Effect of licochalcone A on TGF-β-induced phenotypic fibroblast-to-myofibroblast transition in asthma

Astma jest przewlekłą chorobą zapalną, która dotyka ponad 10% światowej populacji, a zapadalność na nią ciągle wzrasta. W płucach astmatyków dochodzi do nieodwracalnej przebudowy ściany dróg oddechowych, związanej między innymi ze zwłóknieniem podnabłonkowym. Obecne leczenie astmy opiera się głównie na łagodzeniu towarzyszącego jej stanu zapalnego i objawów powstałych w skutek zwężenia światła dróg oddechowych. Brakuje terapii, która byłaby w stanie zahamować lub cofnąć postępujące podczas choroby zmiany składu i struktury ściany oskrzeli, które są związane z procesami zapalnymi oraz włóknieniem tkanek. Likochalkon A to chalkon, należący do flawonoidów pochodzenia roślinnego. Jego naturalnym źródłem jest ekstrakt z korzenia roślin z rodzaju Glycyrrhiza. Badania in vitro i in vivo w modelach zwierzęcych wykazały jego właściwości antyoksydacyjne, przeciwzapalne i antyfibrotyczne w różnych tkankach, dzięki czemu cieszy się zainteresowaniem naukowców szukających związków mogących służyć jako leki skierowane przeciwko chorobom, którym towarzyszy stan zapalny oraz zmianom zwłóknieniowym. Celem poniższej pracy było zbadanie w modelu in vitro wpływu likochalkonu A na indukowane TGF-β1 fenotypowe przejście fibroblastów oskrzelowych w miofibroblasty, które jest znacząco nasilone u astmatyków.Wyniki poniższej pracy pokazują, że likochalkon A, w stężeniu niecytotoksycznym, hamuje proces indukowanego TGF-β1 fenotypowego różnicowania ludzkich fibroblastów oskrzelowych pochodzących od astmatyków w miofibroblasty. Stężenia niecytotoksyczne określono badając wpływ związku na żywotność i proliferację tych komórek. Wyniki sugerują także, że likochalkon A ma wpływ na migrację i architekturę cytoszkieletu aktynowego fibroblastów oskrzelowych. Barwienie immunofluorescencyjne pokazało, że obecność tego związku w pożywce zmniejsza odsetek powstających pod wpływem TGF-β1 miofibroblastów w hodowli in vitro, hamując proces indukowanego TGF-β1 fenotypowego różnicowania ludzkich fibroblastów oskrzelowych w miofibroblasty. Wykazano również za pomocą testów in-cell ELISA oraz Western Blot, że likochalkon A zmniejsza w tych komórkach poziom ekspresji białek markerowych FMT: α-SMA, fibronektyny i kolagenu I. By określić, jaki mechanizm molekularny leży u podstawy powyższego działania związku, zbadano jego wpływ na aktywację szlaków białek Smad. Wyniki barwienia immunofluorescencyjnego sugerują, że likochalkon A hamuje aktywację profibrotycznego szlaku białek TGF-β/ Smad2/3 prawdopodobnie poprzez inhibicję translokacji dojądrowej ufosforylowanych białek Smad2 oraz Smad3. Ograniczenie aktywacji profibrotycznego szlaku przekazu sygnału może być podstawą antyfibrotycznego działania badanego związku. Podsumowując, uzyskane wyniki wskazują na hamujący wpływ likochalkonu A na indukowany TGF-β1 proces różnicowania w miofibroblasty ludzkich fibroblastów oskrzelowych pochodzących od astmatyków. Prawdopodobnie dzieje się to dzięki zdolności związku do ograniczenia aktywacji kanonicznego szlaku sygnałowego białek Smad2/3. Wyniki przemawiają za przeciwzwłóknieniowymi właściwościami likochalkonu A, co może być podstawą do dalszych badań w tej tematyce.

Asthma, a chronic inflammatory disease with a rising incidence affecting over 10% of the global population, is characterized by irreversible remodeling of the airway wall involving subepithelial fibrosis. Current asthma treatment primarily focuses on alleviating inflammation and symptoms resulting from airway constriction. However, therapeutic options that can effectively stop or reverse the progressive changes in the composition and structure of the bronchial wall associated with inflammatory processes and tissue fibrosis remain insufficient. Licochalcone A is a plant-derived flavonoid classified as a chalcone. It is naturally sourced from Glycyrrhiza species root extracts. Extensive in vitro and in vivo studies have revealed its antioxidant, anti-inflammatory, and antifibrotic properties, attracting considerable attention among researchers seeking potential compounds for drugs targeting inflammatory conditions and fibrotic alterations.The aim of this study was to investigate the in vitro effect of licochalcone A on the TGF-β1-induced fibroblast-to-myofibroblast transition of human bronchial fibroblasts, which is significantly enhanced in asthmatics.The findings of this study demonstrate that noncytotoxic concentrations of licochalcone A effectively inhibit the TGF-β1-induced phenotypic transition of human bronchial fibroblasts into myofibroblasts. Immunofluorescence staining demonstrated a significant reduction in the percentage of myofibroblasts generated under the influence of TGF-β1 in the presence of licochalcone A. Further analysis by in-cell ELISA and Western Blot confirmed that licochalcone A attenuates the expression levels of fibrosis-associated marker proteins, including α-SMA, fibronectin, and collagen I. To elucidate the molecular mechanism underlying these effects, the impact of the compound on the activity of TGF-β/Smad protein signaling pathways was assessed. The results of the immunofluorescence staining indicate that licochalcone A attenuates the activation of the profibrotic Smad2/3 protein pathway probably by inhibiting the intranuclear translocation of phosphorylated Smad2 and Smad3 proteins. These findings suggest that the antifibrotic action of the investigated compound may be mediated through this mechanism.In conclusion, obtained results indicate an inhibitory effect of licochalcone A on the TGF-β1-induced fibroblast-to-myofibroblast transition of human bronchial fibroblasts derived from asthmatics. This effect is probably due to the compound's ability to attenuate the activation of the canonical Smad2/3 protein signaling pathway. The findings provide evidence for the anti-fibrotic properties of licochalcone A, laying a foundation for further investigation and research in this field.