Jak ADM wpływa na funkcję mitochondriów w MSCs u pacjentów z łuszczycą?
Badanie eksperymentalne przeprowadzone przez zespół naukowców z Università Politecnica delle Marche zbadało wpływ adalimumabu (ADM) na funkcję mitochondriów w mezenchymalnych komórkach macierzystych (MSCs) izolowanych od pacjentów z łuszczycą. Badanie to dostarcza nowych informacji na temat mechanizmów działania tego powszechnie stosowanego inhibitora TNF-α.
Analizie poddano mezenchymalne komórki macierzyste izolowane ze skóry sześciu pacjentów z umiarkowaną do ciężkiej łuszczycą plackowatą (PSO-MSCs) oraz sześciu zdrowych osób stanowiących grupę kontrolną (C-MSCs). Pacjenci z łuszczycą byli wcześniej nieodpowiadający na konwencjonalne metody leczenia, w tym kortykosteroidy miejscowe, retinoidy, pochodne witaminy D3, cyklosporynę, metotreksat oraz fototerapię. Diagnoza łuszczycy została postawiona przez doświadczonego dermatologa według reguły 10: zajęcie powierzchni ciała (BSA) >10%, wskaźnik PASI >10 oraz wskaźnik jakości życia w dermatologii (DLQI) >10.
- Adalimumab (ADM) normalizuje funkcje mitochondrialne tylko w warunkach spoczynkowych
- Komórki łuszczycowe (PSO-MSCs) charakteryzują się wydłużonymi i połączonymi mitochondriami
- ADM przywraca prawidłową ekspresję białka DRP1, ale tylko w warunkach podstawowych
- Lek nie zapobiega produkcji reaktywnych form tlenu (ROS) ani apoptozie w komórkach PSO-MSCs
- Efekty terapeutyczne ADM są niewystarczające do pełnego przywrócenia normalnej funkcji komórkowej
Czy modyfikacja mitochondrialna wpływa na reakcje prooksydacyjne i apoptozę?
Badanie wykazało, że przed zastosowaniem leku, komórki PSO-MSCs charakteryzowały się bardziej wydłużonymi i wzajemnie połączonymi mitochondriami w porównaniu do komórek kontrolnych. Co istotne, ekspozycja na stres oksydacyjny (H₂O₂) lub stymulację prozapalną (LPS) nie zmieniała znacząco morfologii mitochondriów w PSO-MSCs, sugerując rozwiniętą odporność tych struktur na stres, prawdopodobnie jako adaptacyjną odpowiedź na przewlekłe środowisko zapalne charakterystyczne dla łuszczycy.
Leczenie adalimumabem przywracało prawidłową morfologię mitochondriów w PSO-MSCs w warunkach spoczynkowych. Jednakże w warunkach stresowych lek nie zapobiegał zmianom mitochondrialnym – dodatkowy stres przywracał patologiczne poziomy parametrów mitochondrialnych, takich jak współczynnik kształtu, stosunek aspektu, liczba rozgałęzień i połączeń między nimi. Podobny trend obserwowano podczas analizy innych funkcji mitochondrialnych – ADM nie przeciwdziałał produkcji reaktywnych form tlenu (ROS) w odpowiedzi zarówno na H₂O₂, jak i LPS.
Analiza ekspresji białek zaangażowanych w fuzję i rozszczepienie mitochondriów wykazała obniżoną regulację DRP1 w PSO-MSCs, co jest zgodne z wcześniejszymi badaniami raportującymi zmniejszoną ekspresję DRP1 w keratynocytach łuszczycowych. W warunkach podstawowych leczenie ADM zwiększało ekspresję DRP1 do poziomów fizjologicznych, jednak efekt ten był całkowicie zniesiony po stymulacji H₂O₂ i LPS.
Obniżona ekspresja DRP1 jest zazwyczaj związana z niskim wskaźnikiem apoptozy obserwowanym w keratynocytach, jednak trend ten nie był odzwierciedlony w PSO-MSCs. Ta pozorna sprzeczność może być wyjaśniona bardziej złożoną regulacją DRP1 w komórkach niezróżnicowanych. Wcześniejsze badania wykazały, że mysie komórki macierzyste mają niższy próg apoptotyczny mitochondriów, co czyni je bardziej wrażliwymi na śmierć komórkową. Ta zwiększona podatność na apoptozę była powiązana ze zmniejszonym podziałem mitochondrialnym z powodu zredukowanej aktywności DRP1, co jest zgodne z obserwacjami z obecnego badania.
Istotne jest, że ADM nie zapobiegał apoptozie w PSO-MSCs. Wynik ten częściowo kontrastuje z wcześniejszymi doniesieniami, które wykazały, że ekspozycja na ADM w keratynocytach znacząco zwiększała aktywność kaspazy-3 i kaspazy-9 w porównaniu do nieleczonych kontroli. Kaspaza-3 aktywuje kaskadę kaspaz odpowiedzialnych za proteolityczne rozszczepienie enzymów komórkowych i białek strukturalnych – charakterystyczny element wewnętrznego mitochondrialnego szlaku apoptotycznego. Zatem, podczas gdy ADM wydaje się indukować apoptozę poprzez szlak mitochondrialny w keratynocytach, efekt ten nie jest powielany w komórkach niezróżnicowanych, takich jak MSCs.
Chociaż poziomy ekspresji BAK i BCL2 różniły się między C-MSCs i PSO-MSCs – wskazując na zaangażowanie mitochondrialnego szlaku apoptotycznego – leczenie ADM nie powodowało żadnych znaczących zmian w ich ekspresji przed ani po podaniu. Mitochondria z PSO-MSCs wykazywały wyższy poziom Ca²⁺ niż C-MSCs, zarówno w warunkach spoczynkowych, jak i po leczeniu H₂O₂ i LPS, wskazując na większą zdolność komórek łuszczycowych do akumulacji Ca²⁺ w macierzy mitochondrialnej. Leczenie ADM przywracało normalny mitochondrialny wychwyt Ca²⁺ tylko w warunkach spoczynkowych.
Wyniki badania wskazują na dysfunkcję mitochondrialną jako istotny czynnik w patogenezie łuszczycy. Ograniczona skuteczność adalimumabu w warunkach stresowych wyjaśnia, dlaczego u pacjentów może dochodzić do nawrotów choroby podczas okresów zwiększonego stresu, mimo stosowania leku. Odkrycia te sugerują potrzebę opracowania nowych terapii ukierunkowanych specyficznie na funkcje mitochondrialne w mezenchymalnych komórkach macierzystych (MSCs) u pacjentów z łuszczycą.
Jakie szlaki biochemiczne determinują odpowiedź na ADM?
Wcześniejsze badania wykazały, że ADM zwiększa aktywność dysmutazy ponadtlenkowej (SOD), zmniejszając tym samym uszkodzenia oksydacyjne w MSCs. Jednakże inne systemy antyoksydacyjne, takie jak transferaza glutationowa i katalaza, reagowały na ADM ogólnym zmniejszeniem aktywności. Prowadziło to do ogólnego spadku całkowitej zdolności neutralizacji wolnych rodników, szczególnie wobec rodników hydroksylowych i nadtlenoazotynu. Obecne wyniki wzmacniają dowody, że intensywna presja prooksydacyjna doświadczana przez łuszczycowe MSCs może być tylko częściowo złagodzona przez podanie ADM.
Zwiększony wychwyt wapnia jest uznawany za kluczowe zdarzenie w różnicowaniu keratynocytów. Podwyższone poziomy wewnątrzkomórkowego wapnia zaobserwowano również w PSO-MSCs; jednak leczenie ADM odwracało ten efekt tylko w warunkach podstawowych, a nie po stresie wywołanym H₂O₂ lub LPS. Obecnie brak jest opublikowanych danych na temat potencjalnych efektów ADM na wychwyt wapnia w łuszczycy, co utrudnia ocenę rozbieżnych mechanizmów między komórkami zróżnicowanymi a MSCs.
Badanie to podkreśla kluczową rolę MSCs we wczesnej patogenezie łuszczycy, wskazując na ich potencjał jako cele innowacyjnych strategii terapeutycznych. Wyniki sugerują, że ADM wywiera wpływ na MSCs, ale efekty te są niewystarczające do pełnego przywrócenia normalnej funkcji komórkowej lub odporności na stres. Wniosek ten jest zgodny z obserwacjami klinicznymi pokazującymi, że chociaż leczenie ADM prowadzi do poprawy objawowej u pacjentów, łuszczyca może nawracać w warunkach ostrego stresu.
Ponadto, wyniki wskazują na dysfunkcję mitochondrialną jako czynnik przyczyniający się do patogenezy łuszczycy, oferując wstępny wgląd w nieprawidłowe szlaki i cząsteczki sygnałowe, które mogą napędzać progresję choroby. Badanie to otwiera nowe perspektywy dla rozwoju terapii celowanych na funkcję mitochondrialną w MSCs u pacjentów z łuszczycą.
Podsumowanie
Badanie przeprowadzone na mezenchymalnych komórkach macierzystych (MSCs) pacjentów z łuszczycą wykazało, że adalimumab (ADM) częściowo normalizuje funkcje mitochondrialne w warunkach spoczynkowych, ale nie zapewnia ochrony w warunkach stresowych. Komórki łuszczycowe charakteryzowały się wydłużonymi i połączonymi mitochondriami oraz obniżoną ekspresją białka DRP1, co ADM przywracał do normalnego poziomu tylko w warunkach podstawowych. Lek nie zapobiegał produkcji reaktywnych form tlenu ani apoptozie w komórkach PSO-MSCs, a jego wpływ na wychwyt wapnia był ograniczony. Wyniki wskazują na dysfunkcję mitochondrialną jako istotny czynnik w patogenezie łuszczycy i sugerują potrzebę rozwoju nowych terapii ukierunkowanych na funkcje mitochondrialne w MSCs.
