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Martí Rodrigo, Alberto
Esplugues Mota, Juan Vicente (dir.); Blas García, Ana (dir.) Departament de Farmacologia |
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Aquest document és un/a tesi, creat/da en: 2019 | |
In the last decades, the use of combined antiretroviral therapies (cART) has
become human immunodeficiency virus (HIV) infection in a chronic disease.
Thus, current clinical criteria to select the best antiviral combinations mainly rely
on the safety of each drug in for life-therapeutic regimens.
In this doctoral thesis, the involvement of several antiretrovirals in the progression
of both acute and chronic liver damage was studied. First of all, we assessed the
mitochondrial disturbances which lead to the clinical toxicity of the nucleosideanalogue
reverse transcriptase inhibitors Abacavir (ABC) and Didanosine (ddI) in
hepatocytes. We described how these molecules, at clinical doses, undermined
the mitochondrial function by inhibiting complexes I and III of the electron
transport chain without affecting cellular viability. However, these drugs became
cytotoxic in hepatocytes...
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In the last decades, the use of combined antiretroviral therapies (cART) has
become human immunodeficiency virus (HIV) infection in a chronic disease.
Thus, current clinical criteria to select the best antiviral combinations mainly rely
on the safety of each drug in for life-therapeutic regimens.
In this doctoral thesis, the involvement of several antiretrovirals in the progression
of both acute and chronic liver damage was studied. First of all, we assessed the
mitochondrial disturbances which lead to the clinical toxicity of the nucleosideanalogue
reverse transcriptase inhibitors Abacavir (ABC) and Didanosine (ddI) in
hepatocytes. We described how these molecules, at clinical doses, undermined
the mitochondrial function by inhibiting complexes I and III of the electron
transport chain without affecting cellular viability. However, these drugs became
cytotoxic in hepatocytes when they were combined with clinical doses of
acetaminophen, whose hepatotoxicity also involves the mitochondria.
The second part of this study was aimed to describe the implication of the anti-
HIV therapy in the onset and progression of chronic liver disease. After testing
several drugs in a mouse model of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD), we
focused on Efavirenz (EFV) and Rilpivirine (RPV), both non-nucleoside analogue
reverse transcriptase inhibitors (NNRTI), because they exerted an unexpected
and surprising anti-adipogenic, anti-inflammatory and anti-fibrogenic effect in the
liver. To further analyse this effect, we performed both mouse models of CCl4-
induced liver fibrosis and in vitro studies with hepatocytes and hepatic stellate
cells (HSC). In this case, we were able to reproduce the RPV-induced
hepatoprotective effects observed in the rest of animal models, confirming that
this drug exerts a striking anti-inflammatory and anti-fibrotic role in the liver.
Additionally, we described that this effect is directly mediated by a selective
induction of apoptosis in HSC, which depends on the activation of the
transcription factor STAT1 in these cells. At the same time, the secretome of
RPV-induced apoptotic HSC activates an intense regenerative response in the
liver mediated by STAT3 activation in hepatocytes.
Considering that there is no cure for either NALFD or liver fibrosis, the relevance
and the clinical applicability of this study is evident. We defend the utilization of
RPV in all those HIV-infected patients with special susceptibility to liver disease.
Furthermore, we also propose RPV as a potential anti-fibrotic drug, whose
effectivity should be tested in patients with chronic liver disease in the next future.
Finally, we encourage the scientific community to deeply explore the role of JAKSTAT1
and 3 in the different cell subsets within the liver, as well as in other
organs, as key targets to therapeutically manage different fibrotic disorders.Durante las últimas décadas, la utilización de terapias antirretrovirales
combinadas para combatir la infección por el virus de la inmunodeficiencia
humana (VIH) ha convertido esta enfermedad en una patología crónica. Por ello,
en la actualidad, la morbimortalidad asociada a los pacientes infectados por VIH
está fundamentalmente relacionada con el envejecimiento, ciertamente
acelerado en comparación con la población general, y con el efecto tóxico
crónico tanto de la propia infección vírica como de la terapia antiviral. Así pues,
el principal criterio clínico para la elección de unos fármacos antirretrovirales u
otros es su seguridad en terapias administradas de por vida.
En la presente tesis doctoral se estudió la implicación de ciertos fármacos anti-
VIH en la evolución de la enfermedad hepática aguda y crónica, así como los
mecanismos celulares y moleculares responsables. En primer lugar, se
estudiaron, a través de modelos in vitro, los mecanismos moleculares
subyacentes a la toxicidad mitocondrial que presentan diversos fármacos de la
familia de inhibidores de transcriptasa inversa análogos de nucleósidos (ITIAN),
especialmente Abacavir (ABC) y Didanosina (ddI), en hepatocitos. De esta
manera, describimos por primera vez como estos fármacos, a dosis clínicas, son
capaces de reducir la actividad de los complejos I y III de la cadena de transporte
de electrones mitocondrial y el consumo de oxígeno celular sin llegar a alterar
significativamente su viabilidad. Sin embargo, cuando ABC y ddI se
administraron en combinación con dosis clínicas de paracetamol, otro conocido
fármaco hepatotóxico cuyo mecanismo también implica afectación mitocondrial,
se observó una clara disminución de la viabilidad celular de los hepatocitos, con
un significativo aumento de los niveles de especies reactivas de oxígeno y
disminución de los niveles endógenos de glutatión. Cabe destacar que la
combinación de estos ITIAN con otros fármacos cuya hepatotoxicidad no implica
tan directamente a la mitocondria no produjo estos efectos citotóxicos.
El objetivo principal de la segunda parte de esta tesis fue estudiar la implicación
de la terapia anti-VIH en la iniciación y progresión de la enfermedad hepática
crónica. Para ello, en primer lugar, se llevaron a cabo un modelo nutricional de
enfermedad de hígado graso no alcohólico (EHGNA) y diversas variantes del
modelo clásico de fibrosis hepática inducida por tetracloruro de carbono en ratón.
Durante la duración de los distintos modelos, distintos grupos experimentales
fueron tratados diariamente, por vía oral, con dosis clínicas de distintos fármacos
antirretrovirales. Paralelamente a los modelos in vivo, se llevaron a cabo cultivos
in vitro de hepatocitos y células estrelladas hepáticas, que fueron tratadas con
nuestros fármacos a dosis clínicamente relevantes.
Como resumen de los datos obtenidos, podemos afirmar que, de entre los
fármacos testados, Efavirenz (EFV) y Rilpivirina (RPV), pertenecientes a la
familia de los inhibidores de la transcriptasa inversa no análogos de nucleósidos,
ejercieron un inesperado e intenso efecto antiadipogénico, antiinflamatorio y
antifibrogénico en nuestros modelos de EHGNA. Si bien el efecto
antiadipogénico no queda completamente caracterizado en este estudio, sí que
observamos una clara regulación de PPARγ y LXRβ en respuesta tanto a EFV
como a RPV, que se traduce en una profunda reducción de la infiltración grasa
en hígado. Además, el efecto antiinflamatorio de ambos fármacos parece estar
claramente mediado por una inactivación de NF- 𝜅��𝜅��B y del inflamasoma NLRP3
así como a una disminución de la infiltración hepática de neutrófilos y
macrófagos, ambas células directamente implicadas en la respuesta inmune
innata.
El efecto ejercido por RPV se reprodujo también en diversos modelos de fibrosis
hepática inducida por CCl4, en los cuales fue capaz de disminuir la progresión
del daño crónico y, además, contrarrestar dicha progresión cuando se administró
en animales con fibrosis ya establecida. Podemos afirmar en este punto que el
efecto hepatoprotector de RPV es independiente del tipo de daño producido en
el hígado y se basa, fundamentalmente, en su capacidad para inducir
selectivamente apoptosis en células estrelladas hepáticas a través de la
activación directa del factor de transcripción STAT1. Además, RPV induce una
respuesta regenerativa en hepatocitos, mediada por la activación de STAT3
inducida por el secretoma de las células estrelladas apoptóticas en respuesta a
RPV, pero no por otros estímulos proapoptóticos independientes de STAT1.
Cabe destacar que el efecto de RPV in vitro desapareció al silenciar STAT1 y
que, además, este efecto se reprodujo en células estrelladas hepáticas primarias
humanas.
Considerando la enorme incidencia de enfermedad hepática crónica en la
sociedad actual y la ausencia de fármacos capaces de combatirla, defendemos,
a través de este estudio, la posible utilización terapéutica de RPV como fármaco
hepatoprotector y antifibrótico. Puesto que su seguridad a largo plazo viene dada por su uso clínico como antirretroviral, su posicionamiento clínico requeriría
únicamente de estudios confirmatorios en pacientes con enfermedad hepática
crónica. De confirmarse este efecto terapéutico, supondría no solo un gran
avance clínico, sino un nuevo enfoque en el desarrollo de estrategias
antifibróticas cuya aplicabilidad iría más allá de la fibrosis hepática, pudiendo
extenderse su estudio a trastornos fibróticos en otros órganos como riñón,
pulmón, corazón o páncreas, entre otros.
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