Cribratge biomecànic per a la identificació de potencials dianes en la fibrosi pulmonar

Resumen

Nombroses malalties resulten d’una alteració de las propietats mecàniques dels teixits i/o d’una alteració en la resposta cel·lular a les forces (mecanotransducció). La fibrosi es el paradigma de la mecànica tissular alterada, caracterizant-se per una excessiva acumulació de matriu extracel·lular (MEC) que destrueix l’arquitectura de l’òrgan. La fibrosi pulmonar idiopàtica (FPI) és una forma de malaltia pulmonar intersticial (MPI) de causa desconeguda i molt mal pronòstic, amb una supervivència del 30-50% als 5 anys. En aquest treball s’ha desenvolupat una estratègia de cribratge biomecànic que s’ha aplicat l’estudi de la FPI per identificar gens mecanosensibles potencialment rellevants com a dianes terapèutiques. Es van cultivar fibroblasts pulmonars primaris, la cèl·lula responsable del remodelat i enduriment de la MEC, en substrats coberts de col·lagen I de 5 rigideses distintes al llarg del rang fisiopatològic del pulmó, des de la normal (<1 kPa) fins la pròpia de la fibrosi (~30-40 kPa) i en presència de TGF-?. Es van incloure 3 classes de fibroblasts: FPI, control i MPI distintes de la FPI i es va realitzar un perfilat transcripcional mitjançant microarrays d’expressió. S’ha definit el mecanotranscriptoma dels fibroblasts pulmonars, format per 63 gens mecanosensibles, la transcripció dels quals està controlada pels canvis en les propietats mecàniques de la MEC. Un 57% dels gens van ser sobreexpressats amb l’enduriment i 21 gens van discriminar entre la FPI i las altres dos classes de fibroblasts. Para entendre las xarxes reguladores associades al mecanotranscriptoma, es va construir l’interactoma dels seus components, el qual va revelar tres xarxes emergents, les quals poden ser rellevants per entendre l’adaptació de les cèl·lules a l’enduriment del substrat en la FPI i en la mecanobiologia en general: 1) elements del citoesquelet i les fibres d'estrés, 2) quinases MAPK i les seves fosfatases i 3) proteïnes relacionades amb el factor de creixement similar a la insulina (IGF) i proteases del sistema de fibrinòlisi. Després de validar l’expressió a nivell de mRNA i de proteïna de diversos candidats del mecanotranscriptoma, es van caracteritzar diversos aspectes de la proteïna d’unió al factor de creixement similar a la insulina 3 (IGFBP-3). La concentració d’IGFP-3 secretada pels fibroblasts va ser distintivament superior en els fibroblasts de FPI. Per altra banda, amb l’enduriment del substrat es va detectar un factor de mecanosensibilitat de l’odre 3X en totes les classes de fibroblasts, mentre que el TGF-? la va induir 150 vegades. L’efecte dels dos factors va ser independent, mentre que la seva combinació va potenciar sinèrgicament els nivells d’IGFBP-3. L’efecte de la duresa del substrat en l’acumulació d’IGFBP-3 va ser independent de la senyalització a través del receptor de TGF-?. Per altra banda, els efectes van ser dependents del receptor de col·lagen integrina ?1. Aquests resultats mostren que la IGFBP-3 es una proteïna important en la fibrogènesi pulmonar mediada por l’enduriment, que portaria a una acumulació de MEC i a la destrucció de l’arquitectura del teixit.