Riassunto analitico
INTRODUZIONE La fibrosi polmonare idiopatica (IPF) è una patologia polmonare interstiziale cronica e progressiva di eziologia sconosciuta, con una prognosi di 3-5 anni dalla diagnosi. Sebbene la patogenesi non sia ancora stata completamente chiarita, si pensa che la malattia derivi dall'interazione tra predisposizione genetica, senescenza delle cellule staminali, disregolazione dei meccanismi di riparazione tissutale ed esposizione ambientale. In questo scenario, le cellule epiteliali danneggiate rilasciano fattori pro-fibrotici che attivano i miofibroblasti, favoriscono la transizione epiteliale-mesenchimale e inducono la deposizione di matrice extracellulare. Questo processo si autoperpetua e porta a un'alterazione della struttura parenchimale e a una compromissione della funzionalità respiratoria. Meccanismi molecolari simili sono stati osservati nel cancro del polmone, dove è stata riscontrata un'aumentata espressione del gene HOXB7. Quest'ultimo favorirebbe l'acquisizione di un fenotipo stem-like delle cellule e la progressione metastatica. In questa prospettiva, si è ipotizzato che HOXB7 possa svolgere un ruolo anche nella progressione della fibrosi. Gli obiettivi principali di questo studio sono stati quindi quelli di indagare i livelli di espressione di HOXB7 nei pazienti con IPF rispetto ai controlli e di correlarli con le caratteristiche cliniche e istologiche. Inoltre, si è cercato di identificare i tipi cellulari che esprimono maggiormente HOXB7. MATERIALI E METODI Sono stati analizzati campioni bioptici fissati in formalina e inclusi in paraffina di 19 pazienti con IPF selezionati retrospettivamente dal database IPF dell'Azienda Ospedaliero-Universitaria di Modena e confrontati con quelli di 5 pazienti con diagnosi di neoplasia polmonare e senza evidenza di fibrosi polmonare alla biopsia. È stata eseguita un'analisi immunoistochimica utilizzando un anticorpo specifico per HOXB7 e DAB come cromogeno; per quantificare l'espressione di HOXB7 è stato utilizzato il software Fiji (ImageJ). Il test T di Student è stato utilizzato per confrontare l'espressione di HOXB7 tra pazienti IPF e controlli, mentre l'ANOVA e la correlazione non lineare di Pearson e Spearman sono state utilizzate per valutare la correlazione con i parametri clinici e istologici. RISULTATI Le analisi hanno mostrato un'aumentata espressione di HOXB7 nei pazienti con IPF rispetto ai controlli (p value=0,02) e una correlazione lineare tra l'intensità del segnale di HOXB7 e l'intensità del nucleo (p value=0,02). Al contrario, non sono state trovate correlazioni statisticamente significative tra l'espressione di HOXB7 e l'indice GAP o lo stadio della malattia, né tra HOXB7 e i parametri fisiologici o la densità dei foci fibroblastici. Inoltre, non è stata riscontrata alcuna correlazione significativa tra l'espressione di HOXB7 e il quadro radiologico dei pazienti con IPF; tuttavia, i pazienti con un'estensione significativa della fibrosi (50-75%) hanno mostrato una tendenza verso una maggiore espressione di HOXB7. Le indagini immunoistochimiche seriali hanno mostrato che HOXB7 è altamente espresso nelle cellule epiteliali alveolari di tipo II e di tipo I, nelle cellule stromali mesenchimali e nei fibroblasti. CONCLUSIONI HOXB7 potrebbe svolgere un ruolo nella patogenesi dell'IPF e sembra associato allo stadio della malattia in cui la componente cellulare è più attiva. Sono tuttavia necessari ulteriori studi per chiarire il suo ruolo nell'insorgenza e nella progressione della malattia.
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Abstract
INTRODUCTION
Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a chronic, progressive interstitial lung disease of unknown aetiology, with a prognosis of 3-5 years after diagnosis. Although the pathogenesis remains to be fully elucidated, the disease is thought to result from the interplay between genetic predisposition, stem cell senescence, dysregulation of tissue repair mechanisms and environmental exposure. In this scenario, the damaged epithelial cells release pro-fibrotic factors that activate myofibroblasts, favour epithelial to mesenchymal transition, and induce extracellular matrix deposition. This process is self-perpetuating and leads to altered parenchymal structure and impaired respiratory function. Similar molecular mechanisms have been observed in lung cancer, where increased expression of the HOXB7 gene has been found. The latter would favour the acquisition of a stem-like cell phenotype and metastatic progression. In this perspective, it was hypothesised that HOXB7 might also play a role in fibrosis progression. The main objectives of this study were therefore to investigate the expression levels of HOXB7 in IPF patients as compared to controls and to correlate it with clinical and histological features. Further the identification of cell types expressing HOXB7 was also sought.
MATERIALS AND METHODS
Biopsy formalin fixed and paraffine embedded samples of 19 patients with IPF retrospectively selected from the IPF database of the University Hospital of Modena were analysed and compared with those of 5 patients with a diagnosis of pulmonary neoplasm and no evidence of pulmonary fibrosis on the biopsy. An immunohistochemical analysis was performed using an antibody specific for HOXB7 and DAB as chromogen and Fiji software (ImageJ) was used to quantify the expression of HOXB7. Student's t-test was used to compare the expression of HOXB7 between IPF patients and controls, while ANOVA and Pearson's and Spearman's non-linear correlation were used to and to assess its correlation with clinical and histological parameters.
RESULTS
Analyses showed an increased expression of HOXB7 in IPF patients compared to controls (p value=0.02) and a linear correlation between HOXB7 signal intensity and nucleus intensity (p value=0.02). In contrast, no statistically significant correlations were found between HOXB7 expression and GAP index or disease stage, nor between HOXB7 and physiological parameters or fibroblast foci density. In addition, no significant correlation was found between HOXB7 expression and the radiological pattern of IPF patients; however, patients with a significant extent of fibrosis (50-75%) showed a trend towards higher HOXB7 expression. Serial immunohistochemical investigations showed that HOXB7 is highly expressed in in alveolar epithelial type II and type I cells, mesenchymal stromal cells and fibroblasts.
CONCLUSIONS
HOXB7 may play a role in the pathogenesis of IPF and seems associated with the disease stage in with the cellular component is more active. Further studies are warranted to clarify its role in disease onset and progression.
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