Nuovo trattamento della fibrosi: l'interleuchina-33

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

Parte Ⅱ: L'IL nucleare-33 limita la conversione precoce dei fibroblasti in un fenotipo secernente matrice extracellulare

Francesca Gatti, Sobuj Mia, Clara Hammarström & et al.

Interleuchina(IL)-33 è una citochina che sembra mediarefibrosisegnalando tramite il suo recettore ST2 (IL-33(Interleuchina-33)R/L1RL1). È anche, tuttavia, una proteina che dopo la sintesi viene smistata nel nucleo cellulare, dove sembra influenzare il ripiegamento della cromatina. Qui descriviamo un nuovo ruolo per l'IL nucleare-33(Interleuchina-33)nella regolazione del fenotipo dei fibroblasti nel rene murinofibrosiguidato da un'ostruzione ureterale unilaterale. Profilazione trascrizionale di IL-33(Interleuchina-33)-reni carenti 24 ore dopo la legatura hanno rivelato una maggiore espressione di geni fibrogenici e l'arricchimento dei set di geni coinvolti nella formazione e nel rimodellamento della matrice extracellulare. Questi cambiamenti si basavano sugli effetti intracellulari di IL-33(Interleuchina-33)perché non sono stati riprodotti dal trattamento con un anticorpo neutralizzante contro IL-33(Interleuchina-33)che impedisce la segnalazione del recettore IL-33R/ST2L né sono stati osservati nei reni carenti di IL-33R/ST2-. Per esplorare ulteriormente la funzione intracellulare di IL-33(Interleuchina-33), abbiamo stabilito i profili di trascrizione dei fibroblasti umani, osservando il knockdown dell'IL-33(Interleuchina-33)ha distorto il profilo di trascrizione da un fenotipo infiammatorio verso un fenotipo miofibroblastico, riflesso in livelli più elevati di COL3A1. COL5A1 e proteina transgelina, nonché livelli di espressione inferiori di IL6, CXCL8, CLL7 e CCL8. In conclusione, i nostri risultati suggeriscono che l'IL nucleare-33(Interleuchina-33)nei fibroblasti smorza la risposta profibrotica iniziale fino a quando stimoli persistenti, come imposto dall'UUO, possono annullare questo meccanismo protettivo.

Nuovo trattamento della fibrosi: l'interleuchina-33

CLICCA QUI PER PARTECIPARE Ⅰ

Discussione

Dalla sua scoperta, un ampio impatto dell'IL di origine tissutale-33(Interleuchina-33)è stato dimostrato nel rimodellamento ipertrofico cardiaco e infibrosidel polmone, della pelle e del fegato2. Questi effetti sono tutti mediati dalle interazioni con il recettore ST2 (IL33R/IL1RL1) legato alla membrana. È stata prestata molta meno attenzione al potenziale di questa citochina intranucleare di modulare la trascrizione nelle cellule stromali residenti nei tessuti e al significato funzionale dell'IL nucleare-33(Interleuchina-33)rimane in gran parte sconosciuto². Qui, abbiamo combinato le analisi dell'ostruzione ureterale unilaterale in vivo con le analisi dei fibroblasti umani in vitro per rivelare un nuovo ruolo dell'IL nucleare-33(Interleuchina-33)è un repressore della deposizione di matrice cellula-extracellulare interstiziale. Questa conclusione è stata tratta dall'osservazione che le prime risposte pro-fibrotiche sono state amplificate in IL-33(Interleuchina-33)-topi carenti ma non neutralizzando IL-33(Interleuchina-33)anticorpi somministrati a topi wild-type e osservando l'esaurimento di IL-33(Interleuchina-33)nei fibroblasti dermici umani ha aumentato l'espressione dei componenti della matrice extracellulare e ha spostato i fibroblasti attivati ​​​​verso un fenotipo miofibroblastico prototipo.

Localizzazione nucleare di IL-33(Interleuchina-33)è stato osservato sia nelle cellule dello spazio interstiziale renale che come sequela dell'ostruzione ureterale si sviluppano in a-SMA più miofibroblasti e nei fibroblasti umani primari esposti a stimoli profibrotici. Inoltre, l'aumento della trascrizione del collagene osservato in IL-33(Interleuchina-33)-topi carenti non sono stati osservati né nei topi wild-type trattati con IL neutralizzante-33(Interleuchina-33)anticorpi né in topi con deficit di ST2-, indicando che IL-33(Interleuchina-33)smorza l'espressione dei componenti della matrice extracellulare attraverso le sue funzioni nucleari. Pertanto, proponiamo che IL-33(Interleuchina-33)esercita funzioni nucleari omeostatiche attive nei fibroblasti che proteggono l'ospite da risposte ingiustificate. In questo modo, IL-33(Interleuchina-33)indotto dall'ambiente infiammatorio può agire da soppressore naturale dei geni profibrotici, risultando accelerato dalla presenza di citochine profibrotiche come il TGF-. Questo modello si correla bene con la recente osservazione che nucleare, ma non extracellulare. IL-33(Interleuchina-33) esercita effetti benefici sulla guarigione delle ferite nei topi, sopprimendo l'attività di NFkB nei cheratinociti e limitando l'eccessiva infiammazione.

Il precoce aumento del collagene e dei geni della matrice extracellulare non si è tradotto in un aumentofibrosisviluppo nel modello UUO. Una probabile spiegazione di questa apparente discrepanza potrebbe essere che la pressione incessante e il conseguente danno tissutale indotto dall'ostruzione ureterale completa è abbastanza forte da scavalcare il meccanismo omeostatico esercitato dall'IL-33(Interleuchina-33). Considerando la natura irreversibile dell'UUO e il conseguente impatto sulla funzione renale, ciò forse non sorprende. Si dovrebbe anche considerare che lo stress cellulare e il danno esercitato dall'UUO in momenti successivi potrebbero mediare il rilascio di IL-33(Interleuchina-33)allo spazio extracellulare713, riducendo il suo accumulo nel nucleo e, forse ancora più importante, consentendo la segnalazione pro-fibrotica tramite il suo recettore ST2L. In effetti, in molti organi, incluso il rene, è stato riportato un ruolo pro-fibrotico per la segnalazione di IL-33-ST2L. Tuttavia, non abbiamo osservato alcuna prova di un ruolo pro-fibrotico per IL-33(Interleuchina-33)nel nostro sistema anche nel tentativo di riprodurre le esatte condizioni sperimentali precedentemente utilizzate per dimostrare questo fenomeno.

L'espressione nucleare di IL-33(Interleuchina-33)nei fibroblasti è indotto dall'attivazione infiammatoria8.19 e gli esperimenti di guarigione delle ferite hanno rivelato che questa induzione è associata a uno stato di attivazione precoce della cellula. L'effetto dell'IL nucleare-33(Interleuchina-33)è quindi improbabile che venga esercitato sul fibroblasto quiescente, ma piuttosto in una fase intermedia di attuazione. La nostra osservazione che l'esaurimento di IL-33(Interleuchina-33)aumentato l'espressione di componenti della matrice extracellulare come COL5Al e TGLN, ma ridotto l'espressione della citochina proinfiammatoria IL6 e delle chemochine CXCL8, CCL7 e CCL8, indica che il modello proponendo una distinzione tra infiammatoria （ILd-a-SMA） e miofibroblastica （IL6 grado "a -SMA-2）i fenotipi fibroblastici nel cancro del pancreas2 potrebbero essere altamente rilevanti anche quando si considera la funzione nucleare dell'IL-33(Interleuchina-33)nei miofibroblasti in coltura. I potenziali effetti sull'infiammazione dei tessuti devono essere tenuti a mente quando si considera l'effetto complessivo di IL-33(Interleuchina-33)-carenza attivafibrosisviluppo. L'infiammazione è una spinta importante perfibrosi. e almeno nel polmone, la secrezione di fibroblasti di citochine infiammatorie come CCL8 contribuisce alla patologia della fibrosi. Non si può quindi presumere automaticamente che un pregiudizio verso il fenotipo fibroblastico infiammatorio inibisca lo sviluppo a lungo termine difibrosi.

I nostri risultati dalla coltura cellulare indicano che, nel tempo, i miofibroblasti completamente convertiti possono sottoregolare l'IL nucleare-33(Interleuchina-33). Sebbene IL-33(Interleuchina-33)è sottoregolato nelle colture di fibroblasti con esposizione prolungata al TGF-B. l'effetto della deplezione di IL-33-permane, molto probabilmente a causa di una percentuale maggiore di miofibroblasti completamente differenziati nella coltura. Questa osservazione supporta anche l'ipotesi che l'effetto di IL-33(Interleuchina-33)è dovuto a una modulazione della conversione fenotipica piuttosto che attraverso interazioni intracellulari dirette che inibiscono la segnalazione pro-fibrotica.

Gli esperimenti futuri dovrebbero essere progettati per studiare l'impatto dell'IL nucleare-33(Interleuchina-33)funzione nei fibroblasti in diverse condizioni e per identificare i meccanismi molecolari coinvolti. Un approccio molto interessante sarebbe mappare le regioni della cromatina occupate da I-33 nei fibroblasti attivati ​​mediante immunoprecipitazione della cromatina seguita da sequenziamento profondo e identificare i partner di interazione mediante immunoprecipitazione e spettrometria di massa. Un altro approccio sarebbe il profilo trascrizionale a cellula singola. In questo contesto, vale anche la pena menzionare che i nostri dati murini in vivo sono stati integrati da esperimenti in vitro su fibroblasti umani. Poiché le colture cellulari primarie di reni umani non sono state facilmente disponibili per noi, abbiamo dato la priorità alla rilevanza delle velocità di interesse rispetto alla rilevanza per l'organo di interesse nella scelta di esplorare ed estendere i dati in vivo in un modello meccanicistico in vitro.

I nostri risultati combinati rendono allettante proporre un modello in cui l'attivazione precoce del danno tissutale indotta da cellule mesenchimali/fibroblastiche induce un fenotipo fibroblastico intermedio con un'elevata espressione di IL nucleare-33(Interleuchina-33)e prevalentementeinfiammatoriocaratteristiche. In assenza di ulteriori danni ai tessuti, questo IL nucleare-33(Interleuchina-33)può funzionare per inibire la conversione in piena regola a un fenotipo miofibroblastico produttore di matrice extracellulare, prevenendo così un'eccessiva formazione di cicatrici e preservando la funzione dell'organo. Tuttavia, se lo stimolo dannoso persiste, come in UUO, le funzioni protettive di IL{{2} }(Interleuchina-33)vengono ignorati e IL-33(Interleuchina-33)può anche essere secreto dal grado di fibroblasti attivati ​​per esercitare azioni pro-fibrotiche attraverso l'attivazione di ST2. In questo contesto, un intervento farmacologico mirato a prendere di mira l'IL extracellulare-33(Interleuchina-33)e quindi bloccare il segnale pro-infiammatorio e pro-fibrotico dell'asse IL-33-ST2L, potrebbe essere utile nel trattamento delle malattie infiammatorie e fibrotiche.

Riferimenti

1.Rankin,ALet al.IL-33(Interleuchina-33)induce cutaneo io-13-dipendentefibrosi.. Immunol.184,1526-1535 (2010).

2.McHedlidze, T. et al.Interleuchina-33-cellule linfoidi innate dipendenti mediano l'epaticofibrosi. Immunità 39,357-371(2013).

3. Wynn, TA&Ramalingam, TR Meccanismi difibrosi: traduzione terapeutica per malattia fibrotica.Nat. Med 18,1028-1040 (2012).

4. Chen, W. Y et al. Sovraregolazione diinterleuchina-33nel danno renale ostruttivo. Biochimica.Biofis. Ris.Commun.473,1026-1032 (2016).

5. Liang, Het al.Interleuchina-33la segnalazione contribuisce alla funzionalità renalefibrosia seguito di ischemia-riperfusion.Eur.J.Pharmacol.812,18-27 (2017).

6. Kuchler, AMet al. Nucleareinterleuchina-33è generalmente espresso nell'endotelio a riposo ma si perde rapidamente con l'attivazione angiogenica o proinfiammatoria. Sono. J. Pathol.173,1229-1242 (2008).

7. Cayrol, C. & Girard, J, P, L'IL-1-simile alla citochina IL-33(Interleuchina-33)è inattivato dopo la maturazione da parte della caspasi-1. Proc. Nat. Accad. Sci USA 106,9021-9026(2009).

8. Sponheim, J. et al. Associato a malattie infiammatorie intestinaliinterleuchina-33è espresso preferenzialmente nei miofibroblasti associati all'ulcerazione. Sono. I. Pathol.177,2804-2815 (2010).

9. Sundnes, O. et al. Espressione e regolazione epidermica diinterleuchina-33durante l'omeostasi e l'infiammazione: forti differenze di specie. J. Investiga. Dermatol.135,1771-1780(2015).

10. Roussel, L., Erard, M., Cayrol, C. & Girard, JP Mimetismo molecolare tra Ⅱ-33 e KSHV per l'attaccamento alla cromatina attraverso la tasca batterica H2A-H2.EMBO Rep. 9, {{6 }}(2008).

11. Ali, Set et al. La citochina IL a doppia funzione-33(Interleuchina-33)interagisce con il fattore di trascrizione NF-kappaB per smorzare la trascrizione del gene stimolato da NF-kappaB. J. Immunol. 187, 1609-1616 (2011).

12. Shao, D. et al. Il nucleare I-33 regola l'espressione del recettore ST2 solubile e dell'IL-6 nelle cellule endoteliali arteriose umane primarie ed è ridotto nell'ipertensione arteriosa polmonare idiopatica. Biochimica.Biofis. Res Commun.451,{5}} (2014).

13. Bessa, J. et al. Localizzazione subcellulare alterata di IL-33(Interleuchina-33)porta a un'infiammazione letale non risolvente. J.Autoimmun.55,33-41(2014).

14. Lynch, MD& Watt, eterogeneità di FMFbroblasti: implicazioni per la malattia umana.J. Clin.Investig.128,26-35 (2018).

15. Pakshir, P.& Hinz, B.The big five infibrosi: Macrofagi, miofibroblasti, matrice, meccanica e comunicazione errata.Matrix Biol. 68-69,81-93(2018).

Nota:quanto sopra non è un elenco di riferimento completo