Za zhoršením roztroušené sklerózy může být metylace nebo i životní styl

U genetických mutací dochází ke změně v sekvenci DNA, tedy v pořadí nukleotidů. U epigenetických modifikací zůstává sekvence DNA beze změny, může však dojít k regulaci genové exprese. K této epigenetické regulaci může dojít několika způsoby a výzkumy se zaměřují i na jevy vznikající metylací DNA.

Při výzkumu tohoto fenoménu (a konkrétně připojení skupiny –CH₃ na specifická rezidua cytosinu) bylo zjištěno, že při nízkém stupni metylace DNA je míra genové exprese vysoká a naopak – pokud je metylace DNA vysoká, jsou hladiny genové exprese nízké.

Tři cíle epigenetických modifikací prozkoumány

Cílem první studie bylo popsat rozdíly v metylaci DNA a genové expresi ve vzorcích normálně vypadající bílé hmoty mozku pacientů s roztroušenou sklerózou v porovnání s kontrolní skupinou a prodiskutovat její potenciální funkční důsledky. Druhá studie byla provedena za účelem zjištění rozdílů v metylaci DNA u CD4+ T-buněk z krve pacientů s roztroušenou sklerózou léčených glatiramer acetátem nebo estery kyseliny fumarové (FAE) v porovnání s pacienty bez léčby (therapy naive). Ve třetí studii se porovnávaly rozdíly v metylaci DNA monocytů ve vzorcích krve pacientů s relabující-remitentní roztroušenou sklerózou (RRMS) s nízkým a vysokým BMI (body mass indexem).

1. studie – normálně vypadající bílá hmota

V první studii vědecký tým ověřil, že oblasti nepoškozené bílé hmoty pacientů s roztroušenou sklerózou vykazovaly epigenetické změny. U genů ovlivňujících antigenní procesy došlo k nízké metylaci DNA s vysokými hladinami exprese. U genů účastnících se novotvorby myelinu (oligodendrocytické geny) se naopak objevila vysoká metylace DNA a nízká hladina exprese (Huynh JL et al., Nat Neurosci 2014). Druhá část závěru této studie byla ověřena na myších, neboť byl identifikován velmi specifický dendritický gen NDRG1 s velmi vysokou hladinou exprese, avšak teprve speciálně odchované myši umožnily vědcům lépe porozumět funkci takových genů. Výsledek nebyl dosud publikován, ale autorský kolektiv Marechal D, Moyon S et al., zjistil, že vzor genové exprese pro NDGR1 vypadal velmi podobně jako u jiných složek myelinu – jeho genová exprese je vysoce specifická a selektivní, přičemž však další příbuzné geny NDRG2, NDRG3 a NDRG4 podobné vzory nevykazovaly. Studie tedy potvrdila, že NDRG1 je gen, jehož exprese se zvyšuje během diferenciace oligodendrocytů a při tvorbě myelinu. Gen NDGR1 byl tedy označen jako marker pro myelinizující oligodendrocyty.

2. studie – CD4+ u naivních a léčených

Další výzkum měl charakter prevalenční studie, která ověřovala, zda různé imunomodulátory mohou různě modifikovat epigenomické značky u CD4+ buněk. Byly použity vzorky od neléčených pacientů s RRMS a od pacientů s RRMS léčených buď glatiramer acetátem, nebo estery FAE. Byl izolován vzorec s velmi vysokou hladinou metylace DNA u lokusu miR21. Hypermetylace byla pro tento lokus specifická u jedinců léčených FAE, neboť nebyla pozorována u žádné jiné genomické lokace (například u promotorové oblasti genu pro tumor nekrotizující faktor alfa). U těchto pacientů došlo tedy ke snížení genové exprese na lokusu miR21, což negativně ovlivnilo tvorbu genu SMAD7 a došlo i k ovlivnění diferenciace T-buněk. Zatímco nízká metylace na lokusu miR21 vedla k expresi genu pro chemokinový receptor CCR6, což je patogenní jev, u pacientů léčených FAE došlo k vysoké metylaci DNA na lokusu miR21, snížila se exprese miR21, tudíž došlo i k redukci CCR6 a k patologii nedošlo (Ntranos A et al., Brain 2019).

3. studie – vliv BMI

Ve studii týmu Castro K et al. (eBiomedicine 2019) byli nejprve sledováni pacienti s RRMS v první kohortě, ze které byli vyloučeni nemocní s diabetem, autoimunitními chorobami, klinickým relapsem nebo s aktivním onemocněním potvrzeným pomocí vyšetření MRI. Dále byli nemocní rozděleni do dvou skupin podle nízké a vysoké hodnoty BMI.

Poté se ve studii pokračovalo s validační kohortou, která navíc obsahovala i zdravé jedince, a to jak s normální váhou, tak i s nadváhou. Pro obě skupiny byla provedena analýza monocytů za účelem stanovení epigenetických změn a zároveň byla provedena lipidomická analýza plazmy. Pacienti s vyšším BMI měli vyšší počet monocytů v periferní krvi. Pacienti s roztroušenou sklerózou s vyšším BMI vykazovali také hojný výskyt specifických kategorií lipidů, sfingolipidů a ještě specifičtější byl zvýšený výskyt ceramidů. Byla detekována zvýšená proliferativní schopnost monocytu při prodlouženém podávání ceramidů. Toto zvýšení proliferace bylo závislé na metylaci DNA, protože blokátory metylace DNA mohou ve skutečnosti blokovat proliferační schopnost indukovanou ceramidem. Na základě dat z těchto pozorování vzešla snaha o detekci zdravotního stavu pacientů. Bylo odhaleno větší procentuální zastoupení nemocných s roztroušenou sklerózou, u nichž byla zvýšená aktivita onemocnění, ve skupině pacientů s vysokým BMI ve srovnání s nemocnými s nízkým BMI. Horší změny podle Kurtzkeho škály postižení (EDSS) také většinou vykazovali pacienti s vysokým BMI. Pacienti s vysokým BMI tedy mají vyšší množství ceramidů, vyšší počty cirkulujících monocytů, dochází u nich ke zvýšené metylaci DNA a snížené expresi genů negativně regulujících proliferaci.

V dalším výzkumu roztroušené sklerózy se určitě uplatní výsledky dosud nepublikované studie na myších, odhalující funkci dendritického genu NDGR1. Důležitým poznatkem je jistě specifická hypermetylace pro lokus miR21 při léčbě roztroušené sklerózy pomocí FAE i fakt, že zhoršení onemocnění mohou zapříčinit též různé faktory životního stylu, jako je například výživa. Ta ovlivňuje skladbu krevních lipidů natolik, že dovede ovlivnit průběh epigenetických změn v jádrech monocytů (s potenciálně patogenním výsledkem).

Redakčně zpracováno ze sdělení, které na 8. společné konferenci ACTRIMS-ECTRIMS – MSVirtual2020 přednesla:
prof. Patrizia Casaccia, MD, PhD
Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, USA