Επίδραση της σωματοστατίνης επί των αστεροειδών κυττάρων του ήπατος

Abstract

Hepatic stellate cells are pericytes which are situated around liver sinusoids inthe space of Disse and are intimately associated with sinusoidal endothelial cellsand hepatocytes. In the healthy liver they store retinol esters, regulate sinusoidalblood flow and have improtant immunologic functions acting as dedicated antigenpresenting cells. Following noxious stimuli in the liver they can transdifferentiateinto myofibroblasts with intensely inflammatory phenotype and exhibit increasedmobility, proliferation and produce many proinflammatory and profibrotic factors.This transdifferentiation has been termed activation and plays a crucial role in theinflammatory and regenerative response in the liver following injury.Hepatic stellate cells produce collagen along with other components of extracellularmatrix in the liver as well as the enzymes responsible for the degradation of thesecomponents, such as matrix metaloproteases (MMPs) and their inhibitors (TIMPs).Thus, they are cells of great importance in chronic liver diseases as they are responsiblefor the remodelling of the hepatic fibrous skeleton and the production of fibroustissue. Stimuli that lead to increased activation and proliferation of hepatic stellate cells and increased production of collagen and TIMPs lead to increased fibrosiswhilst those that lead to increased apoptosis or increased expression of MMPs anddecreased expression of collagen and other components of extracellular matrixhave been shown in in vivo models of hepatic fibrosis to favor the reversal andresolution of fibrosis even when it has progressed to the early stages of cirrhosis. Based on these observations, hepatic stellate cells are under intense research asthey are regarded as potential therapeutic targets against hepatic fibrosis and cirrhosis.Somatostatin is a neuropeptide with vast biological actions both in the CNSand in peripheral tissues. It mediates its effects through 5 distinct receptor typesSSTR1-5 the precise biological functions of which are still incompletely understood.In this work we studied the expression of the various subtypes of somatostatinreceptors in rat hepatic stellate cells as well as the actions of octreotide, a syntheticsomatostatin analogue with different affinity for the different subtypes of SSTRs,in regard to production of α1-procollagen and MMP expression from activatedhepatic stellate cells as well as the proliferation of these cells. We also studied theeffect of the proinflammatory and profibrotic cytokines TNFα, PDGF and TGFβin regard to the above mentioned actions as well as the effect of their combinationwith octreotide in various concentrations.Quiescent hepatic stellate cells do not express any subtype of somatostatinreceptor. Activated cells express the subtypes SSTR1, 2A, 2B, 3 and 4. Receptor expression level is influenced by different cytokines, mainly PDGF which increasesthe expression of SSTR1, 3 and 4 and IFNγ which increases the expression ofSSTR4.TNFα inhibits the production of α1-procollagen as well as proliferation ofactivated hepatic stellate cells, while it up-regulates the production of MMP-2 andMMP-9. PDGF increases the expression of α1-procollagen and is also the mostpotent mitotic stimulus for these cells. It also up-regulates ΜΜP-2 and MMP-9 expression. TGFβ is the most potent profibrotic stimulus for activated hepaticstellate cells and strongly induces the production of α1-procollagen. Octreotidedifferentially modulates the effects of the three cytokines. By itself it dose dependently decreases the production of α1-procollagen and has no effect on MMP productionor proliferation. Under the co-stimulus of TNFα though, it up-regulates α1-procollagenand increases proliferation. It down-regulates α1-procollagen expression underthe co-stimulus of TGFβ and it acts synergistically to the increased proliferationinduced by PDGF.To study the effect of phosphotyrosine phosphatases (PTP) and serine/threoninephosphatases (STP) in α1-procollagen and MMP production and cellular proliferation,we employed the PTP inhibitor sodium orthovanadate and the STP inhibitor okadaicacid. Sodium orthovanadate showed synergistic action to octreotide in inducingMMP-2 and MMP-9 in TNFα and PDGF treated cells while okadaic acid reducedproliferation, α1-procollagen production and potently up-regulated MMP-2 andMMP-9 production regardless of cytokine treatment, thus exhibiting strong antifibroticaction.In conclusion, the actions of the somatostatinergic system in activated rat hepatic stellate cells is strongly dependent on the signalling context the cell finds itselfinto, with different cytokines inducing different actions. The SSTR intracellularsignalling is influenced by both PTP and STP, and the latter could potentially bean important target for antifibrotic treatments in the future.

Τα αστεροειδή κύτταρα του ήπατος είναι περικύτταρα ευρισκόμενα γύρω απότα κολποειδή, στο χώρο του Disse και βρίσκονται σε στενή σχέση με το ενδοθήλιοαυτών καθώς και τα ηπατοκύτταρα. Στο υγιές ήπαρ αποθηκεύουν εστέρες ρετινό-λης, ρυθμίζουν την αιματική ροή στα κολποειδή και παίζουν ρόλο στην ανοσο-λογική απάντηση λειτουργώντας ως επαγγελματικά αντιγονοπαρουσιαστικά κύτ-ταρα. Υπό τη δράση βλαβερών ερεθισμάτων έχουν την ιδιότητα να μεταμορφώ-νονται σε μυοϊνοβλαστικά κύτταρα με έντονα φλεγμονώδη χαρακτήρα και πα-ρουσιάζουν αυξημένη μεταναστευτικότητα, κυτταρικό πολλαπλασιασμό και πα-ραγωγή πλήθους προφλεγμονωδών και προϊνωτικών παραγόντων. Η διαδικασίααυτή έχει χαρακτηριστεί ως ενεργοποίηση και παίζει σημαντικότατο ρόλο στηνφλεγμονώδη εξεργασία αλλά και στην αναγεννητική αντίδραση στο ήπαρ κατό-πιν βλάβης.Τα αστεροειδή κύτταρα είναι είναι υπεύθυνα για την παραγωγή κολλαγόνουκαι άλλων συστατικών της θεμέλιας ουσίας στο ήπαρ, καθώς επίσης και ενζύ-μων που αποδομούν τη θεμέλια ουσία όπως μεταλοπρωτεϊνάσες θεμέλιας ουσίας(ΜΜPs) και τους αναστολείς τους (TIMPs). Είναι επομένως κύτταρα κεντρικήςσημασίας στις χρόνιες ηπατικές νόσους καθώς είναι υπεύθυνα για την αναδιοργά-νωση του ηπατικού ινώδους σκελετού και την παραγωγή ινώδους ιστού. Τα ερε-θίσματα εκείνα που προάγουν την ενεργοποίηση και πολλαπλασιασμό των αστε-ροειδών κυττάρων και την παραγωγή κολλαγόνου και TIMPs ευνοούν την ηπα-τική ίνωση ενώ παράγοντες που προκαλούν απόπτωση ενεργοποιημένων αστε-ροειδών κυττάρων, ή αυξημένη έκφραση MMPs και ελάττωση έκφρασης κολλα-γόνου και λοιπών μορίων θεμέλιας ουσίας έχουν αποδειχθεί σε in vivo μοντέλαηπατικής ίνωσης ότι ευνοούν την αναστροφή της ινωτικής διαδικασίας ακόμη και στα πρώιμα στάδια της κίρρωσης του ήπατος. Με βάση αυτές τις παρατηρήσεις,τα κύτταρα αυτά είναι αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας και θεωρούνται πιθανόςθεραπευτικός στόχος στην ηπατική ίνωση και κίρρωση.Η σωματοστατίνη είναι ένα νευροπεπτίδιο με πλήθος βιολογικών δράσεωντόσο στο νευρικό σύστημα όσο και την περιφέρεια. Ασκεί τις δράσεις της μέσω πέ-ντε διαφορετικών υποδοχέων (SSTR1-5) οι δράσεις των οποίων και τα ακριβή εν-δοκυττάρια σηματοδοτικά μονοπάτια που ενεργοποιούν παραμένουν ατελώς κα-τανοητά.Στην παρούσα μελέτη διερευνήθηκε η έκφραση των υπότυπων υποδοχέων σω-ματοστατίνης στα αστεροειδή κύτταρα αρουραίου καθώς και η δράση της οκτρε-οτίδης, ενός συνθετικού αναλόγου της σωματοστατίνης με διαφορετική συγγένειαγια τον κάθε υπότυπο υποδοχέα, σε σχέση με την παραγωγή α1-προκολλαγόνουκαι ΜΜPs από τα ενεργοποιημένα αστεροειδή κύτταρα καθώς και στον πολλα-πλασιασμό των κυττάρων αυτών. Διερευνήθηκε επίσης η επίδραση των προφλεγ-μονωδών κυτταροκινών TNFα, PDGF και TGFβ στις προαναφερθείσες δράσειςτων ενεργοποιημένων αστεροειδών κυττάρων, καθώς και η επίδραση του συνδυα-σμού τους με οκτρεοτίδη σε διάφορες συγκεντρώσεις.Τα ανενεργά αστεροειδή κύτταρα δεν παράγουν κανέναν υπότυπο υποδοχέασωματοστατίνης. Τα ενεργοποιημένα κύτταρα παράγουν τους υπότυπους SSTR1,2A, 2B, 3 και 4. Η έκφραση των υποδοχέων επηρεάζεται από διάφορες κυτταροκί-νες και κυρίως τον PDGF ο οποίος αυξάνει την έκφραση των υποδοχέων SSTR1,3 και 4 και την IFNγ η οποία επάγει την έκφραση του SSTR4.Ο TNFα αναστέλλει την παραγωγή α1-προκολλαγόνου και τον κυτταρικό πολ-λαπλασιασμό ενώ ταυτόχρονα αυξάνει την παραγωγή MMP-2 και MMP-9. OPDGF αυξάνει την παραγωγή α1-προκολλαγόνου και είναι το ισχυρότερο μιτω-τικό ερέθισμα για τα ενεργοποιημένα αστεροειδή κύτταρα. Επίσης αυξάνει τηνπαραγωγή MMP-2 και MMP-9. Ο ΤGFβ είναι το ισχυρότερο προϊνωτικό ερέ-θισμα για τα ενεργοποιημένα κύτταρα, αυξάνοντας ισχυρά την παραγωγή α1-προκολλαγόνου. Η οκτρεοτίδη έχει διαφορετικές δράσεις ανάλογα με την κυττα-ροκίνη που επιδρά στο κύτταρο. Όταν επιδρά μόνη της αναστέλλει την παραγωγήα1-προκολλαγόνου με δοσοεξαρτώμενο τρόπο, ενώ δεν έχει σημαντικές δράσειςστον κυτταρικό πολλαπλασιασμό ή την παραγωγή MMPs. Σε κύτταρα όμως υποτο ερέθισμα του TNFα, προκαλεί αύξηση τόσο της παραγωγής α1-προκολλαγόνουόσο και του κυτταρικού πολλαπλασιασμού. Επίσης, ελαττώνει την παραγωγή α1-προκολλαγόνου που επάγει ο TGFβ και ενισχύει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμόπου επάγει ο PDGF.Τέλος, για τη διερεύνηση του ρόλου των φωσφοτυροσινικών φωσφατασών(PTP) και των φωσφατασών σερίνης/θρεονίνης (STP) στην παραγωγή α1-προκολλαγόνου,ΜΜPs και στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό, χρησιμοποιήθηκαν ο αναστολέαςτων PTP ορθοβαναδικό νάτριο και ο αναστολέας των STP οκαδαϊκό οξύ. Το ορ-θοβαναδικό νάτριο έδειξε συνεργιστική δράση με την οκτρεοτίδη στην επαγωγήτων MMP-2 και MMP-9 σε κύτταρα υπο την επίδραση TNFα και PDGF, ενώ τοοκαδαϊκό οξύ προκάλεσε καταστολή του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της πα-ραγωγής α1-προκολλαγόνου και ισχυρότατη επαγωγή τόσο της MMP-2 όσο καιτης MMP-9 επιδεικνύοντας έτσι έντονα αντιινωτικές δράσεις.Συμπερασματικά, οι δράσεις του σωματοστατινεργικού συστήματος στα ενερ-γοποιημένα αστεροειδή κύτταρα φαίνεται ότι εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τοπεριβάλλον στο οποίο βρίσκεται το κύτταρο και τη δράση των κυτταροκινών καιενδεχομένως άλλων παραγόντων σ' αυτά. Στην ενδοκυττάρια σηματοδότηση πουπροκαλείται από την ενεργοποίηση των υποδοχέων σωματοστατίνης παίζουν σημαντικό ρόλο τόσο οι φωσφοτυροσινικές φωσφατάσες όσο και οι φωσφατάσεςσερίνης/θρεονίνης και οι τελευταίες φαίνεται ότι μπορεί να αποτελέσουν σημα-ντικό στόχο για ανάπτυξη αντιινωτικών φαρμάκων στο μέλλον.