Pharmacological characterization of adenosine receptors in chronic inflammatory rheumatic diseases

Rheumatoid arthritis (RA), ankylosing spondylitis (AS) and psoriatic arthritis (PsA) are chronic inflammatory rheumatic diseases that affect joints, causing debilitating pain and disability. Adenosine receptors (ARs) play a key role in the mechanism of inflammation, and the activation of A2A and A3AR subtypes is often associated with a reduction of the inflammatory status. The first aim of this study was to investigate the involvement of ARs in patients suffering from early-RA (ERA), RA, AS and PsA. Messenger RNA (mRNA) analysis and saturation binding experiments indicated an upregulation of A2A and A3ARs in lymphocytes obtained from patients when compared with healthy subjects. A2A and A3AR agonists inhibited nuclear factor κ-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) activation and reduced inflammatory cytokines release, such as tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin (IL)-1β and IL-6. Moreover, A2A and A3AR activation mediated a reduction of metalloproteinases (MMP)-1 and MMP-3. The effect of the agonists was abrogated by selective antagonists demonstrating the direct involvement of these receptor subtypes. These data confirmed the involvement of ARs in chronic autoimmune rheumatic diseases highlighting the possibility to exploit A2A and A3ARs as therapeutic targets, with the aim to limit the inflammatory responses usually associated with RA, AS and PsA. The purpose of the second chapter of this thesis, was to evaluate the modulation of A2A and A3ARs in patients suffering from RA, AS and PsA after different pharmacological treatments. We investigated A2A and A3AR density and functionality in pathologies progression by using a longitudinal study in RA, AS and PsA patients before and after methotrexate (MTX), anti-TNFa agents or rituximab treatments. A2A and A3ARs were analyzed by saturation binding assays in lymphocytes from patients throughout the 24-month study timeframe. In lymphocytes obtained from RA patients, the A2A and A3AR up-regulation was gradually reduced in function of the treatment time. Taken together, these data confirmed the involvement of A2A and A3ARs in chronic inflammatory rheumatic disease progression and highlighted that A2A and A3AR agonists could represent a physiological-like therapeutic alternative for RA treatment.

L’artrite reumatoide, la spondilite anchilosante e l’artrite psoriasica sono malattie infiammatorie croniche, progressive e invalidanti che colpiscono le articolazioni provocando dolore e disabilità. I recettori dell’adenosina giocano un ruolo fondamentale nel meccanismo infiammatorio, in particolare l’attivazione dei sottotipi recettoriali A2A e A3 è spesso associata ad una riduzione dello stato infiammatorio. Il primo obiettivo di questo studio è stato quello di indagare il coinvolgimento dei recettori adenosinici nei pazienti affetti da artrite reumatoide all’esordio della patologia (non ancora in cura), artrite reumatoide, spondilite anchilosante ed artrite psoriasica. L’analisi dell’RNA messaggero (mRNA) e gli esperimenti di saturazione del binding hanno indicato una sovraespressione dei recettori A2A e A3 dell’adenosina nei linfociti ottenuti dai pazienti, comparati con soggetti di controllo sani. Gli agonisti dei recettori adenosinici A2A e A3 sono stati in grado di inibire l’attivazione di NF-κB, un complesso proteico funzionante come fattore di trascrizione. Inoltre hanno ridotto il rilascio di citochine pro infiammatorie, come ad esempio TNF-α, IL-1β e IL-6. Per di più l’attivazione dei sottotipi recettoriali A2A e A3 è stata in grado di mediare una riduzione delle metalloproteasi (MMP)-1 e MMP-3. L’effetto degli agonisti è stato annullato grazie alla somministrazione di antagonisti recettoriali selettivi, dimostrando così il diretto coinvolgimento di questi sottotipi recettoriali. Questi dati confermano l’implicazione dei recettori dell’adenosina nelle patologie reumatiche cronico degenerative evidenziando la possibilità di utilizzare i recettori A2A e A3 dell’adenosina come target terapeutici, con lo scopo di limitare la risposta infiammatoria spesso associata ad artrite reumatoide, spondilite anchilosante ed artrite psoriasica. Lo scopo del secondo capitolo di questa tesi, è stato quello di valutare la modulazione dei recettori A2A e A3 dell’adenosina nei pazienti affetti dalle patologie prese in esame nel primo capitolo, dopo diversi trattamenti farmacologici. Abbiamo indagato sulla densità e la funzionalità recettoriale nella progressione delle patologie attraverso uno studio longitudinale nei pazienti affetti da artrite reumatoide, spondilite anchilosante ed artrite psoriasica prima e dopo le terapie in uso, quali metotressato, agenti anti-TNFα o rituximab. I recettori A2A e A3 dell’adenosina sono stati analizzati attraverso esperimenti di saturazione del binding nei linfociti dei pazienti presi in esame, durante un periodo di ricerca della durata di 24 mesi. Nei linfociti ottenuti dai pazienti affetti da artrite reumatoide, la sovraespressione dei sottotipi recettoriali A2A e A3 dell’adenosina è stata gradualmente ridotta in funzione del tempo di trattamento. Questi risultati confermano il coinvolgimento dei recettori adenosinici A2A e A3 nella progressione delle patologie reumatiche cronico degenerative, sottolineando che gli agonisti dei recettori A2A e A3 dell’adenosina potrebbero rappresentare un’alternativa terapeutica per il trattamento dell’artrite reumatoide.