP2 - фактора, активно вовлеченного в патогенез диабетической кардиомиопатии 2 типа [83].

MiR-410, микроРНК, происходящая из мегакластера 14q32.2, расположена в домене Dlk-Dio3 - области, признанной за ее связь с процессами, связанными с развитием и ростом [84]. Экспрессия miR-410-5p была повышена в ткани миокарда крыс, страдающих сахарным диабетом. Кроме того, подавление miR-410-5p приводило к усилению экспрессии Bcl-2 при одновременном снижении уровней расщепленной каспазы-3 и Bax. Примечательно, что избыточная экспрессия PIM1 приводила к эффектам, аналогичным ингибированию miR-410-5p, хотя следует отметить, что влияние PIM1 на Bcl-2 и Bax впоследствии отменялось при введении мимика miR-410-5p. Кроме того, модуляция апоптоза миокарда с помощью miR-410-5p включала в себя таргетирование PIM1 и его последующих белков, в частности, оси Bcl-2/Bax. Таким образом, терапевтическое вмешательство с использованием анти-MiR-410-5p может стать эффективной стратегией для смягчения сердечного апоптоза [85].

Семейство miRNA-200, состоящее из пяти отдельных членов (а именно miR-200a, miR-200b, miR-200c, miR-429 и miR-141), имеет особое значение в контексте здоровья человека и патогенеза различных заболеваний. С хромосомной точки зрения семейство miR-200 можно разделить на два различных кластера: кластер miR-200ba/429, включающий miR-200a, miR-200b и miR-429, расположенный на хромосоме 1p36, и кластер miR-200c/141, включающий miR-200c и miR-141, расположенный на хромосоме 12p13 [86]. Xu и соавторы изучали эффекты miR-200b-3p в отношении апоптоза кардиомиоцитов в контексте DCM, уделяя особое внимание его регуляторному влиянию в рамках сигнального пути CD36 и PPAR-γ В их исследовании было показано, что при DCM экспрессия miR-200b-3p снижена, а экспрессия CD36 повышена. Кроме того, результаты исследования показали, что введение AgomiR-200b-3p эффективно подавляет экспрессию CD36, тем самым осуществляя регуляторный контроль над апоптозом кардиомиоцитов в контексте DCM. Также было установлено, что активация CD36 играет ключевую роль в инициации сигнального пути PPAR-γ в контексте DCM. Примечательно, что ингибирование CD36 путем сайленсинга или лечения препаратом GW9662 оказывало защитный эффект у крыс против развития DCM. Таким образом, miR-200b-3p функционирует как регулятор апоптоза кардиомиоцитов при DCM путем нацеливания на CD36, тем самым активируя сигнальный путь PPAR-γ Таким образом, miR-200b-3p представляет собой перспективного кандидата в качестве терапевтической мишени для лечения DCM [87].

Геномный локус для miR-223 расположен в области q12 Х-хромосомы [88]. MiR-223 продемонстрировал значительное повышение регуляции в модели повреждения кардиомиоцитов, индуцированного HG. Более того, использование ингибитора miR-223 способствовало уменьшению фиброза и апоптоза миокарда, а также эффективно подавляло NLRP3 инфламмасому в индуцированных HG клетках H9c2. Кроме того, глушение miR-223 эффективно подавляло активацию NLRP3 инфламмасом, что приводило к ослаблению фиброза и апоптоза миокарда в модели DCM у крыс. Таким образом, защитный эффект в отношении DCM достигался ингибированием miR-223, прежде всего, через его механизмы снижения апоптоза. Это позволяет предположить, что miR-223 может рассматриваться в качестве перспективной терапевтической мишени для лечения DCM [89] (F).

Последние данные свидетельствуют о том, что ncRNAs играют важную роль в патогенезе DCM через различные механизмы. Среди них повышенный интерес вызывает новая регуляторная парадигма, включающая взаимодействие между ncRNAs, miRNAs и мРНК. Эти lncRNAs вступают во взаимодействие с miRNAs, впоследствии оказывая влияние на экспрессию соответствующих мРНК. Ось lncRNA-miRNA-mRNA, вовлеченная в патофизиологические процессы кардиомиоцитов, включая апоптоз, играет важную роль в возникновении и развитии DCM.

Метастаз-ассоциированный транскрипт аденокарциномы легкого 1 (MALAT1) является одной из самых распространенных lncRNA в нормальных тканях. Эта конкретная lncRNA демонстрирует высокую степень сохранения среди видов млекопитающих, а эксперименты in vitro показали ее способность регулировать альтернативный сплайсинг пре-мРНК и экспрессию генов [90]. Ченг и коллеги изучили фундаментальный механизм действия MALAT1 в контексте DCM. В своем исследовании они вызвали модель DCM у мышей путем введения стрептозоцина, что привело к выраженной гипертрофии и апоптозу клеток ткани миокарда. Примечательно, что они наблюдали повышение экспрессии Malat1 в миокарде мышей с DCM. Они обнаружили повышенный уровень экспрессии проапоптотических факторов, включая BAX, расщепленную каспазу 9, расщепленную каспазу 3, p21 и p53, при одновременном снижении экспрессии антиапоптотического фактора BCL-2 в ткани миокарда при DCM. Кроме того, последующий анализ in vitro выявил связь между высоким содержанием глюкозы в кардиомиоцитах, повышенной экспрессией Malat1, значительным апоптозом клеток и изменениями факторов, связанных с апоптозом. Кроме того, они подтвердили, что Malat1 функционирует как молекулярная губка, поглощающая miR-181a-5p, и что p53, основной регулятор апоптоза, является нисходящей мишенью miR-181a-5p. Таким образом, результаты исследования показывают, что замалчивание Malat1 смягчает апоптоз кардиомиоцитов, индуцированный HG, путем высвобождения miR-181a-5p. Этот механизм потенциально предлагает новые идеи в отношении диагностических и терапевтических мишеней для DCM [91]. Кроме того, Wang и коллеги оценили функциональную роль MALAT1 в развитии DCM. В их исследовании было показано, что нокдаун MALAT1 смягчает сердечную дисфункцию и подавляет апоптоз кардиомиоцитов у мышей db/db, а также у мышиных кардиомиоцитов, культивируемых в условиях HG. Кроме того, MALAT1 рекрутировал гистоновую метилтрансферазу EZH2 в промоторную область miR-22, подавляя тем самым его экспрессию. Примечательно, что EZH2 приводила к повышению экспрессии ATP-связывающего кассетного транспортера A1 (ABCA1) - гена, признанного мишенью miR-22. Кроме того, ингибирование EZH2 привело к улучшению сердечной функции и подавлению апоптоза кардиомиоцитов у мышей db/db и мышиных кардиомиоцитов, культивированных при HG, особенно в присутствии MALAT1. Это означает, что MALAT1 опосредует повреждение и апоптоз миокарда, оркестрируя привлечение EZH2 к промоторной области miR-22. Таким образом, полученные ими результаты подтверждают их гипотезу, указывая на то, что MALAT1 играет роль в функции сердца и апоптозе кардиомиоцитов через сигнальный каскад EZH2/miR-22/ABCA1, что открывает перспективы для потенциального терапевтического воздействия на DCM [92].

lncRNA, известная как специфическая для ареста роста 5 (GAS5), оказалась ключевым компонентом, который мы впервые идентифицировали в связи с регуляцией клеточного роста, дифференцировки и процессов развития [93]. Экспрессия GAS5 была повышена как в кардиомиоцитах AC16, обработанных HG, так и в крысиной модели диабетического повреждения миокарда. Глушение GAS5 подавляло повреждение миокарда, вызванное высоким содержанием глюкозы. Кроме того, ослабление экспрессии GAS5 эффективно устраняло повреждение и апоптоз кардиомиоцитов благодаря механизму воздействия на miR-138 и последующему снижению CYP11B2. Важно отметить, что ослабление экспрессии GAS5 эффективно устраняло повреждение кардиомиоцитов и апоптоз благодаря механизму воздействия на miR-138 и последующему снижению регуляции CYP11B2. Эти результаты открывают новые возможности для выяснения механизмов, лежащих в основе развития DCM, и определяют потенциальные мишени для лечения повреждения миокарда [94]. Кроме того, в другом исследовании было установлено, что Tcf3 связан с промотором Gas5, тем самым способствуя активации экспрессии GAS5. Также было отмечено, что и GAS5, и Tcf3 стимулируют апоптоз в NMC. Кроме того, mmu-miR-320-3p проявлял сродство к связыванию с GAS5 и Tcf3, а путь Gas5/miR-320-3p/Tcf3 оказывал регулирующее влияние на апоптоз NMC. Таким образом, модуляция апоптоза NMC при DCM регулируется lncRNA GAS5, которая активируется Tcf3 [95]. Кроме того, Zhu и коллеги исследовали неуловимую роль lncRNA GAS5 в контексте DCM. Их результаты показали значительное увеличение экспрессии GAS5 как в моделях DCM in vitro, так и in vivo. Кроме того, они обнаружили, что сайленсинг GAS5 и повышение уровня miR-26a/b-5p не только значительно смягчают фиброз миокарда у мышей-диабетиков в условиях in vivo, но и подавляют апоптоз кардиомиоцитов, индуцированный HG in vitro. В их исследовании miR-26a/b-5p был определен как прямая мишень GAS5. Кроме того, сайленсинг GAS5 эффективно смягчал фиброз миокарда и подавлял апоптоз кардиомиоцитов, вызванный HG, путем негативной модуляции miR-26a/b-5p. Таким образом, GAS5 играет роль в развитии апоптоза кардиомиоцитов и прогрессировании DCM путем модуляции miR-26a/b-5p. Это позволяет предположить, что GAS5 может быть перспективной терапевтической мишенью при DCM [96].

H19 характеризуется как lncRNA длиной около 2,3 килобазы, расположенная на хромосоме человека 11p15.5. Она экспрессируется по материнской линии и подвержена взаимному импринтингу с IGF2. H19 экспрессируется преимущественно материнским аллелем почти во всех тканях плода, в то время как отцовский аллель подвержен импринтингу. H19 играет важную роль во время эмбрионального развития, однако после рождения его экспрессия ограничивается миокардом и скелетными мышцами [97]. Ли и коллеги попытались изучить болезнетворную функцию H19 в прогрессировании DCM. В их исследовании у крыс с диабетом наблюдалось значительное повышение экспрессии расщепленной каспазы-3 и увеличение соотношения Bax/Bcl-2. Однако эти изменения заметно снижались после введения пкДНК-H19. Исследование выявило повышение уровня белка и мРНК VDAC1 у крыс-диабетиков, который впоследствии снижался после введения лентивируса pcDNA-H19. Результаты эхокардиографических исследований показали, что повышение экспрессии H19 значительно смягчало дисфункцию левого желудочка, вызванную гипергликемией. Результаты ИФА показали, что усиленная экспрессия H19 оказывала выраженное влияние на снижение окислительного стресса в тканях миокарда, вызванного гипергликемией. Последующие эксперименты показали, что усиление экспрессии miR-675 эффективно сдерживает апоптоз в кардиомиоцитах, трансфицированных H19 siRNA, что указывает на то, что снижение уровня H19 способствует апоптозу за счет ингибирования miR-675. Кроме того, они продемонстрировали, что экспрессия VDAC1 была повышена в кардиомиоцитах, трансфицированных антагомиром miR-675, что привело к последующему увеличению апоптоза. Также было замечено, что сайленсинг VDAC1 эффективно подавляет апоптоз в кардиомиоцитах, трансфицированных антагомиром miR-675, что указывает на то, что снижение miR-675 провоцирует апоптоз за счет повышения экспрессии VDAC1. Впоследствии они выявили корреляцию между повышенной экспрессией VDAC1 и апоптозом кардиомиоцитов в ответ на HG, а сверхэкспрессия H19 привела к снижению уровня VDAC1 и подавлению апоптоза в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG. В итоге было обнаружено, что повышение уровня VDAC1 и H19 способно усиливать апоптоз в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG. Таким образом, ось H19/miR-675 играет роль в регулировании апоптоза, индуцированного HG, через таргетинг VDAC1, что позволяет предположить, что она может представлять собой новый терапевтический подход в лечении DCM [98].

KCNQ1 Opposite Strand/Antisense Transcript 1 (KCNQ1OT1), также известная как KCNQ1 overlapping transcript 1 или LIT1, является не сплайсированной lncRNA размером 91 килобаза и расположена на хромосоме 11p15.5. Ген KCNQ1OT1 является одним из компонентов кластера генов, подверженных геномному импринтингу - эпигенетическому изменению, которое приводит к специфическим для родителей изменениям в экспрессии генов [99]. Zhao и коллеги изучили фундаментальные регуляторные механизмы, связанные с KCNQ1OT1 при DCM. В их исследовании в кардиомиоцитах человека, подвергшихся воздействию HG, наблюдалось повышение уровня PDCD4 и KCNQ1OT1, в то время как экспрессия miR-181a-5p была снижена. Исследование показало, что KCNQ1OT1 оказывает негативное регулирующее влияние на экспрессию miR-181a-5p, а miR-181a-5p, в свою очередь, негативно регулирует экспрессию PDCD4. Важно отметить, что снижение уровня KCNQ1OT1 привело к сокращению апоптоза клеток in vitro, а глушение miR-181a-5p свело на нет влияние нокдауна KCNQ1OT1. Также было обнаружено, что повышение уровня PDCD4 противодействовало снижению апоптоза, вызванного повышенной экспрессией miR-181a-5p. В целом, сайленсинг KCNQ1OT1 приводил к снижению экспрессии PDCD4 за счет модуляции miR-181a-5p и, как следствие, смягчал апоптоз кардиомиоцитов в модели DCM in vivo. Таким образом, при DCM KCNQ1OT1 и его целевой ген miR-181a-5p контролируют апоптоз кардиомиоцитов путем влияния на регуляцию PDCD4 [100].

Транскрипт, связанный с инфарктом миокарда (MIAT), альтернативно называемый retina non-coding RNA2 или Gomafu (мышиный гомолог MIAT), был первоначально идентифицирован как lncRNA в 2006 году и локализован на человеческой хромосоме 12q12.1 [101]. Zhou и коллеги попытались выяснить патологическую функцию MIAT в прогрессировании DCM. В их исследовании было показано, что глушение экспрессии MIAT уменьшает апоптоз кардиомиоцитов и улучшает функцию левого желудочка у крыс с диабетом. Их исследование показало, что HG может повышать экспрессию MIAT и стимулировать апоптоз в культивируемых неонатальных кардиомиоцитах. Их исследование показало, что HG может повышать экспрессию MIAT и вызывать апоптоз в культивируемых неонатальных кардиомиоцитах. Люциферазный репортерный анализ и анализ иммунопреципитации РНК подтвердили, что miR-22-3p взаимодействует с MIAT в зависимости от AGO2, а miR-22-3p непосредственно нацелен на DAPK2. Результаты анализа также показали, что подавление MIAT снижало экспрессию DAPK2 и эффективно препятствовало апоптозу в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG. Кроме того, их результаты показали, что сайленсинг MIAT приводил к снижению экспрессии DAPK2 и успешно подавлял апоптоз в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG. В заключение можно сказать, что MIAT может выступать в качестве ceRNA, усиливающей экспрессию DAPK2 путем секвестрации miR-22-3p, что в конечном итоге способствует апоптозу кардиомиоцитов и участвует в патогенетических процессах DCM [102].

Yu и коллеги задались целью изучить влияние lncRNA AK139328 на ишемию/реперфузионное повреждение миокарда (MIRI) у мышей-диабетиков. Они обнаружили, что подавление lncRNA AK139328 облегчает повреждение миокарда при ишемии/реперфузии у мышей-диабетиков и предотвращает апоптоз кардиомиоцитов в этом диабетическом контексте. Они также сообщили, что длинная не-кодирующая РНК AK139328 напрямую влияет на miR-204-3p. Последующие экспериментальные результаты показали, что подавление lncRNA AK139328 привело к заметному повышению экспрессии miR-204-3p, что привело к предотвращению аутофагии кардиомиоцитов и, следовательно, к смягчению ишемически-реперфузионного повреждения миокарда у мышей-диабетиков. Таким образом, подавление AK139328 посредством таргетирования miR-204-3p оказывало смягчающее действие на ишемически-реперфузионное повреждение миокарда (MIRI) путем модуляции процесса апоптоза [103] (рис. 4).



Fig. 4. A schematic representation of lncRNAs-miRNAs axis in cardiomyocyte apoptosis in DCM. This figure illustrating the intricate interplay of the lncRNAs and miRNAs axis in regulating cardiomyocyte apoptosis, pivotal in the pathogenesis of DCM. This depiction highlights the complex molecular interactions and regulatory mechanisms implicated in the progression of cardiac complications in diabetes.

В предыдущем разделе было дано исчерпывающее описание молекулярных механизмов, регулирующих модуляцию и контроль апоптоза с помощью ncRNAs при DCM. Используя обширные сведения о молекулярной регуляторной сети, опосредованной ncRNAs и связанной с дисфункцией апоптоза при DCM, были разработаны новые терапевтические стратегии для лечения DCM.

В настоящее время все большее количество доклинических исследований предлагает убедительные доказательства, подтверждающие потенциал растительных лекарств как перспективного терапевтического средства для лечения DCM. Catalpol - это iridoid глюкозид, широко распространенный среди видов растений из различных ботанических семейств порядка Lamiales, включая Plantaginaceae, Lamiaceae и Bignoniaceae. Его название произошло от первоначального открытия каталпола в роде Catalpa в 1962 году. Каталпол был первоначально выделен из Rehmannia glutinosa Kitagawa Hiroshi в 1971 году, тем самым обосновав его влияние на гипергликемию. Rehmannia glutinosa, трава, широко распространенная в северных и центральных регионах Китая, занимает видное место в традиционной китайской медицине. Историческое значение этого растения восходит к его первоначальному описанию в Shen Nong's Herbal Classic, и вот уже более тысячелетия оно используется в клинической практике для лечения диабета. Поэтому считается, что каталпол играет определенную роль в антидиабетических свойствах Rehmannia glutinosa и все чаще становится объектом пристального внимания в связи с его потенциальным участием в регуляции гликолипидного обмена и лечении диабетических осложнений, тем самым становясь перспективной основой для изучения новых кандидатов в разработке противодиабетических препаратов [104]. Zou и коллеги изучили кардиопротекторный механизм каталпола в контексте DCM. Они провели эксперименты in vitro, которые убедительно показали, что Каталпол эффективно снижает экспрессию lncRNA Neat1, индуцированную HG, в кардиомиоцитах мыши. Люциферазный репортерный анализ показал, что Neat1 может снижать транскрипцию miR-140-5p, тем самым положительно влияя на экспрессию HDAC4. Примечательно, что повышение транскрипции miR-140-5p или ингибирование HDAC4 эффективно отменяло апоптоз кардиомиоцитов, индуцированный Neat1. Последующие исследования in vivo показали, что Catalpol смягчает повреждение миокарда у мышей с DCM через регуляцию оси Neat1/miR-140-5p/HDAC4. Таким образом, полученные ими результаты свидетельствуют о том, что каталпол обладает кардиопротекторными свойствами против DCM через модуляцию пути Neat1/miR-140-5p/HDAC4 [105]. Кроме того, Honokiol (HKL), дифенольное соединение природного происхождения, получаемое из экстракта шишек семян магнолии большой (Magnolia grandiflora), имеет хорошо известную историю использования в традиционной китайской медицине. Множество исследований показывают, что благоприятное воздействие HKL может быть в значительной степени обусловлено его антиоксидантными свойствами. Интересно, что HKL продемонстрировал надежный защитный эффект против I/R повреждения в различных органах, включая сердце, мозг, почки и яичники [106]. Кроме того, Zhang et al. отметили, что HKL значительно улучшает пост-ишемическую функцию сердца, уменьшает размер инфаркта, смягчает апоптоз миокарда и снижает образование ROS. Они также обнаружили, что HKL значительно стимулировал сигнальный путь SIRT1, способствовал транслокации Nrf2 в ядро клетки, усиливал антиокислительную сигнализацию и снижал апоптотическую сигнализацию. Однако при использовании SIRT1 siRNA эти эффекты были сведены на нет. Кроме того, исследования in vitro показали, что цитопротекторные эффекты HKL ослаблялись в присутствии Nrf2 siRNA, в то время как экспрессия и активность SIRT1 оставались неизменными. В совокупности, HKL смягчает последствия MI/Р повреждений у людей с Т1Д за счет уменьшения окислительного повреждения и апоптоза в миокарде, что достигается путем модуляции сигнального пути SIRT1-Nrf2 [107]. Таким образом, такие растительные препараты, как каталпол и хонокиол, демонстрируют потенциал в модуляции апоптоза через lncRNAs, предлагая перспективные варианты терапии DCM (рис. 5).



Fig. 5. A schematic representation of therapeutic effects of herbal medicine on DCM. This figure depicting the pivotal role of herbal compounds, Honokiol and catalpol, in averting apoptosis in DCM by targeting distinct pathways—Honokiol via Nrf2 signaling modulation and catalpol through non-coding RNA regulation.

Экзосомы, небольшие внеклеточные везикулы, повсеместно высвобождаются различными типами клеток, играя ключевую роль в межклеточной коммуникации как в состоянии благополучия, так и при патофизиологических состояниях [108]. Эти роли в первую очередь заключаются в передаче клеточной полезной нагрузки, включая биологически активные белки, метаболиты и нуклеиновые кислоты, клеткам-мишеням [109]. Они привлекли к себе значительное внимание в связи с потенциальным клиническим использованием в качестве терапевтических методов. В связи с этим Liu и коллеги попытались изучить влияние экзосом на кардиомиоциты, подвергшиеся окислительному стрессу. Они выделили экзосомы из ADSCs и затем подвергли их тщательному изучению с помощью оценки профилей белковых маркеров, трансмиссионной электронной микроскопии и количественного анализа с помощью отслеживания наночастиц. Они использовали экзосомы, полученные из ADSCs, для проведения экспериментов ex vivo, изучая кардиопротекторный потенциал кардиомиоцитов после воздействия на них окислительного стресса. В их исследовании экзосомы, полученные из ADSC, имели диаметр 150 нм и демонстрировали присутствие маркерных белков, а именно CD29 и CD9. Результаты исследования показали, что экзосомы, полученные из ADSC, не влияли на пролиферацию необработанных кардиомиоцитов, однако эти экзосомы, полученные из ADSC, смягчали апоптоз в клетках миокарда, подвергшихся окислительному стрессу. Таким образом, экзосомы, полученные из ADSC, могут защищать кардиомиоциты от негативного воздействия окислительного стресса [110]. Кроме того, идея о том, что эндогенные белки, а также кодирующие молекулы и молекулы ncRNAs, заключенные в экзосомах, переносятся между клетками и что содержимое экзосом сохраняет функциональность в клетках-мишенях, имеет большое значение для лечения DCM. В связи с этим Sun и коллеги изучили влияние экзосом, полученных из стромальных клеток костного мозга (BMSC-exo), на апоптоз кардиомиоцитов и повреждение, связанное с ишемией-реперфузией миокарда (MIRI). В их исследовании BMSC-exo способствовали пролиферации клеток H9C2 и спасали их от апоптоза в модели гипоксии/реоксигенации (H/R), что подчеркивает защитный потенциал BMSC-exo против повреждения кардиомиоцитов, вызванного H/R. Они использовали трансгенные клетки H9C2, чтобы продемонстрировать, что miR-486-5p, содержащийся в BMSC-exo, эффективно подавляет H/R-индуцированный апоптоз в клетках H9C2, при этом BMSC-exo снижает экспрессию PTEN в клетках H9C2 через miR-486-5p, впоследствии активируя путь PI3K/AKT в условиях in vitro. В итоге они установили, что BMSC-exo успешно смягчают повреждение миокарда, вызванное ишемией/реперфузией in vivo, активируя путь PI3K/AKT посредством miR-486-5p. Они обнаружили, что miR-486-5p, содержащийся в BMSC-exo, играет центральную роль в механизме регуляции, где он действует путем снижения экспрессии PTEN, стимулирует сигнальный путь PI3K/AKT и впоследствии сдерживает апоптоз в поврежденных кардиомиоцитах. Таким образом, экзосомы, полученные из BMSC-exo, обеспечивают защиту от ишемического повреждения миокарда [111]. Важно отметить, что Wen и коллеги попытались изучить механизмы, с помощью которых miR-144, микроРНК, инкапсулированная в экзосомах, полученных из MSCs, оказывает кардиопротекторное влияние на апоптоз кардиомиоцитов в гипоксической среде, а также выявить связанные с этим механизмы, лежащие в основе. В их исследовании экзосомы эффективно поглощались клетками H9C2 после 12-часовой совместной инкубации, а защита клеток H9C2 от апоптоза, опосредованная экзосомами, совпадала с повышением уровня p-AKT. Они отметили, что трансфекция клеток ингибитором miR-144 ослабляла защитный эффект экзосом от апоптоза. Последующие функциональные исследования показали, что воздействие мимиков miR-144 на клетки, культивируемые в гипоксических условиях, приводило к снижению экспрессии PTEN, увеличению экспрессии p-AKT и предотвращению апоптоза клеток H9C2, а применение ингибитора miR-144 приводило к повышению экспрессии PTEN, снижению экспрессии p-AKT и усилению апоптоза клеток H9C2 в гипоксических условиях. Они также подтвердили с помощью люциферазного репортерного анализа, что PTEN действительно является мишенью miR-144. Наконец, они продемонстрировали, что клетки, подвергнутые воздействию SF1670, специфического ингибитора PTEN, демонстрировали повышенный уровень экспрессии p-AKT и снижали апоптоз в клетках H9C2. Полученные результаты свидетельствуют о том, что экзосомы, полученные из MSCs,, смягчают апоптотическое повреждение клеток в условиях гипоксии путем переноса miR-144 в клетки-реципиенты, который впоследствии воздействует на PTEN/AKT-путь. Таким образом, экзосомы, полученные из MSCs,, представляют собой потенциальную и перспективную платформу для доставки терапии на основе miRNAs, направленной на улучшение ишемических состояний [112]. Кроме того, Chen и коллеги провели исследование, целью которого было изучение влияния экзосом, полученных из BMSCs, нагруженных miR-125b, на крыс, подвергшихся ишемически-реперфузионному повреждению ((I/R). Они сначала предсказали, а затем подтвердили целевую ассоциацию между miR-125b и SIRT7, используя StarBase3.0 и двойной люциферазный репортерный генный анализ. В ходе исследования было обнаружено, что уровень miR-125b снижен как в тканях миокарда, так и в клетках, подвергшихся ишемии-реперфузии ((I/R), а введение BMSCs-Exo-125b значительно повышало экспрессию miR-125b в клетках миокарда, подвергшихся I/R. Выяснилось, что введение BMSCs-Exo-125b заметно повышало жизнеспособность клеток, снижало уровень апоптоза, уменьшало экспрессию каспазы-3 и Bax, повышало уровень Bcl-2 и снижало концентрацию IL-6, IL-1β и TNF-α в клетках миокарда при I/R. Кроме того, было установлено, что BMSCs-Exo-125b эффективно снижает экспрессию SIRT7 в клетках миокарда. В итоге было обнаружено, что введение BMSCs-Exo-125b улучшало патологические нарушения и снижало экспрессию SIRT7 в тканях миокарда крыс, перенесших I/R. Таким образом, экзосомы, полученные из BMSCs и содержащие miR-125b, обеспечивали защиту миокарда от I/R повреждения путем специфического нацеливания на SIRT7 [113]. Таким образом, экзосомы, особенно полученные из ADSC и BMSC, играют важную роль в снижении апоптоза кардиомиоцитов в условиях HG за счет доставки специфических miRNAs, которые модулируют ключевые сигнальные пути, связанные с апоптозом, такие как PI3K/AKT, и гены-мишени, такие как PTEN и SIRT7. Эти данные подчеркивают терапевтический потенциал опосредованной экзосомами доставки miRNAs в лечении DCM (рис. 6).



Fig. 6. Exosomal miRNA-mediated Regulation of Apoptosis in DCM. Exosomal miR-486-5p and miR-144 target PTEN, leading to the activation of the PI3K/AKT signaling pathway, which subsequently inhibits apoptosis in cardiomyocytes. Additionally, exosomal miR-125b targets and represses SIRT7, preventing cardiomyocyte apoptosis and providing further protection. These pathways highlight the crucial roles of exosomal miRNAs in regulating cell survival and suggest potential therapeutic strategies for preventing DCM development.

Locked Nucleic Acids (LNAs)) - недавнее дополнение к репертуару аналогов РНК, характеризующееся повышенным сродством к связыванию, специфичностью последовательности, термической стабильностью и устойчивостью к деградации нуклеазами, что объясняется их отличительными структурными свойствами [114]. Ghosh и коллеги попытались выяснить патологическое значение miR-320, проапоптотической микроРНК, преимущественно присутствующей в кардиомиоцитах, в патогенезе не-ишемической диабетической болезни сердца (NiDHD). Они наблюдали значительное увеличение экспрессии miR-320, которое коррелировало со снижением уровня ее целевого белка, инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1), в ткани придатка правого предсердия на поздних стадиях кардиомиопатии у мышей db/db с диабетом 2 типа, а также в кардиомиоцитах желудочков человека (клетки AC-16), культивируемых в среде HG. Кроме того, в их исследовании in vitro глушение miR-320 в клетках AC-16, подвергшихся воздействию HG, осуществляемое с помощью применения анти-miR-320 блокированной нуклеиновой кислоты (LNA), значительно смягчало индуцированный HG апоптоз за счет восстановления экспрессии Bcl-2 и IGF-1. Наконец, они обнаружили, что in vivo глушение miR-320 у 24-недельных мышей db/db, страдающих диабетом 2-го типа, привело к уменьшению апоптоза кардиомиоцитов, снижению интерстициального фиброза и восстановлению плотности сосудов. Их исследование подтверждает, что miR-320 представляет собой поздно реагирующую микроРНК, усугубляющую апоптоз и сердечную дисфункцию в контексте DCM, а терапевтическое подавление miR-320 оказывается полезным для частичного улучшения функциональности сердца [115]. Важно отметить, что необходимы долгосрочные исследования для оценки безопасности и эффективности LNA-антимиР-320, включая потенциальные вне-целевые эффекты и оптимальные методы доставки для клинического применения.

Вирусные векторы являются широко используемыми инструментами в арсенале молекулярных биологов для доставки генетического материала в клеточные структуры [116]. Аденовирусные векторы создаются путем замены вирусных генов на экзогенные трансгены, что облегчает их доставку в широкий спектр клеток, включая как пролиферирующие, так и находящиеся в состоянии покоя, и обеспечивает надежную экспрессию трансгенов. Адено-ассоциированные вирусы (AAV) также являются часто используемыми векторами для прецизионной доставки генов, и их широкое изучение привело к разрешению многочисленных генных терапий, направленных на борьбу с человеческими заболеваниями [117]. Вектор AAV обладает отличительными характеристиками, которые обеспечивают клинические преимущества, такие как широкий спектр клеточных мишеней, ограниченный иммуногенный ответ, простота производства, непатогенность, редкая интеграция в хромосому хозяина и способность к длительной экспрессии трансгенов [118]. Yin et al. исследовали эффективность терапевтического подхода, ориентированного на miR-30c, как для лечения, так и для профилактики DCM. Сначала они наблюдали повышение уровня PGC-1β в сердечной ткани мышей db/db, что было связано с нарушением сердечного метаболизма. Затем они установили, что miR-30c осуществляет регуляторный контроль над PGC-1β как в экспериментальных условиях in vivo, так и in vitro. Последующие функциональные исследования показали, что введение экзогенного miR-30c через систему rAAV мышам db/db эффективно повышало утилизацию глюкозы и липидов, снижало избыточное образование ROS, уменьшало накопление липидов в миокарде и, следовательно, устраняло апоптоз кардиомиоцитов и сердечную дисфункцию через сигнальный путь PGC-1β/PPARα Эти данные подтвердили кардиопротекторную функцию miR-30c в контексте сердечного метаболизма при диабете, представляя собой новую и перспективную стратегию для решения проблемы DCM [119]. Кроме того, Wu et al., используя методики усиления и ослабления функции, раскрыли проапоптотическую роль Meg3 в кардиомиоцитах грызунов. Они отметили, что в условиях гипоксии Meg3 напрямую повышается под действием р53 и играет роль в регуляции апоптоза, непосредственно взаимодействуя с РНК-связывающим белком FUS (fused in sarcoma). Кроме того, в исследовании взрослых мышей с MI, которым внутримиокардиально вводили систему адено-ассоциированного вируса серотипа 9 (AAV9), содержащую shRNA Meg3, наблюдалось заметное улучшение сердечной функции. Они также отметили повышение уровня MEG3 в клинических образцах сердечной недостаточности и наблюдали его довольно консервативную проапоптотическую роль в человеческих кардиомиоцитах, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека. В совокупности полученные ими данные позволяют предположить, что комплекс Meg3-FUS, индуцируемый p53, играет важную роль в апоптозе кардиомиоцитов после MI. Целенаправленное подавление этого комплекса в кардиомиоцитах с помощью системы AAV9 является перспективным методом, заслуживающим доклинического изучения для лечения MI [120]. Кроме того, Chen et al. попытались исследовать возможное участие lncRNA MEG3 и изучить механизмы, лежащие в основе ее действия в кардиомиоцитах AC16 человека, подвергшихся воздействию HG. Полученные ими данные свидетельствуют о повышенной экспрессии MEG3 в клетках AC16, подвергшихся воздействию HG, а глушение MEG3 эффективно смягчало апоптоз, индуцированный HG в клетках AC16. Механистическое исследование показало, что MEG3 напрямую взаимодействует с miR-145 в клетках AC16, что приводит к повышению экспрессии PDCD4. Эксперименты по спасению показали, что воздействие MEG3 на клетки AC16, подвергшиеся воздействию HG, в определенной степени зависит от его ингибирующего эффекта на miR-145. Таким образом, повышение уровня miR-145 обеспечивало защиту кардиомиоцитов человека от апоптоза, индуцированного HG, что говорит о том, что miR-145 представляет собой перспективный новый терапевтический подход для защиты от развития DCM [121]. Важно отметить, что Wu et al. попытались изучить функциональное значение HMGA1 при диабетической кардиомиопатии, вызванной стрептозотоцином, и выяснить связанные с этим механизмы. В своем исследовании они наблюдали повышение экспрессии HMGA1 в сердцах мышей-диабетиков и в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG. Они отметили, что повышение уровня HMGA1 ускоряет апоптоз кардиомиоцитов, индуцированный HG, в то время как сайленсинг HMGA1 облегчает апоптоз в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG. Результаты исследования показали, что повышение уровня HMGA1 в сердцах мышей с помощью системы доставки AAV9 усиливало воспалительную реакцию, повышало апоптоз и ускоряло наступление сердечной дисфункции в модели мышей-диабетиков, вызванной стрептозотоцином. Механическое исследование показало, что HMGA1 препятствует аутофагии через регуляцию сигнального пути P27/CDK2/mTOR, в первую очередь ингибируя образование аутофагии, а не ее деградацию. Кроме того, их исследование показало, что избыточная экспрессия P27 в сердцах мышей смягчает усиленное ремоделирование сердца, включающее апоптоз и дисфункцию, вызванное повышенным уровнем HMGA1 у мышей-диабетиков. Люциферазный репортерный анализ подтвердил, что влияние HMGA1 на P27 опосредовано через miR-222, а введение антагомира miR-222 эффективно противодействует проапоптотическому эффекту HMGA1 in vitro. В целом, HMGA1 участвует в прогрессировании апоптоза и дисфункции сердца в контексте DCM через регуляторный путь, зависящий от miR-222 и модулирующий P27/CDK2/mTOR-опосредованную аутофагию. Таким образом, новые терапевтические подходы, направленные на miR-222 и HMGA1, перспективны для потенциального лечения DCM [122]. Кроме того, Zheng и коллеги исследовали, может ли подавление miR-195 смягчить DCM в мышиной модели диабета 1 типа, индуцированного стрептозотоцином (STZ). В их исследовании экспрессия miR-195 была повышена, а уровни его целевых белков, в частности B-клеточной лейкемии/лимфомы 2 и сиртуина 1, были снижены в сердцах мышей с диабетом 1 типа, индуцированным STZ, и мышей с диабетом 2 типа в модели db/db. Кроме того, системное введение аденовирусного вектора с анти-miR-195 конструкцией привело к подавлению miR-195 в сердечной ткани, что привело к снижению активности каспазы-3, уменьшению окислительного стресса, уменьшению гипертрофии миокарда, улучшению функции миокарда и одновременному повышению уровня B-клеточной лейкемии/лимфомы 2 и сиртуина 1 у мышей с диабетом, индуцированным STZ. Кроме того, повышенная экспрессия miR-195 эффективно индуцирует апоптоз в кардиомиоцитах и снижает ангиогенез в эндотелиальных клетках сердца в экспериментах in vitro. Примечательно, что подавление miR-195 эффективно ингибировало апоптоз в эндотелиальных клетках сердца при воздействии NEFA, что является важной характеристикой, связанной с диабетом. Таким образом, терапевтическое ингибирование miR-195 смягчало гипертрофию миокарда и апоптоз, что позволяет говорить о потенциально новом подходе к лечению DCM [123]. Эти результаты продемонстрировали, что терапия, опосредованная lncRNAs и доставляемая с помощью вирусных векторов, таких как аденовирусные и AAV, показывает значительные перспективы в модулировании апоптоза и улучшении сердечной функции при DCM (табл. 1).

Table 1. Therapeutic agents used for modulating gene expression to reduce apoptosis in cardiomyocytes under HG conditions.

DCM представляет собой форму сердечной дисфункции, которая возникает независимо от гипертонической болезни сердца, ишемической болезни и клапанных пороков сердца. Как правило, DCM характеризуется наличием гипертрофии левого желудочка и диастолической дисфункции. Растущее число доказательств свидетельствует о том, что апоптоз является важным компонентом DCM. Однако точные молекулярные механизмы, посредством которых повышенный уровень глюкозы запускает апоптоз кардиомиоцитов, остаются не до конца выясненными. Существует множество категорий ncRNAs, и к основным классам функциональных ncRNAs, которые не трансформируются в белки, относятся miRNAs и lncRNAs Исследования подтверждают участие ncRNAs в прогрессировании DCM через их регуляторные роли в транскрипционных и пост-транскрипционных процессах. В последнее время ncRNAs получили широкое распространение как значимые модуляторы апоптоза кардиомиоцитов, что подчеркивает их потенциальное участие в повреждении кардиомиоцитов, способствующем возникновению и прогрессированию DCM. В связи с этим в недавнем исследовании изучалось участие miRNAs в регуляции пути p53-p21 в индуцированной HG гипертрофии и апоптозе кардиомиоцитов. Результаты эксперимента выявили повышенную экспрессию в миокарде генов p21 и p53 и значительно сниженную экспрессию miR-181a и miR-30c у пациентов с диабетом, крыс с DCM и кардиомиоцитов, обработанных HG. Кроме того, люциферазный анализ подтвердил, что miR-30c и miR-181a непосредственно нацелены на р53. Примечательно, что повышение уровня miR-30c или miR-181a приводило к снижению уровней p53, p21, ANP, размера клеток кардиомиоцитов и апоптоза в кардиомиоцитах, подвергшихся воздействию HG. Впоследствии одновременное повышение уровня этих микроРНК приводило к более выраженному снижению гипертрофии и апоптоза кардиомиоцитов, что указывает на синергетическое воздействие этих микроРНК. Таким образом, нарушение экспрессии miR-30c и miR-181a связано с чрезмерной активностью пути p53-p21, что в конечном итоге приводит к апоптозу кардиомиоцитов и последующему прогрессированию DCM [71]. Важно отметить, что в заключительном разделе мы продемонстрировали, что ncRNAs могут эффективно модулировать апоптотические процессы при DCM, предлагая перспективную терапевтическую стратегию против этого заболевания.