Udział ścieżek endocytozy w regulacji sygnalizacji TGF-β1/Smad oraz procesie fenotypowego różnicowania fibroblastów oskrzelowych pozyskanych od osób chorych na astmę i osób, u których nie zdiagnozowano astmy

Astma jest powszechną przewlekłą chorobą zapalną dolnych dróg oddechowych, charakteryzującą się przebudową (remodelingiem) ścian drzewa oskrzelowego. Miofibroblasty są kluczowymi komórkami efektorowymi w procesie remodelingu dróg oddechowych i charakteryzują się ekspresją izoformy α aktyny mięśni gładkich (αlfa-SMA). TGF-β jest jednym z najsilniejszych regulatorów przebudowy dróg oddechowych. Stwierdzono, że intensywność indukowanego przez TGF-β1 różnicowania fibroblastów w miofibroblasty (FMT) in vitro jest znacznie wyższa w komórkach pozyskanych od pacjentów chorujących na astmę niż w fibroblastach od osób, u których tego schorzenia nie zdiagnozowano. Doniesienia naukowe wskazują, że sposób internalizacji receptorów TGF-β (po związaniu liganda) może zwiększać (pęcherzyki klatrynowe) aktywację transkrypcyjnej odpowiedzi komórki z udziałem białek Smad, lub ją hamować (internalizacja poprzez domeny błonowe związane z tratwami lipidowymi). Celem przeprowadzonych badań było zbadanie roli endocytozy w modulacji sygnalizacji od TGF-β1 w populacjach HBF pozyskanych od osób chorych na astmę oraz osób, u których nie stwierdzono żadnych schorzeń dróg oddechowych. Uzyskane wyniki wskazują, że nystatyna (związek rozbijający kaweole) nie zmienia indukowanej przez TGF-β1 fosforylacji białka Smad2, jego translokacji do jądra oraz FMT w fibroblastach pochodzących z obu badanych grup. Dynazor (inhibitor endocytozy z udziałem pęcherzyków opłaszczonych klatryną) nie zmienia poziomu fosforylacji białka Smad2, w fibroblastach stymulowanych TGF-beta1 ale częściowo zmniejsza poziom translokacji jądrowej białka p-Smad2 w HBF z obu badanych grup. Obserwowany efekt jest znacząco silniejszy w komórkach pochodzących od astmatyków. Natomiast amilorid (inhibitor makropinocytozy) znacznie zmniejsza zarówno jądrową translokację białka p-Smad2 jak i intensywność FMT, oraz ekspresję alfa-SMA w HBF pochodzących od osób z astmą w porównaniu z HBF z grupy NA. Zahamowanie makropinocytozy w HBF od astmatyków z użyciem wortmaniny i cytochalazyny D potwierdziły wcześniej uzyskane wyniki. Dane te sugerują, że makropinocytoza odgrywa ważną rolę w regulacji sygnalizacji od TGF-β1 w HBF pozyskanych z grupy AS. Dalsze badania mające na celu poznanie mechanizmów odpowiedzialnych za różnice między HBF pochodzącymi od osób chorych na astmę oraz osób niechorujących na astmę może pomóc w opracowaniu nowych strategii w leczeniu tej choroby.

Asthma is very common chronic inflammatory disease of lower respiratory tract. Structural changes in bronchial wall (remodelling) has been recently believed to be as important as inflammation during asthma development. Myofibroblasts are a key effector cells in process of airway remodelling. Those cells have contractile phenotype and contain α smooth muscle actin (α-SMA). TGF-β is one of the most potent regulators of airway remodelling. The major signalling pathway of TGF-β is through cytoplasmic Smad proteins, which are mediating profibrotic gene expression (including α-SMA). It was demonstrated that the intensity of TGF- β1 -induced fibroblast to myofibroblast transition (FMT) in vitro was strongly enhanced in asthmatic as compared to non-asthmatic HBFs. Clathrin-mediated endocytosis has been shown to promote TGF-β1-induced Smad activation and transcriptional responses, whether internalization of TGF-β receptors through caveolae/lipid rafts turnoff of TGF- β1 signalling. Therefore the aim of this study was to investigated the role of endocytosis in modulation of TGF- β1 signalling in asthmatic and non-asthmatic HBFs. The results show that nystatin (caveolae disrupting agent) does not change the TGF- β1 –induced Smad phosphorylation, p-Smad2 nuclear translocation and FMT in fibroblasts derived from both study groups. Dynasore (an inhibitor of clatrin-mediated endocytosis) does not change level of Smad2 phosphorylation in both study groups, although significantly reduces p-Smad2 nuclear translocation and FMT in asthmatic-derived fibroblasts. In contrast, amiloride (an inhibitor of macropinocytosis) significantly reduces both the nuclear translocation of p-Smad and FMT intensity in TGF-β1 - stimulated HBFs derived from asthmatics in comparison to their counterparts from non-asthmatics. What is more another inhibitors of macropinocytosis - wortmannin and cytochalasin D also diminish nuclear translocation of p-Smad2 only in asthmatic derived HBFs.This data suggest that actin cytoskeleton organization, and therefore macropinocytosis may have an important role in regulation of TGF-β1 signalling in asthmatic HBFs. Prospectively, further research aimed to identify mechanisms responsible for the differences between HBFs derived from healthy and asthmatic subjects may help to develop new therapeutic strategies against asthma.