Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1047510.32607/20758251-2015-7-3-48-54ReviewsОбзорыResearch ArticleExtracellular Nucleic Acids in Urine: Sources, Structure, Diagnostic PotentialВнеклеточные нуклеиновые кислоты мочи: источники, состав, использование в диагностикеBryzgunovaO. E.БрызгуноваO. E.
Russian Federation
olga.bryzgunova@niboch.nsc.ruLaktionovP. P.ЛактионовП. П.
Russian Federation
olga.bryzgunova@niboch.nsc.ruInstitute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут химической биологии и фундаментальной медицины СО РАНE.N. Meshalkin Novosibirsk Research Institute of Circulation PathologyНовосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения им. академика Е.Н. Мешалкина1509201573VOL 7, NO3 (2015)ТОМ 7, №3 (2015)485417012020Copyright ©; 2015, Bryzgunova O.E., Laktionov P.P.Copyright ©; 2015, Брызгунова O.E., Лактионов П.П.2015Bryzgunova O.E., Laktionov P.P.Брызгунова O.E., Лактионов П.П.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10475

Cell-free nucleic acids (cfNA) may reach the urine through cell necrosis or apoptosis, active secretion of nucleic acids by healthy and tumor cells of the urinary tract, and transport of circulating nucleic acids (cir-NA) from the blood into primary urine. Even though urinary DNA and RNA are fragmented, they can be used to detect marker sequences. MicroRNAs are also of interest as diagnostic probes. The stability of cfNA in the urine is determined by their structure and packaging into supramolecular complexes and by nuclease activity in the urine. This review summarizes current data on the sources of urinary cfNA, their structural features, diagnostic potential and factors affecting their stability.

Внеклеточные нуклеиновые кислоты (внНК) могут появляться в моче в результате некроза и апоптоза клеток, а также активной секреции нуклеиновых кислот здоровыми и опухолевыми клетками мочеполового тракта, транспорта циркулирующих нуклеиновых кислот (цирНК) крови в первичную мочу. ДНК и РНК мочи фрагментированы, однако они могут использоваться для выявления маркерных последовательностей. МикроРНК также представляют интерес в качестве диагностического материала. Стабильность внНК определяется их структурой, упаковкой в надмолекулярные комплексы и активностью нуклеаз в моче. В обзоре описаны возможные источники, особенности строения внНК мочи, диагностическое использование внНК и факторы, влияющие на их стабильность.

urinary cell-free DNA and RNAapoptosisnecrosisactive secretionurine nucleasescell-free NA based non-invasive diagnosticsактивная секрецияапоптозвнеклеточная ДНК и РНК мочинеинвазивная диагностиканекрознуклеазы мочи[1] Bryzgunova O., Laktionov P. // Supplement Series B: Biomed. Chem. // Biochemistry (Moscow). 2014, V.8, P.203-219[2] Fleischhacker M., Schmidt B. // Biochim. Biophys. Acta. 2007, V.1775, P.181-232[3] van der Vaart M., Pretorius P. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008, V.1137, P.18-26[4] Li M., Zeringer E., Barta T., Schageman J., Cheng A., Vlassov A. // Phil. Trans. R. Soc. B. 2014, V.369, P.20130502[5] Sita-Lumsden A., Fletcher C., Dart D., Brooke G., Waxman J., Bevan C. // Biomark. Med. 2013, V.7, P.867-877[6] Rykova E., Morozkin E., Ponomaryova A., Loseva E., Zaporozhchenko I., Cherdyntseva N., Vlassov V., Laktionov P. // Expert Opin. Biol. Ther. 2012, V.12, S1, P.141-153[7] Pokrovsky V., Korot’ko G. // Human Physiology. M.: Medicine, 1997, P.277-280[8] Lote C. // Principles of Renal Physiology. London: Chapman & Hall 1994, P.33-44[9] Tencer J., Frick I., Oquist B., Alm P., Rippe B. // Kidney Int. 1998, V.53, P.709-715[10] Holdenrieder S., Stieber P., Bodenmüller H., Busch M., von Pawel J., Schalhorn A., Nagel D., Seidel D. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2001, V.945, P.93-102[11] Kiroi K., Tanaka C., Toi M. // Breast Cancer. 1999, V.6, P.361-364[12] Lin J., Fan R., Zhao Z., Cummings O., Chen S. // Am. J. Surg. Pathol. 2013, V.37, P.539-547[13] Ng E., Tsui N., Lam N., Chiu R., Yu S., Wong S., Lo E., Rainer T., Johnson P., Lo Y. // Clin. Chem. 2002, V.48, P.1212-1217[14] Halicka H., Bedner E., Darzynkiewicz Z. // Exp. Cell Res. 2000, V.260, P.248-256[15] Hasselmann D., Rappl G., Tilgen W., Reinhold U. // Clin. Chem. 2001, V.47, P.1488-1489[16] Gahan P., Stroun M. // Cell Biochem. Funct. 2010, V.28, P.529-538[17] Vickers K., Palmisano B., Shoucri B., Shamburek R., Remaley A. // Nat. Cell Biol. 2011, V.13, P.423-433[18] Sorenson G. // Clin. Cancer Res. 2000, V.6, P.2129-2137[19] Simkin M., Abdalla M., El-Mogy M., Haj-Ahmad Y. // Epigenomics. 2012, V.4, P.343-352[20] Botezatu I., Serdyuk O., Potapova G., Shelerov V., Alechina R., Molyaka Y., Anan’ev V., Bazin I., Garin A., Narimanov M. // Clin. Chem. 2000, V.46, P.1078-1084[21] Koide K., Sekizawa A., Iwasaki M., Matsuoka R., Honma S., Farina A., Saito H., Okai T. // Prenatal Diagnosis. 2005, V.25, P.604-607[22] Tuuminen T. // Front. Immunol. 2012, V.3, P.1-6[23] Peter J., Green C., Hoelscher M., Mwaba P., Zumla A., Dheda K. // Curr. Opin. Pulm. Med. 2010, V.16, P.262-270[24] Peters D., Pretorius P. // Clin. Chim. Acta. 2011, V.412, P.806-811[25] Chirkin A., Okorokov A., Goncharik I. // Diagnostic guide to physician. Minsk: Belarus, 1993. 688 p. 1993[26] Zhang J., Tong K., Li P., Chan A., Yeung C., Pang C., Wong T., Lee K., Lo D. // Clin. Chem. 1999, V.45, P.1741-1746[27] Zhong X., Hahn D., Troeger C., Klemm A., Stein G., Thomson P., Holzgreve W., Hahn S. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2001, V.945, P.250-257[28] Zhang Z., Ohkohchi N., Sakurada M., Mizuno Y., Miyagi T., Satomi S., Okazaki H. // Transplantation Proc. 2001, V.33, P.380-381[29] Li Y., Hanh D., Wenzel W., Hanh S., Holzgreve F. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2006, V.1075, P.144-147[30] Eisenberger C., Schoenberg M., Enger C., Hortopan S., Shah S., Chow N., Marshall F., Sidransky D. // J. Natl. Cancer Inst. 1999, V.91, P.2028-2032[31] Utting M., Werner W., Dahse R., Schubert J., Junker K. // Clin. Cancer Res. 2002, V.8, P.35-40[32] Mao L., Lee D., Tockman M., Erozan Y., Askin F., Sidransky D. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994, V.91, P.9871-9875[33] Karnes R., Fernandez C., Shuber A. // Mayo. Clin. Proc. 2012, V.87, P.835-839[34] Goessl C., Krause H., Muller M., Heicappell R., Schrader M., Sachsinger J., Miller K. // Cancer Research 2000, V.60, P.5941-5945[35] Jeronimo C., Usadel H., Henrique R., Silva C., Oliveira J., Lopes C., Sidransky D. // Urology. 2002, V.60, P.1131-1135[36] Goessl C., Muller M., Straub B., Miller K. // Eur. Urology. 2002, V.41, P.668-676[37] Hoque M., Begum S., Topaloglu O., Chatterjee A., Rosenbaum E., Criekinge W., Westra W., Schoenberg M., Zahurak M., Goodman S., Sidransky D. // J. Nat. Cancer Inst. 2006, V.98, P.996-1004[38] Reinert T., Modin C., Castano F., Lamy P., Wojdacz T., Hansen L., Wiuf C., Borre M., Dyrskjot L., Orntoft T. // Clin. Cancer Res. 2011, V.17, P.5582-5592[39] Reinert T. // Adv. Urol. 2012, V.2012, P.503271[40] Chung W., Bondaruk J., Jelinek J., Lotan Y., Liang S., Czerniak B., Issa J. // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2011, V.20, P.1483-1491[41] Vorsters A., Micalessi I., Bilcke J., Ieven M., Bogers J., van Damme P. // Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2012, V.31, P.627-640[42] Ziegler A., Zangemeister-Wittke U., Stahel R. // Cancer Treatment Rev. 2002, V.28, P.255-271[43] Bryzgunova O., Skvortsova T., Kolesnikova E., Starikov A., Rykova E., Vlassov V., Laktionov P. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2006, V.1075, P.334-340[44] Weber J., Baxter D., Zhang S., Huang D., Huang K., Lee M., Galas D., Wang K. // Clin. Chem. 2010, V.56, P.1733-1741[45] Pu X., Wang Z., Chen Y., Wang X., Wu Y., Wang H. // J. Cancer Res. Clin. Oncol. 2008, V.134, P.659-665[46] Menke T., Warnecke J. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2004, V.1022, P.185-189[47] Truong M., Yang B., Jarrard D. // J. Urology. 2013, V.189, P.422-429[48] Hoque M., Begum S., Topaloglu O., Jeronimo C., Mambo E., Westra W., Califano J., Sidransky D. // Cancer Research 2004, V.64, P.5511-5517[49] Payne S., Serth J., Schostak M., Kamradt J., Strauss A., Thelen P., Model F., Day J., Liebenberg V., Morotti A. // Prostate. 2009, V.69, P.1257-1269[50] Goessl C., Muller M., Heicappell R., Krause H., Miller K. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2001, V.945, P.51-58[51] Su Y., Wang M., Brenner D., Ng A., Melkonyan H., Umansky S., Syngal S., Block T. // J. Mol. Diagn. 2004, V.6, P.101-107[52] Su Y., Wang M., Aiamkitsumrit B., Brenner D., Block T. // Cancer Biomarkers. 2005, V.1, P.177-182[53] Melkonyan H., Feaver W., Meyer E., Scheinker V., Shekhtman E., Xin Z., Umansky S. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008, V.1137, P.73-81[54] Lin S., Dhillon V., Jain S., Chang T., Hu C., Lin Y., Chen S., Chang K., Song W., Yu L. // J. Mol. Diagn. 2011, V.13, P.474-484[55] Su Y., Wang M., Brenner D., Norton P., Block T. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008, V.1137, P.197-206[56] Bryzgunova O., Morozkin E., Yarmoschuk S., Vlassov V., Laktionov P. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008, V.1137, P.222-225[57] Daponte A., Pournaras S., Mademtzis I., Hadjichristodoulou C., Kostopoulou E., Maniatis A., Messinis I. // J. Clin. Virol. 2006, V.36, P.189-193[58] Zambrano A., Kalantari M., Simoneau A., Jensen J., Villarreal L. // Prostate. 2002, V.53, P.263-276[59] Bhagirath D., Abrol N., Khan R., Sharma M., Seth A., Sharma A. // Clin. Chim. Acta. 2012, V.413, P.1641-1646[60] Ouyang B., Bracken B., Burke B., Chung E., Liang J., Ho S. // J. Urol. 2009, V.181, P.2508-2513[61] Hanke M., Kausch I., Dahmen G., Jocham D., Warnecke J. // Clin. Chem. 2007, V.53, P.2070-2077[62] Miranda K., Bond D., McKee M., Skog J., Paunescu T., Silva N., Brown D., Russo L. // Kidney Int. 2010, V.78, P.191-199[63] Hanke M., Hoefig K., Merz H., Feller A., Kausch I., Jocham D., Warnecke J., Sczakiel G. // Urol. Oncology. 2009, V.28, P.665-661[64] Eissa S., Matboli M., Hegazy M., Kotb Y., Essawy N. // Transl Res. 2015, P.pii. S1931-5244(15)00003-1[65] Korzeniewski N., Tosev G., Pahernik S., Hadaschik B., Hohenfellner M., Duensing S. // Urol. Oncol. 2015, V.33, P.E17-E22[66] Wang G., Chan E., Kwan B., Li P., Yip S., SzetoC. I.O., Ng C. // Clin. Genitourin. Cancer. 2012, V.10, P.106-113[67] Dittmar M., Bischofs C., Matheis N., Poppe R., Kahaly G. // J. Autoimmun. 2009, V.32, P.7-13[68] Eulitz D., Mannherz H. // Apoptosis. 2007, V.12, P.1511-1521[69] Kishi K., Yasuda T., Ikehara Y., Sawazaki K., Sato W., Iida R. // Am. J. Hum. Genet. 1990, V.47, P.121-126[70] Ito K., Minamiura N., Yamamoto T. // J. Biochem. 1984, V.95, P.1399-1406[71] Nadano D., Yasuda T., Kishi K. // Clin. Chem. 1993, V.39, P.448-452[72] Yasuda T., Awazu S., Sato W., Iida R., Tanaka Y., Kishi K. // J. Biochem. 1990, V.108, P.393-398[73] Macanovic M., Lachmann P. // Clin. Exp. Immunol. 1997, V.108, P.220-226[74] Mannherz H. // J. Biol. Chem. 1992, V.267, P.11661-11664[75] Hitchock S. // J. Biol. Chem. 1980, V.255, P.5668-5673[76] Calles-Escandon J., Cunningham J., Snyder P., Jacob R., Huszar G., Loke J., Felig P. // Am. J. Physiol. 1984, V.246, P.e334-338[77] Murai K., Yamanaka M., Akagi K., Anai M. // J. Biochem. 1980, V.87, P.1097-1103[78] Yasuda T., Takeshita H., Nakazato E., Nakajima T., Hosomi O., Nakashima Y., Kishi K. // Anal. Biochem. 1998, V.255, P.274-276[79] Ito K., Yamamoto T., Minamiura N. // J. Biochem. 1987, V.102, P.359-367[80] Mizuta K., Yasuda T., Ikehara Y., Sato W., Kishi K. // Z. Rechtsmed. 1990, V.103, P.315-322[81] Yasuda T., Sato W., Kishi K. // Biochim. Biophys. Acta. 1988, V.965, P.185-194[82] Potenza N., Salvatore V., Migliozzi A., Martone V., Nobile V., Russo A. // Nucleic Acids Research 2006, V.34, P.2906-2913[83] Cranston J., Perini F., Crisp E., Hixson C. // Biochim. Biophys. Acta. 1980, V.616, P.239-258[84] Rabin E., Weinberger V. // Biochem. Med. 1975, V.14, P.1-11[85] Reddi K. // Prep. Biochem. 1977, V.7, P.283-299[86] Spencer J., Schwaderer A., Dirosario J., McHugh K., McGillivary G., Justice S., Carpenter A., Baker P., Harder J., Hains D. // Kidney Int. 2011, V.80, P.174-180[87] Iwama M., Kunihiro M., Ohgi K., Irie M. // J. Biochem. 1981, V.89, P.1005-1016[88] Sakakibara R., Hashida K., Kitahara T., Ishiguro M. // J. Biochem. 1992, V.111, P.325-330