Eine Studie untersucht die Auswirkungen des Rauchens von Zigaretten, Wasserpfeifen und E-Zigaretten auf exosomale RNA im Plasma von Probanden. Dabei wurden verschiedene nicht-kodierende RNAs wie mikroRNA, tRNA, piRNA und snoRNA untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Raucher und E-Zigaretten-Nutzer bestimmte mikroRNAs gemeinsam haben, die sich von denen von Nichtrauchern unterscheiden. Insbesondere hsa-let-7a-5p hat eine hohe Sensitivität und Spezifität, um Nichtraucher von Rauchern zu unterscheiden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass exosomale RNA als Biomarker für die Anfälligkeit für Krankheiten aufgrund von Rauchen und Dampfen dienen kann.
Anmerkung: Die Studie hat keine direkten Auswirkungen des Rauchens auf die Gesundheit der Probanden untersucht hat, sondern sich auf RNA-Profile konzentriert. Die Studie kann daher keine Aussagen auf die tatsächlichen gesundheitlichen Auswirkungen von E-Zigaretten auf den Körper treffen.
Zusammenfassung
Hintergrund: Das Dampfen von elektronischen Zigaretten (E-Zigaretten), Zigarettenrauch und das Rauchen von Wasserpfeifen werden mit verschiedenen kardiopulmonalen Erkrankungen in Verbindung gebracht. microRNAs sind in höherer Konzentration in Exosomen vorhanden, die eine wichtige Rolle bei verschiedenen physiologischen und pathologischen Funktionen spielen. Wir stellten die Hypothese auf, dass die nicht-kodierenden RNA-Transkripte als Biomarker für die Anfälligkeit für Krankheiten durch Rauchen und Dampfen dienen könnten.
Methoden: Plasma-Exosomen/EVs von Zigarettenrauchern, Wasserpfeifenrauchern und Doppelrauchern (Zigarette und Wasserpfeife) wurden hinsichtlich ihrer Größe und Morphologie charakterisiert und einer TEM-, Nanosight- und Immunoblot-Analyse unterzogen. Die exosomale RNA wurde für die Vorbereitung einer kleinen RNA-Bibliothek verwendet. Die Bibliothek wurde mit der High Sensitivity DNA Analysis auf dem Agilent 2100 Bioanalyzer System quantifiziert und mit dem Illumina NextSeq 500 sequenziert und in das fastq-Format für die Kartierung von Genen konvertiert.
Ergebnisse: Die Anreicherung verschiedener nicht-kodierender RNAs, darunter microRNAs, tRNAs, piRNAs, snoRNAs, snRNAs, Mt-tRNAs und andere Biotypen, in Exosomen wurde nachgewiesen. Eine umfassende differenzielle Expressionsanalyse von miRNAs, tRNAs und piRNAs zeigte signifikante Veränderungen bei verschiedenen paarweisen Vergleichen. Die sieben microRNAs, die beim Vergleich aller Raucher- und Vaping-Gruppen mit Nichtrauchern (NS) gemeinsam und differenziell exprimiert wurden, sind hsa-let-7a-5p, hsa-miR-21-5p, hsa-miR-29b-3p, hsa-let-7f-5p, hsa-miR-143-3p, hsa-miR-30a-5p und hsa-let-7i-5p. In der E-Zigaretten- vs. NS-Gruppe wurden 5 microRNAs unterschiedlich exprimiert (hsa-miR-224-5p, hsa-miR-193b-3p, hsa-miR-30e-5p, hsa-miR-423-3p, hsa-miR-365a-3p und hsa-miR-365b-3p), die in den anderen drei Gruppen nicht exprimiert werden. Die Analyse der Anreicherung von Gensätzen der mikroRNAs zeigte signifikante Veränderungen in den sechs wichtigsten angereicherten Funktionen, die sich aus biologischem Pfad, biologischem Prozess, molekularer Funktion, zellulärem Bestandteil, Ort der Expression und Transkriptionsfaktor in allen Gruppen zusammensetzten. Auch der paarweise Vergleich von tRNAs und piRNAs in all diesen Gruppen ergab signifikante Veränderungen in ihrer Expression.
Schlussfolgerungen: Plasmaexosomen von Zigarettenrauchern, Wasserpfeifenrauchern, E-Zigaretten-Nutzern und Doppelrauchern weisen eine gemeinsame differentielle Expression von microRNAs auf, die dazu dienen können, rauchende und vaporisierende Personen von Nichtrauchern zu unterscheiden. Unter ihnen weist has-let-7a-5p eine hohe Sensitivität und Spezifität auf, um NS von den übrigen Nutzern zu unterscheiden (ROC-Kurvenanalyse). Diese Ergebnisse ebnen den Weg für die Nutzung des Potenzials von Exosomen/miRNAs als neuartige Theranostika bei Lungenverletzungen und -krankheiten, die durch Tabakrauchen und Dampfen verursacht werden.
https://doi.org/10.1186/s12920-020-00748-3
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32912198/
Singh KP, Maremanda KP, Li D, Rahman I. Exosomal microRNAs are novel circulating biomarkers in cigarette, waterpipe smokers, E-cigarette users and dual smokers. BMC Med Genomics. 2020;13(1):128. Published 2020 Sep 10. doi:10.1186/s12920-020-00748-3