Studi recenti suggeriscono che l’infiammazione polmonare in FC potrebbe essere normalizzata, almeno in parte, interferendo con il metabolismo degli sfingolipidi (SLs, elementi strutturali della membrana cellulare), che sono noti svolgere un ruolo critico nella patogenesi di molte malattie polmonari. Grazie ad un precedente progetto FFC, abbiamo dimostrato che il farmaco n-butil deossinoirimicina (NB-DNJ, miglustat) produce un effetto anti-infiammatorio in vitro e in vivo, riduce l’accumulo dello SL ceramide indotto da P.aeruginosa e corregge la funzione della proteina mutata CFTR F508del. Ma l’attività del miglustat su differenti enzimi coinvolti nel metabolismo degli SLs potrebbe avere effetti collaterali indesiderati, diminuendone l’efficacia. Quindi occorre sviluppare nuovi composti sempre più specifici e, possibilmente con effetti avversi limitati. I nostri risultati preliminari, ottenuti utilizzando diversi inibitori di enzimi del metabolismo degli SLs, suggeriscono che l’enzima β-glucocerebrosidasi non lisosomiale (GBA2) potrebbe essere almeno uno dei bersagli dell’effetto anti-infiammatorio del miglustat. Proponiamo di studiare una relazione tra struttura ed attività (SAR) di questi composti, come possibili anti-infiammatori che modulino gli SLs. Analoghi di AMP-DNJ verranno inizialmente valutati in linee cellulari bronchiali per il loro effetto sulla trascrizione della principale chemochina IL-8, come marcatore di risposta infiammatoria all’infezione da P. aeruginosa, e sulla modulazione di ceramidi. I derivati più promettenti saranno poi valutati in colture primarie delle vie respiratorie dei pazienti FC in termini di : i) espressione di geni chiave coinvolti nella risposta infiammatoria a P. aeruginosa, ii) livello di stress ossidativo e analisi di lipidi biologicamente attivi e iii) funzione difettosa della proteina CFTR F508del. Gli analoghi che risulteranno efficaci in colture primarie FC saranno poi analizzati in modelli murini di infezione polmonare da P. aeruginosa. Questa ricerca avrà ricadute che potrebbero in futuro rappresentare il punto di partenza per la scoperta di nuovi farmaci.
Recent findings suggest that the CF pathophysiology may be at least partly corrected by interfering with sphingolipid (SL) metabolism, already known to play a crucial role in the pathogenesis of several lung diseases. Under a previous FFC grant we demonstrated that the iminosugar, N-butyl deoxynojirimycin (NB¬DNJ, miglustat) produces an anti-inflammatory effect in vitro and in vivo, reduces the P. aeruginosa-induced immunoreactive ceramide expression and restores the defective F508del CFTR function. Miglustat inhibits different enzymes involved in SL metabolism that could lead to eventual off-target effects, raising concerns about the efficacy of the treatment. Therefore we need to facilitate the design of more potent derivatives with high potential as therapeutic agents for CF lung disease. Our preliminary results, using inhibitors of different enzymes of SL metabolism, suggest that non¬lysosomal glucosylceramidase (GBA2) could be at least one of the molecular targets of the anti¬inflammatory effect of miglustat. A library of neoglycoconjugates derived from the lead compound deoxynojirimycin with an adamantane (AMP-DNJ) mojety, has been synthesized and shown to enable efficient modulation of their biological activity. This study is aimed at performing a SAR on these compounds as anti¬inflammatory agents by modulating SLs. The AMP-DNJ derivatives will be tested in bronchial cell lines for their effect on expression of the main chemokine IL-8, as primary read-out system of inflammatory response to P. aeruginosa, and modulation of intracellular ceramides. The most promising derivatives will be then tested in CF primary human airway cells grown at ALI for their effect on: i) expression of key genes involved in the inflammatory response to P.aeruginosa; ii) the level of oxydative stress /inflammation and bioactive lipid metabolism (lipidomics as analysed by LC-MS ) and iii) rescue of F508del-CFTR function. Selected compounds shown to be the most effective anti-inflammatory molecules in CF primary cells will be tested in murine lung models infected with P.aeruginosa, in term of lung inflammation and infection. The anticipated output of this study is to develop powerful DNJ derivatives that could provide novel therapeutic options for CF lung inflammation.
