По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 616.831–001 DOI:10.33920/med-01-2601-03

МикроРНК как биомаркер черепно-мозговой травмы

А.Д. Рыбаченко лаборант кафедры медицинской генетики и клинической нейрофизиологии ИПО, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации, ORCID 0009‑0004‑1108‑6249
Д.В. Дмитренко д-р мед. наук, доцент, заведующая кафедрой медицинской генетики и клинической нейрофизиологии ИПО, заведующая лабораторией медицинской генетики, КрасГМУ, ORCID 0000‑0003‑4639‑6365, mart2802@yandex.ru
Ф.К. Рыбаченко лаборант лаборатории медицинской генетики, КрасГМУ, ORCID 0009‑0006‑4391‑2669
П.Г. Шнякин д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и нейрохирургии с курсом ПО, КрасГМУ, врач-нейрохирург нейрохирургического отделения, ККБ № 1, ORCID 0000‑0001‑6321‑4557, shnyakinpavel@mail.ru
И.И. Воронковский аспирант кафедры травматологии, ортопедии и нейрохирургии с курсом ПО, КрасГМУ, врач-нейрохирург нейрохирургического отделения, КГБУЗ КМК БСМП им. Н.С. Карповича, ORCID 0000‑0003‑1241‑9207, Ivoronkovskiy@bk.ru

Черепно-мозговая травма является одной из ведущих причин инвалидности во всем мире. Одной из основных проблем на текущий момент является отсутствие молекулярных биомаркеров. Рассмотренные ранее белковые биомаркеры повреждения головного мозга при черепно-мозговой травме на сегодняшний момент изучены более подробно, однако ограничены низкой концентрацией в крови и неспособностью проникать через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), а также большинство из них не специфичны дляЦНС. В частности, микроРНК, короткие (длиной примерно 22 нуклеотида) некодирующие одноцепочечные молекулы РНК, регулирующие информационную РНК (мРНК), хорошо подходят на роль биомаркера легкой ЧМТ, так как они обладают высокой чувствительностью в отношении патологии, и их можно обнаружить на ранних стадиях заболевания. Кроме того, методы их определения являются малоинвазивными и доступными в постоянном использовании. Методы количественной оценки экспрессии микроРНК позволяют не только отличать пациентов с ЧМТ от контрольной группы без травм, но также показывают те же перспективы в выявлении маркеров тяжести микроРНК являются более ценными по сравнению с традиционными белковыми биомаркерами, так как находятся в достаточной концентрации, относительно стабильны в крови и обладают выраженной способностью проникать через ГЭБ. Большое количество исследований говорят о том, что изменения экспрессии микроРНК могут отражать патологические состояния. Они участвуют в регуляции таких специфичных для ЧМТ процессов, как повышенный окислительный стресс, митохондриальная дисфункция, нейровоспаление, дегенерация аксонов, ингибирование миелинизации и роста аксонов, усиление апоптоза нейронов и олигодендроцитов, а также нарушение аутофагии и лизосомальных путей. Таким образом, можно сказать, что микроРНК могут выступать потенциальными, удобными и доступными биомаркерами повреждения головного мозга при ЧМТ.

Литература:

1. Lefevre-Dogninab C. Definition and epidemiology of mild traumatic brain injury / Lefevre-Dogninab C., M. Cogné, V. Perdrieau, A. Granger, C. Heslot, P. Azouvi // Neurochirurgie — 2021 — № 67 (3) — 218–221.

2. Kathryn Toffolo. Circulating microRNAs as biomarkers in traumatic brain injury / Kathryn Toffolo, Jennifer Osei, William Kelly, Austin Poulsen, Kaitlynn Donahue, Jiefei Wang, Madison Hunter, Jonathan Bard, Jianxin Wang, David Poulsen // Neuropharmacology. — 2019 — № 145–199–208.

3. Rai V. Transcriptional and Translational Regulation of Differentially Expressed Genes in Yucatan Miniswine Brain Tissues following Traumatic Brain Injury / Rai V, Mendoza-Mari Y, Radwan MM, Brazdzionis J, Connett DA, Miulli DE, Agrawal DK // Journal of bioinformatics and systems biology — 2024 — № 7 (1) — 81–91.

4. Valentina Di Pietro. MicroRNAs as Novel Biomarkers for the Diagnosis and Prognosis of Mild and Severe Traumatic Brain Injury / Valentina Di Pietro, Marco Ragusa, David Davies, Zhangjie Su, Jon Hazeldine, Giacomo Lazzarino, Lisa J. Hill, Nicholas Crombie, Mark Foster, Michele Purrello, Ann Logan, andAntonio Belli // Journal of Neurotrauma. — 2017 — Vol. 34, № 11–1948–1956.

5. Francesca Polito. Circulating miRNAs expression as potential biomarkers of mild traumatic brain injury / Francesca Polito, Fausto Famà, Rosaria Oteri, Giovanni Raffa, Gianluca Vita, Alfredo Conti, Sacco Daniele, Vincenzo Macaione, Marcello Passalacqua, Salvatore Cardali, Rosa Maria Di Giorgio, Maria Gioffrè, Flavio F. Angileri, Antonino Germanò & M’Hammed Aguennouz // Molecular Biology Reports. — 2020 — № 47–2941–2949.

6. Manish Bhomia. A Panel of Serum MiRNA Biomarkers for the Diagnosis of Severe to Mild Traumatic Brain Injury in Humans / Manish Bhomia, Nagaraja S. Balakathiresan, Kevin K. Wang, Linda Papa & Radha K. Maheshwari // Scientific Reports. — 2016 — № 6–1–12.

7. Biswadev Mitra. Plasma micro-RNA biomarkers for diagnosis and prognosis after traumatic brain injury: A pilot study / Biswadev Mitra, Thomas F. Rau, Nanda Surendran, James H. Brennan, Prasanthan Thaveenthiran, Edmond Sorich, Mark C. Fitzgerald, Jeffrey V. Rosenfeld, Sarjubhai A. Patel // Journal of Clinical Neuroscience. — 2017 — № 38–37–42.

8. Vivian A. Guedes. Extracellular Vesicle Proteins and MicroRNAs as Biomarkers for Traumatic Brain Injury / Vivian A. Guedes, Devoto Christina, Leete Jacqueline, Sass Delia, Acott Jedidiah D., Mithani Sara, Gill Jessica M. // Frontiers in Neurology. — 2020 — № 11–1–18.

9. Douglas D. Taylor. Exosome platform for diagnosis and monitoring of traumatic brain injury / Douglas D. Taylor, Cicek Gercel-Taylor // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. — 2014 — № 369–1–10.

10. Satoshi Muraoka. Proteomic Profiling of Extracellular Vesicles Isolated From Cerebrospinal Fluid of Former National Football League Players at Risk for Chronic Traumatic Encephalopathy / Satoshi Muraoka, Mark P. Jedrychowski, Harutsugu Tatebe, Annina M. DeLeo, Seiko Ikezu, Takahiko Tokuda, Steven P. Gygi, Robert A. Stern, Tsuneya Ikezu // Frontiers in Neuroscience — 2019 — № 13–1–12.

11. Wyczechowska D. Serum microRNAs associated with concussion in football players / Wyczechowska D, Harch PG, Mullenix S, Fannin ES, Chiappinelli BB, Jeansonne D, Lassak A, Bazan NG, Peruzzi F // Frontiers in neurology — 2023 — № 14–1155479.

12. Zhu Z. Recent advances in the role of miRNAs in post-traumatic stress disorder and traumatic brain injury / Zhu Z, Huang X, Du M, Wu C, Fu J, Tan W, Wu B, Zhang J, Liao ZB // Molecular psychiatry — 2023 — № 28 (7) — 2630–2644.

13. Brandon P. Lucke-Woldab. Traumatic brain injury and epilepsy: Underlying mechanisms leading to seizure / Brandon P. Lucke-Woldab, Linda Nguyenc, Ryan C. Turnerab, Aric F. Logsdonbc, Yi-Wen Chenb, Kelly E. Smith, Jason D. Huber, Rae Matsumoto, Charles L. Rosen, Eric S. Tucker, Erich Richter // Seizure — 2015 — № 33–13–23.

14. Surina Fordington. A review of seizures and epilepsy following traumatic brain injury / Surina Fordington, Mark Manford // Journal of Neurology — 2020 — № 267–3105–3111.

15. Hazem S. Ghaith. A Literature Review of Traumatic Brain Injury Biomarkers / Hazem S. Ghaith, Asmaa Ahmed Nawar, Mohamed Diaa Gabra, Mohamed Essam Abdelrahman, Mohamed H. Nafady, Eshak I. Bahbah, Mahmoud Ahmed Ebada, Ghulam Md Ashraf, Ahmed Negida & George E. Barreto // Molecular Neurobiology. — 2022 — № 59–4141–4158.

16. Briana I. Martinez. Current trends in biomarker discovery and analysis tools for traumatic brain injury / Briana I. Martinez, Sarah E. Stabenfeldt // Journal of Biological Engineering. — 2019 — № 16–1–12.

17. Shun Li. Role of regulatory non-coding RNAs in traumatic brain injury / Shun Li, Na Qiu, Andrew, Milton H., Ke-Jie // Neurochemistry International — 2024 — № 172–105643.

18. Mahnaz Tajik. A review of molecular and genetic factors for determining mild traumatic brain injury severity and recovery / Mahnaz Tajik, Michael D Noseworthy // Brain Disorders — 2022 — № 8–100058.

19. Tanya Bogoslovsky. Fluid Biomarkers of Traumatic Brain Injury and Intended Context of Use / Tanya Bogoslovsky, Jessica Gill, Andreas Jeromin, Cora Davis, Ramon Diaz-Arrastia // Diagnostics — 2016 — № 6 (4) — 37.

20. Biswadev Mitra. MicroRNA biomarkers for diagnosis of mild traumatic brain injury and prediction of persistent symptoms: A prospective cohort study / Biswadev Mitra, Brendan P. Major, Jonathan Reyes, Nanda Surendran, Jesse Bain, Lauren P. Giesler, William T. O'Brien, Edmond Sorich, Catherine Willmott, Sandy R. Shultz, Terence J. O'Brien, Jeffrey V. Rosenfeld, Stuart J. McDonald // Journal of Clinical Neuroscience — 2023 — № 115–38–42.

21. Jennifer C. Munoz Pareja. Biomarkers in Moderate to Severe Pediatric Traumatic Brain Injury: A Review of the Literature / Jennifer C. Munoz Pareja, Xue Li, Nithya Gandham, Kevin K. Wang // Pediatric Neurology — 2022 — № 130–60–68.

22. William R McBride. Blood Biomarkers in Brain Injury Medicine / William R McBride, Caroline E Conlan, Nicole A Barylski, Amelie C Warneryd, Randel L Swanson // Current physical medicine and rehabilitation reports — 2022–1–13.

23. Denes V Agoston. Biofluid biomarkers of traumatic brain injury / Denes V Agoston, Andrew Shutes-David & Elaine R Peskind // Brain Injury — 2017 — № 31–1195–1203.

24. Shalini Das Gupta. Plasma miR-9-3p and miR-136-3p as Potential Novel Diagnostic Biomarkers for Experimental and Human Mild Traumatic Brain Injury / Shalini Das Gupta, Robert Ciszek, Mette Heiskanen, Niina Lapinlampi, Janne Kukkonen, Ville Leinonen, Noora Puhakka and Asla Pitkänen // International Journal of Molecular Sciences — 2021 — № 22–1–27.

25. Azar S. Biofluid Proteomics and Biomarkers in Traumatic Brain Injury / Azar S, Hasan A, Younes R, Najdi F, Baki L, Ghazale H, Kobeissy FH, Zibara K, Mondello S // Methods in Molecular Biology — 2017 — № 1598–45–63.

26. Shahim P. Neurofilament light as a biomarker in traumatic brain injury / Shahim P, Politis A, van der Merwe A, Moore B, Chou YY, Pham DL, Butman JA, Diaz-Arrastia R, Gill JM, Brody DL, Zetterberg H, Blennow K, Chan L. // Neurology — 2020 — № 95–610–622.

27. Huibregtse ME. The biological significance and clinical utility of emerging blood biomarkers for traumatic brain injury // Huibregtse ME, Bazarian JJ, Shultz SR, Kawata K. // Neuroscience & Biobehavioral Reviews — 2021 — № 130–433–447.

28. Shahim P. Time course and diagnostic utility of NfL, tau, GFAP, and UCH-L1 in subacute and chronic TBI / Shahim P, Politis A, van der Merwe A, Moore B, Ekanayake V, Lippa SM, Chou YY, Pham DL, Butman JA, Diaz-Arrastia R, Zetterberg H, Blennow K, Gill JM, Brody DL, Chan L. // Neurology — 2020 — № 95–623–636.

29. Melonie N. Vaughn. Developing Biomarkers of Mild Traumatic Brain Injury: Promise and Progress of CNS-Derived Exosomes / Melonie N. Vaughn, Charisse N. Winston, Natalie Levin, Robert A. Rissman, Victoria B. Risbrough // Frontiers in Neurology — 2022 — № 12–1–14.

30. Giuseppe Davide Albano. An Overview on the Use of miRNAs as Possible Forensic Biomarkers for the Diagnosis of Traumatic Brain Injury / Giuseppe Davide Albano, Chiara Stassi, Antonina Argо, Stefania Zerbo // International Journal of Molecular Sciences. — 2023 — № 24–1–14.

31. Yang Y. Serum exosomes miR-206 and miR-549a-3p as potential biomarkers of traumatic brain injury / Yang Y, Wang Y, Li P, Bai F, Liu C, Huang X // Scientific Reports — 2024 — № 14 (1) — 10082.

32. Valentina Di Pietro. Salivary MicroRNAs: Diagnostic Markers of Mild Traumatic Brain Injury in Contact-Sport / Valentina Di Pietro, Edoardo Porto, Marco Ragusa, Cristina Barbagallo, David Davies, Mario Forcione, Ann Logan, Cinzia Di Pietro, Michele Purrello, Michael Grey, Douglas Hammond, Vijay Sawlani, Aron K. Barbey, Antonio Belli // Frontiers in Neuroscience — 2018 — № 11–1–13.

33. Xiaojing Qin. Expression profile of plasma microRNAs and their roles in diagnosis of mild to severe traumatic brain injury / Xiaojing Qin, Lingzhi Li, Qi Lv, Qingming Shu, Yongliang Zhang, Yaping Wang // PLoS One — 2018 — № 13 (9) — 1–15.

34. Yan, J. Screening the expression of several miRNAs from TaqMan Low Density Array in traumatic brain injury: miR-219a5p regulates neuronal apoptosis by modulating CCNA2 and CACUL1 / Yan, J, Bu, X. Li, Z. Wu, J. Wang, C. Li, D. Song, J. Wang, J. // Journal of Neurochemistry — 2019 — № 150–202–217.

35. Guedes VA/ Extracellular vesicle proteins and MicroRNAs are linked to chronic post-traumatic stress disorder symptoms in service members and veterans with mild traumatic brain injury / Guedes VA, Lai C, Devoto C, Edwards KA, Mithani S, Sass D, et al. // Frontiers in Pharmacology — 2021- № 12–1–14.

36. Ko J. Multi-dimensional mapping of brain-derived extracellular vesicle microRNA biomarker for traumatic brain injury diagnostics / Ko J., Hemphill M, Yang Z, Beard K, Sewell E, Shallcross J, et al. // Journal of Neurotrauma — 2020 — № 37–2424–2434.

37. Feng S. Abnormal levels of expression of microRNAs in peripheral blood of patients with traumatic brain injury are induced by microglial activation and correlated with severity of injury / Feng S, Wu Z, Zheng X, Shao Z, Lin Q, Sun S // European journal of medical research — 2024 — № 29 (1) — 188.

38. Ioannis Mavroudis. Exploring the Potential of Exosomal Biomarkers in Mild Traumatic Brain Injury and Post-Concussion Syndrome: A Systematic Review / Ioannis Mavroudis, Sidra Jabeen Ioana Miruna Balmus, Alin Ciobica, Vasile Burlui, Laura Romila, Alin Iordache // Journal of Personalized Medicine — 2023 — № 14–1–12.

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) представляет собой острое повреждение головного мозга в результате механического воздействия на голову внешних физических сил [1]. Черепно-мозговая травма (ЧМТ) является одной из ведущих причин смертности и инвалидности во всем мире [2]. Ежегодно с ЧМТ сталкиваются около 50–60 млн человек [1, 3]. По некоторым данным легкая форма ЧМТ составляет 60–95 % от общего числа зарегистрированных случаев ЧМТ [1, 4–7]. Она затрагивает как военнослужащих и профессиональных спортсменов, так и гражданских лиц [6]. Важно отметить, что от ЧМТ страдают преимущественно люди трудоспособного возраста [1]. ЧМТ может приводить к сильно варьирующимся симптомам у людей, которые обычно связаны с физической, когнитивной и аффективной областями [8]. Легкая ЧМТ повышает риск получения «синдрома второго удара», а также хронической травматической энцефалопатии (ХТЭ) [9–11]. Важно также отметить, что именно пациенты с легкой степенью ЧМТ подвержены более высокому риску развития посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) в то время, как другие формы ЧМТ, наоборот, могут оказывать защитное действие [12]. Кроме того, черепно-мозговая травма является распространенной причиной появления посттравматической эпилепсии (ПТЭ) [13, 14].

ЧМТ следует рассматривать не как единичное патофизиологическое событие, а как каскад, включающий две отдельные фазы повреждения [8, 15–17]. Первичное повреждение, которое варьируется от легкого до тяжелого и является прямым следствием травматического повреждения, непосредственно повреждая нейроны, глиальные клетки и сосудистую сеть очаговым или диффузным образом. В норме гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) создает ограничительный барьер между центральной нервной системой и содержимым циркулирующей крови, однако после черепно-мозговой травмы ГЭБ может стать дисфункциональным [8, 9, 16]. Нарушение гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), которое часто происходит после ЧМТ и может длиться от нескольких дней до нескольких лет после травмы головы, приводит к повышенной проницаемости ГЭБ. Что, в свою очередь, приводит к утечке соединений, обычно содержащихся внутри мозга, на периферию [8, 9]. Таким образом, потеря целостности ГЭБ способствует возникновению каскада воспалительных реакций и впоследствии появлению вторичным повреждениям [3, 8, 9, 15, 17].

Для Цитирования:
А.Д. Рыбаченко, Д.В. Дмитренко, Ф.К. Рыбаченко, П.Г. Шнякин, И.И. Воронковский, МикроРНК как биомаркер черепно-мозговой травмы. Вестник неврологии, психиатрии и нейрохирургии. 2026;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: