Νέα θεραπεία της ίνωσης: Ιντερλευκίνη-33

Επικοινωνία:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Μέρος Ⅱ: Η πυρηνική IL-33 περιορίζει την πρώιμη μετατροπή των ινοβλαστών σε φαινότυπο που εκκρίνει εξωκυτταρική μήτρα

FrancescaGatti, Sobuj Mia, Clara Hammarström & et al.

Ιντερλευκίνη(IL)-33 είναι μια κυτοκίνη που φαίνεται να μεσολαβείίνωσημε σηματοδότηση μέσω του υποδοχέα ST2 (IL-33(Ιντερλευκίνη-33)R/L1RL1). Ωστόσο, είναι επίσης μια πρωτεΐνη που μετά τη σύνθεση ταξινομείται στον πυρήνα του κυττάρου, όπου φαίνεται να επηρεάζει την αναδίπλωση της χρωματίνης. Εδώ περιγράφουμε έναν νέο ρόλο για την πυρηνική IL-33(Ιντερλευκίνη-33)στη ρύθμιση του φαινοτύπου των ινοβλαστών σε νεφρό ποντικούίνωσηοδηγείται από μονόπλευρη απόφραξη του ουρητήρα. Μεταγραφικό προφίλ του IL-33(Ιντερλευκίνη-33)-ελλιπείς νεφροί 24 ώρες μετά την απολίνωση αποκάλυψαν ενισχυμένη έκφραση ινογονικών γονιδίων και εμπλουτισμό συνόλων γονιδίων που εμπλέκονται στον σχηματισμό και την αναδιαμόρφωση της εξωκυτταρικής μήτρας. Αυτές οι αλλαγές βασίστηκαν στις ενδοκυτταρικές επιδράσεις της IL-33(Ιντερλευκίνη-33)επειδή δεν αναπαράχθηκαν με θεραπεία με εξουδετερωτικό αντίσωμα στην IL-33(Ιντερλευκίνη-33)που αποτρέπει τη σηματοδότηση των υποδοχέων IL-33R/ST2L ούτε παρατηρήθηκαν σε νεφρούς με ανεπάρκεια IL{-33R/ST2-. Για περαιτέρω διερεύνηση της ενδοκυτταρικής λειτουργίας του IL-33(Ιντερλευκίνη-33), δημιουργήσαμε προφίλ μεταγραφής ανθρώπινων ινοβλαστών, παρατηρώντας αυτή την πτώση της IL-33(Ιντερλευκίνη-33)στρέβλωση του μεταγραφικού προφίλ από φλεγμονώδη προς φαινότυπο μυοϊνοβλαστών, που αντικατοπτρίζεται σε υψηλότερα επίπεδα COL3A1. COL5A1 και πρωτεΐνη τρανσγελίνης, καθώς και χαμηλότερα επίπεδα έκφρασης των IL6, CXCL8, CLL7 και CCL8. Συμπερασματικά, τα ευρήματά μας υποδηλώνουν ότι η πυρηνική IL-33(Ιντερλευκίνη-33)στους ινοβλάστες μειώνει την αρχική προϊβρωτική απόκριση έως ότου τα επίμονα ερεθίσματα, όπως επιβάλλονται από το UUO, μπορούν να παρακάμψουν αυτόν τον προστατευτικό μηχανισμό.

Νέα θεραπεία της ίνωσης: Ιντερλευκίνη-33

ΚΑΝΤΕ ΚΛΙΚ ΕΔΩ ΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ Ⅰ

Συζήτηση

Από την ανακάλυψή του, μια ευρεία επίδραση της IL που προέρχεται από ιστούς-33(Ιντερλευκίνη-33)έχει αποδειχθεί στην καρδιακή υπερτροφική αναδιαμόρφωση και σείνωσητου πνεύμονα, του δέρματος και του ήπατος2. Όλα αυτά τα αποτελέσματα προκαλούνται μέσω αλληλεπιδράσεων με τον συγγενή του δεσμευμένο στη μεμβράνη υποδοχέα ST2 (IL33R/IL1RL1). Πολύ λιγότερη προσοχή έχει δοθεί στη δυνατότητα αυτής της ενδοπυρηνικής κυτοκίνης να ρυθμίζει τη μεταγραφή σε στρωματικά κύτταρα που κατοικούν στον ιστό και στη λειτουργική σημασία της πυρηνικής IL-33(Ιντερλευκίνη-33)παραμένει σε μεγάλο βαθμό άγνωστο². Εδώ, συνδυάσαμε αναλύσεις μονόπλευρης απόφραξης ουρητήρα in vivo με αναλύσεις ανθρώπινων ινοβλαστών in vitro για να αποκαλύψουμε έναν νέο ρόλο για την πυρηνική IL-33(Ιντερλευκίνη-33)είναι ένας καταστολέας της εναπόθεσης διάμεσου κυττάρου-εξωκυτταρικής μήτρας. Αυτό το συμπέρασμα προέκυψε από την παρατήρηση ότι οι πρώιμες προ-ινωτικές αποκρίσεις ενισχύθηκαν στο IL-33(Ιντερλευκίνη-33)-ελλιπή ποντίκια αλλά όχι με εξουδετέρωση της IL-33(Ιντερλευκίνη-33)αντισώματα που δίνονται σε ποντίκια άγριου τύπου και παρατηρούν ότι η εξάντληση της IL-33(Ιντερλευκίνη-33)στους ανθρώπινους δερματικούς ινοβλάστες αύξησε την έκφραση των συστατικών της εξωκυτταρικής μήτρας και στρέβλωσε τους ενεργοποιημένους ινοβλάστες προς έναν πρωτότυπο μυοϊνοβλαστικό φαινότυπο.

Πυρηνικός εντοπισμός του IL-33(Ιντερλευκίνη-33)έχει παρατηρηθεί τόσο σε κύτταρα του νεφρικού διάμεσου χώρου που ως επακόλουθο της απόφραξης του ουρητήρα εξελίσσονται σε a-SMA συν μυοϊνοβλάστες όσο και σε πρωτογενείς ανθρώπινους ινοβλάστες που εκτίθενται σε προϊβρωτικά ερεθίσματα. Επιπλέον, η αυξημένη μεταγραφή κολλαγόνου που παρατηρήθηκε στην IL-33(Ιντερλευκίνη-33)-ελλιπή ποντίκια δεν παρατηρήθηκε ούτε σε ποντίκια άγριου τύπου στα οποία δόθηκε εξουδετερωτική IL-33(Ιντερλευκίνη-33)αντισώματα ούτε σε ποντίκια με ανεπάρκεια ST2-, που δείχνει ότι η IL-33(Ιντερλευκίνη-33)μειώνει την έκφραση των συστατικών της εξωκυτταρικής μήτρας μέσω των πυρηνικών λειτουργιών του. Επομένως, προτείνουμε το IL-33(Ιντερλευκίνη-33)ασκεί ενεργές ομοιοστατικές πυρηνικές λειτουργίες σε ινοβλάστες που προστατεύουν τον ξενιστή από αδικαιολόγητες αποκρίσεις. Με αυτόν τον τρόπο, IL-33(Ιντερλευκίνη-33)που προκαλείται από το φλεγμονώδες περιβάλλον μπορεί να δράσει ως φυσικός καταστολέας των προϊνωτικών γονιδίων, που φαίνεται να επιταχύνεται από την παρουσία προ-ινωτικών κυτοκινών όπως ο TGF-. Αυτό το μοντέλο συσχετίζεται καλά με την πρόσφατη παρατήρηση ότι πυρηνική, αλλά όχι εξωκυτταρική. IL-33(Ιντερλευκίνη-33) ασκεί ευεργετικά αποτελέσματα στην επούλωση πληγών σε ποντίκια, καταστέλλοντας τη δραστηριότητα του NFkB στα κερατινοκύτταρα και περιορίζοντας την υπερβολική φλεγμονή.

Η πρώιμη αύξηση των κολλαγόνων και των γονιδίων της εξωκυτταρικής μήτρας δεν μεταφράστηκε σε αυξημένηίνωσηανάπτυξη στο μοντέλο UUO. Μια πιθανή εξήγηση για αυτήν την προφανή ασυμφωνία θα μπορούσε να είναι ότι η αδιάκοπη πίεση και η επακόλουθη βλάβη ιστού που προκαλείται από την πλήρη απόφραξη του ουρητήρα είναι αρκετά ισχυρή ώστε να παρακάμψει τον ομοιοστατικό μηχανισμό που ασκείται από την IL-33(Ιντερλευκίνη-33). Λαμβάνοντας υπόψη τη μη αναστρέψιμη φύση της UUO και την επακόλουθη επίδρασή της στη νεφρική λειτουργία, αυτό ίσως δεν αποτελεί έκπληξη. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι το κυτταρικό στρες και η βλάβη που ασκείται από την UUO σε μεταγενέστερα χρονικά σημεία θα μπορούσαν να μεσολαβήσουν στην απελευθέρωση της IL-33(Ιντερλευκίνη-33)στον εξωκυτταρικό χώρο713, μειώνοντας τη συσσώρευσή του στον πυρήνα και, ίσως το πιο σημαντικό, επιτρέποντας την προϊνωτική σηματοδότηση μέσω του υποδοχέα ST2L. Πράγματι, ένας προϊνωτικός ρόλος για τη σηματοδότηση της IL-33-ST2L έχει αναφερθεί σε πολλά όργανα, συμπεριλαμβανομένου του νεφρού. Ωστόσο, δεν παρατηρήσαμε καμία ένδειξη για προϊνωτικό ρόλο για το IL-33(Ιντερλευκίνη-33)στο σύστημά μας ακόμη και στις προσπάθειες αναπαραγωγής των ακριβών πειραματικών συνθηκών που χρησιμοποιήθηκαν προηγουμένως για να καταδειχθεί αυτό το φαινόμενο.

Η πυρηνική έκφραση της IL-33(Ιντερλευκίνη-33)στους ινοβλάστες προκαλείται από φλεγμονώδη ενεργοποίηση8.19 και πειράματα επούλωσης πληγών αποκάλυψαν ότι αυτή η επαγωγή σχετίζεται με μια κατάσταση πρώιμης ενεργοποίησης του κυττάρου. Η επίδραση της πυρηνικής IL-33(Ιντερλευκίνη-33)Είναι επομένως απίθανο να ασκηθεί στον ήρεμο ινοβλάστη, αλλά μάλλον σε ένα ενδιάμεσο στάδιο ενεργοποίησης. Η παρατήρησή μας ότι η εξάντληση του IL-33(Ιντερλευκίνη-33)αύξησε την έκφραση των συστατικών της εξωκυτταρικής μήτρας όπως το COL5Al και το TGLN, αλλά μείωσε την έκφραση της προφλεγμονώδους κυτοκίνης IL6 και των χημειοκινών CXCL8, CCL7 και CCL8, δείχνει ότι το μοντέλο που προτείνει μια διάκριση μεταξύ φλεγμονωδών (ILd-a-SMA) και μυοϊνιδίων βαθμών -Οι ινοβλαστικοί φαινότυποι SMA-2) στον καρκίνο του παγκρέατος2 θα μπορούσαν να είναι πολύ σημαντικοί επίσης όταν εξετάζεται η πυρηνική λειτουργία της IL-33(Ιντερλευκίνη-33)σε καλλιεργημένους μυοϊνοβλάστες. Οι πιθανές επιδράσεις στη φλεγμονή των ιστών θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την εξέταση της συνολικής επίδρασης της IL-33(Ιντερλευκίνη-33)-ανεπάρκεια σείνωσηανάπτυξη. Η φλεγμονή είναι μια σημαντική ώθηση γιαίνωση. και τουλάχιστον στον πνεύμονα, η έκκριση ινοβλαστών φλεγμονωδών κυτοκινών όπως το CCL8 συμβάλλει στην παθολογία της ίνωσης. Επομένως, δεν μπορεί κανείς να υποθέσει αυτόματα ότι μια προκατάληψη προς τον φλεγμονώδη ινοβλαστικό φαινότυπο αναστέλλει τη μακροπρόθεσμη ανάπτυξηίνωση.

Τα ευρήματά μας από την κυτταρική καλλιέργεια υποδεικνύουν ότι, με την πάροδο του χρόνου, οι πλήρως μετατρεπόμενοι μυοϊνοβλάστες μπορεί να μειώσουν τη ρύθμιση της πυρηνικής IL-33(Ιντερλευκίνη-33). Αν και IL-33(Ιντερλευκίνη-33)ρυθμίζεται προς τα κάτω σε καλλιέργειες ινοβλαστών με παρατεταμένη έκθεση στον TGF-B. η επίδραση της μείωσης της IL-33-επιμένει, πιθανότατα λόγω της υψηλότερης αναλογίας πλήρως διαφοροποιημένων μυοϊνοβλαστών στην καλλιέργεια. Αυτή η παρατήρηση υποστηρίζει επίσης την υπόθεση ότι η επίδραση της IL-33(Ιντερλευκίνη-33)οφείλεται σε μια τροποποίηση της μετατροπής φαινοτύπου και όχι μέσω άμεσων ενδοκυτταρικών αλληλεπιδράσεων που αναστέλλουν την προ-ινωτική σηματοδότηση.

Μελλοντικά πειράματα θα πρέπει να σχεδιαστούν για να διερευνήσουν τον αντίκτυπο της πυρηνικής IL-33(Ιντερλευκίνη-33)λειτουργούν σε ινοβλάστες υπό διαφορετικές συνθήκες και για τον εντοπισμό των μοριακών μηχανισμών που εμπλέκονται. Μια πολύ ενδιαφέρουσα προσέγγιση θα ήταν η χαρτογράφηση των περιοχών χρωματίνης που καταλαμβάνονται από το I-33 σε ενεργοποιημένους ινοβλάστες με ανοσοκαταβύθιση χρωματίνης που ακολουθείται από βαθιά αλληλουχία και ο εντοπισμός των εταίρων αλληλεπίδρασης με ανοσοκαταβύθιση και φασματομετρία μάζας. Μια άλλη προσέγγιση θα ήταν το προφίλ μεταγραφής ενός κυττάρου. Σε αυτό το πλαίσιο, αξίζει επίσης να αναφερθεί ότι τα δεδομένα μας σε ποντίκια in vivo συμπληρώθηκαν από πειράματα in vitro σε ανθρώπινους ινοβλάστες. Καθώς οι πρωτογενείς κυτταρικές καλλιέργειες από ανθρώπινους νεφρούς δεν ήταν εύκολα διαθέσιμες σε εμάς, δώσαμε προτεραιότητα στη συνάφεια με τις ταχύτητες ενδιαφέροντος έναντι της συνάφειας με το όργανο που μας ενδιαφέρει στην επιλογή της διερεύνησης και της επέκτασης δεδομένων in vivo σε ένα μηχανιστικό μοντέλο in vitro.

Τα συνδυασμένα ευρήματά μας καθιστούν δελεαστικό να προτείνουμε ένα μοντέλο όπου η ενεργοποίηση μεσεγχυματικών/ινοβλαστικών κυττάρων που προκαλείται από πρώιμη βλάβη ιστού προκαλεί έναν ενδιάμεσο ινοβλαστικό φαινότυπο με υψηλή έκφραση πυρηνικής IL-33(Ιντερλευκίνη-33)και κατά κύριο λόγοφλεγμονώδηςχαρακτηριστικά. Ελλείψει περαιτέρω ιστικής βλάβης, αυτή η πυρηνική IL-33(Ιντερλευκίνη-33)μπορεί να λειτουργεί για να αναστέλλει την πλήρη μετατροπή σε έναν μυοϊνοβλαστικό φαινότυπο που παράγει εξωκυτταρική μήτρα, αποτρέποντας έτσι τον υπερβολικό σχηματισμό ουλής και διατηρώντας τη λειτουργία των οργάνων. Ωστόσο, εάν το επιβλαβές ερέθισμα επιμένει, όπως στο UUO, οι προστατευτικές λειτουργίες του IL }(Ιντερλευκίνη-33)παρακάμπτονται και IL-33(Ιντερλευκίνη-33)μπορεί ακόμη και να εκκριθεί από ενεργοποιημένους ινοβλάστες για να ασκήσει προ-ινωτικές δράσεις μέσω ενεργοποίησης του ST2. Σε αυτό το πλαίσιο, μια φαρμακολογική παρέμβαση που στοχεύει στην εξωκυτταρική IL-33(Ιντερλευκίνη-33)και επομένως η παρεμπόδιση του προφλεγμονώδους και προ-ινωτικού σήματος του άξονα IL-33-ST2L, μπορεί να είναι ευεργετική στη θεραπεία φλεγμονωδών και ινωτικών ασθενειών.

βιβλιογραφικές αναφορές

1.Rankin,ALet al.IL-33(Ιντερλευκίνη-33)επάγει I-13-εξαρτώμενο δερματικόίνωση.. Immunol.184,1526-1535 (2010).

2.McHedlidze, T.et al.Ιντερλευκίνη-33-εξαρτώμενα έμφυτα λεμφοειδή κύτταρα μεσολαβούν στο ηπατικόίνωση. Immunity 39,357-371(2013).

3. Wynn, TA&Ramalingam, TR Mechanisms ofίνωση: θεραπευτική μετάφραση για ινωτική νόσο.Nat. Med 18,1028-1040 (2012).

4. Chen, W. Y et al. Upregulation ofιντερλευκίνη-33σε αποφρακτική νεφρική βλάβη. Biochem.Biophys. Res.Commun.473,1026-1032 (2016).

5. Liang, Η. et al.Ιντερλευκίνη-33η σηματοδότηση συμβάλλει στη νεφρικήίνωσημετά από ισχαιμία-επαναιμάτωση.Eur.J.Pharmacol.812,18-27 (2017).

6. Kuchler, AMet al. Πυρηνικόςιντερλευκίνη-33γενικά εκφράζεται σε ηρεμημένο ενδοθήλιο αλλά χάνεται γρήγορα μετά την αγγειογενετική ή προφλεγμονώδη ενεργοποίηση. Είμαι. J. Pathol.173,1229-1242 (2008).

7. Cayrol, C. & Girard, J, P, Η IL-1-όπως η κυτοκίνη IL-33(Ιντερλευκίνη-33)απενεργοποιείται μετά την ωρίμανση από κασπάση-1. Proc. Nat. Ακαδ. Sci US.A. 106,9021-9026(2009).

8. Sponheim, J. et al. Φλεγμονώδης νόσος του εντέρου που σχετίζεται μειντερλευκίνη-33εκφράζεται κατά προτίμηση σε μυοϊνοβλάστες που σχετίζονται με εξέλκωση. Είμαι. I. Pathol.177,2804-2815 (2010).

9. Sundnes, O.et αϊ. Επιδερμική έκφραση και ρύθμιση τηςιντερλευκίνη-33κατά την ομοιόσταση και τη φλεγμονή: Έντονες διαφορές ειδών. J. Investig. Dermatol.135,1771-1780(2015).

10. Roussel, L., Erard, M., Cayrol, C.& Girard, JP Μοριακή μίμηση μεταξύ Ⅱ-33 και KSHV για προσκόλληση στη χρωματίνη μέσω του θύλακα H2A-H2Bacidic.EMBO Rep. 9, {{6 }}(2008).

11. Ali, S.et al. Η κυτοκίνη διπλής λειτουργίας IL-33(Ιντερλευκίνη-33)αλληλεπιδρά με τον παράγοντα μεταγραφής NF-kappaB για να μειώσει τη μεταγραφή γονιδίου που διεγείρεται από το NF-kappaB. J. Immunol. 187, 1609-1616 (2011).

12. Shao, D.et αϊ. Το πυρηνικό Ι-33 ρυθμίζει την έκφραση του διαλυτού υποδοχέα ST2 και της IL-6 σε πρωτογενή ανθρώπινα αρτηριακά ενδοθηλιακά κύτταρα και μειώνεται στην ιδιοπαθή πνευμονική αρτηριακή υπέρταση. Biochem.Biophys. Res Commun.451,8-14 (2014).

13. Bessa, J.et al. Τροποποιημένος υποκυτταρικός εντοπισμός της IL-33(Ιντερλευκίνη-33)οδηγεί σε μη επιλυόμενη θανατηφόρα φλεγμονή. J.Autoimmun.55,33-41(2014).

14.Lynch, MD& Watt, FMFbroblast heterogeneity: Implications for human disease.J. Clin.Investig.128,26-35 (2018).

15. Pakshir, P.& Hinz, B.The big five inίνωση: Μακροφάγα, μυοϊνοβλάστες, μήτρα, μηχανική και κακή επικοινωνία. Matrix Biol. 68-69,81-93(2018).

Σημείωση:τα παραπάνω δεν είναι πλήρης λίστα αναφοράς