Назад
Большая часть исследований склеродермии, заболевания соединительной ткани, вызывающего рубцевание, или фиброз, была посвящена увеличению количества белков, способствующих развитию фиброза у таких пациентов.
Исследовательская группа Медицинского университета Южной Каролины выбрала другую тактику и измерила уровень антифиброзного белка, катепсина L, у этих пациентов. Они сообщают в журнале Rheumatology, что у пациентов со склеродермией уровень этого антифибротического белка снижен, а имеющийся у них катепсин L находится в неактивном состоянии, что лишает его антифибротической функции.
"Я думаю, самое важное здесь то, что это новый угол зрения, с которого мы рассматриваем фиброз. Многие исследования сосредоточены на том, что является причиной развития фиброза. Мы же показываем, чего не хватает, что могло бы предотвратить фиброз", - рассказывает руководитель исследования Кэрол Фегали-Боствик.
Чтобы лучше понять фиброз, представьте его в виде качелей. На одной стороне находятся профибротические белки, которые способствуют развитию фиброза, а на другой - антифибротические белки, которые помогают обратить его вспять. Когда качели уравновешены, фиброз не возникает. Однако у пациентов со склеродермией на одну сторону качелей добавляется больше профибротических белков, что смещает баланс в пользу фиброза. Новое открытие показывает, что недостаточное количество антифибротических белков на другой стороне качелей также способствует развитию фиброза.
Фиброз возникает, когда избыток коллагена накапливается в пространстве, окружающем клетки. У пациентов со склеродермией фиброз развивается в коже и внутренних органах, что приводит к нарушению функции органов и в конечном итоге к их отказу, в результате чего у них остается мало вариантов лечения, кроме трансплантации. По словам Фегали-Боствик, основной причиной смерти пациентов со склеродермией является фиброз легких - примерно 40% таких пациентов не проживут более 10 лет. Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило новые препараты для лечения фиброза легких у таких пациентов. Однако эти препараты лишь замедляют прогрессирование фиброза, а не останавливают или обращают его вспять. "Они дают пациентам дополнительное время, но не являются лекарством. Вот почему срочно необходимы исследования новых вариантов лечения", - утверждает Фегали-Боствик.
В предыдущей работе Фегали-Боствик выявила мощный антифиброзный белок, эндостатин, который естественным образом вырабатывается организмом в ответ на фиброз. Когда ее группа исследовала жидкость из легких пациентов со склеродермией, эндостатин не был на уровне, способствующем уменьшению фиброза легких.
"По какой-то причине уровень эндостатина не достигает терапевтического уровня", - говорит Фегали-Боствик.
Исследователи хотел узнать, почему и решили изучить роль катепсина L, поскольку известно, что он необходим для высвобождения эндостатина. Ученые выделили образцы клеток из легких пациентов со склеродермией. Они также изучали образцы тканей в культуре, поскольку это более реалистично имитирует физиологические условия живого человеческого легкого. В ходе этих исследований они обнаружили, что в легких пациентов со склеродермией содержится меньше катепсина L, чем в здоровых легких. Они заметили, что катепсин L также снижен в фибробластах - клетках, ответственных за фиброз. Наконец, катепсин L был упакован в неактивную форму, что предотвращало его активацию, которая могла бы улучшить фиброз.
Полученные ими результаты важны по двум основным причинам. Во-первых, антифиброзный белок катепсин L снижен в легких пациентов со склеродермией. Во-вторых, катепсин L играет важную роль в высвобождении эндостатина, другого антифиброзного белка, для уменьшения фиброза. Восстановление уровня и функции катепсина L может иметь терапевтический эффект для пациентов. Но сначала необходимо провести дополнительные исследования.
"Нам нужно узнать, как восстановить экспрессию катепсина L и повысить его активность у этих пациентов", - говорит Фегали-Боствик. "Если вы измените баланс в сторону накопления фиброзных белков, то у вас будет фиброз. Если мы сможем найти способы изменить баланс в обратную сторону, увеличив количество антифибротических белков, тогда мы сможем добиться выздоровления и разрешения".
Фегали-Боствик согласна с тем, что для снижения уровня смертности пациентов со склеродермией и излечения фиброза легких потребуется сместить качели в пользу большего количества антифибротических белков, таких как катепсин L и эндостатин, и меньшего количества профибротических белков. "В организме есть свои процессы заживления. Попытка повысить уровень эндостатина, поскольку он является антифибротическим, - это один из способов организма излечить фиброз", - говорит она. "Но по какой-то причине ответная реакция оказывается недостаточной или ослабленной. Нам нужно найти способы как-то активизировать эти внутренние естественные процессы заживления".
Mouawad, J. E., et al. Снижение экспрессии и секреции катепсина L во внеклеточную среду способствует фиброзу легких при системном склерозе (аннотация).
Цели
Фиброз легких является основной причиной смерти при системном склерозе (СС), и в настоящее время не существует способа лечения. Выработка антифибротического эндостатина (ES) не достигает терапевтического уровня у пациентов с СС, что указывает на дефицит его высвобождения из коллагена XVIII основным ферментом расщепления - катепсином L (CTSL). Таким образом, выяснение потенциального дефицита экспрессии и активности CTSL позволяет выявить основную молекулярную причину фиброза легких, вызванного СС.
Методы
Фиброз индуцировали экспериментально с помощью TGF-β in vitro в первичных фибробластах легких человека (pLFs) и ex vivo в тканях легких человека. Экспрессию ES и CTSL определяли количественно с помощью ELISA, RT-qPCR, иммуноблотинга или иммунофлуоресценции. Для оценки активности расщепления CTSL использовали рекомбинантный пептид NC1-FLAG. Экспрессию CTSL также сравнивали между СС и нормальными (NL) полученными pLFs и тканями легких.
Результаты
Уровень ES был значительно снижен в среде, кондиционированной TGF-β-индуцированными pLFs. TGF-β-стимулированные pLFs значительно снизили экспрессию и секрецию CTSL во внеклеточный матрикс (ECM). CTSL также секвестрировался в своей неактивной форме во внеклеточных везикулах, что еще больше снижало его доступность в ECM. Среда, кондиционированная TGF-β-индуцированными pLFs, показала сниженное расщепление NC1-Flag и сниженное высвобождение антифибротического фрагмента ES. Производные pLFs и легочные ткани СС экспрессировали значительно более низкие уровни CTSL по сравнению с NL.
Выводы
Наши результаты показывают, что CTSL является белком, защищающим от фиброза легких посредством активации антифибротического ES, экспрессия которого подавлена в pLFs и тканях легких больных СС. Определение стратегий повышения эндогенного уровня CTSL у пациентов с СС может послужить жизнеспособной терапевтической стратегией.
