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PROGRAMMA DI RICERCA

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Bibliografia
1 McParland BE, Macklem PT, Pare PD. Airway wall remodeling: friend or foe? J Appl Physiol. 2003;95:426-34

2 John V. Fahy. Remodeling of the airway epithelium in asthma. Am J Respir Crit Care Med 2001;Vol 164: pp S46-S51

3 Peter K. Jeffery. Remodeling in asthma and chronic obstructive lung disease. Am J Respir Crit Care Med. 2001; 164: S28-S38

4 Milanese M, Crimi E, Scordamaglia A, Riccio, A Pellegrino R, Canonica GW, Brusasco V. On the functional consequences of bronchial basement membrane thickening. J Appl Physiol. 2001;91:1035-1040.

5 Niimi A, Matsumoto H, Takemura M, et al. Relationship or airway wall thickness to airway sensitivity and airway reactivity in asthma. Am J Respir Crit Care Med. 2003; 168: 983-988

6 Bousquet J, Vignola AM, Chanez P, et all. Airways remodeling in asthma: no doubt, no more? Int Arch Allergy Immunol. 1995; 107:211-4

7 Kanazawa H, Nomura S, Yoshikawa J. Role of microvascular permeability on physiologic differences in asthma and eosinophilic bronchitis. Am J Respir Crit Care Med. 2004; 169: 1125-30.Epub 2004

8 Gosens R, Zaagsma J, Grootte Bromhaar M, et all. Acetylcholine:a novel regulator of airway smooth muscle remodeling? Eur. J. Pharmacol 2004; 500: 193-201

9 Coulson FR, Fryer AD. Muscarinic acetylcholine receptor and aiway diseases. Pharmacol Ther. 2003; 98: 59-69

10 Gosens, R., Grootte Bromhaar, M.M., Tonkes, A., et all. Receptor-dependent regulation of airway smooth muscle phenotype. Br. J. Pharmacol 2004;141: 943-950

11 Gomez M., Sward K. Long termregulation of contractility and calcium current in smooth muscle. Am J Phhysiol 1997; 273: C1714-C1720

12 Liu H.W., Kassiri K.,Voros, A., et al. Galfaq-receptor coupled signaling induces RHO-dependent trscription of smooth muscle specific genes in cultured canine airway myocytes. Am J Respir Crit Care Med. 2002; 165: A670

13 Camoretti-Mercado,B., Liu, H.W., Halayko, A.J., et all. Physiological control of smooth muscle-specific gene expression through regulated nuclear translocation of serum response factor. J. Biol. Chem. 2000; 275: 30387-30393

14 Gosens, R., Nelemans, S.A.Hiemstra, M., et all. Insulin induces a hypercontractile airway smooth muscle phenotype. Eur. J. Pharmacol 2003; 481: 125-131

15 Mitchell, R.W., Halayko, A.J.,Kahraman, S., et all. Selective restoration of calcium coupling to muscarinic M(3) receptors in contractile cultured airway myocytes. Am. J. Physiol. 2000;278: L1091–L1100

16 Accomazzo MR, RovatiGE, Vigano T, et all. Leukotriene D4-induced activation of smooth- muscle cells from human bronchi is partly CA2+-independent. Am J Respir Crit Care Med. 2001; 163: 266-72

17 Suzuki Y, Asano K, Shiraishi Y, et al. Human bronchial smooth muscle cell proliferation via thromboxane A2 receptor. Prostaglandis, Leukotrienes and Essential Fatty Acids ,Elsevier 2004;71:375-382

18 Papadopoulos NG, Papi A, Psarras S, Johnston SL. Mechanism of rhinovirus induced asthma. Pediatric Respiratory Reviews. 2004;5:255-260.

19 Kotenko SV, Gallagher G, Baurin VV, et al. INF-lambdas mediate antiviral protection through a distinct II cytokine receptor complex. Nat Immunol 2003;4: 69-77.

20 Jacoby DB, Fryer AD. Interaction of viral infections with muscarinic receptors. Clin Exp Allergy. 1999;2suppl:59-64.

21 Amrani Y ,Moore PE, Hoffman R, et al. Interferon gamma modulates cysteinil leukotrienes receptor-1 expression and function in human airway myocytes. Am J Respir Crit Care Med 2001;164:2098-2101.

22 Song P Crimi E, Duan J, Rehder K, Brusasco V. Anti-inflammatory agents and allergen induced beta2 receptor dysfunction in isolated human bronchi. Am J Respir Crit Care Med 1998;158:1809-1814.

23 Proud D, Togias A, Naclerio RM, Crush SA, Norman PS, Lichtenstein LM. Kinins are generated in vivo following nasal airway challenge of allergic individuals with allergen. J Clin Invest 1983;72:1678-85.

24 Abraham WM, Burch RM, Farmer SG, Sielczak MW, Ahmed A, Cortes A. A bradykinin antagonist modifies allergen-induced mediator release and late bronchial responses in sheep. Am Rev Respir Dis 1991;143:787-96.

25 Folkerts G, Vlieger JW, de Vries A, Faas S, van Der Linde H, Engels F, de Jong JC, Verheyen FA, Van Heuven-Nolsen D, Nijkamp FP. Virus- and bradykinin-induced airway hyperresponsiveness in guinea pigs. Am J Respir Crit Care Med. 2000 May;161(5):1666-71.

26 Hoshino M, Nakamura Y, Hamid QA. Gene expression of vascular endothelial growth factor and its receptors and angiogenesis in bronchial asthma. J Allergy Clin Immunol 2001;107: 1034-8

27 Hoshino M, Takahashi M, Aoike N. Expression of vascular endothelial growth factor, basic fibroblast growth factor, and angiogenin immunoreactivity in asthmatic airways and its relationship to angiogenesis. J Allergy Clin Immunol 2001;107:295-301.

28 Altaf S. Kazi, Shidan Lotfi, Elena A. goncharova, et all. Vascular endothelial gowth factor- induced secretion of fibronectin is ERK dependent. AJP – Lung 2004; 286:539-545

29 Knox AJ, Corbett L, Stocks J, Holland E, Zhu YM, Pang L. Human airway smooth muscle cells secrete vascular endothelial growth factor: up-regulation by bradykinin via a protein kinase C and prostanoid-dependent mechanism. FASEB J. 2001 Nov;15(13):2480-8.)
Parole Chiave
RIMODELLAMENTO; MUSCOLO LISCIO BRONCHIALE; MEDIATORI INFIAMMATORI

Nuovi aspetti dell'infiammazione e del rimodellamento nelle patologie ostuttive delle vie aeree

Università degli Studi di Genova
Abstract
Molteplici sono le vie che nelle patologie ostruttive bronchiali possono condurre dall'infiammazione al rimodellamento strutturale, provocando la cronicizzazione delle anomalie funzionali. La presenza di infiammazione Th2-eosinofila anche in patologie senza ostruzione ed iperreattività bronchiale, come nella rinite perenne e nella tosse cronica della bronchite eosinofila, stimola la ricerca verso nuovi possibili meccanismi di infiammazione e rimodellamento. Sono stati recentemente proposti all'attenzione dei ricercatori alcuni possibili modelli di infiammazione-rimodellamento che coinvolgono le alterazioni contrattili e di rilassamento del muscolo liscio bronchiale ad opera di meccanismi che possono essere indipendenti dal classico pattern Th2. Tra questi l'infezione virale delle alte vie respiratorie, l'azione della bradichinina, il rimodellamento vascolare, la desensibilizzazione eterologa dei recettori Beta2 adrenergici, fenomeni che da soli o più probabilmente in combinazione fra loro potrebbero determinare quelle alterazioni di funzionamento del tessuto muscolare liscio bronchiale che si concretizzano in aumento della reattività delle vie aeree e riduzione del calibro bronchiale.
Il presente coordinamento si propone di investigare i seguenti temi di ricerca:
ruolo dell'acetilcolina, della bradichinina e del VEGF nel rimodellamento contrattile della cellula muscolare liscia bronchiale; effetto desensibilizzante sul recettore Beta2 di leucotrieni e trombossani; effetti sul rilascio di acetilcolina da tessuto muscolare bovino di INFgamma e lamda e del sovranatante di colture cellulari epiteliali infettate con rinovirus;
traduzione dei segnali da recettori cysLT e TP e meccanismi che regolano i fenomeni di desensibilizzazione eterologa dei recettori Beta2;
infezione con rinovirus di cellule epiteliali e produzione di interferoni ed acetilcolina ;
ruolo della bradichinina nei processi di rimodellamento fibroblastico-miofibroblastico e nel potenziamento della produzione di VEGF;
espressione di VEGF e permeabilità vascolare nell'asma.
L'unità operativa di Canonica avrà il compito di testare sul muscolo liscio bronchiale in coltura l'azione rimodellante di acetilcolina, bradichinina e VEGF per mezzo di misurazione delle proteine contrattili e della rigidità muscolare misurata con magnetic twinsting cytometry. Inoltre utilizzando il modello della sensibilizzazione passiva umana seguita da esposizione ad allergene testerà il ruolo svolto da leucotrieni, trombossani e bradichinina nel determinare desensibilizzazione Beta2. In collaborazione con il progetto di Papi, utilizzando la metodica del rilascio di acetilcolina marcata da tessuto bronchiale bovino, si testerà l'effetto dei sovranatanti di colture epiteliali infettate da rinovirus ed il ruolo svolto dagli interferoni. Nel progetto di Papi le cellule di colture epiteliali saranno infettate con rinovirus e si cercherà di misurare la produzione di aceticolina ed interferoni con particolare attenzione alla nuova classe lambda, recentemente identificata. Il progetto Rovati prevede il completamento dello studio delle vie di trasduzione del segnale a partenza dal recettore CysLT1 per i leucotrieni e TP per i trombossani. In collaborazione con Canonica investigherà i meccanismi enzimatici di fosforilazione del recettore Beta2-Gs che sono alla base dei fenomeni di desensibilizzazione allo stimolo adrenergico. I progetti di Vancheri e Chetta cercheranno di puntualizzare in vitro ed in vivo i meccanismi di rimodellamento operati da bradichinina e VEGF e la capacità della bradichinina di potenziare l'azione del VEGF. I risultati delle loro ricerche saranno confrontati ed integrati dagli esperimenti di Canonica sul rimodellamento pro-contrattile operato da tali mediatori sulle cellule muscolari liscie bronchiali. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Giorgio Walter CANONICA Università degli Studi di GENOVA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il presente programma di ricerca ha l'obiettivo generale di investigare alcuni aspetti poco noti, portati recentemente all'attenzione dei ricercatori in quanto sospettati di essere importanti fattori dei fenomeni di infiammazione e rimodellamento delle patologie ostruttive delle vie aeree. Gli aspetti affrontati nel presente coordinamento saranno i seguenti:
ruolo dell'acetilcolina, della bradichinina e del fattore vascolare di crescita endoteliale (VEGF) nel rimodellamento contrattile della cellula muscolare liscia bronchiale;
traduzione dei segnali da recettori dei leucotrieni (cysLT) e trombossani (TP) e meccanismi che regolano i fenomeni di desensibilizzazione eterologa dei recettori Beta2 da parte di leucotrieni, trombossani e bradichinina (BK);
effetti dell'infezione con rinovirus di cellule epiteliali su produzione di INFs ed acetilcolina e sul rilascio di acetilcolina da tessuto muscolare bovino;
ruolo della bradichinina nei processi di rimodellamento fibroblastico-miofibroblastico, nel rimodellamento della cellula muscolare liscia bronchiale e nel potenziamento della produzione di VEGF;
espressione di VEGF e permeabilità vascolare nell'asma.
Il progetto è articolato su 5 unità operative strettamente interdipendenti.

Obiettivo Canonica: verificare gli effetti di rimodellamento dell'acetilcolina, BK e VEGF sulle cellule muscolari liscie bronchiali; in collaborazione con Rovati e Vancheri studiare gli effetti di desensibilizzazione eterologa del recettore Beta2 adrenergico da parte di leucotrieni, trombossani e BK. In collaborazione con Papi studiare l'effetto di INFs e sovranatante di cellulle epiteliali infettate con rinovirus sul rilascio di acetilcolina da tessuto bronchiale bovino. In collaborazione con Chetta studiare la produzione di fibronectina da parte di cellule muscolari liscie bronchiali in coltura trattate con VEGF.

Obiettivo Rovati:completare la caratterizzazione delle vie di trasduzione del segnale dei recettori CysLT e TP coinvolti nel rimodellamento e nella modulazione genica delle cellule muscolari lisce delle vie aeree umane (ASM) e studiare le relazioni fra l'attivazione dei recettori CysLT e/o TP nelle cellule ASM e la funzionalità del recettore Beta2-adrenergico. Il progetto verrà diviso in 3 fasi:
1) completare la caratterizzazione delle vie di trasduzione del segnale dei recettori CysLT e TP con particolare riguardo alle vie della PI3K e PKC;
2) investigare i geni coinvolti in questi processi cellulari;
3) investigare il ruolo dell'attivazione dei recettori CysLT e/o TP sulla desensibilizzazione del recettore Beta2-adrenergico.Questa parte del progetto è svolta in stretta collaborazione con Canonica


Obiettivo Vancheri: comprendere i meccanismi ed identificare i fattori che mediano la trasformazione fenotipica dei fibroblasti in miofibroblasti per chiarire i meccanismi dei processi fibrotici di rimodellamento che hanno luogo nei bronchi di soggetti affetti da asma bronchiale. Oggetto della ricerca sarà il ruolo della bradichinina (BK), mediatore prevalentemente conosciuto per la sua attività proinfiammatoria, ma che recentemente è stato dimostrato coinvolto negli eventi che possono contribuire al rimodellamento delle vie aeree. In particolare, si studieranno gli eventi cellulari e molecolari che portano alla trasformazione fenotipica dei fibroblasti bronchiali e polmonari in miofibroblasti ed il ruolo che la BK assume nel regolare la neoangiogenesi inducendo aumentata produzione di VEGF.

Obiettivo Papi: 1)indagare i meccanismi dell'infezione virale con particolare attenzione alla produzione da parte delle cellule epiteliali di interferone lambda. Verificare se esiste differenza quantitativa di produzione di interferon lambda fra cellule epiteliali di sani ed asmatici e se la produzione di interferon lamba conferisce una protezione anti-virale.
2)Indagare se l'infezione da rinovirus di linee cellulari bronchiali induce un'aumentata sintesi di colina-acetiltransferasi, il principale enzima deputato alla sintesi di acetilcolina e se esistono differenze fra asmatici e sani.
3)mettere in relazione i risultati ottenuti per descrivere un meccanismo che possa giustificare la comparsa di riacutizzazione asmatica che si verifica in corso di infezione da rinovirus. L'ipotesi di lavoro è che nei pazienti asmatici il rinovirus replichi in maniera maggiore a livello dell'epitelio bronchiale in seguito ad un deficit della risposta antivirale e che l'RNA a doppia elica che si forma più abbondantemente durante la replicazione virale induca la liberazione di citochine del tipo TH1 (interferons). Ne potrebbe conseguire che l'aumento dell'infettività del rinovirus in pazienti asmatici sia correlata in maniera diretta od indiretta con aumento della produzione di acetilcolina a livello dell'epitelio bronchiale potenzialmente coinvolto nell'aumento della reattività bronchiale. Quindi una spiccata risposta broncocostrittrice a qualsiasi stimolo che è in grado di attivare il riflesso vagale e l'aumento delle concentrazioni attive di acetilcolina sarebbero i responsabili primari della riacutizzazione asmatica post-virale.



Obiettivo Chetta: comprendere il ruolo svolto dal VEGF, fattore regolatore dell'angiogenesi e della permeabilità vascolare, come mediatore delle alterazioni strutturali della parete bronchiale nelle patologie ostruttive delle vie aeree. In particolare si studierà se nelle vie aeree di soggetti asmatici o affetti da BPCO un'aumentata espressione di VEGF possa essere associata non solo ad un'aumentata vascolarità della muscosa, ma anche ad altri aspetti del rimaneggiamento della parete bronchiale, come il grado di fibrosi sottoepiteliale. Per testare quest'ipotesi, l'espressione del VEGF nelle biopsie bronchiali di soggetti con asma da lieve a moderata e di soggetti affetti da BPCO sarà confrontata con quella di soggetti sani di controllo. Inoltre i livelli di VEGF saranno posti in relazione sia con gli indici di vascolarizzazione della mucosa bronchiale che con il grado di fibrosi sottoepiteliale. Infine nei soggetti asmatici e nei soggetti affetti da BPCO sarà valutato un possibile effetto funzionale del rimodellamento bronchiale. La sensibilità del riflesso tussigeno e la reattività alla metacolina saranno confrontate con quelle dei soggetti normali e poste in relazione ai diversi indicatori di rimodellamento bronchiale. <<<
Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Il rimodellamento delle vie aeree è inteso come una cronica alterazione delle componenti cellulari e molecolari della parete bronchiale (1). Le vie infiammatorie e di rimodellamento che portano all'ostruzione bronchiale più o meno reversibile sono certamente più di una. L'asma bronchiale è interessata da un rimodellamento della parete bronchiale in ogni suo strato. L'epitelio bronchiale diventa fragile, facilitando il riflesso vagale ed il rilascio di acetilcolina per una esposizione delle terminazioni sensoriali, le cellule mucipare e le ghiandole sottomucose sono ipertrofiche e producono maggiori quantitativi di muco (2). Nell'asma ma non nella BPCO il tessuto connettivo sotto la membrana basale è ispessito (3). La presenza di analogo ispessimento anche in soggetti rinitici perenni non asmatici (4), e la correlazione inversa trovata tra iperreattività bronchiale ed ispessimento (4,5) suggerisce che l'ispessimento sottoepiteliale sia un fattore protettivo contro l'iperreattività bronchiale. Nella sottomucosa l'attivazione di fibroblasti porta a deposizione di matrice extracellulare, sono presenti miofibroblasti (6) e si manifesta rimaneggiamento vascolare con neoangiogenesi, fenomeno presente anche nella BPCO ma non presente nella Bronchite Eosinofila (7). In questo contesto, particolare attenzione va posta al fattore di crescita endoteliale (VEGF), fattore che svolge un ruolo primario nella modulazione dei processi di angiogenesi e permeabilità vascolare. Il muscolo liscio bronchiale è la cellula che sviluppa forza e regola tono e calibro bronchiale. Lo sviluppo di un rimodellamento associato a maggiore capacità contrattile potrebbe essere la chiave di volta che sostiene la patologia asmatica e contribuisce a quella della BPCO. Il presente coordinamento interuniversitario ha come obiettivo principale quello di studiare alcuni aspetti nuovi e scarsamente investigati dell'infiammazione e del rimodellamento nelle patologie ostruttive . I temi affrontati saranno i seguenti:
ruolo dell'acetilcolina, della bradichinina e del VEGF nel rimodellamento contrattile della cellula muscolare liscia bronchiale; effetto desensibilizzante sul recettore Beta2 di leucotrieni, trombossani e bradichinina; effetti sul rilascio di acetilcolina da tessuto muscolare bovino di INFgamma e lamda e del sovranatante di colture cellulari epiteliali infettate con rinovirus;
traduzione dei segnali da recettori cysLT e TP e meccanismi che regolano i fenomeni di desensibilizzazione eterologa dei recettori Beta2;
infezione con rinovirus di cellule epiteliali e produzione di interferoni ed acetilcolina ;
ruolo della bradichinina nei processi di rimodellamento fibroblastico-miofibroblastico e nel potenziamento della produzione di VEGF;
espressione di VEGF e permeabilità vascolare nell'asma.

Le interconnessioni fra i vari progetti e le collaborazioni fra le varie unità operative sono spiegate nel capitolo seguente. Il nome/i dei responsabili dei progetti riportati fra parentesi indica il/i progetti che affronteranno singolarmente o in cooperazione quel determinato argomento di investigazione.

L'infiammazione nelle patologie ostruttive può essere sostenuta da differenti tipi cellulari, mastociti, neutrofili, eosinofili ecc. Da queste cellule attivate vengono liberati mediatori preformati (istamina, chinine) o neoformati (leucotrieni, trombossani, prostaglandine) che raggiungendo specifici recettori presenti sulla membrana del muscolo liscio bronchiale innescano cascate enzimatiche la cui specificità dipende dalla proteina G a cui il recettore è normalmente accoppiato. In tal senso lo stesso mediatore può determinare risposte meccaniche immediate e contemporaneamente attivare vie di sintesi e proliferazione diventando quindi modulatore del rimodellamento del tessuto. Anche l'acetilcolina può a tutti gli effetti essere considerata un mediatore infiammatorio. Infatti essa è rilasciata principalmente dalle terminazioni nervose vagali in risposta a stimoli che attivano i recettori irritativi, ma è anche contenuta in quasi tutti i differenti tipi di cellule della parete bronchiale (epiteliali, mastcellule, monociti, macrofagi, granulociti e lo stesso muscolo liscio). Tutte queste cellule o la contengono o possono esprimere l'enzima che la sintetizza, l'acetil transferase. Come per gli altri mediatori contrattili esiste il sospetto che la sua azione vada ben oltre il semplice effetto meccanico, cioè che essa possa condizionare le caratteristiche fenotipiche del muscolo liscio bronchiale (8). La via preferenziale di trasduzione del suo segnale eccitatorio coinvolge il recettore M3 accoppiato alla proteina Gq ed alla fosfolipasi C, quella del segnale inibitorio passa attraverso il recettore M2 accoppiato alla proteina Gi, con funzione di blocco dell'adenilato ciclasi e della produzione di cAMP. Questa organizzazione recettoriale ha il compito di veicolare un segnale che contemporaneamente attiva la contrazione ed inibisce il rilassamento. I recettori M2 sono abbondanti nel muscolo liscio bronchiale umano (circa l'80%) e sono presenti anche sulle terminazioni nervose vagali. Il compito degli M2 dei nervi è quello di inibire il rilascio di acetilcolina con meccanismo a feed back. Il disfunzionamento di questo meccanismo può essere provocato in differenti modi: durante reazione allergica a causa della proteina basica maggiore dell'eosinofilo, durante infezione virale per la neuroaminidasi virale e l'interferon gamma prodotto dai macrofagi, nell'esposizione all'ozono e nella deficienza di vitamina A (9). Inoltre alcuni mediatori presenti nello stesso muscolo liscio bronchiale possono facilitare il rilascio di acetilcolina come il trombossano A2 e le prostaglandine D ed F2alfa (9). Come per gli altri mediatori che stimolano recettori Gq (istamina, bradichinina, trombossani) anche l'acetilcolina stimolando la produzione di diacilglicerolo può portare all'attivazione di una isoforma (ancora non definita) della protein chinasi C (PKC). Quest'ultima è in grado di attivare la p42/p44 Mitogen activate kinases, MAP chinasi, come dimostrato dalla possibilità di bloccarne quasi completamente l'attivazione con l'inibitore specifico della PKC, G109203X (10). Parallelamente la via M2-Gi è in grado di condurre all'attivazione della p42/p44 MAP chinasi o attraverso l'attivazione alfa(i) dipendente di Ras o attraverso l'attivazione beta/gamma(i) dipendente o Rho dipendente di fosfatidil inositolo 3 chinasi, PI3K , e la transattivazione dei recettori tirosin chinasi. Tutte queste vie convergono il segnale verso i fattori di crescita. Generalmente il fenotipo proliferativo è considerato in opposizione a quello contrattile, tuttavia segnali di crescita possono anche condurre a rimodellamenti pro-contrattili. L'effetto dell'acetilcolina sul fenotipo del muscolo liscio bronchiale è tutto da definire poiché i recettori muscarinici possono sia aumentare che ridurre la contrattilità. La stimolazione con acetilcolina provoca aumento del Ca++ intracellulare che è noto down-regolare la contrattilità (11). D'altra parte in cellule muscolari liscie canine sembra che la stimolazione con carbacolo causi aumento di miosina e SM22/transgelina attraverso la vie Rho- e Rho-chinasi (12). Il fenotipo iniziale delle cellule muscolari può avere un'influenza cruciale sui risultati sperimentali. In questo contesto il maggior livello trascrizionale di geni in risposta al fattore sierico è stato osservato nelle cellule con fenotipo sintetico (13). La cellula muscolare liscia bronchiale può essere indotta ad un fenotipo contrattile in risposta ad una arresto della crescita per privazione del siero o in presenza di insulina (14) che sembra agire attraverso una down-regolazione del recettore M2. Il fenotipo contrattile è caratterizzato da una velocità di contrazione maggiore e da una aumentata espressione di proteine contrattili e di proteine che regolano la contrazione come l'actina , la miosina e la chinasi della catena leggera della miosina. Inoltre l'espressione dei recettori M3 è aumentata in queste condizioni come dimostrato in un modello canino (15). La complessità dei fenomeni di rimodellamento indotti dallo stimolo con acetilcolina o altri mediatori necessita quindi di un approccio sperimentale che permetta di confrontare le variazioni strutturali con quelle funzionali. Quest'ultime possono essere studiate quantitativamente mediante magnetic twisting cytometry (MTC) tecnica che permette di ottenere informazioni sulla contratilità della cellula attraverso una misura quantitativa della sua rigidità e per i cui dettagli si rimanda al progetto (Canonica).
La caratterizzazione delle vie di trasduzione del segnale dei recettori CysLT e TP coinvolti nel rimodellamento e nella modulazione genica delle cellule muscolari lisce delle vie aeree umane non è completata. I leucotrieni sono potenti mediatori della contrazione del muscolo liscio bronchiale. Probabilmente la risposta allo stimolo leucotrienico è molto dipendente dall'attivazione della PKCepsilon sia per quanto concerne la sensibilizzazione al Ca++ che per i fenomeni di desensibilizzazione eterologa del recettore Beta2-proteina Gs (16). I mediatori neoformati del tipo eicosanoidi ad azione contrattile (prostaglandina D2, F2alfa e trombossano A2) hanno recettori specifici (TP) preferibilmente associati alla proteina Gq. Un recente studio (17) ha dimostrato che lo stimolo dei TP induce proliferazione del muscolo liscio bronchiale indipendentemente dall'attivazione autocrina dei recettori dei leucotrieni cysLT 1. Non è noto se l'attivazione dei recettori TP causi variazioni delle proprietà contrattili della cellula muscolare liscia e se sia in grado di desensibilizzare il recettore Beta2. Rovati-Canonica
I recettori Beta2 possono essere desensibilizzati ad opera di alcune protein chinasi attivate da secondi messaggeri, quale PKC o PKA, a loro volta attivate dalla stimolazione di un secondo recettore diverso dal Beta2. In particolare, nel caso di un paziente asmatico la iperstimolazione dei recettori CysLT e/o TP dovuta a iperproduzione di cisteinil-LT e/o isoprostani/trombossano A2 potrebbe indurre desensibilizzazione del recettore Beta2, diminuendo così l'efficacia dei farmaci Beta2-agonisti nel momento del bisogno.(Rovati Canonica)
Fra le cause di riesacerbazione asmatica e forse di riacutizzazione della BPCO vi sono le infezioni virali delle alte vie respiratorie. Un elemento fondamentale della risposta infiammatoria anti-virale è rappresentata dalla produzione di interferoni ed in particolare di interferoni di tipo 1 (alfa e beta) i quali inducono grazie ad un'azione autocrina sulle cellule infettate e paracrina nelle cellule non ancora infettate uno stato anti-virale inducendo la sintesi di enzimi in grado di inibire la replicazione virale, aumentano il potere litico delle cellule natural killer e inducono un aumentata espressione di MHC classe I (18). Recentemente (19) è stata descritta una nuova classe di interferoni denominati interferoni lambda costituita da 3 elementi (lambda1, 2 e3) dotati di un'azione simil-interferone di tipo 1. Poco si sa sul ruolo di questa classe di interferoni nel ridurre o promuovere l'incremento della reattività bronchiale a seguito di infezione virale nei soggetti predisposti. In base ad un recente studio l'INF-gamma aumenta l'espressione del recettore del leucotriene CysLT1 (20) e si pensa che l'aumento di iperreattività delle vie aeree nei soggetti predisposti dopo infezione virale delle alte vie respiratorie possa essere la conseguenza di una notevole incremento di INF-gamma in risposta all'infezione virale stessa (21)(Papi). Confrontando leucotriene D4 e bradichinina nella capacità di aumentare la rigidità delle cellule muscolari liscie con MTC si è notato che l'effetto dei leucotrieni e significativamente potenziato dall'incubazione con INFgamma, mentre la bradichinina aumenta la rigidità indipendentemente dalla presenza di INF gamma (20) (Canonica). Lo stesso INF gamma causa aumento del rilascio di acetilcolina per down-regolazione del recettore M2, come precedentemente riportato, e anche questa via potrebbe condurre ad aumento della contrattilità e della reattività bronchiale dopo infezione virale. (Papi-Canonica).
Nei modelli di sensibilizzazione passiva ed infiammazione allergica in tessuti umani il fenomeno della desensibilizzazione del complesso Beta2-proteina Gs sembra strettamente associato all'azione dei leucotrieni, poiché l'effetto desensibilizzante sul Beta2 recettore è inibito dalla premedicazione con montelukast, un bloccante specifico del recettore CysLT1 di utilizzo clinico (22). Il meccanismo d'azione è ancora da stabilire ma si sospetta la stessa PKC che potrebbe causare la fosforilazione e il disaccoppiamento del recettore Beta2 dalla proteina Gs. Pertanto sia nell'infezione virale in presenza di pattern Th1, sia nella reazione allergica IgE mediata in presenza di pattern Th2 i leucotrieni potrebbero essere in causa nel modificare le capacità contrattili e rilassanti del muscolo liscio bronchiale favoriti in quest'azione da una sovraespressione del recettore Cys LT1 da parte di interferoni prodotti durante l'infezione. (Rovati-Papi-Canonica)
La bradichinina (BK) è un mediatore neoformato con azione contrattile e vasodilatatrice. La BK è presente a livelli aumentati nelle alte vie respiratorie di soggetti allergici dopo esposizione all'allergene (23), ed il trattamento con gli antagonisti dei recettori specifici BK1/2 è in grado di inibire l'aumento di numerosi mediatori infiammatori nel lavaggio broncoalveolare e l'aumento della reattività bronchiale (24). BK è anche implicata nell'iperreattività indotta dalle infezioni virali delle alte vie respiratorie (25). Il suo ruolo nel promuovere la differenziazione da fibroblasto a miofibroblasto e nel favorire sviluppo di fenotipi contrattili non è ancora chiarito completamente. (Vancheri, Canonica).
Il mediatore che potrebbe svolgere un ruolo critico nel rimodellamento vascolare è il VEGF. Soggetti asmatici presentano un'aumentata espressione del VEGF in confronto a soggetti normali (26) e studi di colocalizzazione hanno dimostrato che macrofagi, eosinofili e CD34+ sono importanti fonti cellulari di questo fattore (27). Alcuni studi recenti hanno dimostrato un suo peculiare aumento nell'asma, associato ad aumento dell'indice di permeabilità vascolare (7) in comparazione con controlli sani e soggetti con Bronchite Eosinofila nei quali i valori sono normali. Recentemente è stato anche dimostrato come il VEGF possa indurre la secrezione di fibronectina da fibrocellule muscolari lisce (28). La stessa cellula muscolare liscia bronchiale è in grado di sintetizzare VEGF e la BK è risultata in grado di potenziare tale sintesi con un meccanismo PKC- prostanoide dipendente (29). La presenza ed il ruolo del VEGF nei differenti stadi di gravità dell'asma, le correlazioni con la fibrosi subepiteliale e la reattività bronchiale, la capacità della BK di modulare la produzione di VEGF e la capacità del VEGF di promuovere rimodellamento da fibroblasto a miofibroblasto e rimodellamento contrattile nel muscolo liscio bronchiale necessitano di ulteriori studi. (Chetta Vancheri Canonica). <<<