International
Denumirea proiectului: Predicția riscului de accident vascular cerebral prin identificarea şi măsurarea proteinelor circulante ale sistemului complement
Acronim: STATEMENT
OBIECTIVELE PROIECTULUI
În cadrul proiectului STATEMENT, IBPC „Nicolae Simionescu” a fost responsabil de elaborarea şi implementarea pachetului de lucru WP4: Caracterizarea mecanismelor celulare şi moleculare mediate de sistemul complement, asociate vulnerabilităţii plăcii aterosclerotice. Având în vedere că s-a dovedit faptul că ficolina-2 este corelată pozitiv cu nivelurile crescute de markeri inflamatori circulanți și cu recrutarea celulelor imune în placa aterosclerotică și, de asemenea, prezice evenimente cardiace majore la pacienții aterosclerotici, obiectivul nostru a fost să investigăm dacă ficolina-2 contribuie la evoluția bolii prin acțiunea sa asupra celulelor din interiorul plăcii (celule musculare netede, macrofage, neutrofile) și reglarea mecanismelor esențiale implicate în progresia bolii catre evenimente majore cardiovasculare.Ipoteza noastra a fost că interacția dintre celulele imune, celulele vasculare și proteinele din familia complementului determină evoluția plăcii spre vulnerabilitate prin mecanisme specifice pe care ne-am propus să le evidențiem.
Scopul nostru a fost caracterizarea mecanismelor celulare şi moleculare mediate de complement relevante pentru vulnerabilitatea plăcii aterosclerotice.
Obiectivele principale IBPC-NS:
- Efecte directe ale ficolinei-2 asupra componentelor celulare din placa aterosclerotică;
- Capacitatea LP de a induce MMP în placa aterosclerotică.
Obiectivele specifice ale proiectului Statement au vizat investigarea:
- Efectului ficolinelor asupra celulelor musculare netede umane (CMN);
- Rolului ficolinelor și/sau al proteazelor serice asociate cu lectinele care leaga manoza MASP) în comunicarea celulară între CMN și macrofage;
- Efectului ficolinelor/MASP asupra comunicării celulare între CMN și neutrofile/trombocite şi asupra MMP din placa aterosclerotică;
- Definirea unor mecanisme mediate de complement care determină vulnerabilitatea plăcii aterosclerotice.
Rezumat
Accidentul vascular cerebral (AVC) este a doua cauză de mortalitate în lume și prima cauză de dizabiltate pe termen lung. 87% din AVC sunt ischemice, care sunt determinate în principal de placa aterosclerotică vulnerabilă. Nu există în clinică biomarkeri pentru detectarea plăcii vulnerabile. Proteinele din sistemul complementului - o componentă esențială a sistemului imunitar, sunt implicate într-un proces inflamator care determină evoluția morfologică a plăcii aterosclerotice. Proiectul și-a propus să folosească proteinele din sistemul complement și anume ficolinele ca biosenzori ai instabilității plăcii și a apariției AVC. Recent, ficolina-2 a fost identificată în plăcile aterosclerotice și s-a demonstrat că nivelele serice de ficolină-2 au o valoare predictivă pentru apariția de accident vascular cerebral (Carbone, 2021). Ipoteza proiectului nostru este că ficolina-2 influențează vulnerabilitatea plăcii intervenind în interacția dintre celulele imune și celulele musculare netede (CMN) prin mecanisme specifice. Am folosit un model in vitro - co-cultură celule imune (macrofage/neutrofile) și CMN pe care l-am expus la ficolină-2 și apoi am efectuat analize de cytokine/protease array, ELISA, qPCR, Western Blot și de transmigrare a monocitelor. Probele de placă carotidiană de la pacienți cu ateroscleroză cu niveluri plasmatice ridicate de ficolină-2 au fost analizate prin imunofluorescență.
Rezultatele noastre au arătat că ficolina-2 modulează inflamația indusă de interacția dintre CMN si celulele imune. Am demonstrat că ficolina-2 intervine în dialogul dintre CMN și macrofage, amplificând inflamația prin mecanisme specifice și anume activarea CMN dependentă de macrofage, generând o creștere a expresiei MCP-1 şi IL-6 și activarea căilor de semnalizare ERK1/2 și NF-kB, creşterea expresiei de markeri inflamatori IL-1β, IL-6 și MIP-1β în macrofage și eliberarea de mediatori inflamatori în mediul condiționat, contribuind la amplificarea recrutării monocitelor. În plus, în plăcile aterosclerotice de la pacienți cu niveluri plasmatice ridicate de ficolină-2, am observat co-localizarea ficolinei-2 cu markerul specific SMC αSMA și cu citokinele IL-1β și IL-6.
Astfel, am identificat un nou mecanism prin care ficolina-2 contribuie la progresia plăcii aterosclerotice independent de activarea complementului, amplificând inflamația în dialogul dintre CMN și macrofage, două tipuri celulare cheie în evoluția bolii. Aceste rezultate deschid noi perspective asupra dinamicii celulare și moleculare în progresia plăcii aterosclerotice și pot ajuta la îmbunătățirea diagnosticul și terapia AVC ischemice prin furnizarea unui marker pentru detectarea precoce a plăcii aterosclerotice predispusă la rupere și care prezintă un risc de accident vascular cerebral.
Gradul de atingere a rezultatelor estimate
Grupul nostru şi-a propus ca scop principal definirea mecanismelor dependente de complement (în particular ficolina-2) implicate în evoluţia plăcii aterosclerotice către placa vulnerabilă şi rupere şi în evoluţia accelerată către evenimente majore cardiovasculare, deci la elucidarea unor mecanisme cu rol important în inducerea vulnerabilităţii plăcii. În proiectul STATEMENT, rezultatele studiilor noastre au pus în evidenţă noi mecanisme celulare şi moleculare mediate de sistemul complement, asociate vulnerabilităţii plăcii aterosclerotice. Astfel, am demonstrat că ficolina-2, o proteină a sistemului complement, intervine în dialogul intercelular dintre CMN și macrofage, amplificând inflamația prin mecanisme specifice. Aceste mecanisme includ: (i) activarea CMN dependentă de macrofage, care duce la creșterea expresiei genelor MCP-1, producția de IL-6 și activarea căilor ERK1/2 și NF-kB; (ii) cresterea expresiei proteice IL-1β, IL-6 și MIP-1β în macrofage; (iii) eliberarea de mediatori inflamatori IL-1β, IL-6 și MIP-1β în mediul condiționat, ceea ce contribuie semnificativ la amplificarea transmigrarii monocitelor. Astfel, propunem un mecanism nou prin care ficolina-2 contribuie la progresia plăcii aterosclerotice independent de activarea complementului, amplificând inflamația în dialogul dintre celulele musculare netede și macrofage, celule cheie în determinarea stării de stabilitate a plăcii aterosclerotice şi în evoluţia bolii către evenimentele cardiovasculare majore, accidentul vascular cerebral şi infarctul de miocard. Aceste rezultate deschid noi perspective asupra dinamicii celulare și moleculare în progresia plăcii aterosclerotice și evidențiază posibile ținte terapeutice pentru atenuarea bolilor cardiovasculare.
Impactul rezultatelor obținute
Cel mai important rezultat obţinut este că proteina implicată în imunitate (ficolina-2) poate contribui la vulnerabilitatea plăcii aterosclerotice prin amplificarea inflamației determinată de comunicarea dintre celulele musculare netede și celulele immune (macrofagele) şi poate reprezenta o noua țintă pentru terapie.
Rezultatele obţinute în IBPC „Nicolae Simionescu” în cadrul proiectului STATEMENT au fost publicate într-o revistă din portofoliul Nature, revista Scientific Reports: Macarie, R. D., Tucureanu, M. M., Ciortan, L., Gan, A. M., Butoi, E., & Mânduțeanu, I. (2023). Ficolin-2 amplifies inflammation in macrophage-smooth muscle cell cross-talk and increases monocyte transmigration by mechanisms involving IL-1β and IL-6. Scientific Reports, 13(1), 19431. https://doi.org/10.1038/s41598-023-46770-0.
Rezultatele obţinute au fost diseminate şi în cadrul a două conferinţe internaţionale (un poster şi o prezentare orală):
- Poster: “Smooth muscle cells inflammation and secreted inflammatory mediators are increased upon the cross-talk with macrophages; modulatory effects of ficolin 2” – Răzvan Macarie*, Monica Țucureanu*, Letiția Ciortan, Ana Maria Gan, Elena Butoi, Ileana Mânduțeanu. Paticipare la “Conferința Internațională și a XXXIX-a Sesiune Științifică anuală a Societății Române de Biologie Celulară” ţinută în cadrul Facultăţii de Biologie și Geologie din cadrul Universității Babes-Bolyai din Cluj-Napoca.
- Prezentare orală: Ficolin-2 Amplifies the Inflammatory Process Induced by Macrophage-Smooth Muscle Cell Cross-Talk and Increases Monocyte Transmigration by Mechanisms Involving IL-1β and IL-6. Macarie, R. D., Tucureanu, M. M., Ciortan, L., Gan, A. M., Butoi, E., & Mânduțeanu, I. Participare la 44th Annual Scientific Symposium of the Institute of Cellular Biology and Pathology "Nicolae Simionescu" (ICBP-NS) held jointly with the 40th Annual Scientific Session of the Romanian Society for Cell Biology (RSCB).
