The significance of extracellular DNA in osteoclastogenesis from peripheral blood precursors - in vitro study

Abstract

Introduction: Extracellular DNA (ecDNA) is a common component of blood plasma. Increased levels of ecDNA in plasma can be found in some autoimmune diseases like systemic lupus erythematosus (SLE), rheumatoid arthritis or celiac disease which are associated with inflammatory processes. These diseases are also associated with an increased risk of osteoporosis. Bone is a dynamic structure undergoing constant modelling caused by osteoblasts, osteocytes and osteoclasts. Shifting their equilibrium can lead to pathological conditions such as osteoporosis. In this thesis we focused on elucidating whether ecDNA, an inflammatory agent with proven immunoregulatory effects can alter differentiation potential of monocytes and alternatively lead to osteoclastogenesis via TLR9. Material and methods: We obtained monocytes from peripheral blood of healthy donors and cultivated them with four types of ODNs control (CO), stimulatory (ST), inhibitory (INH, telomeric (TLM) with phosphodiester (-pO) or phosphorothioate (-pS) backbone for two weeks to establish their effect on differentiation potential of monocytes into osteoclasts. Osteoclastogenesis was evaluated by number of yielded osteoclasts observed on a light microscope. To establish the effect of ODNs on osteoclast activity samples were analysed by qPCR for...

Úvod: Extracelulárna DNA (ecDNA) je bežnou súčasťou krvnej plazmy. Zvýšená hladina ecDNA sa v krvi vyskytuje u pacientov s niektorými autoimunitnými ochoreniami spojenými so zápalom, ako sú napríklad systematický lupus erythematosus, reumatoidná artritída alebo celiakia. Tieto choroby sú tiež spojené s vyšším rizikom vzniku osteoporózy. Kosť je dynamická štruktúra, ktorá prechádza neustálymi remodeláciami, za ktoré sú zodpovedné osteoblasty, osteocyty a osteoklasty. Vychýlenie ich rovnováhy môže viesť k patológiám, ako je napríklad osteoporóza. V tejto diplomovej práci sme sa zamerali na skúmanie ecDNA (zápalový faktor s preukázanými imunoregulačnými účinkami) a jej schopnosť meniť diferenciačný potenciál monocytov na osteoklasty a alternatívne tak spúšťať osteoklastogenézu. Materiál and metódy: Monocyty sme izolovali z periférnej krvi zdravých darcov a kultivovali v prítomnosti štyroch typov ODN, kontrolné (CO), stimulačné (ST), inhibičné (INH), telomerické (TLM), s fosfodiesterovými (-pO) alebo fosforotioátovými (-pS) kostrami počas dvoch týždňov, aby sme overili ich efekt na ľudské monocyty. Osteoklastogenézu sme vyhodnotili počtom osteoklastov spočítaných na svetelnom mikroskope, a ich aktivitu pomocou qPCR analýzy, kde sme analyzovali gény ACP5, CTSK, TLR9 a NFATc1. Výsledky: Pri testovaní -pO...