Μελέτη της έκφρασης των γονιδίων των κυττάρων του ανθρώπινου περιόστεου
Authors: Χασανίδης Χρήστος 
Published: August 2021

ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Το περιόστεο είναι ένα εξειδικευμένος συνδετικός ιστός ο οποίος περιβάλλει τα περισσότερα ανθρώπινα οστά. Υποστηρίζει τον οστίτη ιστό και εξασφαλίζει συνεχή παροχή νέων οστεοβλαστών για την αύξηση, επιδιόρθωση και ομοιοστασία του οστού. Η παρουσία στο περιόστεο πολυδύναμων μεσεγχυματικών κυττάρων, οστεοπρογονικών κυττάρων και αυξητικών παραγόντων, το καθιστά ένα πολύ σημαντικό ιστό για την αναγεννητική διαδικασία του οστού. Οι οστικές μορφογενετικές πρωτεΐνες (BMPs), οι οποίες εκτός των άλλων εδρεύουν και στο περιόστεο, διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο μεταξύ των αυξητικών παραγόντων στην ανάπτυξη των οστών, τον ανασχηματισμό και την διαδικασία της πώρωσης των καταγμάτων. ΥΛΙΚΟ και ΜΕΘΟΔΟΙ: Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναλύθηκαν οι ανθρώπινες περιοστικές BMPs και συγκεκριμένα η έκφραση των γονιδίων BMP-2, BMP-4, BMP-6 και BMP-7, σε ένα σύνολο 314 δειγμάτων περιοστέου τα οποία λήφθηκαν από ασθενείς της Ορθοπαιδικής Χειρουργικής Κλινικής του Π.Π.Γ.Ν.Λάρισας κατά τη διάρκεια επανορθωτικών χειρουργικών επεμβάσεων και έκτακτων χειρουργικών επεμβάσεων για την αποκατάσταση καταγμάτων. Το σύνολο των δειγμάτων κατηγοριοποιήθηκε σε φυσιολογικά δείγματα (n=107) και καταγματικά (n=207) εκ των οποίων τα 193 προέρχονταν από την εστία του κατάγματος και τα 14 ήταν από απόσταση από την εστία του κατάγματος. Περαιτέρω κατηγοριοποίηση ανέδειξε τις ομάδες παιδιών και ενηλίκων, ενώ μελετήθηκαν και αναλύθηκαν παράγοντες που πιθανά επηρέαζαν την έκφραση των γονιδίων που ελέγχθηκαν, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά των ασθενών (ηλικία, φύλο, κάπνισμα, δείκτης μάζας σώματος) και τα χαρακτηριστικά των δειγμάτων (περιοχή προέλευσης-μηχανική φόρτιση, μέγεθος οστού από όπου προήλθε το δείγμα). Απομονώθηκε γενετικό υλικό από τα δείγματα, στο οποίο μέσω των τεχνικών της μοριακής βιολογίας εφαρμόστηκε ποσοτικοποίηση της έκφρασης για τα γονίδια BMP-2, BMP-4, BMP-6 και BMP-7. Για την ανίχνευση των παραγόντων που έχουν στατιστικά σημαντική επίδραση στις μετρήσεις των BMP2, BMP4, BMP6 και BMP7, χρησιμοποιήθηκαν Γενικά Γραμμικά Μοντέλα μετά από μετασχηματισμό λογαρίθμου. Τα παρατηρούμενα επίπεδα σημαντικότητας (p-values) των διαφορών εκτιμήθηκαν με το κριτήριο Bonferroni ή το Newman – Keuls ανάλογα με την ικανοποίηση ή μη των προϋποθέσεων. Το επίπεδο σημαντικότητας σε όλες τις περιπτώσεις ορίστηκε ίσο με 0.05. Συσχετίσεις μεταξύ συνεχών μεταβλητών εκτιμήθηκαν με το συντελεστή Pearson correlation coefficient. Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με το στατιστικό πακέτο STATISTICA v.8.0. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Παρατηρήθηκε ένα ιεραρχικό μοντέλο γονιδιακής έκφρασης σε όλες τις συγκρίσεις και αναλύσεις που εκπονήθηκαν (BMP-2 > BMP-6 > BMP-4 > BMP-7). Διαπιστώθηκε γενική καταστολή της έκφρασης των γονιδίων των BMPs στα κατάγματα σε σχέση με τα φυσιολογικά δείγματα σε όλες τις κατηγορίες. Σημειώθηκε αύξηση της έκφρασης μετά την 30η ημέρα του κατάγματος για όλες τις BMPs. Η γονιδιακή έκφραση των δειγμάτων από απόσταση ήταν μεγαλύτερη από αυτή των καταγμάτων εστίας αλλά μικρότερη από αυτή των φυσιολογικών. Η γονιδιακή έκφραση ήταν μικρότερη στους καπνιστές. Οι γυναίκες παρουσίασαν υψηλότερη γονιδιακή έκφραση συγκριτικά με τους άνδρες. Τα παιδιά, ως επί των πλείστον είχαν υψηλότερη έκφραση από τους ενήλικες ενώ οι ασθενείς άνω των 50 ετών έδειξαν υψηλότερα επίπεδα γονιδιακής έκφρασης από του νεότερους ενήλικες (18-49 ετών). Δεν βρέθηκαν διαφορές μεταξύ άνω και κάτω άκρου. Το μέγεθος του οστού επηρέασε την έκφραση στα κατάγματα. Από την άλλη, καμία διαφορά δεν εντοπίστηκε ανάλογα με τον δείκτη μάζας σώματος των ασθενών στα επίπεδα mRNA των BMPs. Οι ακραίες τιμές δεν επηρέασαν τα αποτελέσματα και καμία συσχέτιση δεν προέκυψε ανάλογα με το οστό προέλευσης του δείγματος. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Συνοψίζοντας, από τις αναλύσεις της γονιδιακής έκφρασης των ανθρώπινων περιοστικών BMPs αναδείχθηκε ο πρωταγωνιστικός και πρώιμος ρόλος της BMP-2 στην οστεογενετική σειρά, όπως επίσης επιβεβαιώθηκε και η οστεοεπαγωγική δράση της BMP-6 αφού διατήρησε την έκφρασής της στα κατάγματα όπως αυτή που είχε στα φυσιολογικά. Επιπλέον, φάνηκε πως το γεγονός ενός οστικού τραυματισμού επηρεάζει αρνητικά την γονιδιακή έκφραση ενώ παράγοντες όπως το κάπνισμα, το φύλο, η ηλικία και το μέγεθος του οστού είναι ικανοί να επηρεάσουν χαρακτηριστικά τα επίπεδα γονιδιακής έκφρασης των παραγόντων του περιοστέου. Συμπερασματικά, η κατανόηση της συμπεριφοράς του περιοστέου σε μοριακό επίπεδο μέσω της ανάλυσης των παραγόντων που συμβάλλουν στο ρόλο του (BMPs και άλλων αυξητικών παραγόντων) κατά την ομοιοστασία, αναδόμηση και επουλωτική διαδικασία, θα αναδείξουν τη δυναμική του αλλά και των κυττάρων που βρίσκονται σε αυτό, ως νέα πηγή έμπνευσης και πρώτων υλών για τη νέα αναγεννητική ιατρική.