Двунитевые разрывы ДНК при иммуновоспалительных ревматических заболеваниях

Цель исследования — изучить у пациентов с иммуновоспалительными ревматическими заболеваниями (ИВРЗ) частоту спонтанных фокусов двунитевых разрывов (ДР) ДНК, их взаимосвязь с активностью заболевания, уровнем маркеров воспаления и содержанием аутоантител.

Материал и методы. В анализ включено 40 пациентов с ИВРЗ, среди которых было 19 больных ревматоидным артритом (РА, в том числе 16 женщин, медиана длительности заболевания — 60 [20; 103] мес, DAS28 — 5,05 [4,06; 5,9]) и 21 больной системной красной волчанкой (СКВ, 19 женщин, медиана длительности заболевания — 96,0 [40,0; 158,0] мес, SLEDAI-2K — 8,0 [4,0; 12,0]). Контрольную группу составили 17 здоровых доноров, сопоставимых с больными по полу и возрасту.

ДР ДНК определялись как дискретные фокусы при иммунофлюоресцентном окрашивании культуры лимфоцитов антителами к γH2AXи 53BP1 с последующим анализом на автоматизированной платформе AKLIDES (Medipan).

Результаты и обсуждение. Значимых различий числа спонтанных ДР ДНК у пациентов с РА и здоровых доноров не наблюдалось (p>0,05), у пациентов с СКВ выявлены меньшее число клеток с фокусом 53BP1 и меньший процент поврежденных клеток по данному фокусу, чем в контроле. Наблюдалась позитивная корреляция числа поврежденных по γH2AX клеток с CDAI (r=0,45, p=0,035), числа клеток с разрывами по 53BP1 с уровнем IgM ревматоидного фактора (r=0,63, p=0,005) и СОЭ (r=0,53, p=0,02). В группе пациентов с СКВ была позитивная корреляция числа клеток с разрывами по фокусу γH2AX с уровнем антител к двуспиральной ДНК (анти-дсДНК; r=0,56, p=0,007), среднего числа разрывов в клетке по фокусу γH2AXс уровнем анти-дсДНК (r=0,57, p=0,004).

Заключение. Число ДР ДНК может быть дополнительным показателем активности ИВРЗ. У пациентов с СКВ, видимо, имеет место нарушение процессов репарации ДНК, ассоциирующееся с высокой активностью заболевания.

1. Jeggo PA, Pear LH, Carr AM. DNA repair, genome stability and cancer: a historical perspective. Nat Rev Cancer. 2016 Jan;16(1):35-42. doi: 10.1038/nrc.2015.4. Epub 2015 Dec 15.

2. Migliore L, Coppede F, Fenech M, Thomas P. Association of micronucleus frequency with neurodegenerative diseases. Mutagenesis. 2011 Jan;26(1):85-92. doi: 10.1093/mutage/geq067.

3. Rube CE, Fricke A, Widmann TA, et al. Accumulation of DNA Damage in Hematopoietic Stem and Progenitor Cells during Human Aging. PLoS One. 2011 Mar 7;6(3): e17487. doi: 10.1371/journal.pone.0017487.

4. Vozilova AV, Shagina NB, Degteva MO, Akleyev AV. Chronic radioisotope effects on residents of the Techa river (Russia) region: cytogenetic 323 analysis more than 50 years after onset of exposure. Mutat Res. 2013 Aug 30;756(1-2):115-8. doi: 10.1016/j.mrgentox.2013.05.016. Epub 2013 Jun 7.

5. Pezone A, Olivieri F, Napoli MV, et al. In-flammation and DNA damage: cause, effect or both. Nat Rev Rheumatol. 2023 Apr;19(4): 200-211. doi: 10.1038/s41584-022-00905-1. Epub 2023 Feb 7.

6. Passerini V, Ozeri-Galai E, de Pagter MS, et al. The presence of extra chromosomes leads to genomic instability. Nat Commun. 2016 Feb 15;7:10754. doi: 10.1038/ncomms10754.

7. Chrzanowska K, Gregorek H, Dembowska-Baginska B, et al. Nijmegen breakage syndrome (NBS). Orphanet J Rare Dis. 2012 Feb 28;7:13. doi: 10.1186/1750-1172-7-13.

8. Ванюшин БФ. Метилирование ДНК и эпигенетика. Генетика. 2006;42(9):985-997.

9. Кузьмина НС, Лаптева НШ, Русинова ГГ и др. Гиперметилирование промоторов генов в лейкоцитах крови человека в отдаленный период после перенесенного радиационного воздействия. Радиационная биология. Радиоэкология. 2017;(4):341-356.

10. Paull TT, Rogakou EP, Yamazaki V, et al. A critical role for histone H2AX in recruitment of repair factors to nuclear foci after DNA damage. Curr Biol. 2000;10(15):886-95. doi: 10.1016/s0960-9822(00)00610-2.

11. Sedelnikova OA, Pilch DR, Redon C, Bonner WM. Histone H2AX in DNA damage and repair. Cancer Biol Ther. 2003 May-Jun;2(3):233-5. doi: 10.4161/cbt.2.3.373.

12. Pilch DR, Sedelnikova OA, Redon C, et al. Characteristics of gamma-H2AX foci at DNA double-strand breaks sites. Biochem Cell Biol. 2003 Jun;81(3):123-9. doi: 10.1139/o03-042.

13. Turinetto V, Giachino C. Multiple facets of histone variant H2AX: a DNA double-strand-break marker with several biological functions. Nucleic Acids Res. 2015 Mar 11; 43(5):2489-98. doi: 10.1093/nar/gkv061. Epub 2015 Feb 20.

14. Stucki M, Clapperton JA, Mohammad D, et al. MDC1 directly binds phosphorylated histone H2AX to regulate cellular responses to DNA double-strand breaks. Cell. 2005 Dec 29;123(7):1213-26. doi: 10.1016/j.cell.2005.09.038.

15. Iwabuchi K, Basu BP, Kysela B, et al. Potential role for 53BP1 in DNA end-joining repair through direct interaction with DNA. J Biol Chem. 2003 Sep 19;278(38):36487-95. doi: 10.1074/jbc.M304066200. Epub 2003 Jun 24.

16. Kuo LJ, Yang LX. Gamma-H2AX — a novel biomarker for DNA double-strand breaks. In Vivo. 2008 May-Jun;22(3):305-9.

17. Chowdury D, Keogh MC, Ishii H, et al. Y-H2AX dephosphorylation by protein phosphatase 2A facilitates DNA double-strand break repair. Mol Cell. 2005 Dec 9; 20(5):801-9. doi: 10.1016/j.molcel.2005.10.003. Epub 2005 Nov 28.

18. Souliotis VL, Vlachogiannis NI, Pappa M, et al. DNA Damage Response and Oxidative Stress in Systemic Autoimmunity. Int J Mol Sci. 2019 Dec 20;21(1):55. doi: 10.3390/ijms21010055.

19. Ferrucci, L, Fabbri E. Inflammageing: chronic inflammation in ageing, cardiovascular disease, and frailty. Nat Rev Cardiol. 2018 Sep;15(9):505-522. doi: 10.1038/s41569-018-0064-2.

20. Nastasi C, Mannarino L, D'Incalci M. DNA damage response and immune defense. Int J Mol Sci. 2020 Oct 12;21(20):7504. doi: 10.3390/ijms21207504.

21. Alfano M. Aging, inflammation and DNA damage in the somatic testicular niche with idiopathic germ cell aplasia. Nat Commun. 2021 Sep 1;12(1):5205. doi: 10.1038/s41467-021-25544-0.

22. Higo T. DNA single-strand break-induced DNA damage response causes heart failure. Nat Commun. 2017 Apr 24;8:15104. doi: 10.1038/ncomms15104.

23. Saez GT. DNA Damage and Repair in Degenerative Diseases 2016. Int J Mol Sci. 2017 Jan 16;18(1):166. doi: 10.3390/ijms18010166.

24. Klein B, Gunther C. Type I Interferon Induction in Cutaneous DNA Damage Syndromes. Front Immunol. 2021 Jul 23;12:715723. doi: 10.3389/fimmu.2021.715723. eCollection 2021.

25. Burton DG. Faragher RG. Cellular senescence: from growth arrest to immunogenic conversion. Age (Dordr). 2015;37(2):27. doi: 10.1007/s11357-015-9764-2. Epub 2015 Mar 20.

26. Souliotis VL, Sfikakis PP. Increased DNA double-strand breaks and enhanced apoptosis in patients with lupus nephritis. Lupus. 2015 Jul;24(8):804-15. doi: 10.1177/0961203314565413. Epub 2014 Dec 26.

27. Souliotis VL, Vougas K, Gorgoulis VG, Sfikakis PP. Defective DNA repair and chromatin organization in patients with quiescent systemic lupus erythematosus. Arthritis Res Ther. 2016 Aug 4;18(1):182. doi: 10.1186/s13075-016-1081-3.

28. Micheli C, Parma A, Tani C, et al. UCTD and SLE patients show increased levels of oxidative and DNA damage together with an altered kinetics of DSB repair. Mutagenesis. 2021 Nov 29;36(6):429-436. doi: 10.1093/mutage/geab036.

29. Namas R, Renauer P, Ognenovski M, et al. Histone H2AX phosphorylation as a measure of DNA double-strand breaks and a marker of environmental stress and disease activity in lupus. Lupus Sci Med. 2016 Apr 29;3(1):e000148. doi: 10.1136/lupus-2016-000148. eCollection 2016.

30. Rodier F, Coppe JP, Patil CK, et al. Persi-stent DNA damage signalling triggers senescence-associated inflammatory cytokine secretion. Nat Cell Biol. 2009 Aug;11(8):973-9. doi: 10.1038/ncb1909. Epub 2009 Jul 13.

31. Nakamura AJ, Redon CE, Bonner WM, Sedelnikova OA. Telomeredependent and telomere-independent origins of endogenous DNA damage in tumor cells. Aging (Albany NY). 2009 Feb 4;1(2):212-8. doi: 10.18632/aging.100019.

32. Reddig A, Voss L, Guttek K, et al. Impact of Different JAK Inhibitors and Methotrexate on Lymphocyte Proliferation and DNA Damage. J Clin Med. 2021 Apr 1;10(7):1431. doi: 10.3390/jcm10071431.