Ormone della crescita come modello per l'attivazione reversibile della fibrosi del tessuto adiposo

Background e dati preliminari: Il tessuto adiposo è un tessuto multicellulare circondato da una matrice extracellulare, che subisce un continuo rimodellamento. Le perturbazioni nei processi di rimodellamento possono causare l'accumulo di proteine ​​della matrice extracellulare in eccesso e quindi la fibrosi. La fibrosi del tessuto adiposo è riconosciuta come componente della sindrome metabolica insieme all'insulino-resistenza, alla dislipidemia e all'obesità, ed è probabile che la fibrosi svolga un ruolo causale (1,2). In questo contesto, è affascinante che l'esposizione prolungata al GH in vivo induca insulino-resistenza nonostante una concomitante mobilizzazione e riduzione della massa grassa (3). Questo effetto del GH è espresso nei pazienti con un tumore ipofisario che produce GH (acromegalia) (4). Inoltre, il GH è un potente attivatore del turnover del collagene e promuove anche la fibrosi nei tendini e nei muscoli scheletrici umani (5-7). L'aumento della fibrosi AT è stato riportato in un modello di topi transgenici GH (8) e abbiamo dati preliminari che mostrano la fibrosi AT in pazienti con acromegalia attiva, che regredisce dopo il controllo della malattia.

Poco si sa sui meccanismi alla base della fibrosi indotta da GH, ma recenti evidenze indicano un potenziale coinvolgimento di FAPα, un enzima altamente espresso nelle cellule AT FAP di topo (9). Inoltre, abbiamo recentemente riportato che le cellule FAP del muscolo scheletrico umano sovraregolano FAPα (DPP4) durante il differenziamento fibrogenico (19). FAPα è una subunità di un complesso proteasi eterodimerico attaccato alla membrana cellulare oltre a una forma solubile presente anche nella circolazione (10). Diverse proteine ​​sono riconosciute come substrati FAPα, incluso il collagene di tipo I (11) e III (12), e FAPα sembra svolgere un ruolo significativo nel rimodellamento del tessuto epatico (13) e nella fibrosi polmonare (14). Recentemente abbiamo registrato elevati livelli circolanti di FAPα nell'acromegalia attiva, che correla con l'inversione del turnover del collagene dopo il controllo della malattia (15). Le cellule progenitrici fibro-adipogeniche sono progenitrici mesenchimali con il potenziale intrinseco di differenziarsi in fibroblasti produttori di collagene o adipociti. Sono stati studiati nel muscolo cardiaco e scheletrico murino, dove contribuiscono alla fibrosi o alla deposizione di grasso durante la rigenerazione o la degenerazione muscolare (16-18). Abbiamo recentemente dimostrato che un sottogruppo di cellule FAP guida l'accumulo di proteine ​​​​ECM e adipociti nel muscolo di pazienti con diabete di tipo 2 e probabilmente contribuisce alla scarsa funzione muscolare metabolica e meccanica (19). Non è noto se il GH influenzi la proliferazione e la differenziazione delle cellule FAP del tessuto adiposo, ma la proliferazione delle cellule FAP è regolata dall'IGF-I (16), che è un peptide fortemente dipendente dal GH. È stato anche riportato che l'aumento della proliferazione di FAP contribuisce al tessuto adiposo intramuscolare (IMAT) in diverse condizioni e abbiamo osservato IMAT dopo il trattamento nell'acromegalia (dati non pubblicati). Inoltre, disponiamo di dati preliminari da cellule FAP del tessuto adiposo isolate da FACS incubate con siero di pazienti con acromegalia, che suggeriscono un aumento della proliferazione cellulare FAP dipendente dal GH e un aspetto fibrogenico. Collettivamente, questi risultati suggeriscono che il GH promuove un fenotipo FAP pro-proliferativo e fibrogenico a scapito della differenziazione adipogenica.

Ipotesi: ormone della crescita: 1) attiva l'espressione della proteina FAPα, 2) aumenta la proliferazione e la differenziazione fibrogenica delle cellule FAP e 3) induce la fibrosi reversibile nel tessuto adiposo nell'uomo

Soggetti e metodi: in un singolo disegno incrociato cieco, randomizzato, double-dummy, 10 individui adulti, moderatamente sovrappeso saranno sottoposti a una settimana di blocco del recettore del GH e del GH (Pegvisomant). Pegvisomant è una molecola di GH modificata che blocca selettivamente il recettore del GH ed è un farmaco autorizzato per il trattamento dell'acromegalia. Includiamo Pegvisomant come "controllo attivo" per sopprimere le azioni endogene del GH. I partecipanti riceveranno iniezioni sottocutanee giornaliere di ormone della crescita, 0,6-2,0 mg a seconda dell'età, per 7 giorni nell'intervento GH. Nell'intervento di controllo, i partecipanti riceveranno iniezioni sottocutanee giornaliere di Pegvisomant o soluzione salina. Pegvisomant in una dose di 30 mg viene somministrato due volte, all'inizio e alla fine dell'intervento di controllo, mentre la soluzione salina viene somministrata negli altri 5 giorni del periodo di intervento di controllo. I due periodi di intervento sono separati da un periodo di wash out di 1-4 mesi. I partecipanti verranno randomizzati per iniziare con l'intervento di GH e successivamente essere sottoposti all'intervento di controllo, oppure iniziare con l'intervento di controllo e successivamente essere sottoposti all'intervento di GH. I partecipanti si incontreranno quotidianamente in ospedale per le iniezioni e un piccolo prelievo di sangue. Ogni periodo di intervento è avviato da un giorno di inizio in cui verranno prelevati campioni di sangue, tessuto adiposo e campioni muscolari, verranno eseguite misurazioni della temperatura e della bioimpedenza e verrà somministrata acqua pesante e la prima iniezione di intervento o GH o intervento di controllo. Il primo giorno di inizio verrà eseguita una scansione DXA per la valutazione della composizione corporea. Ogni periodo di intervento terminerà con una giornata di studio in cui verranno prelevati campioni di sangue, tessuto adiposo e muscolare, verranno eseguite misurazioni della temperatura, calorimetria indiretta, cinetica del tracciante palmitato e bioimpedenza e verrà somministrata l'ultima iniezione di intervento o GH o controllo intervento. I partecipanti digiuneranno per i giorni di iniziazione e di studio e durante i periodi di intervento registreranno la loro assunzione di cibo e bevande.

Risultati dello studio:

Primario: funzione delle cellule FAP, espressione della proteina FAPα e marcatori di fibrosi nelle biopsie AT ottenute prima e dopo l'intervento. In particolare eseguiremo:

• FACS per quantificare e isolare le popolazioni cellulari, inclusa la quantificazione delle cellule FAP nel tessuto adiposo e la determinazione in vitro della proliferazione e del potenziale di differenziazione fibro/adipogenica
• Espressione di FAPα nel sangue e nel tessuto adiposo
• Marcatori di fibrosi nel tessuto adiposo valutati mediante microscopia ottica e immunoistochimica, sequenziamento dell'RNA e turnover del tessuto connettivo marcato con acqua pesante

Secondario: studiare l'impatto dell'esposizione al GH su:

• Biomarcatori circolanti del turnover del collagene (PINP, PIIINP)
• Metabolismo energetico di tutto il corpo e turnover degli acidi grassi (calorimetria indiretta e cinetica del tracciante del palmitato)
• Turnover del tessuto connettivo nel tessuto muscolare (etichettatura dell'acqua pesante (D2O))
• Misure di temperatura

Piano di analisi statistica: il confronto tra i gruppi verrà eseguito utilizzando metodi statistici standard (t-test o test non parametrico equivalente). Il confronto all'interno del gruppo sarà eseguito utilizzando il t-test accoppiato del test non parametrico equivalente. Inoltre, verrà utilizzato ANOVA (misure ripetute). Un valore p inferiore a 0,05 sarà considerato statisticamente significativo.

Prospettiva e rilevanza: questo è il primo studio a indagare gli effetti del GH sulla fibrosi del tessuto adiposo negli esseri umani, che ha implicazioni oltre la fisiopatologia del GH. Una comprensione più approfondita dei percorsi che controllano l'equilibrio dei fibroblasti e degli adipociti nel tessuto adiposo è una base essenziale e può svelare nuovi obiettivi per combattere la disfunzione del tessuto adiposo e i disturbi correlati. Come recentemente dimostrato nei pazienti diabetici di tipo 2, queste cellule progenitrici sono mediatori chiave della plasticità e della funzione dei tessuti nell'uomo (19).