Study of the effect of selcted Bcl-2 family protein's domain BH3 mimetics on TGF-β1 stimulated phenotypic transition of bronchial fibroblasts to myofibroblasts in asthma

Astma jest przewlekłym schorzeniem zapalnym dotykającym dolne drogi oddechowe. Istotnym, a często ignorowanym czynnikiem składającym się na jej patogenezę jest przebudowa ścian oskrzeli, obejmująca zmiany takie jak: nadaktywność komórek kubkowych, uszkodzenia komórek nabłonka, nadmierna depozycja białek macierzy zewnątrzkomórkowej, wzrost odsetka miofibroblastów w populacji fibroblastów czy przerost warstwy mięśniowej. Niebagatelną rolę odgrywa w tym procesie TGF β1, który indukuje przemianę fibroblastów w miofibroblasty (FMT). Miofibroblasty wykazują ponadto zaburzenia w procesie apoptozy, co również przyczynia się do nadmiernej depozycji tych komórek w tkance. Proces programowanej śmierci komórki wydaje się być zatem interesującym celem terapeutycznym w leczeniu astmy. Pozytywny wpływ na ograniczenie FMT na modelach niektórych chorób o podłożu zwłóknieniowym wykazały ABT 199 i ABT 263, które działają proapoptotycznie i należą do grupy związków określanych jako mimetyki domeny BH3 białek z rodziny Bcl 2. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu ABT 199 i ABT 263 na FMT ludzkich fibroblastów oskrzelowych (HBFs) pochodzących od astmatyków (AS). Wpływ badanych mimetyków BH3 określono poprzez oszacowanie zmian odsetka miofibroblastów w populacjach HBFs stymulowanych TGF β1 oraz ekspresję białek markerowych FMT (na poziomie mRNA i białka).Wykazano, że badane związki znacząco obniżają zawartość procentową miofibroblastów w stymulowanych TGF β1populacjach HBFs AS w hodowli in vitro, przy czym silniejsze działanie wykazał ABT 263. W celu określenia mechanizmu działania badanych związków, sprawdzano ich wpływ na ekspresję różnych grup białek (oraz ich genów) związanych z procesem FMT: białek markerowych miofibroblastów (α-SMA), kontaktów zogniskowanych (winkulina i paksylina), macierzy zewnątrzkomórkowej (fibronektyna i kolageny), koneksyny 43. Nie wykazano jednak istotnego wpływu ABT 199 i ABT 263 na poziom ekspesji tych białek w HBFs AS. Przeprowadzone pomiary ekspresji genów z rodziny BCL2 (białek Bcl-2, Bcl-XL, Bak oraz Bax) sugerują proapoptotyczne działanie badanych związków. Niestety z powodu pandemii COVID19 części eksperymentów nie zrealizowano. Na podstawie ukończonych doświadczeń można stwierdzić, że ABT 199 i ABT 263 zmniejszają poziom FMT w populacjach HBFs AS, przypuszczalnie poprzez indukcję apoptozy miofibroblastów, ale aby dokładnie wyjaśnić mechanizm działania tych związków konieczne są jednak dalsze badania.

Asthma is a chronic inflammatory disorder that affects the lower respiratory tract. An important but often ignored factor contributing to the pathogenesis of asthma is remodelling of the bronchial walls, including changes such as: hyperactivity of goblet cells, damage of epithelial cells, excessive deposition of extracellular matrix proteins, an increased percentage of myofibroblasts in the fibroblast population, or overgrowth of the muscle layer. TGF β1 plays a significant role in this process, inducing the fibroblast to myofibroblast transition (FMT). Moreover, myofibroblasts show disturbances in the apoptosis process, which also contributes to the excessive deposition of these cells in the tissue. Therefore, the process of programmed cell death therefore appears to be an interesting therapeutic target in the treatment of asthma. A positive effect on the reduction of the FMT in the models of some fibrotic diseases was shown by ABT 199 and ABT 263, which act pro-apoptotic and belong to the group of compounds referred to as BH3 domain mimetics of Bcl 2 proteins.The aim of this study was to investigate the effect of ABT 199 and ABT 263 on the FMT of human asthmatic bronchial fibroblasts (HBFs). The influence of the tested BH3 mimetics was determined by estimating the changes in the percentage of myofibroblasts in the TGF β1-stimulated HBFs populations and the influence of these compounds on the expression of the FMT marker proteins (at the mRNA and protein levels).In order to determine the mechanism of action of the tested compounds, their influence on the expression of various groups of proteins related to the FMT (and their genes) was tested: myofibroblast marker proteins (α-SMA), focal adhesion proteins (vinculin and paxillin), extracellular matrix proteins (fibronectin and collagens). However, the influence of ABT 199 and ABT 263 on expression of these proteins in HBFs AS was not demonstrated. The performed measurements of expression of the BCL2 family genes (Bcl-2, Bcl-XL, Bak and Bax proteins) suggested a pro-apoptotic effect of the tested compounds. Unfortunately, due to the COVID19 pandemic, some experiments were not carried out. On the basis of the completed experiments, it can be concluded that ABT 199 and ABT 263 reduce the FMT level in HBFs AS and affect the apoptosis of these cells. However, further studies are required to elucidate the exact mechanism of action of these compounds.