Η διερεύνηση του ρόλου της αυτοταξίνης (ΑΤΧ) στην ενήλικη φυσιολογία και τη συστεμική φλεγμονή

Abstract

Autotaxin (ATX, Enpp2) is a secreted lysophospholipase D widely present in biological fluids including blood. ATX is the major enzyme catalysing the production of lysophosphatidic acid (LPA) by hydrolysis of lysophosphatidylcholine (LPC), a cell membrane component. LPA is a bioactive, growth factor-like lysophospholipid promoting a large variety of cellular responses in almost all cell types, mediated from at least six G-protein coupled LPA receptors (LPARs) that exhibit overlapping specificities and widespread distribution. ATX expression and LPA production were shown to be necessary for embryonic development, as ubiquitous genetic deletion of ATX resulted to vascular and neuronal defects leading to lethality. In adult life, ATX is widely expressed and upregulated levels have been reported in various chronic inflammatory diseases and cancer. Conditional genetic deletion of ATX attenuated the development of rheumatoid arthritis, pulmonary fibrosis and hepatocellular carcinoma in mouse models, suggesting a primary role in disease pathogenesis. Taking into account the involvement of ΑΤΧ/LPA signaling in various pathological conditions, ATX has emerged as a promising therapeutic target in chronic inflammatory diseases and cancer. As a result, a large number of ATX inhibitors have been developed. Moreover, the crystal structure of ATX was solved enabling rational drug design. Here it is reported that inducible, ubiquitous genetic deletion of ATX in adult mice, as well as its potent pharmacologic inhibition, are well tolerated, alleviating potential toxicity concerns of ATX therapeutic targeting. In more details, genetic ATX ablation appeared to have no major effects neither in the hematopoietic system nor in tissue homeostasis exhibiting no deleterious changes indicative of liver, kidney, or pancreatic function. High dosing of ATX inhibitor for a prolonged period resulted in no weight loss of mice or histopathological changes in 13 major organs examined. As it pertains to the involvement of ATX in the pathogenesis of systemic inflammation, despite a detrimental role of ATX in LPS-induced systemic inflammation, current results were relatively inconclusive, rendering a valid conclusion unsafe, reflecting the complexity of sepsis.

Η αυτοταξίνη (ΑΤΧ, Enpp2) είναι μία εκκρινόμενη λυσοφωσφολιπάση D η οποία βρίσκεται σε διάφορα βιολογικά υγρά, συμπεριλαμβανομένου του αίματος. Αποτελεί το κύριο ένζυμο που καταλύει τη μετατροπή της λυσοφωσφατιδυλοχολίνης (LPC), ενός συστατικού των κυτταρικών μεμβρανών, σε λυσοφωσφατιδικό οξύ (LPA). Το LPA είναι ένα βιοδραστικό φωσφολιπίδιο, το οποίο ομοιάζει με τη λειτουργία των αυξητικών παραγόντων κι επάγει μια πληθώρα κυτταρικών αποκρίσεων σε όλους σχεδόν τους κυτταρικούς τύπους. Η μεταγωγή σήματος από το LPA διαμεσολαβείται από τουλάχιστον έξι υποδοχείς του LPA συζευγμένους με G πρωτεΐνες (GPCRs). Οι υποδοχείς του LPA (LPARs) έχουν ευρεία κατανομή, ενώ παρουσιάζουν αλληλεπικαλυπτόμενη εξειδίκευση. Η έκφραση της ΑΤΧ και η παραγωγή του LPA είναι απαραίτητες στην εμβρυϊκή ανάπτυξη, καθώς έχει δειχθεί ότι η καθολική γενετική απαλοιφή της ΑΤΧ στο έμβρυο οδηγεί στο θάνατο του εμβρύου λόγω βλάβης στα αγγεία και στο νευρικό σωλήνα. Στην ενήλικη ζωή η ΑΤΧ παρουσιάζει ευρεία έκφραση σε όλους τους ιστούς, ενώ έχει βρεθεί αυξημένη σε αρκετές χρόνιες φλεγμονώδεις παθήσεις αλλά και στον καρκίνο. Σε ζωικά μοντέλα ασθενειών, η υπό όρους στοχευμένη γενετική απαλοιφή της ΑΤΧ καθυστέρησε την ανάπτυξη της ρευματοειδούς αρθρίτιδας, της πνευμονικής ίνωσης και του ηπατοκυτταρικού καρκινώματος, υποδεικνύοντας έναν πιθανό ρόλο της ΑΤΧ στην παθογένεια των παραπάνω νόσων. Δεδομένης της εμπλοκής του άξονα σηματοδότησης ΑΤΧ/LPA σε πολλές παθολογικές καταστάσεις, η ΑΤΧ μπορεί να θεωρηθεί ως ένας πιθανός φαρμακευτικός στόχος στη χρόνια φλεγμονή και τον καρκίνο. Για το λόγο αυτό μέχρι στιγμής έχει παραχθεί ένας μεγάλος αριθμός αναστολέων της ΑΤΧ, ενώ ο προσδιορισμός της κρυσταλλικής δομής του ενζύμου επιτρέπει το σχεδιασμό νέων φαρμάκων. Στην παρούσα εργασία δείχθηκε ότι η επαγόμενη καθολική γενετική απαλοιφή της ΑΤΧ στον ενήλικο ποντικό, καθώς και η ισχυρή φαρμακολογική αναστολή της, είναι καλά ανεκτές, χωρίς να επιφέρουν επιπτώσεις στον οργανισμό, αποτελώντας μία ένδειξη ότι η θεραπευτική στόχευση της ΑΤΧ δεν είναι τοξική για το ενήλικο ποντίκι. Συγκεκριμένα, η γενετική εξάλειψη της ΑΤΧ δεν είχε ως αποτέλεσμα κάποια επιβλαβή αλλαγή στους κυτταρικούς πληθυσμούς του αίματος ή στη φυσιολογική λειτουργία του ήπατος, του παγκρέατος ή των νεφρών. Επιπλέον, η παρατεταμένη χορήγηση υψηλών συγκεντρώσεων αναστολέων της ΑΤΧ δεν επέφερε απώλεια βάρους στα ποντίκια, ούτε ιστοπαθολογικές αλλαγές σε 13 κύρια όργανα. Όσον αφορά στην εμπλοκή της ΑΤΧ στην παθογένεση της συστεμικής φλεγμονής, αν και διαφάνηκε ένας επιβλαβής ρόλος της ΑΤΧ στην επαγόμενη από το LPS συστεμική φλεγμονή, δεν ήταν δυνατή η εξαγωγή ενός βάσιμου συμπεράσματος, δεδομένης της πολυπλοκότητας της σήψης.