Respirační katepsiny, inhibitory proteáz a glykosaminoglykany (GAG) při mukopolysacharidóze (RespiGAG)

Mukopolysacharidóza (MPS) je skupina dědičných metabolických onemocnění způsobených nedostatkem lysozomálních enzymů, které odbourávají glykosaminoglykany (GAG). Ztráta jejich aktivity vede k buněčné akumulaci fragmentů GAG, což vede k progresivním multisystémovým projevům (postižení centrálního nervového systému, dysmorfismus, kosterní abnormality, kardiomyopatie, ušní/nosní/krční a respirační problémy). Porucha funkce plic je pro pacienty s MPS důležitým zdravotním problémem.

Byly vyvinuty různé terapeutické přístupy k obnovení nedostatečné enzymatické aktivity (transplantace kmenových buněk, enzymatická substituční terapie, genová terapie), ale kromě těchto současných konvenčních způsobů léčby mohou být zapotřebí nové terapeutické přístupy. Zejména respirační selhání není plně obnoveno. Buněčné a molekulární mechanismy odpovědné za plicní dysfunkci zůstávají dnes do značné míry neznámé a vyžadují další výzkumy. Je dobře známo, že GAG ​​za specifických podmínek buď stimulují nebo inhibují aktivitu specifických enzymů nazývaných katepsiny.

Cysteinové katepsiny jsou lysozomální proteázy, které mohou být vylučovány extracelulárně makrofágy, epiteliálními buňkami a fibroblasty. Nerovnováha mezi katepsiny a jejich inhibitory ve prospěch proteolýzy byla prokázána u pacientů s chronickými plicními chorobami (silikóza, cystická fibróza). Naproti tomu vysoké hladiny jejich endogenních inhibitorů se nacházejí u idiopatické fibrózy. Je zajímavé, že předchozí studie uváděly, že akumulace sulfatovaných GAG (chondroitin sulfát, heparan sulfát, dermatan sulfát) narušila kolagenolytickou aktivitu kathepsinu K v myším modelu MPS I, což podporuje, že katepsin K se podílí na patofyziologii kostního postižení u pacientů s MPS . Kromě toho jsou další příbuzné katepsiny regulovány in vitro pomocí GAG.

Inhibice katepsinů tedy může přispívat k respiračnímu poškození u pacientů s MPS. Jejich exprese a jejich role v dýchacích cestách pacientů s MPS však stále nejsou známy. Kromě toho je málo známo o hladinách GAG v plicích MPS. Hlavní hypotézou navrhovaného výzkumu je vyhodnotit hladiny sulfatovaných GAG (heparan sulfát, chondroitin sulfát, dermatan sulfát) v respiračních vzorcích pacientů s MPS a schopnost těchto GAG modulovat proteolytické aktivity lysozomálních katepsinů. To by vedlo k abnormální remodelaci architektury extracelulární matrix, což by přispělo k respiračním poruchám pacientů s MPS. Pro potvrzení této hypotézy bude provedena korelační studie, aby se našel vztah mezi expresí/aktivitou katepsinů, koncentracemi GAG a respirační funkcí.

Jedná se o multicentrickou, prospektivní, neintervenční a case-control studii (pacienti s MPS vs. pacienti bez MPS). Plicní vzorky (biologický odpad) budou pacientům odebírány buď po sezení respirační fyzioterapie (plánované pro běžnou péči) nebo tracheální aspirací, když jsou pacienti intubováni (intubace pro zobrazení nebo chirurgický zákrok v celkové anestezii). Odebrané vzorky budou použity k posouzení úrovně exprese a aktivity katepsinů a jejich inhibitorů a množství sulfatovaných GAG.

Pacienti s MPS budou přijímáni do některých referenčních a kompetenčních center pro metabolická onemocnění ve Francii (Angers, Bordeaux, Brest, Rennes, Toulouse, Tours). Pacienti bez MPS budou přijati do Fakultní nemocnice v Tours (dětská resuscitace).

Některá zdravotní data pacientů s MPS budou sbírána zpětně ze zdravotnické dokumentace. Těmito údaji budou věk, pohlaví, typ MPS, hodnocení dýchání.

Údaje shromážděné pro pacienty bez MPS budou věk a pohlaví.

Očekávané přínosy jsou:

1. Lepší pochopení respirační patofyziologie u pacientů s MPS: pochopením interakcí molekulárních katepsinů/GAG.

2. Vývoj nových terapeutických přístupů pro respirační onemocnění u pacientů s MPS:

   Pokud se nám podaří prokázat, že u pacientů s MPS dochází k dysregulaci aktivity plicního katepsinu, byla by léčba, která tuto aktivitu obnoví, velmi zajímavá. Tento typ léčby je již studován u onemocnění kostí, jako je osteoporóza. Tato léčba by doplňovala současné konvenční terapie, jako je transplantace kmenových buněk nebo enzymatická substituční terapie.

3. Nové terapeutické přístupy potenciálně účinné pro jiné problémy u pacientů s MPS:

Mechanismus inhibice aktivity katepsinu pomocí GAG pravděpodobně není specifický pro plíce. Akumulace GAG ​​a exprese katepsinu jsou u lidí všudypřítomné. Úloha dysregulace katepsinů pomocí GAG již byla popsána pro vysvětlení některých kostních nebo srdečních postižení. Tyto nové terapeutické přístupy by proto mohly mít příznivý vliv i na postižení jiných orgánů u pacientů s MPS.