Αυτοφαγία στα μυελοδυσπλαστικά σύνδρομα
Authors: Στεργίου Ιωάννα 
Published: November 2021

Τα μυελοδυσπλαστικά σύνδρομα (ΜΔΣ) αποτελούν μια ετερογενή ομάδα κλωνικών διαταραχών των αιμοποιητικών αρχέγονων κυττάρων (Hematopoietic Stem Cells – HSCs) ή προγονικών κυττάρων (Hematopoietic Progenitor Cells – HPCs). Η τεκμηριωμένη εξάρτηση των προγονικών κυττάρων των ΜΔΣ από το υποξικό περιβάλλον του μυελού των οστών (ΜΟ) έχει στρέψει το ερευνητικό ενδιαφέρον στον επαγόμενο από την υποξία μεταγραφικό παράγοντα 1 (Hypoxia Inducible Factor 1 – HIF-1). Ο HIF-1 διαμεσολαβεί τη διατήρηση της ηρεμίας και ρυθμίζει τη διαφοροποίηση τροποποιώντας το μεταβολισμό των HSCs, αποτελώντας έτσι έναν ελκυστικό θεραπευτικό στόχο.Στο πρώτο τμήμα της παρούσας μελέτης, διερευνήθηκε η παθολογική σταθεροποίηση του HIF-1 στο ΜΟ ασθενών με ΜΔΣ.Μέθοδοι: Δείγματα αναρρόφησης ΜΟ και οστεομυελικές βιοψίες συλλέχθηκαν από 16 ασθενείς με πρωτοδιάγνωση ΜΔΣ και από 7 μάρτυρες χωρίς κακοήθη αιματολογική διαταραχή. Μελέτη με qRT-PCR και κυτταρομετρία ροής πραγματοποιήθηκε αντίστοιχα για την εκτίμηση των επιπέδων του mRNA και της πρωτεΐνης του HIF-1α και του άμεσου μεταγραφικού στόχου του HIF-1, regulated in development and DNA damage responses 1 (REDD1) σε δείγματα αναρρόφησης ΜΟ. Η αυτοφαγία και η μιτοφαγία μελετήθηκαν με ανοσοφθορισμό και παρατήρηση σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν in vitro καλλιέργειες CD34+ HSCs ΜΟ με κατεύθυνση διαφοροποίησης προς μυελική σειρά με τη χρήση ενός λειτουργικού αναστολέα του HIF-1α.Αποτελέσματα: Δείξαμε ότι η παθολογική έκφραση και μεταγραφική δραστηριότητα του HIF-1α είναι ανεξάρτητη από το οξυγόνο τεκμηριώνοντας το φαινόμενο της ψευδοϋποξίας στο ΜΟ των ΜΔΣ. Ακολούθως, μελετήσαμε την ποιότητα και την ποσότητα των μιτοχονδρίων παράλληλα με τα επίπεδα αυτοφαγίας στα διαφοροποιούμενα κύτταρα της μυελικής σειράς μετά την απομόνωση από δείγματα αναρρόφησης ΜΟ, δεδομένου ότι και τα δύο φαινόμενα είναι εξαρτώμενα από τον HIF-1. Δείξαμε ότι η μιτοφαγία των παθολογικών μιτοχονδρίων και ο αυτοφαγικός θάνατος αποτελούν κυρίαρχο χαρακτηριστικό της μυελικής σειράς των ΜΔΣ, με τη βαρύτητά τους να αυξάνεται με το ποσοστό των βλαστών του ΜΟ. Τέλος, χρησιμοποιήσαμε in vitro καλλιέργειες CD34+ HSCs απομονωμένων από δείγματα αναρρόφησης ΜΟ προκειμένου να επηρεάσομε την έκφραση του HIF-1 και να μελετήσουμε το δυναμικό του ως θεραπευτικού στόχου. Διαπιστώσαμε ότι παρότι οι καλλιέργειες πραγματοποιήθηκαν σε παροχή οξυγόνου 21%, ο HIF-1 παρέμενε παθολογικά σταθερός σε όλες τις καλλιέργειες των ΜΔΣ. Η αναστολή του HIF-1α είχε διαφορετικού βαθμού θετική επίδραση σε όλες τις καλλιέργειες των ΜΔΣ με < 5% βλάστες, ενώ δεν είχε καμία επίδραση στις καλλιέργειες των ΜΔΣ με ≥5% βλάστες, οι οποίες δεν επιβίωναν μετά την τρίτη μέρα της καλλιέργειας.Συμπεράσματα: Συμπεραίνουμε ότι ο HIF-1 και η ψευδοϋποξία αποτελούν κυρίαρχο χαρακτηριστικό της παθοφυσιολογίας των ΜΔΣ και η επίδραση επί αυτών μπορεί να έχει κάποιο δυναμικό στη θεραπευτική των ήπιων ΜΔΣ.Στο δεύτερο μέρος της μελέτης, διερευνήσαμε τα διαφορετικά μεταβολικά προφίλ της μυελικής σειράς ΜΔΣ με χαμηλά και υψηλά ποσοστά βλαστών.Μέθοδοι: Πραγματοποιήθηκε μη στοχευμένη μεταβολομική ανάλυση των διαφοροποιούμενων κυττάρων της μυελικής σειράς από δείγματα αναρρόφησης ΜΟ23ασθενών με ΜΔΣ με <5% (G1) ή ≥5% (G2) βλάστες, με στόχο να διερευνήσουμε το ρόλο του μεταβολισμού στη βαρύτητα και το κακόηθες δυναμικό των ΜΔΣ. Δείγματα αναρρόφησης ΜΟ συλλέχθηκαν από 14 ασθενείς με ΜΔΣ, οι οποίοι δεν είχαν λάβει θεραπεία (G1, n=10 και G2, n=4) και από αντίστοιχης ηλικίας μάρτυρες (n=5). Μετά από απομόνωση των κυττάρων της μυελικής σειράς, πραγματοποιήθηκε μη στοχευμένη μεταβολομική ανάλυση. Η επεξεργασία και η ανάλυση των δεδομένων πραγματοποιήθηκε με το Metabokit. Η ανάλυση εμπλουτισμού πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του Metaboanalyst v4 με εφαρμογή σχετιζόμενων με μονοπάτια ομάδων μεταβολιτών.Αποτελέσματα: Τεκμηριώσαμε ένα βιοενεργητικό προφίλ που συντονίζεται από το φαινόμενο Warburg και στις δύο ομάδες, με σημαντικά διαφορετικό αποτέλεσμα που εξαρτάται από τη λειτουργία των μιτοχονδρίων και την οξειδοαναγωγική κατάσταση κάθε ομάδας. Τα κύτταρα της ομάδας G1 παρουσιάζουν συσσώρευση ενδιάμεσων μεταβολιτών της γλυκόλυσης λόγω δυσλειτουργίας των μιτοχονδρίων, ενώ η λειτουργική αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και η βελτιωμένη οξειδοαναγωγή της ομάδας G2 εξισορροπεί τη διαταραχή Warburg. Το μεταβόλομα και των δύο ομάδων παρουσιάζει αφθονία επιγενετικών τροποποιητών. Το μεταβόλομα της ομάδας G1 και G2 διαφέρει και τελικά καθορίζει τον κλινικό φαινότυπο του ΜΔΣ, καθώς και το δυναμικό για κακοήθη μετατροπή.Συμπέρασμα: Τα ευρήματά μας προτείνουν ότι ο διαταραγμένος μεταβολισμός συμμετέχει στην παθογένεση του συνδρόμου και καθορίζει επίσης τη βαρύτητα της νόσου. Προτείνουμε επίσης ότι αυτές οι βιοενεργητικές μεταβολές χαρακτηρίζουν και οδηγούν τη λευχαιμική μετατροπή. Τα δεδομένα μας δεν παρέχουν απλά μια νέα θεώρηση στην παθοφυσιολογία των ΜΔΣ, αλλά τροποποιούν και την επικρατούσα άποψη για τη βιολογία της σχετιζόμενης με ΜΔΣ ΟΜΛ.