Ruolo proinfiammatorio della proteina NAMPT extracellulare nella fibrosi cistica

Abstract

La fibrosi cistica (FC) è una malattia genetica dovuta alla disfunzione del canale CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator), espresso nelle cellule epiteliali di vari tessuti. L’alterazione del canale CFTR determina anomalie nell’estrusione del cloruro e nel bilancio idrico, portando alla formazione di secrezioni mucose dense e viscose, che favoriscono infezioni ricorrenti e infiammazione cronica. Quest’ultima è la principale causa di morbidità e mortalità nei pazienti FC ed è associata a un’elevata espressione della metalloproteinasi-9 della matrice (MMP-9), prodotta da neutrofili, macrofagi e cellule epiteliali. Studi precedenti hanno mostrato che i livelli di MMP-9 nelle cellule mononucleate del sangue periferico (PBMCs) dei pazienti FC risultano aumentati rispetto ai controlli (non-FC) e diminuiscono con il miglioramento clinico dopo terapia con i modulatori di CFTR, suggerendo l’utilizzo di MMP-9 come potenziale biomarcatore di risposta al farmaco. La nicotinamide fosforibosiltransferasi extracellulare (eNAMPT), enzima chiave nella biosintesi del NAD⁺, agisce come mediatore pro-infiammatorio attraverso l’attivazione del recettore Toll-like 4 (TLR4) nell’extracellulare in condizioni di danno o infiammazione. L’obiettivo della tesi è stato indagare la possibile relazione tra eNAMPT e MMP-9 nella FC. I risultati mostrano livelli plasmatici più elevati di entrambe le proteine nei soggetti FC rispetto ai non-FC. Inoltre, la stimolazione di PBMCs di soggetti non-FC con NAMPT ricombinante a diverse concentrazioni induce un aumento dose-dipendente dell’espressione e dell’attività di MMP-9, potenzialmente mediato dai pathway intracellulari ERK1/2 e NF-kB, ipoteticamente attivato dal legame eNAMPT-TLR4. I dati suggeriscono che l’asse eNAMPT-MMP-9 possa contribuire al mantenimento dello stato infiammatorio cronico nella FC e rappresentare un nuovo potenziale target terapeutico nei pazienti ancora privi di terapia o non responsivi ai modulatori di CFTR.

Cystic fibrosis (CF) is a genetic disease caused by dysfunction of the CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) channel, which is expressed in the epithelial cells of various tissues. Alteration of the CFTR channel leads to abnormalities in chloride secretion and water balance, resulting in the formation of dense and viscous mucus secretions that cause recurrent infections and chronic inflammation. The latter represents the main cause of morbidity and mortality in CF patients and is associated with high expression of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9), produced by neutrophils, macrophages, and epithelial cells. Previous studies from the research group have shown that MMP-9 levels in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of CF patients are higher than in controls (non-CF) and decrease with clinical improvement after treatment with CFTR modulators, suggesting the use of MMP-9 as a potential biomarker of drug response. Extracellular nicotinamide phosphoribosyltransferase (eNAMPT), a key enzyme in NAD⁺ biosynthesis, acts as a pro-inflammatory mediator through the activation of Toll-like receptor 4 (TLR4) in the extracellular space under damage or inflammation. The aim of this dissertation was to investigate the possible correlation between eNAMPT and MMP-9 in CF. The results show higher plasma levels of both proteins in CF subjects compared to non-CF controls. Furthermore, stimulation of PBMCs from non-CF subjects with recombinant NAMPT at different concentrations induced a dose-dependent increase in MMP-9 expression and activity, potentially mediated by the intracellular ERK1/2 and NF-κB pathways, hypothetically activated by the eNAMPT–TLR4 interaction. The above mentioned findings suggest that eNAMPT–MMP-9 axis might contribute to maintenance of chronic inflammation in CF and could represent a new potential therapeutic target for patients who are still not on treatment or result as non-responsive to CFTR modulators.