HIPERSECREȚIA DE MUCUS ȘI BOALA RESPIRATORIE CRONICĂ

Hipersecreția de mucus în căile respiratorii este un factor important care contribuie la morbiditate și mortalitate la mulți pacienți cu boli pulmonare cronice severe, cum ar fi boala pulmonară obstructivă cronică (BPOC), astmul și fibroza chistică.35 Excesul de mucus în căile respiratorii poate limita fluxul de aer; iar prezența acestuia este un factor de risc deosebit pentru acei pacienți cu BPOC care sunt predispuși la infecții toracice. BPOC este o boală inflamatorie cronică severă a tractului respirator care cuprinde trei afecțiuni, și anume bronșita cronică (hipersecreție de mucus îndelungată a căilor respiratorii), boala căilor respiratorii mici și emfizemul.36 Este în creștere la nivel mondial în ceea ce privește prevalența și povara economică.37,38 În BPOC, pacienții cu hipersecreție cronică de mucus au un risc semnificativ crescut de spitalizare și de deces în comparație cu pacienții fără o componentă bronșică marcată.39,40 Tratamentele actuale pentru BPOC sunt paliative și nu opresc progresia bolii,41 și nu există un tratament specific pentru hipersecreția de mucus.42 În absența unui tratament eficient pentru orice aspect al fiziopatologiei BPOC, se justifică dezvoltarea de tratamente pentru hipersecreția de mucus. Capacitatea de a elimina mucusul din plămâni, prin mișcarea ciliilor căilor respiratorii, depinde de viscozitatea și elasticitatea acestuia. Aceste proprietăți sunt determinate de proporția de glicoproteine de mucină, în greutate, pe care o conține mucusul.43 MUC5AC și MUC5B sunt principalele mucine atât în secrețiile normale, cât și în cele patologice ale căilor respiratorii umane.44 La pacienții cu BPOC, nivelurile de mucine MUC5AC și MUC5B sunt crescute în mucusul respirator, deși proporțional se secretă mai multă MUC5B.45 Mucinele sunt secretate în căile respiratorii de către celulele caliciforme din epiteliu și de către glandele seromucoase din submucoasă.43 O posibilitate de inhibare a secreției de mucus este de a utiliza activitatea inhibitoare a endopeptidazelor neurotoxinei clostridiale asupra fuziunii veziculelor, direcționată către celulele secretoare de mucină din căile respiratorii folosind un ligand de direcționare adecvat.

Pentru a investiga dacă o endopeptidază clostridială țintită în mod corespunzător ar cliva proteinele SNARE în celulele epiteliale respiratorii umane și, astfel, ar inhiba secreția de mucus, a fost generată o proteină de fuziune dintr-o genă recombinantă care codifică domeniul LHN al BoNT/C și EGF, denumită EGF-LHN/C, pentru a ținti receptorii EGF de pe celulele secretoare de mucină.34 EGF a fost selectat ca ligand prototip pentru crearea unei astfel de proteine de fuziune, deoarece receptorii EGF sunt prezenți pe celulele epiteliale respiratorii umane46,47 și sunt suprareglați în epiteliul căilor respiratorii ale pacienților cu astm și BPOC,48 precum și ale fumătorilor.49 Proteina de fuziune recombinantă EGF-LHN/C a scindat proteina SNARE relevantă syntaxin într-o linie celulară mucoepidermoidă metastatică umană, celulele H292, in vitro, într-un mod dependent de concentrație.34 Pretratarea celulelor H292 cu EGF-LHN/C inhibă eliberarea stimulată de mucină ca răspuns la un stimul combinat de EGF și factor de necroză tumorală-α (TNFα) într-un mod dependent de concentrație, cu o IC50 de aproximativ 0,4 nM (Fig. 28-1). Acest lucru se compară foarte bine cu efectul inhibitor raportat anterior al EGF-LHN/C asupra eliberării stimulate de mucină de către o altă linie celulară epitelială respiratorie, linia celulară alveolară umană de tip II A549, ca răspuns la același stimul.34 În ambele tipuri de celule, nu a existat niciun efect detectabil al EGF-LHN/C asupra nivelului bazal de secreție de mucină. Inhibarea secreției de mucină de către EGF-LHN/C se datorează administrării direcționate a activității sale endopeptidazei prin intermediul receptorului EGF și nu este rezultatul citotoxicității celulare sau al antagonismului sau downreglementării receptorilor.34 EGF-LHN/C este, de asemenea, capabil să inhibe eliberarea stimulată de mucină de către celulele A549 ca răspuns la un cocktail stimulator de citokine, o combinație de 1 ng/mL de interferon (IFN)-γ, TNFα și interleukină (IL)-1β, numită cytomix (Fig. 28-2). Astfel, efectul EGF-LHN/C asupra eliberării de mucină stimulată din celulele epiteliale respiratorii este independent de natura exactă a stimulului utilizat. Examinarea histologică arată că mucina este reținută în interiorul celulelor tratate (Fig. 28-3). Celulele de control conțin mucină intracelulară colorată, în timp ce celulele stimulate prezintă o colorare net redusă, ceea ce indică secreția de mucină. Celulele stimulate și pretratate cu EGF-LHN/C prezintă o colorație intracelulară reținută, ceea ce indică inhibarea secreției de către EGF-LHN/C. Pentru a evalua răspunsul celulelor la o astfel de retenție intracelulară a mucinei, s-a măsurat efectul pretratamentului cu EGF-LHN/C asupra nivelului ARNm MUC5AC ca indicator al sintezei mucinei. Pretratamentul cu EGF-LHN/C este asociat cu o inhibiție dependentă de concentrație a expresiei ARNm MUC5AC indusă de EGF-TNFα, cu o valoare IC50 de ∼0,1 nM (Fig. 28-4). Ca și în cazul inhibării eliberării de mucină stimulată din celule, acest efect al EGF-LHN/C se datorează transmiterii direcționate a activității sale de endopeptidază prin intermediul receptorului EGF, deoarece nici un LHN/C căruia îi lipsește un ligand EGF pentru a-l direcționa către receptorul EGF, nici o formă mutantă a proteinei de fuziune în care domeniul endopeptidazei a fost inactivat prin modificarea a trei reziduuri din regiunea catalitică (EGF-TE-LHN/C) nu inhibă expresia ARNm MUC5AC. Acest efect al EGF-LHN/C asupra expresiei ARNm MUC5AC sugerează existența unui posibil mecanism de reacție negativă între eliberarea de mucină și sinteza de mucină în celulele epiteliale respiratorii și, de asemenea, că expresia genei se reduce ca răspuns la inhibarea secreției de către o endopeptidază clostridială recombinantă.

Proteinele de fuziune ale endopeptidazei clostridiale recombinate care pot inhiba secreția de mucus, așa cum este exemplificat de EGF-LHN/C, au potențialul de a fi dezvoltate ca proteine terapeutice pentru tratamentul BPOC, bronșitei cronice, fibrozei chistice și altor afecțiuni respiratorii cronice care implică o producție excesivă de mucus în căile respiratorii. Longevitatea activității proteinei ar însemna că produsul nu ar trebui să fie inhalat decât foarte rar, ceea ce îl face foarte potrivit pentru tratamentul bolilor respiratorii cronice de acest tip.

.