Modificación de miRNAs circulantes por infarto agudo de miocardio experimental en el modelo murino de senescencia SAMR1/SAMP8 y su relación con las diferencias de sexo

• Autores: Ana Belén Paes Martí
• Directores de la Tesis: Julio Núñez Villota (dir. tes.), Susana Novella del Campo (codir. tes.), Carlos Hermenegildo (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 408
• Tribunal Calificador de la Tesis: Pascual Medina Bessó (presid.), Concepción Peiró Vallejo (secret.), Ramaroson Andriantsitohaina (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Fisiología por la Universitat de València (Estudi General)
• Materias:
  • Química
    • Bioquímica
      • Genética bioquímica
  • Ciencias de la vida
    • Biología humana
      • Genética humana
    • Biología vegetal (botánica)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: webges.uv.es (pdf)
• Resumen
  • español

    Los estudios preclínicos en modelos animales son fundamentales para descubrir nuevos medicamentos y terapias en el estudio del Infarto Agudo de Miocardio (IAM) y los microRNAs, que son pequeñas moléculas de RNA que regulan procesos biológicos. En este estudio, se utilizó una cepa de ratones llamada SAM (Senescence Accelerated Mouse) con envejecimiento acelerado para establecer el modelo de infarto agudo de miocardio en ratones. Los ratones SAMR1, que experimentan un envejecimiento biológico normal, se utilizaron como grupo de control, mientras que los ratones SAMP8, que muestran un envejecimiento acelerado y alteraciones relacionadas con la edad, se utilizaron como grupo experimental. Los ratones del grupo de IAM fueron sometidos a la ligadura de la arteria coronaria descendente izquierda, mientras que el grupo de control Sham fue sometido al mismo procedimiento quirúrgico sin ligar la arteria. Todos los ratones del grupo de IAM en este estudio mostraron evidencia de isquemia miocárdica confirmada por electrocardiograma (ECG). Para determinar el momento óptimo con diferencias cuantificables en la expresión de los miRNAs después del infarto, se analizó la expresión de miRNAs en diferentes momentos (1, 4 y 24 horas) después de la cirugía. Se midieron cuatro miRNAs (miR-1-3p, miR-133-3p, miR-208-3p y miR-499-5p), previamente identificados como posibles biomarcadores para el IAM. Una vez establecido el tiempo óptimo de 4 horas después del infarto, se analizó el perfil de expresión de miRNAs circulantes en ratones SAMR1/SAMP8 machos y hembras 4 horas después de la cirugía utilizando la tecnología de microRNAseq Illumina NextSeq550. Se compararon los miRNAs diferencialmente expresados utilizando diferentes algoritmos, como DESeq2, edgeR, limma y voom. DESeq2 presentó un mayor número de miRNAs, por lo que también se realizó un análisis de enriquecimiento funcional para identificar bioinformáticamente las vías biológicas relacionadas con los miRNAs afectados después del IAM, describiendo las vías KEGG y los términos GO que incluyen los genes diana de estos miRNAs. Para determinar la influencia del sexo en la expresión diferencial de los miRNAs después del IAM, se realizó un análisis de contraste complejo. Los miRNAs con cambios opuestos en machos y hembras después del IAM se relacionaron bioinformáticamente con las vías biológicas. Después del análisis de secuenciación, se llevó a cabo un estudio para validar estos resultados utilizando qRT-PCR en una nueva cohorte de ratones. Se seleccionaron cuatro miRNAs diferencialmente expresados en los grupos de IAM obtenidos utilizando el algoritmo DESeq2: tres miRNAs sobreexpresados (miR-30e-3p, miR-148a-3p y miR-149-5p) y un miRNA infraexpresado (miR-423-5p). También se comprobó la conservación de secuencias entre ratones y humanos para validar estos miRNAs en pacientes con IAM, en la fracción total del suero y el contenido de pequeñas vesículas extracelulares (VE). Por primera vez, se ha establecido el modelo de ratones SAMR1/SAMP8 como un modelo para el infarto de miocardio y la senescencia. En conclusión, este estudio enfatiza la importancia de los modelos experimentales en el estudio de los miRNAs circulantes y la importancia de la inclusión del sexo como variable en estudios para la identificación de nuevos biomarcadores para el IAM.

  • English

    Preclinical studies in animal models are crucial for discovering new drugs and advanced therapies in the study of Acute Myocardial Infarction (AMI) and microRNAs, small RNA molecules that regulate biological processes. In this study, a strain of mice called SAM (Senescence Accelerated Mouse) with accelerated senescence was used to establish the acute myocardial infarction model in mice. SAMR1 mice, which undergo normal biological aging, were used as the control group, while SAMP8 mice, exhibiting accelerated senescence and age-related alterations, were used as the experimental group. The AMI group mice underwent left descending coronary artery ligation, while the Sham control group underwent the same surgical procedure without ligating the artery. All AMI mice in this study showed evidence of myocardial ischemia confirmed by electrocardiogram (ECG). To determine the optimal time for quantifiable differences in miRNA expression after infarction, miRNA expression was analyzed at different time points (1, 4, and 24 hours) post-surgery. Four miRNAs (miR-1-3p, miR-133-3p, miR-208-3p, and miR-499-5p), previously identified as potential biomarkers for AMI, were measured and confirmed the model for AMI studies at 4h post surgery.

    Once the optimal time after infarction was established, the expression profile of circulating miRNAs was analyzed in male and female SAMR1/SAMP8 mice 4 hours after surgery using Illumina NextSeq550 microRNAseq technology. Differentially expressed miRNAs were compared using different algorithms, namely DESeq2, edgeR, limma, and voom. DESeq2 yielded a higher number of miRNAs, so a functional enrichment analysis was also performed to bioinformatically identify the biological pathways related to the affected miRNAs after AMI, describing the KEGG pathways and GO terms that include target genes of these miRNAs.

    To determine the influence of sex on the differential expression of miRNAs after AMI, a complex contrast analysis was performed. The miRNAs with opposite changes in males and females after AMI were bioinformatically related to biological pathways. After the sequencing analysis, a study was carried out to validate these results using qRT-PCR in a new cohort of mice. Four differentially expressed miRNAs were selected in the AMI groups obtained using the DESeq2 algorithm: three overexpressed miRNAs (miR-30e-3p, miR-148a-3p, and miR-149-5p) and one underexpressed miRNA (miR-423-5p). Sequence conservation between mice and humans was also checked to enable the validation of these miRNAs in patients with AMI, in the total serum fraction and the content of small extracellular vesicles (EVs). For the first time, the SAMR1/SAMP8 mouse model has been established as a model for myocardial infarction and senescence.

    In conclusion, this study emphasizes the importance of experimental models in the study of circulating miRNAs and the inclusion of sex as a variable in these studies for the potential identification of new biomarkers for AMI.