Блокада N-кадгерина может предотвратить бронхоспазм при бронхиальной астме
Ученые из США установили, что N-кадгерин — белок клеточной адгезии, экспрессируемый клетками гладкой мускулатуры дыхательных путей — играет важную роль в развитии бронхоспазма. Ингибирование этого белка ослабляет повышенную реактивность бронхов, предотвращая бронхоспазм и способствуя бронходилатации.
Известно, что при бронхиальной астме нарушаются межклеточные контакты в эпителии дыхательных путей, образованные при участии E-кадгерина. Он присутствует именно на эпителиальных клетках — гладкомышечные клетки респираторного тракта экспрессируют преимущественно N-кадгерин. При этом функция последнего в развитии приступов астмы неизвестна.
Для выявления роли N-кадгерина в спазме гладкой мускулатуры дыхательных путей авторы статьи в Science Advances культивировали клетки гладкой мускулатуры дыхательных путей, полученные из посмертных образцов. Дефицит N-кадгерина в гладкомышечных клетках также смоделировали на мышах. Стоит отметить, что гомозиготный нокаут Cdh2 оказался летален, поэтому модельных мышей удалось получить только в гетерозиготе (Cdh2fl/+-SMAA Cre).
Анализ клеток гладкой мускулатуры дыхательных путей, полученных посмертно, показал, что содержание N-кадгерина повышено при астме. Клетки также обрабатывали различными цитокинами, которые вызывают сокращение гладкой мускулатуры. При воздействии TGFβ продукция N-кадгерина возрастала, но этого не происходило в ответ на обработку IL-33, тимусным стромальным лимфопоэтином (TSLP), смесью IL-4 и IL-13 или тромбоцитарным фактором роста-β (PDGFβ).
Затем воздействие N-кадгерина изучали in vivo. Для индукции бронхоспазма у мышей исследователи сенсибилизировали их экстрактом плесени Aspergillus fumigatus, после чего проводили последовательные воздействия плесенью или фосфатно-солевым буфером в качестве контроля и измеряли сопротивление дыхательной системы — параметр, на который влияет эластичность паренхиматозной ткани легких. У мышей Cdh2fl/+-SMAA Cre не возникало приступов бронхоспазма, в отличие от мышей дикого типа, а показатели сопротивления дыхательной системы были ниже. При этом объем гладкой мускулатуры, оцененный по экспрессии α-актина, было сопоставимо у всех животных, то есть гладкие мышцы их бронхов развивались нормально. Эти данные позволили предположить, что N-кадгерин способствует развитию бронхоспазма, а не ремоделированию.
В связи с последним авторы проанализировали сужение дыхательных путей на срезах мышиных легких. Метахолин, вызывающий бронхоконстрикцию, слабее действовал на мышей, гетерозиготных по нокауту Cdh2. Чтобы оценить терапевтический потенциал обнаруженного, ученые воздействовали на дыхательные пути мышей антагонистом N-кадгерина — пептидом ADH-1. Его консервативная последовательность His-Ala-Val присутствует в первом внеклеточном домене N-кадгерина и может выступать в качестве конкурентного антагониста межклеточной адгезии. Обработка ADH-1 предотвращала развитие бронхоспазма, вызванные метахолином, причем дозозависимым образом. Кроме того, ADH-1 вызвал расслабление дыхательных путей в предварительно спазмированных метахолином бронхах. Эти результаты свидетельствуют о том, что блокада N-кадгерина имеет как бронхопротекторные, так и бронходилатирующие свойства. На мышей с нокдауном Cdh2 ADH-1 не оказал значительного эффекта, что подтверждает целевую активность препарата.
Чтобы убедиться в таком механизме, ученые дополнительно обработали срезы легких рекомбиназой tat-Cre. Это позволило полностью делетировать Cdh2 и тем самым устранить потенциальное искажение, которое могло наблюдаться у гетерозиготных мышей. Лизаты обработанных клеток содержали намного меньше N-кадгерина, а дыхательные пути в срезах сокращались слабее под действием метахолина.
Транкриптомный анализ легких мышей Cdh2fl/+-SMAA Cre и контрольной линии выявил всего 20 дифференциально экспрессируемых генов. Из этого следует, что N-кадгерин может воздействовать не через транскрипционные изменения или ремоделирование легких, а скорее усиливая сокращения клеток гладкой мускулатуры. Чтобы это проверить, исследователи культивировали человеческие клетки гладкой мускулатуры на деформируемых субстратах, содержащих предварительно встроенные флуоресцентные шарики, а затем провели микроскопию силы тяги. Метод основан на получении карт тяги, по которым вычисляют энергию деформации субстрата при сокращении клеток. Предварительная обработка ADH-1 клеток гладкой мускулатуры снизила силу и площадь сокращения. Также этот пептид дозозависимо ингибировал сокращения, вызванные гистамином. Более того, даже его высокие дозы не оказывали негативного влияния на клетки, что было показано при комплексном анализе жизнеспособности клеток, уровня цитотоксичности и апоптоза.
Таким образом, N-кадгерин может стать новой терапевтической мишенью при астме. Его антагонист ADH-1 обладает как бронхопротекторными, так и бронходилатирующими свойствами, не влияя на жизнеспособность клеток. Однако следует отметить, что ADH-1 менее выраженно блокировал спазм гладкой мускулатуры у мышей, чем нокдаун Cdh2, что может быть связано с низкой биодоступностью соединения. Это, а также короткий период полувыведения вещества указывают на необходимость создания оптимизированных препаратов на его основе.
Источник: https://pcr.news/novosti/blokada-n-kadgerina-mozhet-predotvratit-spazm-bronkhov-pri-astme/