Uncover the mechanism behind miRNA function on cell survival

Abstract

As doenças cardiovasculares (DCV) são a principal causa de morte mundial e é esperado que a prevalência destas doenças aumente nos próximos anos. De entre as DCV, o enfarte do miocárdio é causado por uma obstrução das artérias coronárias e resulta numa vasta morte de cardiomiócitos. A reparação do miocárdio é devido a uma extensa resposta inflamatória e à proliferação de células não contráteis, o que resulta na formação de um tecido cicatrizado sem contratilidade. Por fim, as propriedades não contráteis do tecido cicatrizado induzem disfunção cardíaca a longo prazo, o que poderá culminar em insuficiência cardíaca e morte. Intervenções cirúrgicas e terapias farmacológicas são as estratégias adotadas para minimizar os danos e a ocorrências de eventos futuros. No entanto, estas terapias não são capazes de restaurar o tecido danificado por miocárdio funcional. Terapias regenerativas variam desde a estimulação de uma resposta endógena a uma administração exógena de células para remuscularizar e/ou revascularizar o coração. Estas estratégias têm vindo a ser avaliadas em estudos clínicos, no entanto, os resultados apenas demonstram uma ligeira melhoria da função cardíaca. Parte dos resultados observados são devidos ao ambiente inflamatório e hipóxico que é estabelecido após um enfarte e que previne a sobrevivência das células após transplantação. Entretanto, o endotélio surgiu como um órgão dinâmico capaz de controlar cardiomiócitos e melhorar o ambiente adverso do coração.Previamente, o nosso grupo realizou um “high-throughput screening” onde identificou o miRNA-425-5p como um miRNA de pro-sobrevivência, capaz de aumentar a sobrevivência de células endoteliais após hipoxia (0.1%O2). Apesar do miRNA-425-5p estar descrito na literatura como tendo funções anti-apoptóticas e proliferativas, o mecanismo pelo qual o miRNA-425-5p exerce o efeito de pro-sobrevivência em células endoteliais é pouco entendido. Neste trabalho, propomos investigar os alvos do miRNA-425-5p usando técnicas de qPCR e silenciamento de genes. Os resultados demonstram que o miRNA-425-5p é capaz de reprimir os genes RGS5, DACH1 e/ou VASH1, o que se correlaciona com o aumento da sobrevivência de células endoteliais. Adicionalmente, propomos utilizar EVs para entregar o miRNA-425-5p a células endoteliais e os nossos resultados sugerem que os EVs são capazes de entregar o miRNA-425-5p e aumentar a sobrevivência endotelial.Concluindo, o presente trabalho demonstra que o miRNA-425-5p é um agente capaz de aumentar a sobrevivência endotelial após isquemia pela redução da expressão dos genes RGS5, DACH1 e/ou VASH1. Além disso, demonstramos que os EVs são capazes de entregar o miRNA-425-5p nas células e consequentemente promover a sobrevivência endotelial.

Cardiovascular diseases (CVD) are the leading cause of death worldwide and is expected that the prevalence will increase in the next years. Among the CVD, myocardial infarction (MI) is caused by an obstruction of coronary arteries and results in a massive cardiomyocytes death. Regeneration of the myocardium is due to an extensive inflammatory response and the proliferation of non-contractile cells which results in the formation of non-contractile scar tissue. Ultimately, the non-contractile properties of the scar tissue induce a long-term cardiac dysfunction that could culminate in heart failure and death. Surgical interventions and pharmacologic therapies are the strategies adopted to minimize the damaged and prevent further events to happen. Nevertheless, those therapies cannot restore the damaged tissue for functional myocardium. Cardiac regenerative therapies range from the stimulation of endogenous response to an administration of exogenous stem cells to re-muscularized and/or re-vascularized the heart. Those strategies have been evaluated in several clinical trials, however, the outcomes showed only a mild improvement in cardiac function. Part of the results observed are due to the inflammatory and hypoxic environment established after MI, which prevents the survival of transplanted cells. Meanwhile, the endothelium emerges as a dynamic organ that can control cardiomyocytes and ameliorate the harsh environment.Previously, our group performed a high-throughput screening where identified miRNA-425-5p as pro-survival miRNA, able to increase the survival of endothelial cells after a hypoxic injury (0.1% O2). Although miRNA-425-5p is described in the literature by having anti-apoptotic and proliferative functions, the mechanism behind the miRNA-425-5p pro-survival function in endothelial cells is poorly understood. Here we propose to investigate the miRNA-425-5p targets by qPCR technique and genes knockdown. Our results demonstrated that miRNA-425-5p is able to repress the expression of RGS5, DACH1 and VASH1 genes, which correlates with an increased in endothelial cell survival. Furthermore, we propose to use EVs for the delivery of miRNA-425-5p into cells and our data suggest that EVs could transfect miRNA-425-5p and enhance endothelial survival.Concluding, the present work demonstrated that miRNA-425-5p is a suitable agent to enhance the endothelial survival after ischemia, by reducing the expression of RGS5, DACH1 and/or VASH1 genes. Additionally, we showed that exosomes are able to deliver miRNA-425-5p in endothelial cells and by that promote survival of endothelial cells.