Μελέτη της έκφρασης γονιδίων που ρυθμίζονται από miRNAs και επιγενετικούς μηχανισμούς σε μακροφάγα από βρογχικό έκπλυμα ασθενών με ιδιοπαθή πνευμονική ίνωση

Abstract

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) and lung cancer (LC) constitute two progressively devastating lung diseases with common risk factors including aging and smoking. There is an increasing interest in the investigation of common pathogenic mechanisms between IPF and LC with therapeutic implications. Several oncomirs, microRNAs associated with malignancy, are also linked with IPF. miR‑29a and miR‑185 downregulation are probably involved both in carcinogenesis and fibrogenesis. We have previously observed miR‑29a and miR‑185 downregulation in IPF cells from bronchoalveolar lavage (BAL) and in this study, we investigated their expression in LC BAL cells. Common targets of miR‑29a and miR‑185 such as DNA methyltransferase (DNMT)1, DNMT3b, COL1A1, AKT1, and AKT2 were measured. Potential correlations with pulmonary function tests, smoking status, and endobronchial findings were investigated. Similar levels of miR‑29a and miR‑185 were detected in IPF and LC while their common targets AKT1 and DNMT3b were not found to differ, suggesting potential pathogenetic similarities at the level of key epigenetic regulators. By contrast, COL1A1 mRNA levels were increased in IPF suggesting a disease‑specific mRNA signature. Notably, DNMT1 was downregulated in the LC group and its expression was further reduced in the presence of increasing malignant burden as it was implied by the endobronchial findings.

Μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον εστιάζεται στον εντοπισμό συγκλινόντων και αποκλινόντων στοιχείων στην παθογένεια της ΙΠΙ και του ΚΠ με σκοπό την ανίχνευση νέων παθογενετικών μηχανισμών αλλά και την πιθανή αξιοποίηση θεραπευτικών επιλογών. Η μελέτη αυτή αποκαλύπτει πλείστες ομοιότητες και διαφορές τόσο σε επίπεδο επιδημιολογικών παραμέτρων όπως είναι η πτωχή τους πρόγνωση και οι κοινοί παράγοντες κινδύνου όσο και σε επίπεδο παθοφυσιολογικών μηχανισμών. Στο τελευταίο πεδίο αναγνωρίζονται επηρεασμένα κοινά παθογενετικά μονοπάτια και μηχανισμοί ελέγχου μειζόνων κυτταρικών λειτουργιών όπως ο κυτταρικός πολλαπλασιασμός. Ωστόσο, ο διακριτός χαρακτήρας των δύο νοσημάτων είναι δεδομένος και οι διαφοροποιήσεις σε πολλά επιμέρους στοιχεία σκιαγραφούν τις δύο αυτές κλινικές οντότητες. Η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης μέσω επιγενετικής τροποποίησης αποτελεί κοινό μηχανισμό αλλά με πολλές επιμέρους διαφοροποιήσεις στα δύο νοσήματα. Είναι ενδιαφέρον ότι τα πρότυπα μεθυλίωσης του DNA φαίνεται να διαφέρουν τόσο μεταξύ των δύο νοσημάτων όσο και συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες. Η έρευνα στο συγκεκριμένο πεδίο έχει μέχρι τώρα χρησιμοποιήσει μεθοδολογικά δείγμα ιστών μετά από την μείζονα επεμβατική πρακτική της βιοψίας πνεύμονα. Δεδομένου του αναδυόμενου ρόλου των κυψελιδικών μακροφάγων τόσο στην ΙΠΙ όσο και στον ΚΠ αλλά και του ελάχιστα επεμβατικού χαρακτήρα της βρογχοσκόπησης, στην παρούσα μελέτη αξιοποιήθηκαν δείγματα βρογχοκυψελιδικού εκπλύματος από ασθενείς με ΙΠΙ και ΚΠ προκειμένου να μελετηθεί συγκριτικά η έκφραση μορίων με κομβικό ρόλο στην επιγενετική ρύθμιση και πιο συγκεκριμένα στην μεθυλίωση του DNA και τα miRNAs. Ορμώμενοι από την προηγούμενη γνώση της μειωμένης έκφρασης των miR-185 και miR-29a στην ΙΠΙ από δείγματα BALF αλλά και της γνωστής εμπλοκής τους στον ΚΠ, μελετήθηκε και συγκρίθηκε η έκφραση των δύο αυτών miRNAs αλλά και μορίων στόχων τους στα δύο νοσήματα. Οι στόχοι αφορούσαν σε δύο από τα σημαντικότερα ένζυμα που συμμετέχουν στην μεθυλίωση του DNA, τις DNA-μεθυλτρανσφεράσεις DNMT1 και DNMT3b καθώς και τα col1a1, AKT1 και AKT2. Αναζητήθηκαν πιθανές συσχετίσεις με στοιχεία των λειτουργικών πνευμονικών δοκιμασιών αλλά και επιδημιολογικών στοιχείων όπως φύλο, ηλικία και καπνιστική συνήθεια. Επιπρόσθετα, στην ομάδα του ΚΠ περαιτέρω αναζητήθηκαν συσχετίσεις με στοιχεία που προέκυψαν από τα ενδοβρογχικά ευρήματα κατά την βρογχοσκόπηση . Όμοια επίπεδα των miR-185 και miR-29a παρατηρήθηκαν για την ΙΠΙ και τον ΚΠ, ενώ και οι κοινοί τους στόχοι AKT1 και DNMT3b επίσης δεν διέφεραν, υποστηρίζοντας πιθανές ομοιότητες σε επίπεδο επιγενετικής ρύθμισης. Αντιθέτως, οι στόχοι col1a1 και DNMT1 βρέθηκαν να διαφέρουν. Πιο συγκεκριμένα, τα mRNA επίπεδα του col1a1 βρέθηκαν αυξημένα στην ΙΠΙ επιβεβαιώνοντας το ειδικό για την νόσο αυτή χαρακτηριστικό. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι η DNA-μεθυλτρανσφεράση DNMT1 βρέθηκε να υποεκφράζεται στα δείγματα BALF από ασθενείς με ΚΠ, ενώ περαιτέρω μείωση των επιπέδων της παρατηρήθηκε επί της παρουσίας αυξημένο «καρκινικού φορτίου» όπως αυτό αντικατοπτρίστηκε από τα ενδοβρογχικά ευρήματα της βρογχοσκόπησης.