Regolazione dell’espressione dell’ATP binding cassette transporter A1 (ABCA1): colesterolo-dipendente e – vie di segnalazione indipendenti con rilevanza per la malattia polmonare infiammatoria

ATP binding cassette transporter A1 (ABCA1) è una proteina trasportatore transmembrana ubiquitariamente espresso nel tessuto umano, e trovato in abbondanza nel fegato e polmoni (recensione in ). Mentre il suo ruolo primario è quello di mantenere l’omeostasi lipidica controllando l’efflusso di colesterolo e fosfolipidi cellulari, ABCA1 è sempre più riconosciuto come avente funzioni anti-infiammatorie in una vasta gamma di malattie in cui l’infiammazione è un meccanismo patogeno sottostante (rivisto in ). Quindi, dato il ruolo svolto da ABCA1 nella soppressione dell’infiammazione, la comprensione delle vie di segnalazione che regolano l’espressione di ABCA1 può fornire potenziali strategie terapeutiche per mantenere l’omeostasi del colesterolo e trattare condizioni con eccessiva infiammazione in futuro.

Efflusso del colesterolo mediato da ABCA1

Il trasportatore ABCA1 svolge un ruolo importante nel mantenimento dell’omeostasi del colesterolo cellulare partecipando alla via di trasporto inversa del colesterolo (RCT). ABCA1 espresso nelle cellule periferiche facilita l’esportazione del colesterolo cellulare verso la sua proteina accettore extracellulare apolipoproteina-A1 (apoA-1) . Nei macrofagi, ABCA1 interagisce con apoA-1 per sviluppare lipoproteine ad alta densità nascenti (HDL) prima di interagire con ATP binding cassette transporter G1 (ABCG1) e recettore scavenger classe B tipo 1 per da particelle HDL mature . Successivamente, l’HDL trasporta il colesterolo dai tessuti periferici al fegato per l’escrezione.

Espressione ABCA1 alterata nelle malattie polmonari

Mutazioni in ABCA1 possono causare la malattia di Tangier, una rara malattia genetica caratterizzata da una sostanziale riduzione dei livelli di HDL. Gli studi che indagano i ruoli di ABCA1 in RCT hanno poi osservato somiglianze nel fenotipo di topi carenti di ABCA1 rispetto al fenotipo della malattia di Tangeri umana. Il fenotipo dei macrofagi dei topi ABCA1-knockout in vivo includeva accumulo di lipidi e livelli di HDL e apoA-1 significativamente ridotti. L’accumulo di lipidi come risultato della riduzione delle HDL e apoA-1 nei macrofagi dei topi ABCA1 e ABCG1 knockout è stato trovato per indurre un aumento delle citochine pro-infiammatorie circolanti, mostrando segni di infiammazione sistemica. Inoltre, mentre risultati simili sono stati trovati in vitro con il knockdown di ABCA1 nei macrofagi umani, l’espressione di ABCG1 è stata aumentata.

Le prove da studi sia in vitro che in vivo hanno dimostrato che l’espressione di ABCA1 è alterata nelle malattie polmonari come la BPCO. In uno studio recente, Sonett et al. hanno trovato che l’espressione dei trasportatori ABC (ABCA1 e ABCG1) nei polmoni di pazienti con BPCO da moderata a grave per essere significativamente downregulated rispetto ai polmoni sani. Inoltre, maggiore downregulation dell’espressione ABCA1 è stato osservato rispetto a ABCG1 indicando che l’importanza di migliorare ABCA1 downregulated può superare ABCG1 downregulated. Il fumo di sigaretta è proposto come la causa principale di espressione downregolata ABCA1 in pazienti con BPCO. Ci sono anche prove che il fumo di sigaretta modula le vie di segnalazione che regolano l’espressione di ABCA1 nei macrofagi in vitro e in vivo. Anomalie polmonari nell’espressione di ABCA1 sono state trovate anche nella polmonite causata dal batterio Chlamydia pneumoniae. È stato dimostrato che l’infezione da Chlamydia pneumoniae influisce sul traffico di colesterolo, associato all’accelerazione dell’accumulo intracellulare di colesterolo mediante la downregolazione dell’espressione di ABCA1 in modelli di topi in vivo e in macrofagi umani e cellule epiteliali polmonari in vitro. Tuttavia, il ruolo esatto di ABCA1 nella patogenesi delle infezioni respiratorie è attualmente sconosciuto.

ABCA1, l’omeostasi del colesterolo e il legame con l’infiammazione

Il colesterolo cellulare è legato a numerose funzioni infiammatorie dei polmoni. Quindi, le proteine coinvolte nel processo di RCT possono avere un impatto sulle risposte infiammatorie suscitate dal sovraccarico di colesterolo libero nei macrofagi. Comprendere le funzioni di ABCA1 e HDL può rivelare l’impatto della regolazione del colesterolo sulle funzioni infiammatorie nei polmoni. Oltre al ruolo di HDL in RCT, HDL assiste nella produzione di surfattante nelle cellule alveolari di tipo II, un tipo di cellule critiche nella BPCO. Inoltre, è noto che quando ABCA1 è represso, il colesterolo in eccesso si accumula nelle cellule alveolari, danneggiando la funzione del surfattante e aumentando la risposta infiammatoria che è stata implicata nella patogenesi della malattia polmonare ostruttiva cronica (COPD), asma e altre malattie polmonari (rivisto in ).

Considerando la relazione tra l’omeostasi del colesterolo e l’infiammazione delle vie aeree, l’attenzione terapeutica si è concentrata sulla riduzione della sintesi intracellulare del colesterolo utilizzando farmaci ipocolesterolemizzanti, come le statine. Ci sono stati grandi studi clinici, tra cui STATCOPE, che hanno testato l’efficacia del trattamento con statine su pazienti con BPCO. Nonostante i benefici osservati in precedenti studi retrospettivi, STATCOPE non ha osservato alcun beneficio terapeutico dal trattamento con statine nei pazienti con BPCO. Questo suggerirebbe che un approccio diverso per ripristinare l’equilibrio del colesterolo, forse attraverso obiettivi alternativi che hanno il potenziale di modulare il colesterolo e reprimere l’infiammazione allo stesso tempo, come ABCA1, garantisce ulteriori indagini. La maggior parte degli studi che esplorano il ruolo e la funzione di ABCA1 sono stati condotti in stati patologici associati al colesterolo come l’aterosclerosi. L’aterosclerosi era tradizionalmente conosciuta come una malattia da accumulo di colesterolo. Tuttavia, è ora riconosciuto come una malattia infiammatoria cronica, con l’evidenza di accumulo di colesterolo in eccesso promuovere risposte infiammatorie. Ci sono diverse linee di prova da studi clinici e preclinici che collegano l’aterosclerosi e l’infiammazione. Uno studio precedente utilizzando modelli di topi ha dimostrato che l’inibizione dell’espressione dei mediatori infiammatori migliora significativamente la gravità dell’aterosclerosi. I pazienti con aterosclerosi sono identificati da alti livelli di colesterolo delle lipoproteine a bassa densità (LDL) nel loro corpo. La regolazione dell’omeostasi del colesterolo LDL influenza il sistema immunitario innato. Questo è dimostrato dal colesterolo LDL che induce citochine pro-infiammatorie attraverso l’attivazione dei percorsi del recettore toll-like (TLR). Questo ha portato l’attenzione della ricerca a spostarsi verso la ricerca dei benefici anti-infiammatori di ABCA1 nell’aterosclerosi. ABCA1 può anche esercitare azioni antinfiammatorie dirette che sono indipendenti dal suo impatto sull’omeostasi del colesterolo, anche se dato il ruolo centrale del colesterolo nella sopravvivenza delle cellule, questa indipendenza può rivelarsi difficile da individuare.

Nonostante, prove crescenti hanno chiaramente implicato ABCA1 come un obiettivo di interesse nelle malattie caratterizzate da infiammazione. I potenziali effetti anti-infiammatori di ABCA1 hanno quindi portato ad un crescente interesse verso lo studio del beneficio di ABCA1 nelle malattie polmonari infiammatorie. Mentre è ben riconosciuto che il colesterolo esercita un significativo controllo normativo sull’espressione di ABCA1, meno ben compreso è l’impatto che i mediatori infiammatori stessi hanno sull’upregolazione di ABCA1. Data l’interazione tra omeostasi del colesterolo e infiammazione polmonare, il collegamento rappresenta un’opzione fattibile per l’intervento terapeutico con il potenziale di avere effetti benefici sia nell’aterosclerosi che nella BPCO; due condizioni croniche che sono una comorbidità comune. Per evidenziare queste potenziali interazioni terapeutiche, lo scopo di questa recensione è quello di esplorare i meccanismi molecolari responsabili dell’espressione di ABCA1. In particolare, l’espressione di ABCA1 può essere regolata attraverso meccanismi colesterolo-dipendenti e indipendenti e lo scopo della revisione è quello di esplorare queste vie di segnalazione nel contesto della malattia respiratoria.

Regolazione dell’espressione di ABCA1: vie di segnalazione colesterolo-dipendenti

L’omeostasi del colesterolo è mantenuta attraverso meccanismi feed-forward e feed-back che coinvolgono ABCA1 e altri partner. In particolare, l’espressione di ABCA1 è regolata attraverso vie di segnalazione chiave mediate dall’eccesso di colesterolo (Fig. 1), che saranno descritte brevemente di seguito.

via LXR/RXR

Il colesterolo nelle cellule può essere convertito in ossisteroli, che a loro volta possono potentemente upregolare l’espressione di ABCA1. Nei tipi di cellule rilevanti per le malattie polmonari infiammatorie (tra cui macrofagi, cellule epiteliali e muscolari lisce (Tabella 1) ), l’ossisterolo riportato in modo predominante è il 25-idrossicolesterolo (25-HC). Questo stimolo naturale aumenta l’espressione di ABCA1 attraverso l’attivazione del recettore X del fegato (LXR). LXR forma un eterodimero con il recettore X retinoide (RXR), e insieme formano un fattore di trascrizione che si lega all’elemento promotore nel gene ABCA1 per aumentare l’espressione e in definitiva l’upregulation dell’espressione della proteina ABCA1, tra gli altri obiettivi. La trascrizione avviene in seguito all’afflusso di colesterolo intracellulare in eccesso, tuttavia il colesterolo non attiva direttamente questa via ma viene convertito in 25-HC. Mentre gli ossisteroli sono i ligandi che attivano LXR/RXR per aumentare l’espressione di ABCA1, il carico di colesterolo innesca l’aumento della produzione di ossisterolo a valle della via del mevalonato per avviare la trascrizione crescente del gene ABCA1. Ossisteroli specifici possono essere prodotti de novo nella via del mevalonato, indipendentemente dall’ossisterolo comune derivato dal colesterolo. Il colesterolo negli esseri umani è prevalentemente sintetizzato de novo dal fegato, avviato da acetil coenzima 3-idrossi-3-metil-glutaril-coenzima . 24(S),25-epoxycholesterol (24,25EC) è un esempio, dove è prodotto da acetil coenzima durante una lacuna nella via del mevalonato. Come altri ossisteroli, il 24,25EC ha dimostrato negli studi di attivare i recettori LXR.

Dato l’importante ruolo svolto da LXR in questa via, ne consegue che un potenziale obiettivo terapeutico per modulare l’omeostasi del colesterolo è l’aumento dell’espressione di ABCA1 attraverso la via LXR dipendente. A tal fine, sono stati sviluppati una serie di agonisti LXR sintetici che sono in grado di aumentare significativamente l’espressione di ABCA1. Tuttavia i risultati del trattamento con agonisti LXR sono stati diversi con segnalazioni di effetti avversi off-target, compreso l’aumento degli acidi grassi, la sintesi dei trigliceridi e la steatosi epatica. Recentemente, c’è stato un crescente interesse nella possibilità che LXRα, un’isoforma di LXR, sia la causa principale degli effetti avversi dei ligandi LXR convenzionali. Questo ha creato interesse nello sviluppo di farmaci LXRβ-specifici che si pensa non generino tali effetti avversi.

Percorso SREBP-2

Un altro percorso coinvolto nella regolazione dell’omeostasi del colesterolo cellulare è mediato dal fattore di trascrizione sterol regulatory element binding protein 2 (SREBP-2). SREBP-2 regola ABCA1 indipendentemente dalla via LXR e, a differenza dell’attivazione della via LXR, l’attivazione di SREBP-2 può diminuire l’espressione di ABCA1. L’attivazione di SREBP-2 dipende dalla proteina SREBP cleavage activating protein (SCAP), che ha un dominio di rilevamento degli steroli in grado di rilevare i livelli di colesterolo cellulare. Quando i livelli intracellulari di colesterolo sono bassi, SCAP scorta SREBP-2 al Golgi per l’attivazione prima di essere traslocato all’elemento regolatore dello sterolo (SRE) nel nucleo per promuovere la trascrizione di diversi geni bersaglio così come SREBP-2 stesso. Situato all’interno dell’introne 16 di SREBP-2 è microRNA-33a (miR-33a), che è co-trascritto con SREBP-2. Il miR-33a ha dimostrato di inibire l’espressione di ABCA1 nelle isole pancreatiche dei topi ex vivo e nei macrofagi umani in vitro. Recentemente, è stato dimostrato che l’inibizione del miR-33a nel tessuto epatico dei topi e nei macrofagi in vivo porta ad un aumento dell’espressione del gene bersaglio miR-33a ABCA1. L’aumento dell’espressione di ABCA1 attraverso l’inibizione di miR-33a permette di bypassare gli effetti negativi degli attuali trattamenti che attivano la via LXR.

Regolazione dell’espressione di ABCA1: vie di segnalazione indipendenti dal colesterolo

I recenti studi hanno rivelato che una serie di mediatori infiammatori e di esposizioni nocive (come il fumo di sigaretta) che guidano le malattie polmonari hanno anche un impatto sull’espressione di ABCA1. I farmaci usati clinicamente e quelli sperimentali hanno anche come bersaglio ABCA1, con alcuni studi chiave in vitro eseguiti in cellule con rilevanza per le malattie respiratorie elencati nella Tabella 1. Questi cambiamenti nell’espressione di ABCA1 sono regolati dalla segnalazione (Fig. 1) (come dettagliato di seguito), alcuni dei quali sono soggetti a cross-talk.

TNF

Tumour Necrosis Factor (TNF) è una citochina proinfiammatoria che è altamente espressa nei pazienti con BPCO. TNF è noto per attivare molti percorsi di segnalazione di cui alcuni hanno precedentemente dimostrato di indurre cambiamenti nell’espressione ABCA1. Queste vie includono il fattore nucleare-κB (NF-κB), la proteina legante l’elemento regolatore degli steroli 2 (SREBP-2) e la janus kinase 2/signal transducer 3 (JAK2/STAT3). Con numerosi percorsi e partner molecolari coinvolti, gli studi hanno dimostrato che la stimolazione del TNF può portare a diversi impatti sull’espressione ABCA1 a seconda della linea cellulare. Per esempio, la stimolazione del TNF può aumentare l’espressione di ABCA1 attraverso la via canonica di NF-κB. Tuttavia, l’attivazione di NF-κB indotta dal TNF upregola anche i livelli di mRNA di miR-33a puntando il suo gene ospite SREBP-2 nei macrofagi in vitro e nei topi in vivo. Poiché l’aumento dell’espressione di miR-33a è associato all’espressione repressa di ABCA1, l’aumento del TNF in questo contesto si tradurrà in una diminuzione dell’espressione di ABCA1. Abbiamo recentemente dimostrato che il TNF aumenta l’upregulation della proteina ABCA1 nelle cellule epiteliali BEAS-2B in vitro, tuttavia ad oggi, i meccanismi molecolari per questi risultati sono sconosciuti. È interessante notare che gli studi effettuati in parallelo in un’altra linea cellulare epiteliale polmonare, A549 in vitro, hanno indicato che il TNF non ha aumentato la proteina ABCA1 in queste cellule. Forse la differenza di impatto del TNF su ABCA1 all’interno delle due linee cellulari epiteliali polmonari, utilizzati comunemente come modelli cellulari di infiammazione respiratoria, sono il diverso contributo di miR-33a o altri noti regolatori ABCA1. Ulteriori studi sono giustificati per stabilire i meccanismi coinvolti.

Percorso TLR4/Myeloid88

Il recettore 4 (TLR4) è una fonte primaria di difesa del sistema immunitario innato. Questa proteina è espressa nei macrofagi e nelle cellule epiteliali bronchiali polmonari, due tipi di cellule chiave che guidano l’infiammazione delle vie aeree. La causa principale dell’infiammazione delle vie aeree nei pazienti con BPCO è il fumo di sigaretta. In particolare, l’esposizione al fumo di sigaretta (CSE) provoca un aumento dell’espressione di TLR4 indotta dal lipopolisaccaride (LPS) dimostrato nelle cellule epiteliali primarie delle piccole vie aeree in vitro e nei topi in vivo. L’aumento di TLR4 dipendente da LPS attiva la sua molecola adattatrice a valle Myeloid88 che trasmette la segnalazione di TLR4 all’inibitore di NF-κB, IκBα. La fosforilazione di IκBα permette a NF-κB di traslocare nel nucleo, attivando infine i geni infiammatori responsabili della codifica di citochine proinfiammatorie come il TNF, promuovendo anche l’espressione di miR33a che riduce l’espressione di ABCA1. L’effetto del fumo di sigaretta sul percorso TLR4/Myeloid88 è stato esplorato esponendo cellule macrofagiche umane THP-1 in vitro e macrofagi di topi in vivo a CSE. I risultati hanno mostrato che l’espressione di ABCA1 è stata significativamente downregolata dall’esposizione a CSE in vitro e in vivo.

Pista cAMP/PKA

La via dell’adenosina monofosfato ciclico (cAMP)/protein chinasi A (PKA) è responsabile della regolazione di molteplici funzioni cellulari, comprese le risposte antinfiammatorie. L’attivazione della via cAMP/PKA riduce l’infiammazione inibendo NF-κB, impedendo la riduzione di ABCA1 e l’aumento delle citochine pro-infiammatorie causato da NF-κB. L’espressione di ABCA1 è anche regolata sia trascrizionalmente che post-traslazionalmente dalla via cAMP/PKA. Trascrizionalmente, il cAMP induce un aumento dell’espressione di ABCA1 e il suo trasporto inverso del colesterolo mediato. Studi precedenti hanno dimostrato che la stimolazione dei fibroblasti umani in vitro e dei macrofagi murini in vivo con un analogo 8-bromo-cAMP ha attivato la via cAMP/PKA. I primi studi effettuati su macrofagi umani non sono stati, tuttavia, in grado di mostrare un aumento significativo dell’espressione ABCA1 attraverso l’attivazione della via cAMP/PKA. Al contrario, un recente studio condotto da Liao et al. ha dimostrato che la stimolazione delle cellule macrofagiche umane THP-1 con intermedina, un peptide della famiglia della calcitonina, ha aumentato significativamente l’espressione di ABCA1 e l’efflusso del colesterolo attraverso la via cAMP/PKA. È importante notare che l’impatto di cAMP sull’espressione ABCA1 dipende dalla specie utilizzata per lo studio, in quanto vi sono differenze chiave nell’elemento 5′ promotore del gene ABCA1 murino e umano, per cui l’elemento di risposta cAMP funzionale (CRE) nel promotore del gene ABCA1 murino non è presente nel primo introne del promotore umano. Post-traslazionalmente, l’upregulation della fosforilazione di ABCA1 e l’efflusso del colesterolo in questa cascata di segnalazione è iniziata quando apoA-1 interagisce con ABCA1 durante il processo di trasporto inverso del colesterolo. L’interazione tra apoA-1 e ABCA1 attiva le proteine G eterotrimeriche e l’adenilil ciclasi per produrre cAMP, attivando di conseguenza PKA, un bersaglio diretto a valle di cAMP. PKA poi aumenta la fosforilazione di ABCA1, che è stato dimostrato da studi precedenti per aumentare significativamente l’espressione ABCA1 ed efflusso di colesterolo nelle cellule macrofagiche. Se l’upregulation di ABCA1 dal percorso cAMP/PKA si verifica nel contesto delle malattie polmonari infiammatorie merita ulteriori indagini, soprattutto perché gli agenti che aumentano il cAMP (ad esempio agonisti del recettore β2-adrenergico e inibitori della fosfodiesterasi) sono trattamenti ampiamente utilizzati nella medicina respiratoria oggi.

La via JAK2/STAT3

Il trasduttore e attivatore di segnale della trascrizione 3 (STAT3) gioca un ruolo complesso nella regolazione dell’infiammazione che si verifica con le lesioni delle vie aeree. Il fumo di sigaretta è associato al verificarsi di lesioni delle vie aeree e infiammazione, e può anche attivare STAT3 nei polmoni. Mentre il ruolo esatto di STAT3 nelle malattie polmonari infiammatorie è relativamente poco compreso, è noto che l’assenza di espressione STAT3 compromette la risposta innata anti-infiammatoria dei polmoni, suggerendo che la presenza di STAT3 è importante per ridurre l’infiammazione polmonare. Finora, le prove hanno dimostrato che l’attivazione di STAT3 come risultato dell’interazione ABCA1 e apoA-1 produce un effetto anti-infiammatorio. Simili effetti antinfiammatori sono stati mostrati da citochine pro-infiammatorie, interleuchine e interferoni di attivazione della via di janus kinase 2 (JAK2)/STAT3 . Una nota citochina che attiva questo percorso è l’interleuchina 6 (IL-6), con l’espressione di IL-6 promossa dai marcatori infiammatori della BPCO come il TNF. La molecola di segnalazione iniziale che viene attivata dall’interazione tra apoA-1 e ABCA1 o dalla citochina IL-6 è JAK2. Dopo l’attivazione di JAK2, subisce autofosforilazione, prima di fosforilare il suo bersaglio a valle STAT3. Nei macrofagi umani e murini, STAT3 fosforilato si lega al sito CRE situato sul primo introne del gene ABCA1 umano e murino per aumentare l’espressione genica di ABCA1 .

L’apoptosi aumenta l’espressione di ABCA1

Durante l’infiammazione acuta e cronica delle vie aeree c’è un aumento significativo delle cellule immunitarie e strutturali che vanno incontro ad apoptosi . L’eliminazione dell’apoptosi cellulare nei polmoni è regolata principalmente dai macrofagi delle vie aeree in un processo chiamato efferocitosi. È stato precedentemente dimostrato che le cellule apoptotiche sono direttamente associate a un aumento dell’espressione di ABCA1 nei macrofagi. Le cellule apoptotiche contengono fosfatidilserina (PtdSer) che agisce come un segnale di riconoscimento per i fagociti, legandosi ai recettori della superficie cellulare dei macrofagi, come la mer tirosina chinasi (MerTK). Durante l’efferocitosi regolata da MerTK nel tessuto polmonare, la via LXR è attivata; così l’espressione di ABCA1 è upregolata. Con l’aumento dell’apoptosi che si verifica nelle malattie polmonari infiammatorie come la BPCO, il probabile corollario è che l’espressione di ABCA1 dovrebbe essere aumentata; tuttavia, questa previsione non è vera perché il processo di efferocitosi nei pazienti con BPCO è disregolato. L’esatto meccanismo alla base del difetto di efferocitosi nella BPCO è sconosciuto, tuttavia, si ipotizza che sia legato ad alterazioni nell’espressione e nella funzione dei recettori PtdSer come MerTK. Quindi, ulteriori studi che esplorano i meccanismi molecolari dietro l’efferocitosi disregolata nella BPCO sono necessari per identificare l’effetto potenziale delle alterazioni funzionali in MerTK ha sull’espressione ABCA1.

Studi recenti hanno segnalato un percorso regolato dal recettore fagocitico inibitore di angiogenesi specifico del cervello 1 (BAI1), opera in modo simile al modo in cui MerTK riconosce il PtdSer sulle cellule apoptotiche. In breve, BAI1 attiva il suo mediatore di segnalazione a valle Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1 (RAC1) al contatto con PtdSer per promuovere la trascrizione ABCA1 indipendente dal percorso LXR. Attualmente non è chiaro se questo percorso è presente nel tessuto polmonare. Pertanto, ulteriori studi che esaminano l’effetto dell’apoptosi sull’espressione di ABCA1 nei macrofagi polmonari sono giustificati.

Interazione di ApoA-1 con ABCA1

ApoA-1 è un accettore di colesterolo cellulare dalle cellule periferiche che interagisce direttamente con ABCA1 per formare HDL nascente povero di lipidi. Murphy et al. hanno dimostrato che le HDL formate dall’interazione tra apoA-1 e ABCA1 hanno effetti antinfiammatori. È probabile che le proprietà antinfiammatorie di apoA-1 siano direttamente associate alla regolazione delle vie di segnalazione ABCA1, cAMP/PKA e JAK2/STAT3. Come sottolineato in precedenza, entrambe queste vie di segnalazione sono note per upregolare l’espressione ABCA1, con una maggiore espressione ABCA1 correlata all’aumento di HDL. Le vie di segnalazione coinvolte nella regolazione dell’espressione di ABCA1 sono quindi fondamentali nel mediare le proprietà anti-infiammatorie di HDL.

Intrigante, apoA-1 reprime la produzione di citochine proinfiammatorie indotta da LPS attraverso la via TLR4/mieloide88 nei macrofagi. Questo è stato collegato alla riduzione della stabilità dell’mRNA dei mediatori proinfiammatori attraverso le azioni della proteina legante l’RNA destabilizzante, la tristetraprolina (TTP). Mentre non è chiaro il meccanismo esatto con cui l’interazione tra ABCA1 e apoA-1 induce l’effetto antinfiammatorio mediato da TTP, Yin et al. hanno riferito che l’effetto di apoA-1 su TTP era significativamente diminuito quando l’espressione di ABCA1 era silenziata. Presi insieme, questi studi sottolineano la promessa di ApoA-1 come bersaglio benefico nelle malattie respiratorie. Tuttavia, il costo dell’apoA-1 purificato e dell’apoA-1 ricombinante può rivelarsi proibitivo per ulteriori indagini. Sono stati sviluppati analoghi sintetici dell’apoA-1, noti come mimetici dell’apoA-1, che offrono una soluzione conveniente. Emozionante, ApoA-1 mimetici 5A e 4F somministrati per via endovenosa e intratracheale hanno dimostrato di esibire effetti anti-infiammatori e antiossidanti in cellule coronariche umane in vitro e nei topi in vivo attraverso l’interazione con ABCA1 . Ulteriori indagini sono garantite.

Effetto dei farmaci attuali nelle malattie polmonari sull’espressione di ABCA1

I trattamenti farmacologici attuali per le persone con malattie respiratorie includono l’uso di corticosteroidi, broncodilatatori (come l’agonista del recettore β2-adrenergico) e inibitori della fosfodiesterasi. Anche se alcuni studi hanno esaminato l’impatto degli attuali farmaci respiratori sull’espressione di ABCA1, c’è molto spazio per ulteriori indagini. L’effetto di questi farmaci sulle vie di segnalazione che regolano l’espressione di ABCA1 sarà delineato di seguito.

Corticosteroidi

Ad oggi, ci sono stati studi limitati volti ad esaminare l’effetto degli steroidi sull’espressione di ABCA1. Mentre non vi è alcuna prova di un elemento di risposta glucocorticoide nel promotore ABCA1, la regolazione trascrizionale non-cis mediata di ABCA1 ha dimostrato di esistere nei macrofagi. Lo steroide desametasone ha diminuito l’espressione di ABCA1 attraverso un percorso LXR-indipendente nei macrofagi in vitro.

Broncodilatatori

Gli agonisti del recettore beta2-adrenergico sono broncodilatatori comunemente usati per il trattamento di malattie polmonari come la BPCO o l’asma. Il meccanismo con cui i β2-agonisti promuovono gli effetti broncodilatatori nei polmoni è pensato per verificarsi attraverso la riduzione cAMP/PKA-dipendente del calcio intracellulare, anche se altre vie possono esistere. L’attivazione della via cAMP/PKA è il risultato di un aumento del cAMP intracellulare dopo il trattamento con β2-agonisti. Come sottolineato in una sezione precedente, è stato stabilito che cAMP induce l’upregolazione dell’espressione ABCA1 nei macrofagi umani. Quindi, oltre agli effetti broncodilatatori del trattamento con β2-agonisti, le proprietà antinfiammatorie dei β2-agonisti possono essere associate alla soppressione mediata da ABCA1 delle risposte infiammatorie nei polmoni.

Inibitori della fosfodiesterasi

Gli inibitori della fosfodiesterasi di tipo 4 (PDE4) sono una opzione di trattamento nella BPCO. Simile all’effetto dei β2-agonisti, gli inibitori della PDE4 mostrano molteplici benefici che includono la riduzione dell’infiammazione e il rilassamento della muscolatura liscia delle vie aeree attraverso il percorso cAMP/PKA. L’inibitore selettivo della PDE4, rolipram, ha dimostrato di aumentare il cAMP intracellulare che upregola l’espressione di ABCA1 e l’efflusso di colesterolo mediato da apoA-1 nei macrofagi murini e umani.

ABCA1 come bersaglio biologico alternativo per il trattamento dell’infiammazione polmonare

Le statine

sono state postulate come possibile trattamento per le malattie polmonari infiammatorie, compresa la BPCO. Tuttavia, studi clinici come STATCOPE hanno dimostrato di avere un impatto complessivamente insignificante sui risultati dei pazienti. Studi precedenti hanno esaminato se la ragione dietro l’incapacità delle statine di ridurre significativamente l’infiammazione durante l’esacerbazione polmonare è legata alla downregolazione di ABCA1 come risultato del trattamento con le statine. Abbiamo recentemente dimostrato che nelle linee cellulari epiteliali polmonari umane in vitro, sia la simvastatina che l’atorvastatina non hanno avuto un impatto significativo sull’espressione di ABCA1 (Tabella 1). Nelle cellule macrofagiche umane in vitro, tuttavia, Niesor et al. hanno dimostrato che la simvastatina e l’atorvastatina hanno ridotto l’espressione di ABCA1 e aumentato il miR33, sostenendo la possibilità che un effetto repressivo sulle funzioni anti-infiammatorie mediate da ABCA1 potrebbe aver giocato un ruolo nei risultati equivoci mostrati in STATCOPE. È plausibile che i diversi risultati in queste linee cellulari fossero dovuti alla specificità del tipo cellulare. Quindi, testando questa ipotesi su altre linee cellulari polmonari, come le cellule muscolari lisce delle vie aeree, miglioreremmo la nostra comprensione dell’effetto delle statine sull’espressione di ABCA1 in modo più ampio, e se la terapia combinata per migliorare la possibile downregulation ABCA1 indotta dalle statine è adatta.

Agonisti LXR

Dato che il fattore di trascrizione LXR è un potente induttore dell’espressione di ABCA1 accoppiato con prove di impatto antinfiammatorio, ne consegue che gli agonisti LXR sarebbero forti candidati come potenziali terapeutici per il trattamento della malattia polmonare infiammatoria. Questo è stato sostenuto da studi recenti utilizzando la somministrazione intranasale di agonisti LXR (T0901317 o GW3965) che hanno mostrato una significativa attenuazione delle citochine pro-infiammatorie nei topi in vivo e nelle cellule epiteliali polmonari in vitro. Tuttavia, come sottolineato, i ligandi LXR attualmente disponibili hanno come obiettivo entrambe le isoforme LXR, portando a effetti collaterali indesiderati sui parametri lipidici. Questi includono un aumento degli acidi grassi e dei trigliceridi nel plasma, che sono noti fattori di rischio della BPCO. I primi agonisti LXR, come GW3965, hanno anche fallito nel reprimere completamente la produzione di citochine infiammatorie dai macrofagi alveolari in vitro. Gli effetti avversi del trattamento con agonisti LXR sintetici, compresi i livelli elevati di trigliceridi e l’epatossicità, sono ritenuti dovuti all’attivazione di LXRα. Pertanto, lo sviluppo di agonisti LXRβ-selettivi sono attualmente sotto indagine clinica per mitigare contro la lipogenesi epatica.