Изменение отдельных характеристик внеклеточной ДНК при патологических процессах, обусловленных воспалением, у пациентов с бронхиальной астмой и ревматоидным артритом

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Поиск дополнительных диагностических маркёров, отражающих динамику развития исследуемых заболеваний, всегда является необходимой и актуальной задачей. Воспалительный процесс, как существенная часть патогенеза многих заболеваний, выступает одним из основных факторов, увеличивающих уровень внеклеточной ДНК (вкДНК) в плазме крови больных.

Цель исследования — определение индекса фрагментации вкДНК, количественного содержания митохондриальной ДНК (мвкДНК) в общем пуле вкДНК и уровня вкДНК, связанной с мембранами клеток крови, в крови пациентов с ревматоидным артритом и бронхиальной астмой для оценки перспективы диагностического применения этих характеристик в определении активности воспалительных процессов и эффективности терапевтических мероприятий.

Методы. Уровень общего пула вкДНК определяли с использованием флюоресцентного реагента Quant-ITTM PicoGreen для двухцепочечной ДНК. Количество мвкДНК и соотношение длинных и коротких фрагментов вкДНК плазмы крови были измерены с помощью количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени.

Результаты. Показано, что индекс фрагментации вкДНК был резко снижен относительно группы доноров (Ме=0,81) у пациентов как с бронхиальной астмой (Ме=0,42; р <0,001), так и с ревматоидным артритом (Ме=0,34; р <0,001). Проведённый курс терапии не оказывал существенного влияния на величину индекса фрагментации, оставаясь практически таким же, каким был при поступлении в клинику: в группе с бронхиальной астмой Ме=0,49, а в группе с ревматоидным артритом Ме=0,35. В группе пациентов с бронхиальной астмой нами была обнаружена умеренная корреляция мвкДНК с С-реактивным белком (ρ=0,34; p >0,05), а у пациентов с ревматоидным артритом близкие по величине связи с DAS-28 (ρ=0,36; p >0,05) и С-реактивным белком (ρ=0,28; p >0,05). Уровень мембраносвязанной фракции вкДНК заметно снижен у пациентов с ревматоидным артритом по сравнению со здоровыми донорами (18,7 нг/мл vs 55,6 нг/мл; p <0,01). У пациентов с бронхиальной астмой наблюдалось снижение величины мембраносвязанной фракции вкДНК по сравнению с группой доноров (19,4 нг/мл; p <0,01).

Заключение. Индекс фрагментации вкДНК и уровень мвкДНК не могут служить показателями, отражающими уровень воспалительной активности и, следовательно, величину патологического сдвига Th1/Th2-соотношения, при различных расстройствах деятельности иммунной системы. В пользу этого свидетельствует тот факт, что такие различные по уровню воспалительной активности заболевания, как ревматоидный артрит и бронхиальная астма, приводят к аналогичному снижению индекса фрагментации вкДНК относительно показателей здоровых доноров и не приводят к сколько-нибудь заметному отличию между средними уровнями мвкДНК в плазме этих пациентов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Николай Н. Вольский

Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии

Email: dtheory@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9341-1997
SPIN-код: 6089-5244

канд. мед. наук

Россия, Новосибирск

Елена Н. Демченко

Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии

Email: elena.demchenko@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-5178-5616
SPIN-код: 2269-1820

канд. хим. наук

Россия, Новосибирск

Елена В. Гойман

Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии

Email: edav.gavr@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6443-6917
SPIN-код: 6886-9372

канд. мед. наук

Россия, Новосибирск

Максим Л. Филипенко

Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук

Email: mlfilipenko@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8950-5368
SPIN-код: 4025-0533

д-р биол. наук

Россия, Новосибирск

Елена Д. Гаврилова

Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: edav.gavr@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2014-3397
SPIN-код: 7062-5818

канд. биол. наук

Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Sun K, Jiang P, Cheng SH, et al. Orientation-aware plasma cell-free DNA fragmentation analysis in open chromatin regions informs tissue of origin. Genome Res. 2019;29(3):418–427. doi: 10.1101/gr.242719.118
  2. Grabuschnig S, Bronkhorst AJ, Holdenrieder S, et al. Putative origins of cell-free DNA in humans: A review of active and passive nucleic acid release mechanisms. Int J Mol Sci. 2020;21(21):8062. doi: 10.3390/ijms21218062
  3. Kozlov V.А. Free extracellular DNA in normal state and under pathological conditions. Medical Immunology (Russia). 2013;15(5):399–412. doi: 10.15789/1563-0625-2013-5-399-412
  4. Van der Meer AJ, Kroeze A, Hoogendijk AJ, et al. Systemic inflammation induces release of cell-free DNA from hematopoietic and parenchymal cells in mice and humans. Blood Adv. 2019;3(5):724–728. doi: 10.1182/bloodadvances.2018018895
  5. Demchenko EN, Gavrilova ED, Goiman EV, et al. Extracellular DNA in blood: an index of in vivo inflammatory response. Medical Immunology (Russia). 2022;24(4):853–860. doi: 10.15789/1563-0625-EDI-2504
  6. Tuboly E, Mcllroy D, Briggs G, et al. Clinical implications and pathological associations of circulating mitochondrial DNA. Front Biosci (Landmark Ed). 2017;22(6):1011–1022. doi: 10.2741/4530
  7. Shi J, Zhang R, Li J, Zhang R. Size profile of cell-free DNA: A beacon guiding the practice and innovation of clinical testing. Theranostics. 2020;10(11):4737–4748. doi: 10.7150/thno.42565
  8. Jiang J, Chen X, Sun L, et al. Analysis of the concentrations and size distributions of cell-free DNA in schizophrenia using fluorescence correlation spectroscopy. Transl Psychiatry. 2018;8(1):104. doi: 10.1038/s41398-018-0153-3
  9. Volskiy NN, Demchenko EN, Goiman EV, et al. Extracellular DNA level as an indicator of the activity of inflammatory reactions in patients with rheumatoid arthritis and asthma. Cytokines and Inflammation. 2023;20(2):31–39. doi: 10.17816/CI627519
  10. Rykova E, Sizikov A, Roggenbuck D, et al. Circulating DNA in rheumatoid arthritis: pathological changes and association with clinically used serological markers. Arthritis Res Ther. 2017;19(1):85. doi: 10.1186/s13075-017-1295-z
  11. Sokolova EA, Khlistun IV, Kushlinsky DN. Modified multiplex real-time PCR for quantification of differently sized cell-free DNA fragments. Bulletin of RSMU. 2017;(4):21–25. doi: 10.24075/brsmu.2017-04-03
  12. Gavrilova ED, Demchenko EN, Goiman EV, et al. Plasma extracellular DNA and neutrophilic leukocyte activity in patients with rheumatoid arthritis. Russian Journal of Immunology. 2022;25(2):147–154. doi: 10.46235/1028-7221-1110-PED
  13. Gavrilova ED, Goiman EV, Demchenko EN, et al. Characteristic changes of extracellular Dna levels, indices of netosis and inflammation in peripheral blood in patients with asthma. Russian Journal of Immunology. 2023;26(4):533–540. doi: 10.46235/1028-7221-13925-CCO
  14. Chan RW, Jiang P, Peng X, et al. Plasma DNA aberrations in systemic lupus erythematosus revealed by genomic and methylomic sequencing. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014;111(49):E5302–E5311. doi: 10.1073/pnas.1421126111
  15. Vodounon CA, Chabi CB, Skibo YV, et al. Influence of the programmed cell death of lymphocytes on the immunity of patients with atopic bronchial asthma. Allergy Asthma Clin Immunol. 2014;10(1):14. doi: 10.1186/1710-1492-10-14
  16. Hajizadeh S, DeGroot J, TeKoppele JM, Tarkowski A, Collins LV. Extracellular mitochondrial DNA and oxidatively damaged DNA in synovial fluid of patients with rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther. 2003;5(5):R234–R240. doi: 10.1186/ar787
  17. Lehmann J, Giaglis S, Kyburz D, et al. Plasma mtDNA as a possible contributor to and biomarker of inflammation in rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther. 2024;26(1):97. doi: 10.1186/s13075-024-03329-2
  18. Zhou M, Zhang H, Xu X, et al. Association between circulating cell-free mitochondrial DNA and inflammation factors in noninfectious diseases: A systematic review. PLoS ONE. 2024;19(1):e0289338. doi: 10.1371/journal.pone.0289338
  19. Laktionov PP, Tamkovich SN, Rykova EY, et al. Cell-surface-bound nucleic acids: Free and cell-surface-bound nucleic acids in blood of healthy donors and breast cancer patients. Ann N Y Acad Sci. 2004;1022:221–227. doi: 10.1196/annals.1318.034

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Соотношение длинных и коротких фрагментов (индекс фрагментации) в пробах внеклеточной ДНК из плазмы крови пациентов с бронхиальной астмой и ревматоидным артритом.

Скачать (70KB)
3. Рис. 2. Содержание митохондриальной ДНК в плазме крови пациентов с бронхиальной астмой и ревматоидным артритом. Количество в группах: доноры n=21, пациенты с бронхиальной астмой n=18, пациенты с ревматоидным артритом n=19. БА — бронхиальная астма; РА — ревматоидный артрит.

Скачать (87KB)

© Вольский Н.Н., Демченко Е.Н., Гойман Е.В., Филипенко М.Л., Гаврилова Е.Д., 2025