Resumen
La subunidad ATP sintasa C (subunidad C) constituye el poro de transición de permeabilidad mitocondrial (MPTP). La apertura extendida del MPTP es crucial en el desarrollo de varias enfermedades humanas. Sin embargo, no está claro si la subunidad C regula la apertura prolongada del MPTP para atenuar las respuestas inflamatorias en el asma. Este estudio buscó aclarar el impacto de la subunidad C en las respuestas inflamatorias y examinar los efectos terapéuticos de los derivados decanos 1,3,8-triazaspiro (4.5) (PP10), el inhibidor de la subunidad de CA, en el modelo de esmalte bronquial (HBE) inducido por el momento del polvo doméstico (hdm) y los lipopolisacidos (LPS), también en el bateador, también en un bosecio. Los hallazgos indicaron que la expresión de la subunidad C está elevada en pacientes asmáticos, células HBE inducidas por HDM/LPS y ratones asmáticos. La inhibición de la subunidad C por PP10 alivió la apertura prolongada de MPTP, luego bloqueó la liberación de ADN mitocondrial (ADNmt) y la activación de la vía de la vía CGAMP de respuesta (CGAS) cíclica de ADN (CGAS) en las células HBE inducidas por HBE inducidas por HDM. Además, PP10 disminuyó la secreción de citocinas inflamatorias e inflamación de las vías respiratorias mejoradas en células HBE inducidas por HDM/LPS y animales asmáticos, respectivamente. Los datos sugieren colectivamente que la subunidad C desencadena una respuesta inflamatoria al promover la apertura sostenida de MPTP, lo que lleva a la activación de la vía de altura de mtDNA-gas en células HBE inducidas por HDM/LPS. La inhibición de la subunidad C atenúa las respuestas inflamatorias en células inducidas por HDM/LPS o modelos de ratón.
Número de ensayo clínico No aplicable.
Introducción
El asma ahora se aprecia cada vez más como una enfermedad heterogénea que puede estratificarse en diferentes fenotipos y endotipos con respuestas clínicas variables a las terapias (1). N El asma predominante de neutrófilos se considera un subtipo más severo y no controlado que tiene menos capacidad de respuesta a los corticosteroides. Esta forma de asma se correlaciona con las elevadas tasas de hospitalización y mortalidad, impactando profundamente la vida de las personas afectadas por la condición (2, 3). El asma neutrofílica tiende a responder menos a los corticosteroides, revelando la necesidad de comprender mejor el mecanismo de posibles terapias alternativas contra la respuesta inmune. Se sugiere que la disfunción mitocondrial tiene consecuencias aguas abajo para aspectos clave de la fisiopatología del asma, que incluye fibrosis, proliferación, apoptosis, respuesta al estrés oxidativo, regulación del calcio y contractilidad de las vías respiratorias ((1, 4). Encontrar objetivos terapéuticos para las mitocondrias puede ayudar a restaurar la biogénesis mitocondrial y el mal funcionamiento, así como las alteraciones patológicas relacionadas con el asma.
Los solutos de bajo peso molecular (peso molecular de hasta 1.500 Da) podrían fluir repentinamente sobre la membrana mitocondrial interna normalmente impermeable debido a un proceso conocido como transición de permeabilidad mitocondrial (MPT) (5). Una estructura supramolecular llamada MPTP se ensambla en la interfaz de las membranas mitocondriales internas y externas para mediar el MPT (6). La apertura extendida del poro de transición de permeabilidad mitocondrial (MPTP) es perjudicial, lo que lleva a la apoptosis celular y contribuye significativamente a la etiología de diversas dolencias humanas relacionadas con la edad, como los trastornos cardíacos y cerebrales isquémicos, la insuficiencia hepática y renal, las malignas y las condiciones degenerativas (((las condiciones degenerativas (((((las condiciones (degenerativas ((((las condiciones (degenerativas ((((las condiciones (degenerativas ((((las condiciones (degenerativas ((((las condiciones (degenerativas (((((las condiciones (degeneradas (((las condiciones (degeneradas ((((7). Por el contrario, las aberturas transitorias de poros pueden ocurrir fisiológicamente, modulando la bioenergética mitocondrial, el metabolismo celular, la homeostasis del calcio y la generación de especies de oxígeno reactivo (ROS) (6). La apertura sostenida de MPTP es un elemento crucial en el desarrollo de la descomposición mitocondrial, y la modulación de este proceso se ha reconocido como un objetivo potencial para la innovación farmacéutica (5). El estimulador cíclico de GMP-AMP sintasa (CGAS) de la vía de genes de interferón (STING), una eje de señalización inflamatoria citoplasmática emergente que detiene el ADN, ha atraído una atención de investigación significativa (8). La disfunción mitocondrial provoca reacciones inflamatorias a través de la vía de la altura de las CGAS, tal como se activa por ADNmt (9). En particular, Xian H et al. (10) demostrado en los modelos de lesión pulmonar aguda inducida por lipopolisacárido (LPS) que el ADNmt oxidado escapa al citosol a través de los poros de transición de permeabilidad mitocondrial patológicamente permeable (MPTP) en macrófagos pulmonares. Esta fuga de ADNmt activa la cascada de la cabeza CGAS, impulsando la producción excesiva de citocinas inflamatorias y promoviendo la infiltración de leucocitos pulmonares. A pesar de estas ideas mecanicistas, las implicaciones funcionales de la señalización de la posición de CGA en la patogénesis de asma bronquial permanecen sustancialmente poco caracterizadas, lo que garantiza la investigación.
A pesar de más de 50 años de investigación sobre MPTP, su composición química y los mecanismos regulatorios continúan siendo polémicos. La investigación indica que el nucleótido translocase de adenina, el canal selectivo de aniones dependiente de voltaje, la ciclofilina D (CYPD) y el portador de fosfato inorgánico mitocondrial son componentes putativos del MPTP (7, 11, 12). A pesar de los intentos de administrar la apertura extendida de MPTP por medios farmacéuticos, estas estrategias no han tenido éxito (13, 14). En un modelo de ratón de isquemia/reperfusión miocárdica, se encontró que la ciclosporina A obstruye la apertura sostenida de MPTP al inhibir la CYPD, evitando así la apoptosis. Este enfoque resultó ineficaz en ensayos clínicos, incluidos pacientes con infarto agudo de miocardio (15, 16).
Una investigación reciente ha demostrado que la ATP sintasa mitocondrial es esencial tanto para la producción de energía celular como para la apertura sostenida del MPTP (6, 17). La ATP sintasa consta de dos dominios: F1 y F0. La subunidad C, expresada por tres genes nucleares distintos (ATP5G1-3) dentro de la región F0, posee una forma de anillo que contiene enchufes lipídicos integrados (6, 18, 19). La exocitosis del tapón lipídico de la subunidad C forma un poro de alta conductancia que actúa como una apertura prolongada de MPTP, lo que finalmente da como resultado una disfunción mitocondrial (6, 20, 21). Se ha demostrado que la inhibición farmacológica o el silenciamiento de la subunidad C mejora la función de las mitocondrias al prevenir la apertura prolongada del MPTP (22, 23).
No obstante, se discute si la subunidad C contribuye a la regulación de la apertura sostenida de MPTP en el asma. La mayoría de los pacientes con asma graves exhiben predominantemente fenotipos neutrófilos, caracterizados por una mala capacidad de respuesta a la terapia de corticosteroides, el control de la enfermedad subóptima y las tasas de mortalidad elevadas, que representan necesidades clínicas críticas no satisfechas (24). Nuestra revisión de la literatura reveló que la exposición combinada de HDM y LPS establece con éxito un modelo de asma murina con predominio neutrofílico (25, 26). Según estos hallazgos, empleamos el protocolo HDM + LPS para desarrollar este modelo de asma neutrofílica, con el objetivo principal de evaluar el potencial terapéutico de PP10 (Fig. 1), inhibidor de la subunidad de CA, en asma neutrófílica dominante. Además, aclaramos el papel de la subunidad C en la inflamación de las células epiteliales bronquiales desencadenadas por HDM y LPS, junto con los procesos asociados.
Fig. 1Estructura química de 1,3,8-triazaspiro (4.5) derivados decanos (PP10)
Imagen de tamaño completoMateriales y métodos
El despliegue de registros médicos humanos y muestras biológicas de sujetos humanos se realizó de acuerdo con los principios establecidos en la Declaración de Helsinki. El consentimiento informado se obtuvo de todos los participantes. Todos los protocolos experimentales relacionados con muestras humanas y experimentos con animales fueron aprobados por el Comité de Ética del Hospital Tongji afiliado a la Universidad de Ciencia y Tecnología de Tongji Medical College of Huazhong (TJ-IRB202404061 y TJH-202310017).
Sujetos humanos
El estudio incluyó ocho pacientes asmáticos sintomáticos, diagnosticados recientemente, sin tratamiento y ocho voluntarios de control sano. Todos los participantes eran de nacionalidad china y fueron reclutados del Hospital Tongji. Los individuos con asma fueron identificados por un clínico y mostraron signos de tos intermitente, sibilancias y/o dificultad para respirar. Además, exhibieron un aumento en el volumen espiratorio forzado en el primer segundo (FEV1) de ≥ 12% posterior a la inhalación de 200 µg de salbutamol. Los participantes fueron elegidos en base a una historia de nunca fumar y no haber inhalado corticosteroides orales o antagonistas de leucotrienos. Los sujetos de control sano no mostraron síntomas respiratorios y exhibieron valores espirométricos normales.
Las evaluaciones espirométricas estandarizadas se realizaron junto con la cuantificación de los niveles de óxido nítrico exhalado fraccional (Feno) e inmunoglobulina (IgE), con documentación concurrente de características demográficas. La broncoscopia con cepillado bronquial se realizó. Se cepillaron diez sitios dentro de los bronquios subsegmentales de los lóbulos medios y inferiores derecho (diez golpes suaves hacia arriba y hacia abajo por sitio). Después de separarse, las células se recuperaron y se colocaron en medios RPMI helados (Cytiva, China) antes de ser examinados.
Cultivo celular
Las células HBE (ATCC; Manassas, VA, EE. UU.) Se cultivaron a 37 ° C en una atmósfera de CO2 al 5% utilizando medios RPMI suplementados con FBS al 10% (Sigma-Aldrich, EE. UU.). Las células HBE se sometieron a 50 µg/ml de HDM (Greer Laboratories, EE. UU.) Y 40 ng/ml de LPS (Sigma-Aldrich, EE. UU.) En medios durante 24 h in vitro, con el tratamiento del vehículo utilizado como control. PP10 5 µM (MedChemExpress, EE. UU.) Se pretrató durante 1 h para examinar los efectos del bloqueo de MPTP en las células HBE inducidas por HDM/LPS. El impacto de la inhibición de la activación de la vía de la vía CGA en células HBE sometidas a la exposición a HDM/LPS se evaluó utilizando un pretratamiento de 1 hora con RU.521 10 µM (MedChemexpress, EE. UU.). Las células HBE se sometieron a 450 ng/ml de tratamiento con bromuro de etidio (ETBR) (Sigma, EE. UU.) Durante 72 h para agotar el ADNmt.
Ensayo de apertura de poro de transición de permeabilidad mitocondrial (MPTP)
La apertura de MPTP de las células HBE …
(Tagstotranslate) Astma (T) células epiteliales de la vía aérea
