IMBM: Extracelulárna DNA a jej význam pri IBD

DNA ako molekula sa javí pomerne známou, v skutočnosti sa o nej máme stále čo učiť. Aj vďaka vedcom z Ústavu molekulárnej biomedicíny (IMBM), Lekárska Fakulta Univerzity Komenského, sa dozvedáme stále viac aj o tejto molekule. V tomto článku si predstavíme koncept extracelulárnej DNA a aj to, akú úlohu zohráva pri zápalových ochoreniach- Crohnovej chorobe a ulceróznej kolitíde známych tiež pod skratkou IBD (Inflammatory Bowel Diseases).  

 

 

DNA mimo bunky? Ale toto sme sa neučili…

Extracelulárna DNA (ecDNA) je komponent DNA, ktorý sa nachádza mimo bunky a teda v plazme, slinách, materskom mlieku, moči a semene. Jedná sa o fragmenty genomickej (chromozomálnej) a mitochondriálnej DNA, ktoré sa za bežných okolností vyskytujú v organizme. 

 

Kedy dochádza k zvýšeniu koncentrácie ecDNA?

K zvýšeniu koncentrácie ecDNA dochádza hlavne pri poškodení orgánov, ako napríklad pri infarkte myokardu, popáleninách alebo mozgovej mŕtvici, či pri poškodení spôsobenom úrazom. 

 

Biele krvinky a ich pasce

Neutrofily tvoria majoritu medzi bielymi krvinkami, napriek tomu, až teraz odhalujeme ich predtým skryté schopnosti. Za špecifických podmienok, zápalová aktivácia neutrofilov vyústi do špecifického typu bunkovej smrti- NETózy (Neutrophil Extracellular Trap). Práve NET obsahujú DNA a sú teda istou formou ecDNA.

 

Keďže uvoľnené NET sú tvorené primárne histónmi a chromatínom, ich eliminácia je možná prostredníctvom použitia enzýmu DNázy I, ktorá je schopná štiepiť dinukleotidové reťazce. 

 

Zápalové ochorenia čreva a ecDNA

Crohnova choroba a ulcerózna kolitída, obe ochorenia sú špecifické prítomnosťou zápalového procesu v oblasti gastrointestinálneho traktu. Jedná sa ale o ochorenia, ktoré vznikajú na podklade interakcie medzi črevným mikrobiómom a imunitným systémom, genetickej predispozície, životného štýlu a faktorov prostredia. Zatiaľ sú k dispozícii len limitované dôkazy o úlohe ecDNA pri IBD. Existujú však údaje naznačujúce zníženú aktivitu DNázy u pacientov trpiacich týmto druhom ochorenia. Preto sa doktorka Bábíčková a kolektív rozhodli preskúmať vzťah ecDNA a IBD. 

 

Experimentálny model a metodika

Pre účely tohto výskumu použil výskumný tím animálny model, a teda myši. Pred začatím experimentu bolo nutné získať povolenie od etickej komisie (EK), ktorá hodnotí aj prínos a cenu takéhoto experimentu. Okrem toho musel byť celý experiment vykonaný v súlade s Helsinskou Deklaráciou popisujúcou etické zásady medicínskeho výskumu. Po udelení súhlasu EK, vedci náhodne alokovali myši do štyroch skupín, pričom niektoré dostali iba fyziologický roztok (placebo); ďalšie dostali dextran sulfát sodný (DSS), ktorý navodil akútnu kolitídu. Dve zvyšné skupiny dostávali buď kombináciu DSS a DNázy I alebo fyziologického roztoku a DNázy I. Dávka DNázy bola 7 mg/kg a zvieratá ju dostali dvakrát (tretí a siedmy deň) počas trvania experimentu. 

 

Vyhodnocovanie experimentu

U myší boli monitorované parametre ako telesná hmotnosť, konzistencia stolice, rektálne krvácanie a príjem tekutín na dennej báze. Na šiesty a posledný deň (usmrtenie) bola myšiam odobratá krv na biochemickú analýzu. Po dekapitácii boli zistené aj ďalšie parametre ako hmotnosť a veľkosť niektorých orgánov. Dáta, ktoré boli získané vo výskume boli neskôr podrobené štatistickému vyhodnoteniu. 

 

Aké boli závery? 

 Dextra sulfátom sodný použitý na vyvolanie kolitídy spôsobil štatisticky významné zníženie hmotnosti a skrátenie čreva  u myší pri porovnaní s fyziologickým roztokom. Podávanie DNázy I ale nespôsobilo štatisticky významné rozdiely medzi výsledkom liečenej a kontrolnej skupiny. 

 Koncentrácie ecDNA naprieč experimentálnymi skupinami sa od seba štatisticky významne nelíšili. 

 Biochemická analýza preukázala, že DSS skupina mala štatisticky významne vyššiu koncentráciu TNF-α pri porovnaní s kontrolnou skupinou, ktorá obdržala fyziologický roztok. TNF-α je cytokín, signálna molekula používaná imunitným systémom, ku ktorej zvýšeniu dochádza práve zápale. Práve skupina myší liečená DNázou I mala jemne zníženú hladinu tohto markera pri porovnaní s kontrolnou DSS skupinou (DNázu nedostávala). Tento rozdiel medzi skupinami ale nedosiahol štatistickú významnosť, ergo nie je jasné nakoľko bol tento pokles naozaj zapríčinený DNázou.

 

Výsledky sú jasné, ale čo znamenajú?

Výsledky nepodporili hypotézu o priaznivom prínose DNázy I pri liečbe IBD. Podobne nepreukázali ani to, že by došlo k zvýšeniu jej koncentrácie pri kolitíde navodenej dextra sulfátom sodným. Každý výsledok- či už pozitívny alebo negatívny je výsledok, ktorý je sprevádzaný nejakým objavom a námetom na ďalšie pokračovanie vo vedeckej práci. V tomto prípade stojí za zmienku vyššie spomenutý TNF-α a jeho znížená hladina po podaní DNázy. Práve toto pozorovanie by mohlo stáť za overenie. 

 

Každý výskum má limity

Ako iné výskumy, tak aj výskum doktorky Bábíčkovej a jej kolektívu má isté limity. Tieto limity hovoria o miere do akej je možné výsledky zovšeobecniť. Limitujúce faktory v tomto prípade môžu byť napríklad dávka DNázy, časové rozostupy medzi dávkami samotnými a testami, ale aj spôsobom podania DNázy. Keďže intravenózne podanie má rýchly účinok, tak efekt nemusí byť tiež dlhodobý. Ďalším faktorom môže byť rýchle odbúranie DNázy po podaní, preto je niekedy vhodné skúšať aj iné spôsoby administrácie látky. 

Uvedomenie si limitov vlastnej štúdie môže dopomôcť k identifikácii ďalších oblastí výskumu a zváženiu predtým nepredvídateľných faktorov. 

Autori štúdie: J. BábíčkováJ. Čonka , L. JanovičováM. BorišB. KonečnáR. Gardlík

Link na celý výskum od IMBM

Zdroj illustrácie

Opera Snímka obrazovky_2021-07-17_210506_www.researchgate.net.png
matúš medcon_edited.jpg

Preložil a spracoval 

Matúš Mlynár