MicroRNAs as regulators of lung homeostasis, abnormal repair and ageing

  • Naam promovendus: Mevrouw J. Ong
  • Instituut Universiteit: Jennie Ong
  • Datum van promotie: 27-05-2019
  • Afgesloten

Dit proefschrift is gericht op de rol van microRNAs (miRNAs) bij (abnormaal) weefselherstel bij COPD en longveroudering. MiRNAs zijn kleine moleculen die de productie van specifieke eiwitten kunnen remmen en daarmee de functie van cellen en weefsels beïnvloeden. De hypothese van dit onderzoek was dat een verstoorde miRNA regulatie een cruciale rol speelt in de verstoorde longweefselherstelreactie in COPD patiënten.

COPD is een chronische longziekte die gekenmerkt wordt door luchtwegvernauwing en longemfyseem. Opvallend is dat de luchtwegvernauwing mede veroorzaakt wordt door toegenomen bindweefselproductie, terwijl longemfyseem juist veroorzaakt wordt door schade aan het longweefsel en verminderd bindweefselherstel. Deze abnormale weefselherstelreactie in COPD wordt veroorzaakt door blootstelling aan toxische stoffen waaronder sigarettenrook. Longfibroblasten spelen een essentiële rol in de bindweefsel homeostase en weefselherstel, waarbij transforming growth factor beta (TGF-?) een belangrijke regulerende rol speelt. Het is ook gesuggereerd dat versnelde longveroudering een rol speelt bij COPD vanwege de overeenkomsten tussen veranderingen die optreden in de longen op oudere leeftijd en bij COPD patiënten, maar dan op relatief jongere leeftijd.
Dit proefschrift is gericht op de rol van microRNAs (miRNAs) bij (abnormaal) weefselherstel bij COPD en longveroudering. MiRNAs zijn kleine moleculen die de productie van specifieke eiwitten kunnen remmen en daarmee de functie van cellen en weefsels beïnvloeden. De hypothese van dit onderzoek was dat een verstoorde miRNA regulatie een cruciale rol speelt in de verstoorde longweefselherstelreactie in COPD patiënten.
Voor 106 miRNAs, waaronder miR-455-3p, miR-21-3p en miR-27a-5p, vonden we TGF-?-geïnduceerde expressie veranderingen in longfibroblasten. Vervolgens hebben we onderzocht welke genen door miRNAs worden getarget in longfibroblasten. Deze celtype-specifieke miRNA-targetgenen noemen we het miRNA-targetoom. Uit deze miRNA-targetoom analyse is gebleken dat de voorspelde targetgenen van miR-455-3p en miR-21-3p een rol spelen in TGF-? en/of Wnt signalering. Dit suggereert dat deze TGF-?-gereguleerde miRNAs in longfibroblasten de bindweefsel homeostase en het longweefselherstel kunnen beïnvloeden en op die manier kunnen bijdragen aan longziekten.
Het TGF-? effect was voor de meeste miRNAs vergelijkbaar in COPD en controle longfibroblasten. Echter, voor miR-148b-3p, miR-589-5p en miR-376b-3p werd een tegengesteld TGF-? effect gevonden, wat aangeeft dat COPD en controle fibroblasten anders reageren op TGF-?. Daarnaast vonden we een verhoogde miR-660-5p expressie in COPD vergeleken met controle longfibroblasten. Uit eerder onderzoek is gebleken dat MDM2 een direct targetgen is van miR-660-5p. Omdat MDM2 betrokken is bij de afbraak van p53, zou miR-660-5p-gereguleerde afname van MDM2 de celdeling en motiliteit van longfibroblasten kunnen beïnvloeden. Aangezien de toename van p53 eiwit in een eerdere studie ook gerelateerd was aan longemfyseem, zou de toegenomen miR-660-5p expressie in COPD longfibroblasten één van de onderliggende mechanismen kunnen zijn van het verstoorde weefselherstel in COPD.
Naast TGF-?, speelt actief roken ook een belangrijke rol bij COPD. We vonden een verlaagde miR-335-5p expressie in longfibroblasten van actieve rokers vergeleken met ex-rokers. Dit effect was ook aanwezig in longweefsel van patiënten en luchtwegbiopten van gezonde vrijwilligers. In het miRNA-targetoom van longfibroblasten zijn de miR-335-5p targetgenen Rb1, CARF en SGK3 gevonden, welke alle drie in eerdere studies al bewezen directe targetgenen van miR-335-5p waren. Vervolgonderzoek moet uitwijzen of de verlaagde miR-335-5p expressie in longfibroblasten door actief roken de functie van deze cellen beïnvloedt via deze targetgenen.
In luchtwegbiopten van gezonde individuen vonden we leeftijdsgeassocieerde expressie veranderingen voor 285 genen en 27 miRNAs, inclusief miR-146a-5p, miR-146b-5p en miR-142-5p. De genen waren betrokken bij verschillende kenmerken samenhangend met toenemende leeftijd en bij synaps-gerelateerde processen. RIMS2, een synaps-gerelateerd gen, was negatief gecorreleerd met miR-146a-5p en miR-146b-5p expressie, wat duidt op een directe interactie tussen deze leeftijdsgeassocieerde miRNA en gen expressie veranderingen.
Een overzicht van de belangrijkste bevindingen van dit proefschrift zijn weergegeven in de figuur. Deze studies tonen aan dat veranderingen in miRNA expressie betrokken zijn bij abnormale weefselherstel in COPD en bij veranderingen in de long bij toenemende leeftijd en vormen een goede basis voor verder onderzoek naar deze complexe rol.

Voortgekomen uit onderzoek 3.2.12.044