The role of microRNAs in preeclampsia

Abstract

AIM: The aim of this study was to review current sources of scientific literature covering the role of miRNAs in preeclampsia.

BASIC PROVISIONS: MicroRNAs are a class of short RNA nucleotide sequences that are not involved in protein synthesis, but are capable of controlling complex processes such as cell growth, differentiation, stress response, and tissue remodeling, which under certain conditions play a key role in a variety of pathological processes, including preeclampsia. MicroRNAs regulate up to 60% of the human genome. There are three types of placental miRNAs: placenta-specific, placenta-associated and circulating ones. Three miRNA gene clusters, namely chromosome 19 cluster (C19MC), chromosome 14 cluster (C14MC), and miR-371 ~ 373 cluster, encode most placenta-specific miRNAs. C19MC encodes 58 mature miRNAs and is expressed in trophoblast cells in early pregnancy and then, in placental differentiated cells. C14MC encodes 63 mature microRNAs, which are also expressed in trophoblasts. The miR-371~373 cluster only encodes six mature microRNAs expressed in placental differentiated cells and embryonic stem cells. The functions of placenta-specific miRNAs are being actively studied now. It has been established that the action of these microRNAs is associated with proliferation, apoptosis, migration, angiogenesis of trophoblast cells and placentation in early pregnancy. Recently, special attention has been paid to identifying microRNAs as possible predictors of preeclampsia in early pregnancy.

CONCLUSIONS: Literature data indicate that miRNAs are associated with the pathogenesis of preeclampsia. It has been proven that more than a hundred types of miRNAs are expressed in placental tissues, and some of them can be isolated and detected in peripheral blood and urine in patients with preeclampsia. Studying the miRNA types will allow for determining the most significant prognostic markers for early detection of preeclampsia and developing non-invasive tests.

Keywords

preeclampsia / microRNA / biomarkers

References

[1] Aushev VN. MicroRNA: small molecules with a big value. Clinical oncohematology. 2015;8(1):1–12.

[2] Аушев В.Н. МикроРНК: малые молекулы с большим значением // Клиническая онкогематология. 2015. Т. 8. № 1. С. 1–12.

[3] Gareev IF, Beylerli OA. Circulating microRNAs as biomarkers: what are perspectives? Profilakticheskaya Meditsina. 2018;21(6):142–150. (In Russ.) DOI: 10.17116/profmed201821061142

[4] Гареев И.Ф., Бейлерли О.А. Циркулирующие микроРНК как биомаркеры: какие перспективы? // Профилактическая медицина. 2018. Т. 21. № 6. С. 142–150. DOI: 10.17116/profmed201821061142

[5] Zaporozhchenko IA, Rykova EYu, Laktionov PP. Fundamentals of microRNA biology: structure, biogenesis and regulatory functions. Bioorganic chemistry. 2020;46(1):3–17. (In Russ.) DOI: 10.31857/S0132342320010182

[6] Запорожченко И.А., Рыкова Е.Ю., Лактионов П.П. Основы биологии микроРНК: строение, биогенез и регуляторные функции // Биоорганическая химия. 2020. Т. 46. № 1. С. 3–17. DOI: 10.31857/S0132342320010182

[7] Postnikova TB, Mozgovaya EV. Current biophysical and biochemical predictors of preeclampsia. Women’s health and reproduction. 2022;3(54):88–101. (In Russ.) [cited 2023 Jun 12]. Available from: https://whfordoctors.su/statyi/aktualnye-biofizicheskie-i-biohimicheskie-prediktory-prejeklampsii/

[8] Постникова Т.Б., Мозговая Е.В. Актуальные биофизические и биохимические предикторы преэклампсии // Женское здо ровье и репродукция. 2022. № 3(54). С. 88–101 [дата обращения 12.06.2023]. Доступ по ссылке: https://whfordoctors.su/statyi/aktualnye-biofizicheskie-i-biohimicheskie-prediktory-prejeklampsii/

[9] Kolesnikov NN, Titov SE, Veryaskina Yu A, et al. MicroRNA, evolution and cancer. Cytology. 2013;55(3):159–164. (In Russ.)

[10] Колесников Н.Н., Титов С.Е., Веряскина Ю.А., и др. МикроРНК, эволюция и рак // Цитология. 2013. Т. 55. № 3. С. 159–164.

[11] Rogaev EI, Borinskaya SA, Islamgulov DV, et al. Structural thermodynamic organization of intergenic and intron primary human microRNAs. Molecular biology. 2008;42(5):751–764. (In Russ.)

[12] Рогаев Е.И., Боринская С.А., Исламгулов Д.В., и др. Структурно термодинамическая организация межгенных и интронных первичных микроРНК человека // Молекулярная биология. 2008. Т. 42. № 5. С. 751–764.

[13] Ivkin DYu, Lisitskiy DS, Zakharov YeA, et al. MikroRNK kak perspektivnyye diagnosticheskiye i farmakologicheskiye agenty. Astrakhanskiy meditsinskiy zhurnal. 2015;10(4):8–24. (In Russ.) [cited 2023 Sep 2]. Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/mikrornk-kak-perspektivnye-diagnosticheskie-i-farmakologicheskie-agenty

[14] Ивкин Д.Ю., Лисицкий Д.С., Захаров Е.А., и др. МикроРНК как перспективные диагностические и фармакологические агенты // Астраханский медицинский журнал. 2015. Т. 10. № 4. С. 8–24 [дата обращения 02.09.2023]. Доступ по ссылке: https://cyberleninka.ru/article/n/mikrornk-kak-perspektivnye-diagnosticheskie-i-farmakologicheskie-agenty

[15] Tkachenko A, Illarionov R, Vashukova E, et al. Publication-based analysis of miR-210 dependent biomarkers of pre-eclampsia. Biol Commun. 2020;65(2):163–177. DOI: 10.21638/spbu03.2020.203

[16] Tkachenko A., Illarionov R., Vashukova E., et al. Publication-based analysis of miR-210 dependent biomarkers of pre-eclampsia // Bio. Comm. 2020. Vol. 65. No. 2. P. 163–177. DOI: 10.21638/spbu03.2020.203

[17] Apicella C, Ruano CSM, Méhats C, et al. The role of epigenetics in placental development and the etiology of preeclampsia. Int J Mol Sci. 2019;20(11):2837. DOI: 10.3390/ijms20112837

[18] Apicella C., Ruano C.S.M., Méhats C., et al. The role of epigenetics in placental development and the etiology of preeclampsia // Int. J. Mol. Sci. 2019. Vol. 11. No. 20. P. 2837. DOI: 10.3390/ijms20112837

[19] Pakin VS, Vashukova ES, Kapustin RV, et al. Assessment of microRNA levels in the placenta in severe preeclampsia against the background of gestational diabetes mellitus. Journal Of Obstetrics and Women’s Diseases. 2017;6(3):110–115. (In Russ.) DOI: 10.17816/jowd663110-115.

[20] Пакин В.С., Вашукова Е.С., Капустин Р.В., и др. Оценка уровня микроРНК в плаценте при тяжелом гестозе на фоне гестационного сахарного диабета // Журнал акушерства и женских болезней. 2017. Т. 66. № 3. С. 110–115. DOI: 10.17816/jowd663110-115

[21] Vashukova ES, Glotov AS, Baranov VS. MicroRNAs associated with preeclampsia. Genetics. 2020;6(1):5–20. (In Russ.) DOI: 10.31857/s0016675819080162

[22] Вашукова Е.С., Глотов А.С., Баранов В.С. МикроРНК, ассоциированные с преэклампсией // Генетика. 2020. Т. 56. № 1. С. 5–20. DOI: 10.31857/s0016675819080162

[23] Rudenko EE, Trifonova NS, Demura TA, et al. The role of placental exosomes in the development of pregnancy complications. Issues of gynecology, obstetrics and perinatology. 2018;17(2):89–96. (In Russ.) DOI: 10.20953/1726-1678-2018-2-89-96

[24] Руденко Е.Е., Трифонова Н.С., Демура Т.А., и др. Роль плацентарных экзосом в развитии осложнений беременности // Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. 2018. Т. 17. № 2. С. 89–96. DOI: 10.20953/1726-1678-2018-2-89-96

[25] Morgoeva AA, Tsakhilova SG, Sakvarelidze NYu. The role of extracellular vesicles in the development of endothelial dysfunction in preeclampsia. Effective pharmacotherapy. 2021;17(32):8–12. (In Russ.) DOI: 10.33978/2307-3586-2021-17-32-8-12

[26] Моргоева А.А., Цахилова С.Г., Сакварелидзе Н.Ю. Роль внеклеточных везикул в развитии эндотелиальной дисфункции при преэклампсии // Эффективная фармакотерапия. 2021. Т. 17. № 32. С. 8–12. DOI: 10.33978/2307-3586-2021-17-32-8-12

[27] Yupatov EYu, Maltseva LI, Kravtsova OA, et al. MicroRNA is a promising biomarker for the development of obstetric pathology. Practical medicine. 2017;7(108):57–61. (In Russ.)

[28] Юпатов Е.Ю., Мальцева Л.И., Кравцова О.А., и др. МикроРНК — перспективный биомаркер развития акушерской патологии // Практическая медицина. 2017. Т. 7. № 108. С. 57–61 [дата обращения 03.09.2023]. Доступ по ссылке: https://cyberleninka.ru/article/n/mikrornk-perspektivnyy-biomarker-razvitiya-akusherskoy-patologii

[29] Lv Y, Lu C, Ji X, et al. Roles of microRNAs in preeclampsia. J Cell Physiol. 2019;234(2):1052–1061. DOI: 10.1002/jcp.27291

[30] Lv Y., Lu C., Ji X., et al. Roles of microRNAs in preeclampsia // J. Cell Physiol. 2019. Vol. 234. No. 2. P. 1052–1061. DOI: 10.1002/jcp.27291

[31] Tiguntsev VV, Ivanova SA, Serebrov VYu, et al. Small non-coding RNAs as promising biomarkers: biogenesis and therapeutic strategies. Bulletin of Siberian Medicine. 2016;(2):112–126. (In Russ.)

[32] Тигунцев В.В., Иванова С.А., Серебров В.Ю., и др. Малые не кодирующие РНК как перспективные биомаркеры: биогенез и терапевтические стратегии // Бюллетень сибирской медицины. 2016. № 2. С. 112–126.

[33] Mouillet JF, Ouyang Y, Coyne CB, et al. MicroRNAs in placental health and disease. Am J Obstet Gynecol. 2015;213(4):S163–S172. DOI: 10.1016/j.ajog.2015.05.057

[34] Mouillet J.F., Ouyang Y., Coyne C.B., et al. MicroRNAs in placental health and disease // Am. J. Obstet. Gynecol. 2015. Vol. 213. No. 4. P. S163–S172. DOI: 10.1016/j.ajog.2015.05.057

[35] Zhou B, Xie K. Research progress in the pathogenesis of preeclampsia. Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2020;45(9):1136–1141. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7347.2020.190451

[36] Zhou B., Xie K. Research progress in the pathogenesis of preeclampsia // Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2020. Vol. 45. No. 9. P. 1136–1141. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7347.2020.190451

[37] Beylerli OA, Gareev IF, Pavlov VN, et al. Exosomal long noncoding rnas as cancer biomarkers and therapeutic targets. Creative surgery and oncology. 2019;9(4):297–304. (In Russ.) DOI: 10.24060/2076-3093-2019-9-4-297-304

[38] Бейлерли О.А., Гареев И.Ф., Павлов В.Н., и др. Экзосомальные длинные некодирующие РНК как биомаркеры и терапевтические мишени при раке // Креативная хирургия и онкология. 2019. Т. 9. № 4. С. 297–304. DOI: 10.24060/2076-3093-2019-9-4-297-304

[39] Nizyayeva NV, Kan NYe, Tyutyunnik VL, et al. MikroRNK kak vazhnyye diagnosticheckiye predvestniki razvitiya aku sherskoy patologii. Vestnik RAMN. 2015;70(4):484–492. (In Russ.) DOI: 10.15690/vramn. v70.i4.1416

[40] Низяева Н.В., Кан Н.Е., Тютюнник В.Л., и др. МикроРНК как важные диагностичеcкие предвестники развития акушерской патологии // Вестник РАМН. 2015. Т. 70. № 4. С. 484–492. DOI: 10.15690/vramn. v70.i4.1416

[41] Cai M, Kolluru GK, Ahmed A. Small molecule, big prospects: microRNA in pregnancy and its complications. J Pregnancy. 2017;2017. DOI: 10.1155/2017/6972732

[42] Cai M., Kolluru G.K., Ahmed A. Small molecule, big prospects: microRNA in pregnancy and its complications // J. Pregnancy. 2017. Vol. 2017. DOI: 10.1155/2017/6972732

[43] Hornakova A, Kolkova Z, Holubekova V, et al. Diagnostic potential of microRNAs as biomarkers in the detection of preeclampsia. Genet Test Mol Biomarkers. 2020;24(6):321–327. DOI: 10.1089/gtmb.2019.0264

[44] Hornakova A., Kolkova Z., Holubekova V., et al. Diagnostic potential of micrornas as biomarkers in the detection of preeclampsia // Genet. Test. Mol. Biomarkers. 2020. Vol. 24. No. 6. P. 321–327. DOI: 10.1089/gtmb.2019.0264

[45] Prozorovskaya KN, Fayzullin LZ, Karnauhov VN, et al. Quantification of plasma microRNA expression in pregnant women with preeclampsia. Obstetrics and Gynecology. 2016;(12):47–52. (In Russ.) DOI: 10.18565/aig.2016.12.47-52

[46] Прозоровская К.Н., Файзуллин Л.З., Карнаухов В.Н., и др. Количественная оценка экспрессии микроРНК в плазме крови беременных с преэклампсией // Акушерство и гинекология. 2016. № 12. С. 47–52. DOI: 10.18565/aig.2016.12.47-52

[47] Timofeeva AV, Gusar VA, Prozorovskaya KN, et al. Identification of preeclampsia-related miRNA by a deep sequencing technique and a real-time quantitative PCR. Obstetrics and Gynecology. 2016;(8):60–70. DOI: 10.18565/aig.2016.8.60-70

[48] Тимофеева А.В., Гусар В.А., Прозоровская К.Н., и др. Идентификация ассоциированных с преэклампсией микроРНК методом глубокого секвенирования и количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени // Акушерство и гинекология. 2016. № 8. С. 60–70. DOI: 10.18565/aig.2016.8.60-70

[49] Glotov AS, Vashukova YeS, Baranov VS. Osobennosti molekulyarnykh vzaimodeystviy genov-misheney platsentarnykh mikroRNK, assotsiirovannykh s razvitiyem gestoza. Molekulyarno-biologiche skiye tekhnologii v meditsinskoy praktike: sbornik. Vol. 28. Novosibirsk; 2018. P. 19–31. (In Russ.)

[50] Глотов А.С., Вашукова Е.С., Баранов В.С. Особенности молекулярных взаимодействий генов-мишеней плацентарных микроРНК, ассоциированных с развитием гестоза // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике: сборник. Вып. 28. Новосибирск, 2018. С. 19–31.

[51] Vashukova ES, Glotov AS, Fedotov PV, et al. Placental microRNA expression in pregnancies complicated by superimposed pre-eclampsia on chronic hypertension. Mol Med Rep. 2016;14(1):22–32. DOI: 10.3892/mmr.2016.5268

[52] Vashukova E.S., Glotov A.S., Fedotov P.V., et al. Placental microRNA expression in pregnancies complicated by superimposed pre-eclampsia on chronic hypertension // Mol. Med. Rep. 2016. Vol. 14. No. 1. P. 22–32. DOI: 10.3892/mmr.2016.5268

[53] Pachulia OV, Illarionov RA, Vashukova ES, et al. Quality management of the collection of biosamples and associated data in pregnant women at different gestational ages to search for early biomarkers of preterm birth: error prediction and risk management. Cardiovascular therapy and prevention. 2021;20(8):3107. (In Russ.) DOI: 10.15829/1728-8800-2021-3107

[54] Пачулия О.В., Илларионов Р.А., Вашукова Е.С., и др. Менеджмент качества сбора биообразцов и ассоциированных с ними данных у беременных на разных сроках гестации для поиска ранних биомаркеров преждевременных родов: прогнозирование ошибок и управление рисками // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2021. Т. 20. № 8. C. 3107. DOI: 10.15829/1728-8800-2021-3107

[55] Pachulia OV, Illarionov RA, Vashukova ES, et al. Characterization of a bioresource collection of biosamples from pregnant women at different gestational ages to search for early biomarkers of pregnancy complications and prospects for its scientific use. Cardiovascular therapy and prevention. 2022;21(11):3399. (In Russ.) DOI: 10.15829/1728-8800-2022-3399

[56] Пачулия О.В., Илларионов Р.А., Вашукова Е.С., и др. Характеристика биоресурсной коллекции биообразцов от беременных женщин на разных сроках гестации для поиска ранних биомаркеров осложнений беременности и перспективы ее научного использования // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2022. Т. 21. № 11. С. 3399. DOI: 10.15829/1728-8800-2022-3399

[57] Glotov AS, Kozyulina PYu, Vashukova ES, et al. A pilot study of changes in the level of piRNA in plasma and blood serum in women at different stages of physiological pregnancy. Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2021;36(4):62–69. (In Russ.) DOI: 10.29001/2073-8552-2021-36-4-62-69

[58] Глотов А.С., Козюлина П.Ю., Вашукова Е.С., и др. Пилотное исследование изменения уровня piРНК в плазме и сыворотке крови у женщин на разных сроках физиологической беременности // Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2021. Т. 36. № 4. С. 62–69. DOI: 10.29001/2073-8552-2021-36-4-62-69

[59] Vashukova ES, Kozyulina PY, Illarionov RA, et al. High-throughput sequencing of circulating micrornas in plasma and serum during pregnancy progression. Life. 2021;11(10):1055. DOI: 10.3390/life11101055

[60] Vashukova E.S., Kozyulina P.Y., Illarionov R.A., et al. High-throughput sequencing of circulating microRNAs in plasma and serum during pregnancy progression // Life. 2021. Vol. 11. No. 10. P. 1055. DOI: 10.3390/life11101055

RIGHTS & PERMISSIONS

Eсо-Vector