​

DNA jako molekula se jeví poměrně známou, ve skutečnosti se o ní máme stále co učit. I díky vědcům z Ústavu molekulární biomedicíny (IMBM), Lékařská Fakulta Univerzity Komenského, se dozvídáme stále více také o této molekule. V tomto článku si představíme koncept extracelulární DNA a také to, jakou roli hraje při zánětlivých ochoreniach- Crohnově nemoci a ulcerózní kolitidě známých také pod zkratkou IBD (Inflammatory Bowel Diseases).  

DNA mimo buňky? Ale toto jsme se neučili ...

Extracelulární DNA (ecDNA) je komponenta DNA, který se nachází mimo buňky a tedy v plazmě, slinách, mateřském mléce, moči a semeni. Jedná se o fragmenty genomické (chromozomální) a mitochondriální DNA, které se za běžných okolností vyskytují v organismu.  

Kdy dochází ke zvýšení koncentrace ecDNA?

Ke zvýšení koncentrace ecDNA dochází hlavně při poškození orgánů, jako například při infarktu myokardu, popáleninách nebo mozkové mrtvici, zda při poškození způsobeném úrazem.  

Bílé krvinky a jejich pasti

Neutrofily tvoří majoritu mezi bílými krvinkami, přesto, až nyní odhalujeme jejich předtím skryté schopnosti. Za specifických podmínek, zánětlivá aktivace neutrofilů vyústí do specifického typu buněčné smrti- NETózy (Neuthrophil Extracellular Trap). Právě NET obsahují DNA a jsou tedy jistou formou ecDNA.

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Jelikož uvolněné NET jsou tvořeny primárně Histon a chromatin, jejich eliminace je možná prostřednictvím použití enzymu DNázy I, která je schopna štěpit dinukleotidové řetězce.  

Zánětlivá onemocnění střeva a ecDNA

Crohnova choroba a ulcerózní kolitida, obě onemocnění jsou specifické přítomností zánětlivého procesu v oblasti gastrointestinálního traktu. Jedná se ale o onemocnění, které vznikají na podkladě interakce mezi střevním mikrobiómom a imunitním systémem, genetické predispozice, životního stylu a faktorů prostředí. Zatím jsou k dispozici pouze omezené důkazy o úloze ecDNA při IBD. Existují však údaje naznačující sníženou aktivitu DNázy u pacientů trpících tímto druhem onemocnění. Proto se doktorka Babičkova a kolektiv rozhodli prozkoumat vztah ecDNA a IBD.  

Experimentální model a metodika

Pro účely tohoto výzkumu použil výzkumný tým animální model, a tedy myši. Před zahájením experimentu bylo nutné získat povolení od etické komise (EK), která hodnotí přínos a cenu takového experimentu. Kromě toho musel být celý experiment proveden v souladu s Helsinskou Deklarací popisující etické zásady medicínského výzkumu. Po udělení souhlasu EK, vědci náhodně alokovaly myši do čtyř skupin, přičemž některé dostaly pouze fyziologický roztok (placebo); další dostali dextran sulfát sodný (DSS), který navodil akutní kolitidu. Dvě zbývající skupiny dostávaly buď kombinaci DSS a DNázy I nebo fyziologického roztoku a DNázy I. Dávka DNázy byla 7 mg / kg a zvířata ji dostali dvakrát (třetí a sedmý den) po dobu trvání experimentu.  

vyhodnocování experimentu

U myší byly monitorovány parametry jako tělesná hmotnost, konzistence stolice, rektální krvácení a příjem tekutin na denní bázi. Na šestý a poslední den (usmrcení) byla myším odebrána krev na biochemickou analýzu. Po dekapitácii byly zjištěny i další parametry jako hmotnost a velikost některých orgánů. Data, které byly získány ve výzkumu byly později podrobeny statistickému vyhodnocení.  

Jaké byly závěry?  

  Dextra sulfátem sodný použitý k vyvolání kolitidy způsobil statisticky významné snížení hmotnosti a zkrácení střeva  u myší při srovnání s fyziologickým roztokem. Podávání DNázy I ale nezpůsobilo statisticky významné rozdíly mezi výsledkem léčené a kontrolní skupiny.  

  Koncentrace ecDNA napříč experimentálními skupinami se od sebe statisticky významně nelišily.  

  Biochemická analýza prokázala, že DSS skupina měla statisticky významně vyšší koncentraci TNF-α při srovnání s kontrolní skupinou, která obdržela fyziologický roztok. TNF-α je cytokin, signální molekula používaná imunitním systémem, ke které zvýšení dochází právě zánětu. Právě skupina myší léčena DNázy I měla jemně sníženou hladinu tohoto markeru při srovnání s kontrolní DSS skupinou (DNázy nedostávala). Tento rozdíl mezi skupinami ale nedosáhl statistickou významnost, ergo není jasné nakolik byl tento pokles opravdu zapříčiněn DNázy.

Výsledky jsou jasné, ale co znamenají?

Výsledky nepodpořili hypotézu o příznivém přínosu DNázy I při léčbě IBD. Podobně neprokázaly ani to, že by došlo ke zvýšení její koncentrace při kolitidě navozené Dextra sulfátem sodným. Každý výsledok- ať už pozitivní nebo negativní je výsledek, který je doprovázen nějakým objevem a námětem na další pokračování ve vědecké práci. V tomto případě stojí za zmínku výše zmíněný TNF-α a jeho snížená hladina po podání DNázy. Právě toto pozorování by mohlo stát za ověření.  

Každý výzkum má limity

Jako jiné výzkumy, tak i výzkum doktorky Babičkova a její kolektivu má jisté limity. Tyto limity hovoří o míře do jaké lze výsledky zobecnit. Limitující faktory v tomto případě mohou být například dávka DNázy, časové rozestupy mezi dávkami samotnými a testy, ale i způsobem podání DNázy. Jelikož intravenózní podání má rychlý účinek, tak efekt nemusí být také dlouhodobý. Dalším faktorem může být rychlé odbourání DNázy po podání, proto je někdy vhodné zkoušet i jiné způsoby administrace látky. 

Uvědomění si limitů vlastní studie může dopomoci k identifikaci dalších oblastí výzkumu a zvážení předtím nepředvídatelných faktorů.  

​

Autoři studie:  J. Babičkova ,  J. Čonka  ,  L. Janovicovou ,  M. BORIS ,  B. Konečná ,  R. Gardlík

Link na celý výzkum od IMBM

zdroj illustrácie

​

​

​

​