Elucidating the role of Nampt and Parp1 in chronic inflammatory skin diseases

Resumen

La psoriasis y la dermatitis atópica, o ezcema, son dos enfermedades no contagiosas de inflamación crónica en piel, cuya prevalencia es 0,1-3 % y 2-20 %, respectivamente. Su etiología no ha sido determinada, predispuestos genéticamente, numerosos factores ambientales pueden desencadenar la patología, estando también involucradas causas alérgicas e inmunitarias. Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) es un importante transportador de hidrógenos en reacciones redox que participa en más de 500 reacciones. NAD+ regula procesos celulares vitales, como el funcionamiento y el metabolismo mitocondrial, reacciones redox, respuesta inmunitaria e inflamación y daño en ADN, entre otras. NAMPT, la enzima limitante de la ruta de salvamento de NAD+, ha sido asociada a estrés oxidativo e identificada como un biomarcador universal de inflamación crónica, incluyendo psoriasis. Experimentos con líneas transgénicas de pez cebra que permiten el seguimiento de células inmunitarias y actividad transcripcional de NF B, nos permitió demostrar que NAD+ y sus precursores regulan la liberación de H2O2 por los queratinocitos y la inflamación en piel. Consecuentemente, la inhibición farmacológica de Nampt por FK-866, que induce depleción de NAD+, contrarrestó la síntesis de H2O2 por los queratinocitos. Utilizando como modelo de psoriasis el mutante spint1a, se encontró que presentan una mayor producción de H2O2 en la piel y daño en ADN. En este modelo, FK-866 redujo la síntesis de H2O2, la inflamación en piel, la dispersión de neutrófilos, la proliferación de queratinocitos y el daño en ADN, restaurando así la integridad epitelial, lo que se revirtió por NAD+. La depleción de NAD+ debe tener un impacto en la actividad enzimática de enzimas que dependen de NAD+ como cofactor. En este trabajo, se utilizaron varios inhibidores específicos de estas enzimas, demostrando que la inhibición de Parp1 por olaparib, veliparib o talazoparib, mostraba los mismos efectos que FK-866. Tanto FK-866 como olaparib restauraron la integridad epitelial en el mutante de la subunidad ?1a de la ATPasa transportadora de Na+/K+ (atp1b1a). En los mutantes spint1a, olaparib indujo daño en ADN y redujo la muerte celular y la PARilación. Llamativamente, los compuestos eliminadores de ROS también funcionaron. Este resultado junto con el mayor daño en ADN nos condujo a hipotetizar que parthanatos, una muerte celular dependiente de PARP1 tras un importante daño en ADN, ocurría en los agregados cutáneos. De acuerdo con la hipótesis, un inhibidor de la traslocación de AIFM1 de la mitocondria al núcleo, un paso fundamenta en parthanatos, mostró los mismos resultados que la inhibición de Nampt y Parp1 en los mutantes spint1a. En datos transcriptómicos de humano comparando piel sana y de pacientes psoriáticos o dermatitis atópica, encontramos un perfil de expresión alterado en genes que codifican enzimas clave en las rutas de NAD+ de salvamento, Preiss-Handler y de novo en tejidos lesionados en comparación con tejidos sin lesión o sanos. De forma similar, encontramos un perfil de expresión alterado en genes que codifican enzimas implicadas en el metabolismo de PAR y parthanatos. El perfil de expresión de genes involucrados en el metabolismo de NAD+, PAR y parthanatos correlacionan con genes marcadores inflamatorios de cada enfermedad, de acuerdo con su respuesta de linfocitos TH. Adicionalmente, análisis en HPLC-MS de suero de pacientes de psoriasis indicaron que los respondedores a fototerapia (PUVA) presentaban menores niveles de NAD+, relación NAD+/NADH y SAM antes del tratamiento que se normalizaban tras este, pudiendo ser potencialmente utilizado como biomarcadores séricos para predecir la respuesta a la fototerapia. Finalmente, confirmamos una acumulación a nivel proteico de Nampt y PAR en el núcleo de queratinocitos en lesiones psoriáticas. Colectivamente, el metabolismo de NAD+ y PAR podrían representar nuevas dianas terapéuticas para la psoriasis y probablemente otras enfermedades de inflamación crónica en piel.