VISI (2012) 20 (1) 838-852
Peranan Subtipe miRNA pada Keadaan Post Infark MiokardiumChristine Verawaty SibueaABSTRACTmicroRNAs (miRNAs) are single strands of non-coding RNA molecules consisting of 20-24 nucleotides, and a post-transcriptional regulator of gene expression by inhibiting translation of mRNA in protein synthesis or causing mRNA degradation. Many studies have found the function of miRNAs in regulating various growth and physiological functions and pathological conditions, even when miRNAs increasingly involved in the regulation of physiological and pathological conditions of the heart. In the pathophysiology of myocardial infarction, many subtypes Mirna have an important role, as well as on the state of post-myocardial infarction. Some cardiacspecific miRNAs, including mir-1, mir-133a, and mir-208, plays an important role in maintaining growth and cardiac function, and in many previous studies mir-1, mir-133a, mir-499, and mir-208 high in the blood of patients with myocardial infarction compared with those from patients without myocardial infarction. In addition, mir-21 has a protective effect against ischemia-cell apoptosis. To test miRs role in human pathology, most studies using high-through put method to analyze the expression of mir in clinical samples. Right now, AntimiRNA oligonucleotides have become the tools necessary to research miRNAdan also been suggested to be a potential therapeutic agent.-------------Key Words: microRNA, myocardial infarction, cardiacspecific miRNAs, antimiRNAPendahuluanMicroRNAs (miRNAs) adalah untaian tunggal molekul RNA non-coding yang terdiri dari 20-24 nukleotida, dan merupakan regulator ekspresi gen paska transkripsi.1,2 Dengan bekerja pada pada mRNA, mereka menghambat translasi mRNA dalam sintesis protein atau menyebabkan degradasi mRNA. miRNAs telah ditemukan untuk mengatur berbagai fungsi perkembangan dan fisiologis (misalnya diferensiasi stem sel, neurogenesis, haematopoiesis, immunoreaksi, dan metabolisme (Fazi dan Nervi, 2008; Williams, 2008). Mereka terkait dengan berbagai kondisi patologi; seperti kanker, penyakit autoimun, inflamasi dan gangguan neurodegeneratif (Williams, 2008). Ada bukti yang menunjukkan bahwa miRNAs juga semakin terlibat dalam regulasi fisiologis dan kondisi patologis jantung (Scalbert dan Bril, 2008). 1Infark miokardium telah lama menjadi penyebab utama kematian di negara maju.Infark miokardium yang disebabkan oklusi arteri koroner merupakan penyebab utama morbiditas dan mortalitas manusia. Hal ini dikarenakan hilangnya aliran darah ke otot ventrikel kiri jantung setelah infark miokardium.3,4 Ada diperkirakan sebanyak 1.000 miRNAs disandikan oleh genom manusia.4 Beberapa laporan terbaru menunjukkan bahwa miRNAs memainkan peran penting dalam patofisiologi infark miokardium. Yang et al. menemukan bahwa mir-1, meningkat di dalam jantung manusia dengan penyakit jantung koroner dan di dalam jantung tikus dengan infark miokardium. Perubahan ekspresi hasil mir-1 di dalam jantung manusia dengan penyakit arteri koroner masih kontroversial, karena penelitian terbaru telah menunjukkan bahwa ekspresi mir-1 cenderung down regulated di dalam jantung manusia dengan penyakit arteri koroner. Keterlibatan potensi miRNAs di infark miokardium juga disarankan dalam penelitian mir-126 pada tikus, di mana Wang et al. telah menemukan bahwa tingkat kelangsungan hidup pada tikus mir-126 setelah infark miokardium berkurang secara signifikan dibandingkan pada tikus liar. Peneliti juga menemukan bahwa mir-29 memainkan peran penting dalam fibrosis jantung selama proses perbaikan setelah infark miokardium. Dalam iskemia reperfusi in vitro, ditemukan bahwa, di dalam hati tikus yang diinjeksikan dengan mir-21, ukuran infark miokardium setelah iskemia reperfusi in vitro berkurang. Hebatnya, ekspresi mir-21 secara signifikan down regulated di daerah infark, tapi up regulated di daerah-daerah perbatasan. 5 Tabel 1 Studi tentang delesi miRNA-encoding genes dan gen yang berhubungan 6Genes deletedFunctionsTarget GenesPhenotype after gene deletion
Dicer-1Further process pre-miRNA to produce mature miRNALethality in early embryonic stages, depletion of
multipotent stem celss, embryonics stem cells
unable to diffrentiate, lost of epigenetic silencing
of centromeric sequences.
Agronaute-2A core component of the functional miRNA-includedLethality at mid-gestation, lethality in early
silencing complex (miRISC)embryonic stages.
Dgcr8a cofactor that is required for Drosha functionLethality ie early embryonic stages, embryonic
stem cells unable to differentiate.
Mir-1-2Encodes miR-1, promotes muscle cell differentiation,HAND2, IRX5Cardiac morphogenetic and electrophysiological
inhibits cell proliferation, controls the thickness ofdefects, fatal with variablepenetrance.
the ventricular wall
Mir-126Spesifically expressed in endothelium, governs vascularspred-1Leaky vessels, hemorrhage and partial embryonic
integrity and angiogenesislethality, due to a loss of vascular integrity and
defects in endothelial cell proliferation, migration
and angiogenesis; the subset of mutant animals
that survive displays ? Defective cardiac neovascu-
larization after myocardial infarction.
Mir-150Spesifically expressed in mature lymphocytes, modula-c-MybExpanded lymphocyte B1 population, decreased
tes lymphocyte differentiation and immune response.lymphocyte B2, increased immunoglobulin pro-
duction and increased c-Myb.
Nir-155prominently expressed in many hemopoietic cell types,c-MAFDefective adaptive immunity,fibrosis and
involved in mammalian innate and adaptive immunity, infiltration of the lung, defects in germinal centre
viral infection and oncogenesis.reaction (decreased interleukin-2, interferon-),
decreased production of immunoglobulin.
Mir-223nearly exclusively expressed in bone marrow, modulatesMef2cneutrophilia, which could be due to expanded
hematopoietic diffrentiation as induced during leneageneutrophil progenitor population and senescent
diffrentiation, a fine-tuner ofgranulocyte production and characteristics.
the inflammatory responses.
Biogenesis microRNAs miRs pendek ( 22 nukleotida) ditemukan sebagai regulator pada elegans caenorhabditis. 2,3,7,8,9,10 Segera setelah penemuan mereka, peran penting dalam mengatur ekspresi gen pada spesies lain, termasuk manusia telah dibuktikan. Setiap miR mampu mengganggu ekspresi gen beberapa target dan sering terlibat pada jalur yang sama. Oleh karena itu telah dihitung bahwa sekitar 30% dari gen manusia diatur oleh miRs. Sebaliknya, gen masing-masing dapat menjadi target beberapa miRs. Lebih dari 50% kasus terorganisir dalam transkripsi polisistronik. Mereka sering terlokalisasi antara urutan intronik atau intergenik region. Transkripsi mereka berada di bawah kendali faktor transkripsi klasik dan dioperasikan oleh RNA polimerase II atau III. Transkrip primer (mir primer) sampai dengan 1000 nukleotida panjang, dengan struktur hair pin pendek di tengah dan mengalami pembelahan endonucleolitic oleh enzim ribonuklease III yaitu Drosha, dan bertindak sebagai kofaktor yaitu DGCRG8/Pasha. Kemudian diekspor ke sitoplasma oleh Exportin 5/RanGTP. Di dalam sitoplasma pra-mir mengalami perpecahan endonukleolitik kedua oleh Dicer dengan produksi matur double stranded mir. Salah satu filamen dari mir matur (untai pemandu) dimasukkan ke dalam RNA Silencing Interfering Complex (RISC) melalui interaksi dengan protein Argonaute dan diarahkan ke urutan komplementer lokal di wilayah 3 UTR dari mRNA target. Aturan susunan tidak diperlukan antara mir dan mRNA. 2,7,10
Gambar 1 : Mekanisme biogenesis dan maturasi miRNA 7Patogenesis Infark MiokardiumSemua manifestasi klinis fenomena infark miokardium sama, yaitu ketidakseimbangan antara kebutuhan oksigen miokard dan suplai darah. Patogenesis bentuk infark miokardium merupakan hasil dari kombinasi variabel tingkat penyumbatan arteri koroner dengan konsekuensi pengurangan cadangan pembuluh darah koroner dan peningkatan konsumsi oksigen miokard. Saat ini ditetapkan bahwa penyumbatan arteri koroner adalah salah satu hasil dari lesi aterosklerotik di pembuluh koroner konduktansi epikardial dengan atau tanpa vasokonstriksi (angina stabil kronis) atau vasokonstriksi akibat resistensi pembuluh koroner (penyakit jantung sindrom X). Bentuk unstable dari Ischemia Heart Disease, secara umum diindikasikan sebagai acute coronary syndromes (ACS), termasuk unstable angina, non-ST-elevation myocardial infarction (NSTEMI) dan ST-elevation myocardial infarction (STEMI). Dalam banyak kasus ACS, terdapat gangguan dari plak aterosklerotik koroner atau oklusi trombus. Konsekuensi berkepanjangan oklusi arteri koroner di ACS diwakili oleh nekrosis miokard, yaitu infark miokardium. Iskemia miokard akut atau kronis dapat dipengaruhi oleh berbagai mekanisme seperti myocardial stunning, myocardial hibernation, preconditioning dan postconditioning. Istilah myocardial stunning mengacu pada keadaan gangguan fungsi miokard setelah iskemia berkepanjangan bahkan setelah pemulihkan aliran koroner normal. Myocardial hibernation adalah kondisi ketenangan metabolik tanpa aktivitas kontraktil dari segmen miokard hipo-perfusi kronis. Setelah periode iskemia miokard, ventrikel lebih tahan terhadap iskemia berkepanjangan: fenomena ini disebut preconditioning. Postconditioning mengacu pada perlindungan terhadap cedera reperfusi iskemia, terjadi modulasi munculnya kembali aliran darah normal setelah oklusi arteri koroner berkepanjangan di infark miokardium. Iskemik kronis merupakan disfungsi ventrikel kiri, menunjuk sebuah kondisi yang dicirikan dengan pembesaran ventrikel kiri dengan penurunan fungsi sistolik dan diastolik ventrikel kiri akibat luka akinetik infark miokardium sebelumnya dan atau dengan tingkat myocardial stunning, myocardial hibernation, untuk iskemia berulang atau kronis. Faktor risiko untuk penyakit jantung iskemik dapat dibagi menjadi faktor resiko "konvensional" : merokok, hipertensi, hiperlipidemia, resistensi insulin dan diabetes, penurunan aktivitas obesitas, fisik dan faktor risiko "novel" termasuk high sensitivity C-reaktive protein (hsCRP), homosistein dan lipoprotein. Pencegahan primer dan sekunder penyakit jantung iskemik terdiri dari pengendalian faktor risiko. Salah satu yang paling penting dari mereka diwakili oleh hiperkolesterolemia. Baru-baru ini dikembangkan obat: statin dan ezetimibe telah dibuktikan untuk dapat memperoleh penurunan yang signifikan tingkat kolesterol dan banyak uji klinis baru-baru ini bermanfaat menurunkan kadar kolesterol bahkan pada subyek dengan tingkat basal normal. Namun obat ini dapat memiliki efek samping yang tidak diinginkan. Penelitian obat anti-kolesterol baru, lebih mujarab dan ditoleransi dengan menggunakan senjata yang berasal dari studi mir dan teknologi antisense oligonukleotida. Hal ini dimungkinkan untuk menggunakan terapi mir berbasis menargetkan target Sterol Regulatory Element Binding Protein 1 (SREBP1), sebuah protein yang terlibat dalam pengembangan dan pemeliharaan hiperlipidemia dan hiperkolesterolemia. 7Tabel 2 : miRNA yang terlibat dalam patogenesis Penyakit Jantung Koroner dan aplikasi klinis potensial lainnya 7MiRTargetsPathogenetic PathwayFirst AuthorYearJournal
miR-29Collagents type 11, type 12 and Post-MI fibrosisVan Rooij E2008PNAS
type 31, Fibrillin-1
miR-21Spry 1Fibroblast-driven myocardialThum T2008Nature
Fibrosis
miR-208THRAP-1Post-MI heart failureVan Rooij E2007Science
miR-1Connexin 43, kir 2.1Post-MI cardiac arrhythmiasYang B2007Nat Med
miR-21PTEN, Bel-2Post-angioplasty restenosisJi R2007Circ Res
let-7Thrombospondin-1AngiogenesisKuebacker A2007Circ Res
miR-27Thrombospondin-1AngiogenesisKuebacker A2007Circ Res
miR-126Spred-1AngiogenesisWang S2008Dev Cell
miR-210Ephrin A-3AngiogenesisFasanaro P2008J Biol Chem
miR-1Delta-like-1Stem cell fate determinationIvey KN2008Cell Stem Cell
miR-133Delta-like-1Stem cell fate determinationIvey KN2008Cell Stem Cell
Spry 1Sprouty homologue 1.
THRAP-1Thyroid Hormone Receptor Assosiated Protein 1.
PTENPhosphatase and Tensin homologue.
mir-29 disajikan dalam fibroblas jantung dan ekspresinya berada di bawah kontrol Transformasi Growth Factor Beta (TGF-). TGF- adalah salah satu penentu utama fibrosis jantung yang bertindak sebagai pengatur utama produksi kolagen di miokardium. Para penulis menemukan bahwa TGF- menginduksi downregulation mir-29. Banyak ECM protein seperti Fibrillin-1, tipe Kolagen 11, Kolagen tipe 12 dan tipe Kolagen 31 telah diidentifikasi sebagai target mir-29, menyebabkan pengurangan mir-29 melalui antagomiRs dan menemukan peningkatan mRNA kolagen. Selain itu memicu penurunan tingkat mRNA kolase dalam kultur fibroblas melalui over-ekspresi mir-29. Studi ini menggarisbawahi kemungkinan peluang terapi baru untuk mengurangi reaksi fibrosis setelah infark miokardium dan konsekuensi patofisiologis yang tidak diinginkan. Hasil Van Rooij's baru-baru ini dikonfirmasi oleh Wang dkk. dalam sebuah penelitian bertujuan untuk mengungkap aspek molekul reverse remodeling pada tikus.Para penulis juga menemukan bahwa, dalam suatu model tikus dengan gagal jantung, ada upregulation mir-21 tapi mir ini terlokalisir terutama di fibroblast dengan tingkat yang rendah hanya di kardiomiosit. Target mir-21 adalah Spry-1 (sprouty homolog 1), penghambat jalur ERK / MAP kinase signaling. ERK / MAP kinase jalur memberikan peranan penting dalam mengatur kelangsungan hidup fibroblas dan sekresi faktor pertumbuhan, mengendalikan tingkat fibrosis miokard. 7MicroRNAs dan Infark MiokardSetelah oklusi tiba-tiba arteri koroner, terjadi nekrosis miokard. Perpanjangan cedera otot jantung tidak hanya penyumbatan untuk daerah yang disediakan oleh arteri koroner saja, tetapi juga oleh karena lama iskemia dan besarnya jaminan sirkulasi. Saat ini diyakini bahwa sebagian kecil dari kardiomiosit mati pada saat reperfusi, melalui beberapa mekanisme termasuk cepat pulihnya pH fisiologis, kelebihan kalsium intraseluler, generasi spesies oksigen reaktif, reenergization mithocondrial dan afflux sel-sel inflamasi. Secara global jenis ini disebut cedera reperfusi miokard, dan apoptosis seharusnya menjadi mekanisme terkemuka sekarang. Adalah mungkin untuk mengurangi cedera reperfusi miokard, di tingkat eksperimental, untuk target (dengan sirnas) apoptosis protein terkait seperti Fas.7 Salah satu faktor penentu utama kurangnya kontraktilitas dan perbaikan negatif setelah infark miokardium adalah fibrosis peningkatan matriks ekstraseluler (ECM). Meningkatnya kekakuan fibrosis miokard menyebabkan disfungsi diastolik, memberikan kontribusi pada hilangnya fungsi pompa dan mencegah perbaikan miokard. Ini juga merupakan faktor predisposisi untuk aritmia jantung melalui kelainan pada jantung konduktansi. Fibrosis setelah infark miokardium merupakan hasil dari transformasi fenotipik fibroblas miokard ke myofibroblasts mensekresi molekul ECM. Rooij et al Van. menguraikan peran microRNAs dalam reaksi fibrosis untuk MI dalam sebuah karya. 4Infark miokardium merupakan penyebab terkemuka di dunia morbiditas dan kematian. Sebuah diagnosis dini dan benar mungkin memerlukan inisiasi segera terapi reperfusi yang berpotensi mengurangi tingkat kematian. Biomarker yang digunakan untuk menegakkan diagnosa pada pasien dengan infark miokardium, sebagian besar adalah analisa protein miokard dan penting untuk diagnosis infark miokardium. Biomarker seperti isoenzim creatine kinase-MB, mioglobin jantung, dan troponin telah banyak diterapkan dalam diagnosis klinis. Di antaranya, troponin jantung saat ini dianggap sebagai gold standard untuk diagnosis infark miokardium. Namun, eksplorasi biomarker baru dengan sensitivitas tinggi dan spesifisitas dalam diagnosis awal infark miokardium tidak pernah berhenti. microRNAs (miRNAs) adalah kelas dari RNA noncoding 19-25-nukleotida yang telah terlibat dalam mengatur proses diversecellular, seperti proliferasi, diferensiasi, pengembangan, dan kematian sel. Meskipun fungsi biologis miRNAs tidak sepenuhnya dipahami, jelas bahwa beberapa miRNAs hadir secara jaringan atau sel-spesifik. Beberapa cardiacspecific miRNAs, termasuk mir-1, mir-133a, dan mir-208, memainkan peran penting dalam mempertahankan pembangunan dan fungsi. mir-499 dan-mir 208 secara khusus dipresentasikan dalam jantung, sedangkan mir-1 dan mir-133a dipresentasikan jantung dan otot rangka. mir-1, mir-133a, mir-499, dan mir-208 tinggi dalam darah dari pasien dengan infark miokardium dibandingkan dengan mereka yang berasal dari pasien tanpa infark miokardium. Penerima analisis karakteristik lebih lanjut menunjukkan bahwa keempat miRNAs mungkin biomarker baik untuk diagnosis infark miokardium. Hasil ini sebagian didukung oleh laporan yang sangat baru yang mir-1 secara signifikan lebih tinggi dalam plasma dari pasien infark miokardium dibandingkan dengan subyek non- infark miokardium. Namun, hasil ekspresi profil sebelumnya mengungkapkan adanya mir-1, mir-133a, dan mir-499 dalam otot rangka sehingga mir-1 dan mir-133a pada otot rangka yang bahkan lebih tinggi daripada yang di dalam jantung. Hasil dari percobaan hewan menunjukkan bahwa peningkatan kadar plasma ketiga miRNAs mungkin karena cedera otot rangka, menunjukkan bahwa mir-1, mir-133a, dan mir-499 juga bisa dilepaskan dari otot rangka injured selama prosedur operasi dan dengan demikian kurang kekhususan-mutlak. Iskemia miokard adalah suatu kondisi di mana aliran darah ke jantung koroner berkurang, yang menyebabkan kekurangan oksigen dan pasokan nutrisi ke jantung. Dalam pengaturan klinis, reperfusi jantung iskemik dicapai dengan angioplasti primer, sebuah proses yang, jika diinduksi awal, menyelamatkan sebagian besar dari infark miokardium. Namun, hal ini sering dikaburkan oleh proses yang merugikan seperti cedera yang menakjubkan miokard dan remodeling jantung, hipertrofi ventrikel yaitu, fibrosis interstisial, disfungsi kontraktil, peradangan, dan dilatasi ruang. Baik kardiomiosit dan non-miosit yang terkena, dan pada tingkat molekuler, beberapa sistem sinyal ekstra dan intraselular yang terlibat, merancang banyak faktor yang menentukan manifestasi fenotipik akhir dari cedera dan prognosis penyakit. Pada fase akut miokard-reperfusi iskemia (I/R), aktivasi metaloproteinase matriks (MMPs) memungkinkan degradasi kolagen sehubungan dengan urat saraf dan pembelahan membrane sekitar miosit nekrotik merupakan prasyarat untuk invasi dan proliferasi sel, misalnya fibroblast, inflamasi, dan sel-sel vaskular untuk memastikan perbaikan jaringan dan pembentukan parut. Hal ini untuk kepentingan klinis dalam memahami proses mengidentifikasi terapi baru untuk mencegah cedera ventrikel dan remodeling maladaptif dan disfungsi dalam menanggapi I/R. Dalam hal ini, studi oleh Roy et al. membuka aspek novel dengan menunjukkan bahwa-microRNA 21 (mir-21) meningkatkan susunan dalam fibroblas jantung setelah I/ R injured dan ada yang berpotensi memainkan peran penting dalam mengatur jalur sinyal utama dan efektor hilir mereka. Roy dkk., menggunakan laser microdiseksi menangkap, melaporkan induksi mir -21 khusus di zona infark jantung dikenakan ke I/R. Sebagai target langsung mir-21 di fibroblas, penulis mengidentifikasi homolog phosphatase and tension homologue (PTEN), dan protein fosfatase, yang secara negatif mengatur PI3K-Akt signaling serta jalur sinyal lain dan mempengaruhi fitur seluler seperti kelangsungan hidup, pertumbuhan, metabolisme, sintesis protein, dan aktivitas sekresi. Represi mir-21-dependent PTEN menyebabkan induksi signifikan PI3K dan aktivitas Akt ditinggikan. Down regulated mir-21 di daerah infark dihambat oleh preconditioning iskemik, cara perlindungan jantung. Ekspresi mir-21 melalui adenovirus mengekspresikan mir-21 (Ad-mir-21) menurunkan ukuran infark miokard sebesar 29% pada 24 jam dan menurunkan dimensi ventrikel kiri di 2 minggu sesudah infark miokardium. Menggunakan kedua pendekatan gain-of function dan loss-of-function di jantung kultur miosit, kami mengidentifikasi bahwa mir-21 memiliki efek perlindungan terhadap iskemia-apoptosis sel yang dikaitkan dengan kematian sel gen target dan protein aktivator jalur 1. Dampak perlindungan mir-21 terhadap kerusakan miosit akibat iskemia jantung selanjutnya dikonfirmasikan in vivo dengan apoptosis di perbatasan dan daerah infark dari jantung tikus setelah pengobatan dengan Ad-mir-21. Jaringan elemen laser ditangkap dari tempat infark menunjukkan induksi mir-21. Dalam penelitian hibridisasi in situ menggunakan probe mir-21-spesifik diidentifikasi daerah infark jantung. Imunohistokimia data menunjukkan bahwa fibroblas jantung (CF) adalah tipe sel utama di zona infark. Studi dengan CF isolasi menunjukkan bahwa fosfatase dan homolog tensin (PTEN) adalah target langsung mir-21. Modulasi ekspresi mir-21 diatur metalloprotease matriks-2 (MMP-2) melalui jalur PTEN. Terdapat penurunan tajam dalam ekspresi PTEN di zona infark. Penurunan ini dikaitkan dengan peningkatan ekspresi MMP-2 di daerah infark. Dapat disimpulkan bahwa mir-21 mengatur ekspresi MMP-2 di CF dari zona infark melalui jalur PTEN. 7 Lokalisasi mir-21 di bagian jantung dicapai dengan menggunakan analisa hibridisasi in situ. (A) mir-21 (biru) terbukti di wilayah infark (i). Fibroblast mewakili tipe sel utama di wilayah ini diidentifikasi menggunakan analisis imunohistokimia dengan antibodi anti-vimentin (coklat) (ii,) mir-21 (i)] tidak jelas di bagian serial ketika LNA probe miRNA ini digunakan (iii). (B) gambar dari daerah non-infark tidak menunjukkan atau sinyal lemah (biru) untuk (i) mir-21. Distribusi fibroblas dan miosit dalam infark non-(kontrol) ditunjukkan dengan menggunakan anti-vimentin (ii, coklat, fibroblas), atau aktin anti-otot (iii coklat, miosit) antibodi pewarnaan imunohistokimia.11 miRNAs dan Apoptosis KardiomiositKehilangan miosit jantung akibat kematian sel apoptosis adalah umum untuk iskemi miokard, hipertrofi jantung, dan kegagalan jantung. Semakin banyak bukti menunjukkan bahwa regulator apoptosis miRNAs juga terlibat dalam penyakit jantung. Baru-baru ini ditunjukkan bahwa level mir-1meningkat pada infark miokardium dimana apoptosis memainkan peran penting dalam perubahan yang merugikan jantung. Selain miRNAs merangsang hipertrofi; -mir 1, mir-133, dan mir-21, dikenal sebagai regulator apoptosis. miRNAs lain seperti mir-195, mir-18b, dan mir-208 yang mengatur hipertrofi, juga memiliki potensi untuk mengatur apoptosis, meskipun data percobaan masih kurang. Menurut prediksi bioinformatika, mir-195 bisa menekan beberapa gen kelangsungan hidup termasuk gen Bcl-2, gen E2F, Akt, dan NF2, sebagai regulator proapoptosis. Demikian pula, mir-18b juga memiliki potensial untuk mengatur beberapa gen antiapoptosis, termasuk Akt, Sp1 Bcl-2, E2F, dan IGF1. 10
miRNA dan AntimiRNAPeran miRNAs dalam patogenesis jantung dan pembuluh bertujuan kepada kemungkinan miRNAs sebagai target untuk pengobatan penyakit jantung. Untuk mencapai itu, strategi untuk memanipulasi miRNAs dengan mempengaruhi ekspresi mereka, stabilitas, dan fungsi diperlukan. Strategi melibatkan pendekatan gain-of function dan loss-of-function. Beberapa teknologi yang inovatif telah dikembangkan untuk tujuan ini selama beberapa tahun terakhir. Pengadaan miRNAs buatan Beberapa miRNAs menurun ekspresinya dalam jaringan kardiovaskular dan koreksi ekspresi miRNAs ini dengan "terapi penggantian" mungkin merupakan pendekatan yang efisien. Pengenalan miRNAs sintetis ke dalam sel sebagai gain-of function telah terbukti layak dalam banyak kondisi. AntimiRNA oligonukleotida antisense inhibitor merupakan artifisial komplementer oligonukleotida dirancang untuk menargetkan miRNAs. Dengan cara ini, AntimiRNA oligonukleotida menghapuskan target miRNAs. Hal ini mengakibatkan inhibisi spesifik mirna, memperkuat strategi loss-of-function untuk mengganggu ekspresi. Ketika miRNA terpasang dengan gugus kolesterol dan dapat memsuki sel, AntimiRNA oligonukleotida itu disebut "antagomirs". Antagomirs dapat digunakan untuk mengikat miRNAs yang tidak diinginkan dan telah terbukti mampu membungkam miRNAs di jantung tikus. Saat ini, AntimiRNA oligonukleotida telah menjadi alat yang diperlukan untuk penelitian miRNAdan juga telah diusulkan untuk menjadi agen terapi yang potensial. Ebert et al. menemukan pendekatan inovatif dengan fakta bahwa interaksi antara miRNA dan target tergantung pada pasangan basa di posisi 2-8 dari miRNA. Para penulis mengikatkan miRNA ke 3'UTR didorong oleh promotor sitomegalovirus, yang dapat menghasilkan ekspresi berlimpah transkrip inhibitor kompetitif dan hal ini mencegah pembelahan RNA jenis gangguan dan degradasi RNA. Gen masing-masing mungkin beregulasi oleh beberapa miRNAs. Hal ini menunjukkan bahwa tindakan miRNAs adalah mengikat urutan tertentu tetapi tidak spesifik sama, demikian juga, AntimiRNA oligonukleotida. Hal ini merupakan kendala bagi pengembangan sebagai obat karena mereka mungkin menimbulkan efek samping yang tidak diinginkan dan toksisitas. Untuk mengatasi masalah ini, dikembangkan mir-Mask yang dirancang untuk menjadi persis antisense ke miRNA endogen pada 3'UTR dari mRNA target. Setelah diperkenalkan ke dalam sel, mir-mask dapat membentuk dupleks dengan mRNA target dengan afinitas yang lebih tinggi dari miRNA endogen. Dengan cara ini, tindakan mir-Mask sebagai pelindung target memblokir miRNA akibat dari efek represif yang dihasilkan oleh miRNA itu. 10
Rancang Studi microRNAUntuk menguji peran miRs dalam patologi manusia, kebanyakan studi menggunakan metode high through put untuk menganalisis ekspresi mir dalam sampel klinis. Profil miRs merupakan tantangan bagi beberapa alasan. Pertama, teknik konvensional digunakan untuk profiling mRNA harus disesuaikan dengan molekul yang sangat pendek (dalam jangkauan primer PCR konvensional), dengan perbedaan minimal dalam urutan antara satu sama lain (kadang-kadang hanya satu nukleotida), dengan berbagai temperatur leleh dan tanpa ekor poli A pada ujung 3. Namun, banyak metode telah dikembangkan menunjukkan semakin pentingnya miRs profil dalam penelitian dan dalam aplikasi diagnostik dan terapi yang potensial. Secara historis, Northern Blotting metode terlebih dahulu. Northern Blotting memiliki keunggulan untuk mendapatkan pemisahan molekul yang berbeda dalam rangka untuk mengidentifikasi mereka dan memberikan beberapa informasi tentang dimensi yang berguna untuk membedakan antara pra-mir dan bentuk dewasa. Metode High trough puts diwakili oleh microarray microRNA dan QRT-PCR. Sebuah studi microarray adalah teknik untuk mRNA atau mir profiling berdasarkan beberapa, reaksi hibridisasi simultan, antara amobil probe (biasanya terlihat di permukaan slide kaca) dan sasaran diberi label. Dalam microarray mir target adalah miRs diekstraksi dari sampel biologis dan probe yang sintetis, pendek, oligonukleotida melengkapi. Croce et al. adalah yang pertama untuk menerapkan teknik untuk mir profil pada tahun 2004. Amplifikasi target sebelum hibridisasi memberikan kesulitan karena ketidakmungkinan untuk menggunakan primer PCR konvensional karena mereka berada dalam rentang dimensi yang sama template. Setting optimal kondisi hibridisasi adalah penting juga, karena array harus membedakan antara molekul yang terkadang berbeda hanya untuk satu nukleotida. Selain itu, kelompok bahan kimia tambahan tidak boleh mengganggu hibridisasi dan harus memberikan sinyal cukup kuat untuk dideteksi. Keuntungan utama dari microarray mir adalah, dalam sintesis, diwakili oleh kekhususan tinggi reaksi, sedangkan kelemahannya utama adalah diwakili oleh sensibilitas rendah. Saat ini dapat diisolasi, label dan mempersiapkan mikroarray microRNA untuk mengkarakterisasi miRs untuk diagnostik, prognostik dan penatalaksanaan. Kuantitatif-RT-PCR adalah metode lain high through put yang menyajikan beberapa kesulitan teknis utama (karena sesak template) bila diterapkan untuk mempelajari miRs. Kebanyakan makalah penelitian ilmiah menerbitkan penggunaan microarray mir dikombinasikan dengan analisis statistik sebagai metode high through put yang disukai. Namun masing-masing metode ini hanya memberikan bukti bahwa ekspresi diubah atau pemrosesan dari beberapa miRs terlibat dalam penyakit manusia tertentu. Untuk membangun peran kausal dalam patogenesis penyakit tertentu langkah selanjutnya adalah diwakili oleh validasi hasil yang diperoleh dalam fase pertama melalui metode alternatif sebagai QRT-PCR (jika kita awalnya digunakan microarray atau sebaliknya) atau Northern Blotting. Setelah terfokus pada sejumlah calon beberapa miRs maka dimulai "in silico", target miRs disregulasi diendapkan pada database line dan untuk menguraikan hipotesis patogenesis. Akhirnya, ada perkembangan in vitro dan in vivo model overekspresi atau downregulation dari miRs yang dipilih. 7Tabel 3:Metode Profilling miRNA 7
AdvantagesDisadvantagesRequires RetroHigh-through-out
Transcript.
NorthernSupplies both qualitative and quantitativeLaboriousNoNo
Blottinginformation High specificityLow sensibility
qRT-PCRHigh sensibilityRequires sampleYesYes
Requires low starting amount of total RNAmanipulation (retro
Allows discrimination between miRs that transcription)
differ only by few nucleotidesTechnically challenging
MicroRNASpecificity
microarrayEase of automationLow sensibilityOptionalYes
It is able to study hundred of miRs in Requires high starting
a single experimentamount of total RNA
Bead based SpecificityRequires a flow cytometerYesYes
methodeRequires high starting amount of total RNARequires both amplification
and hybridization steps
MIRAGEAllows identification of new miRsRequires both amplificationYesYes
and hybridization steps
Requires sequencing
RAKEHigh sensibilityRequires an amplificationNoYes
Allows discrimination between miRs that step to magnify the signal
differ only by few nucleotides
No sample manipulation
qRT-PCR:Quantitative Real Time PCR
MIRAGE:MicroRNA serial Analysis of Gene Expression
RAKE:RNA primed-Array-based Klenow Enzyme assay
Kesimpulan dan Saran Mengingat bahwa banyak penyakit yang ditandai oleh ekspresi mir abnormal, miRs dapat digunakan sebagai penanda diagnostik dan prognostik baru. Beberapa cardiacspecific miRNAs, termasuk mir-1, mir-133a, dan mir-208, memainkan peran penting dalam mempertahankan pembangunan dan fungsi. mir-499 dan-mir 208 secara khusus dipresentasikan dalam jantung, sedangkan mir-1 dan mir-133a dipresentasikan jantung dan otot rangka. mir-1, mir-133a, mir-499, dan mir-208 tinggi dalam darah dari pasien dengan infark miokardium dibandingkan dengan mereka yang berasal dari pasien tanpa infark miokardium. mir-21 memiliki efek perlindungan terhadap iskemia-apoptosis sel yang dikaitkan dengan kematian sel gen target dan protein aktivator . Identifikasi miRNA sangat diperlukan untuk menemukan awal dan diferensial diagnosis penyakit yang ditandai dengan tingkat abnormal miRs tertentu pada jaringan atau lebih baik, dalam serum. Untuk menguji peran miRNA dalam patologi manusia, kebanyakan studi menggunakan metode high through put untuk menganalisis ekspresi mir dalam sampel klinis. Saat ini juga, AntimiRNA oligonukleotida telah menjadi alat yang diperlukan untuk penelitian miRNAdan juga telah diusulkan untuk menjadi agen terapi yang potensial. DAFTAR PUSTAKAArdekani, Ali M, Moslemi, Mozhgan. The Role of MicroRNAs in Human Diseases. J Med Biotech. 2010; 2: 161-179BOTJANI, E. MicroRNA miR-1 is Up-regulated in Remote Myocardium in Patients with Myocardial Infarction. Folia Biologica (Praha). 2010; 56: pp. 27-31 Cheng, Yunhui et al. MicroRNA-21 protects against the H2O2-induced injury on cardiac myocytes via its target gene PDCD4. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 2009; 47: pp. 514DAlessandra Yuri et al. Circulating microRNAs are new and sensitive biomarkers of myocardial infarction. European Heart Journal. 2010; 31: pp. 27652773Dong, Shimin et al. MicroRNA Expression Signature and the Role of MicroRNA-21 in the Early Phase of Acute Myocardial Infarction. THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY. 2009 October 23; 284: pp. 2951429525Fiedler, S, Gupta, S. K, Thum, T. MicroRNA-Based Theurapetic Approaches in the Cardiovascular System. Cardiovascular Theurapetics. 2010.Gerald, Karp. Expression of Genetic Material:From Transcription to translation, Cell and Molecular Biology,4th Edition, 436-476.Greco, Simona et al. Common micro-RNA signature in skeletal muscle damage and regeneration induced by Duchennemuscular dystrophy and acute ischemia. The FASEB Journal. 2009; 23: pp. 33353346Haghikia, Arash Haghikia, Hilfiker-Kleiner, Denise. MiRNA-21: a key to controlling the cardiac fibroblast compartment?. 2009; 82Hebert, Sebastien. Putative Role of MicroRNA-Regulated Pathways in Comorbid Neurological and Cardiovascular Disorders. Hindawi Publishing Corporation Cardiovascular Psychiatry and Neurology. 2009Hu, Hailiang, Gatti, Ricahard A. MicroRNA : new players in the DNA damage response. Journal of Molecular Cell Biology Advance. 2010Hsieh et all. 123RMicroRNA profiling in ischemic injury of the gracilis muscle in rats. BMC Musculoskeletal Disorders. 2010; 11: 123Idikio, Halliday. A Post myocardial Infarct Remodeling and Heart Failure : Potential Contributions from Pro-and Antiaging Factors. SAGE Hindawi Accessto Research Cardiology Research and Practice. 2011Latronico, Michael V G, Condorelli, Gianluigi. microRNAs in hypertrophy and heart failure. Experimental Biology and Medicine. 2011Pocock, Roger. Decoding the microRNA response to hypoxia. Pflugers Arch - Eur J Physiol. 2011; 461: pp. 307315Roy, Sashwati et al. MicroRNA expression in response to murine myocardial infarction: miR-21 regulates fibroblast metalloprotease-2 via phosphatase and tensin homologue. cardiovascres.oxfordjournals.org. 2011 April 10Silvestri, Pasquale. MicroRNAs and Ischemic Heart Disease: Towards a Better Comprehension of Pathogenesis, New Diagnostic Tools and New Therapeutic Targets. Cardiovascular Drug Discovery. 2009; 4: 109-118Van Rooij, Eva. Dysregulation of microRNAs after myocardial infarction reveals a role of miR-29 in cardiac fibrosis. PNAS. 2008 September 2; 105: pp. 1302713032Wang, Guo-Kun. Circulating microRNA: a novel potential biomarker for early diagnosis of acute myocardial infarction in humans. European Heart Journal. 2010; 31: pp. 659666Wang, Zhiguo et al. miRNAs at the heart of the matter. J Mol Med. 2008; pp. 771783Yi, SHI. MicroRNA in cell differentiation and development. Science in China Series C: Life Sciences. 2009 Mar; 52: 205-211Yellon, Derek M, Hausenloy, Derek J. Myocardial Reperfusion Injury. Engl J Med. 2007; 357: pp. 1121-1135 Zhang, Chunxiang. MicroRNA : role in cardiovascular biology and disease. Clinical Science. 2008; 114: pp. 699-706.
1. BOTJANI, E et al.MicroRNA miR-1 is Up-regulated in Remote Myocardium in Patients with Myocardial Infarction. Folia Biologica (Praha). 2010; 56: pp. 27-31 2. Pocock, Roger. Decoding the microRNA response to hypoxia. Pflugers Arch - Eur J Physiol. 2011; 461: pp. 3073153. Van Rooij, Eva. Dysregulation of microRNAs after myocardial infarction reveals a role of miR-29 in cardiac fibrosis. PNAS. 2008 September 2; 105: pp. 13027130324. Haghikia, Arash Haghikia, Hilfiker-Kleiner, Denise. MiRNA-21: a key to controlling the cardiac fibroblast compartment?. 2009; 825. Dong, Shimin et al. MicroRNA Expression Signature and the Role of MicroRNA-21 in the Early Phase of Acute Myocardial Infarction. THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY. 2009 October 23; 284: pp. 29514295256. Yi, SHI. MicroRNA in cell differentiation and development. Science in China Series C: Life Sciences. 2009 Mar; 52: 205-2117. Silvestri, Pasquale. MicroRNAs and Ischemic Heart Disease: Towards a Better Comprehension of Pathogenesis, New Diagnostic Tools and New Therapeutic Targets. Cardiovascular Drug Discovery. 2009; 4: 109-1188. DAlessandra Yuri et al. Circulating microRNAs are new and sensitive biomarkers of myocardial infarction. European Heart Journal. 2010; 31: pp. 276527739. Ardekani, Ali M, Moslemi, Mozhgan. The Role of MicroRNAs in Human Diseases. J Med Biotech. 2010; 2: 161-17910. Wang, Zhiguo et al. miRNAs at the heart of the matter. J Mol Med. 2008; pp. 77178311. Roy, Sashwati et al. MicroRNA expression in response to murine myocardial infarction: miR-21 regulates fibroblast metalloprotease-2 via phosphatase and tensin homologue. cardiovascres.oxfordjournals.org. 2011 April 1012. Wang, Guo-Kun. Circulating microRNA: a novel potential biomarker for early diagnosis of acute myocardial infarction in humans. European Heart Journal. 2010; 31: pp. 65966613. Gerald, Karp. Expression of Genetic Material:From Transcription to translation, Cell and Molecular Biology,4th Edition, 436-476.14. Fiedler, S, Gupta, S. K, Thum, T. MicroRNA-Based Theurapetic Approaches in the Cardiovascular System. Cardiovascular Theurapetics. 2010.15. Zhang, Chunxiang. MicroRNA : role in cardiovascular biology and disease. Clinical Science. 2008; 114: pp. 699-706.16. Hu, Hailiang, Gatti, Ricahard A. MicroRNA : new players in the DNA damage response. Journal of Molecular Cell Biology Advance. 201017. Latronico, Michael V G, Condorelli, Gianluigi. microRNAs in hypertrophy and heart failure. Experimental Biology and Medicine. 201118. Idikio, Halliday. A Post myocardial Infarct Remodeling and Heart Failure : Potential Contributions from Pro-and Antiaging Factors. SAGE Hindawi Accessto Research Cardiology Research and Practice. 201119. Hsieh et all. 123RMicroRNA profiling in ischemic injury of the gracilis muscle in rats. BMC Musculoskeletal Disorders. 2010; 11: 12320. Hebert, Sebastien. Putative Role of MicroRNA-Regulated Pathways in Comorbid Neurological and Cardiovascular Disorders. Hindawi Publishing Corporation Cardiovascular Psychiatry and Neurology. 200921. Greco, Simona et al. Common micro-RNA signature in skeletal muscle damage and regeneration induced by Duchennemuscular dystrophy and acute ischemia. The FASEB Journal. 2009; 23: pp. 3335334622. Cheng, Yunhui et al. MicroRNA-21 protects against the H2O2-induced injury on cardiac myocytes via its target gene PDCD4. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 2009; 47: pp. 51423. Yellon, Derek M, Hausenloy, Derek J. Myocardial Reperfusion Injury. Engl J Med. 2007; 357: pp. 1121-1135
SimakBaca secara fonetik
Bagaimana Studi microRNA Dirancang?ABSTRACTmicroRNAs (miRNAs) are single strands of non-coding RNA molecules consisting of 20-24 nucleotides, and a post-transcriptional regulator of gene expression by inhibiting translation of mRNA in protein synthesis or causing mRNA degradation. Many studies have found the function of miRNAs in regulating various growth and physiological functions and pathological conditions, even when miRNAs increasingly involved in the regulation of physiological and pathological conditions of the heart. In the pathophysiology of myocardial infarction, many subtypes Mirna have an important role, as well as on the state of post-myocardial infarction. Some cardiacspecific miRNAs, including mir-1, mir-133a, and mir-208, plays an important role in maintaining growth and cardiac function, and in many previous studies mir-1, mir-133a, mir-499, and mir-208 high in the blood of patients with myocardial infarction compared with those from patients without myocardial infarction. In addition, mir-21 has a protective effect against ischemia-cell apoptosis. To test miRs role in human pathology, most studies using high-through put method to analyze the expression of mir in clinical samples. Right now, AntimiRNA oligonucleotides have become the tools necessary to research miRNAdan also been suggested to be a potential therapeutic agent.-------------Key Words : microRNA, myocardial infarction, cardiacspecific miRNAs, antimiRNAABSTRAKmicroRNAs (miRNAs) adalah untaian tunggal molekul RNA non-coding yang terdiri dari 20-24 nukleotida, dan merupakan regulator ekspresi gen paska transkripsi dengan cara menghambat translasi mRNA dalam mensintesis protein atau menyebabkan degradasi mRNA. Banyak penelitian menemukan fungsi miRNAs dalam pengaturan berbagai fungsi perkembangan dan fisiologis, dan kondisi patologi, bahkan saat ini miRNAs semakin terlibat dalam regulasi fisiologis dan kondisi patologis jantung. Dalam patofisiologi infark miokardium, banyak subtipe miRNA mempunyai peranan penting, termasuk juga pada keadaan post infark miokardium. Beberapa cardiacspecific miRNAs, termasuk mir-1, mir-133a, dan mir-208, memainkan peran penting dalam mempertahankan pertumbuhan dan fungsi jantung; dan dalam banyak penelitian sebelumnya mir-1, mir-133a, mir-499, dan mir-208 tinggi dalam darah dari pasien dengan infark miokardium dibandingkan dengan mereka yang berasal dari pasien tanpa infark miokardium. Selain itu mir-21 memiliki efek perlindungan terhadap iskemia-apoptosis sel. Untuk menguji peran miRs dalam patologi manusia, kebanyakan studi menggunakan metode high through put untuk menganalisis ekspresi mir dalam sampel klinis. Saat ini juga, AntimiRNA oligonukleotida telah menjadi alat yang diperlukan untuk penelitian miRNAdan juga telah diusulkan untuk menjadi agen terapi yang potensial.----------------Kata Kunci : microRNA, infark miokardium, cardiacspecific miRNAs, antimiRNA
Peranan Subtipe miRNA pada Keadaan Post Infark Miokardium
Christine Verawaty SibueaStaff Departemen Biokimia Fakultas Kedokteran Universitas HKBP Nomensen
Alamat Korespondensi :Fakultas Kedokteran Universitas HKBP NomensenJl.Sutomo no 4ATelp : (061) 4533545
849_____________ISSN 0853-0203