Μελέτη αστάθειας μικροδορυφορικού DNA σε υποπληθυσμούς κυττάρων σε χρόνια αποφρακτική νόσο των πνευμόνων

Abstract

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a major health problem worldwide with increasing prevalence morbidity and mortality. Although chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a common disease and its primary cause, cigarette smoking, is well known, a large number of questions remain to be elucidated regarding disease pathogenesis involving genetics environmental and epigenetic factors. The genetic background of COPD has been the focus of many recent studies. The role of acquired somatic mutations in the pathogenesis of COPD has been shown to be important. Acquired somatic mutations are considered as sporadic changes in genes or gene regulatory regions that occur spontaneously and rarely. However, they dramatically increase in frequency in tissues exposed to repeated exogenous mutagenic insults. Although the susceptibility to acquiring such mutations might be controlled by inherited genes, somatic mutations do not affect the germ line and are not heritable. Loss of heterozygosity and microsatellite DNA instability are genetic alterations that have been initially reported in a number of human malignancies. However, during recent years such phenomena have also been detected in various benign pulmonary and extra-pulmonary diseases. We have recently detected microsatellite DNA instability (MSI) and/or loss of heterozygosity (LOH) in sputum cells of COPD and asthmatic patients. To our knowledge MSI and/or LOH have not yet been detected in BAL samples from COPD patients. However, the particular sputum and/or BAL cell population exhibiting this genetic instability has not yet been identified. The aims of this study were to examine whether airway and bronchoalveolar cells are prone to somatic acquired genetic alterations by evaluating sputum and BALF cells and to determine which specific cell population is affected by these somatic acquired genetic alterations. The identification of the susceptible cell population to somatic DNA damage in COPD may elucidate an important component of disease pathogenesis. The natural ability of the injured lung in COPD to shut down persisting inflammation and initiate proper tissue repair is dependent on intact DNA auto repair mechanisms. Thus, our study could answer whether increased inflammatory burden on COPD patients results in acquired somatic DNA mutations of lung epithelia. A total of 35 patients were studied. All were diagnosed with COPD stage II and were ex-smokers for a period of >6 months.

Η Χρόνια Αποφρακτική Πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ) αποτελεί μια από τις κυριότερες αίτιες νοσηρότητας και θνητότητας παγκοσμίως και έχει ως αποτέλεσμα οικονομική και κοινωνική επιβάρυνση η οποία είναι ουσιαστική και αυξανομένη. Αν και η ΧΑΠ είναι μια ασθένεια συχνή της οποίας ο κυριότερος αιτιολογικός παράγοντας είναι γνωστός και είναι το κάπνισμα τσιγάρων, εντούτοις πολλά ερωτήματα παραμένουν αδιευκρίνιστα σε ότι αφορά την παθογένεια της νόσου και ιδιαίτερα την επίδραση γενετικών περιβαλλοντικών αλλά και επιγενετικών παραγόντων [1,2]. Το γενετικό υπόβαθρο της ΧΑΠ έχει αποτελέσει το επίκεντρο πολλών προσφάτων μελετών [3]. Σημαντικός φαίνεται να είναι ο ρόλος των επίκτητων σωματικών μεταλλάξεων στην παθογένεση της ΧΑΠ [4,5]. Οι επίκτητες σωματικές μεταλλάξεις θεωρούνται σποραδικές αλλαγές σε γονίδια ή περιοχές ελέγχου των γονίδιων οι οποίες προκύπτουν αυτόματα και μάλλον σπάνια. Η συχνότητα των μεταλλάξεων αυτών όμως αυξάνεται κατά πολύ σε ιστούς οι οποίοι εκτίθενται σε επαναλαμβανόμενες εξωγενείς μεταλλαξιογόνες προσβολές. Αν και η «ευπάθεια» στην εμφάνιση μεταλλάξεων κατ’ αυτόν τον τρόπο ενδέχεται να υπόκειται σε έλεγχο από κληρονομούμενα γονίδια οι σωματικές μεταλλάξεις δεν κληρονομούνται [4]. Η απώλεια ετεροζυγωτίας και η αστάθεια του μικροδορυφορικού DNA είναι γενετικές αλλοιώσεις οι οποίες αποτελούν φαινόμενα που έχουν ανευρεθεί στις περισσότερες ανθρώπινες κακοήθειες [6-12]. Πρόσφατες μελέτες ωστόσο ανέδειξαν ότι η LOH και η MSΙ ανευρίσκονται και σε αρκετές καλοήθεις παθήσεις πνευμονικές και εξω-πνευμονικές [5,6,13-15]. Σε πρόσφατες μελέτες από την ομάδα μας ανιχνεύθηκαν αστάθεια του μικροδορυφορικού DNA ή/και απώλεια ετεροζυγωτίας σε δείγματα κυττάρων πτυέλων ασθενών με ΧΑΠ και βρογχικό άσθμα [5,13-15]. Ωστόσο ο συγκεκριμένος κυτταρικός υποπληθυσμός ο οποίος εμφανίζει την γενετική αυτή αστάθεια δεν έχει εξακριβωθεί. Έτσι σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν αφ’ ενός να εξετάσει την παρουσία επίκτητων σωματικών γενετικών αλλοιώσεων σε κύτταρα πτυέλων και βρογχοκυψελιδικού εκπλύματος καθώς και η διερεύνηση του συγκεκριμένου κυτταρικού πληθυσμού που εμφανίζει τις αλλοιώσεις αυτές. Η αναγνώριση του κυτταρικού πληθυσμού που είναι ευπαθής σε βλάβες του DNA στην ΧΑΠ μπορεί να διαφωτίσει ένα σημαντικό κομμάτι της παθογένεσης της νόσου. Η φυσική ικανότητα του πνεύμονα να λύνει την φλεγμονή και να ξεκινά ιστική επιδιόρθωση μετά από έκθεση σε εισπνεόμενους βλαπτικούς παράγοντες είναι μια διαδικασία η οποία εξαρτάται από την ακεραιότητα των μηχανισμών αυτόματης επιδιόρθωσης του DNA κάτι που όπως φαίνεται δεν ισχύει στην ΧΑΠ.