Ruolo di due ectoenzimi, CD39 e CD73, nella modulazione dei processi infiammatori nel ratto

La manipolazione del decorso e dell'intensità di un processo infiammatorio può avvenire non solo impiegando agenti che inibiscano le "pathways proinfiammatorie" attivate, ma anche mediante un approccio volto ad attivare i processi antinfiammatori endogeni, pertanto risulta di fondamentale importanza identificare quelle pathways metaboliche, sensibili al danno tissutale eccessivo, che intervengono nella risoluzione dell'infiammazione. L'adenosina è un nucleoside ad attività paracrina ed autocrina coinvolta non solo nei processi metabolici cellulari, ma anche nell'infiammazione e risposta immunitaria. In condizioni fisiologiche, l'adenosina è presente sia all'esterno che all'interno delle cellule in concentrazioni nanomolari (10 - 100 nM), derivante dall'idrolisi dei nucleotidi adeninici intra- ed extracellulari; in condizioni di trauma o stress cellulare, quali ipossia, ischemia, infiammazione, i livelli extracellulari di adenosina aumentano fino a raggiungere concentrazioni micromolari. L'idrolisi dei nucleotodi adeninici (ATP, ADP e AMP) ad adenosina avviene ad opera di due ectoenzimi, legati alla membrana extracellulare, una nucleoside trifosfato difosfoidrolasi, ecto-apirasi (NTPDase-1; CD 39) e la ecto-5' nucleotidasi (CD-73). L'accumulo extracellulare di adenosina rappresenta un importante meccanismo endogeno di protezione tissutale. Neutrofili e monociti esprimono entrambi gli enzimi e rilasciano adenosina in seguito ad attivazione. CD39 e CD73 sono presenti sui linfociti e sono coinvolti nel controllo della funzione, proliferazione ed attivazione cellulare. Evidenze sperimentali mostrano che CD39 e CD73 espressi sulle cellule endoteliali sono importanti nel controllo della permeabilità vascolare e dell'adesione e migrazione dei neutrofili; in condizioni di ipossia, vi è un aumento dell'espressione endoteliale di tali enzimi, correlato all'accumulo di adenosina. Inoltre, uno studio condotto su topi knockout per CD39 e CD73 ha dimostrato che tali enzimi rappresentano una pathway innata di protezione dal danno causato dalla ventilazione meccanica, poiché preservano gli animali dall'aumento della permeabilità vascolare e dall'accumulo cellulare nelle vie aeree. Pertanto, è stato suggerito che CD39 e CD73 contribuiscano ad un meccanismo endogeno antinfiammatorio. Obiettivo del nostro studio è indagare sul ruolo degli ectoenzimi, CD39 e CD73, nello sviluppo dell'infiammazione, attraverso studi in vitro ed in vivo. L'Unità I si propone di valutare l'espressione e l'attività di CD39 e CD73 in condizioni infiammatorie. Nello specifico, verranno valutati gli effetti di citochine pro-infiammatorie sull'espressione degli enzimi CD39 e CD73 in una linea cellulare di macrofagi ed il possibile meccanismo molecolare alla base della regolazione dell'espressione genica di tali enzimi. Inoltre, sarà valutato se l'espressione/attività di tali enzimi è modulata da farmaci ad attività anti-infiammatoria. Negli studi in vivo (eseguiti dall'Unità II), saranno impiegati due modelli di infiammazione acuta nel ratto, l'edema della zampa e la pleurite indotti da carragenina, in cui sarà valutato il ruolo di CD39 e CD73. In particolare, sarà esaminata l'espressione/attività in condizioni di edema e pleurite, paragonate alla condizione fisiologica; lo sviluppo dell'infiammazione in seguito a trattamento degli animali con enzimi solubili e relativi inibitori; l'attività di tali enzimi in seguito a trattamento degli animali con agenti anti-infiammatori (nimesulide, indometacina, ibuprofene). Inoltre, allo scopo di studiare il ruolo di CD39 e CD73 nello sviluppo di un'infiammazione di tipo immune, si utilizzerà il modello di artrite indotta da adiuvante nel ratto. Gli animali saranno trattati con enzimi solubili (CD39 e CD73) e relativi inibitori a tempi diversi dall'induzione dell'artrite, per valutare in quale fase dell'attivazione del sistema immunitario tali enzimi siano principalmente coinvolti. Contemporaneamente, l'Unità I eseguirà analisi in vitro sui linfociti T, prelevati dai linfonodi drenanti le zampe dei ratti artritici. In conclusione, riteniamo che una più approfondita conoscenza del ruolo di tali enzimi nello sviluppo dei processi infiammatori possa offrire uno spunto per strategie terapeutiche volte a potenziare i meccanismi antinfiammatori endogeni