Число копий митохондриальной ДНК в моноцитах и периферической крови у больных системной склеродермией

Клетки врожденного иммунитета являются важными участниками воспалительных и фиброзных процессов при системной склеродермии (ССД). В патогенезе ССД задействованы иммунные клетки, в первую очередь макрофаги, в основе нарушений которых лежит митохондриальная дисфункция клеток. В качестве суррогатного маркера митохондриальной дисфункции клеток используется число копий митохондриальной ДНК (мтДНК).

Цель исследования – оценить количество копий мтДНК в CD14+ моноцитах и во всех популяциях клеток, циркулирующих в крови, у больных ССД по сравнению со здоровым контролем.

В исследование были включены 25 пациентов с ССД (22 женщины и 3 мужчин, медиана возраста 49 (43-57) лет и длительности заболевания 4,6 (1,0-9,6) лет) и 25 человек без аутоиммунных или хронических воспалительных заболеваний, сопоставимых по возрасту и полу. Большинство пациентов (80%) имели ограниченную форму ССД. Больные ССД не получали противоревматическую терапию. ДНК выделяли из CD14⁺ моноцитов и цельной крови. Абсолютное число копий мтДНК измеряли с помощью цифровой ПЦР. Величину числа копий мтДНК на клетку, использованную для анализа, рассчитывали как соотношение копий мтДНК и яДНК.

Установлено, что у больных ССД количество копий мтДНК в CD14⁺ моноцитах было выше (108 (60-162) против 72 (59-79), р = 0,01), а показатель всех популяций клеток, циркулирующих в крови, не различался по сравнению с контрольной группой (109 (72-171) и 128 (85-227), p = 0,17). Выявилена негативная связь количества копий мтДНК с длительностью заболевания и позитивная – c ЛПС-стимулированной секрецией IL-6 культивируемыми CD14⁺ моноцитами.

Результаты исследования позволяют предположить, что увеличение числа копий мтДНК в CD14⁺ моноцитах является возможным механизмом поддержания сниженной функции дефектных митохондрий в моноцитах пациентов с ССД, связанной с развитием и прогрессированием ССД.

1. Ashar F.N., Zhang Y., Longchamps R.J., Lane J., Moes A., Grove M.L., Mychaleckyj J.C., Taylor K.D., Coresh J., Rotter J.I., Boerwinkle E., Pankratz N., Guallar E., Arking D.E. Association of mitochondrial DNA copy number with cardiovascular disease. JAMA Cardiol., 2017, Vol. 2, no. 11, pp. 1247-1255.

2. Bai R.K., Wong L.J.C. Simultaneous detection and quantification of mitochondrial DNA deletion(s), depletion, and over-replication in patients with mitochondrial disease. J. Mol. Diagn., 2005, Vol. 7, no. 5, pp. 613-622.

3. Brown M., O’Reilly S. The immunopathogenesis of fibrosis in systemic sclerosis. Clin. Exp. Immunol., 2019, Vol. 195, no. 3, pp. 310-321.

4. De Benedittis G., Latini A., Colafrancesco S., Priori R., Perricone C., Novelli L., Borgiani P., Ciccacci C. Alteration of mitochondrial DNA copy number and increased expression levels of mitochondrial dynamics-related genes in sjögren’s syndrome. Biomedicines, 2022, Vol. 10, no. 11, 2699. doi: 10.3390/biomedicines10112699.

5. Ding X., Fang T., Pang X., Pan X., Tong A., Lin Z., Zheng S., Zheng N. Mitochondrial DNA abnormalities and metabolic syndrome. Front. Cell Dev. Biol., 2023, Vol. 11, 1153174. doi: 10.3389/fcell.2023.1153174.

6. Faas M.M., de Vos P. Mitochondrial function in immune cells in health and disease. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis., 2020, Vol. 1866, no. 10, 165845. doi: 10.1016/j.bbadis.2020.165845.

7. Fazzini F., Lamina C., Raftopoulou A., Koller A., Fuchsberger C., Pattaro C., del Greco F.M., Döttelmayer P., Fendt L., Fritz J., Meiselbach H., Schönherr S., Forer L., Weissensteiner H., Pramstaller P.P., Eckardt K.U., Hicks A.A., Kronenberg F. Association of mitochondrial DNA copy number with metabolic syndrome and type 2 diabetes in 14 176 individuals. J. Intern. Med., 2021, Vol. 290, no. 1, pp. 190-202.

8. Fullard N., O’Reilly S. Role of innate immune system in systemic sclerosis. Semin. Immunopathol., 2015, Vol. 37, no. 5, pp. 511-517.

9. Giaglis S., Daoudlarian D., Voll R.E., Kyburz D., Venhoff N., Walker U.A. Circulating mitochondrial DNA copy numbers represent a sensitive marker for diagnosis and monitoring of disease activity in systemic lupus erythematosus. RMD Open, 2021, Vol. 7, no. 3, e002010. doi:10.1136/RMDOPEN-2021-002010.

10. Gu F., Chauhan V., Kaur K., Brown W.T., LaFauci G., Wegiel J., Chauhan A. Alterations in mitochondrial DNA copy number and the activities of electron transport chain complexes and pyruvate dehydrogenase in the frontal cortex from subjects with autism. Transl. Psychiatry, 2013, Vol. 3, no. 9, e299. doi:10.1038/TP.2013.68.

11. Malik A.N. Mitochondrial DNA – novel mechanisms of kidney damage and potential biomarker. Curr. Opin. Nephrol. Hypertens., 2023, Vol. 32, no. 6, pp. 528-536.

12. Malik A.N., Czajka A. Is mitochondrial DNA content a potential biomarker of mitochondrial dysfunction? Mitochondrion, 2013, Vol. 13, no. 5, pp. 481-492.

13. Movassaghi S., Jafari S., Falahati K., Ataei M., Sanati M.H., Jadali Z. Quantification of mitochondrial DNA damage and copy number in circulating blood of patients with systemic sclerosis by a qPCR-based assay. An. Bras. Dermatol., 2020, Vol. 95, no. 3, pp. 314-319.

14. Quintero-González D.C., Muñoz-Urbano M., Vásquez G. Mitochondria as a key player in systemic lupus erythematosus. Autoimmunity, 2022, Vol. 55, no. 8, pp. 497-505.

15. Shoop W.K., Gorsuch C.L., Bacman S.R., Moraes C.T. Precise and simultaneous quantification of mitochondrial DNA heteroplasmy and copy number by digital PCR. J. Biol. Chem., 2022, Vol. 298, no. 11, 102574. doi: 10.1016/J.JBC.2022.102574.

16. Svendsen A.J., Tan Q., Jakobsen M.A., Thyagarajan B., Nygaard M., Christiansen L., Mengel-From J. White blood cell mitochondrial DNA copy number is decreased in rheumatoid arthritis and linked with risk factors. A twin study. J Autoimmun., 2019, Vol. 96, pp. 142-146.

17. Veale D.J., Orr C., Fearon U. Cellular and molecular perspectives in rheumatoid arthritis. Semin. Immunopathol., 2017, Vol. 39, no. 4, pp. 343-354. 18. Yang S., Zhao M., Jia S. Macrophage: Key player in the pathogenesis of autoimmune diseases. Front. Immunol., 2023, Vol. 14, 1080310. doi: 10.3389/fimmu.2023.1080310.

18. Yang S.Y., Castellani C.A., Longchamps R.J., Pillalamarri V.K., O’rourke B., Guallar E., Arking D.E. Bloodderived mitochondrial DNA copy number is associated with gene expression across multiple tissues and is predictive for incident neurodegenerative disease. Genome Res., 2021, Vol. 31, no. 3, pp. 349-358.

19. Zank D.C., Bueno M., Mora A.L., Rojas M. Idiopathic pulmonary fibrosis: Aging, mitochondrial dysfunction, and cellular bioenergetics. Front. Med. (Lausanne), 2018, Vol. 5, 10. doi: 10.3389/fmed.2018.00010.