Μεταβολισμός και ενεργειακό περιβάλλον σε φλεγμονώδεις καταστάσεις

Abstract

Neutrophils are a major part of innate immunity. Through the formation of neutrophil extracellular traps (NETs) they are involved in the pathophysiology of various autoimmune, autoinflammatory and thrombotic conditions. In the context of different diseases, neutrophils release NETs that carry bioactive proteins, specific to each disease, determined by the inflammatory environment of the disease. Thromboinflammation is defined as the combination of inflammation with thrombosis. The interactions between neutrophils and platelets play an important role in this process. Thrombin-activated platelets are able to stimulate neutrophils. The NETs that are created have a key role in the establishment and expansion of the thrombosis. In addition, NETs carry tissue factor (TF) which is the major initiator of coagulation in vivo. This creates a vicious cycle (platelet / NETs / TF / thrombin) that enhances thromboinflammation. The models that this study is focused on are ulcerative colitis, systemic lupus erythematosus, myocardial infarction and COVID-19. The abovementioned models are characterized by thromboinflammation. Ulcerative colitis is a chronic inflammatory bowel disease with a variety of manifestations, such as thrombosis. During the present study it was found that the inflammatory microenvironment in both the peripheral blood and locally in the intestine appears to be capable of causing the release of NETs as well as the expression of TF in them. It has also been found that in systemic lupus erythematosus, a disease with many thrombotic complications, patients' neutrophils release NETs through the mechanism of autophagy. These NETs are decorated with bioactive TF. It is known from a previous study of our lab that in myocardial infarction the inflammatory environment of the disease in combination with activated platelets induces TF expression and its release through NETs. In the present study, it is indicated that ticagrelor is able to inhibit the formation of thrombogenic NETs induced either by platelet-neutrophil interaction (via polyP secretion) or by coronary stents, demonstrating the immunomodulatory potential of ticagrelor beyond of its antiplatelet activity. The SARS-CoV-2 infection causes thrombotic complications that affect multiple vital organs. NETs carrying bioactive TF were detected in COVID-19. It was further found that the release of NETs and TF expression is mediated by thrombin and complement system. The findings of this study suggest new alternative diagnostic or therapeutic strategies/ approaches. Drugs that target the production of TF and/or the mechanism of NET formation could be a treatment option in diseases characterized by thromboinflammation.

Τα ουδετερόφιλα αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της έμφυτης ανοσίας. Μέσω του σχηματισμού των εξωκυττάριων παγίδων των ουδετερόφιλων (Neutrophil extracellular traps- NETs) εμπλέκονται στη παθοφυσιολογία ποικίλων αυτοάνοσων, αυτοφλεγμονωδών και θρομβωτικών καταστάσεων. Στα πλαίσια διαφορετικών νοσημάτων τα ουδετερόφιλα απελευθερώνουν ΝΕΤs τα οποία φέρουν βιοδραστικές πρωτεΐνες, ειδικές της κάθε νόσου, που καθορίζονται από το φλεγμονώδες περιβάλλον της νόσου. Ως θρομβοφλεγμονή ορίζεται ο συνδυασμός της φλεγμονής με τη θρόμβωση. Στη διαδικασία αυτή σημαντικό ρόλο παίζουν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ του ουδετερόφιλου και του αιμοπεταλίου. Τα ενεργοποιημένα από θρομβίνη αιμοπετάλια διεγείρουν τα ουδετερόφιλα. Τα NETs που δημιουργούνται έχουν καίριο ρόλο στην εγκαθίδρυση και επέκταση της θρόμβωσης. Επιπλέον, τα NETs μεταφέρουν ιστικό παράγοντα (tissue factor- TF) ο οποίος είναι ο κύριος in vivo εκκινητής της πήξης. Με αυτό τον τρόπο δημιουργείται ένας φαύλο κύκλος ανατροφοδότησης της θρομβοφλεγμονής (αιμοπετάλιο/ NETs/ TF/ θρομβίνη). Τα μοντέλα στα οποία επικεντρώθηκε η διατριβή είναι η ελκώδης κολίτιδα, ο συστηματικός ερυθηματώδης λύκος, το έμφραγμα του μυοκαρδίου και η COVID-19. Τα παραπάνω μοντέλα χαρακτηρίζονται από θρομβοφλεγμονή. Η ελκώδης κολίτιδα είναι μια χρόνια φλεγμονώδης νόσος του εντέρου με ποικιλία εκδηλώσεων, όπως οι θρομβώσεις. Κατά την διάρκεια της παρούσας μελέτης βρέθηκε πως το φλεγμονώδες μικροπεριβάλλον τόσο στο περιφερικό αίμα όσο και τοπικά στο έντερο φαίνεται πως είναι ικανό να προκαλέσει την απελευθέρωση NETs αλλά και την έκφραση του TF σε αυτά. Ακόμη εντοπίστηκε ότι και στον συστηματικό ερυθηματώδη λύκο, μια νόσο με πολλές θρομβωτικές επιπλοκές, τα ουδετερόφιλα των ασθενών απελευθερώνουν ΝΕΤs μέσω του μηχανισμού της αυτοφαγίας. Τα NETs αυτά είναι διακοσμημένα με βιοενεργό TF. Είναι γνωστό από προηγούμενη εργασία του εργαστηρίου ότι στο έμφραγμα του μυοκαρδίου το φλεγμονώδες περιβάλλον της νόσου σε συνδυασμό με τα ενεργοποιημένα αιμοπετάλια επάγει την έκφραση TF και την απελευθέρωσή του μέσω των NETs. Στη παρούσα μελέτη δείχτηκε ότι η τικαγρελόρη αναστέλλει το σχηματισμό θρομβογόνων ΝΕΤs που προκαλούνται είτε από την αλληλεπίδραση αιμοπεταλίων και ουδετερόφιλων (μέσω έκκρισης ανόργανων πολυφωσφορικών- polyP) είτε από τα στεφανιαία stents, καταδεικνύοντας το ανοσοτροποποιητικό δυναμικό της τικαγρελόρης πέρα από την αντιαιμοπεταλιακή της δράση. Η μόλυνση με SARS-CoV-2 προκαλεί θρομβωτικές επιπλοκές που επηρεάζουν πολλαπλά ζωτικά όργανα. Στην COVID-19 εντοπίστηκαν ΝΕΤs που φέρουν βιοδραστικό TF. Βρέθηκε επιπλέον ότι η απελευθέρωση των NETs και η έκφραση του TF διαμεσολαβείται από την θρομβίνη και τον μηχανισμό του συμπληρώματος. Τα ευρήματα της διδακτορικής διατριβής προτείνουν νέες εναλλακτικές διαγνωστικές ή θεραπευτικές στρατηγικές/προσεγγίσεις. Φαρμακευτικές ουσίες που στοχεύουν την παραγωγή του TF ή/και το μηχανισμό των NETs θα μπορούσαν να αποτελέσουν θεραπευτική επιλογή στα νοσήματα που χαρακτηρίζονται από θρομβοφλεγμονή.