Dissecting pentraxin-3 role in the modulation of Multiple Sclerosis

Abstract

A Esclerose Múltipla (EM) é uma doença inflamatória crónica desmielinizante, caracterizada pela destruição da camada protetora que cobre os axónios, a bainha de mielina, e perda axonal. Geralmente afeta jovens adultos e causa incapacidades a vários níveis, nomeadamente motor, visual e cognitivo. Devido às caraterísticas debilitantes desta doença, existe uma necessidade crescente na descoberta de novos biomarcadores e possíveis alvos terapêuticos. Neste sentido, a pentraxina-3 (PTX3), uma proteína multifuncional envolvida na regulação do recrutamento de leucócitos para os tecidos, resposta inflamatória e manutenção da barreira hematoencefálica, poderá desempenhar um papel importante na patofisiologia desta doença. Para estudarmos esta hipótese, induzimos o modelo animal de EM, o modelo de encefalomielite experimental autoimune (EAE), em murganhos que não expressam PTX3 (Ptx3 -/- ) e murganhos selvagens (WT) e avaliamos a evolução da doença nestes animais. Para além disso, avaliamos a expressão de várias citoquinas inflamatórias e também marcadores de astrócitos e microglia no cerebelo destes animais, tanto na fase mais agressiva como na fase crónica da doença. Após esta análise verificamos que os animais Ptx3 -/- induzidos com EAEnão apresentam diferenças significativas em relação aos animais WT, em termos de score clínico e de peso corporal. No entanto, confirmamos que os animais EAE apresentam uma maior expressão de marcadores inflamatórios, como interleucina (Il) 6, Il12, Il17 e interferão gamma (Ifng), e de alguns marcadores de reatividade de astrócitos e microglia, em comparação com os animais não induzidos. Para além disso, estas diferenças são mais evidentes na fase mais precoce da doença do que na fase crónica. No que diz respeito a diferenças entre genótipos, estas apenas foram observadas na expressão do gene da fibulina-5 (Fbln5), da proteína de ligação ao cálcio (S100a10) e do complexo principal de histocompatibilidade 2 (Mhc2). Verificámos ainda que os animais Ptx3 -/- aparentam ter menos lesões no cerebelo do que os animais WT. Para além dos estudos em murganhos, estudámos também o efeito de alterações a nível do gene da PTX3 em pacientes de EM e controlos saudáveis. Estes pacientes foram genotipados para dois polimorfismos funcionais do gene da PTX3 e as frequências de haplótipos foram comparados entre grupos. No entanto, nenhum haplótipo estava significativamente relacionado com a suscetibilidade para EM. Medimos também os níveis de PTX3 no soro e verificamos que estes estavam aumentados em pacientes de EM quando comparados com controlos saudáveis, sugerindo um possível papel da PTX3 na patofisiologia de EM.

Multiple Sclerosis (MS) is a demyelinating chronic inflammatory disease, characterized by degradation of the protective layer that covers the nerves, called the myelin sheath, and axonal loss. It generally affects young adults and causes disabilities at several levels, namely motor, visual and cognitive. Due to the disabling features of this disease, there is an increasing need for the discovery of novel biomarkers and possible therapeutic targets. In this sense, pentraxin-3 (PTX3), a multifunctional protein involved in the regulation of leukocyte recruitment into tissues, inflammatory response and maintenance of the blood brain barrier could play an important role in the pathophysiology of this disease. To study this hypothesis, we induced the widely used MS animal model, the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), in PTX3-null mice (Ptx3 -/- ) and wild-type mice (WT), and assessed the evolution of the disease in these animals. Furthermore, we evaluated the expression of several inflammatory cytokines and also microglial and astrocytic markers, in the cerebellum of these animals, both in the onset and in the chronic phases of disease. After this analysis, we verified that Ptx3 -/- mice present a similar disease course to WT animals. We confirmed that EAE animals present a higher expression of inflammatory markers, such as interleukin (Il) 6, Il12, Il17 and interferon gamma (Ifng), and of some astrocytic and microglial markers in comparison to non-induced controls. Moreover, these differences are more evident in the onset phase than in the chronic phase of disease. Differences between genotypes were only observed in the expression of fibulin 5 (Fbln5), calcium-binding protein (S100a10) and major histocompatibility complex class 2 (Mhc2) genes. In addition, we observed that Ptx3 -/- mice seem to present less cerebellum lesions than their WT littermates. Besides this analysis in the animal model, we also studied the effect of genetic variation in the PTX3 gene in MS patients and healthy controls. These patients were genotyped for two functional single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the PTX3 gene and the haplotype frequencies of the two SNPs were compared between the two groups. However, none of the haplotypes were significantly associated with MS susceptibility. On the other hand, PTX3 serum levels were increased in MS patients when compared to healthy controls, suggesting a possible role of this protein in the pathophysiology of MS.