Oxidative stress and the DNA damage response/repair network in systemic autoimmune diseases
Authors: Ντούρος Παναγιώτης-Ιωάννης 
Published: March 2024

Τα συστηματικά αυτοάνοσα νοσήματα συνιστούν μια ετερογενή ομάδα παθήσεων, οι οποίες χαρακτηρίζονται από χρόνια παρεκκλίνουσα ανοσολογική ενεργοποίηση έναντι αυτό-αντιγόνων, παραγωγή αυτοαντισωμάτων και ιστική καταστροφή. Αν και η παθοφυσιολογία της αυτοανοσίας παραμένει σκοτεινή, η ανισορροπία των οξειδωτικών και αντιοξειδωτικών κυτταρικών μηχανισμών μετά την έκθεση του κυττάρου σε επιβλαβή ερεθίσματα, που καλείται οξειδωτικό στρες, φαίνεται να συνεισφέρει στην κλινική εκδήλωση της αυτοανοσίας. Οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου και αζώτου, οι κύριοι οξειδωτικοί μεσολαβητές, μπορούν να μεταβάλουν την σύσταση του γονιδιώματος του κυττάρου, οδηγώντας σε βλάβες του DNA. Για την προστασία του γονιδιώματος, έχει αναπτυχθεί μια πληθώρα επιδιορθωτικών μηχανισμών του DNA που καλείται δίκτυο απόκρισης και επιδιόρθωσης βλαβών του DNA. Παράλληλα, η χρονολογική ηλικία του ατόμου έχει συσχετιστεί με την γήρανση του ανοσολογικού συστήματος, οδηγώντας σε αυξημένη πιθανότητα για καρκίνο και αυτοανοσία. Στην παρούσα μελέτη υποθέσαμε ότι τα συστηματικά αυτοάνοσα νοσήματα συσχετίζονται με ανωμαλίες του κυτταρικού οξειδωτικού στρες και αυξημένη συσσώρευση βλαβών του DNA και επιπλέον ελέγξαμε εάν οι παρεκκλίσεις συνδέονται με την ηλικία των ασθενών.Στην μελέτη αυτή αναλύσαμε 78 διαδοχικοί ασθενείς με συστηματικά αυτοάνοσα νοσήματα, συμπεριλαμβανομένων ασθενών με Ρευματοείδη Αρθρίτιδα (ΡΑ) (Ν=9), με Συστηματικό Ερυθηματώδη Λύκο (ΣΕΛ) (Ν=14), Συστηματική Σκλήρυνση (ΣΣ) (Ν=9), με Νόσο Αδαμαντιάδη – Behcet’s (ΝΒ) (Ν=6) και με Αντιφωσφολιπιδικό σύνδρομο (ΑΦΣ) (Ν=40). Παράλληλα, ένα σύνολο 212 φαινομενικά υγειών ατόμων (ΥΜ) αναλύθηκαν. Περιφερικά πολυμορφοπύρηνα κύτταρα απομονώθηκαν με τις συνήθεις μεθόδους. Το οξειδωτικό στρες ποσοτικοποιήθηκε μετρώντας την οξείδωση της ενδοκυττάριας γλουταθειόνης με μεθόδους χημειοφωταύγειας, τα επίπεδα βλαβών του DNA ποσοτικοποιήθηκαν μέσω της αλκαλικής ηλεκτροφόρησης μοναδιαίων κυττάρων (δίκλωνα και μονόκλωνα θραύσματα DNA) και οι αβασικές (απουρινικές / απυριμιδινικές) θέσεις μέσω μεθόδων χημειοφωταύγειας, ενώ η ικανότητα επιδιόρθωσης του DNA εκτιμήθηκε με μεθόδους ανοσοφθορισμού και συνεστιακής μικροσκοπίας. Τα αποτελέσματα από κάθε υποομάδα ασθενών συγκρίθηκαν με αντίστοιχη υποομάδα υγειών ατόμων, αφού είχε προηγηθεί 1:3 αντιστοιχία ηλικίας και φύλου.Πρώτον, αυξημένα επίπεδα οξειδωτικού στρες παρατηρήθηκαν σε ασθενείς με ΡΑ, ΣΕΛ, ΣΣ, ΝΒ και ΑΦΣ σε σύγκριση με ΥΜ (οξείδωση γλουταθειόνης: ΡΑ: 46.2 ± 8,56 / ΥΜ: 70±10.7 [p<0.001], ΣΕΛ: 49.86 ± 12.6 / ΥΜ: 70 ±8.6 [p<0.001], ΣΣ: 52 ± 15.68 / ΥΜ: 67.29 ± 10.1, [p<0.01] ΝΒ: 30.83 ± 8.33/ ΥΜ: 74.2 ± 8.54 [p<0.001] , ΑΦΣ: 44.86 ± 11.54 / ΥΜ: 69±11.33 [p<0.001]). Δεύτερον, αυξημένα επίπεδα σχηματισμού αβασικών θέσεων παρατηρήθηκαν σε ασθενείς με ΡΑ, ΣΕΛ, ΣΣ, ΝΒ και ΑΦΣ σε σύγκριση με ΥΜ (σχηματισμός αβασικών θέσεων: ΡΑ: 16.3 ± 3.2/ ΥΜ: 7.8±2.4 [p<0.001], ΣΕΛ: 14.8±4 / ΥΜ: 7±2.4 [p<0.001], ΣΣ: 12.56 ± 3.2 / ΥΜ: 7 ±2.4 [p<0.01], ΝΒ: 23 ± 8.12/ ΥΜ: 5.7 ± 1.4 [p<0.001], ΑΦΣ: 16.6 ± 6.7/ ΥΜ: 7.3 ± 3.04 [p<0.001]). Τρίτον, τα ενδογενή επίπεδα δίκλωνων και μονόκλωνων θραυσμάτων του DNA στους ασθενείς με τα εξεταζόμενα αυτοάνοσα νοσήματα ήταν σημαντικά αυξημένα σε σύγκριση με τους ΥΜ (Olive Tail Moment: ΡΑ: 15.7±8.5 / ΥΜ: 6.2±1.7 [p<0.001], ΣΕΛ: 9.7± 5.4 / ΥΜ: 4.7 ± 1.5 [p<0.001], ΣΣ: 11.8 ± 8 / ΥΜ: 4.8± 1.8 [p<0.001], ΝΒ: 9.4± 5.7 / ΥΜ: 4± 1.3 [p<0.01], ΑΦΣ: 14.5 ± 7.4 / ΥΜ: 5.3 ± 2 [p<0.001]). Συνολικά στους ασθενείς, τα αυξημένα επίπεδα των βλαβών του DNA ισχυρά συσχετίζονται τόσο με το οξειδωτικό στρες (r=-0.388 , p<0.001) όσο και με τα επίπεδα των αβασικών θέσεων (r=0.455, p<0.001), υποδηλώνοντας έναν πιθανό παθογενετικό μηχανισμό. Ιδιαιτέρα, η κυτταρική ικανότητα επιδιόρθωσης του DNA δεν φαίνεται να συσχετίζεται με τα επίπεδα του οξειδωτικού στρες στου ασθενείς, σε αντίθεση με τους υγιείς μάρτυρες, εμμέσως επαληθεύοντας την μειωμένη ικανότητα επιδιόρθωσης στους ασθενείς με συστηματική αυτοανοσία. Τέλος, η ηλικία του ατόμου φαίνεται να συσχετίζεται σημαντικά τόσο με τα επίπεδα του οξειδωτικού στρες (r=0.636, p<0.001), τα επίπεδα βλαβών του DNA (r=0.641, p<0.001) και την κυτταρική ικανότητα επιδιόρθωσης του DNA (r=0.781, p<0.001) στους υγιείς μάρτυρες αλλά όχι στους ασθενείς με συστηματικά αυτοάνοσα νοσήματα.Συνοψίζοντας, στην μελέτη αυτή δείχνουμε ότι οι ασθενείς με συστηματικά αυτοάνοσα νοσήματα εμφανίζουν αυξημένο οξειδωτικό στρες, αυξημένο σχηματισμό βλαβών του DNA και μειωμένη ικανότητα επιδιόρθωσης του DNA. Αυτές οι διαταραχές φαίνεται να είναι μη-ειδικές για τα εξεταζόμενα συστηματικά αυτοάνοσα νοσήματα, αλλά και να μην επηρεάζονται από την ηλικία του ασθενούς, όπως συμβαίνει σε άτομα χωρίς αυτοανοσία.