- Abstract
- 1. Introducción
- 2. Biología de la interleucina 6
- 3. La interleucina 6 en la esclerosis sistémica
- 4. Efectos de la interleucina 6 sobre las células B
- 5. Interleucina-6 y efectos sobre la inflamación
- 6. Interleucina-6 y efectos sobre la fibrogénesis
- 7. Interleucina-6 y efectos sobre la activación de las células endoteliales
- 8. Conclusión
Abstract
La interleucina 6 está despertando un gran interés como posible objetivo terapéutico en la esclerosis sistémica (SSc). En este artículo, se revisa la biología de la interleucina-6 y se exploran las pruebas de la desregulación de la interleucina-6 en la SSc. Se discute el papel de las vías de señalización clásicas y trans de la interleucina 6 en fenómenos relevantes de la SSc como la inflamación crónica, la autoinmunidad, la disfunción de las células endoteliales y la fibrogénesis. Se evalúa la evidencia existente de que las intervenciones diseñadas para bloquear la señalización de la interleucina 6 son de relevancia terapéutica en la SSc.
1. Introducción
La esclerosis sistémica (SSc) es una enfermedad del tejido conectivo caracterizada por fibrosis, vasculopatía y anomalías inmunológicas. En los últimos años, ha quedado claro que la inflamación desempeña un papel crucial en la mediación del proceso fisiopatológico subyacente a la SSc, especialmente en las primeras fases de la enfermedad. La activación y la disfunción de las células endoteliales son fundamentales en la patogénesis de la enfermedad, pueden ser impulsadas por un entorno proinflamatorio y pueden dar lugar a la generación de un fenotipo profibrótico.
La interleucina 6 (IL-6) es una citoquina pleiotrópica. Además de su papel en la respuesta de fase aguda, la IL-6 tiene diversas funciones en la conducción de la inflamación crónica, la autoinmunidad, la disfunción de las células endoteliales y la fibrogénesis. Por lo tanto, actualmente está atrayendo un gran interés en la comunidad reumatológica como potencial agente terapéutico en la SSc, una enfermedad que en la actualidad carece de tratamientos dirigidos a la patogénesis subyacente.
Evidencias recientes han sugerido que la IL-6 puede desempeñar papeles importantes en la disfunción de las células endoteliales y la fibrogénesis en esta enfermedad, y actualmente se están diseñando ensayos clínicos para explorar más a fondo si el Tocilizumab, un anticuerpo monoclonal dirigido contra el receptor de la IL-6, puede ser un beneficio terapéutico para los pacientes con SSc.
2. Biología de la interleucina 6
La biología de la interleucina 6 es compleja. Pocas células expresan el receptor de interleucina-6 (IL-6R, gp80). Este receptor se expresa en hepatocitos, monocitos, células B y neutrófilos en los seres humanos. También se encuentra en un subconjunto de células T, pero hay pruebas de que las células T responden a la IL-6 predominantemente a través de un proceso conocido como señalización trans.
Las células endoteliales y los fibroblastos no expresan el IL-6R y también se cree que responden a la IL-6 a través de la señalización trans. Los sIL-6R existen en el suero y se unen a la IL-6 formando un complejo IL-6/sIL-6R. La IL-6R soluble (sIL-6R) se produce por dos mecanismos distintos, en primer lugar por escisión proteolítica de la superficie de los neutrófilos y, en segundo lugar, por la secreción por parte de los neutrófilos y los monocitos de una versión empalmada alternativamente.
Aunque la regulación de la escisión proteolítica de la sIL-6R no se ha dilucidado por completo, se sabe que es estimulada por la proteína C reactiva (CRP). La escisión de la superficie de los neutrófilos, pero no de los monocitos, también es estimulada por quimioatrayentes (interleucina 8 (IL8), C5a, leucotrieno B4 (LTB4) y factor activador de las plaquetas (PAF)). La escisión proteolítica puede producirse a través de una enzima similar a la enzima convertidora del TNFα, aunque esto no explica toda la escisión proteolítica.
Nosotros y otros hemos demostrado que hay un aumento de la concentración del quimioatrayente de neutrófilos IL-8 en el suero de la SSc , que puede estimular la liberación de sIL-6R de los neutrófilos. Además, hay informes en la literatura de que los niveles de LTB4 están elevados en el líquido de lavado broncoalveolar de los pacientes con enfermedad pulmonar del SSc, lo que también puede contribuir a la generación de sIL-6R.
El complejo IL6/sIL6R puede unirse al receptor gp130, que se expresa de forma ubicua en las células, incluidas las células endoteliales y los fibroblastos, para activar los transductores de señales y los activadores de la proteína de transcripción 3 (STAT3) vía de señalización. La activación de las células endoteliales a través de la señalización trans resulta en un aumento de la expresión de moléculas de adhesión (molécula de adhesión intercelular-1 (ICAM-1), molécula de adhesión celular vascular-1 (VCAM-1)), la liberación de quimiocinas (IL-8 y proteína quimiotáctica de monocitos-1 (MCP-1)), y la liberación de IL-6 (Figura 1).
Señalización trans de la interleucina 6. Los receptores de IL-6 se expresan en los leucocitos, incluidos los neutrófilos, pero no se expresan en las células residentes en los tejidos, por ejemplo, las células endoteliales. Las células endoteliales pueden responder a la IL-6 a través del receptor gp130 sólo cuando la IL-6 está unida a un receptor soluble de IL-6 (sIL-6R). Los sIL-6R se forman por la secreción de una versión empalmada alternativamente del receptor o por la escisión proteolítica de la superficie de los neutrófilos. También existe una reserva de gp130 soluble (sgp130) que puede unirse a los complejos IL-6/sIL6R e impedir su unión a la gp130 celular. Por lo tanto, las concentraciones locales de IL-6, sIL-6R y sgp130 regulan la señalización de la IL-6.
3. La interleucina 6 en la esclerosis sistémica
La IL-6 es una citoquina con varias funciones potencialmente importantes en la patogénesis de la SSc. Está elevada en el suero de los pacientes con esclerosis sistémica, especialmente en aquellos con afectación cutánea difusa y al principio del curso de la enfermedad . Los estudios de inmunocitoquímica también han demostrado que la IL-6 puede estar elevada en el tejido lesional más tarde en la enfermedad, cuando otras citoquinas proinflamatorias se han disipado.
Varias otras observaciones apoyan aún más el papel de esta interleucina en la SSc. Los fibroblastos aislados y cultivados de la piel lesional de pacientes con SSc producen constitutivamente niveles más altos de IL-6 que los fibroblastos no lesionales o de donantes sanos . Esto demuestra la importancia de considerar las concentraciones locales de citoquinas en la enfermedad. Las concentraciones séricas pueden no reflejar necesariamente los niveles locales de una citocina relevante en el lugar de la lesión. Por lo tanto, el uso de modelos in vitro para explorar las interacciones locales entre los fibroblastos, las células endoteliales y las células inmunitarias, en presencia de niveles localmente elevados de citocinas, es de particular importancia. También se ha demostrado que los fibroblastos estimulados y no estimulados de la piel lesionada producen mayores niveles de IL-8, que pueden estar implicados en la liberación local de sIL-6R de los neutrófilos.
Investigaciones anteriores han demostrado que las células mononucleares de sangre periférica de pacientes con SSc, cuando se cultivan in vitro, producen mayores niveles de IL-6 y sIL-6R en los sobrenadantes de cultivo que las células mononucleares de sangre periférica de control, aunque los niveles de sgp130 eran equivalentes. Además, los niveles de IL-6R estaban aumentados en el suero de los pacientes con SSc cutáneo limitado (lcSSc) en comparación con los controles.
La transcripción de la IL-6 está bajo el control de un elemento de respuesta hipóxica a través del factor inducible por hipoxia-1-α (HIF-1-α). Las mediciones realizadas en la piel lesional de los pacientes han demostrado una disminución persistente de la tensión de oxígeno , hasta el equivalente al 3% de O2, suficiente para inducir la señalización de HIF-1α .
Además, es importante señalar que el flujo hemodinámico puede suprimir la señalización inducida por IL-6 en las células endoteliales . Como dicho flujo está desregulado en la SSc, esto puede desempeñar un papel importante en la modulación de los efectos de la IL-6 en las células endoteliales en esta enfermedad.
4. Efectos de la interleucina 6 sobre las células B
La IL-6 también tiene un profundo efecto sobre las células B, promoviendo la diferenciación de las células plasmáticas y la producción de anticuerpos. Esto puede explicar la expansión policlonal de las células B y la hipergammaglobulinemia que se observa con frecuencia en la SSc.
La depleción de las células B utilizando rituximab (anticuerpo monoclonal dirigido contra el CD20) en 9 pacientes con enfermedad cutánea progresiva de la SSc, refractaria al tratamiento con ciclofosfamida, dio lugar a una mejora clínica en la puntuación de la piel después de 3 meses, que persistió hasta 36 meses. Esto fue paralelo a una disminución de la concentración sérica de IL-6 .
5. Interleucina-6 y efectos sobre la inflamación
La IL-6 ha sido implicada en la generación y propagación de la inflamación crónica. Inicialmente en la inflamación aguda, las citocinas proinflamatorias promueven la acumulación de neutrófilos y la liberación de IL-6. A continuación, los neutrófilos liberan sus IL-6R en respuesta a quimiocinas como la IL-8. Esto promueve la regulación diferencial de la producción de quimiocinas por parte de las células endoteliales, promoviendo la producción de MCP-1 y disminuyendo la de IL-8, favoreciendo así la acumulación de monocitos. La señalización trans de la IL-6 también aumenta la expresión de las moléculas de adhesión leucocitaria endotelial (VCAM-1, ICAM-1), favoreciendo aún más la acumulación de leucocitos. Además, la IL-6 puede desempeñar un papel en la promoción de la apoptosis de los neutrófilos y, por tanto, en la resolución de la inflamación aguda (inespecífica). Sin embargo, otros han informado de un efecto antiapoptótico de la IL-6 en los neutrófilos , mientras que Biffl et al. han demostrado que el efecto depende de la concentración de neutrófilos . Nosotros no hemos podido reproducir ningún efecto específico de la IL-6 sobre la apoptosis de los neutrófilos en nuestro laboratorio a concentraciones de IL-6 que van de 0,1 a 100 ng/mL (comunicación personal Helen Wright).
Por el contrario, la IL-6 supuestamente rescata a las células T de la apoptosis, lo que promueve un infiltrado celular inflamatorio crónico . La señalización trans de la IL-6 también promueve la liberación de IL-6 de los fibroblastos y las células endoteliales en un sistema de retroalimentación autocrina positiva. Por lo tanto, cabe pensar que la IL-6 puede desempeñar un papel en la propagación de la inflamación crónica, como la que se observa en la SSc. Esto está en consonancia con los experimentos inmunocitoquímicos que demuestran que la IL-8 y la IL-6 se sobreexpresan en la piel lesionada de los pacientes con SSc, aunque con patrones diferentes: la sobreexpresión de la IL-8 se asocia con la enfermedad temprana (<1 año), mientras que la sobreexpresión de la IL-6 se asocia con la enfermedad más tardía .
La IL-6 también se ha implicado en la autoinmunidad. Las pruebas obtenidas en pacientes con la enfermedad de Crohn indican que las células T autorreactivas son resistentes a la apoptosis debido a la protección de la señalización trans de la IL-6 a través de la vía de señalización STAT3 . La IL-6 inhibe una ATPasa de Na2+/K+ que regula la internalización de antígenos y la presentación de los mismos por parte de las células dendríticas a las células T, lo que puede promover la presentación de autoantígenos. Por último, según la «teoría del peligro» de Matzinger, las células T ingenuas mueren si reciben una señal de presentación de antígeno adecuada que no va seguida de la ligadura de CD40 . Hay pruebas de que el complejo IL-6/sIL-6R puede sustituir inapropiadamente esta segunda señal y, por tanto, conducir a la persistencia de células T autoreactivas . Además, los fenómenos autoinmunes aumentan con la edad, en consonancia con un aumento relacionado con la edad en el desprendimiento de sIL-6R . Lissilaa et al. exploraron el papel de la IL-6 en los modelos de artritis inducida por colágeno (CIA) y artritis inducida por antígeno (AIA) de la artritis inflamatoria autoinmune. Utilizando anticuerpos que bloqueaban específicamente las vías de señalización clásica y trans de la IL-6, descubrieron que la vía clásica de la IL-6 era necesaria y suficiente para el desarrollo de células T Th17 patógenas, implicadas en la autoinmunidad, y para la generación de respuestas IgG antitipo II del colágeno, asociadas a las manifestaciones de la enfermedad en el modelo CIA. También demostraron en el modelo de AIA que la señalización trans de la IL-6 era responsable de impulsar las respuestas inflamatorias locales . La SSc es una enfermedad asociada a fenómenos autoinmunes. En la SSc se encuentran muchos autoanticuerpos diferentes (véase la tabla 1), y el perfil de autoanticuerpos en muchos casos se correlaciona con las manifestaciones clínicas. Sin embargo, no hay pruebas convincentes de que los autoanticuerpos desempeñen un papel directo en la patogénesis, aunque algunos investigadores han informado de que los anticuerpos contra las células endoteliales, que se encuentran en una proporción de pacientes, están asociados a la activación de las células endoteliales.
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6. Interleucina-6 y efectos sobre la fibrogénesis
Los fibroblastos de pacientes con SSc son fenotípicamente únicos. Cuando se aíslan y se cultivan in vitro siguen produciendo un exceso de colágeno . La IL-6 es una citoquina profibrogénica. Se ha demostrado que aumenta o disminuye la proliferación de los fibroblastos, aumenta la síntesis de colágeno, glicosaminoglicanos e inhibidores tisulares de las metaloproteinasas-1 (TIMP-1), y aumenta la producción de MCP-1 e IL-6 . La IL-6 regula la expresión del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), un importante mediador de la angiogénesis y la fibrosis que está elevado en los pacientes con SSc .
Una serie de casos ha indicado que el uso de tocilizumab, que bloquea la señalización trans de la IL-6, en 2 pacientes con SSc cutánea difusa (dcSSc), uno de ellos con afectación renal y el otro con fibrosis pulmonar, dio lugar a una disminución del engrosamiento de la piel medido por la puntuación cutánea de Rodnan y el Vesmeter (que mide la viscoelasticidad o dureza de la piel). Además, las biopsias de piel tomadas antes y después del tratamiento con tocilizumab indicaron una reducción del colágeno.
7. Interleucina-6 y efectos sobre la activación de las células endoteliales
Se cree que la activación endotelial es fundamental en la patogénesis de la SSc. También hay pruebas de un aumento de la apoptosis de las células endoteliales, aunque faltan pruebas in vivo que lo corroboren. El pollo de la línea 200 de la Universidad de California en Davis, un modelo animal para la SSc, muestra evidencias de una apoptosis temprana de las células endoteliales, que precede al infiltrado celular inflamatorio y al desarrollo de la fibrosis .
Los marcadores séricos de la activación de las células endoteliales, por ejemplo, el factor von Willebrand (vWF), la sICAM-1 y la sE-selectina están elevados en el suero de los pacientes con SSc y parecen correlacionarse con la actividad de la enfermedad.
Estudios anteriores han demostrado el papel de la IL-6 en la activación de las células endoteliales. La activación de las células endoteliales a través de la señalización trans resulta en un aumento de la expresión de moléculas de adhesión (ICAM-1, VCAM-1), la liberación de quimiocinas (IL-8 y MCP) y la liberación de IL-6 .
Recientemente hemos demostrado que el suero del SSc, en presencia de neutrófilos, es capaz de aumentar la activación de las células endoteliales y la apoptosis de forma dependiente de la IL-6 . Se postula que en esta circunstancia los neutrófilos actúan como donantes de IL-6R. En nuestros estudios, la adición de IL-6 al suero de control dio lugar a un aumento de la apoptosis de las células endoteliales y de la expresión de E-selectina en presencia de neutrófilos, imitando los efectos del suero de la SSc. La inactivación del complemento no anuló los efectos del suero de la SSc, ni tampoco la adición de catalasa para absorber las especies reactivas del oxígeno. El inhibidor de la serina proteasa AEBSF bloqueó parcialmente los efectos del suero de la SSc sobre la apoptosis de las células endoteliales, pero no afectó significativamente a la activación de las células endoteliales por el suero de la SSc. Las estrategias para eliminar o bloquear los efectos de la IL6 en el suero de la SSc, incluyendo la inmunodepleción de la IL6 y la adición de un anticuerpo bloqueador de la IL6, revirtieron los efectos del suero de la SSc sobre la activación de las células endoteliales y la apoptosis. Sin embargo, lo más significativo es que el sgp130, que bloquea específicamente la transseñalización de la IL6, abrogó los efectos del suero de la SSc.
8. Conclusión
El bloqueo de la IL-6, y específicamente el bloqueo de la transseñalización de la IL-6, puede tener mérito en el tratamiento de la SSc, una enfermedad que hasta ahora carece de opciones de tratamiento que apunten directamente al mecanismo patogénico. La transseñalización de la IL-6 está específicamente implicada en la conducción de la inflamación local y en la inducción de las respuestas endoteliales y de los fibroblastos, por lo que dirigirse a esta vía de señalización de la IL-6 puede ser muy rentable en la SSc. Sin embargo, la SSc también presenta fenómenos autoinmunes importantes y posiblemente patógenos, y puede ser necesario dirigirse a la vía de señalización clásica de la IL-6 para influir en este importante aspecto de la enfermedad. El fármaco Tocilizumab, actualmente disponible, se dirige tanto a la vía de señalización clásica como a la trans. Se están desarrollando otros agentes que bloquean específicamente la señalización trans, y pueden ser útiles en modelos de ratón de SSc para delinear qué vía de señalización es más importante para esta enfermedad.
La IL-6 está aumentada en el suero de los pacientes con SSc, especialmente en la dcSSc temprana. Además, también se encuentra en muestras de inmunohistoquímica tanto en la enfermedad temprana como en la tardía y tanto en la dcSSc como en la lcSSc. Los fibroblastos y monocitos aislados de pacientes con SSc producen de forma autónoma IL-6 in vitro.
Los primeros ensayos controlados no aleatorios a pequeña escala apuntan a un papel importante de la IL6 en la SSc. La depleción de las células B da lugar a una disminución de los niveles séricos de IL-6, que se refleja en una reducción simultánea de la puntuación de la piel. Y lo que es más importante, el bloqueo de la señalización trans de la IL-6 con Tocilizumab ha dado lugar a una mejora de la puntuación de la piel en 2 pacientes con enfermedad difusa. Estos datos establecen firmemente la IL-6 como una atractiva diana terapéutica candidata, especialmente en términos de prevención de la fibrosis.
Sin embargo, nuevos y emocionantes datos implican que la IL-6 tiene un papel en las manifestaciones endoteliales e inflamatorias de esta enfermedad, lo que puede convertirla en una diana potencial en una gama mucho más amplia de pacientes con SSc con enfermedad vascular o inflamatoria activa (por ejemplo, articular) pero con relativamente poca fibrosis. Se están diseñando estudios para abordar estas importantes cuestiones; los resultados se esperan con impaciencia.
