Die Rolle von microRNAs beim Organumbau bei Funktionsstörungen der unteren Harnwege

Hintergrund

Dringlichkeit, Häufigkeit und unvollständige Entleerung sind die Schlüsselsymptome einer Dysfunktion der unteren Harnwege (LUT), einschließlich Blasenschmerzsyndrom/interstitielle Zystitis (BPS) und Syndrom der überaktiven Blase (OAB). Detrusorüberaktivität, die die Symptome des Syndroms der überaktiven Blase verursacht, wird häufig bei Patienten mit Obstruktion des Blasenausgangs beobachtet. Eine LUT-Dysfunktion ist mit zellulärem Stress verbunden, der durch Veränderungen der Zellsignalisierung und die daraus resultierenden Veränderungen der Genexpression gekennzeichnet ist, die zu einem Organumbau führen. Zuvor zeigten die Forscher, dass die NK1R-vermittelte Signalübertragung bei BPS-Patienten herunterreguliert war und microRNAs (miRNAs) an der Regulation der NK1R-Expression und -Funktion beteiligt waren.

MicroRNAs (miRNAs) gewinnen schnell an Anerkennung für ihre Rolle in vielen biologischen Prozessen und Krankheitszuständen. MiRNAs sind endogene, nicht kodierende, einzelsträngige RNAs, die die Genexpression durch posttranskriptionelle Mechanismen regulieren. Die microRNAs regulieren Tausende menschlicher Genprodukte und erschweren die Bemühungen, ihre Ziele vorherzusagen und funktionell zu validieren. Da miRNAs für viele grundlegende biologische Prozesse wichtig sind, kann sich jede Deregulierung ihrer Biogenese oder Funktion zu einem medizinischen Zustand entwickeln. Hier schlagen die Forscher vor, die Rolle von miRNAs bei der Genregulation bei LUT-Erkrankungen zu untersuchen.

Chronisches BPS ist ein klinisches Syndrom, das durch Dringlichkeit/Häufigkeit, Beckenschmerzen und Entzündung in Abwesenheit eines nachweisbaren Mittels gekennzeichnet ist. Eine Vielzahl von pathogenetischen Mechanismen wurde postuliert, aber es wird allgemein angenommen, dass eine entzündliche Komponente beteiligt ist. Epithelschäden wurden oft angeführt: Die Schleimschicht der gesunden Blase ist bei Patienten mit BPS oft beeinträchtigt. Ein auslösendes Ereignis (Toxin) kann eine erhöhte Urothelpermeabilität verursachen, was wiederum zu einer Nervensensibilisierung führt. Die daraus resultierende Zellschädigung breitet sich aus und führt zu einer sich selbst erhaltenden Entzündungsreaktion.

Harndrang ist ein zentrales Symptom der unteren Harnwege und auch eines der störendsten Symptome bei Männern, die an benigner Prostatahyperplasie und der daraus resultierenden Obstruktion des Blasenausgangs (BOO) leiden. Bei Frauen ist OAB eine dynamische Störung, und schätzungsweise 34 % der Frauen über 40 leiden unter signifikanten Symptomen einer Harnstauung. Im Gegensatz zu BPS berichten Patienten mit Überaktivität nicht über Blasenschmerzen, obwohl die Wahrnehmung des Harndrangs und die auftretenden Beschwerden von Person zu Person unterschiedlich sind. Um die Diagnose von BPS und seine Unterscheidung von DO zu erleichtern und spezifische Behandlungsschemata für jede Störung anzubieten, ist es wichtig, die Mechanismen hinter der Pathophysiologie dieser Krankheiten zu enträtseln.

Die früheren Ergebnisse der Forscher legen nahe, dass der erkrankte Zustand der menschlichen Harnblase mit strukturellen und funktionellen Veränderungen der glatten Muskulatur und des Urothels einhergeht. Bei verstopften Blasen wird die Anpassungsreaktion des Organs häufig von einem Ersatz von kontraktilen Proteinen der glatten Muskulatur durch ihre Nicht-Muskel- oder embryonalen Isoformen begleitet. Andererseits induziert eine kontinuierliche Exposition gegenüber Neurotransmittern und ein niedriger pH-Wert während der Entzündung bei BPS eine signifikante Herunterregulierung der Tachykinin-Rezeptoren und Tight-Junction-Proteine, die durch die hochregulierten miRNAs vermittelt werden könnte.

Die Forscher schlagen vor, die individuellen Genexpressionsmuster zu ermitteln, die für BPS und überaktive sowie akontraktile Blasen charakteristisch sind, und die gemeinsamen Mechanismen der zellulären Stressreaktionen zu bestimmen. Sie werden die Rolle von miRNAs bei der Regulierung der rezeptorvermittelten Signalübertragung, Kontraktilität und epithelialen Integrität bei diesen LUT-Dysfunktionen untersuchen und die für jeden symptomatischen Komplex charakteristischen miRNA-Spezies beschreiben. Basierend auf diesen Informationen werden sie Genziele von miRNAs in Harnblasen identifizieren und funktionell validieren, um die Entwicklung maßgeschneiderter Therapien zu fördern. Durch den Vergleich der Expression von regulatorischen miRNAs in überaktiven und akontraktilen Blasen werden die Forscher die Faktoren abgrenzen, die den Wechsel zwischen den beiden Programmen beeinflussen. Unter Verwendung validierter miRNA/mRNA-Zielpaare in zellbasierten Modellen von Urothel und glatter Blasenmuskulatur werden sie untersuchen, wie die anhaltende stressinduzierte Signalübertragung während einer Krankheit die miRNA-Expression und -Funktion ihrer Zielproteine ​​beeinflusst. Die Ergebnisse werden das Wissen über die molekularen Mechanismen der LUT-Dysfunktion erweitern und Auswirkungen auf die Diagnose und Behandlung dieser Störungen haben.

Patientenauswahl und Probenverarbeitung:

Vier Studiengruppen werden gemäß den internationalen Richtlinien und der ICS-Terminologie definiert: Kontrollen, BPS, überaktiv und akontraktil. Zwanzig klinisch stabile Patienten pro Studiengruppe werden basierend auf den klinischen Befunden (internationaler Prostata-Symptom-Score (IPSS), Blasentagebuch über 48 h, O'Leary-Sant-Fragebogen und visuelle Analogskala für Schmerzen) rekrutiert. Biopsien werden in Allgemein- oder Spinalanästhesie transurethral aus der Blasenkuppel mit einer Biopsiezange entnommen. Die Biopsien werden dann in flüssigem Stickstoff schockgefroren oder in RNAlater (Qiagen) getaucht. Alle Patienten werden unabhängig von dieser Studie operiert. Gewebe aus der Blasenkuppel für primäre Zellkulturen wird von Patienten gewonnen, die sich einer Zystektomie oder Blasenaugmentation wegen Blasenfunktionsstörung als letzte therapeutische Option unterziehen, nachdem andere weniger invasive therapeutische Optionen versagt haben. Kontrollgewebe wird von Patienten mit Blasenkrebs erhalten, die abgesehen von Hämaturie keine Symptome der unteren Harnwege aufweisen. RNA wird extrahiert und die Expressionsniveaus ausgewählter Gene mit Taqman-Echtzeit-PCR und Genexpressions-Arrays (Applied Biosystems) analysiert. Die Kalziumbildgebung wird verwendet, um die Rezeptoraktivierung und die Proteinspiegel zu überwachen, die durch SDS-PAGE und Western Blotting analysiert werden. Die Verteilung des Rezeptorgewebes wird durch Immunzytochemie analysiert.

Zielsetzung

Zielgene von miRNAs in der Harnblase zu identifizieren und funktionell zu validieren, um die Entwicklung maßgeschneiderter Therapien zu fördern. Durch den Vergleich der Expression von regulatorischen miRNAs in überaktiven und akontraktilen Blasen werden die Forscher die Faktoren abgrenzen, die den Wechsel zwischen den beiden Programmen beeinflussen. Unter Verwendung validierter miRNA/mRNA-Zielpaare in zellbasierten Modellen von Urothel und glatter Blasenmuskulatur werden sie untersuchen, wie die anhaltende stressinduzierte Signalübertragung während einer Krankheit die miRNA-Expression und -Funktion ihrer Zielproteine ​​beeinflusst. Die Ergebnisse werden das Wissen über die molekularen Mechanismen der LUT-Dysfunktion erweitern und Auswirkungen auf die Diagnose und Behandlung dieser Störungen haben.

Methoden

RNA wird extrahiert und die Expressionsniveaus ausgewählter Gene mit Taqman-Echtzeit-PCR und Genexpressions-Arrays (Applied Biosystems) analysiert. Die Kalziumbildgebung wird verwendet, um die Rezeptoraktivierung und die Proteinspiegel zu überwachen, die durch SDS-PAGE und Western Blotting analysiert werden. Die Verteilung des Rezeptorgewebes wird durch Immunzytochemie analysiert.