Η παχυσαρκία είναι μία παθολογική κατάσταση που οφείλεται στη συσσώρευση λίπους στον οργανισμό. Έχει δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου συμπεριλαμβανομένης της καθυστέρησης της δερματικής τραυματικής επούλωσης, όπως έχει διαπιστωθεί σε ανθρώπους και τρωκτικά.
Η τραυματική επούλωση είναι μία ιδιαίτερα πολύπλοκη διαδικασία, η πραγματοποίηση της οποίας επιτελείται με τη συνεργασία πολλών κυτταρικών πληθυσμών και παραγόντων. Αποτελείται από τρία διακριτά αλλά επικαλυπτόμενα στάδια, τα οποία είναι η φλεγμονή, η επαναεπιθηλιοποίηση και η αναδόμηση. Παράταση ή κώλυμα σε οποιοδήποτε σταδίο συνεπάγεται καθυστερημένη τραυματική επούλωση ή χρόνιo μη επουλωτικό τραύμα.
Η φάση της φλεγμονής ρυθμίζεται από ποικίλλους παράγοντες, με έναν από αυτούς να αποτελεί η εκλυτική ορμόνη της κορτικοτροπίνης (CRH), ο κύριος ρυθμιστής του υποθαλαμικού-υποφυσιακού-επινεφριδιακού άξονα (HPA). Η ενεργοποίηση του άξονα έχει ως αποτέλεσμα την έκλυση από τον φλοιό των επινεφριδίων των γλυκοκορτικοειδών, τα οποία έχουν ισχυρή αντιφλεγμονώδη δράση. Η CRH και οι υποδοχείς της έχουν βρεθεί εκτός του κεντρικού νευρικού συστήματος σε πληθώρα περιφερικών ιστών και οργάνων, συμπεριλαμβανομένου του δέρματος. Σε προηγούμενες μελέτες μας έχουμε δείξει, ότι η CRH και οι υποδοχείς της εκφράζονται επίσης σε τραυματισμένο δέρμα, αλλά ο ρόλος τους στη δερματική τραυματική επούλωση δεν έχει εξακριβωθεί πλήρως.
Η δεϋδρο-επιανδροστερονη (DHEA) αποτελεί μία επινεφριδιακή ορμόνη με νευροστεροειδείς και ανοσορυθμιστικές ιδιότητες και η οποία έχει πρόσφατα ταυτοποιηθεί ως ένας νέος προσδέτης για τους υποδοχείς TrkA του νευρικού αυξητικού παράγοντα (nerve growth factor, NGF). Η χορήγηση DHEA έχει δειχθεί να έχει ευεργετικά αποτελέσματα σε μοντέλα φλεγμονής ποντικών συμπεριλαμβανομένης και της ελάττωσης της φλεγμονής και καταστροφής του ιστού, η οποία προκαλείται από δερματικό θερμικό τραυματισμό. Επιπρόσθετα, τοπική εφαρμογή της DHEA έχει δειχθεί να βελτιώνει σημαντικά τη διαδικασία της δερματικής γήρανσης. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει επίσης ότι επίδραση της DHEA σε ανθρώπινα κερατινοκύτταρα, τα προστατεύει από απόπτωση μέσω ενεργοποίησης μεμβρανικών σηματοδοτικών μονοπατιών. Οι μελέτες αυτές υποδεικνύουν ότι η DHEA είναι ένα ενδιαφέρον μόριο με πιθανές κλινικές χρήσεις σε διάφορες παθολογικές καταστάσεις του δέρματος. Παρόλα αυτά, η χρήση της DHΕA περιορίζεται λόγω του άμεσου μεταβολισμού της σε ανδρογόνα και οιστρογόνα. Για το λόγο αυτό έχει γίνει προσπάθεια να αναπτυχθούν συνθετικά ανάλογά της τα οποία στερούνται τις ενδοκρινικές ιδιότητες της. Πρόσφατα, ένα ανάλογο της DHEA έχει συντεθεί (BNN27 (Patent number: WO 2008/155534)), το οποίο δεν μπορεί να μετατραπεί σε οιστρογόνα ή ανδρογόνα. Το BNN27, μία μικρονευροτροφίνη όπως ονομάζεται, έχει όχι μόνο νευροπροστατευτκές ιδιότητες αλλά και ισχυρές ανοσορυθμιστικές.
Με βάση τα παραπάνω, στόχος της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της δράσης των νευροπεπτιδίων του στρες και των νευροστεροειδών στην δερματική τραυματική επούλωση φυσιολογικών και παχύσαρκων μυών. Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν μύες αγρίου τύπου και μύες με ανεπάρκεια στο γονίδιο του εκλυτικού παράγοντα της κορτικοτροπίνης (Crh -/-). Μετά το πέρας τριών μηνών που διήρκησε το πρωτόκολλο παχυσαρκίας πραγματοποιήθηκε διαμπερές τραύμα στη ράχη των μυών και παράλληλη χορήγηση BNN27 για τρεις μέρες. Στη συνέχεια, έγιναν μετρήσεις του λιπώδους ιστού, της προσληψης τροφής και της περιοχής του τραύματος. Επιπλέον, μελετήθηκαν παράγοντες που επηρεάζουν ή/και επάγονται ή αναστέλλονται κατά την τραυματική επούλωση όπως κυτοκίνες, οι υποδοχείς του νευροστεροειδούς και του νευρικού αυξητικού παράγοντα, το κολλαγόνο και τέλος η ιστολογία του τραυματισμένου δέρματος.
Τα ζώα αγρίου τύπου που ακολούθησαν την πλούσια σε λιπαρά οξέα διατροφή (HFD) είχαν μεγαλύτερη συσσώρευση λιπώδους ιστού και μεγαλύτερο μέγεθος αδιποκυττάρων συγκριτικά με τα ζώα που λάμβαναν την κανονική τροφή τρωκτικών (SC). Παραδόξως, δεν υπήρχε κάποια στατιστικώς σημαντική διαφορά στη διαδικασία της τραυματικής επούλωσης μεταξύ των ομάδων. Αξιοσημείωτη παρατήρηση είναι οτι η ομάδα που έλαβε την SC αλλά όχι το ΒΝΝ27 παρουσιάζει τάση για ταχύτερη τραυματική επούλωση συγκριτικά με τις άλλες ομάδες. Τα επίπεδα του κολλαγόνου ήταν μειωμένα στην ομάδα ζώων που τρέφονταν με HFD. Τα επίπεδα των κυτοκινών δεν εμφάνισαν κάποια στατιστικώς σημαντική διαφορά μετά από 3 ημέρες χορήγησης του ΒΝΝ27. Η παχυσαρκία επάγει την έκφραση του υποδοχέα TrkA, στον οποίο συνδέεται με την μεγαλύτερη συγγένεια το BNN27.
Αναφορικά με τα πειράματα που διεξήχθησαν για τη διερεύνηση της συνεισφοράς των νευροπεπτιδίων του στρες βρέθηκε οτι η έλλειψη της CRH οδηγεί σε μείωση της πρόσληψης τροφής όπως και των επιπέδων γλυκόζης νηστείας μετά το πέρας του πρωτοκόλλου της παχυσαρκίας. Επιπλέον, η έλλειψή της αυξάνει σημαντικά τα επίπεδα του κολλαγόνου στον τραυματισμένο ιστό.
Συνοπτικά, τα αποτελέσματά μας επιβεβαιώνουν την επιβλαβή επίδραση της παχυσαρκίας στη δερματική τραυματική επούλωση και ταυτόχρονα προτείνουν ότι το ΒΝΝ27 επιβραδύνει τη διαδικασία. Σε προηγούμενες μελέτες μας έχουμε δείξει ότι η έλλειψη της CRH επιταχύνει την τραυματική επούλωση σε φυσιολογικά ζώα, φαινόμενο όμως που δεν παρατηρείται σε ζώα που έχουν λάβει τη HFD. Παρόλα αυτά η έλλειψη της CRH φαίνεται να επιδρά ευεργετικά σε άλλους παράγοντες αναγκαίους για τη διαδικασία της επούλωσης. Περαιτέρω μελέτες χρειάζονται να πραγματοποιηθούν με σκοπό την πλήρη αποσαφήνιση του ρόλου και του μηχανισμού δράσης του BNN27 και των νευροπεπτιδίων του στρες στο τραύμα σε καταστάσεις παχυσαρκίας.
(EL)
Obesity is an exponentially rising detrimental condition characterized by abnormal fat accumulation. Obesity has been linked with the onset of several diseases and syndromes. Lately, it has been found that obesity is associated with delayed wound healing both in humans and rodents.
The process of wound healing is characterized by high complexity and acquires the participation of several cell types. Furthermore, it is a stepped process that includes the: inflammation, epithelialization and remodeling, stages that may be overlapping but are still distinct. Delay or deterrence in any of these stages leads to impaired wound healing.
Inflammation is regulated by a variety of factors, such as corticotropin releasing hormone (CRH), which is the major regulator of hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA axis). Activation of the axis leads to release from the adrenal cortex of glucocorticoids, which are potent anti-inflammatory agents. CRH and its receptors except of being present in the central nervous system have been identified in a variety of peripheral tissues and organs, including the skin. In previous studies, we have shown that CRH and its receptors are present in wounded skin however, their role in the wound healing process remains unclear yet.
Dehydroepiandrosterone (DHEA) is a hormone produced by the adrenal gland, which has neurosteroid and immunoregulative properties and which, nowadays has been identified as a new ligand for TrkA receptors of the family of nerve growth factor (NGF). Treatment with DHEA has beneficial effects in inflammation in mouse models, including the reduction of inflammation and destruction of the tissue after induction of cutaneous thermal injury. In addition, topical use of DHEA significantly improves the process of aging in the skin. Recent studies have shown that, DHEA can prevent human keratinocytes from apoptosis in cultures via activation of membrane signaling pathways. These studies suggest that DHEA is a candidate molecule for possible clinical use in pathological conditions of the skin. However, its use is limited due to its immediate conversion to estrogens and androgens. For that purpose, efforts have been made in order to develop synthetic derivatives of DHEA, which lack these endocrine properties. Recently, one such derivative has been designed and synthesized (BNN27 (Patent number: WO 2008/155534)), which lacks the ability to convert to estrogens and androgens. BNN27, a microneurotrophin as it is now called, has neuroprotective and powerful immuroregulative properties, as well.
The aim of the present work was the elucidation of the function of neurosteroids and stress neuropeptides in cutaneous wound healing of lean and obese mice. Towards this direction, we used wild type and corticotropin releasing hormones (CRH) knockout (Crh-/-) mice. After three months, which was the duration of the obesity protocol that was applied, we performed wounds in the back of the mice. In parallel, mice were treated (ip) with the DHEA analogue, BNN27, for three days after the induction of the wound. Next, we measured both the total wound area and perimeter, the visceral adipose tissue mass and the food intake of the animals. In addition, factors that affect or/and are induced or inhibited during wound healing process were studied, such as, cytokines, the receptors of the neurosteroid used and the nerve growth factor, collagen and, finally.
We found that wild type animals under high fat diet (HFD) exhibited higher adipose tissue accumulation compared to their normally fed littermates (SC) and the size of their adipocytes was bigger as well. Paradoxically, the healing rates tended to be the same in all the animal groups with a slight difference in the group that was treated with SC and DMSO which showed a faster healing process (no statistical significance). HFD caused a reduction to the mRNA levels of collagen type I. The cytokines under study were unaffected by BNN27 treatment. Obesity induced the expression of TrkA receptor mRNA which has the highest affinity for BNN27.
As far as it concerns, the experiments done with main purpose the identification of the role of neuropeptides in the process of wound healing, demonstrated that lack of CRH reduced both food intake and the total fasting blood glucose levels. Furthermore, deficiency of CRH resulted in increased collagen mRNA levels.
Our data confirm the inhibitory role of obesity in wound healing and further suggest that the neurosteroid BNN27 also negatively affects this process. In our previous studies, we have shown that while CRH deficiency accelerates wound healing in non-obese mice, the effect is not the same in mice treated with HFD. However, CRH deficiency positively affects wound healing by triggering the expression of wound healing acceleration-related-factors. Future studies are designed to shed light in the precise role of BNN27 and the mechanism through which it regulates obesity and wound healing.
(EN)
