Ο ρόλος του λιπώδους ιστού στις ιδιοπαθείς φλεγμονώδεις εντερικές νόσους (ΙΦΕΝ) και οι σηματοδοτικοί μηχανισμοί της ουσίας Π

Abstract

This study aims to elucidate new, adipose tissue-associated mechanisms and pathways that are important in determining IBD outcome. Utilizing multiple approaches, this study attempts to identify inflammatory molecules produced by the mesenteric adipose tissue and clarify the potential functions of these molecules on the enteric epithelium during inflammation. For this purpose, animal models of colitis and obesity, human tissue and cells isolated from patients with or without IBD, as well as colonic epithelial cell lines were utilized. This approach aims to identify novel molecules–mechanisms–pathways–systems–interactions, increase our understanding in IBD pathophysiology, and contribute to future targeted therapies against IBD, or against a broader spectrum of diseases where adipose tissue participates in their pathophysiology.We found that obese animals exhibit dramatically increased colitis phenotypes than lean animals. Weight loss, mortality, “creeping” fat accumulation were also associated with histological abnormalities observed in the colon of mice with colitis. At the molecular level, alterations of the cytokine expression in the colon as well as in the “creeping” fat of animals with colitis were observed, while some responses were most pronounced in obese animals. Colon and “creeping” fat also had differential inflammatory cell infiltrates in obese animals with colitis and the adiponectin (an important adipokine found to be up-regulated in the serum of IBD patients); the adiponectin receptor axis may play a major role in the generation of the different phenotypes. When mesenteric adipose tissue biopsies or isolated preadipocytes (from patients with or without IBD) were used, the results were in agreement with the observations made in the animal models. Interestingly, biopsies and isolated cells from non-IBD, UC and CD patients demonstrated differential adipokine secretion patterns, suggesting the potential disease-dependent effects of mesenteric adipose tissue in the pathophysiology of these diseases. Additionally, mesenteric adipose tissue supernatans were able to elicit disease-specific responses when transferred to colonic epithelial cells. Overall, our results provide the first evidence in the literature supporting the involvement of mesenteric adipose tissue in the pathophysiology of UC and the first to describe interactions of human adipose tissue-derived molecules on human colonic epithelial cells. The adiponectin–adiponectin receptor axis that was recognized to participate in colonic inflammation in animal experiments seems to be affected in IBD patients as well, as indicated in our experiments using adipose tissue and colonic biopsies. Furthermore, differential regulation of the SP-NK-1R system in human preadipocytes of IBD patients is also demonstrated in this study. As previously suggested, this regulation is disease-specific and seems to lead to the differential production of pro- and anti-inflammatory cytokines in preadipocytes in response to SP. Analysis of common and differential responses of UC and CD preadipocytes to SP also revealed that interleukin 17A (IL-17A) is the most notable common molecule to increase, and further analysis of human colonic biopsies shows that the receptor for IL-17Ais up-regulated in IBD patients compared to control biopsies. IL-17A has been investigated extensively in CD, and its production from adipose tissue is described for the first time in IBD. SP regulation of IL-17A expression has also been demonstrated in macrophages in a different study.In conclusion, novel potential systems and pathways involved in IBD are discovered. These pathways may lead to future potential pharmacological therapies for diseases like UC and CD, where there is only a very limited number of therapeutic approaches. The differences in mesenteric adipose tissue observed in IBD, regardless of whether they consist triggering factors or are secondary to nearby inflammation, suggest that adipose tissue may be an active participant in the pathophysiology of IBD.

Η παρούσα έρευνα στοχεύει στην ανίχνευση μηχανισμών παθογένεσης-επούλωσης των ΙΦΕΝ, καθώς και στην αναγνώριση ενδοκυττάριων μηχανισμών φλεγμονής καθοδηγούμενων από το λιπώδη ιστό. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιώντας πολλαπλές προσεγγίσεις, η έρευνα αποσκοπεί στην αναγνώριση και περιγραφή των παραγόμενων από το μεσεντερικό λίπος μορίων, καθώς και στη διευκρίνηση των πιθανών δράσεών τους στο εντερικό επιθήλιο κατά τη διάρκεια της φλεγμονής. Στα πλαίσια της έρευνας έχουν χρησιμοποιηθεί ζωικά μοντέλα παχυσαρκίας και κολίτιδας, ιστοί και κύτταρα από ασθενείς με ή χωρίς ΙΦΕΝ και κυτταρικές σειρές. Απώτερος σκοπός της μελέτης είναι η αναγνώριση μορίων–μηχανισμών–συστημάτων προς πιθανή παρέμβαση σε μελλονικές στοχευμένες θεραπείες τόσο στις ΙΦΕΝ, αλλά και και σε ευρύτερο σύνολο νόσων στην παθοφυσιολογία των οποίων συμβάλει ο λιπώδης ιστός.Από τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης, είναι προφανής η δραματική επιδείνωση της χημικής κολίτιδας παχύσαρκων πειραματόζωων συγκριτικά με τα μη παχύσαρκα πειραματόζωα. Η επιδείνωση καταδεικνύεται τόσο σε επίπεδο οξείας απώλειας βάρους, θνησιμότητας, ύπαρξης «έρποντος» λίπους, και συνδυάζεται με ιστολογικές διαταραχές του παχέως εντέρου των πειραματόζωων. Σε μοριακό επίπεδο, αλλαγές στα επίπεδα κυτταροκινών παρατηρούνται τόσο στο παχύ έντερο όσο και στο «έρπων» λίπος των πειραματόζωων με έκλυση χημικής κολίτιδας, με κάποιες μεταβολές υπαρκτές μόνο και κάποιες άλλες περισσότερο δραματικές στα παχύσαρκα ζώα. Το παχύ έντερο και το «έρπων» λίπος παρουσιάζουν επίσης διαφορετική διείσδυση από φλεγμονώδη κύτταρα και το σύστημα της αδιπονεκτίνης–υποδοχέα της αδιπονεκτίνης (σημαντικής αδιποκίνης που έχει φανεί να επηρεάζεται στο αίμα ασθενών με ΙΦΕΝ) φαίνεται να συμμετέχει στην δημιουργία των διαφορετικών φαινοτύπων αυτών των ζώων.Από τις βιοψίες μεσεντερικού λιπώδους ιστού, αλλά και απο πρώιμα λιποκύτταρα απομονωμένα από ασθενείς με ή χωρίς ΙΦΕΝ, προέκυψαν ενδιαφέρουσες πληροφορίες που συνάδουν σε σημαντικό βαθμό με τις παρατηρήσεις που προέκυψαν από τα πειραματόζωα. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι βιοψίες και κύτταρα απο Ελκώδη κολίτιδα και νόσο Crohn’s, έχουν διαφορετική παραγωγή αδιποκινών συγκριτικά με βιοψίες και κύτταρα απο ασθενείς με άλλες νόσους, αλλά και μεταξύ τους, υποδηλώνοντας διαφορετική συμβολή του μεσεντερικού λίπους στην παθοφυσιολογία των δύο αυτών νόσων. Επιπλέον, τα παράγωγα του μεσεντερικού λιπώδους ιστου έχουν τη δυνατότητα να εκλύουν ειδικές για κάθε ασθένεια αποκρίσεις σε επιθηλιακά κύτταρα του παχέως εντέρου. Οι προαναφερθείσες παρατηρήσεις αποτελούν την πρώτη αναφορά στη βιβλιογραφία όπου το μεσεντερικό λίπος φαίνεται να συμμετέχει στην παθοφυσιολογία της ελκώδους κολίτιδας, αλλά και τις πρώτες αναφορές επίδρασης του λιπώδους ιστού στις αποκρίσεις επιθηλιακών κυττάρων του εντέρου. Το σύστημα αδιπονεκτίνης–υποδοχέα της αδιπονεκτίνης που αναγνωρίσθηκε να παίζει ρόλο στην φλεγμονή του εντέρου στα ζωικά πειράματα, φαίνεται να είναι επηρεασμένο και σε ασθενείς με ΙΦΕΝ σε βιοψίες λιπώδους ιστού και παχέως εντέρου.Επιπλέον, παρουσιάζεται η διαφορετική ρύθμιση του συστήματος ουσίας Π–υποδοχείς της νευροκινίνης στα πρώιμα λιποκύτταρα ασθενών με ΙΦΕΝ. Ακριβώς όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, η ρύθμιση αυτή είναι ειδική για κάθε τύπο ασθένειας, ενώ τα πρώιμα λιποκύτταρα φαίνονται να είναι σε θέση να αποκρίνονται στην έκθεση σε ουσία Π με παραγωγή διαφορετικών προ–και αντι–φλεγμονωδών κυτταροκινών ανάλογα με την προέλευσή τους. Κοινά και διαφορετικά μονοπάτια μεταξύ των πρώιμων λιποκυττάρων ασθενών με ελκώδη κολίτιδα ή νόσο Crohn’s αναλύθηκαν, και η κοινή παραγωγή της ιντερλευκίνης 17A μετά από έκθεσή των κυττάρων αυτών σε ουσία Π, αλλά και ο υποδοχέας της ιντερλευκίνης 17Α σε βιοψίες παχέως εντέρου, αποτελούν τις πιό ενδιαφέρουσες παρατηρήσεις που προέκυψαν από αυτό το πειραματικό σύστημα. Η παραγωγή της ιντερλευκίνης 17Α (που έχει γίνει πρόσφατα αντικείμενο εκτενούς έρευνας στη νόσο Crohn’s) από το λιπώδη ιστό περιγράφεται για πρώτη φορά, ενώ η ρύθμιση της παραγωγής της από την ουσία Π έχει μόνο μια αναφορά ακόμα στη διεθνή βιβλιογραφία.Εν κατακλείδι, μέσω της διαφορετικής οπτικής στην έρευνα των ΙΦΕΝ που περιγράφεται στην παρούσα μελέτη, πιθανά νέα εμπλεκόμενα συστήματα και μονοπάτια στην παθοφυσιολογία των νόσων αυτών αναγνωρίστηκαν και περιγράφηκαν. Τα μονοπάτια αυτά μπορεί να αποτελέσουν πιθανούς φαρμακολογικούς στόχους για τις νόσους αυτές για τις οποίες έχουμε περιορισμένες επιλογές θεραπειών. Οι διαφορές του μεσεντερικού λιπώδους ιστου στις ΙΦΕΝ, είτε πρόκειται για αίτιο, είτε πρόκειται για δευτερογενές αποτέλεσμα της τοπικής φλεγμονής, αποδεικνύουν ότι ο λιπώδης ιστός αποτελεί τουλάχιστον ένα καινούριο εργαλείο στη μελέτη αυτών των ασθενειών, αλλά πιθανά και άλλων πολύπλοκων νόσων.