Gene expression analysis of non-syndromic ascending aortic aneurysms

L’aneurisma non sindromico dell’aorta ascendente è una malattia complessa e ancora poco si conosce dell’espressione genica e della sua regolazione in individui patologici. La tonaca principalmente coinvolta nella patologia è la media. Scopo di questo studio è l’identificazione di differenze di espressione genica tra tonaca media di individui aneurismatici e non. Sono stati raccolti 41 frammenti di aorta ascendente con aneurisma (casi) e 22 frammenti di aorta ascendente senza aneurisma (controlli). I casi provenivano da pazienti che sono stati sottoposti a intervento di aneurismectomia e i controlli da pazienti che hanno subito trapianto di cuore. Le analisi di espressione genica su RNA della tonaca media sono state condotte utilizzando la tecnica dei microarray, che prevedeva una piattaforma di 21.329 geni umani, Real Time PCR e piattaforme di microRNA. Dallo studio di microarray, confrontando 3 singoli casi verso un pool di 10 controlli sono risultati differenzialmente espressi 17 geni, tra i quali Period homolog 2 (PER2), coinvolto nei ritmi circadiani periferici, il quale risultò sovra-espresso, e Decorin (DCN), coinvolto nella riorganizzazione della matrice extracellulare, che risultò sotto-espresso. Dal confronto di microarray tra 4 pool di 3 casi ognuno verso un pool di 15 controlli confermava la sovra-espressione di PER2. Finora abbiamo validato mediante TaqMan Real Time PCR la sovra-espressione di PER2 e la sottoespressione di DCN negli individui aneurismatici. Da una parallela analisi proteomica su individui aneurismatici e non sono state identificate proteine differenzialmente espresse. Abbiamo condotto analisi tramite Sybr Green Real Time PCR sui geni codificanti tali proteine. Il differente livello di espressione si confermava nei due tipi di esperimenti per 6 geni su 15, tra i quali NOTCH1 coinvolto nello sviluppo vascolare. Sono stati indagati mediante Sybr Green Real Time PCR geni selezionati della cascata NK-kB ed è stato evidenziato uno stato pro-infiammatorio più marcato nei soggetti aneurismatici con valvola aortica bicuspide in confronto ai controlli e ai soggetti aneurismatici con valvola tricuspide. Gli esperimenti di microarray di microRNA hanno evidenziato, oltre a vari microRNA differenzialmente espressi, la sotto-espressione di mir-133 nella tonaca media degli individui aneurismatici, coinvolto nella via di segnalazione dell’ossido nitrico. In conclusione, questo studio a vari livelli ha evidenziato differente espressione genica di geni coinvolti principalmente nell’infiammazione e nel remodelling della parete. Future analisi saranno condotte per avere un quadro più chiaro sulle possibili vie di segnalazione implicate nella predisposizione e nello sviluppo dell’aneurisma non sindromico dell’aorta ascendente.

The non-syndromic ascending aortic aneurysm is a complex and common disease. Little is known on gene expression and its regulation in aneurysms. The media coat is principally involved in the disease. Aim of this study is to identify gene expression differences between aneurysmal and normal ascending aortic media coats. A total of 41 aneurysmal aortic samples (cases) and 22 aortic samples without aneurysm (controls), has been collected from patients undergoing aneurysmectomy and heart transplantation, respectively. Gene expression analyses on media coats RNA have been conducted by whole genome microarrays, which detect a total of 21,329 human genes, Real Time PCR, and microRNA microarrays. Results from whole genome microarrays performed on 3 cases and a pool of 10 controls indicated a total of 17 differentially expressed genes, among which Period homolog 2 (PER2), involved in circadian rhythm, was upexpressed, and Decorin (DCN), involved in remodeling, was downexpressed. The analysis of 4 pool of 3 cases versus a pool of 15 controls confirmed PER2 up-expression. Presently, we validated by Real Time PCR PER2 up-expression and DCN down-expression in aneurysms. Expression study of a comparison of transcriptomic analysis with proteomic data confirmed up-regulation of 6 genes out of 15 investigated, including NOTCH1 , involved in vascular development. Expression study of selected genes of NF-kB cascade evidenced a proinflammatory status of aneurysmal subjects with bicuspid aortic valve compared to the normal and to tricuspid aortic valve aneurysmal subjects. Initial microRNA microarray analysis indicates that mir-133, related to NO signaling, may be down-regulated in aneurysms. In conclusion, genes mainly involved in inflammation and remodeling have been identified with this study. Further expression analyses will better indicate pathways involved in thoracic aortic aneurysms development.