|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Роль митохондриальных активных форм кислорода в нарушении миогенеза в клеточной модели миодистрофии Ландузи-Дежеринакурсовая работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Попова Е.Н.
- Автор: Карпухина А. А.
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Кафедра: Факультет биоинженерии и биоинформатики
- Год защиты: 2019
- Курс: 4
- Аннотация: Мышечная дистрофия Ландузи-Дежерина (МДЛД) - аутосомное доминантное заболевание, третья наиболее распространенная разновидность миодистрофий после дистрофии Дюшена и миотонической дистрофии. МДЛД характеризуется прогрессирующей слабостью и атрофией мышц лица и плечевого пояса, а на более поздней стадии - мышц бедер и ступней. Зачастую проявляются и другие, не связанные с мышечной тканью симптомы, такие как нарушения слуха и телеангиоэктазия сетчатки, реже наблюдаются нарушения проводимости сердца, дыхательная недостаточность, дефекты центральной нервной системы [1]. Развитие МДЛД сопряжено с хромосомными перестройками, приводящими к частичной делеции макросателлитных повторов D4Z4 в области 4q35. Каждый D4Z4 повтор содержит промотор и кодирующую область гена DUX4, которая в норме гиперметилирована и не экспрессируется в большинстве клеток взрослого организма, включая мышечные. Делеция приводит к изменениям структуры хроматина в данной области, нарушению гиперметилирования и эктопической экспрессии DUX4 [2]. Повышенная экспрессия DUX4, а также нескольких проксимально расположенных генов, была неоднократно показана в клетках и тканях больных МДЛД [1,3] Белок DUX4 является транскрипционным фактором, и его аберрантная экспрессия ведет к нарушению регуляции множества каскадов, участвующих в воспалении, ответе на окислительный стресс и мышечной дифференцировке [4]. Повышенная экспрессия DUX4 в клетках больных МДЛД ведет к увеличению восприимчивости миобластов к окислительному стрессу, повышению уровня АФК, повреждениям ДНК и нарушениям миогенеза, что способствует развитию мышечной слабости и атрофии [1,5,6]. На данный момент ведется активное изучение возможности использования антиоксидантов в терапии мышечных дистрофий [7]. Так, было показано, что применение классического антиоксиданта N-ацетилцистеина (NAC) снижает уровень воспаления и некроза мышечных волокон в мышиной модели миодистрофии Дюшена [8]. Обработка первичной культуры миобластов больных МДЛД и иммортализованных миобластов с экспрессией гена DUX4 классическими антиоксидантами Tempol и NAС до и во время дифференцировки приводит к снижению образования характерных для МДЛД атрофичных миотубул, увеличению диаметра миотубул и приближению их морфологии к нормальной. Степень повреждения ДНК в миобластах при обработке Tempol также снижается практически до нормального уровня [6]. В то же время, АФК, являясь сигнальными молекулами, в норме выполняют регуляторные функции и необходимы для нормальной мышечной дифференцировки [9,10], что ограничивает возможность использования классических антиоксидантов в высоких дозах. В скелетных мышцах генерация АФК происходит, главным образом, в митохондриях в процессе мышечного сокращения [11] или в ответ на внешние сигналы, например цитокины [12]. В связи с этим представляет интерес изучение специфических митохондриально направленных антиоксидантов в контексте терапии миодистрофий. Такие антиоксиданты имеют более низкие эффективные концентрации, и могли бы в меньшей степени нарушать нормальные сигнальные процессы при наличии сопоставимого терапевтического эффекта. Ранее было показано, что митохондриально направленный антиоксидант SkQ1, в отличие от классического антиоксиданта NAC, не ингибирует слияние человеческих миобластов in vitro [13]. В данной работе было показано, что человеческие миобласты MB135-DUX4, экспрессирующие ген DUX4, обладают повышенным по сравнению с нормальными миобластами уровнем окислительного стресса, который приводится в норму как классическими (Tempol и Trolox), так и митохондриально направленными антиоксидантами (SkQ1). Обработка миобластов антиоксидантами улучшает нарушенную экспрессией DUX4 миогенную дифференцировку. При этом, в отличие от классических антиоксидантов, SkQ1 не оказывает подавляющего эффекта на миогенез контрольных миобластов MB135. Мы провели анализ РНК-транскриптомов миобластов MB135 и MB135-DUX4, обработанных и не обработанных антиоксидантами, и выявили группы дифференциально экспрессированных в двух культурах генов, а также ряд генов, чувствительных к антиоксидантной обработке. В миобластах MB135-DUX4 была обнаружена оверэкспрессия транскрипционного фактора PITX1 и группы генов металлотионеинов. Обработка SkQ1 и Tempol возвращает экспрессию PITX1 к уровню контроля.
- Добавил в систему: Попова Екатерина Николаевна