Изменения в том, как гены в функции иммунной системы могут приводить к возрастной макулярной дегенерации (AMD), ведущей причиной нарушения зрения у пожилых людей, на основе предварительных исследований, проведенных исследователями Национального института здоровья (NIH).
«Наши находки являются эпигенетическими по своей природе, а это означает, что основная ДНК является нормальной, но экспрессия генов была изменена, вероятно, по экологическим факторам, неблагоприятным образом», – сказал д-р Роберт Нуссенблатт, руководитель лаборатории Национального института глаз (NEI) Иммунология. Факторы окружающей среды, связанные с AMD, включают курение, диету и старение. «Это первое эпигенетическое исследование, раскрывающее молекулярные механизмы для любого заболевания глаз».
Исследование выявило снижение уровня метилирования ДНК, химической реакции, которая отключает гены, на геном рецептора CII интерлейкина-17 (IL17RC). Отсутствие метилирования ДНК приводило к увеличению активности генов и, в свою очередь, к увеличению уровней белков IL17RC у пациентов с AMD. IL17RC – это белок, который стимулирует иммунные реакции на инфекции, такие как грибковые атаки.
Исследование, проведенное исследовательскими группами из NEI и других институтов NIH, включая Национальный институт сердца, легких и крови и Национальный центр дополнительной и альтернативной медицины; Университет Мельбурна, Австралия; и Oregon Health and Science University, появляется в выпуске Cell Reports от 29 ноября.
«Наше исследование также предполагает, что иммунные ответы, опосредованные IL17- и IL17RC, могут иметь решающее значение для вызывания AMD», – добавил д-р Лай Вэй, также Лаборатория иммунологии NEI и первый автор статьи. «Измеряя активность гена IL17RC у пациентов с риском, мы также потенциально идентифицировали ранний метод обнаружения AMD».
AMD повреждает светочувствительные клетки макулы, центральной части сетчатки, что позволяет нам видеть прекрасные визуальные детали. По мере прогрессирования заболевания пациенты сталкиваются с большими трудностями при чтении, вождении или выполнении хобби и заданий, требующих координации рук и глаз. Лечение существует, чтобы предотвратить серьезную потерю зрения у некоторых типов передовых AMD, но никто не предотвращает или не лечит болезнь. В настоящее время 2 миллиона американцев выдвинули AMD, а еще 7 миллионов – промежуточные.
Недавние исследования выявили несколько генов с изменениями, которые увеличивают риск развития заболевания. Кроме того, факторы риска для окружающей среды также были предложены в качестве возможных причин заболевания. Одним из объяснений может быть то, что воздействие окружающей среды влияет на метилирование ДНК, которое регулирует экспрессию генов. Изменения в этом процессе могут привести к получению слишком большого количества или слишком большого количества белка гена, что приведет к клеточной дисфункции и заболеванию. Изменения в метилировании ДНК были связаны с раком, волчанкой, рассеянным склерозом и многими другими заболеваниями.
Чтобы проверить, могут ли изменения в метилировании ДНК играть роль в AMD, исследователи оценили три пары близнецов – одну пару одинаковых и две пары братских – где только один из братьев и сестер имел AMD. Идентичные близнецы имеют один и тот же генетический состав, в то время как братские близнецы имеют около половины своей ДНК. Из-за их сходного генетического фона идентичные и братские близнецы могут быть полезны при изучении различий между эффектами генетики и окружающей среды. По сравнению с незатронутыми близнецами образцы метилирования были изменены в 231 гены пораженных близнецов. Это открытие согласуется с гипотезой о том, что воздействие окружающей среды может эпигенетически регулировать экспрессию многих генов и привести к AMD.
Среди 231 генов исследователи обнаружили, что метилирование ДНК отсутствовало в области гена IL17RC у близнецов с AMD. Отсутствие метилирования в гене IL17RC приводило к увеличению активности генов и, в свою очередь, к увеличению уровня его белка в циркулирующей крови. Исследователи дополнительно подтвердили эти результаты, сравнив семь братьев и сестер с и без AMD, а также 202 пациентов с РА и 96 контрольных субъектов без заболевания. Эти исследования также обнаружили увеличение уровня IL17RC в циркулирующей крови и, самое главное, в сетчатке пациентов с AMD, но не контроля.
Исходя из этих результатов, авторы предлагают, чтобы хронические повышенные уровни белка IL17RC в сетчатке, вероятно, способствовали воспалению и набору иммунных клеток, которые повреждают сетчатку и приводят к AMD.
«Это исследование сильно подразумевает эпигенетическое метилирование ДНК как еще один важный биологический путь для понимания молекулярной основы AMD», согласно Nussenblatt.
Далее следователи планируют оценить, какие факторы окружающей среды могут быть ответственны за регулирование IL17RC, и как эпигенетическая регуляция, ведущая к хроническому воспалению у пациентов с АД, может быть отменена новыми методами лечения. Они также оценят роль эпигенетики в других заболеваниях глаз.