-Introduction: Many studies, mostly conducted on pediatric patients, suggested that oxidative stress as well as several micro-RNAs (miRNAs) may play an important role in celiac disease (CD) pathogenesis. However, the interplay between oxidative stress and miRNAs regulatory functions in CD remains to be clarified. Aims of the study: This pilot study was conducted to evaluate the role of miRNAs and oxidative stress in adult CD patients and to analyze their potential interactions. Methods and materials: A total of 51 subjects were prospectively included in the study: n = 12 CD patients at the time of diagnostic upper GI endoscopy (CD-dia); n = 18 CD patients after at least one year on a gluten-free diet (CD-fu); n = 5 patients with complicated CD (CD compl); n = 10 control patients undergoing upper GI endoscopy for other diseases (PC); n = 6 healthy controls (HC). In these subjects, a blood sample and duodenal biopsies were collected. Based on a literature search, several miRNAs involved in the pathogenesis of CD and with a known relationship with oxidative stress (miR-155, miR-200, miR-125, miR-192, miR-21, miR-451, miR-146 and miR-1226) were quantified with qRT-PCR in plasma. Oxidative stress was valuated through the measurement of the levels of 8-OHdG adduct in the DNA extracted from the duodenal tissue and from peripheral blood using High Performance Liquid Chromatography with Electrochemical Detection (HPLC-EC). Results: Among the evaluated miRNAs, miR-451, miR-146 and miR-155 were differentially expressed between groups. In particular, compared to HC, CD-dia and CD-fu groups have significantly lower levels of miR-451 (p=0.01 and p=0.006, respectively). The expression of miR-146 in CD-dia was significantly higher compared to CD-fu patients (p = 0.03), while HC demonstrated lower levels compared to both CD-dia and CD-fu (p=0.03 and p=0.01, respectively). A trend toward lower levels of miR-155 was shown in HC compared to CD-dia (p = 0.05) and CD-fu (p = 0.06). Levels of miR-1226 were higher in CeD-comp compared to the other groups, but p wasn’t significant. In 6 patients with available samples both at CD diagnosis and during follow-up, no differences in miRNAs levels were detected. The blood level of 8-OHdG were significantly higher in CD-dia and CD-fu patients compared to PC (p = 0.03 and p = 0.002, respectively). Moreover, a trend to a higher duodenal tissue level of 8-OHdG in CD-dia compared to PC was shown (p = 0.07). Blood 8-OHdG levels were positively correlated with miR-155 in CD compl (r = 0.9, p = 0.04). Moreover, a trend to a lower level of miR-125 compared to circulating 8-OHdG was shown in CeD-dia (p = 0.06). Conclusion: miRNAs and the oxidative stress have a role in the pathogenesis of CD. In this pilot study, we showed that an interplay between these two may exist, in particular in complicated CD. Whether oxidative stress is able to up- or downregulate some miRNAs or, conversely, whether miRNAs expression is capable to modulate the response to oxidative stress in CD patients should be evaluated in future larger studies.

Introduzione: Molti studi, condotti prevalentemente sulla popolazione pediatrica, suggeriscono che sia lo stress ossidativo sia differenti micro-RNA (miRNA) potrebbero giocare un importante ruolo nella patogenesi della malattia celiaca (MC). Tuttavia, la relazione tra lo stress ossidativo e le funzioni regolatorie dei miRNA nella MC rimangono ancora da chiarire. Scopo dello studio: Questo studio pilota è stato condotto con lo scopo di valutare il ruolo dei miRNA e dello stress ossidativo in pazienti adulti con MC e di analizzarne le potenziali interazioni. Materiali e metodi: Un totale di 51 soggetti è stato arruolato prospettivamente nello studio: n = 12 pazienti con malattia celiaca al momento della diagnosi (CD-dia); n = 18 pazienti celiaci a dieta senza glutine da almeno un anno (CD-fu); n = 5 pazienti con malattia celiaca complicata (CD-compl); n = 10 pazienti controlli, sottoposti ad EGDS per altre patologie diverse dalla MC (PC); n = 6 controlli sani (HC). In questi soggetti sono stati raccolti prelievi ematici (tutti i gruppi) e biopsie duodenali (in tutti i gruppi tranne gli HC). Basandosi sulla letteratura, sono stati quantificati attraverso q-RT-PCR nel plasma diversi miRNA coinvolti nella patogenesi della MC e aventi una nota relazione con lo stress ossidativo (miR-155, miR-200, miR-125, miR-192, miR-21, miR-451, miR-146 e miR-1226). Lo stress ossidativo è stato valutato attraverso la misurazione dei livelli dell’addotto 8-OHdG nel DNA estratto dal tessuto duodenale e dal sangue periferico, utilizzando il metodo HPLC-EC (High Performance Liquid Chromatography with Electrochemical Detection). Risultati: Tra i miRNA valutati, miR-451, miR-146, miR-155 e miR-1226 sono risultati essere espressi differentemente tra diversi gruppi. In particolare, i gruppi CeD-dia e CeD-fu hanno livelli significativamente inferiori di miR-451 (p = 0.01 e p = 0.006, rispettivamente) rispetto al gruppo HC. L’espressione di miR-146 nel gruppo CeD-dia e CeD-fu è risultata significativamente maggiore (p = 0.03 e p = 0.01, rispettivamente) rispetto al gruppo HC, inoltre è stato osservato un livello maggiore dello stesso miRNA nel gruppo CeD-dia rispetto al gruppo CeD-fu (p = 0.03). L’espressione di miR-155 nei gruppi CeD-dia e CeD-fu è risultata maggiore rispetto al gruppo HC (p = 0.05 e p = 0.06, rispettivamente) L’espressione di miR-1226 è risultata maggiore nel gruppo CeD-compl rispetto ai gruppi CeD-dia, CeD-fu e HC, tuttavia non è stata raggiunta una significatività statistica. I valori ematici di 8-OHdG sono risultati significativamente maggiori nei gruppi CeD-dia e CeD-fu rispetto al gruppo CP (p = 0.03 e p = 0.002, rispettivamente). Inoltre, è stato registrato un trend di livelli di 8-OHdG tissutale maggiori nel gruppo CeD-dia rispetto al gruppo PC (p = 0.07). Nessuna correlazione è stata dimostrata tra i valori di 8-OHdG tissutale e quelli dei differenti miRNA analizzati. Al contrario, i valori di 8-OHdG ematico hanno dimostrato di correlare positivamente con miR-155 nel gruppo CeD-compl (r = 0.9, p = 0.04). Infine, valori di 8-OHdG ematico correlano negativamente con miR-125 nel gruppo CeD-dia, senza tuttavia raggiungere una significatività statistica (r = 0.5 e p = 0.06). Conclusioni: I miRNA e lo stress ossidativo hanno un ruolo nella patogenesi della MC. In questo studio pilota, abbiamo dimostrato che una correlazione tra i due elementi potrebbe esistere, in particolare nei casi di celiachia complicata. Per definire se lo stress ossidativo sia capace di up o down-regolare alcuni miRNA o, al contrario, se l’espressione di determinati miRNA sia in grado di modulare la risposta allo stress ossidativo nei pazienti con MC, saranno necessari studi futuri e con casistica più ampia.

Crosstalk tra microRNA e stress ossidativo nella malattia celiaca: uno studio pilota

SARASINI, GIULIA
2022/2023

Abstract

-Introduction: Many studies, mostly conducted on pediatric patients, suggested that oxidative stress as well as several micro-RNAs (miRNAs) may play an important role in celiac disease (CD) pathogenesis. However, the interplay between oxidative stress and miRNAs regulatory functions in CD remains to be clarified. Aims of the study: This pilot study was conducted to evaluate the role of miRNAs and oxidative stress in adult CD patients and to analyze their potential interactions. Methods and materials: A total of 51 subjects were prospectively included in the study: n = 12 CD patients at the time of diagnostic upper GI endoscopy (CD-dia); n = 18 CD patients after at least one year on a gluten-free diet (CD-fu); n = 5 patients with complicated CD (CD compl); n = 10 control patients undergoing upper GI endoscopy for other diseases (PC); n = 6 healthy controls (HC). In these subjects, a blood sample and duodenal biopsies were collected. Based on a literature search, several miRNAs involved in the pathogenesis of CD and with a known relationship with oxidative stress (miR-155, miR-200, miR-125, miR-192, miR-21, miR-451, miR-146 and miR-1226) were quantified with qRT-PCR in plasma. Oxidative stress was valuated through the measurement of the levels of 8-OHdG adduct in the DNA extracted from the duodenal tissue and from peripheral blood using High Performance Liquid Chromatography with Electrochemical Detection (HPLC-EC). Results: Among the evaluated miRNAs, miR-451, miR-146 and miR-155 were differentially expressed between groups. In particular, compared to HC, CD-dia and CD-fu groups have significantly lower levels of miR-451 (p=0.01 and p=0.006, respectively). The expression of miR-146 in CD-dia was significantly higher compared to CD-fu patients (p = 0.03), while HC demonstrated lower levels compared to both CD-dia and CD-fu (p=0.03 and p=0.01, respectively). A trend toward lower levels of miR-155 was shown in HC compared to CD-dia (p = 0.05) and CD-fu (p = 0.06). Levels of miR-1226 were higher in CeD-comp compared to the other groups, but p wasn’t significant. In 6 patients with available samples both at CD diagnosis and during follow-up, no differences in miRNAs levels were detected. The blood level of 8-OHdG were significantly higher in CD-dia and CD-fu patients compared to PC (p = 0.03 and p = 0.002, respectively). Moreover, a trend to a higher duodenal tissue level of 8-OHdG in CD-dia compared to PC was shown (p = 0.07). Blood 8-OHdG levels were positively correlated with miR-155 in CD compl (r = 0.9, p = 0.04). Moreover, a trend to a lower level of miR-125 compared to circulating 8-OHdG was shown in CeD-dia (p = 0.06). Conclusion: miRNAs and the oxidative stress have a role in the pathogenesis of CD. In this pilot study, we showed that an interplay between these two may exist, in particular in complicated CD. Whether oxidative stress is able to up- or downregulate some miRNAs or, conversely, whether miRNAs expression is capable to modulate the response to oxidative stress in CD patients should be evaluated in future larger studies.
Dipartimento di Medicina - DIMED
2022
Crosstalk between microRNAs and oxidative stress in celiac disease: a pilot study
Introduzione: Molti studi, condotti prevalentemente sulla popolazione pediatrica, suggeriscono che sia lo stress ossidativo sia differenti micro-RNA (miRNA) potrebbero giocare un importante ruolo nella patogenesi della malattia celiaca (MC). Tuttavia, la relazione tra lo stress ossidativo e le funzioni regolatorie dei miRNA nella MC rimangono ancora da chiarire. Scopo dello studio: Questo studio pilota è stato condotto con lo scopo di valutare il ruolo dei miRNA e dello stress ossidativo in pazienti adulti con MC e di analizzarne le potenziali interazioni. Materiali e metodi: Un totale di 51 soggetti è stato arruolato prospettivamente nello studio: n = 12 pazienti con malattia celiaca al momento della diagnosi (CD-dia); n = 18 pazienti celiaci a dieta senza glutine da almeno un anno (CD-fu); n = 5 pazienti con malattia celiaca complicata (CD-compl); n = 10 pazienti controlli, sottoposti ad EGDS per altre patologie diverse dalla MC (PC); n = 6 controlli sani (HC). In questi soggetti sono stati raccolti prelievi ematici (tutti i gruppi) e biopsie duodenali (in tutti i gruppi tranne gli HC). Basandosi sulla letteratura, sono stati quantificati attraverso q-RT-PCR nel plasma diversi miRNA coinvolti nella patogenesi della MC e aventi una nota relazione con lo stress ossidativo (miR-155, miR-200, miR-125, miR-192, miR-21, miR-451, miR-146 e miR-1226). Lo stress ossidativo è stato valutato attraverso la misurazione dei livelli dell’addotto 8-OHdG nel DNA estratto dal tessuto duodenale e dal sangue periferico, utilizzando il metodo HPLC-EC (High Performance Liquid Chromatography with Electrochemical Detection). Risultati: Tra i miRNA valutati, miR-451, miR-146, miR-155 e miR-1226 sono risultati essere espressi differentemente tra diversi gruppi. In particolare, i gruppi CeD-dia e CeD-fu hanno livelli significativamente inferiori di miR-451 (p = 0.01 e p = 0.006, rispettivamente) rispetto al gruppo HC. L’espressione di miR-146 nel gruppo CeD-dia e CeD-fu è risultata significativamente maggiore (p = 0.03 e p = 0.01, rispettivamente) rispetto al gruppo HC, inoltre è stato osservato un livello maggiore dello stesso miRNA nel gruppo CeD-dia rispetto al gruppo CeD-fu (p = 0.03). L’espressione di miR-155 nei gruppi CeD-dia e CeD-fu è risultata maggiore rispetto al gruppo HC (p = 0.05 e p = 0.06, rispettivamente) L’espressione di miR-1226 è risultata maggiore nel gruppo CeD-compl rispetto ai gruppi CeD-dia, CeD-fu e HC, tuttavia non è stata raggiunta una significatività statistica. I valori ematici di 8-OHdG sono risultati significativamente maggiori nei gruppi CeD-dia e CeD-fu rispetto al gruppo CP (p = 0.03 e p = 0.002, rispettivamente). Inoltre, è stato registrato un trend di livelli di 8-OHdG tissutale maggiori nel gruppo CeD-dia rispetto al gruppo PC (p = 0.07). Nessuna correlazione è stata dimostrata tra i valori di 8-OHdG tissutale e quelli dei differenti miRNA analizzati. Al contrario, i valori di 8-OHdG ematico hanno dimostrato di correlare positivamente con miR-155 nel gruppo CeD-compl (r = 0.9, p = 0.04). Infine, valori di 8-OHdG ematico correlano negativamente con miR-125 nel gruppo CeD-dia, senza tuttavia raggiungere una significatività statistica (r = 0.5 e p = 0.06). Conclusioni: I miRNA e lo stress ossidativo hanno un ruolo nella patogenesi della MC. In questo studio pilota, abbiamo dimostrato che una correlazione tra i due elementi potrebbe esistere, in particolare nei casi di celiachia complicata. Per definire se lo stress ossidativo sia capace di up o down-regolare alcuni miRNA o, al contrario, se l’espressione di determinati miRNA sia in grado di modulare la risposta allo stress ossidativo nei pazienti con MC, saranno necessari studi futuri e con casistica più ampia.
Malattia celiaca
microRNA
Stress ossidativo
ZINGONE, FABIANA
CARDIN, ROMILDA
Lauree magistrali a ciclo unico
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/48113