بررسی متیلاسیون جزایر CpG ناحیه پروموتر ژن FOXP3 در نمونه بیوپسی بیماران مبتلا به بیماری التهابی روده (IBD)

نویسندگان
داود جعفری 1
کیمیا یوسفیه 2
گلشید صنعتی 3
ناصر ابراهیمی دریانی 4
نیما رضایی 3
1 گروه ایمونولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی زنجان، زنجان، ایران
2 دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی زنجان، زنجان، ایران
3 گروه ایمونولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تهران
4 گروه داخلی، مجتمع بیمارستانی امام خمینی، دانشگاه علوم پزشکی تهران
چکیده
مقدمه: اخیرا نقش تغییرات اپی‌ژنتیکی FOXP3 به‌عنوان یک فاکتور رونویسی تنظیمی مهم در عملکرد سلول‌های T تنظیمی (Treg) ازجمله حفظ تحمل و تنظیم پاسخ‌های ایمنی در بیماری التهابی روده (IBD) پررنگ شده است. این مطالعه به منظور بررسی وضعیت متیلاسیون جزایر CpG در ناحیه پروموتر ژن FOXP3 در پاتوژنز و پیش‌آگهی در بیماران مبتلا به IBD انجام‌شد.

روش: نمونه بیوپسی بافت کولورکتال از 42 بیمار مبتلا به IBD فعال (22 بیمار مبتلا به کولیت اولسراتیو و 20 بیمار مبتلا به کرون) و 20 فرد سالم (گروه کنترل) گرفته‌شد. DNA ژنومیک با کیت تبدیل بی‌سولفیتMethyl Edge TM مطابق پروتکل سازنده انجام‌شد. متیلاسیون ژن FOXP3 با استفاده از PCR اختصاصی متیلاسیون مالتی پلکس کمی در زمان واقعی (QM-MSP) بررسی‌شد.

یافته‎ها: داده‌های سنجش متیلاسیون کمی نشان‌داد که متیلاسیون پروموتر ژن FOXP3 در گروه بیماران IBD شامل بیماران مبتلا به CD (میانگین DNA غیر متیله 0.218 ± 0.476) و بیماران مبتلا به UC (میانگین DNA غیر متیله 0.487 ± 0.715) نسبت به گروه کنترل (1.152 ± 1.304) به‌طور قابل‌توجهی بالاتر بود (0.0001 ˂ P). همچنین هیچ تغییر معنی‌داری از نظر وضعیت متیلاسیون جایگاه‌های CpG در پروموتر ژن FOXP3 بین دو گروه بیماران مبتلا به CD و بیماران مبتلا به UC مشاهده‌نشد (0.05 ˃ P).

نتیجه‎گیری: متیلاسیون غیرطبیعی در ژن FOXP3 به‌عنوان یک عامل تنظیم‌کننده مهم در ایمنی، می‌تواند منجربه کاهش عملکرد سلول‌های Tregs و در نتیجه افزایش خطر ابتلا به بیماری‌های التهابی روده شود.
کلیدواژه‌ها
FOXP3
متیلاسیون DNA
جزایر CpG
بیماری التهابی روده
اپی‌ژنتیک

عنوان مقاله English

Investigation of CpG Island Methylation in the Promoter Region of the FOXP3 Gene in Biopsy Samples from Patients with Inflammatory Bowel Disease (IBD)

نویسندگان English

davood Jafari 1
Kimia Yousefiyeh 2
Golshid Sanati 3
Nasser Ebrahimi 4
Nima Rezaei 3
چکیده English

Introduction: Recently, the role of epigenetic alterations in the FOXP3 gene as an essential regulatory transcription factor in the function of regulatory T cells (Tregs), including immune tolerance maintenance and response regulation in Inflammatory Bowel Disease (IBD), has gained significant attention. This study aimed to investigate the CpG island methylation status in the promoter region of the FOXP3 gene in the pathogenesis and prognosis of patients with IBD.

Methods: Colorectal biopsy samples were obtained from 42 patients with active IBD (22 with ulcerative colitis (UC) and 20 with Crohn’s disease (CD)) and 20 healthy controls. Genomic DNA was bisulfite-treated using the MethylEdge™ Methylation Kit according to the manufacturer’s protocol. FOXP3 gene methylation status was assessed using quantitative real-time methylation-specific PCR (QM-MSP).

Results: Quantitative methylation assessment data revealed that the FOXP3 promoter methylation in the IBD patient groups, including CD patients (mean unmethylated DNA 0.476±0.218) and UC patients (mean unmethylated DNA 0.715±0.487), was significantly higher compared to the control group (mean 1.304±1.152) (P < 0.0001). No significant difference was found in the methylation status of CpG sites in the FOXP3 promoter between CD and UC patients (P > 0.05).

Conclusion: Abnormal methylation in the FOXP3 gene, a critical immune regulator, can lead to impaired Treg function and consequently increase the risk of inflammatory bowel diseases.

کلیدواژه‌ها English

FOXP3
DNA Methylation
CpG Islands
Inflammatory Bowel Diseases
Epigenetics
1. Gilliland A, Chan JJ, De Wolfe TJ, Yang H, Vallance BA. Pathobionts in inflammatory bowel disease: origins, underlying mechanisms, and implications for clinical care. Gastroenterology. 2024;166(1):44-58.
2. Li L, Cheng R, Wu Y, Lin H, Gan H, Zhang H. Diagnosis and management of inflammatory bowel disease. Journal of Evidence‐Based Medicine. 2024;17(2):409-33.
3. Borowitz SM. The epidemiology of inflammatory bowel disease: clues to pathogenesis? Frontiers in Pediatrics. 2023;10:1103713.
4. Saez A, Herrero-Fernandez B, Gomez-Bris R, Sánchez-Martinez H, Gonzalez-Granado JM. Pathophysiology of inflammatory bowel disease: innate immune system. International journal of molecular sciences. 2023;24(2):1526.
5. Knudsen LA, Zachariassen LS, Strube ML, Havelund JF, Pilecki B, Nexoe AB, et al. Assessment of the Inflammatory Effects of Gut Microbiota from Human Twins Discordant for Ulcerative Colitis on Germ-free Mice. Comparative Medicine. 2024;74(2):55-69.
6. Xu J, Xu H-m, Yang M-f, Liang Y-j, Peng Q-z, Zhang Y, et al. New insights into the epigenetic regulation of inflammatory bowel disease. Frontiers in Pharmacology. 2022;13:68.
7. Sanati G, Jafari D, Noruzinia M, Daryani NE, Ahmadvand M, Teimourian S, Rezaei N. Association of aberrant promoter methylation changes in the suppressor of cytokine signaling 3 (SOCS3) gene with susceptibility to crohn's disease. Avicenna Journal of Medical Biotechnology. 2022;14(2):165.
8. Devaud C, Darcy PK, Kershaw MH. Foxp3 expression in T regulatory cells and other cell lineages. Cancer Immunology, Immunotherapy. 2014;63:869-76.
9. Kosinsky RL, Gonzalez MM, Saul D, Barros LL, Sagstetter MR, Fedyshyn Y, et al. The FOXP3+ Pro-Inflammatory T Cell: A Potential Therapeutic Target in Crohn’s Disease. Gastroenterology. 2024;166(4):631-44. e17.
10. Narula M, Lakshmanan U, Borna S, Schulze JJ, Holmes TH, Harre N, et al. Epigenetic and immunological indicators of IPEX disease in subjects with FOXP3 gene mutation. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2023;151(1):233-46. e10.
11. Bellanti JA, Li D. Treg cells and epigenetic regulation. T Regulatory Cells in Human Health and Diseases. 2021:95-114.
12. Colamatteo A, Carbone F, Bruzzaniti S, Galgani M, Fusco C, Maniscalco GT, et al. Molecular mechanisms controlling Foxp3 expression in health and autoimmunity: from epigenetic to post-translational regulation. Frontiers in immunology. 2020;10:3136.
13. Schmittgen TD, Livak KJ. Analyzing real-time PCR data by the comparative CT method. Nature protocols. 2008;3(6):1101-8.
14. Husseiny MI, Kuroda A, Kaye AN, Nair I, Kandeel F, Ferreri K. Development of a quantitative methylation-specific polymerase chain reaction method for monitoring beta cell death in type 1 diabetes. PloS one. 2012;7(10):e47942.
15. Akirav EM, Lebastchi J, Galvan EM, Henegariu O, Akirav M, Ablamunits V, et al. Detection of β cell death in diabetes using differentially methylated circulating DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2011;108(47):19018-23.
16. Hanaei S, Sanati G, Zoghi S, Gharibzadeh S, Ziaee V, Rezaei N. The status of FOXP3 gene methylation in pediatric systemic lupus erythematosus. Allergologia et Immunopathologia. 2020;48(4):332-8.
17. Li Z, Arijs I, De Hertogh G, Vermeire S, Noman M, Bullens D, et al. Reciprocal changes of Foxp3 expression in blood and intestinal mucosa in IBD patients responding to infliximab. Inflammatory bowel diseases. 2010;16(8):1299-310.
18. Huehn J, Polansky JK, Hamann A. Epigenetic control of FOXP3 expression: the key to a stable regulatory T-cell lineage? Nature Reviews Immunology. 2009;9(2):83-9.
19. Törüner M, Ünal NG. Epigenetics of inflammatory bowel diseases. The Turkish Journal of Gastroenterology. 2023;34(5):437.
20. Liu H, Lu N, Cui M, Zhang M. Role of epigenetic modifications mediated by vitamins and trace elements in inflammatory bowel disease. Taylor & Francis; 2023. p. 839-43.
21. Polansky JK, Kretschmer K, Freyer J, Floess S, Garbe A, Baron U, et al. DNA methylation controls Foxp3 gene expression. European journal of immunology. 2008;38(6):1654-63.
22. Bastida G, Mínguez A, Nos P, Moret-Tatay I. Immunoepigenetic regulation of inflammatory bowel disease: current insights into novel epigenetic modulations of the systemic immune response. Genes. 2023;14(3):554.
23. Mayne CG, Williams CB. Induced and natural regulatory T cells in the development of inflammatory bowel disease. Inflammatory bowel diseases. 2013;19(8):1772-88.
24. Farhadi J, Nouri M, Khabbazi A, Samadi N, Babaloo Z, Azad M, et al. Analysis of methylation and expression profile of Foxp3 gene in patients with Behçet’s syndrome. Iranian Journal of Allergy, Asthma and Immunology. 2020:1-8.