Differential expression of hsa-miR-134, hsa-miR-155, hsa-miR-122 as biomarkers of epileptogenesis in patients with acute cerebral injury

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

It is difficult to predict the process of occurrence of an epileptogenic focus in patients who have suffered acute cerebral damage. The aim of our study is to investigate and describe the possibility of using microRNAs as biomarkers of epileptogenesis. Objective of our work was to evaluate expression of hsa-miR-134-5p, hsa-miR-155-5p, and has-miR-122-5p in different groups of patients. Quantitative comparison of relative concentrations of the studied microRNAs in the blood plasma of three groups of patients was carried out: Group I – patients with temporal lobe epilepsy; Group II – patients with potential epileptogenic injuries; Group III – control group. The study showed increased expression of hsa-miR-134-5p in patients with temporal lobe epilepsy, which confirms the published data on its involvement in the mechanisms of epileptogenesis. Hsa-miR-155-5p was overexpressed in the Group II in comparison with other groups, the data indicate involvement in the mechanisms of inflammation, which could indirectly affect occurrence of epilepsy. Hsa-miR-122-5p was overexpressed in two study groups, but the levels were higher in the group of patients with acute cerebral injuries. The obtained results allow us to propose has-miR-122-5p as a potential biomarker of epileptogenesis.

About the authors

A. A. Vasilieva

V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University

Author for correspondence.
Email: drroptimusprime@gmail.com
Russian Federation, 660022 Krasnoyarsk

E. E. Timechko

V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University

Email: drroptimusprime@gmail.com
Russian Federation, 660022 Krasnoyarsk

A. I. Paramonova

V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University

Email: drroptimusprime@gmail.com
Russian Federation, 660022 Krasnoyarsk

A. M. Yakimov

V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University

Email: drroptimusprime@gmail.com
Russian Federation, 660022 Krasnoyarsk

K. D. Lysova

V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University

Email: drroptimusprime@gmail.com
Russian Federation, 660022 Krasnoyarsk

M. I. Severina

V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University

Email: drroptimusprime@gmail.com
Russian Federation, 660022 Krasnoyarsk

D. V. Dmitrenko

V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University

Email: drroptimusprime@gmail.com
Russian Federation, 660022 Krasnoyarsk

References

  1. Pitkänen, A., and Immonen, R. (2014) Epilepsy related to traumatic brain injury, Neurotherapeutics, 11, 286, https://doi.org/10.1007/S13311-014-0260-7.
  2. Golub, V. M., and Reddy, D. S. (2022) Post-traumatic epilepsy and comorbidities: advanced models, molecular mechanisms, biomarkers, and novel therapeutic interventions, Pharmacol. Rev., 74, 387, https://doi.org/10.1124/PHARMREV.121.000375.
  3. Gupta, P. K., Sayed, N., Ding, K., Agostini, M. A., Van Ness, P. C., Yablon, S., Madden, C., Mickey, B., D’Ambrosio, R., and Diaz-Arrastia, R. (2014) Subtypes of post-traumatic epilepsy: clinical, electrophysiological, and imaging features, J. Neurotrauma, 31, 1439, https://doi.org/10.1089/NEU.2013.3221.
  4. Xu, T., Yu, X., Ou, S., Liu, X., Yuan, J., Huang, H., Yang, J., He, L., and Chen, Y. (2017) Risk factors for posttraumatic epilepsy: a systematic review and meta-analysis, Epilepsy Behav., 67, 1-6, https://doi.org/10.1016/J.YEBEH.2016.10.026.
  5. Tanaka, T., Ihara, M., Fukuma, K., Mishra, N. K., Koepp, M. J., Guekht, A., and Ikeda, A. (2024) Pathophysiology, diagnosis, prognosis, and prevention of poststroke epilepsy: clinical and research implications, Neurology, 102, e209450, https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000209450.
  6. Avakyan, G. N., Blinov, D. V., Alikhanov, A. A., Perepelova, E. M., Perepelov, V. A., Burd, S. G., Lebedeva, A. V., and Avakyan, G. G. (2019) Recommendations of the Russian League Against Epilepsy (RLAE) on the use of magnetic resonance imaging in the diagnosis of epilepsy, Epilepsy Paroxysmal Cond., 11, 208-232, https:// doi.org/10.17749/2077-8333.2019.11.3.208-232.
  7. Felekkis, K., and Papaneophytou, C. (2024) The circulating biomarkers league: combining miRNAs with cell-free DNAs and proteins, Int. J. Mol. Sci., 25, 3403, https://doi.org/10.3390/IJMS25063403.
  8. Tang, S., Yuan, K., and Chen, L. (2022) Molecular biomarkers, network biomarkers, and dynamic network biomarkers for diagnosis and prediction of rare diseases, Fundament. Res., 2, 894, https://doi.org/10.1016/J.FMRE.2022.07.011.
  9. O’Brien, J., Hayder, H., Zayed, Y., and Peng, C. (2018) Overview of microRNA biogenesis, mechanisms of actions, and circulation, Front. Endocrinol., 9, 402, https://doi.org/10.3389/FENDO.2018.00402.
  10. Azam, H. M. H., Rößling, R. I., Geithe, C., Khan, M. M., Dinter, F., Hanack, K., Prüß, H., Husse, B., Roggenbuck, D., Schierack, P., and Rödiger, S. (2024) MicroRNA biomarkers as next-generation diagnostic tools for neurodegenerative diseases: a comprehensive review, Front. Mol. Neurosci., 17, 1386735, https://doi.org/10.3389/FNMOL.2024.1386735.
  11. Brennan, G. P., and Henshall, D. C. (2018) microRNAs in the pathophysiology of epilepsy, Neurosci. Lett., 667, 47-52, https://doi.org/10.1016/J.NEULET.2017.01.017.
  12. Bencurova, P., Baloun, J., Musilova, K., Radova, L., Tichy, B., Pail, M., Zeman, M., Brichtova, E., Hermanova, M., Pospisilova, S., Mraz, M., and Brazdil, M. (2017) MicroRNA and mesial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis: Whole miRNome profiling of human hippocampus, Epilepsia, 58, 1782-1793, https://doi.org/10.1111/EPI.13870.
  13. Morris, G., Reschke, C. R., and Henshall, D. C. (2019) Targeting microRNA-134 for seizure control and disease modification in epilepsy, EBioMed., 45, 646-654, https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2019.07.008.
  14. Zhou, J., Chen, L., Chen, B., Huang, S., Zeng, C., Wu, H., Chen, C., and Long, F. (2018) Increased serum exosomal miR-134 expression in the acute ischemic stroke patients, BMC Neurol., 18, https://doi.org/10.1186/S12883-018-1196-Z.
  15. Duan, W., Chen, Y., and Wang, X. R. (2018) MicroRNA-155 contributes to the occurrence of epilepsy through the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway, Int. J. Mol. Med., 42, 1577-1584, https://doi.org/10.3892/IJMM.2018.3711.
  16. Sadik, N. A., Rashed, L. A., and Abd-El Mawla, M. A. (2021) Circulating miR-155 and JAK2/STAT3 axis in acute ischemic stroke patients and its relation to post-ischemic inflammation and associated ischemic stroke risk factors, Int. J. Gen. Med., 14, 1469, https://doi.org/10.2147/IJGM.S295939.
  17. Jickling, G. C., Ander, B. P., Zhan, X., Noblett, D., Stamova, B., and Liu, D. (2014) microRNA expression in peripheral blood cells following acute ischemic stroke and their predicted gene targets, PLoS One, 9, e99283, https://doi.org/10.1371/JOURNAL.PONE.0099283.
  18. Yousufuddin, M., and Young, N. (2019) Aging and ischemic stroke, Aging, 11, 2542-2544, https://doi.org/10.18632/AGING.101931.
  19. Lavrentev, S. N., Aksenenko, M. B., Averchuk, A. S., Komina, A. V., Palkina, N. V., and Ruksha, T. G. (2019) Increased level of miR-204-5p expression in melanoma cells under the influence of dacarbazine, Sib. J. Oncol., 18, 45-53, https://doi.org/10.21294/1814-4861-2019-18-3-45-53.
  20. Timechko, E. E., Paramonova, A. I., Lysova, K. D., and Dmitrenko, D. V. (2024) Oligonucleotides for diagnosing epilepsy by quantitative PCR, RF Patent No. 2 815 113 Bull. No. 8.
  21. Livak, K. J., and Schmittgen, T. D. (2001) Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2–ΔΔC(T) method, Methods, 25, 402-408, https://doi.org/10.1006/METH.2001.1262.
  22. Donati, S., Ciuffi, S., and Brandi, M. L. (2019) Human circulating miRNAs real-time qRT-PCR-based analysis: an overview of endogenous reference genes used for data normalization, Int. J. Mol. Sci., 20, 4353, https:// doi.org/10.3390/IJMS20184353.
  23. Avansini, S. H., De Sousa Lima, B. P., Secolin, R., Santos, M. L., Coan, A. C., Vieira, A. S., Torres, F. R., Carvalho, B. S., Alvim, M. K. M., Morita, M. E., Yasuda, C. L., Pimentel-Silva, L. R., Dogini, D. B., Rogerio, F., Cendes, F., and Lopes-Cendes, I. (2017) MicroRNA hsa-miR-134 is a circulating biomarker for mesial temporal lobe epilepsy, PLoS One, 12, e0173060, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0173060.
  24. Vasilieva, A. A., Timechko, E. E., Lysova, K. D., Paramonova, A. I., Yakimov, A. M., Kantimirova, E. A., and Dmitrenko, D. V. (2023) MicroRNAs as potential biomarkers of post-traumatic epileptogenesis: a systematic review, Int. J. Mol. Sci., 24, https://doi.org/10.3390/IJMS242015366.
  25. Yakimov, A. M., Timechko, E. E., Areshkina, I. G., Usoltseva, A. A., Yakovleva, K. D., Kantimirova, E. A., Utyashev, N., Ivin, N., and Dmitrenko, D. V. (2023) MicroRNAs as biomarkers of surgical outcome in mesial temporal lobe epilepsy: a systematic review, Int. J. Mol. Sci., 24, 5694, https://doi.org/10.3390/IJMS24065694.
  26. Abdolahi, S., Zare-Chahoki, A., Noorbakhsh, F., and Gorji, A. (2022) A review of molecular interplay between neurotrophins and miRNAs in neuropsychological disorders, Mol. Neurobiol., 59, 6260-6280, https://doi.org/10.1007/S12035-022-02966-5.
  27. Baby, N., Alagappan, N., Dheen, S. T., and Sajikumar, S. (2020) MicroRNA-134-5p inhibition rescues long-term plasticity and synaptic tagging/capture in an Aβ(1-42)-induced model of Alzheimer’s disease, Aging Cell, 19, 13046, https://doi.org/10.1111/ACEL.13046.
  28. Konovalova, J., Gerasymchuk, D., Arroyo, S. N., Kluske, S., Mastroianni, F., Pereyra, A. V., and Domanskyi, A. (2021) Human-specific regulation of neurotrophic factors MANF and CDNF by microRNAs, Int. J. Mol. Sci., 22, https://doi.org/10.3390/IJMS22189691/S1.
  29. Li, Y., Lu, X., Nie, J., Hu, P., Ge, F., Yuan, T. F., and Guan, X. (2020) MicroRNA134 of ventral hippocampus is involved in cocaine extinction-induced anxiety-like and depression-like behaviors in mice, Mol. Ther. Nucleic Acids, 19, 937, https://doi.org/10.1016/J.OMTN.2019.12.030.
  30. Raoof, R., Bauer, S., El Naggar, H., Connolly, N. M. C., Brennan, G. P., Brindley, E., Hill, T., McArdle, H., Spain, E., Forster, R. J., Prehn, J. H. M., Hamer, H., Delanty, N., Rosenow, F., Mooney, C., and Henshall, D. C. (2018) Dual-center, dual-platform microRNA profiling identifies potential plasma biomarkers of adult temporal lobe epilepsy, EBioMed., 38, 127, https://doi.org/10.1016/J.EBIOM.2018.10.068.
  31. Wang, X. M., Jia, R. H., Wei, D., Cui, W. Y., and Jiang, W. (2014) MiR-134 blockade prevents status epilepticus like-activity and is neuroprotective in cultured hippocampal neurons, Neurosci. Lett., 572, 20-25, https://doi.org/10.1016/J.NEULET.2014.04.049.
  32. Sun, J., Gao, X., Meng, D., Xu, Y., Wang, X., Gu, X., Guo, M., Shao, X., Yan, H., Jiang, C., and Zheng, Y. (2017) Antagomirs targeting MiroRNA-134 attenuates epilepsy in rats through regulation of oxidative stress, mitochondrial functions and autophagy, Front. Pharmacol., 8, https://doi.org/10.3389/FPHAR.2017.00524.
  33. Mahesh, G., and Biswas, R. (2019) MicroRNA-155: a master regulator of inflammation, J. Interferon Cytokine Res., 39, 321, https://doi.org/10.1089/JIR.2018.0155.
  34. Hu, J., Huang, S., Liu, X., Zhang, Y., Wei, S., and Hu, X. (2022) miR-155: an important role in inflammation response, J. Immunol. Res., 22, https://doi.org/10.1155/2022/7437281.
  35. Zingale, V. D., Gugliandolo, A., and Mazzon, E. (2021) MiR-155: an important regulator of neuroinflammation, Int. J. Mol. Sci., 23, 90, https://doi.org/10.3390/IJMS23010090.
  36. Pareek, S., Roy, S., Kumari, B., Jain, P., Banerjee, A., and Vrati, S. (2014) MiR-155 induction in microglial cells suppresses Japanese encephalitis virus replication and negatively modulates innate immune responses, J. Neuroinflamm., 11, 1-13, https://doi.org/10.1186/1742-2094-11-97/FIGURES/7.
  37. Fu, H., Cheng, Y., Luo, H., Rong, Z., Li, Y., Lu, P., Ye, X., Huang, W., Qi, Z., Li, X., Cheng, B., Wang, X., Yao, Y., Zhang, Y.-W., Zheng, W., and Zheng, H. (2019) Silencing microRNA-155 attenuates kainic acid-induced seizure by inhibiting microglia activation, Neuroimmunomodulation, 26, 67-76, https://doi.org/10.1159/000496344.
  38. Liu, Y., Yu, G., Ding, Y. Y., and Zhang, Y. X. (2022) Expression of miR-155 in serum exosomes in children with epilepsy and its diagnostic value, Dis. Markers, 2022, 7979500, https://doi.org/10.1155/2022/7979500.
  39. Zhang, H., Chen, G., Qiu, W., Pan, Q., Chen, Y., Chen, Y., and Ma, X. (2020) Plasma endothelial microvesicles and their carrying miRNA-155 serve as biomarkers for ischemic stroke, J. Neurosci. Res., 98, 2290-2301, https://doi.org/10.1002/JNR.24696.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».