I colangiociti sono le cellule che costituiscono l'epitelio biliare e delimitano i dotti intraepatici ed extraepatici. Queste cellule rappresentano un importante bersaglio in numerose colangiopatie come la cirrosi biliare primitiva (PBC) o la colangite primaria sclerosante (PSC). Per poter studiare al meglio queste malattie sono stati elaborati dei modelli sperimentali come quello con legatura del dotto biliare principale (BDL) che determina una proliferazione selettiva dei dotti biliari mimando le tipiche malattie colestatiche dell'uomo. Diversi studi hanno anche evidenziato l'importanza dell'innervazione sensitiva del fegato nella regolazione dell'iperplasia biliare. In particolare, in un modello BDL knockout per il neuropeptide sensitivo a-CGRP, la crescita biliare diminuisce rispetto ad un BDL WT. Inoltre, durante la colestasi, gli acidi biliari si accumulano nel fegato con effetti potenzialmente tossici che possono attivare meccanismi compensativi quali l'autofagia. Per tali motivi, il nostro obiettivo vuole essere quello di studiare il ruolo di a-CGRP e l'attivazione dell'autofagia nei colangiociti e nelle altre cellule epatiche in corso di trattamento con acidi biliari, come per esempio l'acido taurocolico (TC). In vivo verranno utilizzati modelli di topo WT o knockout (KO) per a-CGRP alimentati con una dieta controllo (CD) o arricchita con TC. In vitro, linee cellulari di epatociti, colangiociti e cellule stellate (HSC) verranno trattate con TC in presenza o assenza di un antagonista del recettore di a-CGRP (BIBN4096). I risultati attesi riguardano il possibile ruolo protettivo del knockout di a-CGRP durante trattamento con TC nel diminuire l'iperplasia dell'epitelio biliare e delle altre cellule epatiche. Questo effetto potrebbe aiutare a comprendere meglio anche il ruolo del processo autofagico in determinate condizioni colestatiche e in combinazione con l'assenza del neuropeptide a-CGRP.
I due principali fattori che vogliamo analizzare in relazione al processo autofagico nelle malattie colestatiche sono gli acidi biliari (Baiocchi et al., 2019; Mancinelli et al., 2009) e il neuropeptide a-CGRP (Glaser et al., 2007; Wan et al., 2019). Il loro ruolo è stato approfondito su modelli sperimentali e anche su patologie umane in maniera distinta anche dal punto di vista delle vie intracellulari che potenzialmente possono attivare agendo su cellule bersaglio come i colangiociti. Per tali ragioni, il razionale e l'avanzamento del nostro studio sta nel poter unire l'utilizzo di un acido biliare e l'espressione dell'a-CGRP nel controllo della crescita dell'epitelio biliare tramite l'autofagia in condizioni colestatiche. In particolare, il nostro principale obiettivo sarebbe quello di evidenziare una potenziale relazione protettiva del neuropeptide sull'utilizzo di acidi biliari e che tale azione possa essere correlata a cambiamenti nell'attivazione dell'autofagia nelle cellule epatiche, in particolare sull'epitelio biliare. La proliferazione dell'epitelio biliare è una caratteristica tipica delle colangiopatie che portano a danno epatico cronico. In questo, gli acidi biliari giocano un ruolo fondamentale tanto che sono in grado di modulare la patofisiologia dei colangiociti. In particolare, TC ne stimola la crescita e la secrezione di secretina bloccando la morte cellulare per apoptosi (Mancinelli et al., 2009). D'altro canto, il neuropeptide a-CGRP, rilasciato da diversi tessuti periferici, sostiene la proliferazione dell'epitelio biliare in corso di BDL e contribuisce all'attivazione della proteina chinasi C (PKC), alla base del pathway intracellulare mediato da cAMP/ERK (Glaser et al., 2007; Wan et al., 2019). Sulla base di questi dati, mediante la realizzazione di questo progetto intendiamo chiarire prima di tutto le interazioni tra il trattamento con TC e l'assenza di a-CGRP nel regolare la crescita colangiocitaria in corso di malattia colestatica. In aggiunta, l'obiettivo successivo sarà quello di valutare i meccanismi attraverso cui TC e a-CGRP possono modulare la risposta biliare. Per tale motivo, studieremo e quantificheremo i livelli di proliferazione, apoptosi ed autofagia nei diversi modelli sperimentali e in vitro nelle linee cellulari epatiche. Una deregolazione dell'autofagia è stata dimostrata infatti anche nelle patologie a carico dell'albero biliare (Tomaipitinca et al., 2019). In particolare, un forte accumulo di autofagosomi è stato dimostrato nella colangite biliare primaria (PBC) e un danno autofagico sembra aumentare la senescenza dei colangiociti che a sua volta può condurre a patologie biliari (Mancinelli et al., 2017). Inoltre, valuteremo dal punto di vista molecolare l'importante ruolo dell'autofagia nell'omeostasi cellulare e nella regolazione del metabolismo, considerato che un'alterazione del processo autofagico negli epatociti è stata associata alla patogenesi di diverse malattie del fegato quali ad esempio la steatosi (sia nella NAFLD che nella AFL) nonché all'insorgenza di epatocarcinoma (HCC).
Referenze:
Baiocchi L. Zhou T. Liangpunsakul S. Lenci I. Santopaolo F. Meng F. Kennedy L. Glaser S. Francis H. Alpini G. (2019). Dual Role of Bile Acids on the Biliary Epithelium: Friend or Foe? Int J Mol Sci. 16;20(8):1869.
Mancinelli R, Onori P, Gaudio E, Franchitto A, Carpino G, Ueno Y, Alvaro D, Pannarale L, Demorrow S, Francis H. (2009) Taurocholate feeding to bile duct ligated rats prevents caffeic acid-induced bile duct damage by changes in cholangiocyte VEGF expression. Exp Biol Med 234(4):462-474.
Glaser S, Ueno Y, DeMorrow S, Chiasson V, Katki K, Venter J, Francis H, Dickerson I, DiPette D, Supowit S, Alpini G. (2007) Knockout of a-calcitonin gene-related peptide reduces cholangiocyte proliferation in bile duct ligated mice. Lab Invest. 87:914-926.
Wan Y. Ceci L. Wu N. Zhou T. Chen L. Venter J. Francis H. Bernuzzi F. Invernizzi P. Kyritsi K. Baker P. Huang Q. Wu C. Sybenga A. Alpini G. Meng F. Glaser S. (2019). Knockout of a-calcitonin gene-related peptide attenuates cholestatic liver injury by differentially regulating cellular senescence of hepatic stellate cells and cholangiocytes. Lab Invest. 99(6):764-776
Mancinelli R. Onori P. Gaudio E. Franchitto A. Carpino G. Ueno Y. Alvaro D. Pannarale L. Demorrow S. Francis H. (2009). Taurocholate feeding to bile duct ligated rats prevents caffeic acid-induced bile duct damage by changes in cholangiocyte VEGF expression. Exp Biol Med (Maywood). 234(4):462-74
Mancinelli R, Carpino G, Petrungaro S, Mammola CL, Tomaipitinca L, Filippini A, Facchiano A, Ziparo E, Giampietri C. (2017) Multifaceted Roles of GSK-3 in Cancer and Autophagy-Related Diseases. Oxid Med Cell Longev. 2017:4629495
Tomaipitinca L, Mondatori S, Mancinelli R, Giulitti F, Petrungaro S, Moresi V, Facchiano A, Ziparo E, Gaudio E, Giampietri C. (2019) The Role of Autophagy in Liver Epithelial Cells and Its Impact on Systemic Homeostasis.
Nutrients 11;11(4):827.