Effect of BSA on TGFβ1 – induced fibroblast to myofibroblast transition of human bronchial fibroblasts derived from asthmatic and non-asthmatic patients

Astma oskrzelowa jest przewlekłą chorobą dróg oddechowych, która charakteryzuje się zmianami strukturalnymi oskrzeli, tzw. „remodelingiem”, który prowadzi do zwłóknienia ściany dróg oskrzeli. Istotnym zjawiskiem występującym w przebudowie dróg oskrzeli jest proces fenotypowego przejścia fibroblastów w miofibroblasty (FMT), a jednym z czynników wywołujących tę transformację jest TGFβ. Badania przeprowadzone przez Michalik i wsp. wykazały nasilony potencjał procesu FMT indukowanego TGFβ1 w fibroblastach oskrzelowych pochodzących od astmatyków (HBF AS) w porównaniu do fibroblastów wyizolowanych od osób niechorujących na astmę (HBF NA). Ponadto, Siddiqui i wsp. wykazali, że BSA zdolne jest do związania się z receptorem dla TGFβ, co skutkuje aktywacją szlaku sygnałowego TGFβ/Smad w szczurzych komórkach płuc. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu BSA na indukowane przez TGFβ1 fenotypowe przejście fibroblastów oskrzelowych z grup AS i NA w miofibroblasty w warunkach hodowli in vitro. Na podstawie uzyskanych wyników badań (przeprowadzonych z wykorzystaniem barwień immunocytofluorescencyjnych, analiz Western blot i testów immunoenzymatycznych) stwierdzono, że obecne w pożywce hodowlanej BSA (w stężeniu 1-5%) obniża potencjał FMT w HBF z grup AS i NA. Spadek ten był obserwowany w znacznie większym stopniu w HBF izolowanych od astmatyków. Wykazano, że BSA wpływa na kanoniczną ścieżkę sygnałową TGFβ/Smad, powodując spadek fosforylacji białek Smad2 oraz obniżenie translokacji tych białek do jądra komórkowego (analizy Western blot, barwienia immunocytofluorescencyjne). Co więcej, BSA powoduje spadek ilości receptora dla TGFβ w fibroblastach AS (analiza Western blot), co sugeruje, że badane białko może wpływać na internalizację TGFβR drogą endocytozy z udziałem kaweoli, kierującą receptor do degradacji. Dalsze badania (pomiary fluorymetryczne intensywności fluorescencji BSA-Alexa488) potwierdziły obecność endocytozy przez kaweole w HBF AS, a także wykazały większą intensywność pobierania znakowanego BSA przez te komórki w porównaniu z HBF NA. Niniejsze badania wymagają kontynuacji, której celem będzie lepsze zrozumienie mechanizmu działania BSA na indukowany TGFβ1 proces FMT, który uczestniczy w przebudowie ścian oskrzeli w astmie.

Bronchial asthma is a chronic respiratory disease characterized by structural changes on bronchial wall, so-called remodeling, that leads to bronchial wall fibrosis. Fibroblast to myofibroblast transition (FMT) is a key phenomenon that occurs during the airway remodeling, and the one of the factor involved in this process is TGFβ1. Studies by Michalik et al. have demonstrated higher efficiency of TGFβ1-induced FMT in human bronchial fibroblasts derived from asthmatics (HBF AS) compared to fibroblasts derived from non-asthmatic subjects (HBF NA). Moreover, Siddiqui et al. have shown that BSA is capable to bind to the TGFβ receptor, resulting in activation of the TGFβ /Smad signaling pathway in rats’ lung cells.Therefore the aim of this study was to investigate the effect of BSA on the TGFβ1-induced fibroblasts to myofibroblasts differentiation in HBFs AS and NA in culture.The results have shown that the BSA (1-5% concentration) significantly attenuates TGFβ1- induced FMT in HBFs derived from asthmatic and non-asthmatic patients. Decreased of FMT efficiency was grater in “asthmatic” HBFs (immunofluorescence staining, immunoblotting, enzyme immunoassay). After treatment with BSA, decrease of p-Smad2 level and reduction of nuclear translocation of p-Smad2 was observed (immunoblotting, immunofluorescence staining). Furthermore, the investigated substance decrease in the amount of TGFβ receptor, suggesting that BSA effects on endocytosis via caveolae which facilitates the degradation of TGFβ receptors and therefore turnoff of TGFβ/Smad signaling. Studies have also shown greater uptake intensity of the labeled BSA in “asthmatic” HBF populations as compared to HBF derived from “non-asthmatics” (fluorimetric measurement of BSA-Alexa488).The more complex study is needed to understand the effect of BSA on FMT, which occurs in airway redomeling in asthma.