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La linaclotide sembra promettente per i pazienti con fibrosi cistica

La ricerca suggerisce che il linaclotide aumenta la secrezione di bicarbonato nella fibrosi cistica.

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Il Bicarbonato è una sostanza importante nel nostro sistema digestivo, soprattutto nel duodeno, che è la prima parte dell'intestino tenue. Lo stomaco rilascia contenuti molto acidi nel duodeno, e il bicarbonato aiuta a neutralizzare questa acidità. Questa azione protegge le cellule che rivestono l'intestino dai danni e crea un ambiente adatto per gli enzimi che aiutano a digerire il cibo.

Nelle persone con fibrosi cistica (FC), una condizione genetica, la Secrezione di bicarbonato è spesso ridotta. Questo porta a vari problemi intestinali, inclusa la malnutrizione. Nella FC, la proteina responsabile del trasporto degli ioni cloruro e bicarbonato, nota come CFTR, è difettosa. Questo è un problema centrale per le persone con questa malattia perché influisce sulla loro capacità di secreto il bicarbonato nell'intestino.

Linaclotide e i Suoi Effetti

La linaclotide è un farmaco approvato per trattare alcuni tipi di stitichezza. Funziona in modo simile a una tossina prodotta da un batterio chiamato Escherichia coli. Sia la linaclotide che questa tossina si legano a specifici recettori nell'intestino, portando a un aumento della secrezione di cloruro e all'inibizione dell'assorbimento di sodio. Questo crea un cambiamento nel bilanciamento degli ioni nell'intestino, che può influenzare il movimento dei fluidi e, a sua volta, aiutare la funzione Intestinale.

Data la sua meccanica, i ricercatori si sono chiesti se la linaclotide potesse anche influenzare la secrezione di bicarbonato nel duodeno, specialmente nelle persone con FC. Per indagare questo, sono stati condotti una serie di esperimenti.

Esperimenti sulla Secrezione di Bicarbonato

Negli esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato sia modelli animali, in particolare topi, che campioni umani. Hanno misurato la secrezione di bicarbonato nel duodeno per vedere come la linaclotide influenzasse questo processo.

Studi sui Topi

Nei topi, i ricercatori hanno scoperto che somministrando la linaclotide si otteneva un aumento significativo della secrezione di bicarbonato a certe concentrazioni. Hanno osservato che dosi basse di linaclotide aumentavano i livelli di bicarbonato in modo sostenuto, mentre dosi più basse mostrano solo un breve rialzo.

Inoltre, i ricercatori hanno confrontato gli effetti della linaclotide con quelli della tossina enterotossica termostabile, nota come STa, che era stata precedentemente dimostrata per migliorare la secrezione di bicarbonato. I risultati hanno indicato che la linaclotide stimolava la secrezione di bicarbonato proprio come faceva STa, suggerendo una possibile via terapeutica.

Studi Umani

Sono stati condotti studi umani utilizzando biopsie endoscopiche da individui senza problemi noti che influenzano il loro equilibrio acido-base. Anche la linaclotide ha stimolato la secrezione di bicarbonato in questi campioni umani. Sebbene l'aumento della secrezione di bicarbonato fosse significativo, non c'era un cambiamento notevole nella corrente elettrica misurata, indicando meccanismi distinti rispetto al modello murino.

CFTR e Secrezione di Bicarbonato

Un focus significativo è stato posto sulla comprensione se le azioni della linaclotide dipendessero dalla proteina CFTR. Negli esperimenti in cui l'attività di CFTR era bloccata con un inibitore specifico, i ricercatori hanno scoperto che la linaclotide stimolava comunque la secrezione di bicarbonato, indicando che i suoi effetti non dipendevano da CFTR. Questo suggerisce che la linaclotide potrebbe fornire benefici per i pazienti con FC che hanno CFTR disfunzionale.

Vie Alternative

Per approfondire, i ricercatori hanno esplorato la possibilità che un altro trasportatore, noto come DRA, potesse giocare un ruolo nella secrezione di bicarbonato stimolata dalla linaclotide. DRA è uno scambiatore cloruro/bicarbonato che potrebbe essere cruciale in questo processo, specialmente quando CFTR non è funzionante. Gli esperimenti hanno mostrato che bloccando DRA si riduceva la secrezione di bicarbonato indotta dalla linaclotide, consolidando la sua importanza.

Cambiamenti nell'Espressione di DRA

I ricercatori hanno cercato di capire se la linaclotide influenzasse l'espressione di DRA nelle cellule intestinali. Negli esperimenti in cui le cellule intestinali umane erano stimolate con linaclotide, hanno trovato che l'espressione di DRA sulla superficie cellulare aumentava. Questo aumento potrebbe aiutare a spiegare come la linaclotide sollevi i livelli di bicarbonato nel duodeno.

In assenza di CFTR, la presenza di linaclotide appariva potenziare la capacità di DRA di trasportare bicarbonato attraverso la membrana cellulare. Questo suggerisce che in condizioni in cui CFTR non funziona, potenziare l'attività di DRA potrebbe essere una strategia benefica.

Livelli di pH e Trasporto di Bicarbonato

La regolazione del pH intracellulare (pHi) è anche cruciale per il trasporto di bicarbonato. Quando l'attività di CFTR è stata bloccata, il pH intracellulare aumentava, il che portava a un maggior traffico di DRA verso la membrana, suggerendo che il pHi gioca un ruolo significativo nel trasporto di bicarbonato. Un aumento di pHi potrebbe indurre le cellule a incrementare il trasporto di bicarbonato come meccanismo compensativo.

Implicazioni per i Pazienti con Fibrosi Cistica

Per le persone con FC, i risultati implicano che la linaclotide potrebbe servire come trattamento alternativo per affrontare questioni relative alla secrezione di bicarbonato. Poiché può stimolare il trasporto di bicarbonato attraverso DRA, rappresenta un'opzione terapeutica potenziale per migliorare la salute intestinale nei pazienti con FC.

È importante notare che il potenziamento della secrezione di bicarbonato da parte della linaclotide potrebbe aiutare ad alleviare i sintomi correlati alla malassorbimento e migliorare la salute digestiva complessiva. Questo è particolarmente prezioso per i pazienti con FC che spesso sperimentano complicazioni legate al loro sistema gastrointestinale.

Conclusione

In sintesi, la ricerca indica che la linaclotide può stimolare la secrezione di bicarbonato nel duodeno, indipendentemente dalla funzione di CFTR. Questa azione sembra coinvolgere il trasportatore DRA ed è influenzata dai livelli di pH intracellulare. I potenziali benefici della linaclotide per i pazienti con fibrosi cistica sono notevoli, poiché il farmaco potrebbe rappresentare un nuovo modo per aumentare la secrezione di bicarbonato e migliorare la funzione digestiva per coloro colpiti da questa condizione difficile.

Ulteriori studi sono necessari per comprendere pienamente i meccanismi coinvolti e per esplorare come la linaclotide possa essere integrata nei piani di trattamento per i pazienti con FC e altri con problemi digestivi simili. I risultati suggeriscono nuove promettenti vie per migliorare la salute intestinale e gestire i sintomi in condizioni in cui la secrezione di bicarbonato potrebbe essere compromessa.

Fonte originale

Titolo: Key role of down-regulated in adenoma (SLC26A3) chloride/bicarbonate exchanger in linaclotide-stimulated intestinal bicarbonate secretion upon loss of CFTR function

Estratto: Duodenal bicarbonate secretion is critical to epithelial protection, nutrient digestion/absorption and is impaired in cystic fibrosis (CF). We examined if linaclotide, typically used to treat constipation, may also stimulate duodenal bicarbonate secretion. Bicarbonate secretion was measured in vivo and in vitro using mouse and human duodenum (biopsies and enteroids). Ion transporter localization was identified with confocal microscopy and de novo analysis of human duodenal single cell RNA sequencing (sc-RNAseq) datasets was performed. Linaclotide increased bicarbonate secretion in mouse and human duodenum in the absence of CFTR expression (Cftr knockout mice) or function (CFTRinh-172). NHE3 inhibition contributed to a portion of this response. Linaclotide-stimulated bicarbonate secretion was eliminated by down-regulated in adenoma (DRA, SLC26A3) inhibition during loss of CFTR activity. Sc-RNAseq identified that 70% of villus cells expressed SLC26A3, but not CFTR, mRNA. Loss of CFTR activity and linaclotide increased apical brush border expression of DRA in non-CF and CF differentiated enteroids. These data provide further insights into the action of linaclotide and how DRA may compensate for loss of CFTR in regulating luminal pH. Linaclotide may be a useful therapy for CF individuals with impaired bicarbonate secretion.

Autori: Zachary M Sellers, J. B. Sarthi, A. M. Trumbull, S. M. Abazari, V. van Unen, J. E. Chan, Y. Jiang, J. Gammons, M. O. Andrerson, O. Cil, C. Kuo

Ultimo aggiornamento: 2024-04-22 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.05.05.539132

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.05.05.539132.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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