Effetti comparativi dei modulatori CFTR sui profili fagocitici, metabolici e infiammatori dei macrofagi CF e non CF

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11995 (2023) Citare questo articolo

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La disfunzione dei macrofagi è stata ben descritta nella fibrosi cistica (FC) e può contribuire alla persistenza batterica nel polmone. Se la disfunzione dei macrofagi CF sia direttamente correlata al regolatore della conduttanza transmembrana della fibrosi cistica (CFTR) nei macrofagi o sia una conseguenza indiretta dell'infiammazione cronica e della mucostasi è oggetto di dibattito in corso. I modulatori CFTR che ripristinano la funzione CFTR nelle cellule epiteliali migliorano le risposte infiammatorie globali dei monociti CF, ma i loro effetti diretti sui macrofagi sono meno conosciuti. Per colmare questa lacuna di conoscenza, abbiamo misurato la fagocitosi, il metabolismo e l'espressione di citochine in risposta a un classico patogeno della fibrosi cistica, Pseudomonas aeruginosa, nei macrofagi derivati ​​​​da monociti (MDM) isolati da soggetti omozigoti CF F508del e controlli non CF. Inaspettatamente, abbiamo scoperto che i modulatori CFTR miglioravano la fagocitosi sia nelle coorti CF che in quelle non CF. I tripli modulatori CFTR hanno anche inibito la funzione mitocondriale dell’MDM, coerente con l’attivazione dell’MDM. A differenza degli studi sugli esseri umani in cui i modulatori CFTR hanno ridotto i livelli sierici di citochine infiammatorie, i modulatori non hanno alterato la secrezione di citochine nel nostro sistema. I nostri studi suggeriscono quindi che gli effetti metabolici indotti dal modulatore possono promuovere la clearance batterica sia nei macrofagi derivati ​​​​da monociti CF che non CF.

La fibrosi cistica (FC) è una malattia genetica multisistemica in cui le malattie respiratorie svolgono un ruolo importante nella morbilità e nella mortalità1. Le persone con FC (pwCF) sono afflitte da infezioni polmonari croniche, che spesso iniziano con i patogeni stereotipati Staphylococcus aureus e Haemophilus influenzae, seguiti frequentemente da una transizione alla colonizzazione con Pseudomonas aeruginosa (Pa), altri batteri e funghi con il progredire dell'età del pwCF e della malattia polmonare2. Si ritiene classicamente che questo processo derivi da una cascata che inizia con una mancanza di secrezione di cloruro mediata da CFTR che porta alla risultante iperviscosità del muco, al fallimento della scala mobile mucociliare e alla formazione di biofilm, il tutto culminando in una mancanza di immunità sterilizzante all'interno del polmone1.

Questo modello è stato in qualche modo messo in discussione dall’esperienza nel mondo reale dei pwCF che seguono una terapia con modulatori CFTR altamente efficaci. Per i soggetti con almeno una copia della mutazione CFTR più comune, una delezione della fenilalanina in posizione 508 (F508del), i modulatori possono ripristinare la funzione CFTR a livelli che si avvicinano a quelli delle persone senza mutazioni CFTR3,4. Sebbene i modulatori possano causare un notevole miglioramento della funzionalità polmonare, della clearance polmonare e una diminuzione della produzione di espettorato e della quantità di batteri, la colonizzazione batterica è purtroppo rimasta nella maggior parte dei soggetti e ha il potenziale di favorire un'ulteriore progressione della malattia polmonare5,6,7. Ciò ha evidenziato la necessità di capire se possano esserci difetti immunitari intrinseci nella CF8,9,10,11,12. I macrofagi fungono da guardiani del sistema immunitario nei polmoni e lo studio della loro risposta ai modulatori CFTR è quindi fondamentale per comprendere l'immunità polmonare della fibrosi cistica in un modo più ampio13.

Precedenti indagini sui monociti sierici di pwCF hanno esaminato i loro profili prima e dopo l'inizio di una terapia modulatrice altamente efficace, sia nei soggetti con mutazioni di gating che hanno iniziato con ivacaftor sia in quelli con mutazioni F508del che hanno iniziato con elexacaftor/tezacaftor/ivacaftor (ETI) terapia di tripla combinazione6,14,15,16,17. Questi studi hanno mostrato una diminuzione della produzione di citochine infiammatorie da parte dei monociti CF, tuttavia non sono in grado di distinguere tra gli effetti diretti dei modulatori sui monociti e gli effetti indiretti secondari al miglioramento della funzione mucociliare e alla diminuzione della carica batterica. È stato dimostrato che il correttore CFTR lumacaftor della generazione precedente migliora la fagocitosi e l’uccisione dei macrofagi CF, mentre ivacaftor, potenziatore del CFTR, diminuisce la secrezione di citochine infiammatorie18. Una pubblicazione più recente ha mostrato gli effetti dei tripli modulatori CFTR di nuova generazione in vitro sui macrofagi derivati ​​​​da monociti (MDM) isolati19. Hanno scoperto che mentre l’ETI aumentava la clearance batterica da parte della CF MDM, non aveva alcun impatto sulla secrezione di citochine in risposta all’infezione del complesso Burkholderia cepacia. Abbiamo studiato gli effetti dell’ETI rispetto alla combinazione di vecchia generazione tezacaftor/ivacaftor (TI) sull’assorbimento diretto di Pa da parte di CF e MDM non CF, nonché gli effetti dei modulatori sul metabolismo dell’MDM e sulla produzione di citochine. I nostri risultati supportano un modello in base al quale l’ETI attiva i macrofagi e migliora la clearance batterica, anziché spostarli verso un fenotipo meno infiammatorio come osservato con precedenti combinazioni di modulatori.