L'asse MMP-9/NAMPT potenzia l'infiammazione nella fibrosi cistica

Abstract

La fibrosi cistica (FC) è una malattia genetica autosomica recessiva causata da mutazioni del canale CFTR. Il suo malfunzionamento determina la produzione di muco denso che ostruisce le vie aeree, favorendo infezioni e una persistente infiammazione cronica, causa principale del danno polmonare. Sebbene i meccanismi non siano stati ancora chiariti, la letteratura riporta che l'infiammazione persistente polmonare sia associata ad un'elevata espressione della metalloproteinasi-9 (MMP-9). La nicotinammide fosforibosiltransferasi (NAMPT), enzima chiave nella biosintesi del NAD+, agisce anche come mediatore pro-infiammatorio extracellulare (eNAMPT), ma il suo ruolo nella FC non è ancora caratterizzato. Il mio lavoro di tesi si è quindi focalizzato sull’asse MMP-9/NAMPT come potenziale amplificatore dell’infiammazione nella FC. Le cellule mononucleate del sangue periferico (PBMCs) di pazienti FC hanno mostrato, rispetto ai controlli, livelli intracellulari di MMP-9 e NAMPT più elevati, associati a una maggiore attivazione di ERK1/2 e AKT. In linea con ciò, i livelli circolanti di eNAMPT nei pazienti FC sono risultati elevati e in correlazione con le concentrazioni sieriche di MMP-9, mentre sono risultati diminuiti dopo un anno di terapia con i modulatori di CFTR. Abbiamo inoltre dimostrato che la NAMPT ricombinante (rNAMPT) induceva l’espressione di MMP-9 nei PBMCs, mediante rapida attivazione di AKT e una prolungata fosforilazione di ERK1/2, invece l’inibizione di NAMPT, tramite FK866, riduceva l’espressione della proteasi. In sintesi, i risultati del mio lavoro identificano l’asse MMP-9/NAMPT e il metabolismo del NAD+ in forte correlazione con la patologia FC e l’infiammazione cronica che la caratterizza. In prospettiva futura questo pattern proteico infiammatorio potrebbe essere caratterizzato sia come potenziale marcatore di progressione della patologia, sia come bersaglio terapeutico per contrastare l’infiammazione nella FC.

Cystic fibrosis (CF) is an autosomal recessive genetic disorder caused by mutations in the CFTR channel. Its dysfunction leads to the production of thick mucus that obstructs the airways, promoting infections and persistent chronic inflammation, which represents the primary cause of lung damage. Although the mechanisms have not yet been fully elucidated, literature reports that persistent pulmonary inflammation is associated with high expression of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9). Nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT), a key enzyme in NAD+ biosynthesis, also acts as an extracellular pro-inflammatory mediator (eNAMPT); however, its role in CF remains uncharacterized. Therefore, this thesis focused on the MMP-9/NAMPT axis as a potential amplifier of inflammation in CF. Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from CF patients showed higher intracellular levels of MMP-9 and NAMPT compared to healthy controls, associated with increased activation of ERK1/2 and AKT. Consistently with these evidences, circulating eNAMPT levels were elevated in CF patients and correlated with serum MMP-9 concentrations, whereas they were downregulated after one year of CFTR modulator therapy. Moreover, we demonstrated that recombinant NAMPT (rNAMPT) induced MMP-9 expression in PBMCs through rapid AKT activation and prolonged ERK1/2 phosphorylation, while NAMPT inhibition via FK866 reduced protease expression. In summary, the findings of this study identify the MMP-9/NAMPT axis and NAD+ metabolism as strongly correlated with CF pathology and its characteristic chronic inflammation. In future perspective, this inflammatory protein pattern could be characterized both as a potential marker for disease progression and as a therapeutic target to counteract inflammation in CF.