Радиационная биология. Радиоэкология, 2022, T. 62, № 6, стр. 565-577

ЭКСПРЕССИЯ микроРНК ПРИ ОТВЕТЕ НА ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДОЗЫ, ДЛИТЕЛЬНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ И ТИПА КЛЕТОК

Уровень экспрессии микроРНК в перевиваемых клетках эндотелия линии EA.hy926 отличался на разных сроках после воздействия ИИ. Так, через 4 ч после облучения изменялась экспрессия 22 микроРНК. Из них у 14 микроРНК отмечалось снижение экспрессии, тогда как у восьми – повышение. Через 24 ч после облучения активность 18 микроРНК ингибировалась, а у четырех – увеличивалась.

Для let-7d, miR-519e, miR-323-3р, miR-517b как через 4, так и через 24 ч было характерно увеличение экспрессии, а для miR-518b – снижение. Интересно, что изменение экспрессии микроРНК влияло на регуляцию клеточного цикла и апоптоз, тогда как на репарацию двунитевых разрывов ДНК-повреждений – нет [18].

В нашем эксперименте изучена активность ряда микроРНК при воздействии малой (0.1 Гр) и высокой (5 Гр) дозы радиации, а также при их сочетании в лимфоцитах здоровых доноров и лимфоидных клетках Jurkat через 1 и 4 ч, а также через 20 ч. В табл. 1 показаны различия между активностью микроРНК в разных клетках. При облучении клеток сначала в малой дозе (МДР), а затем в повреждающей формируется адаптивный ответ (АО) клеток. АО лимфоцитов периферической крови характеризовался повышением активности всех исследованных микроРНК, тогда как в злокачественных клетках активность микроРНК была снижена или не изменялась [17, 19].

Показана устойчивость клеток Jurkat к действию радиации в высокой дозе (ВДР) по сравнению с лимфоцитами (рис. 1). Выживаемость лимфоцитов, предварительно облученных в дозе 0.1 Гр, при дальнейшем воздействии в дозе 5 Гр, была высокой (~80%), тогда как в опухолевых клетках такой закономерности обнаружено не было. То есть предварительное облучение в МДР “защищало” нормальные клетки от воздействия ВДР.

Рис. 1.

Выживаемость лимфоцитов и клеток линии Jurkat в контроле (К), через 20 ч после однократного воздействия радиации в дозе 5 Гр (5 Гр), а также комбинированного облучения в дозах 0.1 и 5 Гр через 4 ч (0.1 Гр+5 Гр) [из работы 19].

Данные представлены в виде отношения медианы исследуемой группы к медиане контрольной группы, принятой за единицу.

*Статистически значимые изменения (p < 0.05) по критерию Манна–Уитни в исследуемой группе по сравнению с контролем; ^# статистически значимые изменения (p < 0.05) по критерию Манна–Уитни в исследуемой группе по сравнению с группой с предварительным облучением в малой дозе.

Fig. 1. Survival of lymphocytes and of Jurkat cells in the control (K), 20 h after single exposure to radiation at a dose of 5 Gy (5 Gy), as well as combined irradiation at doses of 0.1 Gy and 5 Gy after 4 h (0.1 Gy+5 Gy) [из работы 19]

The data are presented in the form of the ratio of the median of the study group to the median of the control group, taken as one.

*Indicates statistically significant changes (p < 0.05) according to the Mann–Whitney criterion in the study group compared with the control; ^# indicates statistically significant changes (p < 0.05) according to the Mann–Whitney criterion in the study group compared to the group with low-dose radiation.

В табл. 1 и на рис. 2 показано, что в лимфоцитах при облучении в высокой и сочетанной (0.1 Гр + + 5 Гр) дозе экспрессия микроРНК повышалась, а в лимфоидных клетках чаще снижалась.

Рис. 2.

Изменение содержания зрелых микроРНК в клетках линии Jurkat (а) и нормальных лимфоцитах (б) в контроле (1) и через 20 ч после воздействия радиации в дозе 5 Гр (2), либо после адаптивного действия 0.1 Гр и через 4 ч – 5 Гр (3) [из работы 19].

Данные представлены в виде отношения медианы исследуемой группы к медиане контрольной группы, принятой за единицу.

*Статистически значимые изменения (p < 0.05) по критерию Манна–Уитни в исследуемой группе по сравнению с контролем; ^# статистически значимые изменения (p < 0.05) по критерию Манна–Уитни в исследуемой группе по сравнению с группой с предварительным облучением в малой дозе.

Fig. 2. Changes in the content of mature microRNA in Jurkat cells (a) and normal lymphocytes (b) in the control (1) and 20 hours after exposure to radiation at a dose of 5 Gy (2), or after the adaptive response of 0.1 Gy and after 4 hours – 5 Gy (3) [adaptation from 19].

The data are presented in the form of the ratio of the median of the study group to the median of the control group, taken as one.

*Indicates statistically significant changes (p < 0.05) according to the Mann–Whitney criterion in the study group compared with the control; ^# indicates statistically significant changes (p < 0.05) according to the Mann–Whitney criterion in the study group compared to the group with low-dose radiation.

Таким образом, нами показано положительное влияние предварительного облучения в малых дозах на устойчивость нормальных клеток к действию ИИ в высокой дозе, что, несомненно, важно при радиотерапии для сохранения неповрежденными нормальных тканей, окружающих опухоль. Исследованные микроРНК могли бы служить показателями дисбаланса ответа нормальных и опухолевых клеток в ответ на действие облучения [17].

Из литературы также известно, что микроРНК могут служить биомаркерами и даже биодозиметрами ионизирующего излучения, поскольку являются высокоспецифичными, чувствительными и быстро реагирующими показателями в ответ на действие радиации. Было показано, что miR-4267 и miR-5096 регулируют более 1000 генов. При этом в зависимости от времени после облучения, экспрессия микроРНК может как увеличиваться, так и снижаться. Так, через 30 мин после облучения активность miR-4267 повышалась до 4.11 отн. ед., а через 2 ч снижалась до 1.69 отн. ед. Экспрессия miR-5096 увеличивалась как через 30 мин, так и через 2 ч после облучения, в 14.9 и 2.42 раза соответственно. [20]. Однако для более детального анализа и подтверждения наличия биодозиметрического механизма микроРНК необходимо расширять выборку пациентов.

МикроРНК КАК УЧАСТНИКИ РАДИОИНДУЦИРОВАННОГО КАНЦЕРОГЕНЕЗА И ПОКАЗАТЕЛИ ПРОГНОЗА ЗАБОЛЕВАНИЯ

Радиоиндуцированный канцерогенез можно рассматривать как результат длительной экспозиции ИИ. На мышах линии С57Вl/6 было показано, что продолжительное воздействие радиации может приводить к развитию новообразований, например, лимфом [21], а микроРНК могут играть ключевую роль в прогрессии опухолей [6, 22]. Специфичность микроРНК выражается в ассоциации ее уровня экспрессии с локализацией и гистологической структурой новообразований, а также стадией развития заболевания.

При лимфоме тимуса miR-147 была идентифицирована как онкоген, сверхэкспрессия которого связана с проапоптотическим геном TNFα. В свою очередь miR-143 характеризовалась сниженной экспрессией, мишенью которой является ген В7Н1, позволяющий раковым клеткам избегать иммунной системы организма. Была обнаружена связь miR-21 с процессами ангиогенеза, что провоцировало формирование метастазов, инвазию и рост опухоли. При этом повышенная активация miR-21 приводила к подавлению активности гена PTEN, в результате чего индуцировался ангиогенез через запуск РI3К-АКТ пути [23, 24].

МикроРНК активируются не только при развитии патологических процессов, но и при осложнениях после радиотерапии. Так, критическая роль miR-155-5р проявлялась в радиационно-индуцированном легочном фиброзе. В работе Wang et al. показано, что miR-155-5р может ингибировать киназу гликогенсинтазы GSK-3β, что снижает активность эпителиально-мезенхимального перехода, индуцированного действием ИИ через NFkB патологический путь, предотвращая формирование легочного фиброза. Как полагают авторы, таким образом можно идентифицировать терапевтические мишени [25].

Нами также была показана вовлеченность микроРНК при различных онкологических заболеваниях и осложнениях после радиотерапии новообразований. Важным оказалось изменение экспрессии miR-21 у пациентов при возникновении цистита после радиотерапии, что позволяет прогнозировать это осложнение еще до его появления [26].

В табл. 2 описана связь активности микроРНК с развитием рака гортани. Оказалось, что некоторые микроРНК (miR-21,-27а) характеризовались более высокой активностью в крови по сравнению с таковой в клетках опухоли. Это указывает на возможность исследования активности микроРНК неинвазивным путем. Кроме того, профиль экспрессии некоторых микроРНК коррелировал как с благоприятным, так и с неутешительным прогнозом течения заболевания [27].

Изложенные данные позволяют использовать профили активности микроРНК как показатели течения патологического процесса и прогноза возможных осложнений радиотерапии. Однако следует учитывать специфичность каждой опухоли и индивидуальные особенности пациента.

СПЕЦИФИЧНОСТЬ ПРОФИЛЕЙ ЭКСПРЕССИИ РАДИОИНДУЦИРОВАННЫХ микроРНК В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА ОПУХОЛИ

Некодирующие РНК, в частности микроРНК, характеризуются дисрегуляцией при радиотерапии в радиорезистентных опухолевых клетках. МикроРНК, циркулирующие в биологических жидкостях человека, могут “предсказывать” ответ на радиотерапию и служить прогностическими биомаркерами ее эффективности. При этом каждая опухоль и ее ответ на радиотерапию демонстрируют различия в экспрессии микроРНК [28].

Высокая экспрессия микроРНК может увеличивать чувствительность опухолевых клеток к радиотерапии. По данным D. Pan et al., miR-29b-3p может сенсибилизировать радиационное повреждение стволовых опухолевых клеток за счет ингибирования экспрессии онкогенов (RBL1, PIK3R1, AKT2 и Bcl-2). То есть miR-29b-3p может представлять собой одну из терапевтических мишеней-кандидатов при лучевой терапии [29].

С другой стороны, экспрессия miR-504 увеличивалась в клетках остеосаркомы, по сравнению с нормальными клетками и коррелировала с опухолевым ростом и клинической стадией. MiR-504 ингибировала активность P53, что в результате привело к активации пролиферации и инвазии злокачественных клеток [30].

В работе Chen et al. были определены пять биомаркеров – miR-31, miR-410, miR-99а, miR-424 и miR-495, по профилю которых предсказывались успешность радиотерапии и долговременная выживаемость пациентов с раком головы и шеи [31].

Увеличенная экспрессия miR-1908 была обнаружена у пациентов с раком шейки матки, что сопровождалось агрессивным течением. MiR-1908 связывалась с 3'-UTR областью гистоновой деацетилазы 10 (HDAC10) и регулировала ее активность [32].

Для микроРНК miR-423-5р, miR-7-5р, miR-522-3р, miR-3184-3р, miR-3529-3р было характерно изменение экспрессии в двух линиях клеток рака прямой кишки. В частности, после нокдауна miR-423-5р в радиочувствительных клетках (HCT116) уровень их пролиферации значительно увеличивался. А сверхэкспрессия этой микроРНК в радиорезистентных опухолевых клетках защищала их от действия радиации. Таким образом, miR-423-5р можно рассматривать как мишень при радиотерапии рака прямой кишки [33].

Нами была изучена кинетика изменений miR-21 на 14-е и 21-е сутки после тотального облучения (75 мГр) мышей линии СВАхС57Bl, которым инокулировали опухолевые клетки саркомы Льюиса [21].

В табл. 3 показано, что для miR-21 на 14-е сутки после облучения в клетках костного мозга в группе “Опухоль” отмечалось снижение экспрессии, тогда как на 21-е сутки наблюдали тенденцию к увеличению активности этого показателя. В клетках селезенки на 14-е сутки после облучения отмечали повышение экспрессии miR-21, тогда как в группе “Опухоль+облучение” на 21-е сутки профиль экспрессии был снижен. Это коррелировало со снижением объема опухоли.

Дисбаланс действия онкосупрессоров и онкогенов был показан также при пролонгированном облучении мышей и формировании опухолей [34]. Полученные данные позволяют использовать микроРНК как маркеры прогноза при развитии новообразований.

Таким образом, были показаны особенности индукции микроРНК в зависимости от вида опухоли, ответа на радиотерапию, в том числе по показателям радиочувствительности или резистентности.

СВЯЗЬ МЕЖДУ УРОВНЕМ ЭКСПРЕССИИ микроРНК И ПРОЯВЛЕНИЕМ УСТОЙЧИВОСТИ ИЛИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К ДЕЙСТВИЮ РАДИАЦИИ

МикроРНК могут являться мишенями не только для генов, но и для днРНК. Так, miR-449b-5p является мишенью днРНК HOTAIR. Их связывание приводит к повышению радиорезистентности клеток рака молочной железы, тогда как сверхэкспрессия GAS5 вместе с miR-106b и miR-205-5p повышает радиочувствительность клеток рака шейки матки [35].

МикроРНК могут в свою очередь иметь мишенью структурные гены. Например, в клетках мышей ген PTEN, который модулировал ответ на действие радиации, являлся мишенью для miR-21. В клетках карциномы легкого человека показано, что PTEN также был мишенью miR-221, которая блокирует трансляцию белка этого гена, что отражается в увеличении радиочувствительности злокачественных клеток [36].

В работе L. Yang et al. получено, что miR-181а подавляла экспрессию Bcl-2, что способствовало сенсибилизации клеток глиомы человека к радиации [37].

Важную функцию в гипоксии, индуцирующей апоптоз, играет ингибирование экспрессии miR-17, которая является мишенью гена P53 при ответе на клеточный стресс. Продемонстрировано, что miR-17 подавляет активность P53 (регулятора mdm2), в результате чего снижается клеточная пролиферация. Таким образом, miR-17 может служить примером мишени для модификации ответа клеток на действие ИИ [38].

ДнРНК связываются с микроРНК, оказывая влияние на радиорезистентность или радиочувствительность при различных типах рака [39, 40]. Так, описана связь между активностью днРНК NORAD, индуцированной действием радиации, и подавлением синтеза pri-miR-199а, что приводило к увеличению радиорезистентности клеток рака пищевода [41].

Изменения активности микроРНК, индуцированные действием радиации, показаны при разных типах опухолей, что указывает на их роль в канцерогенезе, вызываемом ИИ [28].

В табл. 4 представлены данные по чувствительности и резистентности некоторых микроРНК, индуцированных действием радиации, при злокачественных новообразованиях разных локализаций [40].

Из табл. 4 видно, что изменение экспрессии miR-21 при разных типах опухолей соответствует устойчивости новообразований к радиотерапии. Вместе с тем ясно, что каждая опухоль характеризуется особенностями в ассоциации стабильности к действию радиации и изменениями конкретной микроРНК [42].

Для miR-21 описана роль в эффекте свидетеля, который объясняется включением микроРНК в экзосомы (их размер 40–100 нмоль в диаметре), осуществляющие межклеточное взаимодействие посредством растворимых факторов. Экзосомы могут диагностироваться в моче, сыворотке, слюне, а также в опухолевых, дендритных и эпителиальных клетках [43].

Обнаружено, что модуляция экспрессии микро-РНК влияет на радиочувствительность опухолей разными путями. Фермент лактатдегидрогеназа играет ключевую роль в модуляции гликолиза в опухолевых клетках за счет обеспечения их энергией для роста и распространения. Показано, что активация miR-449а (супрессора фермента лактатдегидрогеназы) повышала радиочувствительность клеток линии А549 [44]. Таким образом, микроРНК могут осуществлять функцию сенсибилизаторов, увеличивая радиочувствительность [40].

МикроРНК КАК ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИОТЕРАПИИ И ПРОГНОЗА РАДИОИНДУЦИРОВАННЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ

МикроРНК принимают участие в регуляции ответа клеток на радиотерапию. Огромным преимуществом анализа этих генетических структур является использование плазмы крови для прогноза эффективности терапии. При этом они могут свидетельствовать о прогрессирующей радиорезистентности или радиочувствительности [45].

При радиотерапии рака молочной железы были идентифицированы 36 микроРНК, из них 22 были определены как радиочувствительные, 12 – как радиорезистентные и две микроРНК, обладающие обеими вариациями. К радиочувствительным относились let-7, miR-7, miR-16, miR-22, miR-155, miR-634 и др. Многие из них подавляли активность генов-мишеней, которые включались в клеточный рост и инвазию. Некоторые из радиосенсибилизирующих микроРНК были участниками блокирования клеточного цикла, ДНК-репарации, что способствовало повышению чувствительности клеток к действию радиации.

Сверхэкспрессия miR-634 приводила к снижению экспрессии STAT-3 in vitro и сенсибилизировала чувствительность раковых клеток к действию радиации [46]. Генерация опухолевых стволовых клеток является фактором, сопутствующим развитию радиорезистентности. Повышенная активность miR-142-3р была ассоциирована с экспрессией маркеров стволовых клеток (СD-44, CD-133 и ALDH1) и сниженной регуляцией генов репарации (BRCA1 и BRCA2) [47].

Одними из первых, анализирующих динамику экспрессии микроРНК в процессе радиотерапии и их включение в процессы радиочувствительности опухолевых клеток, были китайские исследователи [48, 49]. Было показано, что miR-16 может использоваться как потенциальный маркер при раке гортани, демонстрирующий благоприятный прогноз радиотерапии при повышенном уровне экспрессии. При этом было обнаружено, что профили экспрессии 100 микроРНК, циркулирующих в плазме, существенно отличаются у здоровых и больных пациентов. Сниженная экспрессия miR-16, являющейся супрессором опухолей, была обнаружена у пациентов с хроническим лимфолейкозом [50].

Важно подчеркнуть, что каждая микроРНК дифференциально экспрессируется в различных опухолях, а развитие опухоли может регулироваться несколькими микроРНК.

Ингибирование апоптоза, индукция остановки клеточного цикла, ДНК-репарация – ключевые события, ведущие к радиорезистентности [51]. В большинстве случаев микроРНК подавляли экспрессию их мишеней, которые влияют на процессы роста, инвазии и метастазирование (miR-668 и ген NFkB). Однако сверхэкспрессия miR-21, которая индуцировала остановку клетки в стадии G₂/М и активировала ДНК-повреждение в клетках рака молочной железы, также оказывала влияние на радиорезистентность. Кроме того, сверхэкспрессия miR-21 ассоциировалась с метастазированием и коррелировала со сниженной выживаемостью пациентов с раком молочной железы [52].

Вместе с тем некоторые микроРНК могут играть двойную роль в формировании радиочувствительности и резистентности. К таким регуляторам была отнесена miR-122, которая при раке молочной железы обладала свойствами или онкосупрессора или онкогена. При этом сверхэкспрессия miR-122 ассоциировалась со снижением активности генов, регулирующих пролиферацию и апоптоз (KRAS, RIPK1 и др.). Было сделано предположение, что повышенная экспрессия miR-122 может быть благоприятной на ранней стадии радиотерапии, но иметь неутешительный прогноз после продолжительного лечения [53].

Авторы показали, что 22 микроРНК регулировали сниженную активность генов, которые включаются в рост клеток, 14 микроРНК – в ДНК-репарацию и 11 – в апоптоз. Регуляцию инвазии и метастазирования осуществляли всего четыре микроРНК, остановки клеточного цикла – три, аутофагии – две. Именно эти процессы играют роль в развитии радиорезистентности [54].

Чувствительность опухолевых клеток при радиотерапии зависит от ряда факторов: интенсивности ДНК-повреждений, способности клеток поддерживать экспрессию генов, ассоциированную с апоптозом, клеточным циклом и ДНК-репарацией. Радиорезистентные раковые клетки характеризовались подавлением апоптоза и повышением ДНК-репарации [28].

На рис. 3 представлены данные по прогностической ценности микроРНК при радиотерапии [49]. Профили экспрессии девяти микроРНК менялись в зависимости от периода терапии. При этом благоприятный или неблагоприятный прогноз ассоциировался с особенностями экспрессии микроРНК.

Рис. 3.

Изменения экспрессии микроРНК в разные периоды лучевой терапии (адапт из статьи [49]).

Представлена тенденция изменения экспрессии микроРНК – кандидатов в разные периоды лучевой терапии. ESCC-0, ESCC-1 и ESCC2 представляют собой три разных периода лечения (до, первую неделю и конец лучевой терапии) соответственно. а: изменения экспрессии miR-16, miR-21, miR-22, miR-126, miR-148 b, miR-185, miR-221, miR-223 и miR-375 в ходе лучевой терапии в группе с благоприятным ответом (отсутствие поражений или 30% уменьшение очага поражения); б: тенденция изменения девяти потенциальных мишеней при лучевой терапии в группе с неблагоприятным ответом соответственно (прогрессирование заболевания с увеличением очага поражения более чем на 20%).

Fig. 3. Changes in microRNA expression during different periods of radiation therapy (adaptation from [49]).

Changes of expression microRNA-candidate in different periods of radiotherapy treatment. ESCC-0, ESCC-1 and ESCC-2 represent three different periods of treatment (before, the first week, and the end of radiotherapy), respectively. a: The change tendency of miR-16, miR-21, miR-22, miR-126, miR-148b, miR-185, miR-221, miR-223 and miR-375 in the course of radiotherapy in good response group, respectively (disappearance of lesions or 30% or greater reduction of the overall total sum of lesion diameter); b: The change tendency of the nine candidate targets in the course of radiotherapy in poor response group, respectively (disease progression with an increase in the lesion more than 20%).

Нами было показано, что профили микроРНК в периферической крови пациентов с раком предстательной железы до и после лучевой терапии резко отличаются по уровням экспрессии (miR-107, miR-181а, miR-124, miR-21) у пациентов с циститами, развивающимися после лучевой терапии, от группы пациентов без постлучевых осложнений [26, 55].

Следует отметить, что miR-21 является “чувствительным” показателем при многих патологиях (онкологические, воспалительные заболевания и др.), а также может служить индикатором риска развития побочных эффектов лучевой терапии у пациентов с раком предстательной железы. Такие изменения экспрессии miR-21 можно использовать для прогноза осложнений еще до лечения. Было показано, что содержание miR-21 увеличивается в 34.2 раза у пациентов с циститами. Вместе с тем у пациентов с раком молочной железы отмечено увеличение содержания не только miR-21, но и miR-34, miR-145 и let-7a [26].

Активность микроРНК оказывает определенное влияние на лечение рака простаты при радиотерапии [56, 57].

Таким образом, идентифицированные микроРНК могут быть использованы в качестве прогностических маркеров для предсказания эффекта радиотерапии в клинике. МикроРНК могут рассматриваться для прогноза лучевых осложнений. Кроме того, радиорезистентные или радиочувствительные микроРНК могут расцениваться как потенциальные терапевтические мишени.

ЭКСПРЕССИЯ микроРНК ПРИ ДЕЙСТВИИ РАДИОПРОТЕКТОРОВ

В радиобиологии продолжается поиск эффективных радиопротекторов. Некоторые из них исследуются с точки зрения их влияния на конкретные патологические пути, которые являются причиной повреждений органов (печени, почек, легких и селезенки) мышей. К таким радиопротекторам относится фукоксантин (морской каротиноид), влияющий на апелин-13/APJ-путь [58]. Авторы доказали, что этот препарат, применяемый до облучения, снижал количество повреждений за счет механизма перехватывания свободных радикалов. Таким образом, фукоксантин понижал оксидативный стресс и сохранял баланс активности ММР-2, ММР-9, TIMP-1 в разных органах, повышая уровень IL-6 и NFkB, и снижая IL-10 и α-7nAchR. То есть показана перспективность применения этого препарата, обладающего способностью снижать оксидативные повреждения и повышать иммунный статус.

МикроРНК, как регуляторы генов, принимают участие в процессах защиты клеток при действии радиации. Было показано, что если мышам ввести радиопротекторы (амифостин, СВLB502, нилестриол), число активируемых микроРНК составляло 113, 80 и 136. При совместном воздействии ИИ вместе с радиопротекторами число индуцированных микроРНК составляло 105, 127 и 71 соответственно [59].

Радиопротекторы применялись по-разному: нилестриол – орально за 48 ч до облучения, амифостин и CBLB502 – внутрибрюшинно за 30 мин до облучения.

Амифостин – тиоловое соединение, механизм действия которого связан с перехватом свободных радикалов, регулирующих клеточный цикл и экспрессию генов, в том числе ДНК-репарацию [60].

CBLB502 – дериват флагеллина Salmonella – активирует ядерный фактор NFkB, который моделирует экспрессию ингибиторов апоптоза, свободных радикалов и спектр цитокинов [61]. Нилестриол – дериват эстрогена, усиливает пост-радиационную регенерацию, активируя провоспалительные сигнальные пути и стимулируя гемопоэтическую систему регуляции [62].

Недавние исследования показали, что микроРНК взаимодействуют с P53 и его генами-мишенями. P53 регулирует транскрипцию и созревание ряда микроРНК. С другой стороны, микроРНК могут регулировать активность как P53, так и его регуляторов в клетках посредством прямого ингибирования. Тем самым микроРНК могут опосредованно влиять на процессы пролиферации, дифференциации, апоптоза [5, 63].

Анализ дифференциально экспрессируемых РНК, в том числе микроРНК, позволил предположить, что радиопротекторы подавляли экспрессию гистоновых генов и процессы сборки нуклеосом при воздействии ИИ. Авторы полагают, что применяемые протекторы осуществляют свой защитный эффект после, а не до воздействия радиации. Важным является факт, что снижение активности гистоновых генов является первичным ответом на радиоиндуцированные ДНК-повреждения, а радиопротекторы регулируют этот ответ [59]. Следовательно, микроРНК также могут в определенной степени проявлять защитные функции при действии радиации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В радиобиологии важным остается необходимость разработки нового подхода определения безопасности применяемых в современной медицине доз радиации (например, при компьютерной томографии) и возможных отдаленных последствий, связанных с профессиональной деятельностью. В связи с тем, что радиотерапия, безусловно, остается незаменимым средством лечения пациентов с онкологическими заболеваниями, необходимо определение индивидуальных показателей чувствительности или устойчивости к воздействию ИИ и применению быстрых, ранних и чувствительных маркеров для оценки эффективности прогноза и лечения заболевания. МикроРНК наряду со структурными генами могут быть использованы как биодозиметры. Изменение экспрессии циркулирующих микроРНК в крови и других биологических жидкостях в зависимости от дозы радиации позволяет рассматривать их как возможные биодозиметры в экстренных ситуациях [64, 65].

Огромную роль может сыграть поиск маркеров семейной предрасположенности к онкологии. Так, было показано, что некоторые микроРНК стабильно экспрессировались в новых поколениях при раке молочной железы, если ближайшие родственники страдали онкологией.

Решение этих проблем требует конкретных результатов для профилактики здоровья и лечения больных при использовании современных методов, которые могут дать принципиально новые подходы для выбора тактики терапии. По этой причине встает вопрос о том, какие клеточные компоненты могут быть использованы не только для диагностики, но и для прогноза течения заболевания и эффективности радио- и химиотерапии, а также для понимания механизмов ответа на действие радиации в зависимости от особенностей генотипа индивида.

Генотип определяется полиморфизмом генов, контролирующих различные физиологические реакции [66]. С нашей точки зрения, кандидатами на маркеры при ряде патологий, их диагностики, прогноза заболевания и эффективности терапии могут служить микроРНК, поскольку они являются стабильными компонентами, которые можно обнаружить в плазме и сыворотке крови. Это дает возможность применению малоинвазивных исследований, минуя взятие биопсии. МикроРНК обладают определенной специфичностью в отношении локализации и вида опухоли, особенностей индивида.

МикроРНК, как показатели патологического процесса, могут в дальнейшем использоваться в качестве мишеней при радиотерапии. Так, была предложена панель микроРНК, активность которых изменялась в ответ на действие ИИ [20]. При облучении в дозе 4 Гр повышенная экспрессия была обнаружена у miR-1246, miR-1307-3р, miR-3197, miR-4267, miR-5096 и miR-7641.

Обобщая полученные результаты по вовлеченности микроРНК в физиологические и патологические процессы в клетке и организме, можно расценивать их как показатели раннего ответа на стрессовые воздействия, в том числе при действии ИИ.

На современном уровне развития радиобиологии именно микроРНК можно рассматривать в качестве биомаркеров по сравнению с другими компонентами клетки.