Alterations of histone H3 lysine 27 methylation in severe burn and sepsis patients

Abstract

Introducción

Las quemaduras son un problema de salud pública, con incidencia de 3,700 por cada 100,000 individuos en México. Las quemaduras severas causan inflamación sistémica y cambios en citocinas proinflamatorias. Los mecanismos epigenéticos como las modificaciones postraduccionales (PTM) de histonas participan en la regulación de la expresión de genes inflamatorios. Por ejemplo, el complejo PRC2 a través de sus miembros, las metiltransferasas Ezh1/2 y la demetilasa JMJD3/UTX, regula la metilación de H3K27me1/2/3, para modular a su vez la expresión de citocinas inflamatorias e influir en el desarrollo de sepsis en distintos sistemas. H3K27me1 está enriquecida en genes activos, mientras que H3K27me2/3 se asocia con represión transcripcional. Aunque está bien descrita la participación de factores epigenéticos en la regulación de la expresión de genes inflamatorios y desarrollo de sepsis en distintos sistemas, el papel de la epigenética en la respuesta inflamatoria y desarrollo de sepsis en respuesta a quemadura aún no está completamente dilucidado.

Objetivo

Evaluar el papel de Ezh2 y de la metilación de H3K27 en el proceso inflamatorio sistémico y el desarrollo de sepsis en pacientes con quemaduras.  

Metodología

Se incluyeron en el estudio 12 pacientes con >15% de superficie corporal quemada y quemaduras de 2º y 3er grado, y 6 individuos sanos sin antecedentes inflamatorios que firmaron el consentimiento informado. Se tomaron muestras de sangre periférica a 1, 5 y 10 días post-quemadura (dpb) y se aislaron células mononucleares. Se extrajeron proteínas totales e histonas para evaluar niveles de Ezh2, JMJD3/UTX y PTMs de H3 por ELISA. Se realizó inmunoprecipitación de cromatina (ChIP) para determinar el enriquecimiento de H3K27me1 en promotores de genes inflamatorios. Se hicieron ensayos por triplicado. La significancia estadística se determinó mediante pruebas estadísticas t-test, ANOVA one-way o two-way con Bonferroni para múltiple comparación usando GraphPad Prism 10.5.0. La significancia estadística se estableció como p<0.05.

Resultados

Los pacientes mostraron niveles elevados de IL-6 desde 1 dpb. 8 pacientes desarrollaron sepsis entre 5-11 dpb. Los niveles de Ezh2 disminuyeron a 1 y 5 dpb y se restablecieron a 10 dpb. Los niveles de JMJD3/UTX no mostraron cambios. A 5 dpb, H3K27me1 disminuyó en pacientes con quemadura, mientras que la di y trimetilación no mostraron diferencias. Al ampliar los tiempos de estudio, observamos que H3K27me1 disminuyó desde 1-10 dpb. Para evaluar si H3K27me1 participa en el desarrollo de sepsis, analizamos mediante ChIP su enriquecimiento en genes proinflamatorios y encontramos que a 1 dpb H3K27me1 está enriquecida en el promotor de IL-6, TNFA, IL-17 y CXCL8 en pacientes que desarrollaron sepsis, mientras que a los 5 dpb se observó disminución de la marca en el promotor de IL-6.

Conclusiones

Ezh2 disminuye en respuesta a quemaduras severas, lo que puede incidir en la disminución en la marca H3K27me1. El enriquecimiento diferencial de H3K27me1 en promotores de genes proinflamatorias en pacientes que desarrollan sepsis sugiere que esta marca está involucrada en el desarrollo de sepsis en quemaduras severas.