Zirkadiane Rhythmik zirkulierender microRNA bei gesunden Probanden

Abstract

Zirkadiane Rhythmik zirkulierender miRs bei gesunden Probanden: MicroRNAs (miRs) sind seit einigen Jahren Gegenstand vieler Studien, welche Hoffnung säen, in den kleinen nicht-kodierenden Nukleinsäuren neue Biomarker gefunden zu haben. Diese sollen in der Diagnostik als Verlaufs- und Prognoseparameter und darüber hinaus sogar als mögliche Targets neuer Therapieansätze genutzt werden können. Viele Studien untersuchten lediglich ausgewählte miRs in Bezug zu verschiedensten Tumorleiden, aber auch zu anderen Krankheiten - häufig mit inkonsistenten Ergebnissen. Als eines der ursächlichen Probleme gilt die bislang fehlende Kenntnis über die physiologische Funktion der miRs, wie auch deren potenziellen Einflussfaktoren beim Gesunden. Darum widmete sich unsere Untersuchung speziell dem physiologischen Verhalten von miRs im Tagesverlauf. Wir rekrutierten vier gesunde, junge, sportliche Männer zur Studie des physiologischen Verhaltens von miRs im peripheren Blut. Die miRs wurden nach mehreren präanalytischen Schritten mittels eines qPCR-basierten Arrays analysiert. Insgesamt wurden 1066 miRs untersucht. Der Fokus wurde auf miRs mit hohem Expressionsniveau gelegt (Ct<30 (Ct = cycle threshold, Maß für Menge an miRs)). Im Einzelnen waren miR-320, miR-24-3p und miR-1280 über den Tag gleichmäßig hoch exprimiert. Einzelne miRs zeigten tageszeitliche Unterschiede. So zeigte miR-365-3p eine Expressionssteigerung um das beinahe 2-Fache im Tagesverlauf, wohingegen miR-637 ein Expressionsmaximum und miR- 1207 ein Expressionsminimum am Mittag zeigten. Bei miR-365-3p ist eine circadiane Rhythmik denkbar, wohingegen bei miR-637 und miR-1207 die vorrausgegangene Nahrungsaufnahme eine entscheidende Rolle spielen könnte. Wenngleich es sich bei unserer Stichprobe um eine qualitative Untersuchung handelte, konnte gezeigt werden, dass bei gesunden Probanden nicht alle, jedoch einige miRs im peripheren Blut zuverlässig messbar waren. Zudem haben wir festgestellt, dass einzelne miRs, nicht aber das miRNom als Ganzes, einer zirkadianen Rhythmik folgen können und/oder durch Nahrungsaufnahme beeinflusst werden können. Unsere Untersuchung sollte daher durch Forschung an größeren Stichproben erhärtet werden, um einen Vergleich zu Untersuchungen bei Patienten zu ermöglichen.

Circadian rhythm of circulating miRs in healthy volunteers: miRs are a major research focus for the past several years, especially in the quest to identify novel biomarkers for diagnosis and progression of various diseases and maybe as therapeutic targets. Attempts to generate miR profiles from either tissues/cells or serum/plasma that are indicative for certain diseases have yielded inconsistent results. One problem consists in the limited understanding of the presence of certain miRs for instance in blood and their functional consequences. In addition, many physiological factors such as age, gender, nutrition state and others have been shown to influence the presence of miRs in a given clinical setting that are often not taken in consideration. Therefore, the aim of the present study was to generate a physiological profile of circulating miRs in the blood of healthy subjects over the course of the day. We recruited four healthy, young, normal-weight, male adults to profile serum miRs during the day. miRs were analyzed using qPCR-based whole miRNome arrays after several pre-analytic steps A total of 1066 miRs were tested for their presence in serum. We turned attention to those miRs which were abundantly expressed in blood. Those highly expressed miRs did not reveal a consistent circadian rhythm or pattern. Several miRs (miR-320, miR-24-3p und miR-1280) had no specific fluctuation during the day but were consistently detectable. Among the miRs with variable expression levels, miR-365-3p demonstrated an expression increase during the day (average fold change 1.96) suggesting a seeming circadian rhythm. miR-637 displayed an expression maximum and miR-1207 a minimum at noon time. This may be owed to food intake. The low number of subjects in our study did only allow us to observe qualitative changes which is a limitation. In conclusion, we found miRs with and without fluctuation, but the whole miRnome has no specific pattern. Moreover fluctuation may due to foodintake/starvation. So, studies with larger cohorts on the circadian behavior of circulating miRs should be conducted to shed light on the physiological function of circulating miRs in peripheral blood and to enable comparison to our study.