Investigação integrativa das vias de morte celular no pênfigo

Abstract

Resumo: Pênfigo é um grupo de doenças autoimunes bolhosas que causam dolorosas lesões cutâneas. As doenças pertencentes a este grupo são caracterizadas pela acantólise e pela produção de autoanticorpos contra proteínas de adesão celular. Apesar da relevância patogênica dos autoanticorpos IgG no processo acantolítico, os mecanismos exatos que levam os queratinócitos à morte permanecem desconhecidos. A apoptose tem sido sugerida como uma via que apresenta um papel importante em algumas dermatoses como no pênfigo foliáceo (PF) e no pênfigo vulgar (PV), antes ou após a perda de adesão celular. Dados os mecanismos subjacentes pouco compreendidos que levam à morte de queratinócitos no pênfigo, revisamos a literatura para moléculas e/ou características envolvidas nas 12 vias de morte celular descritas pelo Comitê de Nomenclatura em Morte Celular, ocorrendo em pacientes com pênfigo, linhagens celulares ou em miniórgãos de pele tratados com soros ou IgG de pacientes com pênfigo ou em modelo animal de pênfigo. Encontramos 61 estudos mencionando 97 moléculas envolvidas em vias de morte celular no pênfigo. A maioria dessas investigações se concentrou apenas na apoptose, mas quatro estudos recentes, utilizando ensaios de TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling) e/ou microscopia eletrônica, desqualificaram essa via como um evento prévio de acantólise. Em seguida, investigamos em PF endêmico, variantes genéticas de genes cujos produtos estão envolvidos nas diferentes vias de morte celular. Neste estudo, encontramos 10 variantes associadas (p<0.005) pertencentes a seis vias de morte celular: apoptose; morte celular imunogênica; necroptose; necrose; partanatos e piroptose. Também investigamos em PV e nas formas endêmica e esporádica de PF, variantes genéticas em genes nucleares cujos produtos codificam subunidades da cadeia respiratória mitocondrial ou seus fatores de montagem. Nesta análise, encontramos associação de uma variante do gene do componente essencial do complexo da cadeia respiratória I (subunidade A1 da ubiquinona oxidorredutase) e outra do complexo IV (fator de montagem do citocromo c oxidase heme A) exclusivamente com PF endêmico (p<0.005). Além disso, realizamos uma caracterização ultraestrutural do miniórgão de pele humano utilizado para avaliar as proteínas candidatas, seguida de sua identificação nas biópsias de PF endêmico e esporádico. No miniórgão de pele humana, encontramos o receptor 1 do componente C5a (C5a) do complemento (C5aR1) aumentado (p<0.0001), assim como em biópsias de PF endêmico e esporádico (p<0.0001). Ainda, encontramos C5a aumentado no soro de pacientes de PF e PV (p<0.0001). Para avaliar uma das vias de morte celular, investigamos a presença de armadilhas extracelulares de neutrófilos (NETs) no soro de pacientes de PF e PV, mas não observamos diferenças significativas. Uma validação funcional dos resultados encontrados nesta tese pode contribuir para o entendimento da etiologia do pênfigo e o desenvolvimento de novas drogas e alvos terapêuticos para a doença. Novas investigações relevantes sobre o pênfigo e as vias de morte celular, além da apoptose, devem ser feitas para superar os desafios de compreensão da etiopatogênese do pênfigo.

Abstract: Pemphigus is a group of bullous autoimmune diseases that cause painful skin lesions. The diseases belonging to this group are characterized by acantholysis and the production of autoantibodies against cell adhesion proteins. Despite the pathogenic relevance of IgG autoantibodies in the acantholytic process, the exact mechanisms that lead keratinocytes to death remain unknown. Apoptosis has been suggested as a pathway playing an important role in some dermatoses such as pemphigus foliaceus (PF) and pemphigus vulgaris (PV), before or after loss of cell adhesion. Given the poorly understood underlying mechanisms that lead to keratinocyte death in pemphigus, we reviewed the literature for molecules and/or features involved in the 12 cell death pathways described by the Nomenclature Committee on Cell Death, occurring in patients with pemphigus, in cell lines, or in skin mini-organs treated with sera or IgG from patients with pemphigus or in an animal model of pemphigus. We found 61 studies mentioning 97 molecules involved in cell death pathways in pemphigus. Most of these investigations focused only on apoptosis, but four recent studies using TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling) assays and/or electron microscopy disqualified this pathway as an event prior to acantholysis. Next, we investigated in endemic PF, variants of genes whose products are involved in different cell death pathways. In this study, we found 10 associated variants (p<0.005) belonging to six cell death pathways: apoptosis; immunogenic cell death; necroptosis; necrosis; partanates and pyroptosis. We also investigated, in PV and in the endemic and sporadic forms of PF, variants in nuclear genes whose products encode subunits of the mitochondrial respiratory chain or their assembly factors. In this analysis, we found a variant in the gene of an essential component of respiratory chain complex I (ubiquinone oxidoreductase A1 subunit) and another of complex IV (cytochrome c oxidase heme assembly factor A) exclusively associated with endemic PF (p<0.005). In addition, we performed an ultrastructural characterization of the human skin mini-organ used to evaluate candidate proteins, followed by their identification in biopsies of endemic and sporadic PF. We found the complement C5a receptor 1 (C5aR1) increased (p<0.0001) in human skin mini-organ, as well as in biopsies of endemic and sporadic PF (p<0.0001). Furthermore, the C5a component of the complement (C5a) was increased in serum of PF and PV patients (p<0.0001). To assess one of the cell death pathways, we investigated the presence of neutrophil extracellular traps (NETs) in serum of PF and PV patients, but no significant differences were observed. A functional validation of the results found in this thesis may contribute to the understanding of the etiology of pemphigus and the development of new drugs and therapeutic targets for the disease. Further relevant investigations regarding pemphigus and cell death pathways beyond apoptosis must be conducted to overcome the challenges of understanding the etiopathogenesis of pemphigus.