Abstract
Az interleukin-6 jelenleg jelentős érdeklődést vált ki, mint a szisztémás szklerózis (SSc) lehetséges terápiás célpontja. Ebben a közleményben áttekintjük az interleukin-6 biológiáját, és megvizsgáljuk az SSc-ben az interleukin-6 diszregulációjának bizonyítékait. Tárgyaljuk az inteleukin-6 klasszikus és transz jelátviteli útvonalainak szerepét az SSc-re vonatkozó olyan jelenségekben, mint a krónikus gyulladás, az autoimmunitás, az endotélsejtek diszfunkciója és a fibrogenezis. Értékeljük a meglévő bizonyítékokat arra vonatkozóan, hogy az interleukin-6 jelátvitel blokkolására irányuló beavatkozások terápiás jelentőséggel bírnak az SSc-ben.
1. Bevezetés
A szisztémás szklerózis (SSc) olyan kötőszöveti betegség, amelyet fibrózis, vaszkulopátia és immunológiai eltérések jellemeznek. Az utóbbi években világossá vált, hogy a gyulladás döntő szerepet játszik az SSc alapjául szolgáló patofiziológiai folyamat közvetítésében, különösen a betegség korai szakaszában. Az endotélsejtek aktivációja és diszfunkciója központi szerepet játszik a betegség patogenezisében, amelyet proinflammatorikus környezet vezérelhet, és profibrotikus fenotípus kialakulásához vezethet.
Az interleukin-6 (IL-6) pleiotróp citokin. Az akut fázisválaszban betöltött szerepe mellett az IL-6-nak változatos szerepe van a krónikus gyulladás, az autoimmunitás, az endotélsejtek diszfunkciója és a fibrogenezis irányításában. Ezért jelenleg nagy érdeklődés övezi a reumatológus közösségben, mint potenciális terápiás szer az SSc-ben, egy olyan betegségben, amelynek jelenleg nincsenek a mögöttes patogenezisre irányuló kezelések.
Újabb bizonyítékok arra utalnak, hogy az IL-6 fontos szerepet játszhat az endotélsejtek diszfunkciójában és a fibrogenezisben ebben a betegségben, és jelenleg klinikai vizsgálatokat terveznek annak további feltárására, hogy a Tocilizumab, egy IL-6 receptor ellen irányuló monoklonális antitest terápiás hasznára lehet-e az SSc-s betegeknek.
2. Az interleukin-6 biológiája
Az interleukin-6 biológiája összetett. Kevés sejt expresszálja az interleukin-6 receptort (IL-6R, gp80). Ez a receptor emberben a hepatocitákon, monocitákon, B-sejteken és neutrofileken expresszálódik. A T-sejtek egy részhalmazán is megtalálható, de bizonyíték van arra, hogy a T-sejtek túlnyomórészt egy transz-szignalizációnak nevezett folyamat révén reagálnak az IL-6-ra.
Az endotélsejtek és a fibroblasztok nem expresszálják az IL-6R-t, és feltételezhetően szintén transz-szignalizáció révén reagálnak az IL-6-ra.A szérumban léteznek sIL-6R-ek, amelyek az IL-6-hoz kötődve IL-6/sIL-6R komplexet alkotnak. Az oldható IL-6R (sIL-6R) két különálló mechanizmus révén keletkezik, egyrészt a neutrofilek felszínéről történő proteolitikus hasítással, másrészt a neutrofilek és monociták egy alternatív splicelt változatának szekréciójával .
Noha a sIL-6R proteolitikus hasításának szabályozását nem sikerült teljesen tisztázni, ismert, hogy a C-reaktív protein (CRP) stimulálja. A neutrofilek, de nem a monociták felszínéről történő hasadást kemoattraktánsok (interleukin-8 (IL8), C5a, leukotrién B4 (LTB4) és trombocita aktiváló faktor (PAF)) is stimulálják . A proteolitikus hasítás egy TNFα, konvertáló enzim-szerű enzimen keresztül történhet, bár ez nem felelős az összes proteolitikus hasításért .
Mi és mások kimutatták, hogy az SSc szérumban megnövekedett a neutrofil kemoattraktáns IL-8 koncentrációja , ami serkentheti a sIL-6R felszabadulását a neutrofilekből. Emellett a szakirodalom beszámol arról, hogy az LTB4 szintje emelkedett az SSc tüdőbetegségben szenvedő betegek bronchoalveoláris mosófolyadékában , ami szintén hozzájárulhat a sIL-6R keletkezéséhez.
Az IL6/sIL6R komplex képes kötődni a gp130 receptorhoz, amely ubiquitikusan expresszálódik a sejteken, beleértve az endotélsejteket és a fibroblasztokat, hogy aktiválja a jelátvivő és aktiváló transzkripciós protein 3 (STAT3) jelátviteli útvonalat . Az endotélsejtek transzszignalizáción keresztüli aktivációja az adhéziós molekulák (intercelluláris adhéziós molekula-1 (ICAM-1), vaszkuláris sejtadhéziós molekula-1 (VCAM-1)) expressziójának növekedését, kemokinek (IL-8 és monocita kemotaktikus protein-1 (MCP-1)) és IL-6 felszabadulását eredményezi (1. ábra).
Interleukin-6 transzszignalizáció. Az IL-6 receptorok kifejeződnek a leukocitákon, beleértve a neutrofileket is, de nem fejeződnek ki a szövetrezidens sejteken, például az endotélsejteken. Az endotélsejtek csak akkor tudnak reagálni az IL-6-ra a gp130 receptoron keresztül, ha az IL-6 egy szolubilis IL-6 receptorhoz (sIL-6R) kötődik. A sIL-6R-ek a receptor egy alternatív splicelt változatának szekréciójával vagy a neutrofilek felszínéről történő proteolitikus hasítással jönnek létre. Létezik egy szolubilis gp130 (sgp130) pool is, amely képes megkötni az IL-6/sIL6R komplexeket és megakadályozni azok kötődését a celluláris gp130-hoz. Ezért az IL-6, az sIL-6R és az sgp130 helyi koncentrációja szabályozza az IL-6 jelátvitelt.
3. Interleukin-6 a szisztémás szklerózisban
Az IL-6 olyan citokin, amelynek számos potenciálisan fontos szerepe van az SSc patogenezisében. A szisztémás szklerózisban szenvedő betegek szérumában emelkedett, különösen a diffúz bőrérintettségűeknél és a betegség korai szakaszában . Immuncitokémiai vizsgálatok azt is kimutatták, hogy az IL-6 a betegség későbbi szakaszában, amikor más proinflammatorikus citokinek már eloszlottak, emelkedett lehet a léziós szövetekben.
Ez interleukin SSc-ben betöltött szerepét számos más megfigyelés is alátámasztja. Az SSc-betegek léziós bőréből izolált és tenyésztett fibroblasztok konstitutívan magasabb IL-6-szintet termelnek, mint a nem léziós vagy egészséges donor fibroblasztok . Ez bizonyítja a citokinek helyi koncentrációjának figyelembevételének fontosságát a betegségben. A szérumkoncentrációk nem feltétlenül tükrözik a releváns citokin helyi szintjét az elváltozás helyén. Ezért különösen fontos az in vitro modellek használata a fibroblasztok, endotélsejtek és immunsejtek közötti helyi kölcsönhatások feltárására, a citokinek lokálisan megemelkedett szintjének jelenlétében. A léziós bőrből származó stimulált és nem stimulált fibroblasztokról azt is kimutatták, hogy megnövekedett IL-8 szintet termelnek, ami szerepet játszhat a sIL-6R helyi felszabadulásában a neutrofilekből .
A korábbi kutatások kimutatták, hogy az SSc betegek perifériás vér mononukleáris sejtjei, ha in vitro tenyésztik őket, magasabb IL-6 és sIL-6R szintet termelnek a tenyésztési felülúszóban, mint a kontroll perifériás vér mononukleáris sejtjei, bár az sgp130 szintje egyenértékű volt . Továbbá, az IL-6R szintje megnövekedett a limitált cutan SSc (lcSSc) betegek szérumában a kontrollokhoz képest .
Az IL-6 transzkripciója a hipoxia-indukálható faktor-1-α (HIF-1-α) révén egy hipoxiás válaszelem ellenőrzése alatt áll. A betegek léziós bőréből végzett mérések azt mutatták, hogy az oxigénfeszültség tartósan csökken , 3%-os O2-nek megfelelő szintre, ami elegendő a HIF-1α jelátvitel indukálásához .
Mellett fontos megjegyezni, hogy a hemodinamikai áramlás elnyomhatja az IL-6 által indukált jelátvitelt az endotélsejtekben . Mivel SSc-ben az ilyen áramlás diszregulált, ez fontos szerepet játszhat az IL-6 endotélsejtekre gyakorolt hatásainak modulálásában ebben a betegségben.
4. Az interleukin-6 hatása a B-sejtekre
Az IL-6-nak a B-sejtekre is mélyreható hatása van, elősegítve a plazmasejtek differenciálódását és az antitesttermelést. Ez magyarázhatja az SSc-ben gyakran megfigyelhető poliklonális B-sejt-expanziót és hypergammaglobulinaemiát.
A B-sejtek rituximabbal (CD20 ellen irányuló monoklonális antitest) történő depletiója 9, a ciklofoszfamid-terápiára refrakter, progresszív SSc-bőrbetegségben szenvedő betegnél 3 hónap után a bőrpontszám klinikai javulását eredményezte, amely 36 hónapig fennállt. Ezzel párhuzamosan csökkent a szérum IL-6 koncentrációja .
5. Interleukin-6 és hatása a gyulladásra
Az IL-6 szerepet játszik a krónikus gyulladás kialakulásában és terjedésében. Kezdetben az akut gyulladásban a proinflammatorikus citokinek elősegítik a neutrofilek felhalmozódását és az IL-6 felszabadulását. A neutrofilek ezután a kemokinekre, például az IL-8-ra válaszul levetítik IL-6R-jeiket. Ez elősegíti az endotélsejtek kemokin-termelésének differenciált szabályozását, elősegítve az MCP-1 termelését és csökkentve az IL-8 termelést, így kedvezve a monociták felhalmozódásának. Az IL-6 transz-szignalizáció az endoteliális leukocita adhéziós molekulák (VCAM-1, ICAM-1) expresszióját is növeli, tovább elősegítve a leukocita felhalmozódást. Ezenkívül az IL-6 szerepet játszhat a neutrofil apoptózis elősegítésében és ezáltal az akut (nem specifikus) gyulladás megszűnésében . Mások azonban az IL-6 neutrofilekre gyakorolt antiapoptotikus hatásáról számoltak be , míg Biffl és munkatársai kimutatták, hogy a hatás a neutrofilek koncentrációjától függ . Laboratóriumunkban nem tudtunk reprodukálni semmilyen IL-6-specifikus hatást a neutrofil apoptózisra az IL-6 0,1 és 100 ng/ml közötti koncentrációinál (személyes közlés Helen Wright).
Ezzel szemben az IL-6 állítólag megmenti a T-sejteket az apoptózistól, ami elősegíti a krónikus gyulladásos sejtinfiltrációt . Az IL-6 transz-szignalizáció egy pozitív autokrin visszacsatolási rendszerben az IL-6 felszabadulását is elősegíti a fibroblasztokból és az endotélsejtekből. Ezért elképzelhető, hogy az IL-6-nak szerepe lehet a krónikus gyulladás terjedésében, mint amilyen az SSc-ben megfigyelhető. Ez összhangban van az immuncitokémiai kísérletekkel, amelyek azt mutatják, hogy az IL-8 és az IL-6 felülreprezentálódik az SSc-s betegek bőrének elváltozásában, bár eltérő mintázatban: az IL-8 felülreprezentációja a korai betegséghez (<1 év), míg az IL-6 felülreprezentációja a későbbi betegséghez társul.
Az IL-6 szintén szerepet játszik az autoimmunitásban. A Crohn-betegségben szenvedő betegekből származó bizonyítékok arra utalnak, hogy az autoreaktív T-sejtek a STAT3 jelátviteli útvonalon keresztüli IL-6 transzjelzés általi védelem miatt ellenállnak az apoptózisnak . Az IL-6 gátolja a Na2+/K+ ATPázt, amely szabályozza az antigén internalizációt és a dendritikus sejtek által a T-sejteknek történő antigénprezentációt, ami elősegítheti az autoantigének prezentációját . Végül, Matzinger “veszélyelmélete” szerint a naiv T-sejtek elpusztulnak, ha olyan jelet kapnak a megfelelő antigénprezentációból, amelyet nem követ a CD40 ligálása . Bizonyított, hogy az IL-6/sIL-6R komplex helytelenül helyettesítheti ezt a második jelet, és így az autoreaktív T-sejtek perzisztenciájához vezethet . Továbbá, az autoimmun jelenségek az életkor előrehaladtával fokozódnak, az sIL-6R leválásának életkorral összefüggő növekedésével együtt . Lissilaa és munkatársai az IL-6 szerepét vizsgálták az autoimmun gyulladásos artritisz kollagén-indukált (CIA) és antigén-indukált (AIA) modelljeiben. Olyan antitesteket használva, amelyek specifikusan blokkolták a klasszikus IL-6 jelátviteli és transz-jelátviteli útvonalakat, felfedezték, hogy a klasszikus IL-6 útvonal szükséges és elégséges az autoimmunitásban szerepet játszó patogén Th17 T-sejtek kialakulásához és az antitípus II kollagén IgG válaszok generálásához, amelyek a CIA modellben a betegség manifesztációjával járnak együtt. Az AIA modellben azt is kimutatták, hogy az IL-6 transz jelátvitel felelős a helyi gyulladásos válaszok irányításáért . Az SSc autoimmun jelenségekkel társuló betegség. Az SSc-ben számos különböző autoantitest található (lásd az 1. táblázatot), és az autoantitest-profil sok esetben korrelál a klinikai manifesztációkkal. Nincs azonban meggyőző bizonyíték az autoantitestek közvetlen szerepére a patogenezisben, bár egyes kutatók arról számoltak be, hogy a betegek egy részében megtalálható antiendothelsejtes antitestek összefüggésbe hozhatók az endothelsejtek aktivációjával .
|
||||||||||||||||||||||
6. Interleukin-6 és hatása a fibrogenezisre
A SSc-s betegekből származó fibroblasztok fenotípusosan egyediek. Ha izolálják és in vitro tenyésztik őket, továbbra is többlet kollagént termelnek . Az IL-6 egy profibrogén citokin. Kimutatták, hogy növeli vagy csökkenti a fibroblasztok proliferációját, növeli a fibroblasztok kollagén-, glikozaminoglikán- és TIMP-1 (tissue inhibitor of metalloproteinases-1) szintézisét, valamint növeli az MCP-1 és az IL-6 termelését . Az IL-6 szabályozza a vaszkuláris endotél növekedési faktor (VEGF) expresszióját, amely az angiogenezis és a fibrózis fontos közvetítője, és amely SSc-s betegeknél emelkedett .
Egy esetsorozat azt jelezte, hogy az IL-6 transzszignalizációt gátló tocilizumab alkalmazása 2 diffúz cutan SSc (dcSSc) betegnél – az egyiknél veseérintettséggel, a másiknál tüdőfibrózissal – a Rodnan bőrpontszámmal és Vesmeterrel (amely a bőr viszkoelaszticitását vagy keménységét méri) mért bőrvastagodás csökkenését eredményezte. Ezenkívül a tocilizumab-kezelés előtt és után vett bőrbiopsziák a kollagén csökkenését jelezték .
7. Interleukin-6 és hatása az endotélsejtek aktiválódására
Az endotél aktiválódását központi szerepet tulajdonítanak az SSc patogenezisében. Az endotélsejtek fokozott apoptózisára is van bizonyíték, bár erre vonatkozó megerősítő in vivo bizonyíték hiányzik . A University of California at Davis 200-as csirkecsaládja, az SSc állatmodellje, bizonyítékot mutat a korai endotélsejt-apoptózisra, amely megelőzi a gyulladásos sejtinfiltrációt és a fibrózis kialakulását .
Az endotélsejtek aktivációjának szérummarkerei, például a von Willebrand-faktor (vWF), az sICAM-1 és az sE-szelektin emelkedett az SSc-s betegek szérumában, és úgy tűnik, hogy korrelálnak a betegség aktivitásával .
A korábbi vizsgálatok kimutatták az IL-6 szerepét az endotélsejtek aktivációjában. Az endotélsejtek transz-szignalizáción keresztüli aktivációja az adhéziós molekulák (ICAM-1, VCAM-1) expressziójának növekedését, kemokinek (IL-8 és MCP), valamint az IL-6 felszabadulását eredményezi .
Nemrégiben kimutattuk, hogy az SSc szérum neutrofilek jelenlétében képes az endotélsejtek aktivációját és apoptózisát IL-6-függő módon fokozni . Feltételezzük, hogy ebben a helyzetben a neutrofilek az IL-6R donorjaként működnek. Vizsgálatainkban az összevont kontrollszérum IL-6-tal való felturbózása neutrofilek jelenlétében az endotélsejtek apoptózisának és az E-szelektin expressziójának növekedését eredményezte, ami utánozta az SSc szérum hatását. A komplement inaktiválása nem szüntette meg az SSc-szérum hatásait, ahogyan a kataláz hozzáadása sem a reaktív oxigénfajok felszívására. Az AEBSF szerin proteáz inhibitor részben gátolta az SSc szérum endotélsejt apoptózisra gyakorolt hatását, de nem befolyásolta jelentősen az endotélsejtek SSc szérum általi aktiválódását. Az SSc szérumban lévő IL6 hatásának eltávolítására vagy blokkolására irányuló stratégiák, beleértve az IL6 immundepletióját és az anti-IL6 blokkoló antitest hozzáadását, megfordították az SSc szérum endotélsejt-aktivációra és apoptózisra gyakorolt hatását. A legjelentősebb azonban az sgp130, amely specifikusan blokkolja az IL6 transz-szignalizációt, megszüntette az SSc szérum hatásait .
8. Következtetés
Az IL-6 blokkolása és specifikusan az IL-6 transz-szignalizáció blokkolása érdemi lehet az SSc kezelésében, egy olyan betegségben, amelynek eddig nincsenek közvetlenül a patogén mechanizmusra irányuló kezelési lehetőségei. Az IL-6 transz-szignalizáció specifikusan részt vesz a helyi gyulladás irányításában és az endotél- és fibroblasztválaszok indukálásában, ezért ennek az IL-6-szignalizációs útvonalnak a megcélzása lehet a legelőnyösebb az SSc-ben. Az SSc-nek azonban fontos és valószínűleg patogén autoimmun jelenségei is vannak, és a klasszikus IL-6 jelátviteli útvonal megcélzása szükséges lehet a betegség e fontos aspektusának befolyásolásához. A jelenleg rendelkezésre álló Tocilizumab gyógyszer mind a klasszikus, mind a transz jelátviteli útvonalat célozza. Más szerek is fejlesztés alatt állnak, amelyek kifejezetten a transz jelátvitelt gátolják, és hasznosak lehetnek az SSc egérmodelljeiben annak meghatározására, hogy melyik jelátviteli útvonal a legfontosabb a betegség szempontjából.
Az IL-6 az SSc-ben szenvedő betegek szérumában emelkedett, különösen a korai dcSSc-ben. Ezenkívül immunhisztokémiai mintákban is megtalálható mind a korai, mind a késői betegségben, valamint a dcSSc-ben és az lcSSc-ben egyaránt. Az SSc-betegekből izolált fibroblasztok és monociták autonóm módon termelnek IL-6-ot in vitro.
A korai, kis léptékű, nem randomizált, kontrollált vizsgálatok az IL6 fontos szerepére utalnak az SSc-ben. A B-sejt-depléció a szérum IL-6 szintjének csökkenését eredményezi, ami a bőrpontszám egyidejű csökkenésében tükröződik. Ennél is fontosabb, hogy az IL-6 transzszignalizációjának Tocilizumabbal történő blokkolása 2 diffúz betegségben szenvedő betegnél a bőrpontszám javulását eredményezte. Ezek az adatok szilárdan bizonyítják, hogy az IL-6 vonzó terápiás célpont, különösen a fibrózis megelőzése szempontjából.
Ezeken túlmenően azonban új és izgalmas adatok arra utalnak, hogy az IL-6 szerepet játszik a betegség endothelialis és gyulladásos megnyilvánulásaiban, ami potenciális célpontot jelenthet az SSc-betegek sokkal szélesebb körében, akiknél aktív érrendszeri vagy gyulladásos (pl. ízületi) betegség, de viszonylag kevés a fibrózis. E fontos kérdések megválaszolására jelenleg is folynak a vizsgálatok; az eredményekre kíváncsian várunk.
