- Abstract
- 1. Introducere
- 2. Biologia interleukinei-6
- 3. Interleukina-6 în scleroza sistemică
- 4. Efectele interleukinei-6 asupra celulelor B
- 5. Interleukina-6 și efectele asupra inflamației
- 6. Interleukina-6 și efectele asupra fibrogenezei
- 7. Interleukina-6 și efectele asupra activării celulelor endoteliale
- 8. Concluzie
Abstract
Interleukina-6 atrage în prezent un interes semnificativ ca o potențială țintă terapeutică în scleroza sistemică (SSc). În acest articol, se trece în revistă biologia interleukinei-6 și se explorează dovezile privind dereglarea interleukinei-6 în SSc. Se discută rolul căilor de semnalizare clasice și trans ale inteleukinei-6 în fenomene relevante pentru SSc, cum ar fi inflamația cronică, autoimunitatea, disfuncția celulelor endoteliale și fibrogeneza. Sunt evaluate dovezile existente conform cărora intervențiile menite să blocheze semnalizarea interleukinei-6 au relevanță terapeutică în SSc.
1. Introducere
Scleroza sistemică (SSc) este o boală a țesutului conjunctiv caracterizată prin fibroză, vasculopatie și anomalii imunologice. În ultimii ani, a devenit clar că inflamația joacă un rol crucial în medierea procesului fiziopatologic care stă la baza SSc, în special la începutul bolii. Activarea și disfuncția celulelor endoteliale sunt esențiale pentru patogeneza bolii, pot fi determinate de un mediu proinflamator și pot duce la generarea unui fenotip profibrotic.
Interleukina-6 (IL-6) este o citokină pleiotropică. În plus față de rolul său în răspunsul de fază acută, IL-6 are diverse roluri în stimularea inflamației cronice, a autoimunității, a disfuncției celulelor endoteliale și a fibrogenezei. Prin urmare, aceasta suscită în prezent un mare interes în comunitatea reumatologică ca potențial agent terapeutic în SSc, o boală care, în prezent, nu dispune de tratamente care să vizeze patogeneza de bază.
Dovezile recente au sugerat că IL-6 poate juca roluri importante în disfuncția celulelor endoteliale și în fibrogeneză în această boală, iar în prezent sunt în curs de proiectare studii clinice pentru a explora în continuare dacă Tocilizumab, un anticorp monoclonal îndreptat împotriva receptorului IL-6, poate fi benefic din punct de vedere terapeutic pentru pacienții cu SSc.
2. Biologia interleukinei-6
Biologia interleukinei-6 este complexă. Puține celule exprimă receptorul interleukinei-6 (IL-6R, gp80). Acest receptor este exprimat pe hepatocite, monocite, celule B și neutrofile la om. Se găsește, de asemenea, pe un subset de celule T, dar există dovezi că celulele T răspund la IL-6 predominant printr-un proces cunoscut sub numele de semnalizare trans .
Celele endoteliale și fibroblastele nu exprimă IL-6R și se crede că răspund, de asemenea, la IL-6 prin semnalizare trans . sIL-6R-urile există în ser și se leagă de IL-6 formând un complex IL-6/sIL-6R. IL-6R solubil (sIL-6R) este produs prin două mecanisme distincte, în primul rând prin scindare proteolitică de pe suprafața neutrofilelor și, în al doilea rând, prin secreția de către neutrofile și monocite a unei versiuni cu splicing alternativ.
Deși reglarea scindării proteolitice a sIL-6R nu a fost pe deplin elucidată, se știe că este stimulată de proteina C-reactivă (CRP). Cleavage-ul de la suprafața neutrofilelor, dar nu și a monocitelor, este stimulat și de chemoattractanți (interleukina-8 (IL8), C5a, leucotrienul B4 (LTB4) și factorul de activare a plachetelor (PAF)) . Scindarea proteolitică poate avea loc prin intermediul unei enzime asemănătoare enzimei de conversie a TNFα, deși aceasta nu explică toată scindarea proteolitică .
Noi și alții am arătat că există o concentrație crescută a chemoattractantului neutrofil IL-8 în serul SSc , care poate stimula eliberarea de sIL-6R de către neutrofile. În plus, există rapoarte în literatura de specialitate conform cărora nivelurile de LTB4 sunt crescute în lichidul de lavaj bronhoalveolar al pacienților cu boală pulmonară SSc , care poate contribui, de asemenea, la generarea de sIL-6R.
Complexul IL6/sIL6R se poate lega de receptorul gp130, care este exprimat omniprezent pe celule, inclusiv pe celulele endoteliale și fibroblaste, pentru a activa calea de semnalizare a transducătorilor de semnal și a activatorilor proteinei 3 de transcripție (STAT3) . Activarea celulelor endoteliale prin semnalizare trans are ca rezultat o creștere a expresiei moleculelor de adeziune (molecula de adeziune intercelulară-1 (ICAM-1), molecula de adeziune a celulelor vasculare-1 (VCAM-1)), eliberarea de chemokine (IL-8 și proteina chemotactică a monocitelor-1 (MCP-1)) și eliberarea de IL-6 (figura 1).
Interleukina-6 trans semnalizare. Receptorii IL-6 sunt exprimați pe leucocite, inclusiv pe neutrofile, dar nu sunt exprimați pe celulele rezidente în țesuturi, de exemplu, pe celulele endoteliale. Celulele endoteliale pot răspunde la IL-6 prin intermediul receptorului gp130 numai atunci când IL-6 este legată de un receptor IL-6 solubil (sIL-6R). sIL-6R se formează prin secreția unei versiuni a receptorului cu splicing alternativ sau prin scindarea proteolitică de pe suprafața neutrofilelor. Există, de asemenea, o rezervă de gp130 solubilă (sgp130) care poate lega complexele IL-6/sIL6R și le poate împiedica să se lege de gp130 celulară. Prin urmare, concentrațiile locale de IL-6, sIL-6R și sgp130 reglează semnalizarea IL-6.
3. Interleukina-6 în scleroza sistemică
IL-6 este o citokină cu mai multe roluri potențial importante în patogeneza SSc. Ea este crescută în serul pacienților cu scleroză sistemică, în special la cei cu afectare cutanată difuză și la începutul evoluției bolii . Studiile imunocitochimice au demonstrat, de asemenea, că IL-6 poate fi crescută în țesutul lezional mai târziu în cursul bolii, atunci când alte citokine proinflamatorii au dispărut.
Câteva alte observații susțin și mai mult un rol al acestei interleukine în SSc. Fibroblastele izolate și cultivate din pielea lezională a pacienților cu SSc produc constitutiv niveluri mai mari de IL-6 decât fibroblastele nonlezionale sau ale donatorilor sănătoși . Acest lucru demonstrează importanța de a lua în considerare concentrațiile locale de citokine în boală. Este posibil ca concentrațiile serice să nu reflecte neapărat nivelurile locale ale unei citokine relevante la locul leziunii. Prin urmare, utilizarea modelelor in vitro pentru a explora interacțiunile locale dintre fibroblaste, celulele endoteliale și celulele imune, în prezența unor niveluri ridicate de citokine la nivel local, este de o importanță deosebită. S-a demonstrat, de asemenea, că fibroblastele stimulate și nestimulate din pielea lezională produc niveluri crescute de IL-8, care poate fi implicată în eliberarea locală de sIL-6R de la neutrofile .
Cercetarea anterioară a arătat că celulele mononucleare din sângele periferic de la pacienții cu SSc, atunci când sunt cultivate in vitro, produc niveluri mai mari de IL-6 și sIL-6R în supranaturile de cultură decât celulele mononucleare din sângele periferic de control, deși nivelurile de sgp130 au fost echivalente . Mai mult decât atât, nivelurile IL-6R au fost crescute în serul pacienților cu SSc cutanat limitat (lcSSc) în comparație cu controalele .
Transcripția IL-6 se află sub controlul unui element de răspuns hipoxic prin intermediul factorului inductibil în hipoxie-1-α (HIF-1-α). Măsurătorile efectuate pe pielea lezională a pacienților au demonstrat o scădere persistentă a tensiunii de oxigen , până la echivalentul a 3% O2, suficientă pentru a induce semnalizarea HIF-1α .
În plus, este important de menționat că fluxul hemodinamic poate suprima semnalizarea indusă de IL-6 în celulele endoteliale . Deoarece un astfel de flux este dereglementat în SSc, acest lucru poate juca un rol important în modularea efectelor IL-6 asupra celulelor endoteliale în această boală.
4. Efectele interleukinei-6 asupra celulelor B
IL-6 are, de asemenea, un efect profund asupra celulelor B, promovând diferențierea plasmocitelor și producția de anticorpi. Acest lucru poate explica expansiunea policlonală a celulelor B și hipergamaglobulinemia care este frecvent întâlnită în SSc .
Depunerea celulelor B folosind rituximab (anticorp monoclonal îndreptat împotriva CD20) la 9 pacienți cu boală cutanată progresivă a SSc, refractară la tratamentul cu ciclofosfamidă, a dus la o ameliorare clinică a scorului cutanat după 3 luni, care a persistat până la 36 de luni. Acest lucru a fost însoțit de o scădere a concentrației serice de IL-6 .
5. Interleukina-6 și efectele asupra inflamației
IL-6 a fost implicată în generarea și propagarea inflamației cronice. Inițial, în inflamația acută, citokinele proinflamatorii promovează acumularea de neutrofile și eliberarea de IL-6. Neutrofilele își eliberează apoi IL-6R-urile ca răspuns la chemokine precum IL-8. Acest lucru favorizează reglarea diferențiată a producției de chemokine de către celulele endoteliale, promovând producția de MCP-1 și scăzând producția de IL-8, favorizând astfel acumularea de monocite. Semnalizarea IL-6 trans crește, de asemenea, expresia moleculelor de adeziune a leucocitelor endoteliale (VCAM-1, ICAM-1), favorizând și mai mult acumularea de leucocite . În plus, IL-6 poate avea un rol în promovarea apoptozei neutrofilelor și, prin urmare, în rezolvarea inflamației acute (nespecifice) . Cu toate acestea, alții au raportat un efect antiapoptotic al IL-6 asupra neutrofilelor , în timp ce Biffl et al. au arătat că efectul depinde de concentrația de neutrofile . Noi nu am reușit să reproducem niciun efect specific IL-6 asupra apoptozei neutrofilelor în laboratorul nostru la concentrații de IL-6 cuprinse între 0,1 și 100 ng/mL (comunicare personală Helen Wright).
În sens invers, IL-6 se pare că salvează celulele T de la apoptoză, ceea ce favorizează un infiltrat celular inflamator cronic . Semnalizarea trans IL-6 promovează, de asemenea, eliberarea de IL-6 din fibroblaste și celule endoteliale într-un sistem de feedback autocrin pozitiv. Prin urmare, se poate preconiza că IL-6 poate avea un rol în propagarea inflamației cronice, cum ar fi cea observată în SSc. Acest lucru este în concordanță cu experimentele imunocitochimice care demonstrează că IL-8 și IL-6 sunt supraexprimate în pielea lezionată a pacienților cu SSc, deși în modele diferite: supraexpresia IL-8 este asociată cu boala timpurie (<1 an), în timp ce supraexpresia IL-6 este asociată cu boala mai târzie .
IL-6 a fost, de asemenea, implicată în autoimunitate. Dovezile obținute de la pacienții cu boala Crohn indică faptul că celulele T autoreactive sunt rezistente la apoptoză datorită protecției oferite de IL-6 trans semnalizare prin intermediul căii de semnalizare STAT3 . IL-6 inhibă o Na2+/K+ ATPază care reglează internalizarea antigenului și prezentarea antigenului de către celulele dendritice către celulele T, ceea ce poate favoriza prezentarea autoantigenelor . În cele din urmă, în conformitate cu „teoria pericolului” a lui Matzinger, celulele T naive mor dacă primesc un semnal de la o prezentare adecvată a antigenului care nu este urmată de ligatura CD40 . Există dovezi că complexul IL-6/sIL-6R poate înlocui în mod necorespunzător acest al doilea semnal și, prin urmare, poate duce la persistența celulelor T autoreactive . Mai mult, fenomenele autoimune cresc odată cu vârsta, în concordanță cu o creștere legată de vârstă a eliminării sIL-6R . Lissilaa et al. au explorat rolul IL-6 în modelele de artrită indusă de colagen (CIA) și de artrită indusă de antigen (AIA) ale artritei inflamatorii autoimune. Utilizând anticorpi care au blocat în mod specific căile clasice de semnalizare IL-6 și căile de semnalizare trans, aceștia au descoperit că calea clasică a IL-6 era atât necesară, cât și suficientă pentru dezvoltarea celulelor T Th17 patogene, care sunt implicate în autoimunitate, și pentru generarea răspunsurilor IgG împotriva colagenului de tip II, care sunt asociate cu manifestările bolii în modelul CIA. Aceștia au demonstrat, de asemenea, în modelul AIA, că semnalizarea trans IL-6 a fost responsabilă pentru stimularea răspunsurilor inflamatorii locale. SSc este o boală asociată cu fenomene autoimune. În SSc se găsesc mulți autoanticorpi diferiți (a se vedea tabelul 1), iar profilul autoanticorpilor în multe cazuri se corelează cu manifestările clinice. Cu toate acestea, nu există dovezi convingătoare cu privire la un rol direct al autoanticorpilor în patogeneză, deși unii cercetători au raportat că anticorpii anti-celule endoteliale, găsiți la o parte dintre pacienți, sunt asociați cu activarea celulelor endoteliale .
|
||||||||||||||||||||
6. Interleukina-6 și efectele asupra fibrogenezei
Fibroblastele de la pacienții cu SSc sunt unice din punct de vedere fenotipic. Atunci când sunt izolați și cultivați in vitro, ei continuă să producă un exces de colagen . IL-6 este o citokină profibrogenetică. S-a demonstrat că aceasta crește sau scade proliferarea fibroblastelor, crește colagenul fibroblastic, glicozaminoglicanul și sinteza inhibitorului tisular al metaloproteinazelor-1 (TIMP-1) și crește producția de MCP-1 și IL-6 . IL-6 reglează expresia factorului de creștere endotelială vasculară (VEGF), un mediator important al angiogenezei și fibrozei, care este ridicat la pacienții cu SSc .
O serie de cazuri a indicat că utilizarea tocilizumabului, care blochează semnalizarea trans IL-6, la 2 pacienți cu SSc cutanată difuză (dcSSc), unul cu afectare renală și celălalt cu fibroză pulmonară, a dus la o scădere a îngroșării pielii, măsurată prin scorul cutanat Rodnan și Vesmeter (care măsoară viscoelasticitatea sau duritatea pielii). În plus, biopsiile cutanate prelevate înainte și după tratamentul cu tocilizumab au indicat o reducere a colagenului .
7. Interleukina-6 și efectele asupra activării celulelor endoteliale
Se consideră că activarea endotelială este esențială pentru patogeneza SSc. Există, de asemenea, dovezi privind creșterea apoptozei celulelor endoteliale, deși lipsesc dovezi coroborate in vivo în acest sens . Puii din linia 200 de la University of California at Davis, un model animal pentru SSc, prezintă dovezi de apoptoză timpurie a celulelor endoteliale, care precede infiltratul de celule inflamatorii și dezvoltarea fibrozei .
Markerii serici ai activării celulelor endoteliale, de exemplu, factorul von Willebrand (vWF), sICAM-1 și sE-selectina sunt crescuți în serul pacienților cu SSc și par să se coreleze cu activitatea bolii .
Studii anterioare au arătat un rol al IL-6 în activarea celulelor endoteliale. Activarea celulelor endoteliale prin semnalizare trans are ca rezultat o creștere a expresiei moleculelor de adeziune (ICAM-1, VCAM-1), eliberarea de chemokine (IL-8 și MCP) și eliberarea de IL-6 .
Am arătat recent că serul SSc, în prezența neutrofilelor, este capabil să crească activarea celulelor endoteliale și apoptoza într-o manieră dependentă de IL-6 . Se postulează că, în această împrejurare, neutrofilele acționează ca donatori de IL-6R. În studiile noastre, dopajul serului de control cu IL-6 a dus la creșterea apoptozei celulelor endoteliale și a expresiei E-selectinei în prezența neutrofilelor, imitând efectele serului SSc. Inactivarea complementului nu a abrogat efectele serului SSc și nici adăugarea de catalază pentru a absorbi speciile reactive de oxigen. Inhibitorul de serin protează AEBSF a blocat parțial efectele serului SSc asupra apoptozei celulelor endoteliale, dar nu a afectat semnificativ activarea celulelor endoteliale de către serul SSc. Strategiile de eliminare sau de blocare a efectelor IL6 din serul SSc, inclusiv imunodepleția de IL6 și adăugarea unui anticorp de blocare anti-IL6, au inversat efectele serului SSc asupra activării și apoptozei celulelor endoteliale. Cu toate acestea, cel mai semnificativ, sgp130 care blochează în mod specific trans-semnalizarea IL6 a abrogat efectele serului SSc .
8. Concluzie
Blocarea IL-6 și în mod specific blocarea trans-semnalizării IL-6 ar putea avea merite în tratamentul SSc, o boală care până în prezent nu dispune de opțiuni de tratament care să vizeze direct mecanismul patogenic. Trans-semnalizarea IL-6 este implicată în mod specific în stimularea inflamației locale și în inducerea răspunsurilor endoteliale și fibroblastice și, prin urmare, direcționarea acestei căi de semnalizare IL-6 poate fi cea mai profitabilă în SSc. Cu toate acestea, SSc prezintă, de asemenea, fenomene autoimune importante și posibil patogene, iar pentru a influența acest aspect important al bolii ar putea fi necesar să se acționeze asupra căii clasice de semnalizare IL-6. Medicamentul Tocilizumab, disponibil în prezent, vizează atât calea de semnalizare clasică, cât și cea trans. Sunt în curs de dezvoltare și alți agenți care blochează în mod specific semnalizarea trans, iar aceștia ar putea fi utili în modelele de șoareci de SSc pentru a delimita care cale de semnalizare este cea mai importantă pentru această boală.
IL-6 este crescută în serul pacienților cu SSc, în special în dcSSc precoce. În plus, se regăsește, de asemenea, în probele imunohistochimice atât în boala precoce, cât și în cea tardivă și atât în dcSSc, cât și în lcSSc. Fibroblastele și monocitele izolate de la pacienții cu SSc produc în mod autonom IL-6 in vitro.
Studii controlate non-randomizate la scară mică indică un rol important pentru IL6 în SSc. Depleția celulelor B are ca rezultat o scădere a nivelurilor serice de IL-6, reflectată într-o reducere simultană a scorului cutanat. Mai important, blocarea semnalizării trans IL-6 cu Tocilizumab a dus la o îmbunătățire a scorului cutanat la 2 pacienți cu boală difuză. Aceste date stabilesc cu fermitate că IL-6 este o țintă terapeutică candidată atractivă, în special în ceea ce privește prevenirea fibrozei.
Cu toate acestea, în plus, date noi și interesante implică faptul că IL-6 are un rol în manifestările endoteliale și inflamatorii ale acestei boli, ceea ce o poate face o țintă potențială într-o gamă mult mai largă de pacienți cu SSc cu boală vasculară sau inflamatorie activă (de exemplu, articulară), dar cu fibroză relativ mică. Sunt în curs de elaborare studii pentru a aborda aceste întrebări importante; rezultatele sunt așteptate cu nerăbdare.
.
