Katepsyny oddechowe, inhibitory proteaz i glikozaminoglikany (GAG) w mukopolisacharydozie (RespiGAG)

Mukopolisacharydozy (MPS) to grupa dziedzicznych chorób metabolicznych spowodowanych niedoborem enzymów lizosomalnych rozkładających glikozaminoglikany (GAG). Utrata ich aktywności skutkuje akumulacją fragmentów GAG w komórkach, co prowadzi do postępujących objawów wieloukładowych (zajęcie ośrodkowego układu nerwowego, dysmorfia, nieprawidłowości szkieletowe, kardiomiopatia, problemy z uszami/nosem/gardłem i układem oddechowym). Upośledzenie funkcji płuc jest ważnym problemem zdrowotnym pacjentów z MPS.

Opracowano różne podejścia terapeutyczne w celu przywrócenia niedostatecznej aktywności enzymatycznej (przeszczep komórek macierzystych, enzymatyczna terapia zastępcza, terapia genowa), ale mogą być wymagane nowe podejścia terapeutyczne, oprócz obecnych konwencjonalnych metod leczenia. W szczególności niewydolność oddechowa nie jest w pełni przywrócona. Komórkowe i molekularne mechanizmy odpowiedzialne za dysfunkcję płuc pozostają dziś w dużej mierze nieznane i wymagają dodatkowych badań. Powszechnie wiadomo, że GAG, w określonych warunkach, stymulują lub hamują aktywność określonych enzymów zwanych katepsynami.

Katepsyny cysteinowe to proteazy lizosomalne, które mogą być wydzielane zewnątrzkomórkowo przez makrofagi, komórki nabłonka i fibroblasty. U pacjentów z przewlekłymi chorobami płuc (krzemica, mukowiscydoza) wykazano brak równowagi między katepsynami a ich inhibitorami na korzyść proteolizy. Natomiast wysokie poziomy ich endogennych inhibitorów stwierdza się w idiopatycznym zwłóknieniu. Co ciekawe, wcześniejsze badania donosiły, że nagromadzenie siarczanowanych GAG (siarczan chondroityny, siarczan heparanu, siarczan dermatanu) zaburzało aktywność kolagenolityczną katepsyny K w mysim modelu MPS I, potwierdzając, że katepsyna K uczestniczy w patofizjologii zajęcia kości u pacjentów z MPS . Ponadto inne pokrewne katepsyny są regulowane in vitro przez GAG.

Tak więc hamowanie katepsyn może przyczyniać się do upośledzenia oddychania u pacjentów z MPS. Jednak ich ekspresja i rola w drogach oddechowych pacjentów z MPS są nadal nieznane. Ponadto niewiele wiadomo na temat poziomów GAG w płucach MPS. Główną hipotezą proponowanych badań jest ocena poziomu siarczanowanych GAG (siarczan heparanu, siarczan chondroityny, siarczan dermatanu) w próbkach oddechowych pacjentów z MPS oraz zdolność tych GAG do modulowania aktywności proteolitycznej katepsyn lizosomalnych. Prowadziłoby to do nieprawidłowej przebudowy architektury macierzy pozakomórkowej, przyczyniając się do zaburzeń oddychania u pacjentów z MPS. Aby zweryfikować tę hipotezę, przeprowadzone zostanie badanie korelacyjne w celu znalezienia związku między ekspresją/aktywnością katepsyn, stężeniem GAG i czynnością oddechową.

Jest to wieloośrodkowe, prospektywne, nieinterwencyjne badanie kliniczno-kontrolne (pacjenci z MPS w porównaniu z pacjentami bez MPS). Próbki płucne (odpady biologiczne) będą pobierane od pacjentów po sesji fizjoterapii oddechowej (zaplanowanej w ramach rutynowej opieki) lub przez aspirację tchawicy, gdy pacjenci są intubowani (intubacja do obrazowania lub operacja w znieczuleniu ogólnym). Pobrane próbki posłużą do oceny poziomu ekspresji i aktywności katepsyn i ich inhibitorów oraz ilości siarczanowanych GAG.

Pacjenci z MPS będą rekrutowani w niektórych ośrodkach referencyjnych i kompetencyjnych ds. chorób metabolicznych we Francji (Angers, Bordeaux, Brest, Rennes, Tuluza, Tours). Pacjenci bez MPS będą rekrutowani w szpitalu uniwersyteckim w Tours (resuscytacja dziecięca).

Niektóre dane medyczne pacjentów z MPS będą zbierane retrospektywnie z dokumentacji medycznej. Tymi danymi będą wiek, płeć, rodzaj MPS, ocena układu oddechowego.

Dane zebrane dla pacjentów bez MPS będą obejmowały wiek i płeć.

Oczekiwane korzyści to:

1. Lepsze zrozumienie patofizjologii układu oddechowego u pacjentów z MPS: poprzez zrozumienie interakcji molekularnych katepsyn/GAG.

2. Opracowanie nowych podejść terapeutycznych w chorobach układu oddechowego u pacjentów z MPS:

   Jeśli uda nam się udowodnić, że u pacjentów z MPS dochodzi do rozregulowania aktywności katepsyny płucnej, leczenie przywracające tę aktywność byłoby bardzo interesujące. Ten rodzaj leczenia jest już badany w chorobach kości, takich jak osteoporoza. To leczenie byłoby uzupełnieniem obecnych konwencjonalnych terapii, takich jak przeszczep komórek macierzystych lub enzymatyczna terapia zastępcza.

3. Nowe podejścia terapeutyczne potencjalnie skuteczne w innych problemach u pacjentów z MPS:

Mechanizm hamowania aktywności katepsyny przez GAG prawdopodobnie nie jest swoisty dla płuc. Akumulacja GAG i ekspresja katepsyny są wszechobecne u ludzi. Rola rozregulowania katepsyn przez GAG została już opisana w celu wyjaśnienia niektórych zajęć kości lub serca. Te nowe podejścia terapeutyczne mogą zatem mieć również korzystny wpływ na zajęcie innych narządów u pacjentów z MPS.