Является ли метилирование ДНК недостающим звеном в диагностике и лечении псориаза и псориатического артрита?

В недавней статье, опубликованной в журнале Границы в иммунологииисследователи по всей Европе исследовали закономерности метилирования дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в кластере дифференцировки (CD)4+ Т-клеток у пациентов с псориазом и псориатическим артритом (ПсА), поскольку они могут представлять собой потенциальные биомаркеры псориаза/ПсА.

Изучать: Паттерны метилирования ДНК в CD4⁺ Т-клетки отделяют пациентов с псориазом от здоровых людей, а псориаз кожи от псориатического артрита.. Изображение предоставлено: And-One / Shutterstock

Фон

Исследования выявили около 3000 дифференциально метилированных позиций (DMP) у пациентов с псориазом и ПсА. Обычно хроническое воспаление суставов, вызывающее ПсА, проявляется в течение 10 лет после появления псориаза кожи; однако почти у 15% пациентов первоначальным проявлением является ПсА, что приводит к задержке диагностики.

Несмотря на то, что сложная патофизиология псориаза/ПсА остается не полностью изученной, исследования установили роль эпигенетической дисрегуляции с участием эффекторных CD4+ и CD8+ Т-клеток и цитокиновой оси фактор некроза опухоли (TNF)/интерлейкин (IL-)23/IL-17. в их патофизиологии.

Это ключевой путь во всем Т-клетка-опосредованные хронические аутоиммунные/воспалительные заболевания, включая псориаз и ПсА. Т-хелперы 17 (Th17) представляют собой уникальную субпопуляцию Th-клеток, которая, как известно, секретирует IL-17 и другие ключевые воспалительные эффекторные цитокины, участвующие в развитии псориаза. IL-23 способствует выживанию и поддержанию клеток Th17; соответственно, исследователи наблюдали его более высокую экспрессию при псориатических поражениях кожи.

Исследования также показали, что блокада IL-17/23 является эффективным средством лечения псориаза/ПсА. Аналогичным образом, недавно идентифицированная субпопуляция эффекторных Th-клеток Th22, характеризующаяся продукцией IL-22/13, была вовлечена в псориаз.

В целом, терапевтические вмешательства, направленные на коррекцию измененного характера метилирования ДНК при псориазе/ПсА, могут помочь навсегда решить иммунную дисрегуляцию, связанную с псориазом/ПсА.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи собрали мононуклеарные клетки периферической крови (РВМС) у 12, восьми и восьми пациентов с хроническим бляшечным псориазом, ПсА и здоровых людей контрольной группы (HC), соответственно, и отделили их CD4+ Т-клетки посредством сортировки клеток, активируемых флуоресценцией. (FACS) сортировала и проводила профилирование метилирования ДНК.

Кроме того, они выполнили обогащение биоинформационной генной онтологии (GO) и анализ пути KEGG для выявления точных биологических процессов, связанных с измененными паттернами метилирования ДНК. Они проконсультировались с Интерфером база данных для расчета показателей метилирования ДНК, указывающих гены, находящиеся под контролем интерферона (IFN).

Кроме того, команда провела контролируемый дискриминантный анализ частичного наименьших квадратов (PLS-DA), чтобы определить признаки метилирования, которые отличают «всех» пациентов с псориазом и HC. Они также провели анализ дифференциально-метилированных областей (DMR) в подгруппах исследования.

DMR представляют собой тканеспецифические компоненты смежных дифференциально метилированных Ситозин и гуанин, разделенный пфосфатные (CpG) сайты. Исследования показали участие DMR в стадиях заболевания и исходах некоторых аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит (РА), синдром Шегрена и системная красная волчанка (СКВ).

Поскольку все участники исследования получали агенты, блокирующие цитокины, например, ингибиторы IL-17 или TNF, команда сосредоточилась на анализе метилирования ДНК DMP в генах, участвующих в пути IL-17/TNF. В этом подходе использовались показатели площади и индекса тяжести псориаза (PASI), чтобы показать корреляцию между метилированием ДНК и активностью кожных заболеваний.

Полученные результаты

Количество и пропорции CD4+ Т-клеток и их подмножеств не различались при псориазе, ПсА и HC, что позволяет предположить, что наблюдаемые различия между когортами были обусловлены различными профилями метилирования ДНК CD4+ Т-клеток.

Кроме того, авторы отметили измененное метилирование ДНК, влияющее на сборку гена клеточного соединения в CD8+ Т-клетках «всех» пациентов с псориазом по сравнению с HC, что позволяет предположить, что эти изменения, вероятно, влияют на биофизические свойства кожи, например, на рекрутирование нейтрофилов в эпидермис кожи.

Образцы от пациентов с псориазом кожи по сравнению с пациентами с ПсА, кластеризованными независимо в контролируемом анализе PLS-DA, и 20 DMP в компоненте 1 PLS-DA, охватывающем три сайта CpG, были наиболее прогностическими для псориаза.

Первым был сайт cg01877366 в субъединице 9 комплекса транспортирующих белковых частиц (TRAPPC9), ген, участвующий в активации ядерного фактора (NF)-κB. Предыдущее исследование выявило TRAPPC9 в качестве гена-кандидата у пациентов с ПсА, не реагирующих на ингибиторы ФНО. Вторым был сайт cg1120622 в нереверсивном 3-подобном (РЕВ3Л) ген, идентифицированный как кандидат для генной терапии псориаза и ПсА.

Третьим сайтом CpG был cg18925478 в регуляторе фосфатазы и актина 2 (ФАКТР2) ген, кодирующий белок, ранее связанный с воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК). Другое исследование показало, что белок PHACTR2 является потенциальным биомаркером обострения СКВ.

Дифференциально метилированные CpGs отличают псориаз кожи от ПсА. (А) Тепловая карта, показывающая дифференциально метилированные положения (DMP) между кожным псориазом и ПсА (FDR). < 0.05, |Δβ| > 0,1). Нормализованные уровни метилирования ДНК отображаются в левом верхнем углу: красный цвет указывает на снижение уровня метилирования, а желтый — на повышенный уровень метилирования. (Б) Гистограммы отображают результаты анализа Gene Ontology (GO) гипометилированных генов, которые представили по крайней мере один DMP в своем промоторе. Представлены 10 основных терминов GO, а статистически значимые пути выделены синим цветом.

В соответствии с предыдущими сообщениями, почти 2/3 генов, связанных с DMP, в этом исследовании были вовлечены в нарушение регуляции I/II IFN или того и другого; таким образом, показатели метилирования ДНК с учетом генов, связанных с IFN, позволяют отслеживать прогрессирование заболевания.

Кроме того, результаты показали значительное обогащение терминов GO, связанных с активностью циклической аденозинмонофосфатной (цАМФ)-зависимой протеинкиназы (ПКА).

Пути цАМФ-РКА регулируют активность и экспрессию семейства белков-модуляторов элементов ответа цАМФ (CREM) в CD4+ Т-клетках, связанных с экспрессией эффекторных цитокинов при псориазе/ПсА и других аутоиммунных заболеваниях, таких как СКВ.

Из всех DMR, выявленных в этом исследовании, фактор дифференциации роста 7 (ГДФ7) на хромосоме 2 и фосфатидилинозитолгликане якорь класса биосинтеза Z (СВИНЬЯ)/piwi-взаимодействующая РНК (пиРНК) на хромосоме 3 были одинаковыми во всех сравнениях пациентов с HC, псориазом и пациентами с ПсА.

Исследования показали, что снижение функции GDF7 ген может быть связан с нарушением функции регуляторных Т-клеток (Treg). Биосинтез метаболитов гликозилфосфатидилинозитола (ГФИ)-якоря изменяется у больных псориазом, и СВИНЬЯ Ген кодирует маннозилтрансферазу, участвующую в биосинтезе GPI-якоря.

Другим DMP, отделяющим пациентов с псориазом/ПсА от HC, была фосфатаза двойной специфичности 22 (ДУСП22)кодирующий белок-активатор сигнального пути NH2-концевой киназы c-Jun (JNK), который нарушается при псориазе.

В этом исследовании авторы выявили 1996 DMP у пациентов, ранее не получавших лечения, и пациентов с ПсА, получающих биологические противоревматические препараты, модифицирующие заболевание (DMARD), что указывает на значительное влияние этих агентов на картину метилирования ДНК.

Примечательно, что это было связано с обогащением генов метаболизма глутатиона (GSH), наиболее распространенного эндогенного антиоксиданта, имеющего решающее значение для функций эффекторных Т-клеток. Недавнее рандомизированное клиническое исследование показало, что метаболизм GSH может быть непосредственно нацелен на будущие терапевтические вмешательства при Т-клеточно-опосредованных аутоиммунных заболеваниях, включая псориаз.

Выводы

Текущее исследование выявило различные профили метилирования ДНК в CD4+ Т-клетках пациентов с псориазом и ПсА и ГК, подчеркивая важность эпигенетических механизмов в сложной патофизиологии псориаза/ПсА.

Несмотря на то, что эти признаки метилирования ДНК оказались многообещающими в качестве надежных и надежных диагностических/прогностических биомаркеров и будущих целей лечения псориаза/ПсА, остаются проблемы с прогнозированием прогрессирования заболевания от псориаза до ПсА и диагностикой ПсА в случаях без кожных проявлений.

Таким образом, их применение в «реальной» клинической практике требует проспективной проверки в крупномасштабных независимых когортах.