Hamowanie koneksyny 43 poprawiało alweolaryzację w modelu BPD, ale nie zapobiegało nadciśnieniu płucnemu

Czy koneksyna 43, białko odpowiadające za bezpośrednią komunikację między komórkami, może być celem terapeutycznym w dysplazji oskrzelowo-płucnej? Badanie opublikowane 24 sierpnia 2026 roku w „PLOS One” pokazuje, że farmakologiczne hamowanie Cx43 w eksperymentalnym modelu BPD częściowo poprawiało rozwój struktur pęcherzykowych płuca, ale nie chroniło przed zaburzeniami mechaniki oddychania, stanem zapalnym, przebudową naczyń, nadciśnieniem płucnym ani zwiększoną śmiertelnością. Wyniki wskazują, że Cx43 uczestniczy w regulacji alweolaryzacji podczas uszkodzenia wywołanego hiperoksją, jednak oddziaływanie wyłącznie na ten szlak nie wystarcza do zahamowania złożonej patologii BPD.

Dlaczego badano koneksynę 43 w dysplazji oskrzelowo-płucnej?

Dysplazja oskrzelowo-płucna pozostaje jednym z najważniejszych przewlekłych powikłań skrajnego wcześniactwa. Niedojrzałe płuca dzieci urodzonych przedwcześnie często wymagają tlenoterapii i wspomagania wentylacji, które są niezbędne dla przeżycia, ale jednocześnie mogą stanowić dodatkowe źródło uszkodzenia rozwijającej się tkanki płucnej.

Autorzy omawianej publikacji zwracają uwagę, że współczesna BPD jest konsekwencją nakładania się czynników prenatalnych i poporodowych, takich jak zahamowanie wzrastania wewnątrzmacicznego, zapalenie błon płodowych, ekspozycja na dym tytoniowy, tlenoterapia, wentylacja mechaniczna czy sepsa. Szczególnym problemem jest fakt, że skrajnie przedwcześnie urodzone dziecko przychodzi na świat w okresie, gdy rozwój pęcherzyków płucnych i mikrokrążenia płucnego pozostaje daleki od zakończenia.

Uszkodzenie tego procesu prowadzi nie tylko do uproszczenia struktury pęcherzykowej. Zaburzeniu może ulegać również rozwój mikrokrążenia, a ściany małych tętnic płucnych mogą ulegać przebudowie. Jedną z najcięższych konsekwencji jest nadciśnienie płucne związane z BPD. Autorzy przywołują wcześniejsze dane wskazujące, że PH-BPD może występować u około jednej czwartej skrajnie niedojrzałych wcześniaków z umiarkowaną lub ciężką BPD i wiązać się z bardzo wysokim ryzykiem zgonu.

Jednym z potencjalnych regulatorów rozwoju płuca i odpowiedzi zapalnej jest koneksyna 43. Cx43 występuje między innymi w komórkach nabłonka pęcherzykowego typu I i II, śródbłonku, makrofagach oraz komórkach mięśni gładkich. Tworzone z jej udziałem połączenia szczelinowe uczestniczą w bezpośredniej wymianie sygnałów między sąsiadującymi komórkami.

Kto przeprowadził badanie i jak je zaprojektowano?

Praca zatytułowana Role of connexin 43 in hyperoxia-induced bronchopulmonary dysplasia and associated pulmonary hypertension została opublikowana 24 sierpnia 2026 roku w recenzowanym czasopiśmie PLOS One.

Pierwszą autorką publikacji jest Claire-Marie Pilard. W zespole znaleźli się również m.in. Laure Gassiat, Guillaume Cardouat, Isabel Gauthereau, Paul Robillard, Eric Dumas-de-la-Roque, Fanny Sauvestre, Fanny Pelluard, Sophie Berenguer, Melie Sarreau, Loïc Sentilhes, Fréderic Coatleven, Marie Vincienne, Roger Marthan i Patrick Berger. Véronique Freund-Michel oraz Christelle Guibert zostały wskazane jako osoby w równym stopniu wnoszące wkład w pracę.

Badania prowadzono przede wszystkim w ramach Univ. Bordeaux, INSERM, CRCTB, U 1045, Pessac, France. W projekcie uczestniczyły również zespoły CHU de Bordeaux, w tym Neonatology Department, Pathology Department, Obstetrics and Gynecology Department oraz Respiratory Function Testing Department, a także Bordeaux-Bagatelle Protestant Health Centre, Maternity Department.

Model zwierzęcy

Noworodki szczura Wistar od pierwszej do czternastej doby życia przebywały w warunkach normoksji, czyli 21% tlenu, lub ciężkiej hiperoksji – 90% tlenu. Zwierzętom codziennie podawano dootrzewnowo inhibitor Cx43-GJ ⁴³Gap26 w dawce 50 µg/kg/dobę albo równoważną objętość roztworu soli fizjologicznej.

Powstały w ten sposób cztery zasadnicze warunki eksperymentalne: normoksja bez inhibitora, normoksja z 43Gap26, hiperoksja bez inhibitora oraz hiperoksja z 43Gap26. Dane z powtarzanych kohort były łączone. Liczebności poszczególnych analiz różniły się zależnie od oznaczanego parametru; autorzy podają, że – o ile nie zaznaczono inaczej – doświadczenia obejmowały co najmniej pięć zwierząt.

Model z komórkami pochodzenia ludzkiego

Drugim elementem pracy były HfPA-SMC pozyskiwane z tętnic płucnych wypreparowanych z ludzkich płuc płodowych. Materiał pochodził z ciąż zakończonych planowym przerwaniem pomiędzy 12. a 22. tygodniem braku miesiączki, zgodnie z procedurami etycznymi opisanymi przez autorów. Doświadczenia wykonywano na komórkach pochodzących od co najmniej pięciu niezależnych dawców.

Komórki eksponowano przez 48 godzin na 21% lub 60% tlenu. 43Gap26 stosowano w stężeniu 300 µM.

Jakie parametry oceniano?

Zakres badania był szeroki. Morfometrię płuc wykorzystano do oceny alweolaryzacji, a czynność układu oddechowego badano metodą oscylacji wymuszonych. Analizowano markery komórek pęcherzykowych typu I i II, ekspresję białka surfaktantu B, składniki macierzy zewnątrzkomórkowej, naciek makrofagowy i fenotyp makrofagów oraz wydzielanie mediatorów zapalnych.

Rozwój nadciśnienia płucnego oceniano za pomocą echokardiografii i cewnikowania prawego serca. Oznaczano m.in. stosunek czasu akceleracji przepływu w tętnicy płucnej do czasu wyrzutu – PAAT/ET, całkę prędkości przepływu w drodze odpływu prawej komory RVOT-VTI oraz skurczowe ciśnienie prawej komory RVSP. Przerost prawej komory określano przy użyciu wskaźnika Fultona.

Badano ponadto gęstość naczyń płucnych, grubość ściany małych tętnic płucnych, proliferację komórek ich warstwy środkowej oraz reaktywność naczyń na serotoninę, fenylefrynę i endotelinę-1. Odrębną część eksperymentu poświęcono markerom stresu oksydacyjnego i odpowiedzi antyoksydacyjnej.

Cx43 rosła podczas hiperoksji, a jej zahamowanie poprawiało alweolaryzację

Pierwszym ważnym wynikiem było potwierdzenie, że hiperoksja zwiększała ekspresję Cx43 w homogenatach całych płuc noworodków szczura – różnica była istotna statystycznie, z wartością p=0,0014. W grupie poddanej hiperoksji i leczonej 43Gap26 ekspresja Cx43 była niższa niż w grupie hiperoksyjnej bez inhibitora (p=0,0353).

Nie obserwowano jednak analogicznego wzrostu całkowitej ekspresji Cx43 w izolowanych tętnicach wewnątrzpłucnych.

Jeszcze inny obraz uzyskano w HfPA-SMC. Hiperoksja zwiększała ilość Cx43 w frakcji błonowej komórek (p=0,0466), podczas gdy całkowita ekspresja białka pozostawała bez istotnej zmiany. Wynik ten sugeruje, że podczas ekspozycji na podwyższone stężenie tlenu znaczenie może mieć nie tylko całkowita ilość Cx43, lecz również jej lokalizacja w komórce.

Struktura pęcherzykowa częściowo się poprawiała

W modelu BPD hiperoksja powodowała zahamowanie prawidłowej alweolaryzacji. Zastosowanie 43Gap26 istotnie ograniczało ten efekt w analizie morfometrycznej (p=0,0465). Był to zasadniczy korzystny efekt blokowania Cx43 wykazany w pracy.

Nie oznaczało to jednak równoległego odzyskania prawidłowej funkcji płuc.

Mechanika płuc nie poprawiła się

Ekspozycja na 90% tlenu istotnie zmniejszała pojemność wdechową oraz podatność układu oddechowego Crs – dla obu parametrów p<0,001. Jednocześnie rosło tłumienie tkankowe G (p=0,0049), odzwierciedlające m.in. wzrost oporowych właściwości obwodowych struktur płuca, oraz elastancja tkankowa H (p=0,0382), odpowiadająca zwiększonej sztywności tkanki.

43Gap26 nie poprawiał pojemności wdechowej, podatności ani tłumienia tkankowego u zwierząt poddawanych hiperoksji. Co więcej, w warunkach hiperoksji leczenie było związane z dalszym pogorszeniem elastancji tkankowej H.

Interesującym sygnałem wymagającym ostrożności było również to, że u zwierząt pozostających w normoksji 43Gap26 wiązał się z pogorszeniem pojemności wdechowej (p=0,0032) oraz tłumienia tkankowego G (p=0,0197).

Komórki pęcherzykowe i surfaktant

Ekspresja markera komórek pęcherzykowych typu I – RT1-40/podoplaniny – nie zmieniała się istotnie ani pod wpływem hiperoksji, ani 43Gap26.

Inaczej zachowywał się pro-SP-C, używany jako marker komórek ATII. Hiperoksja istotnie zwiększała jego ekspresję (p<0,0001), co prowadziło do zmniejszenia stosunku markerów ATI do ATII (p=0,0141). Podanie 43Gap26 zapobiegało wzrostowi ekspresji markera ATII w porównaniu z hiperoksyjną grupą kontrolną (p=0,006).

Autorzy podkreślają jednak, że są to wyniki dotyczące ekspresji markerów białkowych, a nie bezpośredniego liczenia komórek ATI i ATII. Na tej podstawie nie można więc stwierdzić, że zmieniła się sama liczba komórek danego typu.

Szczególnie istotny był wynik dotyczący surfaktantu. Pomimo wzrostu markera ATII hiperoksja znacząco zmniejszała ekspresję białka surfaktantu B w porównaniu z normoksją (p=0,0032). Hamowanie Cx43 nie zapobiegało temu spadkowi.

Makrofagi, cytokiny i przebudowa macierzy pozostały zaburzone

BPD ma wyraźny komponent zapalny, dlatego autorzy sprawdzili, czy korzystny wpływ 43Gap26 na alweolaryzację może wynikać z ograniczenia zapalenia wewnątrzpłucnego.

Hiperoksja zwiększała ekspresję CD68 – markera makrofagów – w płucach (p=0,0448). 43Gap26 nie zapobiegał temu zjawisku.

Nie stwierdzono istotnej zmiany ekspresji CD86, traktowanego w eksperymencie jako marker fenotypu M1. Wyraźnie rosła natomiast ekspresja CD206, markera makrofagów M2 (p<0,0001), a stosunek M1/M2 ulegał istotnemu obniżeniu (p=0,0045). Hamowanie Cx43 również tutaj nie odwracało zmian związanych z hiperoksją.

TIMP-1, IL-6 i MIF

W płucach szczurów hiperoksja zwiększała stężenie TIMP-1 – tkankowego inhibitora metaloproteinaz 1 (p=0,0009). 43Gap26 nie zapobiegał temu wzrostowi.

Podobny brak efektu zaobserwowano w ludzkich HfPA-SMC. Ekspozycja na hiperoksję istotnie zwiększała wydzielanie interleukiny 6 (p=0,0001) i macrophage migration inhibitory factor – MIF (p=0,0402). Zablokowanie Cx43 nie chroniło przed wzrostem tych mediatorów.

Wyniki te osłabiają hipotezę, według której korzystny wpływ 43Gap26 na alweolaryzację byłby konsekwencją szerokiego zahamowania reakcji zapalnej. W analizowanych parametrach takiego działania przeciwzapalnego nie wykazano.

Macierz zewnątrzkomórkowa

Autorzy analizowali również składniki macierzy zewnątrzkomórkowej, próbując wyjaśnić, dlaczego poprawie rozwoju pęcherzyków nie towarzyszyła poprawa mechaniki płuc.

Hiperoksja zmniejszała ekspresję fibronektyny (p=0,0277) oraz kolagenu typu Iα (p=0,0057), a w przypadku kolagenu typu III obserwowano tendencję do obniżenia ekspresji. 43Gap26 nie zapobiegał tym zmianom.

Hamowanie Cx43 nie zapobiegało nadciśnieniu płucnemu

Jednym z najważniejszych elementów pracy było równoległe zbadanie krążenia płucnego. Pozwoliło to ocenić, czy poprawa alweolaryzacji oznacza również ochronę naczyń i prawej komory serca.

Odpowiedź była negatywna.

Hiperoksja powodowała zmniejszenie stosunku PAAT/ET (p=0,0441) oraz RVOT-VTI (p<0,0001). Oba wyniki były zgodne z rozwojem patologicznych zmian w krążeniu płucnym. 43Gap26 nie zapobiegał tym zaburzeniom.

Cewnikowanie prawego serca potwierdziło wzrost RVSP po ekspozycji na hiperoksję (p=0,0144). Również ten efekt pozostawał obecny po zahamowaniu Cx43.

Hiperoksja prowadziła ponadto do wyraźnego przerostu prawej komory ocenianego za pomocą wskaźnika Fultona (p<0,0001), czego leczenie 43Gap26 również nie powstrzymywało.

Dlaczego ciśnienie pozostawało podwyższone?

Autorzy przeanalizowali następnie strukturalne i czynnościowe elementy krążenia płucnego. Hiperoksja prowadziła do znaczącego zmniejszenia gęstości naczyń – hipoangiogenezy (p<0,0001). Towarzyszyło temu pogrubienie ścian małych tętnic płucnych o średnicy zewnętrznej poniżej 100 µm (p=0,0018) oraz wzrost proliferacji komórek w ich warstwie środkowej (p=0,0084).

43Gap26 nie zapobiegał żadnemu z tych zjawisk.

Nieprawidłowości dotyczyły również reaktywności naczyń. Tętnice płucne zwierząt eksponowanych na hiperoksję reagowały silniejszym skurczem na serotoninę (p=0,0382), fenylefrynę (p<0,0001) oraz endotelinę-1 (p=0,0350). Farmakologiczne hamowanie Cx43 nie znosiło tej nadreaktywności.

Stres oksydacyjny nie zachowywał się zgodnie z prostym modelem

Długotrwała ekspozycja na wysokie stężenia tlenu jest silnie związana z powstawaniem reaktywnych form tlenu, dlatego badacze analizowali również uszkodzenia oksydacyjne.

W zastosowanym modelu nie wykazano jednak istotnego zwiększenia klasycznych markerów peroksydacji lipidów ani karbonylacji białek. Jednocześnie hiperoksja zwiększała ekspresję oksygenazy hemowej 1 – HO-1 – zarówno w homogenatach całych płuc (p=0,0019), jak i w tętnicach wewnątrzpłucnych (p<0,0001).

W całym płucu 43Gap26 nie znosił odpowiedzi HO-1. W tętnicach wewnątrzpłucnych ekspresja HO-1 była natomiast niższa po zastosowaniu inhibitora w porównaniu z hiperoksyjną grupą kontrolną (p=0,0163). W HfPA-SMC hiperoksja również zwiększała HO-1 (p=0,0299), ale 43Gap26 nie zmieniał istotnie tej odpowiedzi.

Brak poprawy przeżycia

Ekspozycja na hiperoksję zwiększała śmiertelność zwierząt w porównaniu z normoksją (p=0,0064). Pomimo korzystnego działania na alweolaryzację 43Gap26 nie poprawiał przeżycia. Autorzy nie stwierdzili natomiast istotnej różnicy masy ciała pomiędzy analizowanymi warunkami eksperymentalnymi.

Co właściwie wynika z tego badania?

Najważniejszym znaczeniem pracy Pilard i współautorów jest pokazanie, że rola Cx43 w eksperymentalnej BPD jest prawdopodobnie bardziej wybiórcza, niż można byłoby oczekiwać na podstawie samego wzrostu ekspresji tego białka podczas hiperoksji.

Cx43 wydaje się uczestniczyć w regulacji architektury rozwijającej się części pęcherzykowej płuca. Jej farmakologiczne hamowanie częściowo korygowało zaburzenia alweolaryzacji. Nie wystarczało jednak do skorygowania równolegle zachodzących procesów dotyczących surfaktantu, zapalenia, macierzy zewnątrzkomórkowej, mechaniki płuca oraz rozwoju i funkcji krążenia płucnego.

Jest to ważna obserwacja z punktu widzenia biologii BPD. Choroba nie jest skutkiem pojedynczej nieprawidłowości molekularnej, lecz nakładania się zaburzeń rozwoju nabłonka, mikrokrążenia, macierzy zewnątrzkomórkowej, odpowiedzi zapalnej, stresu komórkowego i mechaniki narządu.

Co z komórkami ATII?

Autorzy dyskutują możliwość związku Cx43 z funkcją i stanem komórek ATII. W innych modelach hiperoksja może wpływać na proliferację i starzenie komórkowe tego przedziału, a fenotyp wydzielniczy związany ze starzeniem może sprzyjać stanowi zapalnemu oraz przebudowie tkanek.

Omawiane badanie nie pozwala jednak wykazać takiego mechanizmu bezpośrednio. Nie liczono komórek ATII i nie wykonywano swoistych badań markerów starzenia komórkowego. Zmiany pro-SP-C i TIMP-1 powinny być więc interpretowane jako sygnały molekularne, a nie dowód na wystąpienie starzenia komórek ATII.

Najważniejsze ograniczenia pracy

Pierwszym ograniczeniem jest sam model eksperymentalny. Ciągła ekspozycja noworodków szczura na 90% tlenu daje powtarzalne i silne uszkodzenie płuca, ale nie odzwierciedla w pełni złożonych i zmiennych ekspozycji tlenowych występujących u współcześnie leczonych skrajnych wcześniaków. Autorzy wskazują, że modele o umiarkowanej lub przerywanej hiperoksji mogą lepiej odwzorowywać niektóre cechy klinicznego fenotypu BPD i PH-BPD.

Drugie ograniczenie dotyczy różnic gatunkowych. Szczury w chwili urodzenia dysponują relatywnie bardziej dojrzałymi mechanizmami antyoksydacyjnymi niż skrajnie niedojrzałe wcześniaki. Może to częściowo tłumaczyć brak wzrostu klasycznych markerów oksydacyjnego uszkodzenia lipidów i białek pomimo bardzo wysokiej ekspozycji tlenowej.

Kolejnym problemem jest wykorzystanie homogenatów całych płuc. Pozwala to uzyskać globalny obraz zmian molekularnych, ale ogranicza rozdzielczość przestrzenną i możliwość przypisania sygnału konkretnemu typowi komórek.

Model HfPA-SMC również odwzorowuje jedynie fragment patologii – komórki mięśni gładkich tętnicy płucnej – i nie odtwarza interakcji pomiędzy śródbłonkiem, nabłonkiem pęcherzykowym, fibroblastami, makrofagami i innymi elementami rozwijającego się płuca.

Wreszcie sam 43Gap26 wymaga znacznie dokładniejszej charakterystyki farmakologicznej. Autorzy wskazują na pytania dotyczące farmakokinetyki, stabilności, drogi podania i potencjalnych działań układowych, szczególnie że Cx43 występuje w wielu tkankach.

Znaczenie dla praktyki klinicznej

W praktyce klinicznej badanie nie zmienia obecnie zasad profilaktyki, diagnostyki ani leczenia dysplazji oskrzelowo-płucnej czy nadciśnienia płucnego związanego z BPD. Jego znaczenie jest przede wszystkim mechanistyczne. Pokazuje ono, że modulacja komunikacji zależnej od Cx43 może wpływać na jeden z elementów rozwoju pęcherzykowego, ale jednocześnie unaocznia ograniczenia strategii nakierowanej na pojedynczy szlak molekularny w chorobie o złożonej patofizjologii.

W dalszych badaniach szczególnie istotne będzie ustalenie, w których typach komórek działanie Cx43 rzeczywiście odpowiada za zmianę alweolaryzacji, czy efekt można odtworzyć w modelach lepiej odpowiadających współczesnej BPD oraz czy możliwe jest oddziaływanie na ten mechanizm bez równoczesnego pogarszania innych parametrów fizjologicznych.