Kazan medical journalKazan medical journalКазанский медицинский журнал0368-48142587-9359Eco-Vector11104610.17816/KMJ111046ReviewsОбзорыReview ArticleThe role of microRNAs in the development of gastric and duodenal ulcersРоль микроРНК в развитии язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишкиhttps://orcid.org/0000-0002-2922-7087GXA-0228-20222634-5987SagadatovaYulia R.СагадатоваЮлия Риязовна
Russian Federation

Postgrad. Stud., Depart. of Surgical Diseases

аспирант, каф. хирургических болезней

sagadatovay@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5870-88947006453675KhasanovAnvar G.ХасановАнвар Гиниятович
Russian Federation

M.D., D. Sci. (Med.), Prof., Head of Depart., Depart. of Surgical Diseases

докт. мед. наук, проф., зав. каф., каф. хирургических болезней

hasanovag@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9499-5632GilyazovaIrina R.ГилязоваИрина Ришатовна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), Assoc. Prof., Senior Research Fellow

канд. биол. наук, доц., с.н.с.

gilyasova_irina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9898-6757SufiyarovDamir I.СуфияровДамир Ильдарович
Russian Federation

student

студент

kafsurg@bashgmu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8688-845823053114300SufiyarovIldar F.СуфияровИльдар Фанусович
Russian Federation

M.D., D. Sci. (Med.), Prof., Depart. of Surgical Diseases

докт. мед. наук, проф., каф. хирургических болезней

ildars74@mail.ruBashkir State Medical UniversityБашкирский государственный медицинский университетInstitute of Biochemistry and Genetics, Ufa Federal Research Center, Russian Academy of SciencesИнститут биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук2407202310445345401410202210072023Copyright ©; 2023, Eco-VectorCopyright ©; 2023, Эко-Вектор2023Eco-VectorЭко-Векторhttps://kazanmedjournal.ru/kazanmedj/article/view/111046

The research highlights the fundamental concepts of microRNA, the mechanisms of RNA interference, the importance of microRNA in the development of diseases. Combining the experience of domestic and foreign researchers, the authors identified the main miRNAs involved in the development of gastric and duodenal ulcers. The article also describes the main mechanisms of regulation of the inflammatory process in gastric and duodenal ulcers associated with Helicobacter pylori, the influence of microorganisms on the expression of various microRNA types and the control of the cellular immune response. In addition, the review presents the latest research on methods for diagnosing Helicobacter pylori-associated peptic ulcer based on the determination of circulating microRNAs. The results of an experimental model of treatment of patients infected with Helicobacter pylori with drugs that act on non-coding RNA are presented.

В работе освещены фундаментальные понятия о микроРНК, механизмы РНК-интерференции, значение ­микроРНК в развитии заболеваний. Объединив опыт отечественных и зарубежных исследователей, авторы выделили основные микроРНК, участвующие в развитии язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. В статье также описаны основные механизмы регуляции воспалительного процесса при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, ассоциированной с Helicobacter pylori, влияние микроорганизмов на экспрессию различных видов микроРНК и контроль клеточного иммунного ответа. Кроме того, в обзоре приведены новейшие исследования, посвящённые методам диагностики ассоциированной с Helicobacter pylori язвенной болезни, основанной на определении циркулирующих микроРНК. Изложены результаты экспериментальной модели лечения больных, инфицированных Helicobacter pylori, препаратами, воздействующими на некодирующие РНК.

microRNApeptic ulcermorbiditycomplicated gastric and duodenal ulcerreviewмикроРНКязвенная болезньзаболеваемостьосложнённая язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишкиобзорO'Brien J, Hayder H, Zayed H, Peng C. Overview of microRNA biogenesis, mechanisms of actions, and circulation. Front Endocrinol (Lausanne). 2018;9:402. DOI: 10.3389/fendo.2018.00402.Borisov DA, Nakhusheva MI, Tanasheva AZ, Balabanov AG. RNA interference therapy based on microRNA. Avitsenna. 2021;(76):4–7. (In Russ.)Борисов Д.А., Нахушева М.И., Танашева А.З., Балабанов А.Г. РНК-интерферирующая терапия на основе микроРНК. Авиценна. 2021;(76):4–7. EDN: KDUMID.Moein S, Durdi Q, Maryam M, Seyed MN, Bahman Y. MiRNAs and inflammatory bowel disease: An interesting new story. J Cell Physiol. 2019;234(4):3277–3293. DOI: 10.1002/jcp.27173.Shcherbo SN, Shcherbo DS, Kralin MU. Biomarkers of personalized medicine. Part 5. Non-coding RNAs and microRNA. Meditsinskiy alfavit. 2015;3(11):5–11. (In Russ.)Щербо С.Н., Щербо Д.С., Кралин М.Ю. Биомаркёры персонализированной медицины. Часть 5. Некодирующие РНК и микроРНК. Медицинский алфавит. 2015;3(11):5–11. EDN: WDEHKX.Abashkin VM, Dmitruk OG, Shcharbin DG. Small non-coding RNA: biological functions and biomedical application. Izvestiya Natsionalnoy akademii nauk Belarusi. Seriya biologicheskikh nauk. 2018;63(2):232–244. (In Russ.) DOI: 10.29235/1029-8940-2018-63-2-232-244.Абашкин В.М., Дмитрук О.Г., Щербин Д.Г. Малые некодирующие РНК: биологическая роль и биомедицинское применение. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. 2018;63(2):232–244. DOI: 10.29235/1029-8940-2018-63-2-232-244.Sarrion I, Milian L, Juan G, Ramon M, Furest I, Carda C, Gimeno JC, Roig MM. Role of circulating miRNAs as biomarkers in idiopathic pulmonary arterial hypertension: possible relevance of miR-23a. Oxid Med Cell Longev. 2015;2015:792846. DOI: 10.1155/2015/792846.Liang Y, Duan L, Xiong J, Zhu W, Liu Q, Wang D, Liu W, Li Z, Wang D. E2 regulates MMP-13 via targeting miR-140 in IL-1β-induced extracellular matrix degradation in human chondrocytes. Arthritis Res Ther. 2016; 8(1):105. DOI: 10.1186/s13075-016-0997-y.Andreasen S, Tan Q, Klitmoller Agander T, Steiner P, Bjorndal K, Hogdall E, Larsen SR, Erentaite D, Holkmann Olsen C, Ulhoi BP, Holstein SL, Wessel I, Heegaard S, Homoe P. Adenoid cystic carcinomas of the salivary gland, lacrimal gland, and breast are morphologically and genetically similar but have distinct microRNA expression profiles. Mod Pathol. 2018;31(8):1211. DOI: 10.1038/s41379-018-0005-y.Elewaily MI, Elsergany AR. Emerging role of exosomes and exosomal microRNA in cancer: pathophysiology and clinical potential. J Cancer Res Clin Oncol. 2021;147(3):637–648. DOI: 10.1007/s00432-021-03534-5.Vasu S, Kumano K, Darden CM, Rahman I, Lawrence MC, Naziruddin C. MicroRNA signatures as future biomarkers for diagnosis of diabetes states. Cells. 2019;8(12):1533. DOI: 10.3390/cells8121533.Ponasenko AV, Tsepokina AV. Posttranscriptional regulation in congenital heart disease: the role of miRNA. Complex issues of cardiovascular diseases. 2019;8(3):85–95. (In Russ.) DOI: 10.17802/2306-1278-2019-8-3-85-95.Понасенко А.В., Цепокина А.В. Посттранскрипционное регулирование в развитии врождённых пороков сердца: значение микроРНК. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2019;8(3):85–95. DOI: 10.17802/2306-1278-2019-8-3-85-95.Danish S, Maha A. Micrornas in development and disease. Physiol Rev. 2011;91;827–887. DOI: 10.1152/physrev.00006.2010.Korableva MA. RNA interference: mechanism and features of the method. Vestnik sovremennykh issledovaniy. 2021;(5-7):23–25. (In Russ.)Кораблева МА. РНК-интерференция: механизм и особенности метода. Вестник современных исследований. 2021;(5-7):23–25. EDN: YEJPMG.Gutbrod MJ, Martienssen RA. Conserved chromosomal functions of RNA interference. Nat Rev Genet. 2020;21(5):311–331. DOI: 10.1038/s41576-019-0203-6.Wang Z, Luo X. MicroRNA interference: Concept and technologies. In: RNAi Technology. CRC Press; 2016. р. 75–98.Gareev IF, Beylerli OA, Pavlov VN, Izmailov AA, Khusnutdinova EK, Khasanova GM, Gilyazova IR, Khasanova AN, Wang G, Huang H, Pan J, Shao T, Yao H, Wang W, Khasanov DN. The potential role of miRNAs in the pathogenesis of hemorrhagic fever with renal syndrome. Urologiya. 2021;(1):112–119. (In Russ.) DOI: 10.18565/urology.2021.1.112-119.Гареев И.Ф., Бейлерли О.А., Павлов В.Н., Измайлов А.А., Хуснутдинова Э.К., Хасанова Г.М., Гилязова И.Р., Хасанова А.Н., Wang G., Huang H., Pan J., Shao T., Yao H., Wang W., Хасанов Д.Н. Потенциальная роль микроРНК в патогенезе геморрагической лихорадки с почечным синдромом. Урология. 2021;(1):112–119. DOI: 10.18565/urology.2021.1.112-119.Plotnikova OM, Skoblov MYu. MicroRNA role in hereditary genetic di-seases. Medical Genetics. 2020;19(9):5–17. (In Russ.) DOI: 10.25557/2073-7998.2020.09.5-17.Плотникова О.М., Скоблов М.Ю. Роль микроРНК в патогенезе наследственных заболеваний. Медицинская генетика. 2020;19(9):5–17. DOI: 10.25557/2073-7998.2020.09.5-17.Kholopova AA. MicroRNA: Mechanisms of regulation of gene expression and prospects for use in diagnostics. Byulleten Severnogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2021;(1):114. (In Russ.)Холопова А.А. МикроРНК: механизмы регуляции экспрессии генов и перспективы использования в диагностике. Бюллетень Северного государственного медицинского университета. 2021;(1):114. EDN: WGKMEW.Kiseleva YaYu, Ptitsin KG, Radko SP, Zgoda VG, Archakov AI. Digital droplet PCR — a prospective technological approach to quantitative profiling of microRNA. Biomeditsinskaya khimiya. 2016;62(4):403–410. (In Russ.) DOI: 10.18097/PBMC20166204403.Киселева Я.Ю., Птицин К.Г., Радько С.П., Згода В.Г., Арчаков А.И. Цифровая капельная ПЦР — перспективный технологический подход к количественному профилированию микроРНК. Биомедицинская химия. 2016;62(4):403–410. DOI: 10.18097/PBMC20166204403.Nizyaeva NV, Kulikova GV, Shchyogolev AI, Zemskov VM. The role of microRNA in the regulation of organism’s immune responses. Uspekhi sovremennoy biologii. 2016;136(2):115–125. (In Russ.)Низяева Н.В., Куликова Г.В., Щеголев А.И., Земсков В.М. Роль микроРНК в регуляции иммунных реакций организма. Успехи современной биологии. 2016;136(2):115–125. EDN: VWRXXD.Mehta A, Baltimore D. MicroRNAs as regulatory elements in immune system logic. Nat Rev Immunol. 2016;16(5):279–294. DOI: 10.1038/nri.2016.40.Wu CJ, Lu LF. MicroRNA in immune regulation. In: Yoshimura A, editor. Emerging concepts targeting immune checkpoints in cancer and autoimmunity. Current topics in microbiology and immunology. Vol. 410. Springer, Cham; 2017. р. 249–267. DOI: 10.1007/82_2017_65.Rupaimoole R, Slack FJ. MicroRNA therapeutics: Towards a new era for the management of cancer and other diseases. Nat Rev Drug Discov. 2017;16(3):203–222. DOI: 10.1038/nrd.2016.246.Gareev IF, Beylerli OA. Circulating microRNAs as biomarkers: what are perspectives? The russian journal of preventive medicine and public health. 2018;21(6):142–150. (In Russ.) DOI: 10.17116/profmed201821061142.Гареев И.Ф., Бейлерли О.А. Циркулирующие микроРНК как биомаркёры: какие перспективы. Профилактическая медицина. 2018;21(6):142–150. DOI: 10.17116/profmed201821061142.Verenikina EV. Epigenetic markers of ovarian cancer: circula-ting microRNAs. Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya. 2020;(4):157–157. (In Russ.)Вереникина Е.В. Эпигенетические маркёры рака яичников: циркулирующие микроРНК. Современные проблемы науки и образования. 2020;(4):157–157.Aushev VN. MicroRNA: small molecules of great significance. Clinical oncohematology. Basic research and clinical practice. 2015;8(1):1–12. (In Russ.)Аушев В.Н. МикроРНК: малые молекулы с большим значением. Клиническая онкогематология. Фундаментальные исследования и клиническая практика. 2015;8(1):1–12. EDN: TVXUXD.Hanna J, Hossain GS, Kocerha J. The potential for microRNA therapeutics and clinical research. Front Genet. 2019;10:478. DOI: 10.3389/fgene.2019.00478.Link A, Kupcinskas J. MicroRNAs as non-invasive diagnostic biomarkers for gastric cancer: Current insights and future perspectives. World J Gastroenterol. 2018;24(30):3313. DOI: 10.3748/wjg.v24.i30.3313.Lario S, Ramírez-Lázaro MJ, Aransay AM, Lozano JJ, Montserrat A, Casalots A, Junquera F, Alvarez J, Segura F, Campo R, Calvet M. MicroRNA profiling in duodenal ulcer disease caused by Helicobacter pylori infection in a Western population. Clinical Microbiology and Infection. 2012;18(8):E273–E282. DOI: 10.1111/j.1469-0691.2012.03849.x.Sasaran MO, Meliț LE, Dobru ED. MicroRNA modulation of host immune response and inflammation triggered by Helicobacter pylori. Int J Mol Sci. 2021;22(3):1406. DOI: 10.3390/ijms22031406.Lario S, Ramirez-Lazaro MJ, Brunet-Vega A, Vila-Casadesus M, Aransay AM, Lozano LL, Calvet X. Coding and non-coding co-expression network analysis identifies key modules and driver genes associated with precursor lesions of gastric cancer. Genomics. 2022;114(3):110370. DOI: 10.1016/j.ygeno.2022.110370.Cheng SF, Li L, Wang LM. miRNA-155 and miRNA-146b negatively regulates IL6 in Helicobacter pylori (cagA+) infected gastroduodenal ulcer. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2015;19(4):607–613. PMID: 25753878.Liu Z, Wang D, Hu Y, Zhou G, Zhu G, Yu Q, Chi Y, Cao Y, Jia C, Zou Q. MicroRNA-146a negatively regulates PTGS2 expression induced by Helicobacter pylori in human gastric epithelial cells. J Gastroenterol. 2013;4(1):86–92. DOI: 10.1007/s00535-012-0609-9.Belaia OF, Volchkova EV, Paevskaya OA, Zuevskaya SN, Yudina YuV, Pak SG. The role of Helicobacter pylori in the process of carcinogenesis by means of dysregulation of mirna expression. Epidemiologiya i infektsionnyye bolezni. 2014;(6):43–47. (In Russ.)Белая О.Ф., Волчкова Е.В., Паевская О.А., Зуевская С.Н., Юдина Ю.В., Пак С.Г. Роль Helicobacter pylori в процессе канцерогенеза путём дисрегуляции экспрессии микроРНК. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2014;(6):43–47. EDN: TENSLT.Yang L, Long Y, Li C, Cao L, Gan H, Huang K, Jia Y. Genome-wide analysis of long noncoding RNA profile in human gastric epithelial cell response to Helicobacter pylori. Jpn J Infect Dis. 2015;68(1):63–66. DOI: 10.7883/yoken.JJID.2014.149.Cortes-Marquez AC, Mendoza-Elizalde S, Arenas-Huertero F, Trillo-Tinoco J, Valencia-Mayoral P, Consuelo-Sanchez A, Zarate-Franco J, Dionicio-Avendano AR, Herrera-Esquivel JJ, Recinos-Carrera EG, Colin-Valverde C, Rivera-Gutierrez S, Reyes-Lopez A, Vigueras-Galindo JS, Velazquez-Guadarrama N. Differential expression of miRNA-146a and miRNA-155 in gastritis induced by Helicobacter pylori infection in paediatric patients, adults, and an animal model. BMC Infect Dis. 2018;18(1):1–9. DOI: 10.1186/s12879-018-3368-2.Wan J, Xia L, Xu W, Lu N. Expression and function of miRNA-155 in diseases of the gastrointestinal tract. Int J Mol Sci. 2016;17(5):709. DOI: 10.3390/ijms17050709.Li N, Wang J, Yu W, Dong K, You F, Si B, Tang B, Zhang B, Wang T, Qiao B. MicroRNA-146a inhibits the inflammatory responses induced by interleukin-17A during the infection of Helicobacter pylori. Mol Med Rep. 2019;19(2):1388–1395. DOI: 10.3892/mmr.2018.9725.Stolyar MA, Gorbenko AS, Bakhtina VI, Martynova EV, Moskov VI, Mikhalev MA, Olkhovik TI, Haziyeva AS, Olkhovskiy IA. Investigation of miR-155 level in the blood of patients with chronic lymphocytic leukemia and ph-negative myeloproliferative neoplasms. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2020;65(4):258–264. (In Russ.) DOI: 10.18821/0869-2084-2020-65-4-258-264.Столяр М.А., Горбенко А.С., Бахтина В.И., Мартынова Е.В., Москов В.И., Михалёв М.А., Ольховик Т.И., Хазиева А.С., Ольховский И.А. Исследование уровня микроРНК-155 в крови пациентов с хроническим лимфолейкозом и рH-негативным миелопролиферативными новообразованиями. Клиническая лабораторная диагностика. 2020;65(4):258–264. DOI: 10.18821/0869-2084-2020-65-4-258-264.Favero A, Segatto I, Perin T, Belletti B. The many facets of miR-223 in cancer: Oncosuppressor, oncogenic driver, therapeutic target, and biomarker of response. Wiley Interdiscip Rev RNA. 2021;12(6):e1659. DOI: 10.1002/wrna.1659.Kozlov VA, Savchenko AA, Kudryavtsev IV, Kozlov IG, Kudlay DA, Prodeus AP, Borisov AG. Klinicheskaya immunologiya. (Clinical immunology.) Krasnoyarsk: Polikor; 2020. 386 р. (In Russ.)Козлов В.А., Савченко А.А., Кудрявцев И.В., Козлов И.Г., Кудлай Д.А., Продеус А.П., Борисов А.Г. Клиническая иммунология. Красноярск: Поликор; 2020. 386 с.Wang J, Wu J, Cheng Y, Jiang Y, Li G. Over-expression of microRNA-223 inhibited the proinflammatory responses in Helicobacter pylori-infection macrophages by down-regulating IRAK-1. Am J Transl Res. 2016;8(2):615–622. PMID: 27158353.González MF, Díaz P, Sandoval-Bórquez A, Herrera D, Quest AFG. Helicobacter pylori outer membrane vesicles and extracellular vesicles from Helicobacter pylori-infected cells in gastric disease development. Int J Mol Sci. 2021;22(9):4823. DOI: 10.3390/ijms22094823.Pachathundikandi SK, Blaser N, Backert S. Mechanisms of inflammasome signaling, microRNA induction and resolution of inflammation by Helicobacter pylori. In: Backert S, editor. Molecular mechanisms of inflammation: Induction, resolution and escape by Helicobacter pylori. Current Topics in Microbiology and Immunology. Vol. 421. Springer, Cham; 2019. р. 267–302. DOI: 10.1007/978-3-030-15138-6_11.Mohamed WA, Schaalan MF, Ramadan B. The expression profiling of circulating miR‐204, miR‐182, and lncRNA H19 as novel potential biomarkers for the progression of peptic ulcer to gastric cancer. J Cell Biochem. 2019;120(8):13464–13477. DOI: 10.1002/jcb.28620.Pereira AL, Magalhães L, Moreira FC, Reis-dasMercês L, Vidal AF, Ribeiro-Dos-Santos AM, Samia D, Ana KMA, Rommel MRB, Paulo A, Sidney EBS, Paulo PA, Ândrea KC Ribeiro-dos-Santos. Epigenetic field cancerization in gastric cancer: microRNAs as promising biomarkers. J Cancer. 2019;10(6):1560–1569. DOI: 10.7150/jca. 27457.Agostini M, Knight RA. MiR-34: from bench to bedside. Oncotarget. 2014;5(4):872–981. DOI: 10.18632/oncotarget.1825.Bordin DS, Shengeliya MI, Ivanova VA, Voynovan IN. Helicobacter pylori: clinical significance and diagnostic principles. Infectious diseases: news, opinions, training. 2022;11(1):119–129. (In Russ.) DOI: 10.33029/2305-3496-2022-11-1-119-129.Бордин Д.С., Шенгелия М.И., Иванова В.А., Войнован И.Н. Helicobacter pylori. Клиническое значение и принципы диагностики. Инфекционные болезни: Новости. Мнения. Обучение. 2022;11(1):119–129. DOI: 10.33029/2305-3496-2022-11-1-119-129.Arkhipova AA, Anishchenko VV. Modern possibilities and prospects of early diagnosis of stomach cancer. Acta Biomedica Scientifica. 2021;6(3):113–125. (In Russ.) DOI: 10.29413/ABS.2021-6.3.12.Архипова А.А., Анищенко В.В. Современные возможности и перспективы ранней диагностики рака желудка. Acta Biomedica Scientifica. 2021;6(3):113–125. DOI: 10.29413/ABS.2021-6.3.12.Li N, Wang Z. Integrative analysis of deregulated miRNAs reveals candidate molecular mechanisms linking H. pylori infected peptic ulcer disease with periodontitis. Disease Markers. 2022. DOI: 10.1155/2022/1498525.Tribolet L, Kerr E, Cowled C, Bean AGD, Stewart CR, Dearnley M, Farr RG. MicroRNA biomarkers for infectious diseases: From basic research to biosen-sing. Front Microbiol. 2020;11:1197. DOI: 10.3389/fmicb.2020.01197.Yu J, Xu Q, Zhang X, Zhu M. Circulating microRNA signatures serve as potential diagnostic biomarkers for Helicobacter pylori infection. Jf Cell Biochem. 2019;120(2):1735–1741. DOI: 10.1002/jcb.27462.Chen X, Song H, Chen X, Zeng M, Yang T, Lin Y, Liu H, Feng Y. Screening of core genes and key microRNAs in the treatment of Helicobacter pylori related peptic ulcer by Scutellariae Radix and Coptidis Rhizoma. Natural Product Research and Development. 2020;32(9):1456. DOI: 10.16333/j.1001-6880.2020.9.002.