Διερεύνηση των παθογενετικών μηχανισμών της πνευμονικής ίνωσης και του καρκίνου του πνεύμονα
Authors: Μπαρμπαγιάννη Ηλιάννα-Μαρία 
Published: January 2022

Η ιδιοπαθής πνευμονική ίνωση (IPF) είναι μια σπάνια θανατηφόρος μορφή διάμεσης πνευμονίας αγνώστου αιτιολογίας. Η νόσος χαρακτηρίζεται από αυξημένο πολλαπλασιασμό των ινοβλαστών και αυξημένη εναπόθεση κολλαγόνου στον πνεύμονα, που φυσιολογικά παράγεται στην επούλωση πληγών. Η παθογένεια παραμένει άγνωστη, ωστόσο παράγοντες κινδύνου (γενετικοί και περιβαλλοντικοί) φαίνεται να προκαλούν βλάβες στον πνεύμονα, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση των ινοβλαστών , την διαφοροποίηση τους σε μυο-ινοβλάστες , οι οποίοι παράγουν υπερβολική ποσότητας εξωκυττάριας μήτρας. Το 2015, ο FDA ενέκρινε 2 φάρμακα για τη θεραπεία της πνευμονικής ίνωσης, ωστόσο μέχρι στιγμής φαίνεται ότι δεν θεραπεύουν πλήρως, μειώνοντας τη θνητότητα, αλλά βελτιώνουν τις συνθήκες διαβίωσης των ασθενών.Για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της IPF χρησιμοποιείται το ζωικό μοντέλο της μπλεομυκίνης, το οποίο αναπαριστά τα βασικά χαρακτηριστικά της νόσου σε ζώα. Στα πλαίσια της έρευσης νέων πιθανών μορίων στόχων που θα μπορούσαν να συμβάλλουν στην εξέλιξη της νόσου, πραγματοποιήθηκε αρχικά μια μελέτη στην οποία έγινε προσπάθεια για βελτιστοποίηση του μοντέλου της μπλεομυκίνης. Ελέγχθηκαν δυο οδοί χορήγησης (ενδοτραχειακά και οροφαρυγγειακά) και διαφορετικές δόσεις μπλεομυκίνης και συγκρίθηκαν άμεσα για πρώτη φορά, χρησιμοποιώντας μια πληθώρα δοκιμασιών, συμπεριλαμβανομένων in vivo μετρήσεις πνευμονικής λειτουργίας που είναι εξαιρετικά σχετικές με την κλινική εικόνα. Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι η οδός ΟΑ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μια ασφαλής και αποτελεσματική εναλλακτική οδός χορήγησης BLM, επιτρέποντας στους ερευνητές να παράγουν εύκολα αναπαραγώγιμο ινωτικό προφίλ και σε συνδυασμό με ένα ευεργετικό προφίλ ασφάλειας που να αποφεύγει τις επεμβατικές χειρουργικές διαδικασίες, καθώς και τα συστηματικά αποτελέσματα των υψηλότερων δόσεων BLM. Επιπλέον, οι χαμηλές συγκεντρώσεις BLM που χρησιμοποιούνται θα επιτρέψουν τη δοκιμή φαρμάκων σε ζώα πολύ καλύτερου σχήματος, χωρίς να διακυβεύεται ένα στερεό ινωτικό προφίλ.Η αιτιοπαθογένεση παραμένει άγνωστη ωστόσο υπάρχουν παράγοντες κινδύνου γενετικοί αλλά και περιβαλλοντικοί παράγοντες, ανάμεσα σε αυτούς οι επιγενετικές τροποποιήσεις. Μελετήθηκαν σε επίπεδο έκφρασης mRNA όλα τα ένζυμα που επάγουν επιγενετικές τροποποιήσεις στα πλαίσια της πνευμονικής από μπλεομυκίνη ίνωση. Στη συνέχεια, η μελέτη επικεντρώθηκε στο γονίδιο Smyd3- μεθυλοτρανσφεράση ιστόνης , του οποίου η έκφραση αυξάνεται στους ινωτικούς πνεύμονες. Στη συνέχεια, το μοντέλο της μπλεομυκίνης εφαρμόστηκε σε διαγονιδιακά ποντίκια knock-out Smyd3 αλλά και στα ποντίκια ελέγχου. Ωστόσο ο φαινότυπος της ασθένειας δεν φάνηκε να αλλάζει όταν έγινε σίγηση του γονιδίου σε όλους τους ιστούς. Επιπρόσθετα, μελετήθηκε το γονίδιο Map3k8, και ο ρόλος του στα πλαίσια της πνευμονικής ίνωσης και διαπιστώθηκε ότι η MAP3K8 έχει κεντρικό ρόλο στην παθογένεση της IPF που περιλαμβάνει τη ρύθμιση της παραγωγής PGE2 που προκαλείται από Cox-2 στον πνεύμονα.Στη συνέχεια αναζητήθηκαν τα γονίδια των οποίων η έκφραση μεταβάλλεται στην IPF αλλά και στην PF. Από τα δεδομένα που προέκυψαν επικεντρωθήκαμε σε γονίδια που σχετίζονται με την εξωκυττάρια μήτρα και πιο συγκεκριμένα με το γονίδιο SH3PXD2A. Το γονίδιο SH3PXD2A κωδικοποιεί την πρωτεΐνη προσαρμογέα TKS5, που βασικός της ρόλος είναι η προώθηση της σηματοδότησης, μέσω σύνδεσης με διάφορες άλλες πρωτεΐνες, οι οποίες έτσι μπορούν να αλληλοεπιδράσουν μεταξύ τους. Η πρωτεΐνη αυτή εμπλέκεται, επίσης στην διαμόρφωση του κυτταροσκελετού της ακτίνης, που αποτελεί πρωταρχικό γεγονός στην διαφοροποίηση των ινοβλαστών πνεύμονα σε μυοϊνοβλάστες, καθώς και στην ικανότητα διείσδυσης ορισμένων καρκινικών κυττάρων. Επιπλέον, η TKS5 συμβάλλει στην ομοιόσταση της εξωκυττάριας μήτρας, μέσω της αλληλεπίδρασης της με τις μεταλλοπρωτεάσες Adams. Για πρώτη φορά λοιπόν, επιβεβαιώθηκε η αύξηση του mRNA σε αλλά και της πρωτεΐνης του γονιδίου SH3PXD2A/TKS5, σε ινοβλάστες μετά την επαγωγή του tgf-β1 με την μορφή των ποσοδωμάτων-rossettes. Ακόμα συνεντοπίστηκε η πρωτεΐνη cortactin που είναι μόριο του adhesome , γνωστός δείκτης των ποδοσωμάτων. Τα ποδοσώματα είναι γνωστό ότι μέσω των rossettes που δημιουργούν επάγουν την έκφραση μεταλλοπρωτεινασών και επάγουν την αποικοδόμηση της εξωκυττάριας μήτρας με στόχο τη μετανάστευση των κυττάρων. Στην πνευμονική ίνωση τα κύτταρα που μεταναστεύουν είναι οι μυο-ινοβλάστες με στόχο την ενίσχυση του ινωτικού προτύπου.Για αυτούς τους λόγους, μετά την γενετική δημιουργία των Tks5-conditional knock out αλλά και των ετερόζυγων ποντικών, εφαρμόστηκε σε αυτά το ινωτικό μοντέλο είτε in vitro είτε in vivo. Για τη περαιτέρω διερεύνηση και την ενδεχόμενη επίδραση της γενετικής στόχευσης στον ινωτικό φαινότυπο, πραγματοποιήθηκε επαγώμενη από μπλεομυκίνη πνευμονική ίνωση σε ετερόζυγα knock-out (Sh3pxd2atm1b) ποντίκια και στα αντίστοιχα ποντίκια ελέγχου. Η γενετική στόχευση οδήγησε σε βελτίωση του ινωτικού φαινοτύπου σε όλα τα πρωτόκολλα σε σχέση με τα ποντίκια αγρίου τύπου, όσον αφορά τη φλεγμονή, την συγκέντρωση του κολλαγόνου, την εκτίμηση της αναπνευστικής λειτουργίας. Το αποτέλεσμα αυτό θα μπορούσε να εξηγηθεί με βάση το ότι το Τks5 μετά την επαγωγή του tgf-β1 είναι βασικό συστατικό των ποδοσωμάτων και προάγει μέσω της Μmp9 την αποικοδόμηση της ECM και ενισχύει τη μετανάστευση. Άρα , η σίγηση του γονίδιου θα μπορούσε να εμποδίζει την μετανάστευση των μυοινοβλαστών με αποτέλεσμα τη βελτίωση της πνευμονικής ίνωσης.Συμπερασματικά, η κατά το ήμισυ γενετική σίγηση του γονιδίου Tks5 οδήγησε σε βελτίωση του πειραματικού μοντέλου της μπλεομυκίνης, ωστόσο απαιτούνται περισσότερες μελέτες όσον αφορά το μηχανισμό που οδηγεί σε αυτά τα αποτελέσματα. Φυσικά η μελέτη των ποδοσώματων στην πνευμονική ίνωση τόσο στους ανθρώπους αλλά και στα ποντίκια χρειάζεται περισσότερο διερεύνηση και άλλα συμπληρωματικά πειράματα, ώστε να διευκρινιστεί και να αποδειχθεί ο ρόλος των ποδοσωμάτων. Τέλος, η μελέτη αυτή βρίσκει περισσότερο ενδιαφέρον καθώς τα ποδοσώματα παίζουν σημαντικό ρόλο στον καρκίνο του πνεύμονα και η ίνωση είναι γνωστό ότι αποτελεί κίνδυνο εμφάνισης του καρκίνου του πνεύμονα.