Epigenetika és sebkezelés

Segítheti az epigenetika a cukorbetegség megelőzését és gyógyítását? – tette fel a kérdést szeptember 29-i cikkének címében a Tudas.hu. A tudományág azt tanulmányozza, hogy a környezeti hatások és más külső-belső tényezők, hogyan befolyásolják génjeink működését. A diabétesz sokféle módon alakulhat ki: gyakran genetikai úton öröklődik, ugyanakkor megjelenhet a génektől függetlenül is, például fakadhat túlsúlyproblémákból, mozgásszegény életmódból, egészségtelen étrendből vagy az életkorból is. A felnőttkori cukorbetegséget pedig olyan epigenetikai tényezők okozhatják például mint az anya cukorbetegsége a terhesség idején, a magzatkori alultápláltság vagy az alacsony születési testsúly. Hogyan jelenik meg ez a tudomány a sebkezelésben és a sebgyógyulásban? – erre keresi a választ (röviden) a mostani blogbejegyzés.

A sebgyógyulás egy összetett és szisztematikus szöveti szintű válasz olyan mechanikai és kémiai sérülésekre, amelyek növekedési faktorok, citokinek és kemokinek felszabadulását okozhatják a sérült szövetekben. E helyreállító folyamatok összetett jellemzői szempontjából döntő kihívást jelent a sebgyógyulásban szerepet játszó releváns sejttípusok és biokémiai útvonalak azonosítása. Az epigenetikai mechanizmusok, mint például a DNS-metiláció (a DNS kémiai módosulása), a hiszton módosítása és a nem kódoló szabályozó RNS szerkesztése fontos szerepet játszanak számos biológiai folyamatban, beleértve a sejtproliferációt, migrációt és differenciálódást, a jelút aktiválását vagy gátlását és a sejt öregedését.

A mesterséges intelligencia, a ChatGPT szerint az epigenetika számos folyamatban játszhat szerepet, amelyek a sebgyógyuláshoz kapcsolódnak. Az epigenetikai változások ezt a folyamatot a következő módokon befolyásolhatják:

1. Gének expressziójának szabályozása
Az epigenetika segíthet a sejteknek meghatározni, hogy mely gének aktíválódjanak vagy inaktiválódjanak a sebgyógyulás során. Ez fontos lehet az sebgyógyulás során résztvevő sejtek (például fibroblasztok és keratinociták) működésének szabályozásához.

2. Gyulladás és immunválasz Az epigenetikai változások befolyásolhatják a gyulladásos folyamatokat és az immunrendszer aktivitását a sérült területen. A megfelelő immunválasz kulcsfontosságú a fertőzések megelőzésében és a sebgyógyulás elősegítésében.

3. Sejtosztódás és differenciáció
Az epigenetikai változások befolyásolhatják a sejtek osztódását és differenciációját. Ezek a folyamatok fontosak a sérült területen új sejtek kialakításához és a seb gyógyulásához.

4. Sejtmátrix-szintézis
Az epigenetikai szabályozás hatással lehet a sejtmátrix, azaz az extracelluláris mátrix komponenseinek szintézisére. Ez az anyag fontos a sebszövet szerkezetének és erősségének kialakításában.

5. Sebgyógyulás késleltetése vagy javítása
Az epigenetikai változások befolyásolhatják a sebgyógyulási folyamatot, és az epigenetikai terápiák (például az epigenetikai gyógyszerek) potenciálisan lehetnek hasznos eszközök a sebgyógyulás javítására vagy késleltetésére.

Mit mondanak erről a tudományos kutatások?

2014-ben jelent meg Christopher J. Lewis (Bradford, Egyesült Királyság) elsőszerzőségével egy tanulmány a sebgyógyulás epigenetikai szabályozásáról. Munkájukat úgy összegezték, hogy valószínűleg az epigenetikai szabályozók eleve részt vesznek a bőr helyreállítási folyamataiban, és képesek dinamikusan szabályozni a keratinociták proliferációját, differenciálódását és migrációját, valamint befolyásolják a bőr regenerációját és a neoangiogenezist. Ez egy sor összetett szabályozó mechanizmuson keresztül érhető el, amelyek képesek a génaktiváció stimulálására és elnyomására, hogy átmenetileg megváltoztassák a sejt fenotípusát és viselkedését, és kölcsönhatásba léphessenek a növekedési faktor aktivitásával. Az epigenetikai gépezet kulcsszerepet játszik a kollagénszintézisben, az angiogenezisben és az extracelluláris mátrix átalakulásában. Úgy vélik, hogy e szabályozás molekuláris alapjainak megértése prioritás, mivel potenciális terápiás célpontokat jelent mind az akut, mind a krónikus bőrbetegségek kezelésében. Az epigenetikai gyógyszereket tesztelni kell a sebek által kiváltott regenerációs folyamatok kezelésére, és az ilyen irányú kutatások segíteni fognak a sebkezelési protokollok javításában.

A cikk hivatkozik többek között Shirley B. Russellnek (Nashville, USA) és munkatársainak közleményére az epigenetikusan megváltozott sebgyógyulásról a keloid fibroblasztokban. A keloidok jóindulatú bőrdaganatok, amelyek genetikailag fogékony egyénekben a sebgyógyulás során képződnek. A keloid képződés mechanizmusa(i) ismeretlenek, és nincs rá kielégítő kezelés. A szerzők úgy találták, hogy nincs konzisztens különbség a normál és keloid fibroblasztok replikációs élettartamában, és a hidrokortizonra adott megváltozott válasz és a gének egy részhalmazának eltérő szabályozása a standard táptalajban a tenyészet élettartamának legalább 80%-ában fennmarad. A keloid fibroblasztok epigenetikailag módosított programja magában foglalja a DNS-metiláció és a hiszton-acetiláció megváltozott mintáját. Ugyancsak szerepel a hivatkozások között Tanya Shaw és Paul Martin (Bristol, Egyesült Királyság) 2009-es cikke az epigenetikai átprogramozásról a sebgyógyulás során.

Dongdong Ti (Peking, Kína) és munkatársai 2014-es áttekintése leírja a különböző sejttípusok epigenetikai változásait a sérülés helyén, az indukált jeleket és az ebből eredő szöveti helyreállítást. Véleményük szerint a sebek epigenetikája és a javítási folyamatok iránti megnövekedett érdeklődéssel ez a terület hamarosan virágzásnak indul.

Az epigenetikának a mátrix makromolekulákkal kapcsolatos sebgyógyulásban betöltött kulcsfontosságú szerepébe kaphatunk betekintést Zoi Piperigkou (Patrasz, Görögország) és munkatársai 2017-es munkájában. Számos bizonyíték támasztja alá, hogy az epigenetikai módosítások részt vesznek ennek az összetett és szisztematikus válasznak a szabályozásában. A miRNS-ek az extracelluláris mátrix komponensekkel való közvetlen vagy közvetett kölcsönhatásaik révén minden sebgyógyulási fázisban részt vesznek, ezért e válasz közvetítőinek tekinthetők. Az elmúlt években számos kísérlet történt miRNS-ek megcélzására annak érdekében, hogy szisztematikusan bejuthassák a miRNS-eket meghatározott sejttípusokba és szövetekbe. A miRNS vírushordozókon, szintetikus polimer hordozókon, szintetikus kationos liposzómákon és szervetlen nanohordozókon keresztül történő bejuttatása ígéretes eredményeket hozott a preklinikai betegségmodellek terén, és számos klinikai vizsgálatot indítottak a miRNS szállítására vonatkozóan. Ezeknek a szállítási koncepcióknak a fejlesztése továbbfejlesztheti a kialakult klinikai alkalmazásokat a betegek kezelésében, valamint számos betegség diagnosztizálásában és kezelésében.

Carlos H. V. Nascimento-Filho (Ann Arbor, USA) és munkatársai 2020-a cikke a hiszton H4 acetilációjában (acetilcsoport bekerülése egy vegyületbe) bekövetkező változásokat profilálja a sérülés hatására. Kutatásaik szerint a gyógyuló szövetben talált epigenetikai változásokon kívül ezek a változások a sebbel szomszédos és távoli szövetekben is végbementek. Továbbá nemcsak dezacetiláció, hanem hiperacetiláció is bekövetkezett a szövetek helyreállítása és regenerációja során.

2021-es közleményük címében Rupal Dubey, Pranav Kumar Prabhakar és Jeena Gupta (Phagwara, India) egyenesen a késleltetett sebgyógyulás javítása kulcsának nevezi az epigenetikát a 2-es típusú cukorbetegségben. Bemutatják az epigenetikai mechanizmusok szerepét a szövetek helyreállításában, az angiogenezisben és a növekedési faktorok expressziójában, valamint azokat a legújabb eredményeket, amelyek az epigenetikai események átalakulását mutatják a diabéteszes sebgyógyulás során.

Ugyanebben az évben adtak epigenetikai betekintést Ajay K. Sharma (Delhi, India) és munkatársai a sebgyógyulási mechanizmusról. Véleményük szerint számos bizonyíték támasztja alá, hogy az epigenetikai módosítások részt vesznek a kritikus génexpresszió és a sejtszignál transzdukció eltérő szabályozásában, amelyek részt vesznek a gyógyulási folyamatban.

Ugyancsak két évvel ezelőtt jelent meg Irena Pastar (Miami, USA) és munkatársai tanulmánya, amelyben kiemelték az epigenetikai szabályozók szerepét a krónikus sebek molekuláris patofiziológiájában. Annak megértése, hogy az epigenetikai szabályozók hogyan befolyásolhatják a sejtfunkciókat a normál és a károsodott sebgyógyulás során, új terápiás megközelítésekhez vezethet, és felvázoltak olyan kérdéseket, amelyek útmutatást nyújthatnak a gyógyulást elősegítő epigenetikai alapú beavatkozásokkal kapcsolatos jövőbeli kutatásokhoz. A sebgyógyulásban részt vevő sejtaltípusok és az epigenetikai paraméterek közötti dinamikus kölcsönhatás boncolgatása a gátjavítás során elmélyíti annak megértését, hogyan javíthatjuk a krónikus, nem gyógyuló sebek által érintett betegek gyógyulási eredményeit. Bár különböző öregedésgátló vegyületek, köztük a metformin, a kvercetin és még az aszpirin is összefüggésbe hozhatók a „fiatalabb” kromatin-architektúra javulásával, további vizsgálatokra van szükség annak tisztázására, hogy ezek a gyógyszerek hogyan célozzák meg az epigenetikai hálózatokat, hogy befolyásolják a bőr sebgyógyulási folyamatát és potenciálisan megelőzzék a krónikus sebek kialakulását. A nem-kódoló RNS-ek mint a sebgyógyulási rendellenességek terápiás célpontjainak felhasználása szintén gyorsan fejlődik, azonban óvatosnak kell lenni, mivel a károsodott sebgyógyulás patológiája összetett etiológiából és több sejttípus hibás működéséből ered, és gyakran több mint egy nem-kódoló RNS-t érint.

2022-ben Honghao Yu (Wuhan, Kína) és munkatársai átfogóan tekintették át az epigenetikus remodelling szerepeit és mechanizmusait a sebgyógyulásban. Ezen túlmenően felvázolják a sebgyógyulás epigenetikai módosításaival kapcsolatos kihívásokat és jövőbeli perspektívákat is, amelyek újszerű betekintést nyújtanak a felgyorsított sebgyógyulásba. Meglátásuk szerint a bizonyítékok túlsúlya továbbra is azt támasztja alá, hogy az epigenetikai módosítások kulcsfontosságú koordinátorok a sebgyógyulásban. Különösen a Notch1, PU.1, Klf4 és TLR2 DNS hipermetilációja játszik kulcsfontosságú szerepet a refraktórikus sebgyógyulási folyamat károsodásában. A hiszton módosító enzimek, köztük a Jmjd3, MLL1, Setdb2, PcGs, SETD2 és HDAC kóros aktivitása vagy megzavarása befolyásolhatja a makrofágok és KC-k növekedését és működését, így mediálhatja a sebgyógyulás több szakaszát. Az ncRNS-ek, különösen a miRNS-ek, a legnagyobb és legtöbbet vizsgált epigenetikai anyagok, amelyek aktiválják vagy gátolják a célgének expresszióját.

Úgy tűnik, hogy az epigenetikai szabályozások koordináltan szabályozhatják az ismert javító gének jelentős részét, és így a sebgyógyulás fő szabályozóiként szolgálhatnak. Számos bizonyíték azt is kimutatta, hogy az epigenetikai módosítások részt vesznek a gyógyulási folyamatban részt vevő kulcsfontosságú génexpresszió és sejtjelátvitel rövid és hosszú távú szabályozásában. Az epigenetika és a sebgyógyulás közötti pontos kapcsolat még mindig aktív kutatási terület, és sok részletet kell még felfedezni. Alkalmazása a sebkezelés területén ígéretes lehetőség, de még sok munka szükséges annak megértéséhez, hogyan lehet hatékonyan alkalmazni a gyógyászati célokra.

Az illusztráció forrása a Freepik.com.

Figyelem! Az eredeti poszt megjelenése után a blogbejegyzéseink csak igen ritkán frissülnek. Mivel az orvostudomány és az egészségipar folyamatosan fejlődik, egyes megállapítások már idejüket múlhatták, ezért feltétlenül figyelje a közzététel időpontját, és – ami még fontosabb – keresse a minél frissebb információkat!