Basi cellulari e molecolari della Graft-Versus-Host Desease

Cellular and molecular basis of Graft-Versus-Host Disease Chronic Graft Versus Host Disease (cGVHD) is a major complication of allogeneic stem-cell transplantation and is characterized by frequent multi-organ involvement that resembles the autoimmune diseases. Among the different clinical presentations of cGVHD, the "cGVHD scleroderma-like", is characterized by dermal fibrosis and sclerosis similar to Systemic Scleroderma (SSc). Our group previously demonstrated that SSc and cGVHD share common pathogenetic features; in both diseases stimulating anti-PDGF-R antibodies were found, leading to abnormal collagen production by fibroblasts eventually contributing to organ damage. Another pivotal cytokine involved in fibrosis is TGFβ that induces collagen production via c-Abl activation. Tyrosine kinase inhibitors (TKI) Imatinib and Nilotinib are potent inhibitor of these two cytokines and exert strong antifibrotic effects in vitro. In addition, Nilotinib regulates both innate and adaptive immune response by interacting with many cell population such as T-cells, B-cells, dendritic cells, mast cells and macrophages. The present study investigated two significant aspects of the pathogenesis of skin cGVHD: the cellular and molecular features of pathological skin fibroblasts (GVHD-Fbs) and the efficacy of Nilotinib on fibrosis modulation and on the lymphocyte regulation. Result showed that although GVHD-Fbs are morphologically and phenotypically similar to normal fibroblasts (n-FBS), they grow up slower and became senescent faster in culture. Gene expression analysis of collagen type 1 chains in GVHD-Fbs showed that express COL1α1 and COL1α2 is respectively 4 and 1,6 times highter compared to n-FBS (p = 0.02). Stimulation with TGFβ, did not change collagen expression in GVHD-Fbs, differently from what observed in n-FBS. Therapeutic doses of Nilotinib (1μM) induced 86,5% and 49% reduction of COL1α1 and COL1α2 expression, respectively (p <0.01). Finally, therapeutic doses of Nilotinib did not impair the function of regulatory T cells and other lymphocyte populations, but reduced the concentration of pro-inflammatory cytokines in cell cultures supernatants. In conclusion, the present study provides some insights into the mechanisms underlying the development of fibrosis during cGVHD and suggests a potential use of Nilotinib as anti-fibrotic agent in this clinical setting.

Basi cellulari e molecolari della Graft-Versus-Host Disease La chronic Graft-Versus-Host Disease (cGVHD) è la causa principale di mortalità tardiva in soggetti sottoposti a trapianto allogenico di cellule staminali. Tale condizione si presenta con quadri clinici proteiformi, che ricordano molte patologie autoimmuni; fra le tipologie clinico-patologiche più frequenti vi è la cosiddetta “cGVHD scleroderma-like”, che coinvolge principalmente il derma e più raramente di altri organi, ed è caratterizzata da lesioni simili a quelle presenti nella Sclerodermia Sistemica (SSc). Platelet-Derived Growth Factor (PDGF) e Transforming Growth Factorβ (TGFβ) sono le due citochine principali nell’induzione di processi infiammatori con esito fibrotico. Nei soggetti che sviluppano cGVHD, il nostro gruppo di ricerca ha precedentemente evidenziato il ruolo patogenetico svolto dall’asse PDGF-R e dall’attivazione intracellulare della sintesi del collagene associati alla presenza di anticorpi stimolanti anti-PDGF-R, analogamente a quanto avviene nei pazienti affetti da SSc. Gli inibitori delle tirosin-chinasi (TKI), come Imatinib e Nilotinib, bloccano sia dell’asse PDGF-R che del TGFβ ed esercitano un potente effetto antifibrotico in vitro; il nostro gruppo ne ha evidenziato l’attività in pazienti con cGVHD scleroderma-like. Oltre all’azione antifibrotica, il Nilotinib appare anche in grado di modulare l’immunità innata ed adattativa. Il presente studio è stato condotto con lo scopo di approfondire due aspetti significativi per la comprensione della patogenesi della cGVHD cutanea: la caratterizzazione dei fibroblasti della cute patologica (GVHD-Fbs) e l’azione del Nilotinib sui fibroblasti e sulle cellule immunocompetenti. I risultati ottenuti mostrano che i GVHD-Fbs in coltura, pur apparendo morfologicamente e fenotipicamente indistinguibili dai fibroblasti normali (n-Fbs), si espandono più lentamente ed arrivano alla senescenza cellulare dopo un minor numero di passaggi. L’analisi dell’espressione genica delle catene del collagene evidenzia che COL1α1 e COL1α2 vengono espressi rispettivamente 4 e 1,6 volte in più nei GVHD-Fbs rispetto ai n-Fbs (p=0,02). Contrariamente a quanto avviene dei n-Fbs, i GVHD-Fbs non mostrano variazioni significative nell’espressione dei geni del collagene se stimolati con la TGFβ. L’aggiunta di Nilotinib a dosi terapeutiche (1µM), riduce l’espressione di COL1α1 e di COL1α2 da parte dei GVHD-Fbs rispettivamente dell’86,5% e del 49% (p<0,01); la vitalità delle cellule T regolatorie e delle altre sottopopolazioni linfocitarie non risulta compromessa, ma la concentrazione delle citochine pro-infiammatorie nei surnatanti delle colture cellulari appare ridotta. Il presente studio contribuisce pertanto a chiarire i meccanismi che governano lo sviluppo di fibrosi nei pazienti con cGVHD e suggerisce il potenziale utilizzo di Nilotinib come agente antifibrotico nella pratica clinica.