Βλάβη ισχαιμίας-επαναιμάτωσης στο γαστρεντερικό σύστημα και ο ρόλος του συμπληρώματος
Authors: Ιωάννου Αντώνιος 
Published: August 2021

1η ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: ΠΩΣ ΤΟ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑ ΕΠΗΡΕΑΖΕΙ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΒΛΑΒΗΣ ΣΕ ΠΟΝΤΙΚΙΑ ΕΠΙΡΡΕΠΗ ΣΕ ΑΥΤΟΑΝΟΣΑ ΝΟΣΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΕΝΤΕΡΙΚΗ ΒΛΑΒΗ ΙΣΧΑΙΜΙΑΣ ΕΠΑΝΑΙΜΑΤΩΣΗΣ. Η καταστροφή του ιστού από την βλάβη λόγω ισχαιμίας επαναιμάτωσης παίζει σημαντικό ρόλο στην έκβαση πολλών κλινικών σεναρίων όπως το τραύμα, το αιμορραγικό σοκ, η μεταμοσχεύσεις οργάνων, η επεμβάσεις επαναιμάτωσης αλλά και τα αυτοάνοσα νοσήματα όπως ο συστηματικός ερυθηματώδης λύκος (ΣΕΛ). Είναι ευρέως γνωστό ότι τα ποντίκια MRL/lpr που είναι επιρρεπή σε αυτοάνοσα παρουσιάζουν αυξημένη τάση ιστικής βλάβης από ισχαιμία επαναιμάτωση. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι η ενεργοποίηση του συμπληρώματος βρίσκεται στα αρχικά στάδια του καταστροφικού αυτού μονοπατιού που οδηγεί σε ιστική ζημιά μέσω μιας έντονης φλεγμονώδους αντίδρασης. Παρόλα αυτά ο ρόλος του συμπληρώματος κατά την διάρκεια της ισχαιμίας-επαναιμάτωσης σε ποντίκια επιρρεπή σε αυτοάνοσα νοσήματα δεν έχει ξεκαθαριστεί. Κατά την διάρκεια αυτής της μελέτης παρουσιάζουμε ότι η εντερική καταστροφή είναι στατιστικά σημαντικά μειωμένη σε πειραματικά ποντίκια MRL/lpr που είχαν χαμηλά εως καθόλου επίπεδα παραγόντων συμπληρώματος ως αποτέλεσμα της χρήσης του παράγοντα δηλητηρίου της κόμπρας (Cobra Venom Factor) σε σύγκριση με τα πειραματικά ποντίκια MRL/lpr που είχαν επαρκή επίπεδα παραγόντων συμπληρώματος μετά από επαγόμενη εντερική βλάβη Ι/Ε. Η προστασία αυτή ήταν άμεσα συνδεδεμένη με την μειωμένη εναπόθεση των παραγόντων συμπληρώματος C3 και C5b-C9 στους ιστούς. Αξιοπρόσεκτο ήταν και η χαρακτηριστικά μειωμένη επιστράτευση ουδετεροφίλων στην περιοχή της εντερικής ιστικής καταστροφής σε πειραματικά ποντίκια MRL/lpr με χαμηλά εως καθόλου επίπεδα παραγόντων συμπληρώματος σε σύγκριση με τα πειραματικά ποντίκια MRL/lpr που είχαν επαρκή επίπεδα παραγόντων συμπληρώματος όπως και η σαφής μείωση του οξειδωτικού φορτίου στο έντερο όπως αυτό μετρήθηκε με την ενεργότητα της περοξειδάσης της δισμουτάσης (SDA) και τα επίπεδα μεταγραφής του mRNA της περοξειδάσης της γλουταθειόνης (GPX-1). Επίσης παρατηρήθηκε και αξιοσημείωτη μείωση των επιπέδων μεταγραφής mRNA των προφλεγμονωδών κυτταροκινών (IL-1b, IL-6 και TNF-a).Στην συνέχεια μελετήσαμε την επίδραση της εξάλειψης του συμπληρώματος στην ανάπτυξη της απομακρυσμένης ιστικής καταστροφής και συγκεκριμένα στους πνεύμονες των πειραματικών ποντικιών MRL/lpr. Δείξαμε ότι τα πειραματικά ποντίκια MRL/lpr που είχαν χαμηλά εως καθόλου επίπεδα παραγόντων συμπληρώματος είχαν μειωμένα επίπεδα ιστικής καταστροφής στους πνεύμονες σε σύγκριση με τα πειραματικά ποντίκια MRL/lpr που είχαν επαρκή επίπεδα παραγόντων συμπληρώματος μετά από επαγόμενη εντερική βλάβη Ι/Ε. Χαρακτηριστικά, η εναπόθεση του παράγοντα συμπληρώματος C3 στο πνευμονικό παρέγχυμα των πειραματικών ποντικιών MRL/lpr με εξάλειψη του συμπληρώματος ήταν σαφώς μειωμένη. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώνουν ότι η ρύθμιση της ενεργότητας του συμπληρώματος είναι ικανή να προστατεύσει τα ποντίκια επιρρεπή σε ΣΕΛ από την ιστική καταστροφή μετά από βλάβη Ι/Ε.Ταυτόχρονα σε αυτή την μελέτη παρουσιάζουμε ότι η χρήση του αναστολέα του υποδοχέα του C5a, σε πειραματικά ποντίκια ΜRL/lpr είναι ικανή να προστατεύσει τα ποντίκια αυτά από εντερική ιστική καταστροφή μετά από επαγόμενη εντερική βλάβη Ι/Ε. Δείχνουμε τόσο μια στατιστικά σημαντική βελτίωση της εντερικής ιστολογικής εικόνας των πειραματικών ποντικιών MRL/lpr που έλαβαν τον αναστολέα όσο και μια μεγάλη μείωση στην διείσδυση των ουδετεροφίλων στην περιοχή του λεπτού εντέρου. Παρόλα αυτά, η χρήση του C5aRA δεν ήταν ικανή να προστατεύσει τα πειραματικά ποντίκια MRL/lpr από την απομακρυσμένη ιστική καταστροφή στους πνεύμονες, υποδεικνύοντας ότι κάποιοι άλλοι παράγοντες συμμετέχουν στην οργάνωση της απομακρυσμένης καταστροφής μετά από βλάβη Ι/Ε. Όντως πρόσφατες μελέτες έχουν παρουσιάσει τόσο την ικανότητα των αιμοπεταλίων να ενεργοποιούν το συμπλήρωμα όσο και αντίστροφα αλλά και τον ρόλο των αιμοπεταλίων ως ρυθμιστών της ανοσολογικής απάντησης σε διάφορες καταστάσεις όπως η βλάβη Ι/Ε και τα αυτοάνοσα νοσήματα.Συμπερασματικά, αποδείξαμε ότι ο CVF, είναι ικανός προστατέψει τα πειραματικά ποντίκια MRL/lpr τόσο από την τοπική ιστική καταστροφή αλλά και την απομακρυσμένη ιστική καταστροφή μετά από επαγόμενη εντερική βλάβη Ι/Ε. Την ίδια ώρα παρουσιάζουμε την ευεργετική δράση του C5aRA στην έκφραση της τοπικής ιστικής καταστροφής στα πειραματικά ποντίκια MRL/lpr μετά από βλάβη Ι/Ε. Ταυτόχρονα γεννιούνται νέα ερωτήματα για την ρύθμιση της απομακρυσμένης καταστροφή καθώς ο C5aRA αποτυγχάνει να προστατέψει τα πειραματικά ποντίκια MRL/lpr από την βλάβη αυτή. Ερωτήματα που προσπαθούμε να απαντήσουμε στην επόμενη ενότητα. 2η ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑ ΑΙΜΟΠΕΤΑΛΙΩΝ 4 ΣΤΗΝ ΤΟΠΙΚΗ ΚΑΙ ΑΠΟΜΑΚΡΥΣΜΕΝΗ ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΕΝΤΕΡΙΚΗ ΒΛΑΒΗ ΙΣΧΑΙΜΙΑΣ ΕΠΑΝΑΙΜΑΤΩΣΗΣ ΣΕ ΕΙΔΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΠΟΝΤΙΚΙΩΝ. Η συμμετοχή των αιμοπεταλίων και των πρωτεϊνών που εκκρίνουν όπως ο παράγοντας αιμοπεταλίων 5 (platelet factor 4, PF4) στην παθοφυσιολογία τη βλάβης Ι/Ε δεν έχει ξανά ερευνηθεί, πράγμα που επιχειρείται σε αυτή την ενότητα. Σε αυτή την ενότητα, για πρώτη φορά παρουσιάζουμε ένα νέο ρόλο της πρωτεΐνης PF4 στην ενορχήστρωση της απομακρυσμένης ιστικής καταστροφής μετά από βλάβη Ι/Ε. Πρώτα παρουσιάζουμε ότι τα επιθηλιακά εντερικά κύτταρα φαίνεται να παράγουν την πρωτεΐνη PF4 στο έντερο πράγμα που αποδεικνύεται με τις χρώσεις και την μέτρηση των επιπέδων έκφραση του mRNA της πρωτεΐνης PF4. Όπως δείξαμε η ομάδα Sham των πειραματικών ποντικιών είχε κάποια επίπεδα έκφρασης του mRNA του PF4 τα οποία αυξήθηκαν σημαντικά κατά την διάρκεια της επαγόμενης εντερικής βλάβης Ι/Ε. Αντίθετα δεν υπάρχει οποιαδήποτε μεταβολή στα επίπεδα έκφρασης mRNA του PF4 στους πνεύμονες των πειραματικών ποντικιών μετά από βλάβη Ι/Ε (Εικόνα 9).Για να μελετήσουμε το ρόλο του PF4 στην έκφραση της ιστικής καταστροφής μετά από βλάβη Ι/Ε, χρησιμοποιήσαμε τα διαγονιδιακά ποντίκια PF4-/- στα οποία δεν παράγεται καθόλου η πρωτεΐνη PF4. Tα διαγονιδιακά ποντίκια PF4-/-, παρουσίασαν μειωμένη ιστική καταστροφή τόσο στους πνεύμονες όσο και στο λεπτό έντερο αντίστοιχα. Επιβεβαιώσαμε επίσης και την απουσία της πρωτεΐνης PF4 σε όλα τα διαγονιδιακά ποντίκια PF4-/- που χρησιμοποιήθηκαν στα πειράματα μετρώντας τα επίπεδα PF4 στο πλάσμα.Στην συνέχεια, καθορίσαμε της διαφορές στην διείσδυση των ουδετεροφίλων και των μονοκυττάρων στους πνεύμονες και στο λεπτό έντερο των πειραματικών ποντικιών μετά από επαγόμενη εντερική βλάβη Ι/Ε. Βρήκαμε ότι η παρουσία των ουδετερόφιλων είχε μια στατιστικά σημαντική αύξηση στην ομάδα IR των πειραματικών ποντικιών B6. Σε αντίθεση , δεν υπήρχαν στατιστικά σημαντικές διαφορές στην παρουσία ουδετερόφιλων στα διαγονιδιακά ποντίκια PF4-/-. Μπορούμε με ασφάλεια να υποθέσουμε ότι η αυξημένη παρουσία των αιμοπεταλίων και κατ’ επέκταση του PF4, στις περιοχές των πνευμονικών αγγείων ως αποτέλεσμα της εντερικής βλάβης Ι/Ε, μπορεί να συνεισφέρει στην δημιουργία μιας διαβάθμισης συγκεντρώσεων των χημειοκινών που ελέγχουν την διαπίδυση των μονοκύτταρων και ουδετερόφιλων στην πλευρά της ιστικής καταστροφής. Γνωρίζοντας το ρόλο των ανοσοσφαιρινών και του συμπληρώματος στην διαδικασία της ιστικής καταστροφής μετά από βλάβη Ι/Ε, στα επόμενα πειράματα, θέλαμε να μετρήσουμε τα επίπεδα των ανοσοσφαιρινών στο πλάσμα και την εναπόθεση των ανοσοσφαιρινών και του συμπληρώματος στους ιστούς των πειραματικών ποντικιών. Δείξαμε ότι η απουσία του PF4 από τα διαγονιδιακά ποντίκια δεν επηρεάζει ούτε την εναπόθεση του παράγοντα C3, και των ανοσοσφαιρινών ΙgΑ και IgM αλλά ούτε και τα επίπεδα IgM και IgG στο πλάσμα των πειραματικών ποντικιών. Σε αντίθεση, τα επίπεδα της IgA στο πλάσμα, ήταν αυξημένα στις ομάδες Sham και ΙR των διαγονιδιακών ποντικιών PF4-/- σε σύγκριση με την ομάδα που δεν έκανε εγχείρηση επαγόμενης βλάβης Ι/Ε και όλων των ομάδων των πειραματικών ποντικιών B6.Για να καθορίσουμε ότι η πρωτεΐνη PF4 η οποία προέρχεται από τα αιμοπετάλια είναι ο κύριος ρυθμιστής της έκφρασης της απομακρυσμένης ιστικής καταστροφής συνεχίσαμε την μελέτη μας με μια σειρά πειραμάτων με μεταγγίσεις αιμοπεταλίων. Συγκεκριμένα, έγινε μετάγγιση αιμοπεταλίων PF4-/- σε πειραματικά ποντίκια B6 στα οποία πρώτα έγινε εξάλειψη των δικών τους αιμοπεταλίων με την χρήση ειδικού αντισώματος. Η μετάγγιση αυτή ήταν ικανή να προστατέψει τα πειραματικά ποντίκια B6, από απομακρυσμένη ιστική καταστροφή στους πνεύμονες σε σύγκριση με τα πειραματικά ποντίκια B6 που δεν έλαβαν ξένα αιμοπετάλια. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι η μετάγγιση των αιμοπεταλίων B6 σε διαγονιδιακά ποντίκια PF4-/- στα οποία επίσης έγινε εξάλειψη των δικών τους αιμοπεταλίων με την χρήση ειδικού αντισώματος, ήταν ικανή να οδηγήσει στην επανεμφάνιση τόσο της τοπικής εντερικής ιστικής καταστροφής αλλά και της απομακρυσμένης ιστικής καταστροφής στους πνεύμονες αυτών των ποντικιών.Η δική μας μελέτη διαφωτίζει για πρώτη φορά τη σημασία της πρωτεΐνης PF4 στην βλάβη Ι/Ε αναδεικνύεται για πρώτη φορά σε αυτή την μελέτη. Τα αποτελέσματα μας δείχνουν ξεκάθαρα τον ιδιαίτερο ρόλο του PF4 στην ενορχήστρωση της ανοσολογικής απάντησης και τον αναδεικνύουν ως ένα πιθανό θεραπευτικό στόχο για την αντιμετώπιση της ιστικής καταστροφής μετά από βλάβη Ι/Ε.