MicroRNA signature of leukocytes in the context of chronic systemic inflammation in vascular dementia

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Chronic low-level inflammation during the aging process is a key risk factor for the activation of resident cells of the brain innate immune system of the (microglia and astrocytes). Such activation leads to the development of neuroinflammation and cognitive impairment which are typical to neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease, vascular dementia, Parkinson disease etc. Currently, there is a lack of minimally invasive, affordable methods for diagnosing age-related neurodegenerative diseases and drugs that could slow down or prevent their progression. Hence, a search for new peripheral biomarkers is required, both for diagnostics and monitoring the efficiency of drug therapy. The option of using microRNAs as such biomarkers is under discussion. Our goal was to identify a leukocyte microRNA signature in vascular dementia as compared with healthy aging and reproductive age, in view of inflammation and cognitive deficits. We have examined 54 persons from young to senile age who were classified into the following groups: “Vascular dementia”, “Healthy aging” and “Reproductive age”. Expression of miRNAs known as regulators of communications between the immune and nervous systems (let-7d, let-7g, miR-21, miR-124, miR-146a, miR-155, miR-342-3p) was measured in peripheral blood leukocytes. The decision to study leukocytes was made, since these blood cells are responsible for immune functions, and, especially, cytokine production during aging. Total RNA was isolated by phenol-chloroform technique. The microRNA expression was determined by quantitative polymerase chain reaction with SYBRGreen. The U6 gene of small nuclear DNA was used as a reference “housekeeping” gene. The differences between groups were determined using the Kruskal–Wallis test with post hoc pairwise comparisons according to Conover–Inman. As a result of the study, it was found that the expression of microRNA-21 and microRNA-342 in leukocytes of elderly/senile people, both in healthy aging and in vascular dementia, was increased when compared to the persons in their reproductive age. In the persons with vascular dementia, the expression level of miRNA-124 and miRNA-342 in peripheral blood leukocytes was higher than in healthy aging group. Hence,, microRNA-124 and microRNA-342 may be informative biomarkers for the diagnostics of vascular dementia. However, large-scale studies of their biomarker potential are warranted.

About the authors

A. L. Burmistrova

Chelyabinsk State University

Email: julse@rambler.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Microbiology, Immunology and General Biology, Faculty of Biology

Russian Federation, Chelyabinsk

A. S. Alekseeva

Chelyabinsk State University

Email: julse@rambler.ru

Postgraduate Student, Department of Microbiology, Immunology and General biology, Faculty of Biology

Russian Federation, Chelyabinsk

M. E. Cazaux

Chelyabinsk State University

Email: julse@rambler.ru

Postgraduate Student, Department of Microbiology, Immunology and General biology, Faculty of Biology

Russian Federation, Chelyabinsk

Yu. Yu. Filippova

Chelyabinsk State University

Author for correspondence.
Email: julse@rambler.ru

PhD (Biology), Associate Professor, Department of Microbiology, Immunology and General Biology, Faculty of Biology

Russian Federation, Chelyabinsk

References

  1. Бурмистрова А.Л., Казо М.Е., Алексеева А.С., Филиппова Ю.Ю. Молекулярные месседжи периферии – цитокины и гормоны стресса – в контексте фенотипов когнитивного старения: здоровая старость/депрессия/деменция // Российский иммунологический журнал, 2021. Т. 24, № 4. С. 215-222. [Burmistrova A.L., Cazaux M.E., Alekseeva A.S., Filippova Yu.Yu. Peripheral molecular messages – cytokines and stress hormones – in the context of cognitive aging phenotypes: healthy ageing/depression/dementia. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2021, Vol. 24, no. 4, pp. 215-222. (in Russ.)]
  2. Ярилин А.А. Иммунология. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. 752 с. [Yarilin A.A. Immunology]. Moscow: GEOTAR-Media, 2010. 752 p.
  3. Barbagallo C., Mostile G., Baglieri G., Giunta F., Luca A., Raciti L., Zappia M., Purrello M., Ragusa M., Nicoletti A. Specific signatures of serum miRNAs as potential biomarkers to discriminate clinically similar neurodegenerative and vascular-related diseases. Cell. Mol. Neurobiol., 2020, Vol. 40, no. 4, pp. 531-546.
  4. Blount G.S., Coursey L., Kocerha J. MicroRNA networks in cognition and dementia. Cells, 2022, Vol. 11, no. 12, 1882. doi: 10.3390/cells11121882.
  5. Croese T., Castellani G., Schwartz M. Immune cell compartmentalization for brain surveillance and protection. Nat. Immunol., 2021, Vol. 22, no. 9, pp. 1083-1092.
  6. Mahesh G., Biswas R. MicroRNA-155: a master regulator of inflammation. J. Interferon Cytokine Res., 2019, Vol. 39, no. 6, pp. 321-330.
  7. Nuzziello N., Liguori M. The microRNA centrism in the orchestration of neuroinflammation in neurodegenerative diseases. Cells, 2019, Vol. 8, no. 10, 1193. doi: 10.3390/cells8101193.
  8. Olivieri F., Prattichizzo F., Giuliani A., Matacchione G., Rippo M.R., Sabbatinelli J., Bonafè M. miR-21 and miR-146a: the microRNAs of inflammaging and age-related diseases. Ageing Res. Rev., 2021, Vol. 70, 101374. doi: 10.1016/j.arr.2021.101374.
  9. Prabhakar P., Chandra S.R., Christopher R. Circulating microRNAs as potential biomarkers for the identification of vascular dementia due to cerebral small vessel disease. Age Ageing, 2017, Vol. 46, no. 5, pp. 861-864.
  10. Qin Z., Wang P.Y., Su D.F., Liu X. miRNA-124 in immune system and immune disorders. Front. Immunol., 2016, Vol. 7, 406. doi: 10.3389/fimmu.2016.00406.
  11. Schwienbacher C., Foco L., Picard A., Corradi E., Serafin A., Panzer J., Zanigni S., Blankenburg H., Facheris M.F., Giannini G., Falla M., Cortelli P., Pramstaller P.P., Hicks A.A. Plasma and white blood cells show different miRNA expression profiles in Parkinson’s disease. J. Mol. Neurosci., 2017, Vol. 62, no. 2, pp. 244-254.
  12. Sheinerman K.S., Toledo J.B., Tsivinsky V.G., Irwin D., Grossman M., Weintraub D., Hurtig H.I., Chen-Plotkin A., Wolk D.A., McCluskey L.F., Elman L.B., Trojanowski J.Q., Umansky S.R. Circulating brain-enriched microRNAs as novel biomarkers for detection and differentiation of neurodegenerative diseases. Alzheimers Res. Ther., 2017, Vol. 9, no. 1, 89. doi: 10.1186/s13195-017-0316-0.
  13. Slota J.A., Booth S.A. MicroRNAs in neuroinflammation: implications in disease pathogenesis, biomarker discovery and therapeutic applications. Noncoding RNA, 2019, Vol. 5, no. 2, 35. doi: 10.3390/ncrna5020035.
  14. Soreq H., Wolf Y. NeurimmiRs: microRNAs in the neuroimmune interface. Trends Mol. Med., 2011, Vol. 17, no. 10, pp. 548-555.
  15. Yang L.H., Wang S.L., Tang L.L., Liu B., Ye W.L., Wang L.L., Wang Z.Y., Zhou M.T., Chen B.C. Universal stem-loop primer method for screening and quantification of microRNA. PLoS One, 2014, Vol. 9, no. 12, e115293. doi: 10.1371/journal.pone.0115293.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2022 Burmistrova A.L., Alekseeva A.S., Cazaux M.E., Filippova Y.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».