Regolazione farmacologica della trasduzione del segnale e dell'espressione genica nella patologia infiammatoria della cute e del rene

Data inizio
1 gennaio 2002
Durata (mesi) 
36
Responsabili (o referenti locali)
Menegazzi Marta Vittoria
Parole chiave
STAT-1 ; INTERFERONE-GAMMA ; CHERATINOCITI ; CELLULE MESANGIALI ; INFIAMMAZIONE

In molte malattie infiammatorie, le citochine prodotte dai linfociti T helper e le cellule effettrici attivate da questi sono generalmente considerate responsabili dei danni morfologici e funzionali.
A) Ruolo delle citochine nella glomerulonefrite.
Le citochine prodotte dai linfociti T helper (Th1) giocano un ruolo patogenetico in alcuni tipi di glomerulonefrite, come nella glomerulonefrite da IgA, nella nefrite di Heymann e nella nefrite da Lupus (1-3). La nefropatia da IgA è una delle forme più comuni di glomerulonefrite primaria dell’adulto, ed è caratterizzata da deposizione di IgA con conseguente espansione e proliferazione mensangiale. Un recente studio (1) dimostra che il rapporto tra interferone-gamma (IFN-gamma), rappresentativo delle citochine Th1, e interleuchina 10 (IL-10), rappresentativa delle citochine Th2, era significativamente più alto in pazienti con disfunzione renale rispetto a quello di soggetti sani. Oltre all’attivazione di linfociti T citotossici, natural killer e macrofagi, l’IFN-gamma modifica il fenotipo delle cellule renali residenti, inducendo l’espressione del complesso di istocompatibilità (MHC) di classe I e II, della molecola di adesione intracellulare (ICAM-1) (5-6), dell’ossido nitrico sintasi di tipo inducibile (iNOS) (7) e di chemokine (8). Questi effetti portano all’insorgenza e alla progressione del processo infiammatorio del glomerulo. Inoltre, nella glomerulonefrite, anche il fattore di crescita derivante dalle piastrine (PDGF) (9), l’angiotensina II (Ang-II) (10) e le leptine (11) sembrano partecipare allo sviluppo della proliferazione mesangiale e della glomerulosclerosi. Sia PDGF, che Ang-II o leptina inducono l’attivazione del trasduttore di segnale e attivatore della trascrizione-1 (STAT-1) (12-13, 11). Le lesioni infiammatorie mesangiali potrebbero essere significativamente migliorate bloccando l’attivazione di STAT-1 e quindi la trasduzione del segnale di questi fattori di crescita. Altre citochine infiammatorie rilasciate nella glomerulonefrite, come Tumor Necrosis Factor (TNF-alfa) e interleuchina 1 (IL-1-beta), possono fungere da fattori di crescita autocrini per le cellule del glomerulo (14-15). L’azione congiunta di queste citochine con l’IFN-gamma, e l’aumentata espressione di MHC, iNOS, ICAM-1, porta ad un peggioramento del danno renale (15). L’induzione genica mediata da TNF-alfa e IL-1-beta richiede l’attivazione del fattore trascrizionale NF-kB (16). Un utile strumento per modulare il processo infiammatorio in corso di malattie del glomerulo può essere rappresentato dall’uso di inibitori dell’attivazione di NF-kB (17). Infine, l’interleuchina-6 (IL-6) prende parte al processo infiammatorio e stimola la proliferazione mesangiale attraverso molteplici vie di trasduzione del segnale tra cui l’attivazione di MAPkinasi, STAT-1 e STAT-3 (18-19); quindi, la soppressione dello stimolo dato dall’IL-6 può contribuire al controllo della risposta infiammatoria.
B) Ruolo delle citochine nelle malattie infiammatorie della cute.
Nella cute, i cheratinociti fungono sia da bersaglio che da modulatori delle funzioni delle cellule T. Il “crosstalk” tra le cellule T infiltrate e le cellule cutanee residenti è importante per l’insorgenza e la regolazione di molte patologie della cute come la psoriasi, e le dermatiti allergica e da contatto. In queste condizioni, infatti, i linfociti T infiltrati, attraverso il rilascio di molteplici linfochine, attivano i cheratinociti dell’epidermide che diventano una sorgente di mediatori dell’infiammazione portando all’amplificazione della risposta immune (20). In particolare l’IFN-gamma e il TNF-alfa inducono i cheratinociti ad esprimere iNOS, citochine (IL-1, TNF e GM-CSF), molecole di superficie (ICAM-1 e MHC di classe I e II) e chemochine (IP-10, RANTES) essenziali per il reclutamento nella cute e per l’attivazione di specifiche subpopolazioni leucocitarie (21). Si e visto, inoltre, che i cheratinociti provenienti da pazienti affetti da dermatite atopica o psoriasis mostravano, in risposta a citochine proinfiammatorie, un’aumentata produzione delle chemochine RANTES e IP-10 (22). Oltre a modulare e ad amplificare la risposta infiammatoria cutanea, i cheratinociti sono un importante bersaglio della citotossicità mediata da linfociti T, infatti, dopo trattamento con IFN-gamma, i cheratinociti esprimono MHC di classe II, ICAM-1 e l’antigene Fas divenendo così suscettibili alla morte cellulare provocata da Th1 e Tc e mediata da FasL e e perforina (23). Giacché l’IFN-gamma risulta essere un importante mediatore delle patologie cutanee, il blocco della sua trasduzione del segnale rimane un importante bersaglio per disegnare strategie preventive e/o terapeutiche più efficaci.
C) Trasduzione del segnale mediata da IFN-gamma.
La via di trasduzione del segnale da IFN-gamma è ben conosciuta. Dopo stimolo con la citochina, le Janus tirosino kinasi (JAKs) vengono attivate e fosforilano in tirosina molecole STAT-1. Omodimeri STAT-1s traslocano nel nucleo, dove si legano a specifiche sequenze del DNA presenti sulle regioni promotrici di geni inducibili da IFN-gamma, e dirigono la trascrizione genica (24). Anche la regione al c-terminale di STAT-1, comprendente la serina 727, che viene fosforilata da Raf1/MAP kinasi, è importante per la sua capacità transattivante (25). Gli studi fatti su topi difettivi per il gene STAT-1 dimostrano che STAT-1 è essenziale per la risposta all’IFN-gamma (26). Poche molecole si sono dimostrate capaci di inibire STAT-1. La Fluradabine, un analogo dei nucleosidi usata nel trattamento di tumori ematologici, inibisce questo fattore trascrizionale in linfociti umani inibendo la sintesi della proteina STAT-1 (27). Recentemente (28), si è cercato di inibire la risposta all’IFN-gamma in cellule mesangiali mediante trasferimento di un gene difettivo di STAT-1. Inoltre, poiché membri della famiglia di geni soppressori del segnale indotto da citochine (SOCS) possono bloccare la risposta mediata da IFN-gamma, l’aumento dell’espressione delle SOCSs in cheratinociti transfettati, si è dimostrata essere un approccio utile ad impedire l’azione dell’IFN-gamma in queste cellule (29); e l’aumentata espressione di SOCS-1 è risultata proteggere le cellule beta-pancreatiche dal danno indotto dalla citochina (30-31). Nonostante ciò, è ancora difficile l’uso generalizzato di mutanti STAT-1 o di geni SOCSs mediante terapia genica, perciò, è raccomandabile anche lo sviluppo di un approccio farmacologico. In un recente lavoro (32), noi abbiamo mostrato che l’epigallocatechina gallato (EGCG), polifenolo estratto dal te verde, sopprime l’attivazione di STAT-1, indotta da IFN-gamma, inibendo la sua fosforilazione. Inoltre, i valori fisiologicamente rilevanti di IC50 dell’estratto da te verde nell’inibire l’attivazione di STAT-1 in cellule tumorali umane di origine epiteliale, fa dei polifenoli estratti da te verde dei promettenti agenti terapeutici come modulatori di questo fattore trascrizionale; tuttavia, il meccanismo d’azione non è ben conosciuto: questi composti potrebbero inibire le JAKs e le MAPKs o attivare tirosino fosfatasi specifiche. Altri composti naturali (Devil’s Claw, Ginkgo Biloba, Artichoke, St. John’s Wort, Glycyrrhetinic Acid) potrebbero modulare la trasduzione del segnale delle citochine pro-infiammatorie inibendo l’attività di kinasi e fattori trascrizionali. Non ci sono studi sugli effetti di questi composti sull’attivazione delle STATs, mentre, nostri risultati preliminari sembrano indicare per alcuni di essi una possibile azione inibitoria. L’inibizione delle STATs e altri fattori trascrizionali che cooperano nella promozione del processo infiammatorio può portare alla soppressione dell’espressione di molti geni importanti per malattie a patogenesi infiammatoria.

Enti finanziatori:

Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca
Finanziamento: assegnato e gestito dal Dipartimento

Partecipanti al progetto

Anna Rosa Ciampa
Marta Vittoria Menegazzi
Professore associato

Attività

Strutture