Mikronukleusz
MN olyan kromoszómatöredékekből vagy egész kromoszómákból származnak, amelyek a magosztódás során az anafázistól elmaradnak, és nem kerülnek a főmagok közé.13,18,19 Az MN kis extranukleáris testek, amelyek az osztódó sejtekben akcentrikus kromoszóma/ kromatid töredékekből vagy egész kromoszómákból/ kromatidákból keletkeznek, amelyek az anafázisban lemaradnak, és a telopházisban nem kerülnek a leánymagok közé.20 A télfázisban a lemaradó kromoszómák és töredékek körül magburkolat alakul ki, amelyek ezután kitekerednek és fokozatosan felveszik az interfázisú sejtmag morfológiáját, kivéve, hogy kisebbek, mint a sejt fő sejtmagjai (innen a “mikronukleusz” kifejezés).19 A kromoszómafragmentumokat tartalmazó MN létrejöhet közvetlen kettősszálú DNS-törésből, az egyszálú törések kettősszálú törésekké történő átalakulásából a sejtreplikációt követően, vagy a DNS-szintézis gátlásából.20
MN többféle úton is keletkezhet: nevezetesen akcentrikus kromoszóma- vagy kromatidatöredékekből. Az akcentrikus kromoszómafragmentumok kis része egyszerűen javítatlan kettősszálú DNS-törésekből keletkezhet. Más mechanizmusok, amelyek akcentrikus fragmentumokból MN kialakulásához vezethetnek, magukban foglalják a sérült (pl. 8-oxo-deoxi-guanozin) vagy nem megfelelő bázisok (pl. uracil) egyidejű kimetszéses javítását, amelyek a DNS-hez közel és ellentétes komplementer DNS-szálakon találhatók.21 Egy másik mechanizmus, amely kromoszóma-vesztési eseményekből eredő MN-hez vezethet, a citozin hipometilációja a centromerikus és pericentromerikus ismétlődő szekvenciákban, mint például a klasszikus szatellit ismétlődések a pericentromerikus régiókban és a szatellit DNS magasabb rendű ismétlődései a centromerikus DNS-ben.21 Mivel a kinetokór fehérjék központi szerepet játszanak a kromoszómáknak az orsóhoz való kapcsolódásában, valószínű, hogy a kinetokór és a mikrotubulus kölcsönhatás dinamikájának hibájához vezető mutációk okozhatják az MN kialakulását az anafázisban bekövetkező kromoszóma-vesztés miatt. Más változók, amelyek valószínűleg növelik a kromoszóma-vesztésből származó MN-t, a mitotikus orsó összeszerelésének hibái, a mitózis check point hibái és a centroszóma abnormális amplifikációja.21
A MN sorsa a mikronukleált sejtben való kialakulásuk után kevéssé ismert. A posztmitotikus sorsuk magában foglalja: (1) a mikronukleált sejt eliminációja az apoptózis következményeként; (2) kilökődés a sejtből (amikor az MN-ben lévő DNS a szükséges citoplazmatikus komponensek hiánya miatt várhatóan nem funkcionális vagy replikációra nem képes); (3) reinkorporáció a fő sejtmagba (amikor a reinkorporált kromoszóma megkülönböztethetetlen lehet a fő sejtmag kromoszómáitól, és folytathatja a normális biológiai tevékenységet); és (4) megtartás a sejt citoplazmájában extranukleáris entitásként (amikor az MN befejezheti a DNS/kromoszóma replikáció egy vagy több fordulóját).20,22
A CBMN vizsgálat legfontosabb előnye abban rejlik, hogy képes mind a klasztogén, mind az aneugenikus események kimutatására, amelyek strukturális, illetve numerikus kromoszóma-rendellenességekhez vezetnek.20 A klasztogének a DNS kettős spiráljának megbontásával MN-t indukálnak, akcentrikus fragmentumokat képezve, amelyek képtelenek az orsószálakhoz tapadni és a leánymagokba integrálódni, és így a mitózis során kimaradnak. Ugyanez történik a sérült kinetochorokkal rendelkező egész kromoszómákkal is; nem tudnak a mikrotubulusokhoz kapcsolódni, amelyek a kromatidákat a mitózis során a leánysejtek felé húzzák, és így kívül maradnak az új sejtmagokon. Ezt a károsodást a kinetochorokat alkotó fehérjékkel reakcióba lépő vegyi anyagok idézhetik elő.23,24
A neogének olyan vegyi anyagok, amelyek megakadályozzák az orsóapparátus kialakulását a mitózis során. Ezek a szerek nemcsak egész kromatidákat hoznak létre, amelyek kimaradnak a sejtmagokból, és így MN-t képeznek, hanem többmagvú sejtek kialakulását is, amelyekben minden sejtmag más-más számú kromoszómát tartalmazna. Ezek a szerek valószínűleg a mitotikus számok növekedését is előidézik, amelyek ugyanezeken a tárgylemezeken jól láthatók. A CBMN-teszttel lehetséges különbséget tenni a teljes kromoszómákból származó MN és az akcentrikus kromoszómafragmentumokból származó MN között, valamint centromerikus szondák alkalmazásával meghatározni, hogy a kromoszómák malsegregációja történik-e a magok között egy olyan kétmagvú sejtben, amely esetleg nem tartalmaz MN-t. 8,10,19
A centromerikus DNS-szondák segítségével különbséget lehet tenni bármely teljes kromoszóma-vesztési eseményből származó MN és az akcentrikus kromoszómafragmentumokat tartalmazó MN között. A kromoszómaspecifikus centromerikus DNS-szondák használata lehetővé teszi mind az MN-t eredményező specifikus kromoszóma-vesztési események meghatározását, mind a specifikus kromoszómák egyenlőtlen szegregációját a leánymagok között még MN-képződés hiányában is.21 A pancentromerikus szondákat csak a kromoszómatörésekből (centromer negatív) és a kromoszóma-vesztésből (centromer pozitív) származó MN megkülönböztetésére szabad használni. Kromoszómaspecifikus centroméra-szondákat csak az egyedi kromoszómákat érintő (nemdisszekció vagy kromoszóma-vesztés miatti) malsegregáció mérésére szabad használni.8,10,19,21,25 Az egyes MN mechanikai eredetének értékelése a centromér és kinetokór azonosításával hozzájárul a módszer magas érzékenységéhez és specificitásához.20
A humán limfociták MN alapfrekvenciáját fontos tényezők befolyásolják. Az életkor és a nem a legfontosabb demográfiai változók, amelyek befolyásolják az MN-indexet; a nőknél a frekvencia a korcsoporttól függően 1,2-1,6-szor nagyobb, mint a férfiaknál.26 Az MN-frekvencia szignifikánsan és pozitívan korrelált az életkorral férfiaknál és nőknél, és befolyásolják a táplálkozási tényezők, például a folsavhiány és a B12-vitamin és a homocisztein plazmaszintje. Azt is javasolták, hogy az MN-indexet befolyásolhatja az egyén sejtjeinek apoptózisra való hajlama, valamint olyan genetikai tényezők, mint a genetikai polimorfizmusok.10,20,27
Az MN kialakulását általános formában a genetikai anyagot ért különféle inzultusoknak tulajdonítják, amelyeket exogén és endogén tényezők közé sorolhatunk. Az exogén tényezők közé tartozik a sugárzás, a kémiai anyagok és a mikroorganizmusok inváziója. Az endogén tényezők közé tartoznak a genetikai hibák, a kóros elváltozások, az alapvető táplálkozási összetevők (pl. folsav) hiánya és a káros anyagcseretermékek (pl. reaktív oxigén speciesek) által kiváltott sérülések.28
A CBMN vizsgálatban a limfociták MN gyakorisága és a rák kialakulása közötti prediktív összefüggés hipotézisét több eredmény is alátámasztja: (1) az MN gyakorisága és a rákkockázat közötti összefüggésre a kromoszóma-aberrációkkal való mechanisztikus hasonlóságból következtettek, amelyekről kimutatták, hogy előrejelzőek a rák kialakulására; (2) in vitro nagyfokú egyezés figyelhető meg a kromoszóma-aberrációk és az MN között; (3) az MN gyakoriságának növekedése megfigyelhető a rákos betegek limfocitáiban és a rákra hajlamosító szindrómákban, mint például a Bloom-szindróma és az ataxia telangiectasia; (4) az MN gyakorisága szignifikánsan összefügg az olyan vitaminok, mint a folsav vérkoncentrációjával, amelyek hiánya egyes rákos megbetegedések fokozott kockázatával jár együtt; (5) közvetlen kapcsolat van az MN gyakorisága és a karcinogenezis korai szakaszai között: nevezetesen szignifikáns összefüggés a megnövekedett MN-gyakoriság és a méhnyakrák kialakulásának alacsony és magas fokú diagnosztikai kategóriái között nőknél.20
A nukleáris anomáliák, mint az MN, a kromoszómaátrendeződések és az anafázishidak (amelyek törés-fúziós-híd ciklusokhoz és további MN-ek keletkezéséhez vezetnek) a karcinogenezis korai szakaszaiban gyakran megfigyelhető események. A megnövekedett MN-szintek a DNS-javítás és a kromoszómaszegregáció hibáira utalnak, ami megváltozott géndózissal rendelkező leánysejtek keletkezéséhez vezethet, vagy a génexpresszió deregulációjához, ami a rákban gyakran megfigyelhető kromoszóma-instabilitás fenotípus kialakulásához vezethet. Ezek a megfontolások mechanisztikailag alátámasztják az MN gyakorisága és a rák kockázata közötti lehetséges ok-okozati összefüggést. Bonassi és munkatársai29 tanulmánya összefüggést figyelt meg az MN gyakorisága és a rákkockázat között a nem hematológiai malignitásokban, ami arra utal, hogy a limfocitákban bekövetkező genomkárosodási események egy közös genetikai, étrendi vagy környezeti tényezőn keresztül korrelálhatnak a más szövetekben bekövetkező rákkeltő eseményekkel.