Zirkuläre RNAs in peripheren Blutzell-Mononuklearen bei ankylosierender Spondylitis

Die ankylosierende Spondylitis (AS) ist eine chronisch-entzündliche Arthritis, die hauptsächlich das Axialskelett betrifft und durch entzündliche Rückenschmerzen, Enthesitis und progressive Wirbelankylose gekennzeichnet ist. Trotz Fortschritten im Verständnis der genetischen Prädisposition – insbesondere der starken Assoziation mit HLA-B27 – sind die molekularen Mechanismen der AS-Pathogenese noch nicht vollständig geklärt. Neue Erkenntnisse unterstreichen die Rolle nichtkodierender RNAs (ncRNAs) bei Autoimmunerkrankungen, wobei zirkuläre RNAs (circRNAs) aufgrund ihrer regulatorischen Funktionen zunehmend Beachtung finden. Diese Studie untersucht das Expressionsprofil von circRNAs in peripheren Blutzell-Mononuklearen (PBMC) von AS-Patienten, identifiziert krankheitsassoziierte circRNAs und evaluiert ihr diagnostisches und prognostisches Potenzial.

Methodik und Studiendesign

Die Studie umfasste 60 AS-Patienten (44 Männer, 16 Frauen; mittleres Alter 36,9 ± 10,6 Jahre), die gemäß den revidierten New-York-Kriterien von 1984 diagnostiziert wurden, sowie 30 gesunde Kontrollen (HCs; 20 Männer, 10 Frauen; mittleres Alter 35,8 ± 10,8 Jahre). Aktive AS (ASA) wurde als Bath-Ankylosierende-Spondylitis-Krankheitsaktivitätsindex (BASDAI) ≥6 oder BASDAI >4 mit erhöhten Akut-Phase-Proteinen (Erythrozytensenkungsgeschwindigkeit [ESR] >22 mm/h oder hochsensitives C-reaktives Protein [hsCRP] >9 mg/L) definiert. Stabile AS (ASS) entsprach einem BASDAI ≤4. Klinische Parameter, einschließlich BASDAI, Bath-Ankylosierende-Spondylitis-Funktionsindex (BASFI) und Labormarker (Blutbild, ESR, hsCRP, Albumin [ALB], Globulin [GLOB]), wurden erfasst.

circRNA-Microarray und Validierung

Gesamt-RNA aus PBMC von 6 AS-Patienten und 6 HCs wurde mittels Arraystar Human circRNA Array v2 (8×15K) analysiert. Differenziell exprimierte circRNAs wurden anhand von Fold-Change (FC >1,5) und P <0,05 identifiziert. Vier circRNAs (hsa_circRNA_001544, hsa_circRNA_102532, hsa_circRNA_008961, hsa_circRNA_012732) wurden mittels RT-qPCR an 60 AS- und 30 HC-Proben validiert. Bioinformatische Analysen umfassten Gen-Ontologie (GO), KEGG-Pfadanreicherung und Vorhersagen von circRNA-miRNA-Interaktionen.

Hauptergebnisse

1. circRNA-Expressionsprofil bei AS

Die Microarray-Analyse identifizierte 1.369 differenziell exprimierte circRNAs (675 hochreguliert, 694 herunterreguliert) bei AS-Patienten im Vergleich zu HCs (Abbildung 1A–B). Die chromosomale Verteilung zeigte signifikante Unterschiede in der circRNA-Expression auf den Chromosomen 2, 4, 8, 17, 19, 21 und 22 (P <0,05), wobei die meisten circRNAs von Exons stammten (Abbildung 1D).

2. Funktionelle Anreicherung der circRNAs

GO-Analysen ergaben unterschiedliche biologische Rollen für hoch- und herunterregulierte circRNAs:

• Hochregulierte circRNAs waren angereichert in Enzymbindung (GO:0019899), Organellenorganisation (GO:0006996) und dem MAPK-Signalweg (KEGG:hsa04010).
• Herunterregulierte circRNAs assoziierten mit Adenosinribonukleotidbindung (GO:0032559) und Pfaden wie Endometriumkarzinom (KEGG:hsa05213).

3. Validierung der circRNA-Kandidaten

RT-qPCR bestätigte die signifikante Hochregulation von hsa_circRNA_001544 (U = 486,5; P <0,05) und hsa_circRNA_102532 (U = 645; P <0,05) bei AS-Patienten. Subgruppenanalysen zeigten:

• hsa_circRNA_001544 war sowohl bei ASA (U = 214; P <0,05) als auch ASS (U = 273; P <0,05) im Vergleich zu HCs erhöht.
• hsa_circRNA_102532 (U = 295; P <0,05) und hsa_circRNA_008961 (U = 250; P <0,05) waren nur bei ASA hochreguliert.
• hsa_circRNA_012732 unterschied sich signifikant zwischen ASA und ASS (U = 194; P <0,05), was auf eine Rolle bei der Krankheitsaktivität hindeutet.

4. Klinische Korrelationen

• hsa_circRNA_012732: Negativ korreliert mit BASDAI (r = −0,284), BASFI (r = −0,279), hsCRP (r = −0,334) und GLOB (r = −0,431); positiv korreliert mit Lymphozytenzahl (r = 0,260), mittlerem korpuskulärem Volumen (r = 0,367) und ALB (r = 0,307).
• hsa_circRNA_008961: Negativ korreliert mit Thrombozytenzahl (r = −0,334).

5. Diagnostisches Potenzial

ROC-Kurvenanalysen demonstrierten diagnostische Nutzbarkeit für:

• hsa_circRNA_001544: AUC = 0,720 (95%-KI: 0,610–0,831).
• hsa_circRNA_102532: AUC = 0,642 (95%-KI: 0,521–0,762).

6. Vorhergesagte miRNA-Interaktionen

Bioinformatische Analysen identifizierten Ziel-miRNAs für die vier circRNAs, darunter hsa-miR-3681-5p (zielt auf hsa_circRNA_001544) und hsa-miR-144-5p (zielt auf hsa_circRNA_102532), die in entzündlichen Pfaden involviert sind.

Diskussion

circRNAs als Regulatoren der AS-Pathogenese

Die Studie unterstreicht die Dysregulation von circRNAs in AS-PBMC, wobei hsa_circRNA_001544 und hsa_circRNA_102532 als potenzielle diagnostische Biomarker hervortreten. Das Parent-Gen von hsa_circRNA_001544, NR3C1 (Glukokortikoidrezeptor), moduliert Immunantworten und wurde mit Autoimmunerkrankungen wie rheumatoider Arthritis in Verbindung gebracht. Die Hochregulation dieser circRNA bei AS legt einen kompensatorischen Mechanismus zur Entzündungsregulation nahe.

hsa_circRNA_012732, abgeleitet von MYSM1 (Myb-ähnliche SWIRM- und MPN-Domäne 1), zeigte eine dynamische Expression in Abhängigkeit von der Krankheitsaktivität. MYSM1 ist ein Suppressor der angeborenen Immunität, und seine Herunterregulation bei aktiver AS korreliert mit einem hyperinflammatorischen Zustand. Die negative Korrelation mit hsCRP und BASDAI unterstreicht das Potenzial als Biomarker zur Verlaufskontrolle.

Mechanistische Einblicke aus der Pfadanalyse

Die Anreicherung hochregulierter circRNAs in MAPK– und TNF-Signalwegen spiegelt das proinflammatorische Milieu der AS wider. Hingegen deuten herunterregulierte circRNAs in Krebs-assoziierten Pfaden (z. B. Endometriumkarzinom) auf gemeinsame molekulare Mechanismen zwischen AS und Karzinogenese hin.

Klinische Implikationen

Die diagnostische Genauigkeit von hsa_circRNA_001544 (AUC = 0,720) positioniert es als vielversprechenden, nichtinvasiven Biomarker, der bestehende Tools wie HLA-B27 und Bildgebung ergänzt. Seine Erhöhung bei aktiver und stabiler AS impliziert einen Nutzen in der Früherkennung, während hsa_circRNA_012732 eine personalisierte Therapieüberwachung ermöglichen könnte.

Fazit

Diese Studie liefert das erste umfassende Profil der circRNA-Expression in AS-PBMC und offenbart deren Rolle in Pathogenese und Krankheitsprogression. hsa_circRNA_001544 und hsa_circRNA_012732 heben sich als diagnostische bzw. aktivitätsassoziierte Biomarker hervor. Zukünftige Studien sollten ihre funktionellen Rollen in der AS-Immunpathologie untersuchen und ihre klinische Anwendbarkeit in größeren Kohorten validieren.

doi.org/10.1097/CM9.0000000000001815