medsovetМедицинский СоветMeditsinskiy sovet = Medical Council2079-701X2658-5790REMEDIUM GROUP Ltd.10.21518/2079-701X-2020-12-71-74medsovet-5868Research ArticleДИССЕРТАНТDISSERTANTИзменение экспрессии гена STAT3 при лечении псориазаAlteration of STAT3 gene expression in psoriasis treatmenthttps://orcid.org/0000-0003-4779-156XСоболевВ. В.SobolevV. V.

Соболев Владимир Васильевич - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, НИИВС имени И.И. Мечникова»; старший научный сотрудник, ЦТП ФХФ РАН.105064, Москва, Малый Казенный пер., д. 5; 109029, Москва, ул. Средняя Калитниковская, д. 30.SPIN-код: 3035-8570

Vladimir V. Sobolev - Cand. of Sci. (Bio.), Senior Researcher, Scientific and Research Institute of Vaccines and Sera; Senior Researcher, Center for Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology of the Russian Academy of Sciences.5a, Malyy Kazenny Lane, Moscow, 105064; 30, Srednyaya Kalitnikovskaya St., Moscow, 109029.

vlsobolew@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4887-284XДенисоваЕ. В.DenisovaE. V.

Денисова Елена Валерьевна - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник.109029, Москва, ул. Средняя Калитниковская, д. 30.

Elena V. Denisova - Cand. of Sci. (Med.), Senior Researcher.30, Srednyaya Kalitnikovskaya St., Moscow, 109029.

evdenissova@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6583-0318КорсунскаяИ. М.KorsunskayaI. M.

Корсунская Ирина Марковна - доктор медицинских наук, профессор, заведующая лабораторией физико-химических и генетических проблем дерматологии.109029, Москва, ул. Средняя Калитниковская, д. 30.SPIN-код: 3335-2019

Irina M. Korsunskaya - Dr. of Sci. (Med.), Professor, Head of the Laboratory for Physicochemical and Genetic Problems in Dermatology; Center for Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology of the Russian Academy of Sciences.30, Srednyaya Kalitnikovskaya St., Moscow 109029.

marykor@bk.ruНаучно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова; Центр теоретических проблем физико-химической фармакологииРоссияMechnikov Scientific and Research Institute of Vaccines and Sera; Center for Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology of the Russian Academy of SciencesRussian FederationЦентр теоретических проблем физико-химической фармакологииРоссияCenter for Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2020141120200127174Copyright © Соболев В.В., Денисова Е.В., Корсунская И.М., 20202020Соболев В.В., Денисова Е.В., Корсунская И.М.Sobolev V.V., Denisova E.V., Korsunskaya I.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.med-sovet.pro/jour/article/view/5868

Введение. Псориаз является типичным комплексным мультигенным и мультифакторным заболеванием с гетерогенной генетической наследуемостью, для проявления которого необходимо взаимодействие генов как друг с другом, так и с факторами окружающей среды. STAT3 (Signal Transducer and Activator of Transcription 3) совсем недавно стал рассматриваться как один из ключевых игроков в развитии и патогенезе псориаза и псориатических воспалительных состояний.Цель исследования. Изучение экспрессии гена STAT3 в пораженной части кожи больных псориазом по отношению к визуально непораженной части. Изучение изменения уровня экспрессии гена STAT3 в пораженной псориазом коже по сравнению с непораженной у больных до и после лечения лазерным излучением низкой интенсивности с длиной волны 1,27 мкм.Материалы и методы. В исследовании участвовали 12 больных псориазом. Биопсии из непораженных участков кожи брали на расстоянии около 3 см от пораженной кожи. Анализ проводили методом ПЦР в реальном времени.Результаты и обсуждение. Проведено количественное измерение экспрессии гена STAT3 с помощью ПЦР-РВ в пораженной части кожи больных псориазом по отношению к визуально непораженной части кожи у тех же пациентов до и после лечения лазерным излучением низкой интенсивности с длиной волны 1,27 мкм (коротковолновая часть инфракрасного диапазона). В результате исследования было экспериментально показано увеличение экспрессии гена STAT3 в пораженной части кожи больных псориазом в среднем в 3,96 ± 2 раза. Уменьшение экспрессии гена наблюдалось в пораженной псориазом коже по сравнению с образцами непораженных участков. После лечения пациентов лазерным излучением низкой интенсивности наблюдалось достоверное снижение экспрессии сверхэкспрессированного гена STAT3 до 1,75 ± 0,5 раза.Выводы. Транскрипционная активность гена STAT3 может являться индикатором эффективности лечения псориаза на молекулярном уровне, а также стать новой терапевтической мишенью.

Introduction

Introduction. Psoriasis is a typical complex multigenic and multifactorial disease with heterogeneous genetic heredity, which requires the interaction of genes both with each other and with environmental factors. STAT3 (Signal Transducer and Activator of Transcription 3) has only recently been considered a key player in the development and pathogenesis of psoriasis and psoriatic inflammatory conditions.

Aim of the study

Aim of the study. To study the expression of the STAT3 gene in the affected part of the skin of psoriasis patients in relation to the visually unaffected part. To study the change in the STAT3 gene expression level in psoriasis-affected skin as compared to nonaffected skin in patients before and after treatment with low-level laser radiation at a wavelength of 1.27 pm.Materials and methods. The study involved 12 psoriasis patients. Biopsies from the unaffected skin were taken at a distance of about 3 cm from the affected skin. Real-time PCR analysis was performed.Results and discussion. The expression of the STAT3 gene was quantitatively measured using RT-PCR in the affected part of the skin of psoriasis patients compared to the visually unaffected part of the skin of the same patients before and after treatment with low-level laser radiation with a wavelength of 1.27 gm (short-wave infrared). As a result of the study, an increase in the expression of the STAT3 gene in the affected part of the skin of psoriasis patients of an average of 3.96 ± 2 times was experimentally shown. A decrease in gene expression was observed in psoriasis affected skin compared to samples of non-affected areas. After treatment of patients with low-level laser radiation, a significant reduction in the expression of the overexpressed STAT3 gene to 1.75 ± 0.5 times was observed.Conclusions. The transcription activity of the STAT3 gene can be an indicator of the efficacy of psoriasis treatment at the molecular level and can also be a new therapeutic target.

 

 

псориазSTAT3 (Signal Transducer and Activator of Transcription 3)экспрессия генаПЦР-РВлазерное излучение низкой интенсивностиpsoriasisSTAT3 (Signal Transducer and Activator of Transcription 3)gene expressionRT-PCRlow-level laser radiationReferencesChristophers E. Psoriasis - epidemiology and clinical spectrum. Clin Exp Dermatol. 2001;26(4):314-320. doi: 10.1046/j.1365-2230.2001.00832.x.Christophers E. Psoriasis - epidemiology and clinical spectrum. Clin Exp Dermatol. 2001;26(4):314-320. doi: 10.1046/j.1365-2230.2001.00832.x.Boehncke W.H., Schon M.P. Psoriasis. Lancet. 2015;386(9997):983-994. doi: 10.1016/S0140-6736(14)61909-7.Boehncke W.H., Schon M.P. Psoriasis. Lancet. 2015;386(9997):983-994. doi: 10.1016/S0140-6736(14)61909-7.Di Cesare A., Di Meglio P., Nestle F.O. The IL-23/Th17 axis in the immunopathogenesis of psoriasis. J Invest Dermatol. 2009;129(6):1339-1350. doi: 10.1038/jid.2009.59.Di Cesare A., Di Meglio P., Nestle F.O. The IL-23/Th17 axis in the immunopathogenesis of psoriasis. J Invest Dermatol. 2009;129(6):1339-1350. doi: 10.1038/jid.2009.59.Samuelsson L., Enlund F., Torinsson A., Yhr M., Inerot A., Enerback C. et al. A genome-wide search for genes predisposing to familial psoriasis by using a stratification approach. Hum Genet. 1999;105(6):523-529. doi: 10.1007/s004399900182.Samuelsson L., Enlund F., Torinsson A., Yhr M., Inerot A., Enerback C. et al. A genome-wide search for genes predisposing to familial psoriasis by using a stratification approach. Hum Genet. 1999;105(6):523-529. doi: 10.1007/s004399900182.Merve H.M., Sevilay K., Sibel O., Basac B., Ceren C.G., Demirci T., Cuneyt A. Psoriasis and Genetics. In: Chiriac A. (ed.) An Interdisciplinary Approach to Psoriasis. 2017. doi: 10.5772/intechopen.68344.Merve H.M., Sevilay K., Sibel O., Basac B., Ceren C.G., Demirci T., Cuneyt A. Psoriasis and Genetics. In: Chiriac A. (ed.) An Interdisciplinary Approach to Psoriasis. 2017. doi: 10.5772/intechopen.68344.Barker J.N. Genetic aspects of psoriasis. Clin Exp Dermatol. 2001;26(4):321-325. doi: 10.1046/j.1365-2230.2001.00830.x.Barker J.N. Genetic aspects of psoriasis. Clin Exp Dermatol. 2001;26(4):321-325. doi: 10.1046/j.1365-2230.2001.00830.x.Соболев В.В., Золотаренко А.Д., Соболева А.Г., Саутин М.Е., Ильина С.А., Саркисова М.К. и др. Экспрессия гена FOSL1 при псориазе и атеросклерозе. Генетика. 2010;46(1):104-110. Режим доступа: http://www.vigg.ru/genetika.Sobolev V.V., Zolotarenko A.D., Soboleva A.G., Sautin M.E., Il'ina S.A., Sarkisova M.K. et al. Expression of the FOSL1 gene in psoriasis and atherosclerosis. Genetika = Russian Journal of Genetics. 2010;46(1):104-110. (In Russ.) Available at: http://www.vigg.ru/genetika.Sobolev V.V., Zolotorenko A.D., Soboleva A.G., Elkin A.M., Il'ina S.A., Serov D.N. et al. Effects of Expression of Transcriptional Factor AP-1 FOSL1 Gene on Psoriatic Process. Bull Exp Biol Med. 2011;150(5):632-634. doi: 10.1007/s10517-011-1208-0.Sobolev V.V., Zolotorenko A.D., Soboleva A.G., Elkin A.M., Il'ina S.A., Serov D.N. et al. Effects of Expression of Transcriptional Factor AP-1 FOSL1 Gene on Psoriatic Process. Bull Exp Biol Med. 2011;150(5):632-634. doi: 10.1007/s10517-011-1208-0.Sobolev V.V., Nikol'skaya T.A., Zolotarenko A.D., Piruzyan E.S., Bruskin S.A. Expression of bioinformatically identified genes in skin of psoriasis patients. Russ J Genet. 2013;49(10):1057-1064. doi: 10.1134/S1022795413100116.Sobolev V.V., Nikol'skaya T.A., Zolotarenko A.D., Piruzyan E.S., Bruskin S.A. Expression of bioinformatically identified genes in skin of psoriasis patients. Russ J Genet. 2013;49(10):1057-1064. doi: 10.1134/S1022795413100116.Calautti E., Avalle L., Poli V. Psoriasis: A STAT3-Centric View. Int J Mol Sci. 2018;19(1):171. doi: 10.3390/ijms19010171.Calautti E., Avalle L., Poli V. Psoriasis: A STAT3-Centric View. Int J Mol Sci. 2018;19(1):171. doi: 10.3390/ijms19010171.Sestito R., Madonna S., Scarponi C., Cianfarani F., Failla C.M., Cavani A. et al. STAT3-dependent effects of IL-22 in human keratinocytes are counterregulated by sirtuin 1 through a direct inhibition of STAT3 acetylation. FASEB J. 2011;25(3):916-927. doi: 10.1096/fj.10-172288.Sestito R., Madonna S., Scarponi C., Cianfarani F., Failla C.M., Cavani A. et al. STAT3-dependent effects of IL-22 in human keratinocytes are counterregulated by sirtuin 1 through a direct inhibition of STAT3 acetylation. FASEB J. 2011;25(3):916-927. doi: 10.1096/fj.10-172288.Yang X.O., Panopoulos A.D., Nurieva R., Chang S.H., Wang D., Watowich S.S., Dong C. STAT3 Regulates Cytokine-mediated Generation of Inflammatory Helper T Cells. J Biol Chem. 2007;282(13):9358-9363. doi: 10.1074/jbc.C600321200 .Yang X.O., Panopoulos A.D., Nurieva R., Chang S.H., Wang D., Watowich S.S., Dong C. STAT3 Regulates Cytokine-mediated Generation of Inflammatory Helper T Cells. J Biol Chem. 2007;282(13):9358-9363. doi: 10.1074/jbc.C600321200 .Harris T.J., Grosso J.F., Yen H.-R., Xin H., Kortylewski M., Albesiano E. et al. Cutting Edge: An In Vivo Requirement for STAT3 Signaling in TH17 Development and TH17-Dependent Autoimmunity. J Immunol. 2007;179(7):4313-4H317. doi: 10.4049/jimmunol.179.7.4313.Harris T.J., Grosso J.F., Yen H.-R., Xin H., Kortylewski M., Albesiano E. et al. Cutting Edge: An In Vivo Requirement for STAT3 Signaling in TH17 Development and TH17-Dependent Autoimmunity. J Immunol. 2007;179(7):4313-4H317. doi: 10.4049/jimmunol.179.7.4313.Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of Relative Gene Expression Data Using Real-Time Quantitative PCR and the 2(-AAC(T)) Method. Methods. 2001;25(4):402-408. doi: 10.1006/meth.2001.1262.Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of Relative Gene Expression Data Using Real-Time Quantitative PCR and the 2(-AAC(T)) Method. Methods. 2001;25(4):402-408. doi: 10.1006/meth.2001.1262.Yao Y., Richman L., Morehouse C., de los Reyes M., Higgs B.W., Boutrin A. et al. Type I Interferon: Potential Therapeutic Target for Psoriasis? PLoS One. 2008;3(7):e2737. doi: 10.1371/journal.pone.0002737.Yao Y., Richman L., Morehouse C., de los Reyes M., Higgs B.W., Boutrin A. et al. Type I Interferon: Potential Therapeutic Target for Psoriasis? PLoS One. 2008;3(7):e2737. doi: 10.1371/journal.pone.0002737.Chowdhari S., Saini N. hsa-miR-4516 Mediated Downregulation of STAT3/ CDK6/UBE2N Plays a Role in PUVA Induced Apoptosis in Keratinocytes. J Cell Physiol. 2014;229(11):1630-1638. doi: 10.1002/jcp.24608.Chowdhari S., Saini N. hsa-miR-4516 Mediated Downregulation of STAT3/ CDK6/UBE2N Plays a Role in PUVA Induced Apoptosis in Keratinocytes. J Cell Physiol. 2014;229(11):1630-1638. doi: 10.1002/jcp.24608.Grabarek B., Wcislo-Dziadecka D., Gola J., Kruszniewska-Rajs C., Brzezinska-Wcislo L., Zmarzly N., Mazurek U. Changes in the Expression Profile of JAK/ STAT Signaling Pathway Genes and Mirnas Regulating their Expression Under the Adalimumab Therapy. Curr Pharm Biotechnol. 2018;19(7):556-565. doi: 10.2174/1389201019666180730094046.Grabarek B., Wcislo-Dziadecka D., Gola J., Kruszniewska-Rajs C., Brzezinska-Wcislo L., Zmarzly N., Mazurek U. Changes in the Expression Profile of JAK/ STAT Signaling Pathway Genes and Mirnas Regulating their Expression Under the Adalimumab Therapy. Curr Pharm Biotechnol. 2018;19(7):556-565. doi: 10.2174/1389201019666180730094046.Grabarek B., Krzaczynski J., Strzalka-Mrozik B., Wcislo-Dziadecka D., Gola J. The influence of ustekinumab on expression of STAT1, STAT3, STAT4, SOCS2, and IL17 in patients with psoriasis and in a control. Dermatol Ther. 2019;32(5):e13029. doi: 10.1111/dth.13029.Grabarek B., Krzaczynski J., Strzalka-Mrozik B., Wcislo-Dziadecka D., Gola J. The influence of ustekinumab on expression of STAT1, STAT3, STAT4, SOCS2, and IL17 in patients with psoriasis and in a control. Dermatol Ther. 2019;32(5):e13029. doi: 10.1111/dth.13029.Bovenschen H.J., van de Kerkhof P.C., van Erp P.E., Woestenenk R., Joosten I., Koenen H.J. Foxp3+ Regulatory T Cells of Psoriasis Patients Easily Differentiate into IL-17A-Producing Cells and Are Found in Lesional Skin. J Invest Dermatol. 2011;131(9):1853-1860. doi: 10.1038/jid.2011.139.Bovenschen H.J., van de Kerkhof P.C., van Erp P.E., Woestenenk R., Joosten I., Koenen H.J. Foxp3+ Regulatory T Cells of Psoriasis Patients Easily Differentiate into IL-17A-Producing Cells and Are Found in Lesional Skin. J Invest Dermatol. 2011;131(9):1853-1860. doi: 10.1038/jid.2011.139.Shu Y., Hu Q., Long H., Chang C., Lu Q., Xiao R. Epigenetic Variability of CD4+CD25+ Tregs Contributes to the Pathogenesis of Autoimmune Diseases. Clin Rev Allergy Immunol. 2017;52(2):260-272. doi:10.1007/s12016-016-8590-10.1007/s12016-016-8590-3.Shu Y., Hu Q., Long H., Chang C., Lu Q., Xiao R. Epigenetic Variability of CD4+CD25+ Tregs Contributes to the Pathogenesis of Autoimmune Diseases. Clin Rev Allergy Immunol. 2017;52(2):260-272. doi:10.1007/s12016-016-8590-10.1007/s12016-016-8590-3.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.