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Einleitung: Die Bronchiolitis obliterans ist eine seltene Lungenerkrankung unterschiedlicher Ätiologie, die mit einer chronischen Entzündung der kleinen Atemwege einhergeht. Mit der Identifizierung von Kandidaten-miRNA sollen Biomarker evaluiert werden, die in der Diagnostik der postinfektiösen Bronchiolitis obliterans (PIBO) herangezogen werden sowie in Zukunft eine mögliche Therapieoption darstellen können.
Material und Methoden: 19 Patientinnen und Patienten mit PIBO sowie 18 gesunde Kontrollen wurden in die Studie eingeschlossen. Nach Komplettsequenzierung wurden die miRNA-Profile der Patienten mit den Profilen der alters- und geschlechtsadaptierten gesunden Kontrollgruppe verglichen. Als Nebenzielgrößen wurden die Lungenfunktion und Sputum-Biomarker erfasst.
Ergebnisse: Die Patientenkohorte wies signifikant niedrigere Werte in der Lungenfunktionsdiagnostik (Patienten, Median: FVC (%) 76,3***, FEV1 (%) 59,8***, FEV1/FVC 0,68***, FEF75 (%) 25,1***, *p<0,05, **p<0,01, ***p<0,001) sowie eine signifikante Erhöhung der neutrophilen Granulozyten und der proinflammatorischen Zytokine IL-1β, IL-6 und IL-8 in der Sputumanalyse auf (Patienten, Median: Neutrophile (%) 82,5***, IL-1β (pg/ml) 1453,0**, IL-6 (pg/ml) 825,6**, IL-8 (pg/ml) 35368,0***). Die Analyse der miRNA-Expression ergab insgesamt 40 unterschiedlich regulierte miRNAs (padj ≤ 0,05). 22 miRNAs waren in der Patientenkohorte vermehrt exprimiert, 18 miRNAs waren vermindert exprimiert. Die vier miRNAs mit pbonf < 0,05 wurden in der weiteren Analyse berücksichtigt. Die miRNAs hsa-let-7b-3p und hsa-miR-146a-3p waren signifikant vermehrt exprimiert, wohingegen die miRNAs hsa-miR-1287-5p und hsa-miR-27b-3p signifikant vermindert exprimiert waren. Die identifizierten miRNAs spielen unter anderem eine Rolle im TGF-β- und Hippo-Signalweg.
Schlussfolgerung: Die Ergebnisse zeigen, dass das miRNA-Expressionsmuster bei Patienten, die an postinfektiöser Bronchiolitis obliterans erkrankt sind, alteriert ist. Die identifizierten miRNAs sind relevante Biomarker und können als potentielle Ziele von miRNA-Therapeutika in Betracht gezogen werden.
Epigenetic regulation of inflammation by microRNAs in post-infectious bronchiolitis obliterans
(2022)
Objectives: Post-infectious bronchiolitis obliterans (PiBO) is a rare, chronic disease initiated by severe infection and followed by perpetuating inflammation and obliteration of the small airways. MicroRNAs (miRNAs) have been proposed to play a central role as epigenetic regulators, which control resolution and prevent the uncontrolled progress of inflammation. The aim of this study was to define biomarkers on the level of post-transcriptional gene regulation in order to characterise PiBO.
Methods: A total of 39 patients with well-defined PiBO and 31 controls from two centres, Barcelona, Spain, and Frankfurt, Germany, were analysed by next-generation sequencing (NGS). The evaluation of the biological targets of the miRNAs was performed by pathway enrichment analysis and protein–protein interaction network analysis respectively.
Results: Patients with PiBO had significantly lower lung function values and increased airway inflammation in induced sputum as indicated by total cell counts, neutrophils, IL-1β, IL-6, IL-8 and TGF-β compared to controls.
Next-generation sequencing analysis revealed a total of 22 dysregulated miRNAs, which passed significance threshold for Padj ≤ 0.001 with 17 being upregulated and 5 being downregulated. Of these dysregulated miRNAs, miR-335-5p, miR-186-5p, miR-30b-5p and miR-30c-5p were further validated using qRT-PCR. Interestingly, these miRNAs are functionally implicated in cytokine–cytokine receptor interaction, TGF-β signalling and FoxO signalling pathway and significantly correlated with lung function values (FEV1).
Conclusion: Our results demonstrate an aberrant miRNA expression profile in PiBO, which impacts pathways responsible for the regulation of inflammation and fibrosis. The defined miRNAs are useful biomarkers and should be assessed as potential target in the field of miRNA therapeutics.
