Analisi dell espressione delle Chitinasi e dei geni ad esse correlati nei soggetti esposti ad agenti inquinanti e al fumo di sigaretta

Abstract

Le Chitinasi appartengono alla famiglia 18 delle glicosil-idrolasi e sono un gruppo di enzimi capaci di interagire con la chitina. Diversi studi hanno dimostrato che queste molecole sono espresse dalle cellule dell immunità innata e sono coinvolte in differenti condizioni patologiche come cancro, diabete, disordini neurologici, processi osteolitici e infiammazione cronica e acuta. La CHIT1 è la chitinasi più caratterizzata dal punto di vista clinico e biologico. Diversi gruppi etnici presentano un polimorfismo della CHIT1 che consiste nella duplicazione di 24pb nell esone 10 che genera un mRNA anomalo codificante per una proteina enzimaticamente inattiva. Le Chitinasi sono prodotte nel tratto respiratorio dai macrofagi alveolari e sono coinvolte in numerose patologie respiratorie (asma,BPCO). Lo scopo di questo studio è stato analizzare i livelli di espressione delle Chitinasi nel sangue periferico di soggetti esposti ad inquinanti ambientali e controlli non esposti. Inoltre, è stato valutato se la presenza del polimorfismo influenzava la funzionalità respiratoria nei soggetti esposti reclutati per lo studio. Materiali e metodi Sono stati reclutati 49 lavoratori professionalmente esposti ad inquinanti ambientali e 25 controlli non esposti. I due gruppi sono stati suddivisi in fumatori e non fumatori. I soggetti reclutati nello studio sono stati genotipizzati per poter stabilire la frequenza del polimorfismo di 24pb. L attività enzimatica della CHIT1 è stata misurata mediante un test fluorimetrico. I PBMCs sono stati utilizzati per gli studi in ex vivo ed in vitro al fine di misurare l espressione delle Chitinasi (CHIT1, CHIA, CHI3L1, CHI3L2 e CHID1) e delle citochine (TNFa, IL1b, IL6, CCL2, CXCL5, CXCL1, CXCL3, CXCL6, CXCL8, CXCL2) coinvolte nei processi infiammatori. Alcuni dati di questo studio sono stati acquisiti utilizzando un dataset di microarray costituito dal trascrittoma di macrofagi alveolari di soggetti fumatori e controlli non fumatori. Risultati L analisi della frequenza del polimorfismo ha confermato i dati presenti in bibliografia: il 52% dei soggetti erano omozigoti wild-type (AA), il 41% eterozigoti (Aa) e il 7% omozigoti mutati (aa). Il dato interessante ha riguardato l analisi della funzionalità polmonare nel gruppo di soggetti professionalmente esposti. Questo studio ha dimostrato che i soggetti fumatori eterozigoti per il polimorfismo di 24pb avevano una migliore performance polmonare rispetto ai soggetti omozigoti wild-type. L attività enzimatica della CHIT1 era aumentata nei soggetti fumatori professionalmente esposti rispetto ai relativi controlli. L analisi dell espressione genica delle Chitinasi nei PBMCs isolati dai soggetti professionalmente esposti e dai controlli, invece, non mostrava alcuna modulazione significativa. I trattamenti in vitro dei PBMCs isolati dai controlli sani hanno rivelato un risultato interessante. Il trattamento con Benzenetriol alla concentrazione di 5µM per 24h era in grado di ridurre significativamente i livelli di espressione dell mRNA di CHIT1 e CCL2 e di aumentare l espressione del TNFa e di altri membri della famiglia delle chemochine. L analisi del trascriptoma dei macrofagi alveolari ha mostrato un significativo aumento dei livelli di espressione di CHIT1 e della CHI3L1 nei soggetti fumatori rispetto ai controlli. Conclusioni In conclusione, il nostro studio ha dimostrato per la prima volta che il polimorfismo di 24pb del gene della CHIT1 potrebbe avere un effetto protettivo nei soggetti esposti quotidianamente a sostanze inquinanti o al fumo di sigaretta. Inoltre, l esposizione acuta e cronica ad inquinanti ambientali era capace di modulare i pathways dei geni appartenenti alla famiglia delle Chitinasi. Questi risultati dimostrano che le Chitinasi potrebbero essere considerate dei biomarcatori predittivi molecolari per lo studio della progressione delle malattie polmonari.