Effects of fenofibrate on TGFβ1 – induced fibroblast to myofibroblast transition of human bronchial fibroblasts derived from asthmatic in culture

Astma jest przewlekłą choroba zapalną, na którą choruje coraz więcej osób na całym świecie. Jednym z głównych patologicznych procesów jest „remodeling”, który prowadzi do zwłóknienia ściany dróg oskrzeli. W proces ten zaangażowanych jest wiele komórek i wydzielanych przez nie czynników, między innymi miofibroblasty, powstałe w wyniku fenotypowego różnicowania fibroblastów (FMT). Głównym induktorem FMT jest TGF-β1. Zmiany w mikrośrodowisku komórek powstałe poprzez nadprodukcję ECM, są dodatkowym czynnikiem sprzyjającym FMT; przyczyniają się do zwiększenia adhezji, naprężenia komórki oraz zwiększonej ekspresji α-SMA (białka markerowego miofibroblastów).Celem niniejszej pracy było zbadanie mechanizmów działania fenofibratu na obniżenie indukowanego TGF-β1 procesu FMT w fibroblastach oskrzelowych pochodzących od astmatyków w hodowli in vitro. Z przeprowadzonych badań (z wykorzystaniem analiz Western blot, barwień immunocytofluorescencyjnych oraz testów immunoenzymatycznych) wynika, że fenofibrat w stężeniach 1-25 μM, powoduje zmniejszenie potencjału fenotypowego „różnicowania” HBF pochodzących od astmatyków. Obserwowany efekt wywołany jest działaniem fenofibratu na przekaz sygnału od TGFβ z udziałem kanonicznej ścieżki sygnałowej TGFβ/Smad (redukcja fosforylacji białka Smad2 oraz translokacji p-Smad2 do jądra komórkowego). Fenofibrat wpływa też na alternatywne drogi sygnalizacji od TGFβ z udziałem kinaz Akt i Erk ½ (analizy Western blot, wykazały obniżenie fosforylacji tych białek w HBF traktowanych fenofibratem). Co więcej, z wykorzystaniem testów immunoenzymatycznych ELISA wykazano, że badany związek wpływa na spadek poziomu Cx43 oraz fibronektyny (białka zaangażowane w proces FMT) oraz poziomu winkuliny i zmniejszenie powierzchni kontaktów zogniskowanych w populacjach HBF w hodowli. Ponadto stwierdzono, że fenofibrat obniża wewnątrzkomórkowe stężenie cholesterolu w populacjach HBF AS. Uzyskane wyniki jednoznacznie wskazują na plejotropowość działania fenofibratu na HBF pochodzące od astmatyków. Wyniki te przyczyniają się do głębszego poznania mechanizmu działania fenofibratu na indukowany TGF-β1 proces FMT, uczestniczący w przebudowie ścian dróg oddechowych u chorych na astmę. Wyniki te mogą też dać podstawy do opracowywania nowych strategii terapeutycznych umożliwiających efektywne hamowanie procesu przebudowy ściany oskrzeli w rozwoju astmy oraz innych chorób płuc, w których proces FMT odgrywa istotną rolę.

Bronchial asthma is a chronic inflammatory airway disease. Remodeling is the major pathological processes of asthma which leads to thickening of the bronchial wall. Fibroblast to myofibroblast transition (FMT) is a key process which occurs during the airway remodeling and the main inducer of this process is TGF-β1. Changes in cell microenvironment by over-production of ECM are an additional factor which induces FMT, contributing to increased adhesion, cell stress and increased α-SMA expression.The aim of this study was to investigate the effects of fenofibrate on the TGF-β1- induced FMT in human bronchial fibroblasts derived from asthmatic patients (HBFs), in culture. Obtained results have shown that fenofibrate (1-25 μM concentration), reduces the efficiency of TGF-β1-indiuced FMT in “asthmatic” HBFs (immunofluorescence staining, immunoblotting and enzyme immunoassay). This effect was observed to the action of fenofibrate on canonical TGFβ / Smad signaling pathway (reduction of Smad2 protein phosphorylation and p-Smad2 translocation to the cell nucleus). Fenofibrate also effects on non-canonical TGF-β signaling pathways (decreases Akt and Erk ½ kinases phosphorylation in HBF AS measured by immunoblotting). Moreover, the investigate substance effects on the protein involved in the FMT, decreases Cx43 and fibronectin (enzyme immunoassay) and also reduces vinculin level and the surface area of the focal contacts in dose-dependent manner (immunofluorescence staining). Furthermore, fenofibrate reduces intracellular cholesterol in HBF AS populations.These results clearly indicate the pleiotropy effects of fenofibrate on TGF-β1-induced FMT and contribute to a better understanding of the FMT mechanism involved in the airway remodeling in asthmatic bronchial fibroblasts. Obtained results may also provide the better development of new therapeutic strategies to effectively inhibit bronchial airway remodeling in asthma and other lung diseases in which the FMT process plays an important role.