Πάνελ εξετάσεων Λειτουργικής Γονιδιωματικής για την Αρθρίτιδα

Οι τέσσερις κύριες χρόνιες ασθένειες τις οποίες θα αποφέρει η γήρανση του πληθυσμού είναι: αρθρίτιδα, καρδιακά προβλήματα, άνοια και διαβήτης. Το αυξανόμενο βάρος των αρθριτικών, ρευματικών και μυοσκελετικών παθήσεων θα επιβαρύνει ακόμη περισσότερο τα συστήματα υγείας σε όλο τον κόσμο καθώς ο πληθυσμός γερνάει.

Οι κύριοι παράγοντες κινδύνου για την αρθρίτιδα περιλαμβάνουν:

  1. Την ηλικία
  2. Το φύλο
  3. Την παχυσαρκία
  4. Τον τραυματισμό των αρθρώσεων
  5. Τις οξειδωτικές ρίζες οξυγόνου (ROS) και τις οξειδωτικές ρίζες αζώτου (RNS)
  6. Την μιτοχονδριακή δυσλειτουργία και η συνεπαγόμενη αύξηση στην μιτοχονδριακή παραγωγή ROS
  7. Την υπεροξείδωση των λιπιδίων, όπου τα πολύ-ακόρεστα λιπαρά οξέα (PUFA’s) είναι οι σημαντικοί στόχοι

Η Λειτουργική Γονιδιωματική είναι το απαραίτητο εργαλείο για την παρακολούθηση της Αρθρίτιδας.

Τα τελευταία 160 χρόνια, το προσδόκιμο ζωής του ανθρώπου αυξάνεται σταθερά κατά ένα τέταρτο του έτους κάθε χρόνο (1, 2).

Σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες, ένας στους πέντε ανθρώπους είναι ηλικίας 65 ετών και άνω. Σύμφωνα με τον Οργανισμό Οικονομικής Συνεργασίας και Ανάπτυξης (ΟΟΣΑ), οι αυξήσεις του προσδόκιμου ζωής που παρατηρήθηκαν τις τελευταίες δεκαετίες είναι πιθανό να συνεχιστούν στο μέλλον (3).

Προβλέπεται ότι το προσδόκιμο ζωής θα συνεχίσει να αυξάνεται κατά 2,5 χρόνια κάθε δεκαετία, πράγμα που σημαίνει ότι το μέσο προσδόκιμο ζωής του δυτικού κόσμου θα πρέπει να φθάσει και να υπερβεί το 100 εντός των επόμενων 50 ετών (1, 2). Η αύξηση του προσδόκιμου ζωής του ανθρώπου έχει οδηγήσει σε αύξηση του επιπολασμού αρκετών ασθενειών.

Οι τέσσερις κύριες χρόνιες ασθένειες από τις οποίες θα αποφέρει η γήρανση του πληθυσμού είναι: αρθρίτιδα, καρδιακά προβλήματα, άνοια και διαβήτης. Το αυξανόμενο βάρος των αρθριτικών, ρευματικών και μυοσκελετικών παθήσεων θα επιβαρύνει ακόμη περισσότερο τα συστήματα υγείας σε όλο τον κόσμο καθώς ο πληθυσμός γερνάει (1-3)».

Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (ΠΟΥ): «ορθοπεδικές, ρευματικές και μυοσκελετικές παθήσεις περιλαμβάνουν πάνω από 150 ασθένειες και σύνδρομα, τα οποία είναι συνήθως προοδευτικά και συνδέονται με τον πόνο και την αναπηρία. Μπορούν σε γενικές γραμμές να κατηγοριοποιηθούν ως κοινές ασθένειες, σωματική αναπηρία, διαταραχές της σπονδυλικής στήλης, και τις συνθήκες που προκύπτουν από τραύμα (4)».

Η μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας των Weigl και συνεργατών περιγράφει ότι: «Οι συνθήκες αυτές αποτελούν κύριες αιτίες νοσηρότητας, γεγονός που προκαλεί τεράστιες δαπάνες υγειονομικής περίθαλψης και απώλεια παραγωγικότητας. Η γνώση των βασικών καθοριστικών παραγόντων της αναπηρίας σε μυοσκελετικές παθήσεις είναι ζωτικής σημασίας για τη μείωση της επιβάρυνσης του παγκόσμιου αυξανόμενου πληθυσμού (1, 2, 5).

Η ρευματοειδής αρθρίτιδα (ΡΑ), η οστεοαρθρίτιδα (ΟΑ), η ουρική αρθρίτιδα και ο πόνος στη μέση είναι σημαντικές αιτίες αναπηρίας τόσο στον αναπτυγμένο όσο και στον αναπτυσσόμενο κόσμο (6)».

Σύμφωνα με τις μελέτες των Buckwalter, J.A., Buckwalter, J.A. και συνεργατών, Buckwalter, J.A. και συνεργατών και Sutton, S. και συνεργατών: «Η OΑ είναι ένας από τους πιο κοινούς τύπους αρθρίτιδας (7-10)».

Η μελέτη των Shane Anderson, A και συνεργατών αναλύει ότι: «Η ΟΑ αποτελεί την σημαντική αιτία πόνου και αναπηρίας σε άτομα μεγαλύτερης ηλικίας και αναμένεται να επιβαρύνει σημαντικά τα συστήματα υγειονομικής περίθαλψης σε όλο τον κόσμο καθώς ο ανθρώπινος πληθυσμός γερνάει (11)».

Οι μελέτες των Shane Anderson και συνεργατών, Sharma, L. και συνεργατών, Cushnaghan, J. και συνεργατών και Felson, D.T. και συνεργατών επικεντρώνονται στην συχνότητα της πάθησης και περιγράφουν ότι: «Η συχνότητα εμφάνισης της ΟΑ αναμένεται επίσης να αυξηθεί με την αύξηση της παχυσαρκίας και των μεταβολικών ασθενειών που συνδέονται με το υπερβολικό βάρος (12-15).

Οι μελέτες των Buckwalter, J.A. και συνεργατών, Shane Anderson, A. και συνεργατών, Ilyin, S.E. και συνεργατών και Mobasheri, A. και συνεργατών περιγράφουν ότι: «Η ΟΑ είναι εκφυλιστική ασθένεια ολόκληρης της άρθρωσης και περιλαμβάνει αρθρική φλεγμονή και την προοδευτική και μη αναστρέψιμη καταστροφή της εξωκυτταρικής ουσίας (ECM) και του αρθρικού χόνδρου (7, 12, 16, 17)».

Η μελέτη των Garnero, P. Και συνεργατών περιγράφει ότι: «Η ΟΑ χαρακτηρίζεται από υποχονδρική σκλήρυνση των οστών, αρθρική υπερπλασία και σχηματισμό οστεόφυτων (οστεώδης ανάπτυξη) (18)».

Σύμφωνα με την μελέτη των Cushnaghan, J. και συνεργατών και Felson, D.T. : «Η OΑ μπορεί να συμβεί σε οποιαδήποτε άρθρωση, αλλά η συμπωματική ΟΑ στο γόνατο, είναι η πιο συχνή (18).

Οι κύριοι παράγοντες κινδύνου για την ΟΑ περιλαμβάνουν την ηλικία, το φύλο, την παχυσαρκία και τον τραυματισμό των αρθρώσεων (18). Η κύρια συνέπεια όλων των μορφών αρθρίτιδας είναι η δυσλειτουργία των αρθρώσεων, η αναπηρία και ο χρόνιος πόνος (19, 20)».

Η ρευματοειδής αρθρίτιδα (ΡΑ) είναι μια χρόνια αυτοάνοση ασθένεια (CAID) που περιλαμβάνει φλεγμονώδεις αντιδράσεις μέσω της συμμετοχής διαφόρων φλεγμονωδών κυττάρων όπως τα μονοκύτταρα, τα λεμφοκύτταρα, τα ουδετερόφιλα και τα μακροφάγα (19, 20)».

Οι σύγχρονες μελέτες των Kundu S  και συνεργατών, Bala A και συνεργατών, Datta S και συνεργατών και  Yamaoka K περιγράφουν ότι, «Έχει δειχθεί η συμμετοχή του φλεγμονώδους μηχανισμού στην ΡΑ (20).

Τα πολυμορφοπύρηνα ουδετερόφιλα και τα λεμφοκύτταρα διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στην αρθρική φλεγμονή και τη βλάβη των αρθρώσεων (21).

Οι οξειδωτικές ρίζες οξυγόνου (ROS) και οι οξειδωτικές ρίζες αζώτου (RNS) συμβάλλουν άμεσα στην καταστροφική και πολλαπλασιαστική αρθρίτιδα σε ασθενείς με ΡΑ (21, 26)».

Το οξειδωτικό στρες αναφέρεται σε μια κατάσταση όπου η παραγωγή των οξειδωτικών ριζών υπερβαίνει την ικανότητα εξουδετέρωσής τους και έτσι μπορεί να προκληθεί βλάβη των κυττάρων και σε διάφορα συστατικά τους όπως, στα λιπίδια, στο RNA, στο DNA και στις πρωτεΐνες.

Οι κυτοκίνες που παράγονται από τα κύτταρα Th1 προκαλούν άμεσα ή έμμεσα το οξειδωτικό στρες στα κύτταρα των ασθενών με ΡΑ (22).

Έχει παρατηρηθεί μια πενταπλάσια αύξηση στην μιτοχονδριακή παραγωγή ROS σε ολικό αίμα και στα μονοκύτταρα των ασθενών με ΡΑ-σε σύγκριση με υγιή άτομα. Αυτή η παρατήρηση δείχνει ότι το οξειδωτικό στρες είναι ένα παθογόνο σήμα κατατεθέν στην ΡΑ.

Οι ελεύθερες ρίζες εμπλέκονται έμμεσα σε κοινές βλάβες, επειδή διαδραματίζουν επίσης σημαντικό ρόλο ως δευτερεύοντες αγγελιοφόροι στη φλεγμονώδη και ανοσολογική κυτταρική αντίδραση στην ΡΑ (23).

Η Λειτουργική Γονιδιωματική μελετά τον τρόπο με τον οποίο το γονιδίωμα, τα αντίγραφα (γονίδια), οι πρωτεΐνες και οι μεταβολίτες συνεργάζονται για την παραγωγή ενός συγκεκριμένου φαινοτύπου [24-29].

Επικεντρώνεται στις δυναμικές πτυχές όπως η μεταγραφή των γονιδίων, η μετάφραση, η ρύθμιση της έκφρασης γονιδίων και οι αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης, σε αντίθεση με τις στατικές πτυχές των γονιδιωματικών πληροφοριών όπως η ακολουθία ή οι δομές DNA.

Η Λειτουργική Γονιδιωματική επίσης προσπαθεί να ποσοτικοποιήσει τις διαφορές στις βιολογικές διεργασίες και έτσι να βελτιώσει την κατανόησή μας για τις λειτουργίες και τις αλληλεπιδράσεις γονιδίων, των πρωτεϊνών και των μεταβολιτών τους, που τελικά διαμορφώνουν τον εκάστοτε φαινότυπο (παθολογικό, παθοφυσιολογικό ή φυσιολογικό) [24-29].

Μέρος της Λειτουργικής Γονιδιωματικής αποτελεί η Βιοχημική Γενετική – Μεταβολομική [30-34].

Στη Βιοχημική Γενετική – Μεταβολομική, οι μεταβολίτες είναι στενά συνδεδεμένοι με τους φαινοτύπους των ζωντανών οργανισμών και παρέχουν πληροφορίες για τις βιοχημικές δραστηριότητες αντανακλώντας τα υποστρώματα και τα προϊόντα του κυτταρικού μεταβολισμού. Αξίζει εδώ να επισημάνουμε πως ο μεταβολισμός είναι γνωστός και ως ο μοριακός φαινότυπος των ζωντανών οργανισμών. Με άλλα λόγια το μεταβολικό προφίλ μπορεί να αποτελέσει στιγμιότυπο της φυσιολογίας αυτού του κυττάρου.

Η Βιοχημική Γενετική – μεταβολομική μελετώντας και ποσοτικοποιώντας τους μεταβολίτες που υπάρχουν στα βιολογικά υγρά, προσφέρει μια άμεση εικόνα του συστήματος, παρέχοντας χρήσιμες πληροφορίες για την κατανόηση των διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στον οργανισμό που αναλύεται [30-34].

Οι πληροφορίες που μπορούν να εξαχθούν σε μια μεταβολομική ανάλυση είναι [30-34]:

  • Βιταμίνες της σειράς B
  • Κυτταρικά αντιοξειδωτικά και αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς
  • Ιχνοστοιχεία και Συνένζυμα.
  • Ποιότητα γαστρεντερικής λειτουργικότητας (Μεταβολίτες της μικροβιακής εντερικής χλωρίδας)
  • Κύκλο του κιτρικού οξέος (μιτοχονδριακή λειτουργία και παραγωγή κυτταρικής ενέργειας)
  • Μεταβολισμό των νευροδιαβιβαστών
  • Μεταβολισμό λιπιδίων, πρωτεϊνών και υδατανθράκων
  • Δείκτες οξειδωτικού στρες

Για την διερεύνηση της Αρθρίτιδας χρησιμοποιούνται:

  1. Η Βιοχημική Γενετική – Το Βασικό Πάνελ Μεταβολιτών (Μεταβολομική).
  2. Εξειδικευμένο Πάνελ Μεταβολιτών για την Ρευματοειδή Αρθρίτιδα.
  3. Εξειδικευμένο Πάνελ Μεταβολιτών Μεταβολικού Συνδρόμου.
  4. Εξειδικευμένο Πάνελ CYP-SNP’s σχετιζόμενα με την Αρθρίτιδα.
  5. Ειδικό Πάνελ 26 Γονιδίων σχετιζόμενων με την Παχυσαρκία.
  6. Εξειδικευμένο Πάνελ CYP-SNP’s σχετιζόμενα με την Παχυσαρκία.
  7. Εξειδικευμένο Πάνελ CYP-SNP’s σχετιζόμενα τον μεταβολισμό των PUFA’s.
  8. Εξειδικευμένο Πάνελ των Γονιδίων του Εντερικού Μικροβιώματος.
  9. Ειδικό Πάνελ SNP’s 26 διαφορετικών Γονιδίων σχετιζόμενων με την αρθρίτιδα

  1. Ali Mobasheri, Yves Henroti, Hans-Konrad Biesalski and Mehdi Shakibaei, Scientific Evidence and Rationale for the Development of Curcumin and Resveratrol as Nutraceutricals for Joint Health, Review, Int. J. Mol. Sci. 2012, 13, 4202-4232; doi:10.3390/ijms13044202
  2. Oeppen, J.; Vaupel, J.W.; The Disability Study Expert Group Members. Demography. Broken limits to life expectancy. Science 2002, 296, 1029–1031.
  3. Lafortune, G.; Balestat, G. Trends in Severe Disability Among Elderly People: Assessing the Evidence in 12 OECD Countries and the Future Implications. Available online: http://www.oecd.org/dataoecd/13/8/38343783.pdf
  4. The World Health Organization Home Page. Available online: http://www.who.int/en/ (accessed on 20 March 2012).
  5. Weigl, M.; Cieza, A.; Cantista, P.; Reinhardt, J.D.; Stucki, G. Determinants of disability in chronic musculoskeletal health conditions: A literature review. Eur. J. Phys. Rehabil. Med. 2008, 44, 67–79.
  6. Brooks, P.M. The burden of musculoskeletal disease—A global perspective. Clin. Rheumatol. 2006, 25, 778–781.
  7. Buckwalter, J.A.; Mankin, H.J. Articular cartilage: Degeneration and osteoarthritis, repair, regeneration, and transplantation. Instr. Course Lect. 1998, 47, 487–504.
  8. Buckwalter, J.A.; Mankin, H.J.; Grodzinsky, A.J. Articular cartilage and osteoarthritis. Instr. Course Lect. 2005, 54, 465–480.
  9. Buckwalter, J.A.; Martin, J.; Mankin, H.J. Synovial joint degeneration and the syndrome of osteoarthritis. Instr. Course Lect. 2000, 49, 481–489.
  10. Sutton, S.; Clutterbuck, A.; Harris, P.; Gent, T.; Freeman, S.; Foster, N.; Barrett-Jolley, R.; Mobasheri, A. The contribution of the synovium, synovial derived inflammatory cytokines and neuropeptides to the pathogenesis of osteoarthritis. Vet. J. 2009, 179, 10–24.
  11. Shane Anderson, A.; Loeser, R.F. Why is osteoarthritis an age-related disease? Best Pract. Res. Clin. Rheumatol. 2010, 24, 15–26.
  12. Sharma, L.; Kapoor, D.; Issa, S. Epidemiology of osteoarthritis: An update. Curr. Opin. Rheumatol. 2006, 18, 147–156.
  13. Cushnaghan, J.; Dieppe, P. Study of 500 patients with limb joint osteoarthritis. I. Analysis by age, sex, and distribution of symptomatic joint sites. Ann. Rheum. Dis. 1991, 50, 8–13.
  14. Felson, D.T. Risk factors for osteoarthritis: Understanding joint vulnerability. Clin. Orthop. Relat. Res. 2004, 427, S16–S21.
  15. Ilyin, S.E.; Belkowski, S.M.; Plata-Salaman, C.R. Biomarker discovery and validation: Technologies and integrative approaches. Trends Biotechnol. 2004, 22, 411–416.
  16. Mobasheri, A.; Airley, R.; Foster, C.S.; Schulze-Tanzil, G.; Shakibaei, M. Post-genomic applications of tissue microarrays: Basic research, prognostic oncology, clinical genomics and drug discovery. Histol. Histopathol. 2004, 19, 325–335.
  17. Garnero, P.; Delmas, P.D. Biomarkers in osteoarthritis. Curr. Opin. Rheumatol. 2003, 15, 641–646.
  18. Asis Bala, Chaitali Mondal, Pallab Kanti Haldar, Bidita Khandelwal, Oxidative stress in inflammatory cells of patient with rheumatoid arthritis: clinical efficacy of dietary antioxidants, A Review, Inflammopharmacology, DOI 10.1007/s10787-017-0397-1
  19. Kundu S, Bala A, Ghosh P, Mitra A, Sarkar A, Bauri AK, Ghosh A, Chattopadhyay S, Chatterjee M (2011) Attenuation of oxidative stress by Allylpyrocatechol in synovial cellular infi ltrate of patients with Rheumatoid Arthritis. Free Radical Res 45:518–526
  20. Bala A, Haldar PK (2013) Free radical biology in cellular inflammation related to rheumatoid arthritis. OA Arthritis 01 1(2):15
  21. Datta S, Kundu S, Ghosh P, De S, Ghosh A, Chatterjee M (2014) Correlation of oxidant status with oxidative tissue damage in patients with rheumatoid arthritis. Clin Rheumatol 33(11):1557–1564
  22. Bala A, Haldar PK, Kar B, Naskar S, Mazumder UK (2012b) Carbon tetrachloride: a hepatotoxin causes oxidative stress in murine peritoneal macrophage and peripheral blood lymphocyte cells. Immunopharmacol Immunotoxicol 34:135–142
  23. Celia María Quiñonez-Flores, Susana Aideé González-Chávez, Danyella Del Río Nájera, and César Pacheco-Tena, Oxidative Stress Relevance in the Pathogenesis of the Rheumatoid Arthritis: A Systematic Review, BioMed Research International Volume 2016, Article ID 6097417, 14 pages http://dx.doi.org/10.1155/2016/ 6097417.
  24. Συγκριτική Γονιδιωματική – UTH e-Class, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwi97efLxKDuAhV7wAIHHQS7BbAQFjAAegQIAhAC&url=https%3A%2F%2Feclass.uth.gr%2Fmodules%2Fdocument%2Ffile.php%2FDIB_U_191%2FComparative_Genomics.pdf&usg=AOvVaw0Haz5nVWbR7tzrhnicjTE0
  25. An Introduction to Functional Genomics and Systems Biology, Evelien M. Bunnik and Karine G. Le Roch, ADVANCES IN WOUND CARE, VOLUME 2, NUMBER 9, DOI: 10.1089/wound.2012.0379.
  26. Functional genetics, Giovanna Marchetti, Mirko Pinotti, Barbara Lunghi, Caterina Casari, Francesco Bernardi, Mini Review, Thrombosis Research 129 (2012) 336–340, doi:10.1016/j.thromres.2011.10.028.
  27. Studying human and nonhuman primate evolutionary biology with powerful in vitro and in vivo functional genomics tools, Kathleen E. Grogan and George H. Perry, Evolutionary Anthropology. 2020;1–16, DOI: 10.1002/evan.21825.
  28. Functional Genomics, Shalini Kaushik, Sandeep Kaushik and Deepak Sharma, Encyclopedia of Bioinformatics and Computational Biology 2018, doi:10.1016/B978-0-12-809633-8.20222-7.
  29. EMBL-EBI, https://www.ebi.ac.uk/training.
  30. Markus M. Rinschen, Julijana Ivanisevic, Martin Giera, and Gary Siuzdak, Identification of bioactive metabolites using activity metabolomics, Nat Rev Mol Cell Biol. 2019 Jun; 20(6): 353–367. doi: 10.1038/s41580-019-0108-4.
  31. Caroline H. Johnson, Julijana Ivanisevic, and Gary Siuzdak, Metabolomics: beyond biomarkers and towards mechanisms, Nat Rev Mol Cell Biol. 2016 Jul; 17(7): 451–459. doi: 10.1038/nrm.2016.25.
  32. David P Marciano, Michael P Snyder, Personalized Metabolomics, Methods Mol Biol. 2019;1978:447-456. doi: 10.1007/978-1-4939-9236-2_27.
  33. Qi Jin, Alicen Black, Stefanos N Kales, Dhiraj Vattem, Miguel Ruiz-Canela, Mercedes Sotos-Prieto, Metabolomics and Microbiomes as Potential Tools to Evaluate the Effects of the Mediterranean Diet, Nutrients. 2019 Jan 21;11(1):207. doi: 10.3390/nu11010207.
  34. Harvard Health Magazine, May – June 2011.

Κλείστε ραντεβού για αναλυτικές πληροφορίες

    FGA Center

    Το Κέντρο Εφαρμοσμένης Λειτουργικής Γονιδιωματικής διερευνά και προτείνει εξειδικευμένες εξετάσεις της κυτταρικής λειτουργίας.

    Επικοινωνία

    Online ραντεβού

    Για προγραμματισμό τηλεσυνάντησης καλέστε +(30) 210 33 90 340