Активация митофагии снижает тяжесть фиброза легких

Нарушения работы митохондрий характеризуются снижением синтеза АТФ и накоплением активных форм кислорода (АФК). Существует все больше свидетельств тому, что работа митохондрий нарушается при заболеваниях дыхательной системы. Идиопатический легочных фиброз — тяжелое заболевание, развивающееся в результате неоднократных повреждений эпителия альвеол и неправильного восстановления. При идиопатическом легочном фиброзе поврежденные митохондрии накапливаются в клетках AT2, которые играют роль стволовых в альвеолах. В них также нарушена митофагия и снижена экспрессия гена PINK1, который, как и Parkin, участвует в контроле качества митохондрий. У мышей с делецией Pink1 митохондрии увеличены, их работа нарушена, часто развивается фиброз.

Белок USP30 представляет собой универсально экспрессируемую деубиквитиназу, которая преимущественно локализуется на внешней мембране митохондрий и снимает опосредованное Parkin убиквитинирование, тем самым выполняя функцию ключевого негативного регулятора митофагии. Неизвестно, играет ли USP30 роль в заболеваниях легких. Исследователи из Китая показали, что USP30 является хорошей терапевтической мишенью при заболеваниях легких, таких как идиопатический легочный фиброз и пневмония.

Авторы повторно проанализировали транскриптомные данные легких с фиброзом и показали, что транскрипты относились к окислительному фосфорилированию, аэробному дыханию и синтезу АТФ, сопряженному с транспортом электронов, что говорит о вовлеченноти митохондрий в процессы, происходящие в легких. Более того, уровни экспрессии PINK1 и PRKN отрицательно коррелировали с экспрессией фибриллярного коллагена. При фиброзе активность митофагии снижалась в эпителиальных, эндотелиальных и иммунных клетках.

Исследователи предположили, что усиление митофагии может подавить фиброз. Чтобы проверить это предположение, они получили мышей с нокаутом Usp30. Мыши Usp30-/- росли и развивались без нарушений. У них вызывали фиброз блеомицином. Мыши с делецией теряли меньше веса, чем мыши дикого типа, фиброз у них был менее выраженным. У мышей с нокаутом митофагия более активна и в норме, и после воздействия блеомицина.

Секвенирование РНК единичных ядер в легких, поврежденных блеомицином, показало, что Usp30 экспрессируется во всех типах клеток. Его нокаут снижал число пролиферирующих фибробластов.

Ранее было показано, что у пациентов с фиброзом и у мышей Pink1-/- митохондрии в AT2-клетках раздуты и увеличены. При нокауте Usp30 митохондрии в этих клетках были меньше, но их количество значимо не менялось. Митофагия была активнее в клетках с нокаутом по сравнению с контрольными. В клетках AT2 с нокаутом Usp30 наблюдалась повышенная экспрессия Ppargc1a — главного регулятора митохондриального биогенеза — и более высокие уровни экспрессии митохондриальных генов. Уровень окислительного фосфорилирования также был выше. Делеция Usp30 подавляла индуцируемый блеомицином апоптоз, снижая уровень белка VDAC1.

В клетках AT2 с нокаутом Usp30 были умеренно повышены уровни АФК. При воздействии блеомицина уровни митохондриальных АФК временно повышались, а затем снижались. Нокаут Usp30 значимо не влиял на фибробласты и макрофаги.

Авторы получали мышей с нокаутом Usp30 в AT2 клетках. Делеция защищала их от фиброза, вызванного блеомицином. Затем мышей заражали вирусом гриппа H1N1, легкие собирали и анализировали. Мыши Usp30-/- были менее подвержены заражению. У них в клетках активнее проходила митофагия. Уровни митохондриальных АФК у них возрастали после заражения, но потом снижались. Вирусная нагрузка не отличалась у мышей с нокаутом и дикого типа.

У мышей с делецией Usp30 в клетках AT2 вес снижался не так заметно после заражения, как у мышей дикого типа. У них было меньше воспалительных клеток и ниже уровень апоптоза.

Авторы опробовали MF094 — коммерчески доступный ингибитор USP30. Он подавлял индуцируемый блеомицином апоптоз клеток AT2 дозозависимым образом. Введение MF094 мышам снижало тяжесть фиброза и инфекции при заражении вирусом гриппа.

Таким образом, усиление митофагии путем воздействия на USP30 может открыть терапевтический путь для улучшения восстановления и регенерации альвеол, а также для смягчения хронических и острых альвеолярных заболеваний, включая идиопатический фиброз легких и пневмонию, вызванную вирусом гриппа.

Митофагия участвует в резистентности клеток острого миелоидного лейкоза к терапии