Lawsone, pigmentul din henna, un compus promițător pentru tratamentul fibrozei hepatice

Un studiu realizat de echipa de cercetători de la Universitatea Metropolitană din Osaka și publicat recent în Biochemical Pharmacology a identificat un compus natural, lawsone (LWS) - derivat 1,4-naftochinonic - ca un puternic inhibitor al fibrozei hepatice. Rezultatele indică faptul că LWS reduce semnificativ expresia genelor COL1A și αSMA în celulele stelate hepatice, stimulează proteina CYGB cu rol protector antioxidant și reduce activitatea proteinei YAP, un factor implicat în activarea fibrozei și în dezvoltarea carcinomului hepatocelular.
Fibrogeneza hepatică este determinată de acumularea excesivă a matricei extracelulare, dominată de colagenul de tip I (COL1A), produs în special de celulele stelate hepatice (CSH). Activarea acestor celule este declanșată de factorul de transformare β (TGFβ), care induce expresia COL1A și stimulează reorganizarea filamentelor de actină și activarea semnalizării YAP/TAZ. Această cale semnalizatoare este implicată atât în fibroză, cât și în carcinogeneza hepatică. În contrast, citoglobina (CYGB) – o proteină respiratorie exprimată abundent în CSH – are rol antifibrotic, protejând celulele de stresul oxidativ. Studii anterioare au arătat că șoarecii deficienți în Cygb dezvoltă o fibroză hepatică accentuată, în timp ce exprimarea crescută a acestei proteine reduce leziunile hepatice.

Despre studiul actual

Metodologie

Cercetătorii au dezvoltat un sistem de screening bazat pe activitatea promotorului COL1A2 în celule LX-2 (model de celule stelate hepatice umane imortalizate), analizând un total de 1.880 de compuși proveniți din platforma de descoperire a medicamentelor a Universității din Osaka. Dintre aceștia, zece molecule au demonstrat efect antifibrotic inițial, dintre care lapachol și lawsone (LWS) – ambele analogi 1,4-naftochinonici – au prezentat cea mai mare capacitate de a reduce expresia αSMA și de a crește expresia CYGB.

Efectele au fost testate pe celule stelate hepatice umane primare (HHSteCs), pe celule fibroblastice dermice umane și pe celule CSH primare de șoarece. În plus, au fost efectuate experimente in vivo pe modele murine de fibroză hepatică indusă prin thioacetamidă (TAA) și 3,5-diethoxycarbonyl-1,4-dihydrocollidine (DDC). LWS a fost administrat oral (100 mg/kg) în faza finală a inducției fibrozei, iar gradul de fibroză a fost evaluat histologic (colorare Sirius Red și imunohistochimie pentru colagen de tip I și YAP).

Analize experimentale

• qPCR și western blot au fost folosite pentru cuantificarea expresiei genelor și proteinelor implicate în fibrogeneză (COL1A, αSMA, TIMP1, HSP47) și în reglarea stării quiescente a CSH (CYGB, MMP1, PPARγ, LRAT).
• Colorări imunofluorescente au fost utilizate pentru vizualizarea filamentelor de actină și localizarea nucleară a YAP.
• Transfecții de plasmide pentru supraexprimarea YAP și TAZ au fost realizate în HHSteCs pentru a clarifica relațiile cauzale între YAP și markerii fibrozei.

Rezultate

Selecția și validarea compusului LWS

Dintre analogii testați, LWS a demonstrat cea mai puternică inhibiție a expresiei COL1A și αSMA și cea mai pronunțată creștere a expresiei CYGB, fără efecte citotoxice la concentrații de până la 100 μM. Comparativ cu inhibitorul cunoscut al activării CSH, ICG-001, LWS s-a dovedit mai eficient în suprimarea markerilor fibrogenici.

Efectele asupra expresiei genice și proteinice

Tratamentul cu LWS a redus nivelurile de COL1A1, COL1A2, αSMA, HSP47 și TIMP1, concomitent cu o creștere a CYGB și MMP1. În plus, LWS a inhibat expresia indusă de TGFβ1 pentru COL1A și αSMA, confirmând capacitatea sa de a bloca activarea CSH. Efectele au fost observate atât în CSH umane, cât și în modele murine și fibroblaste umane.

Efectele in vivo

În modelele de fibroză hepatică indusă de TAA și DDC, administrarea de LWS a condus la:

• Reducerea suprafeței pozitive Sirius Red (colagen total) și a imunoreactivității pentru COL1A și αSMA.
• Scăderea nivelurilor serice de ALT, indicând reducerea leziunilor hepatice.
• Normalizarea expresiei genelor Col1a1, Col1a2, Mmp2, Timp1 și Tgfb1.

Astfel, LWS a demonstrat o eficacitate antifibrotică robustă în două modele distincte de fibroză hepatică.

Mecanismul molecular – inhibiția căii YAP

Analizele au arătat că LWS nu afectează fosforilarea SMAD2/3 și nici translocarea lor nucleară, dar reduce semnificativ nivelul proteinei YAP fără a modifica expresia genică a acesteia. În același timp, LWS reduce formarea filamentelor de actină în CSH, proces esențial pentru activarea YAP. Supraexprimarea YAP a crescut expresia COL1A și αSMA și a redus MMP1, dar nu a modificat CYGB, indicând că inducția CYGB de către LWS este independentă de YAP.

În experimentele in vivo, LWS a diminuat expresia hepatică a YAP în modelele TAA și DDC, confirmând corelația dintre scăderea YAP și reducerea fibrozei. Mecanismul prin care LWS promovează degradarea YAP pare a fi independent de sistemele de autofagie sau de proteazom, necesitând investigații suplimentare.

Discuție și implicații clinice

Studiul evidențiază LWS ca un candidat terapeutic promițător pentru tratamentul cirozei hepatice. Prin inhibarea expresiei COL1A și αSMA, stimularea CYGB și reducerea activității YAP, LWS reușește să inverseze procesele fibrogenice la nivel celular și tisular. De asemenea, LWS atenuează expresia TIMP1 și HSP47, factori importanți în stabilizarea colagenului, sugerând o acțiune antifibrotică complexă.

Deoarece YAP/TAZ sunt implicate și în proliferarea tumorală, efectele LWS pot extinde aria de aplicare spre prevenția carcinomului hepatocelular. Totuși, având în vedere toxicitatea potențială a compușilor 1,4-naftochinonici, autorii subliniază necesitatea dezvoltării unor sisteme de livrare direcționată, precum nanoparticulele organice, care să vizeze selectiv celulele stelate hepatice și să minimizeze efectele sistemice.

Concluzii

În ansamblu, acest studiu demonstrează că lawsone este un inhibitor puternic al activării celulelor stelate hepatice și un potențial agent terapeutic pentru tratamentul bolilor hepatice cronice. Prin acțiunea sa combinată – suprimarea expresiei COL1A și αSMA, stimularea expresiei CYGB și reducerea semnalizării YAP – LWS oferă o nouă cale de intervenție în tratamentul fibrozei și al cirozei hepatice.