Therapeutic effect of nintedanib, a triple angiokinase inhibitor, in orbital fibroblasts from patients with Graves’ orbitopathy

Abstract

Graves’ orbitopathy (GO) is an autoimmune disorder of the orbit, characterized by inflammation, adipogenesis, and fibrosis. Nintedanib is a triple angiokinase inhibitor approved for various fibrotic lung diseases and its potential therapeutic effect in various inflammatory diseases are under discover. Here, we investigated the potential therapeutic effect of nintedanib on adipogenesis and fibrosis in orbital fibroblasts of GO. Orbital connective tissue from GO and normal controls were obtained, and orbital fibroblasts were cultured. Cells were pretreated with nintedanib prior to stimulation with either IL-1β, TGF-β, IGF-1, or IL-11. The expression of fibrosis-related protein and intracellular signaling protein production were assessed via Western blotting. Hyaluronan and procollagen concentration were quantified using ELISA. To evaluate adipogenesis, Oil Red O staining was performed, and the levels of adipogenic transcriptional factors were determined by Western blot analysis. TGF-β induced fibronectin, collagen 1 and 3 protein expression were abrogated by nintedanib treatment. Nintedaninb decreased the phosphorylation of STAT3, SMAD 2/3, AKT, JNK, and ERK. Exposure to nintedanib also hindered adipocyte differentiation and the expression of adipogenic transcription factors including PPAR-γ, C/EBP α/β, SREBP-1, aP2, adiponectin, and leptin. Similarly, nintedanib reduced procollagen and hyaluronan secretion. Nintedanib demonstrated suppressive effect on profibrotic protein production, adipogenesis, and extracellular matrix production in in vitro model of GO. These findings suggest the potential therapeutic efficacy of nintedanib in GO management.

갑상선 안병증은 갑상선 항진증 환자에서 발생할 수 있는 자가면역질환의 일종으로, 염증, 지방생성, 섬유화를 특징으로 한다. Nintedanib은 다양한 섬유화성 폐질환의 치료로 승인된 삼중 angiokinase inhibitor로, 본 연구에서는 갑상선 안병증에서 안와 섬유모세포의 지방형성과 섬유화에 대한 nintedanib의 치료제로서의 잠재적 역할을 분석하였다. 갑상선 안병증 환자와 정상 대조군 환자의 안와 결합 조직에서 안와 섬유모세포를 배양하였다. 안와섬유모세포에 nintedanib을 처리한 후 IL-1β, TGF-β, IGF-1, 또는 rIL-11로 자극하여 염증성 cytokine 생성, 섬유화 관련 단백질 및 세포 내 신호 전달 단백질, 지방생성 전사 인자를 웨스턴 블랏 (Western blot)으로 분석하였다. 히알루론산과 프로콜라겐 농도를 ELISA로 정량화하였고, 지방세포로의 분화를 Oil Red O 염색을 통해 확인하였다. Nintedanib은 TGF-β로 유도된 fibronectin, collagen 1, 3 단백질 발현을 억제하였고, STAT3, SMAD 2/3, AKT, JNK, 및 ERK의 인산화를 감소시켰다. 또한, nintedanib은 지방세포 분화와 PPAR-γ, C/EBP α/β, SREBP-1, aP2, adiponectin, leptin을 포함한 지방형성 전사 인자의 발현을 저해하였다. 추가적으로, 히알루론산과 프로콜라겐의 분비도 유의미하게 감소하였다. 본 연구는 in vitro 에서 nintedanib이 갑상선 안병증 안와 섬유아세포에서 항섬유화 및 항지방형성 효과를 입증하였다. 즉, tyrosine kinase inhibitor가 갑상선 안병증 치료에 잠재적인 효과가 있음을 시사하는 바이다.