Zmeny v metylácii DNA by mohli pomôcť identifikovať deti, ktoré potrebujú intenzívnejšiu starostlivosť po traumatickom úraze mozgu, a priniesť pre ne liečbu šitú na mieru.
Symptómy ľahkých foriem traumatického poranenia mozgu nie sú na prvý pohľad badateľné. Pomôcť môže nový signál v krvi. Zdroj: iStock/macniak
Nový biologický signál objavený v krvi by mohol zdravotníkom aj výskumníkom pomôcť lepšie pochopiť, ako reaguje detský organizmus na poranenie mozgu na bunkovej úrovni. Vyplýva to z nového výskumu, publikovaného v časopise Journal of Neurotrauma. V budúcnosti by mohli tieto poznatky lekárom pomôcť identifikovať deti, ktoré po traumatickom poranení mozgu potrebujú cielenejšiu a individuálnejšiu následnú starostlivosť.
Základy epigenetiky
Výskumníci v oblasti neuropsychológie zameranej na traumatické poranenia mozgu (TBI) hľadali biologické ukazovatele priamo vnútri buniek, ktoré by mohli vysvetliť, prečo sa niektoré deti po poranení mozgu zotavia bez väčších problémov, zatiaľ čo iné majú dlhodobé ťažkosti.
Zamerali sa preto na DNA, ktorá pôsobí ako návod na fungovanie buniek. DNA je usporiadaná do oblastí nazývaných gény, pričom každý gén obsahuje informácie na tvorbu bielkovín, ktoré plnia rôzne úlohy, napríklad opravujú poškodené tkanivá.
Hoci samotná DNA sa počas života človeka zvyčajne nemení, môže na sebe niesť drobné chemické úpravy nazývané epigenetické zmeny. Tie fungujú podobne ako stmievače svetla – dokážu zosilniť alebo stlmiť aktivitu génov bez toho, aby menili samotný genetický kód. Vo všeobecnosti platí, že zvýšená aktivita génu vedie k vyššej tvorbe príslušnej bielkoviny, zatiaľ čo jej zníženie produkciu obmedzuje.
Epigenetické zmeny hrajú významnú úlohu v tom, ako sa naše telo vyvíja a funguje. Zdroj: Youtube/TED-Ed
Jedným z najčastejších typov epigenetických zmien je takzvaná metylácia DNA. Táto úprava nie je trvalá a môže sa meniť v závislosti od stravy, pohybu alebo miery stresu. Neurovedcov zaujímalo, či sa môžu podobné epigenetické zmeny objavovať aj ako reakcia na poranenie mozgu u detí.
Epigenetické zmeny pri TBI
Aby túto myšlienku preskúmali, do štúdie zahrnuli takmer 300 detí z Detskej nemocnice UPMC v Pittsburghu. Z nich utrpelo 189 detí traumatické poranenie mozgu natoľko závažné, že si vyžadovalo aspoň jednu noc hospitalizácie. Ostatné deti mali zlomeniny kostí, no nie poranenia hlavy a slúžili ako porovnávacia skupina.
Vzorky krvi odobrali deťom počas hospitalizácie a následne opäť po šiestich a dvanástich mesiacoch od úrazu. Potom analyzovali metyláciu DNA v géne pre mozgový neurotrofický faktor (BDNF), ktorý zohráva dôležitú úlohu vo vývoji mozgu a v jeho regenerácii.
Približne do 30 hodín od poranenia mali deti s traumatickým poranením mozgu nižšiu mieru metylácie DNA v porovnaní s deťmi bez poranenia hlavy. Zaujímavé je, že tieto rozdiely nesúviseli s tým, ako vážne sa poranenie javilo podľa bežných klinických vyšetrení, ako sú zobrazovacie metódy mozgu alebo hodnotenie vedomia.
To naznačuje, že dve deti, ktoré navonok vyzerajú veľmi podobne a majú porovnateľné klinické výsledky, môžu na poranenie mozgu reagovať úplne odlišne na bunkovej a epigenetickej úrovni.
Zistenia zároveň naznačujú, že metylácia DNA by mohla výskumníkom pomôcť pochopiť nové aspekty reakcie mozgu na poranenie, ktoré súčasné klinické nástroje nedokážu zachytiť.
Zobrazovacie techniky skenovania mozgu nedokážu určiť, čo sa deje na bunkovej a genetickej úrovni. Zdroj: iStock/Smederevac
Urýchlenie rekonvalescencie
Pri príchode dieťaťa do nemocnice s traumatickým poranením mozgu dokáže zdravotnícky tím zhodnotiť závažnosť úrazu na základe viditeľných prejavov a aktuálnych príznakov. Nedokáže však vždy určiť, ako presne na poranenie reaguje organizmus dieťaťa na biologickej úrovni ani to, aké ďalšie faktory môžu zvyšovať riziko komplikovaného zotavenia. Práve táto medzera sťažuje predpovedanie toho, u ktorých detí sa môžu neskôr objaviť problémy s myslením, pozornosťou alebo so správaním.
Keďže detský mozog sa ešte vyvíja, poranenia v ranom veku môžu tento vývoj narušiť a viesť k dlhodobým kognitívnym či behaviorálnym problémom.
Zistenia vedcov naznačujú, že epigenetické signály, akým je metylácia DNA, by mohli pomôcť lekárom a výskumníkom vyvíjať účinnejšie a cielenejšie liečebné stratégie. Zatiaľ síce nie je jasné, či tieto epigenetické zmeny priamo ovplyvňujú kognitívne funkcie detí po úraze, ďalší výskum by však mohol umožniť využívať metyláciu DNA ako presnejší ukazovateľ pri plánovaní rehabilitácie.
V súčasnosti sa výskumný tím zameriava na to, ako súvisia vzorce metylácie DNA naprieč celým genómom s dlhodobými následkami traumatického poranenia mozgu u detí.
Prepojenie klinických pozorovaní pri lôžku pacienta s informáciami na bunkovej a epigenetickej úrovni môže posunúť medicínu o krok bližšie k personalizovanej starostlivosti, teda k liečbe šitej na mieru, ktorá deťom poskytne najlepšiu šancu na zotavenie.
Zdroje: Journal of Neurotrauma, Frontiers in Neurology, JAMA Network Open
