ERK/P27Kip1 sinyal yolunun izorinofilin ile düzenlenmesi farelerde bleomisin kaynaklı pulmoner fibrozisi iyileştirir
Pulmoner fibrozis (PF), akciğer fibroblastlarının anormal proliferasyonu, ekstraselüler matriksin (ECM) aşırı birikimi, enflamatuar hasar ve doku yapısının tahribatı ile karakterize, sonuçta akciğer skarlarının oluşumuna, akciğer fonksiyon bozukluğuna ve solunum yetmezliğine yol açan kronik bir interstisyel akciğer hastalığıdır. Pulmoner fibrozis (PF) patogenezinde oksidatif stres, enflamatuar yanıt, fibroblast proliferasyonu ve aktivasyonu ve anormal ECM birikimi gibi çeşitli faktörler rol oynamaktadır. Daha da önemlisi, akciğer fibroblastlarının miyofibroblastlara (MFb) proliferasyon ve farklılaşma süreci pulmoner fibrozis oluşumunun anahtarı olabilir. Çok sayıda çalışma, dönüştürücü büyüme faktörü - β 1 (TGF - β 1) gibi sitokinlerin uyarısı altında, akciğer fibroblastlarının çoğalabildiğini ve alfa düz kas aktin (α - SMA) pozitif MFb'ye farklılaşabildiğini göstermiştir. MFb, büyük miktarda ECM ve pro-fibrotik faktör sentezi yoluyla, pulmoner fibrozun ilerlemesi için kilit bir patojenik mekanizma olarak kabul edilmektedir. Bu nedenle, akciğer fibroblastlarının çoğalma ve farklılaşma mekanizmalarını araştırmak ve inhibitör hedeflerini belirlemek, pulmoner fibrozisi hafifletmek için potansiyel bir strateji olabilir.

Isorhynchophylline (IRN), geleneksel Çin tıbbı Hook Vine'dan izole edilen tetrasiklik bir indol alkaloiddir. Önceki çalışmalar IRN'nin antioksidan, anti-enflamatuar, anti proliferatif ve nöroprotektif gibi çeşitli etkilere sahip olduğunu bulmuştur. Guo ve arkadaşları IRN'nin pulmoner arter düz kas hücrelerinin proliferasyonunu inhibe ederek ve pulmoner vasküler yeniden şekillenmeyi azaltarak monokrotalin kaynaklı pulmoner arteriyel hipertansiyonu hafiflettiğini bulmuşlardır. Daha ileri araştırmalar IRN'nin bronşiyal düz kas hücrelerinin çoğalmasını inhibe ederek bronşiyal astım üzerinde belirli bir hafifletici etkiye sahip olduğunu bulmuştur. Son araştırmalar, izorinofilinin farelerde silika kaynaklı akciğer hasarı üzerinde belirli bir koruyucu etkiye sahip olduğunu bulmuştur. Önceki araştırmalarımız, mimoza alkaloidlerinin, hücre dışı düzenlenmiş protein kinaz 1/2 (ERK1/2) fosforilasyonunu inhibe ederek ve p27Kip1 ekspresyonunu yukarı doğru düzenleyerek TGF - β 1 tarafından indüklenen pulmoner fibroblastların proliferasyonunu ve farklılaşmasını önemli ölçüde inhibe edebileceğini bulmuştur. IRN, ERK1/2 fosforilasyonunu baskılayarak anjiyotensin II (AngII) tarafından indüklenen neonatal sıçan ventriküler miyositlerinin proliferasyonunu önemli ölçüde inhibe eder. Yukarıdaki araştırma geçmişine dayanarak, bu çalışma ERK1/2 ve p27Kip1 sinyal yollarını hedefleyerek IRN'nin anti PF etkisini ve mekanizmasını keşfetmeyi ve anti PF etkileri olan geleneksel Çin tıbbının araştırılması ve geliştirilmesi için yeni fikirler sağlamayı amaçlamaktadır.

Pulmoner fibroz, fibroblastların aşırı çoğalması ve hücre dışı matriks birikimi ile karakterize, sonuçta akciğer yapısının tahrip olmasına ve fibrotik lezyonların oluşmasına yol açan, kötü prognozlu ilerleyici bir interstisyel hastalıktır. Günümüzde pulmoner fibrozis tedavisinde kullanılan başlıca ilaçlar glukokortikoidler ve immünosupresanlardır, ancak bunların ciddi yan etkileri vardır. Son yıllarda, pulmoner fibrozis araştırmalarının sürekli derinleşmesiyle birlikte, pulmoner fibrozis tedavisinde geleneksel Çin tıbbı kullanımının araştırılması ve uygulanması giderek artmıştır. Geleneksel Çin tıbbı ve aktif bileşenleri, enflamatuar faktörlerin ekspresyonunu azaltarak, akciğer fibroblastlarının proliferasyonunu inhibe ederek, akciğer fibroblastlarının apoptozunu indükleyerek ve fibroz sürecini bloke ederek iyi bir anti pulmoner fibroz aktivitesi göstermiştir. Fibrozis semptomlarını etkili bir şekilde iyileştirebilir ve hastalığın ilerlemesini geciktirebilirler. Önceki çalışmalar, metilprednizolon ve oksimatrin gibi geleneksel Çin tıbbındaki alkaloid monomerlerinin pulmoner fibrozu hafifletmede belirli etkilere sahip olduğunu bulmuştur. Araştırma grubumuz da erken aşamada mimoza alkaloidleri ve rutaekarpinin bleomisin kaynaklı pulmoner fibroz üzerinde belirli bir hafifletici etkiye sahip olduğunu bulmuştur. Diğer çalışmalar Danshensu ve Danshensu B gibi geleneksel Çin ilaçlarının akciğer fibroblastlarının çoğalmasını ve farklılaşmasını engelleyerek bleomisin kaynaklı pulmoner fibrozu iyileştirdiğini göstermiştir. Önceki çalışmalar IRN'nin PASMC'lerin proliferasyonunu inhibe ederek ve pulmoner vasküler yeniden şekillenmeyi azaltarak MCT kaynaklı PAH'ı hafiflettiğini ve bronşiyal düz kas hücrelerinin proliferasyonunu inhibe ederek bronşiyal astım üzerinde belirli bir hafifletici etkiye sahip olduğunu bulmuştur. Bununla birlikte, bu çalışma IRN ile 21 günlük tedaviden sonra, PF farelerinin akciğer dokusunda kolajen birikiminin ve kolajen I ekspresyonunun önemli ölçüde azaldığını, α SMA ekspresyonunun önemli ölçüde azaldığını ve akciğer hasarının derecesinin önemli ölçüde azaldığını bulmuştur. Daha ileri in vitro deneyler, IRN'nin akciğer fibroblastlarının TGF - β 1 ile indüklenen proliferasyonunu önemli ölçüde inhibe edebileceğini, TGF - β 1 ile indüklenen hücre göçünü önemli ölçüde azaltabileceğini ve akciğer fibroblastlarında TGF - β 1 ile indüklenen alfa SMA ve kolajen I ekspresyonunu değişen derecelerde inhibe edebileceğini ortaya koymuştur. Bu sonuçlar, izorinofilinin pulmoner fibroblastların proliferasyonunu ve farklılaşmasını inhibe ederek BLM ile indüklenen pulmoner fibrozisi iyileştirebileceğini düşündürmektedir.

Araştırmalar, pulmoner fibroblastların çoğalmasının, göç etmesinin ve MFb'ye farklılaşmasının pulmoner fibrozis gelişiminde önemli bir rol oynadığını göstermiştir. Bunlar arasında TGF - β 1, fibroblastların MFb'ye doğru çoğalmasında ve farklılaşmasında kilit bir rol oynamaktadır. Araştırmalar, TGF - β 1'in Smad sinyal yolunu aktive ederek akciğer fibroblastlarının çoğalmasını ve farklılaşmasını teşvik edebileceğini ve ayrıca MAPK sinyal yolunu aktive ederek akciğer fibroblastlarının çoğalmasını ve farklılaşmasını indükleyebileceğini bulmuştur. Siklin bağımlı kinaz inhibitör proteini p27Kip1, CDK inhibitörlerinin Cip/Kip ailesinin bir üyesidir ve protein kinaz CDK2/siklin E'nin negatif bir düzenleyicisidir. G0/G1 fazında hücre döngüsünü bloke edebilir. Hücre döngüsünün G0/G1 fazında p27Kip1 seviyesi nispeten yüksektir. Mitotik uyarım altında, p27Kip1 hızla bozunarak CDK2/cyclin E'nin hücre çoğalmasını desteklemesine izin verir. Araştırma grubumuz, TGF - β 1'in ERK1/2 fosforilasyon seviyesini yükselterek ve p27Kip1 ekspresyonunu inhibe ederek pulmoner fibroblastların proliferasyonunu ve farklılaşmasını indüklediğini, ERK1/2 inhibitörü PD98059'un ise ERK1/2 fosforilasyonunu inhibe ederek ve p27Kip1 ekspresyonunu yükselterek TGF - β 1 tarafından indüklenen pulmoner fibroblastların proliferasyonunu ve aktivasyonunu inhibe ettiğini bulmuştur. Bu arada, mimoza alkaloidlerinin p27Kip1 ekspresyonunu düzenleyerek TGF - β 1 ile indüklenen pulmoner fibroblastların proliferasyonunu ve aktivasyonunu inhibe ettiğini de bulduk. Önceki çalışmalar IRN'nin ERK1/2 fosforilasyonunu inhibe ederek ve p27Kip1 ekspresyonunu düzenleyerek MCT ile indüklenen PAH'ı hafiflettiğini ve böylece trombosit aktive edici faktör ile indüklenen PASMC'leri baskıladığını bulmuştur. Daha ileri araştırmalar IRN'nin MAPK sinyal yolunu baskılayarak miyokardiyal hipertrofi gelişimini engellediğini de ortaya koymuştur. Bu çalışma, 3 hafta boyunca IRN uygulamasının pulmoner fibrozisli farelerin akciğer dokusunda TGF - β 1 ekspresyonunu önemli ölçüde azalttığını, ERK1/2 fosforilasyonunu inhibe ettiğini, p27Kip1 ekspresyonunu yukarı regüle ettiğini ve CDK2/cyclin E1 ekspresyonunu aşağı regüle ettiğini bulmuştur. Daha ileri in vitro deneyler IRN'nin TGF - β 1 ile indüklenen ERK1/2 fosforilasyonunu önemli ölçüde inhibe edebildiğini, p27Kip1 ekspresyonunu önemli ölçüde yukarı regüle edebildiğini ve CDK2/cyclin E1 ekspresyonunu önemli ölçüde aşağı regüle edebildiğini ortaya koymuştur. Bu sonuçlar IRN'nin ERK/p27Kip1'i düzenleyerek pulmoner fibroblastların proliferasyonunu ve farklılaşmasını inhibe edebileceğini göstermektedir.

Özetle, çalışmamız IRN'nin ERK sinyal yolunu baskılayarak ve p27Kip1 ekspresyonunu yukarı düzenleyerek fibroblastların miyofibroblastlara dönüşümünü engelleyebileceğini ve böylece BLM kaynaklı PF'yi hafifletebileceğini göstermektedir. Bu çalışma IRN'nin klinik uygulaması için yeni teorik temeller ve PF tedavisi için yeni fikirler sunmaktadır.