Διαφορές της σύστασης της βασικής μεμβράνης του δέρματος στην ψωρίαση

Abstract

Psoriasis is a multifactorial, systemic, chronic disease, the pathogenesis of which involves the epidermis with the keratinocytes and the dermis with the extracellular matrix and the resident or migratory cell populations. Environmental factors such as infections from common microbes, injuries, hormones and stress on top of genetic predisposition cause activation of the skin's immune cells, which attract inflammatory cells from the bloodstream. These cells cause the secretion of cytokines, which activate cell proliferation and rapid differentiation of keratinocytes. Finally keratinocytes become independent of the immune cell axis, and themselves produce cytokines which attract new immune cells to the dermis and this becomes a self- amplifying loop, where these products act back on immune cells to perpetuate the cutaneous inflammatory process and create a positive feedback loop of inflammation. The basement membrane, as a zone of communication between the dermis and the epidermis, undergoes changes during the progression of psoriasis. Because the reticular layer of basement membrane is connected to the molecules of the underlying extracellular matrix, any change in its structure and composition brings the keratinocytes into direct contact with the molecules of the extracellular matrix and especially with fibronectin, which promotes cell proliferation and migration. To date, the newest treatments for psoriasis are directed against cytokines and administered systemically. Due to the systemic chronic use, adverse effects and non-response of some patients, the therapeutic targeting of other pathways of psoriasis induction, is the subject of this study. MATERIALS AND METHODS: 14 biopsies from psoriatic patients and 14 biopsies from healthy individuals were used. Biopsies were examined under the light and electron microscope, psoriatic and normal keratinocytes were isolated, cultured and cryopreserved, as well as normal and psoriatic fibroblasts. Cell populations were screened for cell proliferation capacity, interaction with fibronectin, distribution of syndecans 1 and 4, and interactions between them. Anti-TNFα and anti-IL-17α was embedded to a gelatin scaffold, then co-cultured with a normal skin substitute and the distribution of syndecans 1 and 4 were tested.RESULTS: An increase in the extracellular matrix of the psoriatic lesion, a decrease in elastic fibers, complete degeneration and fusion of the basement membrane to the underlying amorphous ground substance were observed. Syndecan 4 disappears from the basal layer of the epidermis in psoriatic skin, while correspondingly in healthy skin it had the maximum localization. In contrast, syndecan 1 disappears from the upper layers in psoriatic skin and has a weak localization in the basal layer, while it has the exact opposite distribution in normal skin. Normal skin substitute co-cultured with gelatin scaffolds enriched to anti-TNFα and IL-17α showed changes in the distribution of syndecan 1, but not 4 on keratinocytes. Also, anti-TNFα and not IL-17α decreases the number of positive keratinocytes to K4 and K16 in the skin substitute. CONCLUSIONS: Syndecan 1 and 4 are markers involved in the pathogenesis of psoriasis and in combination with biocompatible topical patches could be used as an alternative treatment, instead of the systemic administration of the biological agents.

Η ψωρίαση είναι μια πολυπαραγοντική, συστηματική, χρόνια νόσος, στην παθογένεια της οποίας μετέχουν η επιδερμίδα με τα κερατινοκύττατρα και η δερμίδα με την εξωκυττάρια ουσία και τους μόνιμους ή μεταναστευτικούς κυτταρικούς πληθυσμούς. Περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως λοιμώξεις από συνήθη μικρόβια, τραυματισμοί, ορμονικοί παράγοντες και ψυχικό στρες επί εδάφους γενετικής προδιάθεσης προκαλούν ενεργοποίηση των ανοσοκυττάρων της δερμίδας, τα οποία προσελκύουν κύτταρα φλεγμονής από την κυκλοφορία του αίματος. Τα κύτταρα αυτά προκαλούν την έκκριση κυττοκινών, οι οποίες ενεργοποιούν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και την ταχεία διαφοροποίηση των κερατινοκυττάρων τα οποία τελικά ανεξαρτητοποιούνται από τον άξονα των ανοσοκυττάρων και τα ίδια παράγουν κυτταροκίνες οι οποίες προσελκύουν νέα ανοσοκύτταρα στη δερμίδα και δημιουργούν έναν φαύλο κύκλο ανατροφοδοτούμενης φλεγμονής. Η βασική μεμβράνη ως ζώνη επικοινωνίας της δερμίδας με την επιδερμίδα μεταβάλλεται κατά την εξέλιξη της ψωρίασης επιτρέποντας τη διακίνηση κυτταρικών πληθυσμών αλλά και αυξητικών παραγόντων και κυτταροκινών, καθώς επίσης μεταβάλλεται και η σύσταση της λόγω της παθογένειας των κερατινοκυττάρων, αλλά και της δραστηριότητας των ινοβλαστών. Επειδή η δικτυωτή στιβάδα της βασικής μεμβράνης συνδέεται με τα μόρια της υποκείμενης εξωκυττάριας ουσίας κάθε αλλαγή στη δομή και τη σύσταση της φέρνει τα κερατινοκύτταρα σε απ’ ευθείας επαφή με τα μόρια της εξωκυττάριας ουσίας της δερμίδας και ιδιαίτερα με την φιμπρονεκτίνη, οποία προωθεί τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και την κυτταρική μετανάστευση. Οι νεότερες θεραπείες της ψωρίασης στρέφονται εναντίον κυτταροκινών, οι οποίες παράγονται από εξειδικευμένους πληθυσμούς ανοσοκυττάρων. Λόγω της συστηματικής χρόνιας χρήσης, των ανεπιθύμητων ενεργειών και της μη ανταπόκρισης ορισμένων ασθενών η θεραπευτική στόχευση άλλων μηχανισμών πρόκλησης της ψωρίασης αποτελεί αντικείμενο αυτής της μελέτης.ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ: Χρησιμοποιήθηκαν 14 βιοψίες από ψωριασικούς ασθενείς και 14 βιοψίες από υγιείς. Οι βιοψίες εξετάστηκαν στο οπτικό και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, έγινε απομόνωση, καλλιέργεια και κρυοσυντήρηση ψωριασικών και φυσιολογικών κερατινοκυττάρων, όπως και φυσιολογικών και παθολογικών ινοβλαστών. Οι κυτταρικοί πληθυσμοί ελέγχθηκαν για την ικανότητα κυτταρικού πολλαπλασιασμού, την αλληλεπίδραση με την φιμπρονεκτίνη, την κατανομή των συνδεκανών 1 και 4 και την αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε υποκατάστατο φυσιολογικού δέρματος στο οποίο προστέθηκαν αντι- TNFa και ΙL-17a, οι οποίοι προηγουμένως είχαν εμποτιστεί σε ικρίωμα ζελατίνης, και ελέγχθηκε η κατανομή των συνδεκανών 1 και 4 και η επίδραση τους στην μεταβολική δραστηριότητα των κερατινοκυττάρων.ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Παρατηρήθηκε αύξηση της εξωκυττάριας ουσίας στην ψωριασική βλάβη, ελάττωση των ελαστικών ινών, πλήρης εκφύλιση και συνένωση της βασικής μεμβράνης με την υποκείμενη άμορφη θεμέλια ουσία. Η συνδεκάνη 4 εξαφανίζεται από την βασική στιβάδα της επιδερμίδας στο ψωριασικό δέρμα, ενώ αντίστοιχα στο υγιές δέρμα είχε την μέγιστη εντόπιση. Σε αντίθεση, η συνδεκάνη 1 εξαφανίζεται από τις ανώτερες στιβάδες στο ψωριασικό δέρμα και έχει ασθενή εντόπιση στη βασική στιβάδα, ενώ την ακριβώς αντίθετη κατανομή έχει στο φυσιολογικό δέρμα. Συνκαλλιέργεια εμποτισμένων με αντι- TNFa και ΙL-17a ικριωμάτων ζελατίνης με υποκατάστατα φυσιολογικού δέρματος έδειξαν μεταβολές στην κατανομή της συνδεκάνης 1, αλλά όχι της 4 στα κερατινοκύτταρα και σημαντική ελάττωση των θετικών στην Κ6 και Κ14 κερατινοκυττάρων. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Η συνδεκάνη 1 και 4 είναι δείκτες που εμπλέκονται στην παθογένεια της ψωρίασης και σε συνδυασμό με βιοσυμβατά τοπικά επιθέματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτική θεραπεία, αντί της συστηματικής χορήγησης των βιολογικών παραγόντων.