• ActivinB.
• CREBH
• ERstress
• Hepcidin
• inflammation

Epcidina (HAMP) è un ormone peptidico secreto dal fegato ed è il principale regolatore dell'omeostasi del ferro nell’organismo. La sintesi di epcidina negli epatociti è regolata a livello trascrizionale attraverso tre principali vie di segnalazione: 1) la via infiammatoria, 2) la risposta allo stress del reticolo endoplasmatico attraverso l'attivazione di CREBH, un fattore trascrizione di stress del reticolo endoplasmatico specifico nel fegato, e 3) le proteine morfogenetiche dell’osso (BMP) che regolano la trascrizione di epcidina attraverso la fosforilazione delle proteine Smad1/5/8. Anche se queste tre vie utilizzano diverse proteine e meccanismi per la regolazione di HAMP, è di vitale importanza per lo sviluppo di nuovi trattamenti e terapie per i disturbi metabolici del ferro capire come interagiscono in condizioni fisiologiche e patologiche. Pertanto, l'obiettivo di questo progetto è quello di studiare le possibili interazione tra queste tre vie e la loro relazione nella regolazione trascrizionale di epcidina nelle diverse condizioni analizzate.

OBIETTIVO 1: indagare come lo stress del reticolo endoplasmatico e la via regolata dalle proteine BMP / SMAD regolano l’ epcidina ed esaminare se la via BMP necessita del fattore trascrizionale CREBH per modulare l'espressione dell’ormone che regola il ferro. Con studi in vitro e in vivo su modelli di topi CREB3L3 knockout si è dimostrato che l'espressione di HAMP richiede il fattore trascrizione CREBH e la sua regolamentazione da parte della via BMP / SMAD. Come tale, questo studio sostiene l'idea che le diverse BMP e CREBH agiscono insieme per regolare l'omeostasi del ferro e che la via BMP / SMAD svolge un ruolo chiave per il fattore di trascrizione di CREBH.

OBIETTIVO 2: studiare la possibile interazione tra l’infiammazione e la via SMAD1/5/8 -BMP. Recentemente si è scoperto che Activin B, un altro membro della superfamiglia BMP-TGFβ, è implicato nella regolazione trascrizionale dell’epcidina durante l’infiammazione attraverso una non canonica attivazione della via di segnalazione SMAD1/5/8. Questa scoperta suggerisce una possibile interazione tra l'infiammazione e la via BMP/SMAD. Tuttavia il meccanismo di azione e il suo significato funzionale in vivo rimane ancora da chiarire. Come tale, si è progettato uno studio per approfondire il meccanismo e la funzione di Activin B nella segnalazione di HAMP sia con studi in vitro che in vivo, utilizzando un modello di infiammazione indotto da lipopolisaccaride (LPS). I risultati di questo studio supportano un ruolo funzionale di Activin B nello stimolare epcidina in vivo durante l'infiammazione, suggerendo possibili bersagli molecolari per il trattamento dell'anemia da infiammazione.

Per concludere, questo lavoro ha contribuito a studiare e caratterizzare le diverse e importanti interazioni tra le tre principali vie che regolano l'espressione dell’ epcidina negli epatociti. Una migliore comprensione dei meccanismi molecolari che regolano l’epcidina potrebbe di fatto portare alla scoperta di trattamenti innovativi per le malattie correlate alla disregolazione del ferro.

Hepcidin (HAMP) is a peptide hormone secreted by the liver that acts as the principal regulator of systemic iron homeostasis. The synthesis of hepcidin by hepatocytes is regulated at the transcriptional level via three main signaling pathways: 1) the inflammatory pathway, 2) the endoplasmic reticulum stress response (ER stress) through the activation of CREBH, a ER stress-associated liver-specific transcription factor, and 3) the bone morphogenetic proteins (BMPs) pathway through the phosphorylation of SMAD1/5/8 proteins. Although these three major pathways use different proteins and mechanisms for the hepcidin regulation, it is of vital importance to develop new treatments and therapies for iron metabolic disorders to understand how they interact in the physiological and pathological conditions. Therefore, the goal of this project is to unravel the possible interaction between these three major pathways and their relationship for the transcriptional regulation of the hepcidin under the different conditions analyzed. AIM 1: investigate how the ER stress and the BMP/SMAD pathway interact to regulate hepcidin and to investigate whether BMPs pathway require CREBH to modulate the hepcidin expression. In vitro and in vivo experiments using knockout CREB3L3 mouse models demonstrated that HAMP expression requires the CREBH transcription factor and its regulation by the BMP/SMAD pathway. As such, this study supports the idea that BMP and CREBH act together to regulate iron homeostasis and that BMP/SMAD stimulatory pathway plays a key role in the transcription factor of CREBH. AIM 2: to study the possible interaction between inflammation and the BMP/SMAD1/5/8 pathway. Recently, the BMP-TGFβ superfamily member Activin B was implicated in hepcidin induction by inflammation via non canonical SMAD1/5/8 signaling. This discovery suggests a possible interaction between the inflammation and the BMP/SMAD pathway. However the mechanism of action and its functional significance in vivo still remains unknown. As such, we designed a study to unravel the mechanism and function of Activin B in the HAMP signaling both in vitro and in vivo, using a lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammation model. The findings of this study support a functional role of Activin B in stimulating hepcidin in vivo during inflammation, also implicating the specific molecular targets for the treatment of anemia inflammation. To conclude, this work helped to study and characterize the different and important interactions between the three major pathways that regulate the hepcidin expression in the hepatocyte. As a matter of fact, a better understanding of the molecular mechanisms of the hepcidin regulation may lead to innovative treatments for different disease correlated with iron dysregulation.