Противораковые препараты улучшили функцию кишечного барьера в модели болезни Крона

Болезнь Крона — хроническое воспалительное заболевание кишечника, при котором иммунная система атакует эпителиальную выстилку и повреждает кишечный барьер. Его восстановление уже связывали с длительной ремиссией и сниженным риском осложнений болезни Крона, однако существующие методы терапии не способствуют заживлению кишечного барьера, а вместо этого подавляют воспаление при обострении или рецидиве. Лишь около 20% пациентов достигают ремиссии при таком лечении. Ученые из США показали на мышах и кишечных органоидах, что ингибирование двух путей повреждения эпителия улучшает его функцию при болезни Крона. 

Воспаление кишечника смоделировали на мышах с двойным нокаутом виллина-1 и гельзолина — актинсвязывающих белков, которые в том числе поддерживают целостность эпителиального барьера кишечника и предотвращают апоптоз. Другая модель — мыши с оверэкспрессией фактора некроза опухоли (Tnf^ΔARE/+), ключевого медиатора воспаления. 
Гистоморфологический анализ выявил в обеих мышиных моделях характерные повреждения кишечного эпителия — атрофию ворсинок, их слияние и удлинение крипт, сопровождающееся утолщением мышечной оболочки.

Затем авторы получили энтероиды (органоиды из эпителия тонкого кишечника) из дистального отдела подвздошной кишки мышей и из биоптатов подвздошной кишки пациентов с болезнью Крона или здоровых добровольцев. Окрашивание пропидием иодида и фазово-контрастная микроскопия в сочетании с ингибированием разных путей клеточной гибели показали, что основным фактором гибели клеток кишечного эпителия служит некроптоз, а регенерация нарушена из-за хронического клеточного стресса. Это консервативный ответ на стрессовые условия, один из ключевых механизмов которого — подавление синтеза белка. 

Ученые проверили, можно ли смягчить патологию in vivo воздействием на стрессовый ответ или некроптоз. Мышам с нокаутом виллина-1 и гельзолина или с Tnf^ΔARE/+ вводили некростатин-1 — ингибитор RIPK1 и RIPK3, белков, которые участвуют в формировании некросомы. Другое протестированное средство — низкомолекулярный ингибитор клеточного стрессового ответа ISRIB, который связывает фактор инициации трансляции eIF2E и восстанавливает синтез белка в клетке.

Гистологический анализ подвздошной кишки мышей, получавших один из вариантов лечения, выявил значительное восстановление архитектуры слизистой оболочки. У животных наблюдалось менее выраженное слияние ворсинок, нормализовались размеры крипт и снижалась степень утолщения мышечной оболочки кишечника. 

К ингибиторам RIPK3 относятся несколько одобренных противораковых препаратов, включая пазопаниб и понатиниб. Авторы протестировали их на энтероидах мышей и пациентов с болезнью Крона, сравнив их воздействие с некростатином-1 и ISRIB. Во всех случаях препараты способствовали формированию крипт и повышали количество почкующихся энтероидов, а также снижали смертность эпителиальных клеток в них. Рабочая концентрация ISRIB составила 150 нМ, некростатина-1 — 10 мМ, пазопаниба — 0,5 мМ, понатиниба — 2 нМ (для противораковых препаратов это меньше, чем используемая при опухолях дозировка). При этом выраженность эффекта была сопоставимой во всех случаях.

Наконец, учеые подтвердили, что предложенное фармакологическое вмешательство восстанавливает целостность кишечного барьера. Для этого они измерили трансэпителиальное электрическое сопротивление (TEER) в энтероидах, полученных от пациентов.

Таким образом, хронический клеточный стресс и некроптоз — ключевые факторы дисфункции кишечного эпителия при болезни Крона, которые приводят к гибели клеток и нарушают регенерацию. Фармакологическое ингибирование некроптоза или клеточного стресса восстанавливает жизнеспособность эпителиальных клеток и целостность кишечного барьера, причем этого можно достичь с помощью уже одобренных для клинического применения противораковых препаратов. 

Органоиды из клеток пациентов позволили выделить два подтипа болезни Крона

Гранзим А как биомаркер воспалительных заболеваний кишечника