O que são os MicroRNAs?

Os microRNAs (miRNAs) são moléculas de RNA curtas, não codificantes, tipicamente 21-23 nucleotídeos de comprimento, que funcionam como reguladores pós-transcricionais da expressão gênica. Eles são transcritos pela RNA polimerase II como miRNAs primários (pri-miRNAs), que são então processados no núcleo pelo complexo Drosha-DGCR8 em miRNAs precursores (pré-miRNAs). Após a exportação para o citoplasma via Exportin-5, a enzima Dicer cliva-os em duplexes miRNA maduros. Uma vertente do duplex, a vertente guia, é carregada no complexo de silenciamento induzido por RNA (RISC). Dentro do RISC, o miRNA liga-se a sequências complementares na região 3’ não traduzida (UTR) de RNAs-alvo (mRNAs), levando à repressão translacional ou à desestabilização e degradação do RNA.

Através deste mecanismo, um único miRNA pode regular centenas de genes-alvo, formando redes regulatórias complexas. A especificidade da ligação miRNA-mRNA é determinada principalmente pela região de sementes (nucleotídeos 2-8 no final do miRNA maduro). Esta capacidade de ajustar a expressão do gene torna os miRNAs jogadores críticos no desenvolvimento, diferenciação celular e homeostase metabólica. Mais de 2.600 miRNAs maduros foram identificados em humanos, e muitos são conservados em espécies, destacando seus papéis biológicos fundamentais. Para uma visão abrangente da biogênese e função do miRNA, veja esta revisão sobre mecanismos miRNA].

Disregulação do MicroRNA na Obesidade

A obesidade é caracterizada por acúmulo excessivo de tecido adiposo resultante de um desequilíbrio entre ingestão de energia e gasto.O tecido adiposo não é apenas um reservatório de energia passivo, mas um órgão endócrino ativo que secreta adipocinas, citocinas e outras moléculas sinalizadoras.Na obesidade, a hiperplasia e hipertrofia de adipócitos são acompanhadas de inflamação crônica de baixo grau, metabolismo lipídico alterado e resistência à insulina. MicroRNAs estão intimamente envolvidos nesses processos, com inúmeros miRNAs apresentando expressão perturbada no tecido adiposo, no sangue e em outros órgãos metabólicos de indivíduos obesos.

miRNAs promovendo adipogênese e acumulação de gordura

Vários miRNAs atuam como fatores pró-adipogênicos. miR-143] é um dos mais estudados. Promove a diferenciação de adipocitos por alvo MAPK7 e outros genes, aumentando assim a expressão de fatores de transcrição como PPARγ e C/EBPα. A superexpressão de miR-143 em pré-adipocitos acelera sua conversão em adipocitos maduros, e seus níveis são elevados tanto no tecido adiposo subcutâneo quanto visceral de pacientes obesos. Da mesma forma, o miR-17-92 cluster[] (incluindo miR-17, miR-20a e miR-92a) regula positivamente a adipogênese inibindo o supressor tumoral Rb2/p130, que normalmente suprime a expressão do PPARγ.

Outro miRNA pró-obesogênico é miR-21. Ele tem como alvo PTEN[, um regulador negativo da via PI3K/Akt, promovendo assim a adipogênese e inibindo a lipólise. Além disso, ]miR-132[] tem demonstrado aumentar a adipogênese, visando SIRT1 e promovendo a expressão de PPARγ. Níveis elevados desses miRNAs na obesidade correlacionam-se com o aumento da massa de gordura e do índice de massa corporal (BMI). Há também evidências crescentes de que miR-26b[ desempenha um papel na adipogênese, visando ADAM17 e regulando a via de sinalização de Notch, que influencia o comprometimento e diferenciação de pré-adipocito.

miRNAs Regulando o Metabolismo Lipídico e as Despesas de Energia

Além da adipogênese, os miRNAs controlam o armazenamento lipídico e a oxidação. ]miR-33] é codificado dentro dos íntrons do gene SREBF2 e desempenha um papel central na homeostase do colesterol e dos ácidos graxos. Reprime a expressão de vários genes envolvidos no efluxo do colesterol (por exemplo, ABCA1, ABCG1), na β-oxidação do ácido graxo (por exemplo, CPT1A, PRKAA1) e na sinalização da insulina (por exemplo, IRS2). No fígado, a superexpressão do miR-33 reduz o colesterol HDL e aumenta o conteúdo lipídico hepático, promovendo esteatose. No tecido adiposo, o miR-33 prejudica a função mitocondrial e o bronzeamento do tecido adiposo branco, reduzindo o gasto energético.

miR-155] é outro miRNA com funções metabólicas importantes. É desregulado no tecido adiposo de camundongos obesos e humanos. A restauração do miR-155 em adipócitos aumenta a expressão de genes termogênicos como UCP1[ e PGC1α[, promovendo a formação de adipócitos bege e aumentando o gasto energético. Por outro lado, a deficiência de miR-155 leva à obesidade e à resistência à insulina quando os ratos são alimentados com uma dieta rica em gordura. Adicionalmente, miR-27a[ é um regulador negativo da adipogênese e acumulação de lipídios. Ele visa o PPARγ e C/EBPα, e sua expressão é reduzida na obesidade, permitindo a diferenciação de adipocitos não verificados. Compreender estas ações opostas de miRNAs diferentes é fundamental para desenvolver intervenções orientadas.

MiRNAs inflamatórios em Tecido Obeso Adiposo

A inflamação associada à obesidade é parcialmente impulsionada por miRNAs pró-inflamatórios. miR-146a e miR-155[] são regulados em macrófagos do tecido adiposo de indivíduos obesos, onde modulam a produção de citocinas inflamatórias como TNF-α e IL-6. Enquanto o miR-146a exerce um ciclo de retroalimentação anti-inflamatória, visando IRak1 e TRAF6, o miR-155 excessivo pode exacerbar a inflamação. O equilíbrio destes miRNAs influencia o estado de polarização macrofágica (M1 vs. M2) e a inflamação global do tecido adiposo. miR-223 é outro miRNA enriquecido em macrófagos que ajuda a controlar a inflamação, direcionando os componentes inflamados do NLRP3; sua desregulação na obesidade contribui para a sinalização inflamatória sustentada. Para uma leitura adicional sobre a disregulação do miRNA na obesidade, consulte [FLT] a [revisão da obesidade][FLT]:

MicroRNA em Diabetes Tipo 2

O diabetes tipo 2 (T2D) é caracterizado pela resistência à insulina em tecidos periféricos e disfunção progressiva das células β levando à hiperglicemia. Evidências extensas implicam miRNAs tanto no início quanto na progressão da D2T. Vários miRNAs circulantes servem como biomarcadores para detecção precoce e estratificação de risco. Além disso, miRNAs intracelulares no fígado, músculo, tecido adiposo e ilhotas pancreáticas modulam diretamente a sinalização de insulina, captação de glicose e secreção de insulina.

miRNAs Afetando a Sensibilidade à Insulina

No fígado, miR-29a/b/c] os membros da família são elevados em condições obesas, resistentes à insulina. Eles visam IRS1, AKT2 e PPARGC1A[ (PGC1α), atenuando assim a sinalização de insulina e promovendo a gliconeogênese. Knockdown do miR-29 melhora a sensibilidade à insulina e reduz a produção de glicose em hepatócitos. Da mesma forma, ]miR-103[ e miR-107[FT:T:11]]miR-107 são regulados no fígado de cafélio-1, utilizando os seguintes métodos de detecção de proteínas de anticorpos para a resposta à insulina em ratos.

No tecido adiposo, miR-143 e miR-145 contribuem para a resistência à insulina, visando AKT1 e IRS4[, respectivamente. Níveis elevados destes miRNAs em gordura visceral correlacionam-se com a redução da fosforilação Akt e translocação de GLUT4. No músculo esquelético, miR-133b[ é desregulada em pacientes diabéticos, e sua superexpressão melhora a absorção de glicose via GLUT4[[] upregulation. miR-181a[[[]]miR-181a]] é outro miRNA que modula a sensibilidade à insulina; é regulada no músculo resistente à insulina e tem sido regulada a função sílica e alvos para

miRNAs e função pancreática da célula beta

A disfunção β-célula é uma característica da progressão do T2D. Os microRNAs são essenciais para o desenvolvimento de células beta, proliferação e secreção de insulina. miR-375 é um dos miRNAs mais abundantes nas ilhotas pancreáticas. É necessário para a massa e função normal das células beta. A deleção alvo do miR-375 em ratos leva à redução da proliferação de células beta e à secreção de insulina estimulada pela glicose. Por outro lado, a sobreexpressão do miR-375 protege as células beta da apoptose induzida pela lipotoxicidade e pelo stress ER, parcialmente através da orientação PDK1[[ e JAK2[. miR-7] é também altamente expressa em células beta-células e inibe a proliferação por alvo da via mTOR.

Outros miRNAs-chave incluem miR-200 família, que são induzidos por hiperglicemia e estresse oxidativo. Promovem a apoptose de células beta por reprimir Bcl2 e ativando a via p53. miR-30d[ e miR-124a[[]] modulam a secreção de insulina por segmentar ]ROCK1[ e FOXA2[[, respectivamente. Adicionalmente, miR-204[ foi demonstrado inibir a secreção de insulina por segmentar os genes 1 e 2 e seus níveis são elevados em islets diabéticos. Estes miRNAs oferecem potenciais biomarcadores para a β-sificação e detalhamento para a função da insulina [FLT.

MiRNAs circulantes como biomarcadores para T2D

Os miRNAs circulantes são estáveis no sangue e podem ser medidos de forma não invasiva, tornando-os atraentes como biomarcadores diagnósticos e prognósticos.As assinaturas específicas de miRNAs foram identificadas em pacientes com DMT2. Por exemplo, níveis reduzidos de miR-126 no plasma foram associados a respostas angiogênicas prejudicadas e aumento do risco de complicações do diabetes. Os níveis elevados de miR-29a e miR-133b] no soro correlacionam-se com a resistência à insulina e o estado glicêmico. Painéis de miRNAs, como os que incluem miR-15a, miR-223 e miR-28-3p, prometem distinguir pré-diabetes de T2D overt. Estudos de validação em larga escala estão em andamento para traduzir estes achados em ferramentas clínicas.

Potencial terapêutico e desafios de direcionar miRNAs

A capacidade dos miRNAs de regular simultaneamente múltiplos alvos genéticos os torna atraentes para a intervenção terapêutica.Existem duas estratégias principais: inibir miRNAs associados à doença usando antagomirs ou esponjas miRNAs, e restaurar miRNAs protetores usando mimetizações miRNA sintéticas. Vários medicamentos miRNA-alvo entraram em ensaios clínicos para outras doenças, e aplicações metabólicas estão sob investigação ativa.

Abordagens de Antagomir em Modelos Pré-Clinicos

Como mencionado, a inibição de miR-103/07 com oligonucleotídeos antisense melhora a sensibilidade à insulina e reduz a glicemia em camundongos diabéticos. A administração subcutânea desses inibidores resulta em uma absorção generalizada pelo fígado e tecido adiposo. A meta miR-33[ usando antagomirs aumenta a expressão de ABCA1 e aumenta o colesterol HDL ao mesmo tempo que reduz a a aterosclerose em camundongos. No entanto, a inibição a longo prazo da miR-33 também levou ao aumento da esteatose hepática em alguns estudos, destacando a necessidade de dosagem e monitorização cuidadosas. miR-21[[ inibição reduz a adipogênese e melhora a sensibilidade à insulina em camundongos alimentados com dieta rica em gordura. Outro alvo emergente é ]miR-34a[], que é regulada no fígado de camundongos obesos obesos e contribui para esteatose e resistência à insulina e à

MiRNA Mimics para Restauração

Nos casos em que os miRNAs protetores são desregulados, os mimetizadores sintéticos podem restaurar seus níveis. Por exemplo, a administração sistêmica de miR-155[] mimetiza usando nanopartículas lipídicas aumento do gasto energético e redução da obesidade em camundongos. Da mesma forma, a entrega de miR-26a[ mimetiza (mais que mimetizando) pode ser necessária dependendo do tecido e do estágio da doença. Os desafios incluem garantir que os mimetizadores são carregados no complexo RISC sem desencadear efeitos fora do alvo ou ativar o sistema imunológico inato. Modificações químicas como 2′-O-metil e ácido nuclec bloqueado (LNA) são usados para aumentar a estabilidade. Avanços em formulações nanopartícula e conjugadores de GalNAc estão melhorando a entrega específica para tecidos hepáticos.

Desafios de entrega e segurança

Os principais obstáculos para a terapêutica do miRNA incluem degradação da nuclease, depuração renal, má captação celular e efeitos fora-alvo. Modificações químicas como 2’-O-metilação, fosforotioato espinha dorsal e nucleotídeos do ácido nucleico bloqueado (LNA) melhorar a estabilidade e afinidade de ligação. Conjugação para N-acetilgalactosamina (GalNAc) aumenta a entrega específica do fígado e tem sido bem sucedido para drogas siRNA como inclisiran. Para miRNA terapêutica, nanopartículas de lipídios e vetores virais (por exemplo, adeno-associado vírus) também estão sendo explorados. Segurança continua a ser uma preocupação crítica, porque miRNAs regular muitos genes; direcionamento não intencional pode levar à toxicidade. Estudos animais de longo prazo avaliar efeitos colaterais potenciais, incluindo imunossupressão ou tumorigênese. Uma discussão detalhada de miRNAs terapêutica está disponível em .

Orientações futuras e Perspectivas Clínicas

O campo da regulação do miRNA na doença metabólica está avançando rapidamente. Várias áreas-chave merecem investigação adicional. Primeiro, o papel dos miRNAs extracelulares (por exemplo, miRNAs exossomais) na comunicação inter-orgânica está emergindo. Exossomas derivados de aditivos contendo miR-155, miR-27a, ou miR-222 podem viajar para o fígado, músculo, ou islets pancreáticas, modulando a sensibilidade à insulina e função β-célula.

Segundo, a transcriptômica unicelular e espacial são reveladoras de expressão de miRNA específico do tipo celular em tecidos adiposos e isómeros, oferecendo alvos de maior resolução. Por exemplo, miRNAs expressos especificamente em macrófagos do tecido adiposo versus adipócitos podem ser alvo mais precisamente. Terceiro, terapias combinatórias que modulam simultaneamente miRNAs múltiplos (por exemplo, usando um único antagomir policistrônico) podem alcançar benefícios sinérgicos. Quarto, métodos de triagem não imparcial, como telas CRISPR-Cas9, para identificar alvos miRNA, continuam a descobrir novas redes regulatórias. Finalmente, a identificação de assinaturas de miRNA circulantes como biomarcadores não invasivos para o diagnóstico precoce e monitoramento da progressão da obesidade e T2D está progredindo. Estudos longitudinais em larga escala validarão esses biomarcadores.

Além disso, o desenvolvimento de sistemas de liberação de miRNA específicos de tecido, como nanopartículas peptídeo-conjugadas ou exossomos projetados, tem a promessa de reduzir os efeitos fora do alvo. Terapia personalizada de miRNA com base no perfil de expressão de miRNA de um indivíduo e fundo genético é outro horizonte. À medida que nosso entendimento da biologia de miRNA se aprofunda e como novas tecnologias emergem, microRNAs provavelmente se tornar componentes integrais de futuras abordagens de precisão medicina para obesidade, diabetes, e suas complicações associadas.

Conclusão

Os microRNAs são reguladores fundamentais das complexas redes moleculares subjacentes à obesidade e diabetes tipo 2. Influem na adipogênese, metabolismo lipídico, respostas inflamatórias, sinalização de insulina e sobrevivência e função das células beta.A regulação de miRNAs específicos contribui para a patogênese desses distúrbios metabólicos, e estudos pré-clínicos têm demonstrado que manipular os níveis de miRNA pode melhorar os resultados metabólicos.Apesar dos desafios no parto, estabilidade e segurança, o desenvolvimento de terapias baseadas em miRNAs continua sendo uma fronteira promissora.Com o aprofundamento do nosso entendimento da biologia do miRNA e com o surgimento de novas tecnologias para o direcionamento específico de tecidos, os microRNAs provavelmente se tornarão componentes integrais de futuras abordagens de precisão para a obesidade, diabetes e suas complicações associadas.