sažetak:Respiratorni epitel predstavlja prvu hemijsku, imunološku i fizičku barijeru protiv udahnutih štetnih materijala, posebno uzročnika cistične fibroze. Lokalno zgušnjavanje sluzi, izmijenjeni mukocilijarni klirens i smanjeni pH zbog disfunkcije CFTR proteina pogoduju prekomjernom rastu bakterija i pretjeranoj upali. Cilj nam je u ovom pregledu bio da sumiramo promjene respiratorne sluznice unutar epitela i trenutna saznanja o lokalnom imunitetu povezanom s imunoglobulinom A kod pacijenata s cističnom fibrozom.

Prema relevantnim studijama,cistancheje tradicionalna kineska biljka koja se vekovima koristi za lečenje raznih bolesti. Naučno je dokazano da posjedujeprotuupalno, protiv starenja, iantioksidanssvojstva. Istraživanja su pokazala da je cistanche koristan za pacijente koji pate odbolest bubrega. Poznati su aktivni sastojci cistancheasmanjitiupala,poboljšati funkciju bubregaiobnavljaju oštećene ćelije bubrega. Stoga, integracija cistanchea u plan liječenja bolesti bubrega može ponuditi velike prednosti pacijentima u upravljanju njihovim stanjem. Cistanche pomaže u smanjenju proteinurije, snižava nivoe BUN i kreatinina i smanjuje rizik od daljegoštećenje bubrega. Osim toga, cistanche također pomaže u smanjenju razine kolesterola i triglicerida koji mogu biti opasni za pacijente koji pate od bolesti bubrega.

Kliknite na Gdje mogu kupiti Cistanche

Za više informacija:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

1. Uvod

Cistična fibroza (CF), koju je 1938. godine identificirala Dorothy Andersen, multisistemska je bolest i najčešći smrtonosni genetski autosomno recesivni poremećaj u populaciji bijele rase [1–3]. CF pogađa oko 85,000 ljudi širom svijeta [4]. Incidencija varira ovisno o rasi i etničkoj pripadnosti [3], javlja se kod otprilike 1 od 3000 živorođenih kod ljudi sjevernoevropskog porijekla, a frekvencija nosioca procjenjuje se na jednu od 25 osoba [5]. Prevalencija CF se povećava zbog poboljšane stope preživljavanja koja je prvenstveno povezana sa visoko efikasnim modulatorskim terapijama, ali i ranim otkrivanjem novih slučajeva zahvaljujući poboljšanim dijagnostičkim metodama i skriningu novorođenčadi [3,6].

CF je uzrokovan mutacijama u genu CF transmembranskog regulatora provodljivosti (CFTR) otkrivenom 1989. godine. Nalazi se u dugom kraku ljudskog hromozoma 7 i kodira anjonski kanal koji pripada porodici kaseta za vezivanje ATP-a [7–10]. CFTR je izražen na apikalnoj površini svih epitela (sluzokoža nosa, dušnik, pluća, egzokrini pankreas, crijeva, znojne žlijezde, bubrezi, pljuvačne žlijezde, testis i materica) kao i u seroznim stanicama submukoznih žlijezda, monocitima, imunim stanicama , ćelije glatkih mišića, neuralne ćelije i ćelije srca [11–22]. U normalnim velikim i malim dišnim putevima, nedavno je lokaliziran u većoj količini u sekretornim i bazalnim stanicama nego u cilijarnim stanicama [23]. Njegova široka ekspresija objašnjava sistemsku prirodu bolesti. CFTR protein je kanal koji reguliše transport jona i kretanje vode kroz epitelnu barijeru. Odgovoran je za transport aniona kroz plazma membranu (hlorid, bikarbonat, tiocijanat i glutation) [24-27] i opisano je da reguliše druge jonske kanale i transportere kao što je epitelni Na plus kanal (ENaC) koji je pod regulacijom CFTR [17]. Opisano je preko 2000 mutacija u CFTR genu, a poznato je da 382 izazivaju CF [28,29].

Disfunkcija CFTR dovodi do mnogih manifestacija u organima u kojima je izražena, ali plućna bolest ostaje vodeći uzrok morbiditeta i mortaliteta [3] (odgovorna za smrtnost 66,14 posto pacijenata sa CF u Evropi u 2018.) [30]. Simptomatsko liječenje, koje se progresivno primjenjuje od 1950-ih, poboljšalo je preživljavanje i kvalitetu života. Trenutno su dostupni ciljani tretmani koji ispravljaju defekte CFTR proteina. Korektori (lumacaftor, lumacaftor i lumacaftor) i potenciator (ivacaftor) [31] mogu vratiti CFTR savijanje i obradu, a zatim poboljšati otvaranje CFTR kanala, respektivno. Ovi lijekovi poboljšavaju FEV1, indeks tjelesne mase i kvalitet života, a smanjuju hlorid znoja i broj plućnih egzacerbacija [32–39].

U gornjim dišnim putevima, gotovo svi pacijenti će razviti kronični rinosinusitis i upalu nosa što potiče pojavu nazalnih polipa [40]. CF plućna bolest je mukoobstruktivni poremećaj koji karakterizira začepljenje sluzi, kronična neutrofilna upala i rekurentna infekcija koja rezultira progresivnim strukturnim oštećenjem pluća uključujući bronhiektazije i destrukciju plućnog parenhima [41,42]. Aktivirani neutrofili se regrutuju u disajnim putevima (postaju najistaknutija populacija inflamatornih ćelija) i oslobađaju veliki broj inflamatornih medijatora [43–45]. Mutantni CFTR kanal ne prenosi antioksidanse kako bi se suprotstavio oksidativnom stresu povezanom s neutrofilima, što doprinosi neravnoteži pro- i anti-inflamatornih citokina odgovornih za oštećenje u plućnim tkivima CF (bronhiektazije i bronhomalacije) i progresivno smanjenje funkcije pluća [46]. Defektni imuni odgovori (viskozna sluz, defektne imune ćelije i antimikrobni molekuli, kao i smanjeni mukocilijarni klirens) rezultiraju akutnom i progresivnom hroničnom infekcijom pluća oportunističkim patogenima [45]. Respiratorni virusi, meticilin osjetljivi Staphylococcus aureus i Haemophilus influenza su prvi koji prevladavaju i zamjenjuju ih s godinama štetniji i otporniji patogeni kao što je Pseudomonas aeruginosa, povezani s pogoršanjem funkcije pluća i vitalne prognoze [47–49].

2. Promjene respiratornog epitela CF

Respiratorni epitel je prva barijera protiv inhalacijskih patogena i pokriva dišne ​​puteve od nosa do terminalnih respiratornih bronhiola [50]. Ovaj pseudostratifikovani epitel se sastoji od četiri glavna tipa ćelija (cilijarne ćelije, koje čine preko 50 procenata epitelnih ćelija disajnih puteva, peharaste ćelije, bazalne ćelije i klub ćelije) i deluje kao hemikalija (antimikrobni molekuli, lizozim, laktoferin, proteaze, i anti proteinaze, itd.), imunološku i fizičku barijeru [20,51–54]. Nedavno je nekoliko podskupova glavnih epitelnih ćelija zasnovanih na različitim transkripcionim potpisima opisano jednoćelijskom analizom (3 za trepljaste i 5 za bazalne i sekretorne ćelije) [55]. Prva podskupina ćelija sa trepetljama je pokazala markere pred-sastavljanja cilija kao što su SPAG1, LRRC6 i DNAAF1, dok je druga eksprimirala markere zrelih trepetljastih ćelija (TUBA1A i TUBB4B). Treća podskupina koja eksprimira proinflamatorne serumske amiloidne A proteine ​​vjerovatno je učestvovala u imunološkom odgovoru. Prvu podskupinu sekretornih ćelija karakterizira ekspresija SCGB1A1 i članova porodice serpina i dijeli iste obrasce kao i klub ćelije u bronhiolama. Peharaste ćelije same po sebi (druga podskupina) eksprimiraju MUC5B i MUC5AC, AGR2 i SPDEF. Smatra se da je treća podskupina progenitori ćelija sa trepetljikama i pokazala je ekspresiju DNAH, ANKRD, MUC16 i MUC4. Drugi tip sekretornih ćelija (mucinous) eksprimirao je MUC5B, TFF1 i TFF3. Konačno, peta podskupina bi bile serozne sekretorne ćelije koje eksprimiraju lizozim i laktoferin. Za bazalne ćelije definisano je 5 podskupina: podskup 1 je obogaćen za tumorski protein P63 i citokeratine 5 i 15; podtip 2 (proliferirajuće bazalne ćelije) za topoizomerazu II alfa i marker proliferacije Ki-67; podskup 3 (bazalne ćelije koje prelaze u sekretorne ćelije) za porodicu serpina; podskup 4 je pokazao JUN i FOS izraz članova porodice AP-1; i podskup 5 izražen -katenin. Njihove precizne uloge ostaju nepoznate, a u sličnim su proporcijama između zdravih kontrolora i pacijenata sa CF [55].

Studije autopsije otkrile su plućne promjene kod pacijenata s CF kao što su skvamozna metaplazija, inflamatorni infiltrati, bronhiektazije i mukopurulentni čepovi [57,58]. Povezano je sa izmijenjenom specifikacijom epitela dišnih puteva (smanjenje cilijarnih stanica i povećanje vrčastih stanica [59]), zadebljanjem retikularne bazalne membrane [60] i degradacijom strukturnih komponenti ekstracelularnog matriksa (elastin, kolagen, glikozaminoglikani) [61]. Epitelna-mezenhimska tranzicija (EMT) je fiziološki proces tokom razvoja i popravke kojim se polarizirani epitel dediferencira u mezenhimske stanice [62]. Uključuje gubitak markera polariteta (npr. ZO-1 ili E-kadherin), povećan kapacitet migracije i sticanje mezenhimskih karakteristika kao što je oblik vretena, ekspresija vimentina i izlučivanje proteina ekstracelularnog matriksa kao što je fibronektin [63,64]. Nakon oštećenja, EMT omogućava mezenhimskim ćelijama da migriraju na leziju, formirajući sloj koji se može ponovo diferencirati u mukocilijarni epitel. Nakon kronične upale, EMT perzistira i može dovesti do remodeliranja [65]. Različite studije su pokazale da se kod CF javlja remodeliranje, ali prisustvo EMT-a ostaje neuhvatljivo [66]. Jedna studija je pokazala da je ekspresija EMT markera (fibronektin i N-kadherin) povećana u IB3 ćelijama (ćelijska linija izvedena iz bronhijalnog epitela CF) u poređenju sa kontrolnom ćelijskom linijom C38 [67]. TGF-signalizacija promoviše EMT i ove karakteristike su bile reverzibilne nakon inhibicije TGF-a u IB3 ćelijama. Osim toga, ekspresija TGF-a je povećana u CF i povezana sa zadebljanjem retikularne bazalne membrane. Prisustvo EMT-a i izmijenjena diferencijacija epitelnih stanica potvrđeni su novijim podacima koji su imali za cilj karakterizirati abnormalni fenotip u epitelu bronhija CF, pokazujući smanjen broj trepetljastih stanica, povećan broj vrčastih stanica i povećanu ekspresiju mezenhimskih markera [68] (Slika 1. , neobjavljeni podaci). Zanimljivo je da je EMT osjetljivost epitelnih stanica koje eksprimiraju CFTR preokrenuta CFTR modulatorima [69], dok je kod pacijenata s CF u završnoj fazi, transkriptom jedne ćelije potvrdio promijenjenu epitelnu diferencijaciju pokazujući manje bazalnih stanica i više stanica koje prelaze u cilijarne i sekretorne ćelije nego u ne-CF kontrole [55].

Uloga infekcije u fiziopatologiji CF je važna. Deficit CFTR proteina pogoduje infekciji smanjujući izlučivanje bikarbonata kod ljudi i svinja (ne miševa) i smanjujući pH tekućine na površini disajnih puteva [70]. U kulturama epitelnih ćelija CF svinjskih dišnih puteva pokazano je da ova kisela sredina otežava ubijanje Pseudomonas aeruginosa [71]. Nadalje, mijenja mukocilijarni klirens jer inhibiranje sekrecije bikarbonata u normalnoj traheji odrasle svinje usporava mukocilijarni transport [72], a poremećeni mukocilijarni klirens je također povezan sa smanjenim volumenom pericilijarne tekućine [73]. Tkivo disajnih puteva CF reaguje preterano i ponekad drugačije na infekciju (virusnu i/ili bakterijsku) i na nivou proteina i na nivou transkripcije od kontrolnih disajnih puteva. Naglašeno je nedavnim studijama o infekcijama Pseudomonas aeruginosa i humanim rinovirusom putem RNK sekvencioniranja primarnih epitelnih ćelija disajnih puteva kod djece s CF i kontrolama bez CF [74,75]. Ovo može doprinijeti trajnom inflamatornom odgovoru CF disajnih puteva, posebno povećanom proizvodnjom IL-8 na početku [76,77], ali i produženim nivoima IL-8 mRNA nakon infekcije Pseudomonas aeruginosa. Osim povišenih nivoa IL-8 u sputumu pacijenata sa CF, drugi proinflamatorni citokini su povećani, kao što su TNF- i IL-1 [77]. U bronho-alveolarnom ispiranju, koncentracije IL-6, IL1, Th1 (INF-), Th2 (IL-5, IL-13) i Th17 (IL-17A ) citokini su povećani u poređenju sa kontrolama bez CF [78]. Pored ove prekomjerne upale i neovlaštenog ubijanja i uklanjanja bakterija, čini se da je urođena antivirusna odbrana kod CF-a promijenjena protiv virusa parainfluence 3 kod ljudi [79] ili rinovirusa [75,80].

3. Imunoglobulin A mukozni imunitet u respiratornom epitelu CF

3.1. IgA struktura

Imunoglobulin (Ig) A je najzastupljeniji Ig u respiratornoj sluzokoži (70 posto Ig) [81] i proizvode ga B-ćelije koje se nalaze u limfoidnim tkivima povezanim sa sluznicom – tačnije limfoidnim tkivima povezanim s bronhima – koje funkcionišu nezavisno od sistemski imuni sistem [82]. Zrele B-ćelije stiču ekspresiju IgA podvrgavajući se i T-ćelijski zavisnoj i T-ćelijskoj nezavisnoj rekombinaciji klase-switch [83].

Monomerni IgA je protein od 160 kDa [84] od kojih postoje dvije podklase: IgA1 i IgA2 (posljednji predstavlja dvije alotipske varijante, IgA2m(1) preovlađujući u populacijama bijele rase i IgA2m(2) dominantan u afričkim populacijama). IgA2 se razlikuje od IgA1 po 13-deleciji aminokiselina u zglobnoj regiji, što ga čini otpornijim na bakterijske proteaze. IgA1, podklasa koja se najviše proizvodi, predstavlja oko 90 posto IgA u serumu, dok je udio IgA2 zastupljeniji u mukoznim tkivima [82]. IgA proizveden u plazma ćelijama koštane srži je pretežno monomeran i prisutan u serumu (88 procenata), dok je mukozna sekretirana forma IgA uglavnom polimerna (80 procenata, uglavnom dimerna) [50,82,84], zahvaljujući spojnom lancu, a polipeptid neophodan za vezivanje za polimerni imunoglobulinski receptor (pIgR) [82,84]. Koncentracija IgA u serumu raste sa godinama i varira u zavisnosti od pola i pušačkog statusa [85].

3.2. IgA regulativa i uloge

pIgR, transmembranski protein eksprimiran na bazolateralnoj površini epitelnih ćelija, posreduje u epitelnoj transcitozi dimernog IgA (d-IgA) koji proizvode plazma ćelije u lamini propria koja leži ispod epitela [81]. Sa ili bez vezivanja d-IgA, pIgR se endocitozira i isporučuje na apikalnu membranu, a polovina pIgR se reciklira na bazolateralni pol u odsustvu d-IgA [86–88]. Ekspresiju pIgR reguliše više faktora kao što su citokini (IFN-, TNF-, IL-1, IL-4 i IL-17), virusi, bakterije, gljivice, retinoična kiselina, i hormoni [89]. Tokom trgovine ili na apikalnom polu, ekstracelularni region koji veže ligand pIgR, poznat kao sekretorna komponenta (SC), cijepa se neidentifikovanom endopeptidazom osjetljivom na leupeptin i oslobađa se u slobodnom obliku ili kao komponenta sekretornog IgA (S -IgA) [90]. U lumenu, S-IgA agregira i neutralizira patogene i čestice sprječavajući njihovo vezivanje za epitel kroz takozvanu „imunu isključenost“ [91]. Štaviše, in vitro, studije ukazuju na sposobnost specifičnog IgA da neutrališe viruse, kao što su virus gripa ili boginja, tokom transcitoze [92-95]. Druga studija je pokazala da IgA može vezati rastvorljivi antigen u lamina propria, pri čemu se imuni kompleks naknadno transportuje u lumen putem pIgR-zavisnog mehanizma [96]. S-IgA ne aktivira klasični put komplementa, ali može vezati IgA Fc receptor eksprimiran u mijeloidnim stanicama i promovirati fagocitozu, ćelijski posredovanu citotoksičnost zavisnu od antitijela, stvaranje superoksida, degranulaciju, sekreciju citokina, prezentaciju antigena i mobilizaciju kalcija [82, 92,97]. SC takođe igra svoju ulogu. Prvo, stabilizira S-IgA i štiti ga od proteolitičke degradacije, uključujući neutrofilnu elastazu [81]. Drugo, poboljšava efikasnu funkciju IgA povećavajući njegov kapacitet neutralizacije protiv virusa gripa [98]. Konačno, SC reguliše pravilnu lokalizaciju S-IgA tako što povezuje sluz i formira interfejs između lumena i epitela [99]. Slobodni SC takođe ima antimikrobna svojstva. Na primjer, smanjuje površinsko vezivanje Streptococcus pneumoniae SpsA za proteine ​​u plućima [100], i vezuje hemoatraktant neutrofila IL-8 i druge hemokine, inhibirajući njihovu aktivnost i na taj način djelujući kao protuupalni agens [101]. Masivna glikozilacija je kritična za nespecifične uloge SC i S-IgA, a promjena u ugljikohidratima je povezana s defektnim SC [102]. Sve u svemu, pIgR igra važnu ulogu u homeostazi sluznice kroz regulaciju mikrobiote i upale epitela.

3.3. IgA imunitet u CF

Što se tiče njegove uloge u infekciji i upali, ekspresija pIgR je već proučavana kod kroničnih respiratornih bolesti, kao što je kronična opstruktivna bolest pluća [103–105], te kod bolesti gornjih dišnih puteva, kao što su alergijski rinitis i kronični rinosinusitis [106], gdje se pokazalo se da je smanjen u epitelnim stanicama dišnih puteva. Što se tiče bakterijskih respiratornih infekcija, Streptococcus pneumoniae može da veže SC i in vitro napadne epitelne ćelije [107].

Kod CF, nekoliko studija je pokazalo povećane koncentracije IgA u serumu [108], posebno kod hronične infekcije Pseudomonas aeruginosa [109] i teže bolesti [110]. Ovo povećanje je takođe predloženo u ispljuvku ili bronhoalveolarnom ispiranju pacijenata sa CF [111], kao i povećanom slobodnom SC u sputumu CF [112]. Pokazalo se da se specifični anti-Pseudomonas aeruginosa IgA povećava u serumu kada pacijenti pate od kronične infekcije [113] ili slabe plućne funkcije [114], ali i u sputumu [115] i nazalne sekrecije [116]. Međutim, druge studije su pokazale smanjeno lučenje IgA u pljuvački CF [117] i luminalnom perfuzatu želuca [118]. U istraživanju CF o terapijama, pIgR je također korišten za transport alfa{12}} antitripsina u lumen bronhija [119]. Nedavno je provedena studija koja koristi multimodalni pristup (uključujući plućno tkivo, sputum, serum, kulture primarnih epitelnih ćelija i CF miševe) kako bi se procijenila ekspresija pIgR i mogući mehanizmi odgovorni za disregulaciju pIgR i imunitet IgA u plućima s CF [120] . Studija je pokazala da su ekspresija epitela pIgR, proizvodnja IgA (uključujući IgA specifičan za Pseudomonas aeruginosa) i IgA plus B-ćelije povećane u CF plućima, sputumu i serumu. Povećani limfoidni agregati oko bronhija koji sadrže B-ćelije opisani su u CF [121] i predstavljaju mogući izvor IgA.

Međutim, eksperimenti na epitelnim ćelijama bronhija CF i F508del miševima otkrili su konstitutivnu smanjenje proizvodnje pIgR/SC i transcitoze d-IgA, što je rekapitulirano dodavanjem CFTR inhibitora u kontrolne ćelije. Ovaj negativni CFTR-pIgR put uključivao je aktivaciju pogrešno savijenog F508del-CFTR u CF—i naknadni odgovor nesavijenog proteina (UPR)—što ukazuje da su stres endoplazmatskog retikuluma (ER) i UPR putevi ključne regulatorne kontrolne točke proizvodnje IgA na površinama sluznice. Zaista, UPR koji je aktivirao stres bio je u stanju da smanji lučenje SC i S-IgA. In vivo model kronične infekcije pluća mikrozrncima obloženim Pseudomonas aeruginosa pokazao je da infekcija može obnoviti ekspresiju pIgR i proizvodnju IgA u plućima F508del miševa putem IL-17 inflamatornog odgovora domaćina [120]. Infekcija Pseudomonas aeruginosa modulira CFTR-pIgR put potičući IL-17 odgovor domaćina koji stimulira ekspresiju pIgR i dodatno povećava ER stres i aktivaciju UPR-a. ER, stres uzrokovan infekcijom Pseudomonas aeruginosa mogao bi postati nedovoljno uravnotežen aktivacijom UPR-a i pokazalo se da doprinosi povećanju IgA [122]. Sklonost ka Th17 diferencijaciji za T-ćelije sa uzastopnom povećanom upalom Th17 (sposobnom da reguliše pIgR mRNA) je fenomen prisutan i kod CF i kod ne-CF bronhiektazija, verovatno ne samo u vezi sa CFTR defektom [123,124]. Drugi citokini pojačano regulirani u infekciji Pseudomonas aeruginosa, kao što su IL-1 i TNF-, također su bili u stanju da pojačaju ekspresiju pIgR. Ova nedavna studija mogla bi pomiriti rezultate koji pokazuju smanjenu koncentraciju SC u pljuvački pacijenata sa CF. To sugerira da se upregulacija može samo selektivno pojaviti u plućima jer su ona meta stečene bakterijske infekcije [120]. Drugi mikrobi, kao što je virus humane influence A, uzrok egzacerbacije CF, također mogu povećati ER stres i regulirati ga kroz ekspresiju svog nestrukturnog proteina 1 [125,126]. Međutim, disregulacija pIgR u odsustvu infekcije pluća procijenjena je samo na modelima F508del. Stoga, lučenje IgA putem pIgR ostaje nejasno kod pacijenata koji nisu F508del i treba se dalje baviti rjeđim CFTR mutacijama [120]. Glavne karakteristike promijenjenog respiratornog epitela i disreguliranog IgA sistema kod pacijenata sa CF su sažete na slici 2 i tabeli 1.

Što se tiče odnosa između IgA i mikrobioma, prvi podaci o crijevima i upalnim bolestima crijeva pokazali su da proupalne bakterije obložene IgA mogu pokretati upalne bolesti crijeva, a iskorenjivanje tih bakterija moglo bi biti obećavajuće u budućnosti [127]. Nedavno se pokazalo da nedostatak NOD2 kod Crohnove bolesti povećava reverznu transcitozu IgA koja disreguliše interakcije mikrobiom/IgA [128]. Polireaktivni IgA također učestvuje u urođenoj reaktivnosti na mikrobiotu u crijevima [129] i opisana je indukcija disbioze nedostatkom IgA [130].

Osa pluća i crijeva je mogući utjecaj crijevne mikrobiote na tok plućne bolesti (i obrnuto) i nedavno su je pregledali u CF od strane Price et al. [131]. Na primjer, modifikacije crijevnog mikrobioma bile su povezane kod djece s egzacerbacijama i kolonizacijom Pseudomonas [132]. Uzimajući u obzir moguće preslušavanje između proizvodnje IgA u crijevima i dendritskih ćelija pluća [133], buduća istraživanja S-IgA bi se vjerovatno trebala fokusirati na vezu između pluća i crijeva, oba zahvaćena CF. Zaista, bakterije vezane za IgA koje bi mogle potaknuti upalu u respiratornoj/crijevnoj sluznici mogle bi biti meta budućih terapija.

Za više informacija: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501