Autofagia și homeostazia glandei lacrimale: implicații pentru sindromul de ochi uscat (Keratoconjunctivita sicca)

Un studiu realizat la Universitatea din Birmingham și publicat în Stem Cell Reports la data de 18 decembrie 2025 a analizat rolul autofagiei în dezvoltarea și funcția glandei lacrimale, utilizând organoizi derivați din celule stem embrionare umane. Cercetarea arată că absența autofagiei compromite profund diferențierea celulară și secreția lacrimală, cu implicații directe pentru înțelegerea mecanismelor bolii de ochi uscat.

Context

Glanda lacrimală este o glandă exocrină esențială pentru menținerea integrității suprafeței oculare, prin secreția componentei apoase a filmului lacrimal. Funcționarea sa corectă depinde de organizarea coordonată a celulelor acinare, ductale și mioepiteliale. Alterarea compoziției celulare sau a secreției glandei lacrimale este implicată direct în patogeneza bolii de ochi uscat, afecțiune frecventă pentru care opțiunile terapeutice actuale oferă, de regulă, doar ameliorare simptomatică temporară.

Autofagia reprezintă un proces celular fundamental de reciclare a proteinelor și organitelor deteriorate, fiind crucială pentru homeostazia tisulară. Deși rolul autofagiei este bine documentat în alte organe secretoare, contribuția sa specifică la dezvoltarea și funcția glandei lacrimale a rămas insuficient elucidată. Studii anterioare au sugerat implicarea autofagiei în protecția celulelor acinare și în menținerea dimensiunii glandei lacrimale în context inflamator, însă lipsesc date directe privind impactul său asupra diferențierii glandulare.

Despre studiul actual

Design și metodologie

Autorii au utilizat celule stem embrionare umane modificate genetic, la care gena ATG5 – esențială pentru formarea autofagozomilor – a fost inactivată. Din aceste celule au fost generate structuri tridimensionale denumite organoizi de tip SEAM (structuri ectodermale autonome multizonale), care reproduc etapele timpurii ale dezvoltării oculare și permit ulterior obținerea de organoizi asemănători glandei lacrimale.

Au fost comparate două tipuri de organoizi:

• organoizi derivați din celule cu autofagie intactă (ATG5 pozitiv),

• organoizi derivați din celule deficitare de autofagie (ATG5 negativ).

Analizele au inclus:

• imunofluorescență pentru markeri celulari specifici glandei lacrimale,

• expresie genică prin secvențiere ARN,

• evaluarea funcției secretoare prin măsurarea proteinelor lacrimale și a activității enzimatice,

• determinarea proliferării celulare, acumulării de agregate proteice și a morții celulare,

• intervenții farmacologice cu nicotinamidă mononucleotidă și melatonină pentru evaluarea potențialului de reversibilitate a disfuncțiilor.

Caracteristici ale participanților biologici

Organoizii au fost generați din celule stem embrionare umane, diferențiate pe parcursul a 10–12 săptămâni pentru obținerea precursorilor oculari și ulterior cultivate tridimensional timp de aproximativ o lună pentru formarea structurilor glandulare funcționale.

Rezultate

Impactul deficitului de autofagie asupra dezvoltării glandei lacrimale

Organoizii lipsiți de autofagie au prezentat:

• scăderea expresiei markerilor specifici celulelor acinare, ductale și mioepiteliale, inclusiv citokeratina 5, citokeratina 19, claudina 1, aquaporina 5 și actina alfa de mușchi neted;

• organizare structurală deficitară, cu formare redusă de structuri glandulare coerente;

• capacitate secretoare diminuată, evidențiată prin reducerea lactoferinei, lipocalinei-2 și a activității enzimei N-acetil-β-D-glucozaminidază, un marker indirect al secreției lizozimului.

Dereglări celulare asociate

Deficitul de autofagie a fost însoțit de:

• creșterea proliferării celulare, evaluată prin markerul Ki-67;

• accentuarea morții celulare apoptotice, demonstrată prin creșterea caspazei-3 activate și a nucleilor pozitivi la testul TUNEL;

• acumularea de agregate proteice intracelulare, reflectând alterarea proteostaziei;

• depleția nicotinamidei adenine dinucleotid fosfat oxidate, cu impact asupra metabolismului energetic celular.

PAX6 – un substrat al autofagiei

Un rezultat central al studiului este identificarea factorului de transcripție PAX6 drept substrat al autofagiei. Deși expresia genei PAX6 a fost redusă, nivelul proteinei a fost marcat crescut în organoizii cu autofagie absentă, sugerând deficit de degradare proteică. Analizele de colocalizare au arătat asocierea PAX6 cu autofagozomi și lizozomi în condiții normale, indicând degradarea sa prin mecanisme de autofagie selectivă, probabil prin nucleofagie.

Acumularea excesivă de PAX6 a fost asociată cu dereglarea expresiei genelor-țintă implicate în diferențierea oculară, sugerând că nu doar absența, ci și excesul acestui factor poate fi nociv pentru dezvoltarea glandei lacrimale.

Intervenții farmacologice

Administrarea de nicotinamidă mononucleotidă a condus la:

• restaurarea parțială a secreției lacrimale,

• reducerea agregatelor proteice,

• scăderea apoptozei,

• normalizarea fragmentării mitocondriale,

• reducerea acumulării PAX6 către valori apropiate de cele normale.

Melatonina a îmbunătățit secreția proteinelor lacrimale, însă fără efecte semnificative asupra supraviețuirii celulare sau a acumulării proteice, sugerând mecanisme de acțiune diferite.

Concluzii

Acest studiu demonstrează în mod convingător că autofagia este indispensabilă pentru dezvoltarea corectă și funcționalitatea glandei lacrimale, influențând diferențierea celulară, proteostazia, metabolismul energetic și reglarea fină a factorilor de transcripție precum PAX6. Rezultatele deschid perspective noi pentru înțelegerea mecanismelor moleculare ale bolii de ochi uscat și sugerează că intervențiile care susțin homeostazia metabolică celulară pot reprezenta strategii terapeutice promițătoare, chiar și în condiții de disfuncție autofagică.