Catepsine respiratorie, inibitori delle proteasi e glicosaminoglicani (GAG) nella mucopolisaccaridosi (RespiGAG)

Le mucopolisaccaridosi (MPS) sono un gruppo di malattie metaboliche ereditarie causate da una carenza di enzimi lisosomiali che degradano i glicosaminoglicani (GAG). La perdita della loro attività provoca l'accumulo cellulare di frammenti di GAG che portano a manifestazioni multisistemiche progressive (coinvolgimento del sistema nervoso centrale, dismorfismi, anomalie scheletriche, cardiomiopatia, problemi di orecchio/naso/gola e respiratori). La compromissione della funzione polmonare è un importante problema di salute per i pazienti con MPS.

Sono stati sviluppati vari approcci terapeutici per ripristinare l'attività enzimatica carente (trapianto di cellule staminali, terapia enzimatica sostitutiva, terapia genica), ma potrebbero essere necessari nuovi approcci terapeutici, oltre a questi attuali trattamenti convenzionali. In particolare, l'insufficienza respiratoria non viene completamente ripristinata. I meccanismi cellulari e molecolari responsabili della disfunzione polmonare rimangono oggi in gran parte sconosciuti e richiedono ulteriori indagini. È ben noto che i GAG, in condizioni specifiche, stimolano o inibiscono l'attività di specifici enzimi denominati catepsine.

Le catepsine della cisteina sono proteasi lisosomiali che possono essere secrete extracellularmente da macrofagi, cellule epiteliali e fibroblasti. Lo squilibrio tra catepsine e loro inibitori a favore della proteolisi è stato dimostrato in pazienti con malattie polmonari croniche (silicosi, fibrosi cistica). Al contrario, alti livelli dei loro inibitori endogeni si trovano nella fibrosi idiopatica. È interessante notare che studi precedenti hanno riportato che l'accumulo di GAG solfatati (condroitin solfato, eparan solfato, dermatan solfato) ha compromesso l'attività collagenolitica della catepsina K in un modello murino MPS I, sostenendo che la catepsina K partecipa alla fisiopatologia del coinvolgimento osseo nei pazienti con MPS . Inoltre, altre catepsine correlate sono regolate in vitro dai GAG.

Pertanto, l'inibizione delle catepsine può contribuire alla compromissione respiratoria nei pazienti affetti da MPS. Tuttavia, la loro espressione e il loro ruolo nelle vie aeree dei pazienti affetti da MPS sono ancora sconosciuti. Inoltre, si sa poco sui livelli di GAG nei polmoni MPS. L'ipotesi principale della ricerca proposta è quella di valutare i livelli di GAG solfatati (eparan solfato, condroitin solfato, dermatan solfato) in campioni respiratori di pazienti affetti da MPS e la capacità di questi GAG di modulare le attività proteolitiche delle catepsine lisosomiali. Ciò porterebbe a un rimodellamento anomalo dell'architettura della matrice extracellulare, contribuendo ai disturbi respiratori dei pazienti con MPS. Per convalidare questa ipotesi, verrà eseguito uno studio di correlazione per trovare una relazione tra espressione/attività delle catepsine, concentrazioni di GAG e funzione respiratoria.

Questo è uno studio multicentrico, prospettico, non interventistico e caso-controllo (pazienti con MPS vs pazienti non-MPS). I campioni polmonari (rifiuti biologici) saranno raccolti nei pazienti dopo una sessione di fisioterapia respiratoria (programmata per cure di routine) o mediante aspirazione tracheale quando i pazienti sono intubati (intubazione per imaging o chirurgia in anestesia generale). I campioni raccolti saranno utilizzati per valutare il livello di espressione e attività delle catepsine e dei loro inibitori e la quantità di GAG solfatati.

I pazienti con MPS saranno reclutati in alcuni centri di riferimento e di competenza per le malattie metaboliche in Francia (Angers, Bordeaux, Brest, Rennes, Toulouse, Tours). I pazienti non affetti da MPS saranno reclutati presso l'ospedale universitario di Tours (rianimazione pediatrica).

Alcuni dati medici dei pazienti con MPS saranno raccolti retrospettivamente dalla cartella clinica. Questi dati saranno età, sesso, tipo di MPS, valutazione respiratoria.

I dati raccolti per i pazienti non MPS saranno età e sesso.

I benefici attesi sono:

1. Migliore comprensione della fisiopatologia respiratoria nei pazienti affetti da MPS: comprendendo le interazioni molecolari catepsine/GAG.

2. Sviluppo di nuovi approcci terapeutici per le malattie respiratorie nei pazienti con MPS:

   Se possiamo dimostrare che c'è una disregolazione dell'attività della catepsina polmonare nei pazienti con MPS, un trattamento che ripristinerà questa attività sarebbe di grande interesse. Questo tipo di trattamento è già studiato nelle malattie ossee come l'osteoporosi. Questo trattamento sarebbe complementare alle attuali terapie convenzionali, come il trapianto di cellule staminali o la terapia enzimatica sostitutiva.

3. Nuovi approcci terapeutici potenzialmente efficaci per altri problemi nei pazienti con MPS:

Il meccanismo di inibizione dell'attività della catepsina da parte dei GAG probabilmente non è specifico del polmone. L'accumulo di GAG e l'espressione di catepsina sono onnipresenti negli esseri umani. Il ruolo della disregolazione delle catepsine da parte dei GAG è già stato descritto per spiegare alcuni coinvolgimenti ossei o cardiaci. Questi nuovi approcci terapeutici potrebbero quindi avere anche un effetto benefico sul coinvolgimento di altri organi nei pazienti con MPS.