Exendin-4, a Glucagon-Like Peptide 1 receptor agonist, protects cholangiocytes from apoptosis.

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Oggetto del lavoro (traduzione)

I colangiociti sono le cellule epiteliali che costituiscono l'albero biliare intra-epatico. Queste cellule sono il target di un'ampia serie di patologie, definite con il termine di colangiopatie. Pur se ad eziologie diverse, le colangiopatie hanno una caratteristica che le accomuna, cioè la progressione verso la distruzione dell'albero biliare, come conseguenza dell'alterazione della sopravvivenza dei colangiociti. In tali patologie, infatti, la morte per apoptosi prevale sulla capacità proliferativa compensatoria dei colangiociti stessi.

Attualmente non esiste alcuna terapia che sia efficace nel sostenere la sopravvivenza dei colangiociti. Abbiamo recentemente dimostrato che i colangiociti esprimono il recettore per il Glucagon-Like Peptide-1 (GLP-1R), la cui attivazione è in grado di stimolare la proliferazione delle cellule dell'albero biliare in risposta alla colestasi. L'agonista selettivo del GLP-1R, l'exendin-4, stimola la proliferazione delle cellule b pancreatiche e ne previene la morte per apoptosi. Infatti l'exendin-4 è stata di recente introdotta come nuovo farmaco per la terapia dei pazienti diabetici. L'obiettivo dello studio è stato quindi di verificare se l'exendin-4 è efficace nel prevenire la morte per apoptosi dei colangiociti. Per verificare tale ipotesi abbiamo seguito due strategie diverse, sia

in vitro che in vivo. In vitro, abbiamo testato se l'exendin-4 è in grado di prevenire l'apoptosi indotta dal glycochenodeoxycholic acid (GCDCA, un acido biliare citotossico); in vivo, gli animali sono stati sottoposti a legatura del coledoco (BDL) per una settimana e, successivamente, ad una singola iniezione intraportale di CCl₄, in assenza o presenza di un trattamento con exendin-4 per 3 giorni. Tale modello animale ricrea le anomalie tipiche delle colangiopatie nell'uomo, cioè una condizione di colestasi cronica e disregolazione del bilancio tra proliferazione e morte per apoptosi dei colangiociti.

Abbiamo osservato che l'exendin-4 previene la traslocazione mitocondriale di Bax, il rilascio del citocromo c e l'attivazione della caspasi 3 indotta dal GCDCA. L'inibitore selettivo di PI3K, ma non quello di cAMP/PKA o di Ca²⁺-CamKinase neutralizzavano l'effetto dell' exendin-4. In vivo, la somministrazione di exendin-4 preveniva l'aumento del numero di colangiociti positive al TUNEL e la perdita di dotti biliari osservata come conseguenza della BDL e della intossicazione con il CCl₄. Il nostro studio ha quindi dimostrato che l'exendin-4 previene l'apoptosi dei colangiociti sia in vitro che in vivo; tale effetto è dovuto alla capacità dell'exendin-4 di contrastare l'attivazione della via mitocondriale dell'apoptosi. Questi dati quindi supportano l'ipotesi che l'exendin-4 possa essere efficace nel rallentare la progression delle colangiopatie verso la duttopenia.

Editoriale della rivista a commento dello studio:

Beuers U, Goke B. GLP-1 analogues: a new therapeutic approach to prevent ductopenia in cholangiopathies? Gut 2009;58:902-903.

Job task

Cholangiocytes are the epithelial cells lining the intra-hepatic biliary tree. They are the target of a wide array of chronic diseases, collectively termed cholangiopathies. Such diseases are all characterized by the progression towards the progressive loss of cholangiocytes and bile ducts, an event that results from the dysregulation of cholangiocyte survival, with cell death by apoptosis prevailing over compensatory proliferation. Currently, no therapy is available to sustain cholangiocyte survival in the course of those disorders. We have recently shown that cholangiocytes express the Glucagon-Like Peptide-1 receptor (GLP-1R); its activation results in enhanced proliferative reaction to cholestasis. The GLP-1R selective agonist exendin-4 sustains pancreatic b -cell proliferation and prevents cell death by apoptosis. Exendin-4 is now employed in humans as a novel therapy for diabetes. The aim of the study was thus to verify whether exendin-4 is effective in preventing cholangiocyte death by apoptosis. To verify that hypothesis we followed an in vitro and in vivo approach. In vitro, we tested if exendin-4 is able to prevent apoptosis of cholangiocytes isolated from normal rats induced by glycochenodeoxycholic acid (GCDCA, a cytotoxic bile acid); in vivo, animals subjected to 1 week bile duct ligation (BDL) and to a single IP injection of CCl₄ were treated with exendin-4 for 3 days. Such an animal model recreates the abnormalities typical of cholangiopathies in humans, which are chronic cholestasis and dysregulation of the balance between cholangiocyte proliferation and death.   We found that exendin-4 prevented the GCDCA-induced Bax mitochondrial translocation, cytochrome c release and increase in caspase 3 activity. PI3K, but not cAMP/PKA or Ca²⁺-CamKinase inhibitors neutralized the effects of exendin-4. In vivo, exendin-4 administration prevented the increase in TUNEL positive cholangiocytes and the loss of bile ducts observed in BDL rats treated with CCl₄. Our study showed that exendin-4 prevents cholangiocyte apoptosis both in vitro and in vivo; such an effect is due to the ability of exendin-4 to counteract the activation of the mitochondrial pathway of apoptosis. These findings support the hypothesis that exendin-4 may be effective in relenting the progression of cholangiopathies towards ductopenia.

Editorial to the manuscript:

Beuers U, Goke B. GLP-1 analogues: a new therapeutic approach to prevent ductopenia in cholangiopathies? Gut 2009;58:902-903.

Referente:

Dr. Marco Marzioni

Ricercatore

Clinica di Gastroenterologia

Dipartimento di Patologia Molecolare e Terapie Innovative

Facoltà di Medicina e Chirurgia

tel. 0712206272

e-mail:m.marzioni@univpm.it