Ο ρόλος της σεργλυκίνης στη ρύθμιση του συμπληρώματος και στην έκφραση των μεταλλοπρωτεϊνασών σε μυελωματικά πλασματοκύτταρα: βιοχημική, μοριακή και κλινικοεργαστηριακή προσέγγιση

Abstract

Η σεργλυκίνη (SG) είναι μια πρωτεογλυκάνη που εκφράζεται και εκκρίνεται από το σύνολο σχεδόν των αιμοποιητικών κυττάρων, ενώ αποτελεί την κύρια πρωτεογλυκάνη η οποία εκκρίνεται από τις κυτταρικές σειρές πολλαπλού μυελώματος (ΠΜ). Έχει βρεθεί ότι η SG συμμετέχει στη ρύθμιση πληθώρας παραγόντων που εμπλέκονται σε αντιδράσεις φλεγμονής. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η SG που εκκρίνεται από τα μυελωματικά κύτταρα έχει την ικανότητα να αναστέλλει τόσο την κλασσική όσο και τη λεκτινική οδό του συστήματος του συμπληρώματος, ενώ δε φαίνεται να έχει καμία επίδραση στο εναλλακτικό μονοπάτι. Επιπρόσθετα η SG δεν έχει την ικανότητα να προκαλεί την ενεργοποίηση κάποιου από τα τρία μονοπάτια του συμπληρώματος. Βρέθηκε ότι η ανασταλτική δράση της SG εκδηλώνεται μέσω της αλληλεπίδρασής της με τους παράγοντες C1q και MBL. Οι γλυκοζαμινογλυκανικές (GAGs) αλυσίδες της SG είναι υπεύθυνες για τη δέσμευση με την κολλαγονούχα ουρά του παράγοντα C1q, ενώ στη δέσμευση με την MBL πρωτεΐνη πέρα από τη συμμετοχή των GAG αλυσίδων απαιτείται και ο πρωτεϊνικός κορμός της SG. Επιπλέον βρέθηκε ότι αλυσίδες CS-E ελαττώνουν την ικανότητα δέσμευσης της SG με τα μόρια C1q και MBL. Οι αλληλεπιδράσεις της SG με τον C1q και την MBL βρέθηκε ότι είναι ιοντικού χαρακτήρα και σε αντίθεση με τη δέσμευση της SG με την MBL, που εξαρτάται από την παρουσία των ιόντων Ca2+, η αλληλεπίδραση της SG με τον C1q είναι ανεξάρτητη των ιόντων αυτών. Αν και τα επίπεδα της SG στον ορό των ασθενών με ΠΜ εμφανίζονται αυξημένα σε σχέση με τους φυσιολογικούς μάρτυρες, δεν εντοπίστηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές στην δραστικότητα της κλασσικής και της εναλλακτικής οδού του συμπληρώματος στους ασθενείς με ΠΜ και στους φυσιολογικούς δότες. Ωστόσο ενδιαφέρον αποτελεί το γεγονός ότι στους ασθενείς με ΠΜ τα υψηλά επίπεδα SG στον ορό εμφάνισαν τάση συσχέτισης με ελαττωμένη δραστικότητα της κλασσικής οδού του συμπληρώματος. Επιπρόσθετα, η SG που εκκρίνεται απ τα μυελωματικά πλασματοκύτταρα έχει την ικανότητα να προστατεύει τα κύτταρα αυτά από την επίδραση του συμπληρώματος, μετά την ενεργοποίησή του με τη χρήση φαρμάκων. Φαίνεται ότι και η SG της μεμβράνης των μυελωματικών κυττάρων παρουσιάζει προστατευτική δράση έναντι του συμπληρώματος, μιας και κύτταρα που δεν εκφράζουν SG στην επιφάνειά τους είναι δύο με τρείς φορές περισσότερο ευαίσθητα στη δράση του συμπληρώματος, σε σχέση με κύτταρα που την εκφράζουν. Προτείνουμε ότι τόσο η εκκρινόμενη όσο και η δεσμευμένη στην κυτταρική επιφάνεια SG προστατεύουν τα μυελωματικά πλασματοκύτταρα κατά την ανοσοθεραπεία και συμβάλουν στην επιβίωσή τους. Στην παρούσα μελέτη δείξαμε ότι η SG αλληλεπιδρά με το κολλαγόνο τύπου Ι, την πιο άφθονη μορφή κολλαγόνου στο οστό. Επιπλέον βρέθηκε ότι η SG της κυτταρικής επιφάνειας συμμετέχει στην προσκόλληση των μυελωματικών κυττάρων στο κολλαγόνο τύπου Ι. Η αλληλεπίδραση αυτή φαίνεται ότι επάγει την έκφραση από τα μυελωματικά πλασματοκύτταρα των ΜΜΡ-2 και ΜΜΡ-9. Επιπρόσθετα, υπολογίστηκαν τα επίπεδα των ΜΜΡ-2 και ΜΜΡ-9 στον ορό και στο μυελό ασθενών με ΠΜ. Βρέθηκε ότι στον ορό των ασθενών με ΠΜ τα επίπεδα των δύο ενζύμων εμφανίζονται ελαττωμένα σε σχέση με τα φυσιολογικά δείγματα, ενώ αντίθετα στον μυελό των ασθενών η ΜΜΡ-2 βρέθηκε σημαντικά αυξημένη σε σχέση με τους φυσιολογικούς δότες. Καμία μεταβολή δεν παρατηρήθηκε στα επίπεδα της ΜΜΡ-9. Τέλος τα επίπεδα της ΜΜΡ-2 του μυελού ασθενών με ΠΜ βρέθηκε ότι σχετίζονται τόσο με τα επίπεδα του ενζύμου στον ορό, όσο και με τον δείκτη οστικής απορρόφησης ΝΤx, υποδηλώνοντας τη συμμετοχή της στην παθοβιοχημεία της οστικής νόσου που εμφανίζεται στο ΠΜ. Αντιθέτως καμία συσχέτιση δεν βρέθηκε για την ΜΜΡ-9, δηλώνοντας ότι ίσως το ένζυμο αυτό να εμπλέκεται σε άλλες διεργασίες που επιτελούνται στο ΠΜ.

Serglycin (SG) is a proteoglycan expressed by hematopoietic cells and is constitutively secreted by multiple myeloma (MM) cells. SG participates in the regulation of various inflammatory events. We found that SG secreted by human MM cell lines inhibits both the classical and lectin pathways of complement, without influencing alternative pathway activity. It was also shown that SG could not initiate any activation of the complement system. The inhibitory effect of SG is due to direct interactions with C1q and mannose binding lectin (MBL). C1q-binding is mediated through the glycosaminoglycan moieties of SG, whereas binding to MBL requires the presence of SG protein core. Interactions between SG and C1q as well as MBL are diminished in the presence of chondroitin sulfate type E. In addition, we localized the SG-binding site to the collagen-like stalk of C1q. Interactions between SG and C1q as well as MBL are ionic in character and only the interaction with MBL was found to be partially dependent on the presence of calcium. Although we found the serum levels of SG to be elevated in patients with MM compared to healthy controls, no statistical significant differences were observed for classical and alternative pathway activity in sera between MM patients and healthy donors. Despite that, it is proved that increase levels of SG show a tendency to correlate with decreased levels of classical pathway activity in serum of MM patients. Moreover, we found that SG expressed from myeloma plasma cells protects these cells from complement activation induced by treatment with anti-thymocyte immunoglobulins. It is also demonstrated that SG on the surface of MM cells inhibits complement deposition on the membrane of these cells. Cells which do not express SG on its’ surface are 2-3 times more sensitive to complement attack compared with cells expressing high levels of SG. This might protect myeloma cells during immunotherapy and promote survival of malignant plasma cells.Moreover, it is shown that SG from MM cells is capable to interact with collagen type I, the most abundant collagen in bone. Furthermore, SG is present on the surface of myeloma plasma cells and it is involved in the adhesion of MM cells to collagen type I in bone marrow microenvironment. In addition, it is shown that the interaction of myeloma plasma cells to collagen type I, mediated by cell surface SG, induces expression and secretion of both MMP-2 and MMP-9 from MM cells. Along the process, we have investigated levels of MMP-2 and MMP-9 in serum and marrow of patients with MM. Decreased levels of both MMP-2 and MMP-9 in serum of MM patients have been observed compared to healthy donors. Instead, MMP-2 was found to be increased in bone marrow of MM patients compared to control samples, while no differences observed for MMP-9. Finally, marrow levels of MMP-2 seem to correlate with serum levels of the enzyme along with a marker of bone resorption, NTx. This might indicate the implication of MMP-2 in the pathogenesis of bone disease in MM. Even though, no correlation of MMP-9 with NTx was observed, proving that MMP-9 may play a significant role in different pathogenetic mechanism occurring in MM.