Оценка степени повреждения ДНК в лейкоцитах больных хронической обструктивной болезнью легких

Введение. Окислительный стресс играет ключевую роль в патогенезе ХОБЛ. Сигаретный дым индуцирует окислительный стресс, в результате которого происходит повреждение ДНК в клетках. Каналы с транзиторным рецепторным потенциалом (TRP) способны опосредовать эффекты сигаретного дыма и активных форм кислорода.

Цель. Изучение уровня фосфорилирования гистонов H2AX, указывающего на повреждение ДНК, в лейкоцитах больных ХОБЛ и установление взаимосвязи экспрессии каналов TRPV1 и TRPV4 с выявленными особенностями.

Материалы и методы. В исследование было включено 47 больных ХОБЛ разной степени тяжести и 25 лиц контрольной группы. Всем исследуемым была проведена спирометрия для оценки вентиляционной функции легких. Фосфорилирование гистонов H2AX и экспрессию TRPV1/TRPV4 на лейкоцитах определяли методом проточной цитометрии. Для поиска взаимосвязи между количественными переменными использовали коэффициент ранговой корреляции Спирмена (ρ).

Результаты. Лимфоциты больных ХОБЛ характеризовались более высоким уровнем γH2AX (%), чем лимфоциты лиц контрольной группы (p=0,04). Лимфоциты здоровых курильщиков также демонстрировали большую степень повреждения ДНК по сравнению с не курившими лицами (p=0,02). Значимые отличия отмечались при сравнении экспрессии γH2AX (%) между больными ХОБЛ и здоровыми не курившими лицами в лимфоцитах (p=0,001) и моноцитах (p=0,04). Курение более 20 пачка-лет сопровождалось более высокой экспрессией γH2AX (%) в лимфоцитах (p=0,04) больных ХОБЛ. Экспрессия TRPV1 и γH2AX (%) демонстрировала достоверные корреляции на гранулоцитах (ρ=0,76, p<0,001), лимфоцитах (ρ=0,34, p=0,03) и моноцитах (ρ=0,55, p<0,001).

Заключение. Больные ХОБЛ отличаются от лиц контрольной группы более выраженным повреждением ДНК, преимущественно проявляющимся в лимфоцитах. Курение является фактором, негативно влияющим на формирование разрывов ДНК. Экспрессия TRPV1, вероятно, играет роль в окислительном повреждении ДНК в лейкоцитах больных ХОБЛ за счет увеличения продукции активных форм кислорода.

1. MacNee W., Tuder R.M. New paradigms in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease I // Proc. Am. Thorac. Soc. 2009. Vol.6, Iss.6. P.527–531. https://doi.org/10.1513/pats.200905-027DS

2. Aoshiba K., Zhou F., Tsuji T., Nagai A. DNA damage as a molecular link in the pathogenesis of COPD in smokers // Eur. Respir. J. 2012. Vol.39, Iss.6. P.1368–1376. https://doi.org/10.1183/09031936.00050211

3. Торгашина А.В., Лила А.М. Потенциал использования определения двунитевых разрывов ДНК в различных областях медицины // Современная ревматология. 2023. Т.17, №3. С.96–103. https://doi.org/10.14412/1996-7012-2023-3-96-103

4. Yamaguchi N.H. Smoking, immunity, and DNA damage // Transl. Lung Cancer. Res. 2019. Vol.8, Suppl.1. P.S3– S6. https://doi.org/10.21037/tlcr.2019.03.02

5. Котова О.О., Гассан Д.А., Сугайло И.Ю., Наумов Д.Е., Горчакова Я.Г., Шелудько Е.Г. Оксидативный стресс в лейкоцитах периферической крови больных хронической обструктивной болезнью легких // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2023. Вып.87. С.62–70. https://doi.org/10.36604/1998-5029-2023-87-62-70

6. Ciccia A., Elledge S.J. The DNA damage response: making it safe to play with knives // Mol. Cell. 2010. Vol.40, Iss.2. P.179–204. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2010.09.019

7. Bekker-Jensen S., Mailand N. Assembly and function of DNA double-strand break repair foci in mammalian cells // DNA Repair (Amst.). 2010. Vol.9, Iss.12. P.1219–1228. https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2010.09.010

8. Mah L.J., El-Osta A., Karagiannis T.C. GammaH2AX: a sensitive molecular marker of DNA damage and repair // Leukemia. 2010. Vol. 24, Iss. 4. P.679–686. https://doi.org/10.1038/leu.2010.6

9. Siddiqui M.S., François M., Fenech M.F., Leifert W.R. Persistent γH2AX: A promising molecular marker of DNA damage and aging // Mutat. Res. Rev. Mutat. Res. 2015. Vol.766. P.1–19. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2015.07.001

10. Rodier F., Coppé J.P., Patil C.K., Hoeijmakers W.A., Muñoz D.P., Raza S.R., Freund A., Campeau E., Davalos A.R., Campisi J. Persistent DNA damage signaling triggers senescence-associated inflammatory cytokine secretion // Nat. Cell Biol. 2009. Vol.11, Iss.8. P.973–979. https://doi.org/10.1038/ncb1909

11. Freund A., Orjalo A.V., Desprez P.Y., Campisi J. Inflammatory networks during cellular senescence: causes and consequences // Trends Mol. Med. 2010. Vol.16, Iss.5. P.238–246. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2010.03.003

12. Olive P., Banáth J.P. The comet assay: a method to measure DNA damage in individual cells // Nat. Protoc. 2006. Vol.1, Iss.1. P.23–29. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.5

13. Taylor-Clark T. Role of reactive oxygen species and TRP channels in the cough reflex // Cell Calcium. 2016. Vol.60, Iss.3. P.155–162. https://doi.org/10.1016/j.ceca.2016.03.007

14. Hong Z., Tian Y., Yuan Y., Qi M., Li Y., Du Y., Chen L., Chen L. Enhanced Oxidative Stress Is Responsible for TRPV4-Induced Neurotoxicity // Front. Cell. Neurosci. 2016. Vol.10. Article number:232. https://doi.org/10.3389/fncel.2016.00232

15. Tanaka T., Halicka H.D., Traganos F., Darzynkiewicz Z. Phosphorylation of histone H2AX on Ser 139 and activation of ATM during oxidative burst in phorbol ester-treated human leukocytes // Cell Cycle. 2006. Vol.5, Iss.22. P.2671– 2675. https://doi.org/10.4161/cc.5.22.3472

16. Albino A.P., Jorgensen E.D., Rainey P., Gillman G., Clark T.J., Gietl D., Zhao H., Traganos F., Darzynkiewicz Z. gammaH2AX: A potential DNA damage response biomarker for assessing toxicological risk of tobacco products // Mutat. Res. 2009. Vol.678, Iss.1. P.43–52. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2009.06.009

17. Ceylan E., Kocyigit A., Gencer M., Aksoy N., Selek S. Increased DNA damage in patients with chronic obstructive pulmonary disease who had once smoked or been exposed to biomass // Respir. Med. 2006. Vol.100, Iss.7. P.1270–1276. https://doi.org/10.1016/j.rmed.2005.10.011

18. Pastukh V.M., Zhang L., Ruchko M., Gorodnya O., Bardwell G.C., Tuder R.M., Gillespie M.N. Oxidative DNA damage in lung tissue from patients with COPD is clustered in functionally significant sequences // Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2011. Vol.6. P.209–217. https://doi.org/10.2147/COPD.S15922

19. Wang M., Zhang Y., Xu M., Zhang H., Chen Y., Chung K.F., Adcock I.M., Li F. Roles of TRPA1 and TRPV1 in cigarette smoke-induced airway epithelial cell injury model // Free Radic. Biol. Med. 2019. Vol.134. P.229–238. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2019.01.004

20. Masumoto K., Tsukimoto M., Kojima S. Role of TRPM2 and TRPV1 cation channels in cellular responses to radiation-induced DNA damage // Biochim. Biophys. Acta. 2013. Vol.1830, Iss.6. P.3382–3390. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2013.02.020

21. Maggi F., Morelli M.B., Aguzzi C., Zeppa L., Nabissi M., Polidori C., Santoni G., Amantini C. Calcium influx, oxidative stress, and apoptosis induced by TRPV1 in chronic myeloid leukemia cells: Synergistic effects with imatinib // Front. Mol. Biosci. 2023. Vol.10. Article number:1129202. https://doi.org/10.3389/fmolb.2023.1129202