Ίνωση: ένα σημαντικό κλινικό πρόβλημα στις ΙΦΝΕ

Αθροιστική πιθανότητα (%) Ίνωση: ένα σημαντικό κλινικό πρόβλημα στις ΙΦΝΕ 100 90 80 70 60 Διατιτραίνουσα 50 40 30 20 Φλεγμονώδης Χειρουργείο Στενωτική 10 0 Μήνες 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 Cosnes J et al, Inflamm Bowel Dis 2002

Η ίνωση είναι ο πιο συχνός νοσογόνος παθοφυσιολογικός μηχανισμός στον άνθρωπο idiopathic pulmonary fibrosis liver cirrhosis ίνωση cardiovascular fibrosis systemic sclerosis 45 % θνητότητας στον ανεπτυγμένο κόσμο nephritis

Η ίνωση καταλήγει σε καταστροφή του ιστού/οργάνου ίνωση Αντικατάσταση λειτουργικού ιστού απο ουλώδη Διαταραχή αρχιτεκτονικής Ανατομική καταστροφή Λειτουργική ανεπάρκεια

Η (εντερική) ίνωση είναι το αποτέλεσμα της παραγωγής εξωκυττάριας ουσίας από τον ενεργοποιημένο μυο-ινοβλάστη Ενεργοποιημένος μυο-ινοβλάστης Εξωκυττάρια ουσία

Συστατικά της μεσοκυττάριας ουσίας Δομικές πρωτεΐνες, Εξειδικευμένες πρωτεΐνες κολλαγόνο I, III, and V vitronectin & fibronectin Μεσοκυττάρια ουσία (extracellular matrix- ECM) Matricelllular proteins osteopontin and thrombospondin

Ο ενεργοποιημένος μυο-ινοβλάστης μπορεί να απομονωθεί απο ενδοσκοπικές βιοψίες και να διατηρηθεί σε καλλιέργεια ώστε να μελετηθεί μυο-ινοβλάστης Bamias G.,..Kolios G. Translational Immunology 2016

Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Ομάδα μελέτης εντερικής ίνωσης Πανεπιστήμιο Κρήτης

Η παθοφυσιολογία της εντερικής ίνωσης Επιθηλιακά κύτταρα Ανοσοκύτταρα cytokines chemokines Ερέθισμα Growth Factors Μεσολαβητής Προϊόν Ιστική βλάβη Ενεργοποιημένος μυο-ινοβλάστης Εξωκυττάρια ουσία Κυτταρικός θάνατος DAMPs ROS MAMPs MMPs TIMPs Μικροβιακή διείσδυση

Εντερική ίνωση η εξέλιξη Τύπος ερεθίσματος Ιστική επούλωση /αποκατάσταση Τύπος ανοσολογικής αντίδρασης Διάρκεια ερεθίσματος Ινωση / μόνιμη βλάβη

Επούλωση και ίνωση : διαφορετική αντίδραση την ιστική βλάβη/διαφορετική επίπτωση στον ιστό

Βασικά ερευνητικά ερωτήματα Πως η φλεγμονή οδηγεί σε ίνωση και οχι σε επούλωση? Μπορεί η ίνωση να εξελιχθεί ανεξάρτητα απο τη φλεγμονή? Μπορεί να αναστραφεί η εγκατεστημένη ίνωση?

Πως η φλεγμονή επηρεάζει την ανταπόκριση στην ιστική βλάβη? Ερέθισμα Μεσολαβητής Προϊόν Ιστική βλάβη Ενεργοποιημένος μυο-ινοβλάστης Εξωκυττάρια ουσία Ενεργοποίηση μυο-ινοβλαστη Αυξηση δεξαμενής μυο-ινοβλαστών Αναστολή απόπτωσης μυο-ινοβλαστών Επιγενετική επιδραση Διαταραχή ισορροπίας MMP/TIMP Ανακύκλωση εξωκυττάριας ουσίας

Προέλευση κυττάρων με χαρακτηριστικά ινοβλαστών στο εντερικό τοίχωμα Ιστικοί ινοβλάστες Επιθηλιακά κύτταρα μέσω μεταλλαγής (EMT) Ενδοθηλιακά κύτταρα μέσω μεταλλαγής (EndoMT) Βλαστοκύτταρα μυελού (bone marrow stem cells) Ινοβλάστες περιφερικού αίματος (pericytes, fibrocytes) Αστεροειδή κύτταρα εντέρου (stellate cells)

Lawrence I., IBD 2001; Drygiannakis I., JCC 2013 Μυοινοβλάστες απο ΙΦΝΕ και υγιείς μάρτυρες απαντούν παρόμοια σε διεγερτικά ερεθίσματα Πολλαπλασιασμός μετα απο διέγερση Παραγωγή κολλαγόνου μετα απο διέγερση

1. Οι εντερικοί μυο-ινοβλάστες εκφράζουν υποδοχείς κυτταροκινων Χωρίς διέγερση Διέγερση με φλεγμονώδεις κυτταροκίνες (IL-1 +TNF- ) No stimulation Stimulation with IL-1 Stimulation with TNF- Filidou I., et al. IBD 2018

1. Οι εντερικοί μυο-ινοβλάστες εκφράζουν υποδοχείς κυτταροκινων Stimulation with IL-1 +/- TNF- Th1 IFN- R1 IFN- R2 Th2 IL-4R IL-13R 2 Th17 IL-22RA1 IL-10RA/B TGFBR1 TGFBR2 Filidou I., et al. IBD 2018

2. διαμεσολαβητές φλεγμονής που ανιχνεύονται στον εντερικό βλεννογόνο στη ν. Crohn έχουν την ικανότητα να διεγείρουν τους εντερικούς μυο-ινοβλάστες Τύπος διέγερσης Αποτέλεσμα στον μυο-ινοβλαστη Α. φλεγμονώδεις κυτταροκίνες που ανιχνεύονται στη ν. Crohn (TNF, IL-1) Υποεπιθηλιακοί μυο-ινοβλάστες σε καλλιέργεια Bamias G., Translational Immunology 2016

2. διαμεσολαβητές φλεγμονής που ανιχνεύονται στον εντερικό βλεννογόνο στη ν. Crohn έχουν την ικανότητα να διεγείρουν τους εντερικούς μυο-ινοβλάστες2 Παραγωγή κυτταροκινών Παραγωγή κολλαγονου Τύπος διέγερσης Αποτέλεσμα στον μυο-ινοβλαστη Β. Διαλυτά παράγωγα επιθηλιακών κυττάρων που έχουν διεγερθεί με φλεγμονώδεις κυτταροκίνες που ανιχνεύονται στη ν. Crohn (TNF, IL-1α, IFN-γ) Υποεπιθηλιακοί μυοινοβλάστες σε καλλιέργεια Bamias G., Translational Immunology 2016

2. διαμεσολαβητές φλεγμονής που ανιχνεύονται στον εντερικό βλεννογόνο στη ν. Crohn έχουν την ικανότητα να διεγείρουν τους εντερικούς μυο-ινοβλάστες Τύπος διέγερσης Αποτέλεσμα στον μυο-ινοβλαστη Γ. Υπερκείμενα ιστικών καλλιεργειών απο υγιείς μάρτυρες και ασθενείς στη ν. Crohn Υποεπιθηλιακοί μυοινοβλάστες σε καλλιέργεια Bamias G., Translational Immunology 2016

3. Εντερικοί μυο-ινοβλάστες ασθενών με ΙΦΝΕ έχουν χαρακτηριστικά ενεργοποίησης λόγω έκθεσης σε φλεγμονώδεις κυτταροκίνες Ασθενείς με ΙΦΝΕ vs. υγιείς μάρτυρες πολλαπλασιασμός Παραγωγή κολλαγόνου Παραγωγή κυτταροκινών Bamias G., Translational Immunology 2016; Drygiannakis I., JCC 2013; Lawrence I., IBD 2001

Μοριακοί διαμεσολαβητές φλεγμονής (προ και αντι-ινωτικοί) προ-ινωτικοί Th17 Th2 αντι-ινωτικοί Th1 Treg Treg

Th1 stimulation Th2 stimulation Οι Th1 και Th2 κυτταροκίνες έχουν αντίθετη δράση στούς εντερικού μυο-ινοβλαστες Collagen Ι Collagen ΙΙΙ a-sma Fibronectin Filidou I., et al. IBD 2018

Οι Th1 και Th2 κυτταροκίνες έχουν αντίθετη δράση στούς εντερικού μυο-ινοβλαστες Th1 stimulation Wound healing response in vitro scratch assay Th2 stimulation Filidou I., et al. IBD 2018

The SAMP1/YitFc model of inflammation-induced fibrosis 4-wk-old no inflammation no fibrosis 10-wk-old inflammation no fibrosis >20-wk-old inflammation fibrosis 40-wk-old gross strictures Th1 dominant - inflammatory phenotype Th2 dominant fibrotic phenotype TNF- IFN- IL-13 IL-5 Bamias G., Gastroenterology 2005; Pizarro TT, IBD 2011; Rivera-Nieves, Gastroenterology 2003

Th2/pro-fibrotic responses in SAMP1/Yit ileitis depend on microflora >20-wk-old germ-free SAMP Less inflammation Minimal fibrosis >20-wk-old inflammation fibrosis 40-wk-old gross strictures Loss of Th2 response Th2 dominant fibrotic phenotype IL-13 IL-5 Bamias G. J Immunol 2009; Bamias G., Gastroenterology 2005; Rivera-Nieves, Gastroenterology 2003

1. Κυκλοφορούντα αντισώματα έναντι μικροβιακών παραγόντων σχετίζονται με αυξημένη επίπτωση επιπλοκών σχετιζόμενων με ίνωση. 2. Οι ινοβλάστες εκφράζουν υποδοχείς αναγνώρισης μικροβιακών αντιγόνων (TLRs). 3. Η διέγερση των παραπάνω υποδοχέων οδηγεί σε ενεργοποίηση των ινοβλαστών και αυξημένη παραγωγή μεσοκυττάριας ουσίας. 4. Παθολογική αναγνώριση μικροβιακών παραγόντων λόγω μεταλλάξεων στα γονίδια NOD2, TLR4, and ATG16L1 σχετίζεται με ινωτικό φαινότυπο στη νόσο Crohn 5. Απουσία μεταβίβασης σήματος της LPS προστατεύει από ηπατική ίνωση

Ο ανοσοφαινότυπος του εντερικού βλεννογόνου διαφέρει μεταξύ της αρχικής και της χρόνιας φάσης στην πειραματική ΙΦΠΕ Ζωικό Μοντέλο Ανοσοφαινότυπος πρώιμης φάσης Early disease Ανοσοφαινότυπος όψιμης φάσης Late disease IL-10 KO Th1 (IFN-, IL-12) Th2 (IL-4, IL-13) TNBS Th1 (IFN-, IL-12) Th2 (IL-13), Th17 (IL-17A) SAMP1/Yit Th1 (IFN- ) Th2 (IL-13), Th1 (IFN- ) Bamias, Gastroenterology 2005; Fichtner-Feigl, JI 2007; Spencer, Gastroenterology 2002

normal infectious Early Crohn Late Crohn Κλώνοι T-λεμφοκυττάρων από πρώιμη (<6mo) Crohn εξελίσσονται σε Th1 πληθυσμό Κλώνοι T-λεμφοκυττάρων από όψιμη (>5yrs) Crohn εξελίσσονται σε μεικτούς Th1 ή Th2 πληθυσμούς. Kugathasan et al. Gut 2007

Αθροιστική πιθανότητα (%) Ίνωση: ένα σημαντικό κλινικό πρόβλημα στις ΙΦΝΕ 100 90 80 70 Οψιμη ν. Crohn Th2/IL-13 προ-ινωτικό περιβάλλον 60 50 Διατιτραίνουσα 40 Φλεγμονώδης 30 20 10 0 Πρώιμη ν. Crohn Th1/IFN- προ-ινωτικό περιβάλλον Μήνες Στενωτική 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 Cosnes J et al, Inflamm Bowel Dis 2002

Βασικά ερευνητικά ερωτήματα Πως η φλεγμονή οδηγεί σε ίνωση και οχι σε επούλωση? Μπορεί η ίνωση να εξελιχθεί ανεξάρτητα απο τη φλεγμονή? Μπορεί να αναστραφεί η εγκατεστημένη ίνωση?

Στένωση και φλεγμονή προ θεραπείας Εξάλειψη φλεγμονής Παραμονή στένωσης μετα απο αντι- TNF θεραπεία

Παθοφυσιολογία της ίνωσης στις ΙΦΝΕ Πως ο ενεργοποιημένος ινοβλάστης προάγει την ίνωση? Αυτοκρινή κυκλώματα ενίσχυσης της διέγερσης (αυτό-διέγερση) Μοριακοί διαμεσολαβητές Ενεργοποιημένος (μυο)ινοβλάστης Αντίσταση στην απόπτωση (myofibroblast) MMPs TIMPs Επιγενετικά ερεθίσματα Διαταραχή στην ανακύκλωση της εξωκυτταριας ουσίας

Εντερικοί μυο-ινοβλάστες ασθενών με ΙΦΝΕ δείχνουν ελαττωμένη έκφραση υποδοχέων κυτταροκινών IL-1R1 TNFRSF1A IL-4R IL-23R IL-17RA Filidou, EOMIFNE 2019

Η αντιφλεγμονώδης θεραπεία μπορεί να δράσει αντι-ινωτκά αν εφαρμοστεί νωρίς Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 311: G688 G698, 2016 Inflamm Bowel Dis 2012;18:460 471

Patients with early disease have a favorable response 100 89.5% Patients with long-standing disease have a moderate response 75 Clinical Response % of patients 62.8 62.2 57.3% Any < 1yr 1 <2 yr 2 <5 yr 5yrs Certolizumab pegol 3 inj, 400 mg q-4weekly, SC CD duration (yr) Sandborn et al, NEJM 2007

Metallo proteinases (MMPs 1-23) Tissue inhibitors of MMPs (TIMPS 1-4) Ανακυκλώνουν διαρκώς τη μεσοκυττάρια ουσία δρώντας αντι-ινωτικά Τελικό προϊόν Στις ΙΦΝΕ υπάρχουν Μεσοκυττάρια ενδείξεις διαταραχής της ισορροπίας μεταξύ ουσίααποδόμησης και σταθεροποίησης της μεσοκυττάριας ουσίας (extracellular αλλά υπάρχουν αλληλεπικαλυπτόμενες matrix- ECM) δράσεις (ίνωση vs. έλκη) Αναστέλλουν τη δράση των μεταλλοπρωτεινασών αναστέλλουν την αποδομή της μεσοκυττάριας ουσίας δρώντας προ-ινωτικά

Τα επιθηλιακά κύτταρα επηρεάζουν την ισορροπία μεταξύ MMP/TIMP Stimulation of epithelial cells with pro-inflammatory cytokines Direct effect Indirect effect Secretion of TIMP1 by epithelial cells Endothelin Receptor A-mediated upregulation of MMP9 in SIMFs independently of TGF-b, CTGF, or ETRB Drygiannakis et al, JCC. 2013;7:286-300

MMP3 & MMP9 are significantly upregulated in the chronic ileitis/fibrosis SAMP1/YitFc model

Βασικά ερευνητικά ερωτήματα Πως η φλεγμονή οδηγεί σε ίνωση και οχι σε επούλωση? Μπορεί η ίνωση να εξελιχθεί ανεξάρτητα απο τη φλεγμονή? Μπορεί να αναστραφεί η εγκατεστημένη ίνωση?

Θεραπευτικές προσεγγίσεις στην ίνωση των ΙΦΝΕ Α. Απομάκρυνση του αρχικού ερεθίσματος Β. Εξουδετέρωση των διαμεσολαβητών Γ. Απομάκρυνση της περίσσειας μεσοκυττάριας ουσίας Ερέθισμα Ιστική βλάβη αντι-φλεγμονώδεις θεραπείες Μεσολαβητής Ενεργοποιημένος μυο-ινοβλάστης ενδοσκοπική διαστολή πλαστική στενώσεων χειρουργική εκτομή Προϊόν Εξωκυττάρια ουσία φαρμακευτικές αντι-ινωτικές θεραπείες

Αντι-φλεγμονώδης αγωγή ως θεραπεία της ίνωσης Ασθενείς με μακροχρόνια λήψη θειοπουρινών η/και αντι-tnf προστατεύονται απο χειρουργείο για ν. Crohn στη 5ετία Peyrin-Biroulet L, Gut 2011

Μπορεί η ίνωση να σταματήσει/υποστρέψει? 1112 άτομα με πλαστική στενώσεων λ. εντέρου Υποτροπή 36% για ασθενείς με νηστιδοειλεική στένωση Υποτροπή 39% για ασθενείς με ειλεοκολονική στένωση Στο σημείο της πλαστικής 3 % Στο σημείο της πλαστικής 20 % Yamamoto T, Dis Colon Rectum 2007

Μπορεί η ίνωση να σταματήσει/υποστρέψει? Ακτινολογική παρακολούθηση πάχους τοιχώματος προ και μετά πλαστικής Μονο το 11 % εμφάνισε μείωση διαμέτρου του αυλού μετα απο πλαστική Στο 56.7 % των ασθενων το πάχος του τοιχώματος μειώθηκε η παρέμεινε σταθερό Οι ασθενεί αυτοί είχαν σπανιότερα κλινική υποτροπή και μικρότερη πιθανότητα επανεπέμβασης Fazio, Dis Colon Rectum 1993 Maconi G, Ann Surg 2001

Είναι η ίνωση γενετικά προκαθορισμένη? 1. Η ίνωση δεν είναι καθολικός φαινότυπος στα ΙΦΝΕ 2. Πολυμορφισμοί στα γονίδια Nod2, Il23r, και Atg16lI and Irgm σχετίζονται με ινωτικό και «αναπηρικό» φαινότυπο ν. Cohn 3. Πολυμορφισμοί στα γονίδια Mmp-1, Mmp2, Mmp-3, Mmp-9, Timp-1 και Timp2 σχετίζονται με την επίπτωση και την παρουσία ίνωσης στη ν. Cohn 4. Επιγενετικοί παράγοντες : DNA methylation, histone modifications of DNA and post-translational modification of proteins, and Small or non-coding RNA interference

Terminal Ileum Sigmoid Δρόβολης Ν.,...EPP38 Ειναι ο τελικός ειλεός γενετικά προδιατεθιμένος σε ίνωση? Nine Fibrosis-related Pathways One Fibrosis-related Pathway - Extracellular matrix organization - Extracellular matrix organization - Signaling by TGF-beta Receptor Complex - Degradation of the extracellular matrix - Activation of Matrix Metalloproteinases - Degradation of collagen - Transcriptional activity of SMAD2/SMAD3:SMAD4 heterotrimer - Downregulation of TGF-beta receptor signaling - SMAD2/SMAD3:SMAD4 heterotrimer regulates transcription - Signaling by PDGF Six Inflammation-related Pathways Five Inflammation-related Pathways - Integrin cell surface interactions - Immune System - Cytokine Signaling in Immune system - Adaptive Immune System - Innate Immune System - Interleukin-7 signaling - Integrin cell surface interactions - Alternative complement activation - Chemokine receptors bind chemokines - Activation of C3 and C5 - Interferon alpha/beta signaling

Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Γιώργος Μπαμιας Γιώργος Κοκκότης Μιχάλης Γκίζης Νικολέτα Περλεπέ Στέλλα Λαγού Γιάννης Κουτσουνας Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης Καθ. Γεώργιος Κολιος Χρύσα Παππά Νικόλας Δρόβολης Ειρήνη Φιλίδου Κώστας Αρβανιτίδης Λεωνίδας Κανδηλογιαννάκης Πανεπιστήμιο Κρήτης Βασίλης Βαλάτας Ιωάννης Δρυγιαννάκης Μαριάννα Μπούλκου Αννα Ψωμά