RICERCA ITALIANA     

Identificazione di nuovi meccanismi molecolari dei glucocorticoidi nella regolazione di geni coinvolti nei processi infiammatori.

Università degli Studi di Messina

Abstract

I glucocorticoidi (GC) sono ormoni utilizzati nella terapia di molte malattie infiammatorie. Nonostante i loro diffusi usi clinici, il meccanismo alla base della loro efficacia non è, però, completamente conosciuto. I GC esercitano i loro effetti modulando la trascrizione dei geni coinvolti nell’infiammazione. Infatti i GC possono attivare il recettore dei GC (GR) ed indurne la traslocazione al nucleo, dove si lega a specifici elementi presenti nel promotore di geni target. I maggiori effetti anti-infiammatori dei GC, tuttavia, sembrano essere dovuti ad interazioni proteina-proteina tra il GR e alcuni fattori di trascrizione che regolano i geni infiammatori, come la proteina attivatrice-1 (AP-1) ed il fattore nucleare-kB (NF-kB). Non è noto, tuttavia, se altre proteine regolate dai GC possano mediarne l’attività anti-infiammatoria o possano essere coinvolte nella modulazione di AP-1, NF-kB e dei geni pro-infiammatori. Questa rappresenta un’ipotesi molto interessante da valutare poiché è stato osservato che un gene indotto dai GC, detto GILZ (leucine zipper indotta dai GC), può inibire sia AP-1 che NF-kB. È stato anche ipotizzato che GILZ possa mediare l’effetto inibitorio dei GC su alcune vie del segnale, come quella delle chinasi attivate dal mitogeno (MAPK). Inoltre i GC aumentano l’espressione anche di un’altra proteina coinvolta nella regolazione di AP-1 e di NF-kB, il recettore attivato dai proliferatori dei perossisomi-alfa (PPAR-alfa). Sebbene, come detto, sia stato >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Achille Patrizio Caputi Università degli Studi di MESSINA

Obiettivo del Programma di Ricerca

I glucocorticoidi (GC) sono ormoni ampiamente utilizzati nella terapia di molte malattie infiammatorie e nel trattamento di linfomi (1-3). Nonostante i loro diffusi usi clinici, il meccanismo alla base della loro efficacia non è, però, completamente conosciuto.
I GC esercitano i loro effetti modulando la trascrizione di diversi geni coinvolti nell’infiammazione. I GC, infatti, aumentano l'espressione di alcune molecole che inibiscono l’infiammazione, come la lipocortina-1 (4), e riducono l’espressione di altre proteine che svolgono un ruolo pro-infiammatorio, come le isoforme inducibili della monossido d’azoto sintasi (iNOS) e della ciclossigenasi (COX-2), la fosfolipasi A2 (PLA2) e diverse molecole d'adesione (1,5-9). I GC esercitano tali regolazioni legandosi al recettore citoplasmatico per i GC (GR) ed inducendone la traslocazione al nucleo, dove interagisce con il DNA (1,10-11). L’effetto finale è mediato dalla conseguente regolazione della trascrizione. I maggiori effetti anti-infiammatori dei GC, tuttavia, sembrano essere dovuti all’interazione tra il GR attivato e altre proteine, come la proteina attivatrice-1 (AP-1) ed il fattore nucleare-kB (NF-kB) (12-14). Infatti sia AP-1 che NF-kB sono dei fattori di trascrizione che regolano l'espressione dei geni infiammatori (15). I GC inibiscono AP-1 ed NF-kB con diversi meccanismi, molti dei quali, però, non sono stati ancora caratterizzati. In particolare è stato osservato che i GC possono sia ridurre >>>

Risultati parziali attesi

Ci aspettiamo di individuare: 1) il ruolo del PPAR-alfa e di GILZ: a) nella modulazione mediata dai GC di AP-1 e di NF-kB; b) nella inibizione esercitata dai GC sulla COX-2 e sulle molecole d’adesione; c) nell’effetto dei GC sulla via del segnale delle MAPK; 2) il ruolo: a) del PPAR-alfa nella regolazione di GILZ e, b) il ruolo di GILZ nella regolazione del PPAR-alfa; 3) l’effetto dei GC: a) sulla regolazione reciproca tra PPAR-alfa, cPLA2 e 5-LO; b) sulla proliferazione cellulare indotta da IGFII; c) sui meccanismi di trasduzione del segnale attivati da tale fattore di crescita (PI3k/Akt, Ras/Raf, PKA, GSK3), coinvolti anche nella regolazione della COX-2.

Nella seconda fase (FASE 2) si analizzerà, in vivo (pleurite da carragenina, danno sistemico d’organo indotto da zimosano): (a) se l’effetto anti-infiammatorio dei GC sia mediato dal PPAR-alfa o da GILZ, utilizzando, in particolare, topi con genotipo normale o con la delezione del gene del PPAR-alfa o di GILZ e valutando diversi parametri del processo infiammatorio (infiltrazione leucocitaria, espressione di enzimi inducibili e di molecole d’adesione, ecc.); (b) se i GC attivano GILZ attraverso il PPAR-alfa, utilizzando topi knockout per il PPAR-alfa; (c) se i GC attivano il PPAR-alfa attraverso GILZ, utilizzando topi knockout per GILZ.

a) Effetto anti-infiammatorio dei glucocorticoidi: il ruolo del PPAR-alfa e di GILZ.
Topi con genotipo normale, PPAR-alfaKO e GILZ-KO saranno utilizzati >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Glucocorticoidi
I GC sono comunemente utilizzati nella terapia dell’infiammazione acuta e cronica e di malattie autoimmuni (1). Malgrado il loro ampio utilizzo, i meccanismi cellulari e molecolari responsabili della loro efficacia terapeutica sono noti solo in parte. La loro azione anti-infiammatoria è soprattutto dovuta alla modulazione della trascrizione di numerosi geni coinvolti nel controllo del processo infiammatorio (8,10). In particolare i GC sono in grado di legare ed attivare il recettore citoplasmatico per i GC (GR) inducendone la traslocazione al nucleo. Il GR attivato interagisce con specifici elementi responsivi ai GC (GRE), presenti nel promotore di diversi geni coinvolti nell’infiammazione, e ne regola la trascrizione. I maggiori effetti anti-infiammatori dei GC, tuttavia, sembrano essere dovuti all’interazione diretta del GR attivato con fattori di trascrizione, come AP-1 e NF-kB. Inoltre non è noto se altre proteine regolate dai GC possano mediare la loro attività anti-infiammatoria e se i GC possano regolare le vie di traduzione del segnale attivate dai fattori di crescita quali i fattori di crescita insulino-simili (IGF).
Glucocorticoidi e AP-1
Il fattore di trascrizione AP-1 regola diversi aspetti dell’infiammazione in quanto è coinvolto nell’espressione di geni infiammatori (38). A livello strutturale è costituito da membri appartenenti alle famiglie Jun, Fos, ATF o Maf, che si organizzano a formare omodimeri o eterodimeri >>>