Ruolo degli NLR nella regolazione della segnalazione dell'interferone di tipo I, della difesa dell'ospite e della tolleranza all'infiammazione Parte 2

2.6. NLRP11

L'aggiunta più recente all'elenco delle proteine ​​NLRP con effetti regolatori sulla segnalazione IFN di tipo I è NLRP11. Il suo gene si trova in un cluster genico insieme a NLRP8 e NLRP13 e giace antiparallelo adiacente al noto regolatore delle risposte IFN di tipo I NLRP4. È stato quindi ipotizzato che NLRP11 potesse condividere somiglianze funzionali con NLRP4. In effetti, NLRP11 è stato recentemente identificato come un regolatore negativo della risposta IFN di tipo I. È stato dimostrato che la sovraespressione di NLRP11 inibisce le risposte IFN indotte da SeV e poli(I: C) nelle cellule THP-1 [170,171]. Qing et al. proposto il legame di NLRP11 al signalosoma accoppiato a MAVS e la successiva destabilizzazione della proteina dell'adattatore TRAF6 come meccanismo di regolazione [171], tuttavia, abbiamo dimostrato che NLRP11 inibisce anche le risposte IFN di tipo I indotte da TBK1-, argomentando per un meccanismo alternativo, che agisce a valle dell'attivazione di TRAF6 [170]. Sappiamo ancora poco del ruolo fisiologico di NLRP11 e un omologo di NLRP11 sembra essere assente nei topi [209]. L'elevata espressione di NLRP11 nelle cellule B [170] potrebbe suggerire il ruolo di NLRP11 nelle infezioni virali tropicali delle cellule B.

I regolatori della risposta all'interferone di tipo I (IFN) (IRF) sono una classe chiave di citochine coinvolte in diversi processi biologici, comprese le risposte immunitarie. La relazione tra IRF e immunità è stretta.

I membri della famiglia IRF includono 10 proteine ​​tra cui IRF1 e IRF10, che svolgono un ruolo importante nella risposta immunitaria. IRF1, IRF3 e IRF7 svolgono ruoli importanti nell'infezione virale, nell'apoptosi, nella tumorigenesi e nella proliferazione cellulare. IRF3 e IRF7 possono attivare la trascrizione dell'IFN di tipo I durante l'infezione da virus, promuovere la proliferazione e la differenziazione delle cellule immunitarie e migliorare la resistenza del corpo ai patogeni. Inoltre, IRF1 e altri IRF svolgono anche un ruolo importante nell'attivazione e nella regolazione delle cellule T, dell'attenuazione immunitaria e delle malattie autoimmuni.

Gli studi hanno dimostrato che in assenza di membri della famiglia IRF, la resistenza del corpo agli agenti patogeni ne risentirà e si verificheranno facilmente problemi come infezioni e tumori. Inoltre, alcuni IRF sono anche correlati all'insorgenza e allo sviluppo di malattie autoimmuni. Pertanto, la ricerca sulla relazione tra IRF e immunità aiuterà a rivelare il meccanismo di risposta immunitaria degli organismi e fornirà nuove idee e metodi per il trattamento delle malattie. Da questo punto di vista, dobbiamo migliorare l'immunità. Cistanche può migliorare significativamente l'immunità. Cistanche ha anche effetti anti-virus e anti-cancro, che possono rafforzare la capacità del sistema immunitario di combattere e migliorare l'immunità del corpo.

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2.7. NLRP12

NLRP12 è un'altra proteina NLR regolatrice con molteplici funzioni nelle risposte immunitarie batteriche, parassitarie e virali. Può formare un inflammasoma [210] che si attiva in caso di infezione da batteri come Yersinia pestis [211] o protozoi come il Plasmodium [212]. Al contrario, livelli ridotti di NLRP12 sono correlati a livelli più elevati di IL-1 in un modello di obesità con dieta ricca di grassi [213] e Silveira et al. osservato un aumento della produzione di IL-1 e attività della caspasi-1 nel BMDM murino infettato da Brucella abortus da animali Nlrp12−/− [214]. Oltre al suo ruolo nella segnalazione dell'inflammasoma, NLRP12 possiede funzioni antinfiammatorie in diversi percorsi. Inibisce la segnalazione MAPK e regola negativamente la via NF-κB canonica e non canonica [214-217]. Negli esseri umani, l'importanza di NLRP12 come regolatore antinfiammatorio è sottolineata dall'osservazione che rare mutazioni in NLRP12 stanno causando la sindrome autoinfiammatoria familiare da freddo (FCAS) [218].

È stato proposto che NLRP12 funzioni come checkpoint mieloide per l'induzione di IFN da parte di virus a RNA. In risposta all'infezione da VSV o all'agonista RIG-I 50ppp-dsRNA e al poli corto (I: C), il deficit di NLRP12 nelle DC umane e murine determina un aumento della produzione di IFN- e delle sue citochine correlate, incluso il TNF [173]. In vivo, i topi Nlrp12-/- mostrano una maggiore risposta di IFN e TNF di tipo I all'infezione da VSV, che si traduce in una carica virale inferiore e un recupero più rapido [173]. Meccanicamente, NLRP12 attenua la segnalazione immunitaria mediata da RIG-I promuovendo la degradazione mediata da RNF125-di RIG-I. Migliora ulteriormente l'ubiquitinazione legata a K63- di RIG-I da parte di TRIM25, impedendone l'attivazione [173]. L'espressione della maggior parte degli NLR è sovraregolata dall'infezione microbica. Al contrario, l'espressione di NLRP12 è sottoregolata durante l'infezione da VSV, consentendo così una robusta risposta IFN [173]. La ridotta espressione su stimoli microbici è stata dimostrata anche per la proteina inibitoria NLRC3 [186].

In sintesi, l'effetto inibitorio dominante di NLRP12 sull'induzione dell'IFN di tipo I è probabilmente mediato dall'interferenza con la segnalazione RIG-I. Ciò è in accordo con una funzione inibitoria di NLRP12 su NOD2 che agisce in sinergia con MAVS e TBK1 [174] (vedere anche un capitolo sulla segnalazione NOD2).

2.8. NLRP14

La funzione di NLRP14 nell'immunità innata non è stata finora ben studiata. NLRP14 è espresso nei testicoli e nelle ovaie [219,220] e la sua carenza causa problemi riproduttivi nei topi maschi e femmine [220]. Anche le mutazioni nel gene NLRP14 sono associate all'infertilità negli uomini [219]. Meccanicamente, è stato dimostrato che NLRP14 protegge HSPA2, un membro HSP70 specifico del testicolo importante per la differenziazione delle cellule germinali e la spermatogenesi, dalla degradazione mediata dal proteasoma reclutando il co-chaperone BAG2 [221].

Il rilevamento inappropriato degli acidi nucleici citosolici può provocare risposte autoimmuni. L'inibizione del rilevamento dell'acido nucleico è particolarmente importante durante la fecondazione quando il DNA dello spermatozoo è presente nel citoplasma dell'ovocita. Estraendo i dati di sequenziamento dell'RNA e selezionando i geni candidati specificamente espressi nelle cellule germinali e sottoregolati dopo la fecondazione, Abe et al. identificato NLRP14 come un presunto regolatore di rilevamento dell'acido nucleico [175]. Negli ovociti, l'iniezione di siRNA mirato a NLRP14 porta all'interruzione della fecondazione e allo sviluppo precoce dell'embrione [222]. Abè et al. potrebbe mostrare che la trasduzione delle cellule HEK293T con NLRP14 ha ridotto significativamente l'attivazione del promotore mediata da ISRE e NF-κB nel contesto di STING, TRIF, TBK1 e IRF3, ma non IRF7 [175].
CRISPR/Cas9 ha indotto il KO di NLRP14 nelle cellule HEK293T che esprimono stabilmente STING e il knockdown di siRNA nelle cellule epiteliali bronchiali umane primarie (HBEC) ha portato a un miglioramento del rilevamento di DNA e RNA, nonché a una maggiore secrezione di IFN di tipo I e immunità antivirale. Meccanicisticamente, NLRP14 prende di mira TBK1 per l'ubiquitinazione e il degrado. Pertanto, NLRP14 compromette anche la segnalazione indotta da RIG-I e MAVS. In un ciclo di feedback negativo, le molecole adattatrici STING e MAVS mediano la degradazione proteasomica di NLRP14, che potrebbe essere importante per ripristinare il rilevamento dell'acido nucleico dopo la fecondazione [175].

Presi insieme, questi risultati indicano che NLRP14 svolge ruoli importanti nella spermatogenesi e nel controllo negativo del rilevamento del DNA citosolico negli ovociti durante la fecondazione, sebbene quest'ultimo sia basato su un singolo studio e attenda la convalida in altri sistemi.

3. Effetto sinergico degli NLR sulle risposte IFN di tipo I all'acido nucleico e al rilevamento batterico

3.1. NOD1

NOD1 è il membro fondatore della famiglia NLR [108,223] e agisce come un sensore citosolico del componente conservato della parete cellulare batterica -acido D-glutamil-meso-diaminopimelico (iE-DAP) presente nei batteri Gram-negativi e in alcuni batteri Gram-positivi [ 106,110]. È ampiamente espresso in diversi tipi di cellule [108] dove è localizzato a livello delle membrane, principalmente delle membrane plasmatiche [224-226]. Oltre a rilevare i batteri, NOD1 è stato anche proposto come sensore della piccola attività GTPasica e della perturbazione dell'F-actina, causata da infezioni batteriche [227-229]. NOD1 induce la segnalazione NF-κB tramite l'attivazione della sua serina/treonina-proteina chinasi 2 (RIPK2) che interagisce con il recettore della proteina dell'adattatore [230] ed è importante per la clearance batterica anche interferendo con l'autofagia [226].

Il trattamento con IFN e poli (I: C) può aumentare l'espressione di NOD1 in diversi tipi di cellule, comprese le cellule progenitrici neurali del topo adulto, [123]. Di conseguenza, il livello di trascrizione di NOD1 è indotto dall'infezione da HCV [231], norovirus [232] e citomegalovirus umano (HCMV) [124].

NOD1 è tipicamente collegato all'attivazione di NF-κB tramite RIPK2, tuttavia, può anche attivare l'espressione del gene IFN-, come mostrato dai saggi del gene reporter che utilizzano la stimolazione con Legionella pneumophila uccisa dal calore [125]. In vivo, il trattamento dei topi con il ligando NOD1 FK156 determina livelli elevati di IFN- sierico, che non era osservabile nei topi carenti di Nod1- [126,127]. Durante l'infezione da Helicobacter pylori, NOD1 contribuisce all'induzione epiteliale degli IFN di tipo I. In questo processo, l'attivazione di NOD1 da parte di iE-DAP può provocare l'interazione di RIPK2 con TRAF3, che a sua volta attiva sia TBK1 che IKKε [126]. Nelle cellule del colon HT29, la stimolazione con iE-DAP porta alla traslocazione nucleare di IRF7 e IRF9, ma non di IRF3. L'espressione e la traslocazione nucleare del complesso ISGF3 possono essere indotte da NOD1 [126,127]. La stimolazione Tri-DAP dei fibroblasti del prepuzio umano ha un effetto protettivo contro l'HCMV, ma non contro l'infezione da HSV-1.

Il pretrattamento Tri-DAP aumenta la risposta IFN e sopprime la replicazione di HCMV, mentre il knockdown di NOD1 si traduce in una diminuzione delle risposte IFN [124]. L'induzione di NOD1 di IFN- dipende da RIPK2, poiché il knockdown di RIPK2 non conferisce gli effetti protettivi dell'espressione di IFN- indotta da Tri-DAP durante l'infezione da HCMV. Nel frattempo, la mutazione della CARD di NOD1 (E56K) è sufficiente per attenuare la secrezione di IFN di tipo I interrompendo l'interazione con RIPK2 [124]. È interessante notare che la formazione complessa tra NOD1 e dsRNA potrebbe essere dimostrata mediante esperimenti di coprecipitazione [231]. Mentre NOD1 può interagire con MDA5 e TRAF3 nelle cellule di mammifero, il NOD1 di pesce può legare direttamente o indirettamente l'RNA virale [233]. Tuttavia, poiché i componenti della parete cellulare batterica sono ampiamente presenti nelle acque superficiali [234], è ben concepibile che questo effetto possa anche dipendere dall'attivazione di NOD1 mediata da PGN.

Presi insieme, questi dati mostrano che NOD1 è collegato alle risposte IFN di tipo I; tuttavia, i dettagli molecolari di questo percorso rimangono sfuggenti. In particolare, resta da stabilire quali tipi di cellule possono indurre risposte IFN di tipo I dipendenti da NOD1-. Nelle cellule THP1 mieloidi umane, ad esempio, il ligando NOD1- non riesce a indurre la produzione della citochina IP10 indotta da IFN [126]. Inoltre, negli eosinofili l'attivazione di NOD1 o NOD2 non comporta l'induzione di IFN- [128]. I risultati sopra discussi mostrano che gli effetti di NOD1 sulla risposta IFN di tipo I sono innescati dall'attivazione batterica del PGN, suggerendo che NOD1 è un fattore importante per collegare il riconoscimento batterico e virale. In caso di infezione virale, l'induzione della segnalazione NOD1 dipendente da RIPK2- potrebbe essere di importanza fisiologica per la maggiore letalità e morbilità associate all'infezione batterica secondaria [232].

3.2. NOD2

Il membro della famiglia NLR NOD2, che è strettamente correlato a NOD1 [235], è il sensore citosolico per il componente della parete cellulare batterica muramil dipeptide (MDP) [107,111]. Contrariamente al NOD1 ampiamente espresso, l'espressione di NOD2 è più ristretta a particolari tipi di cellule [236-238]. NOD2 attiva la via NF-κB attraverso RIPK2 [235,239] e può indurre la xenofagia mediante il reclutamento della proteina autofagica ATG16L1 su sfida batterica [226]. Le mutazioni nel dominio LRR di NOD2 sono fortemente associate alla malattia di Crohn (CD) [111,236,240,241]. Inoltre, NOD2 è associato alla sindrome di Blau [242] e alla dermatite atopica [243]. Come per NOD1, l'induzione di IFN di tipo I da parte di NOD2 richiede RIPK2 [129]. Contrariamente al suo ruolo classicamente assegnato come sensore batterico, Sabbah e colleghi hanno descritto una funzione alternativa per NOD2 come sensore per ssRNA virale. Meccanicamente, NOD2 segnala tramite MAVS per indurre l'attivazione di IRF3 e la successiva secrezione di IFN di tipo I [130]. Anche l'attivazione dell'asse NOD2-RIPK2 da parte dell'RNA virale è stata confermata in modo indipendente [244]. Inoltre, NOD2 contribuisce alla restrizione di HCMV attraverso l'induzione di interferoni di tipo I [131]. Oltre all'attivazione da parte dei virus, NOD2 può anche aumentare le risposte IFN di tipo I in caso di sfide batteriche. Qui, il rilevamento dei prodotti di degradazione lisosomiale batterica da parte di NOD2 si traduce in una cascata di segnalazione che induce la trascrizione di IFN di tipo I da parte di IRF5 [129,132-134] in sinergia con altre vie di segnalazione PRR [245].

Mentre la stimolazione MDP da sola non determina l'attivazione NOD2-dipendente di un gene reporter IFN, la trascrizione IFN- e ISG15 indotta dal virus dell'afta epizootica è ridotta dal knockdown mediato da siRNA di NOD2 [135], suggerendo un effetto sinergico. Ciò è stato documentato anche nel colon dei topi, dove NOD2 guida una risposta IFN di tipo I che istiga la resistenza alla colonizzazione microbica. Questo processo viene quindi tempestivamente regolato da NLRP12 che prende di mira NOD2 per il degrado. [174]. Tuttavia, il ruolo di NOD2 nell'induzione delle risposte IFN- verso i patogeni batterici sembra dipendere dalle specie batteriche, poiché le risposte IFN- non sono state compromesse nei topi Nod2−/− dopo Streptococcus pneumoniae e L. monocytogenes challenge [246,247].

Sebbene sia stato riportato un ruolo benefico di NOD2 durante l'infezione da IAV, questo è stato osservato solo dopo ulteriori sfide con MDP [248]. Ciò sostiene un effetto sinergico della segnalazione NOD2 indotta da MDP e del rilevamento virale. Di conseguenza, il knockout di MAVS abolisce questo effetto positivo, indicando una dipendenza dalla segnalazione RIG-I [248]. Il knockdown di NOD2 o MAVS abolisce anche gli effetti del trattamento con leucotriene B4 sull'infezione da IAV nei topi [249]. Resta da chiarire se l'attivazione indotta da NOD 2- di RIPK2 differisca tra il rilevamento di MDP o il legame di ssRNA virale.

In contrasto con il ruolo positivo proposto di NOD2 nella difesa antivirale, il crosstalk negativo tra RIG-I e NOD2 è stato postulato da Morosky et al. Hanno mostrato un'interazione di RIG-I e NOD2 sovraespressi. Mentre RIG-I inibisce l'attivazione di NF-κB indotta da NOD2-, è stata osservata un'influenza negativa dose-dipendente di NOD2 sull'attività del promotore IFN-indotta da RIG-I [136]. Ciò è stato dimostrato anche per il pesce zebra RIG-I e NOD2 [250]. I meccanismi alla base di questa reciproca regolazione negativa rimangono poco chiari, ma possono dipendere dall'espressione di alcune proteine ​​adattatrici specifiche del tipo cellulare. In effetti, la poliubiquitinazione K63- di TRAF6 è stata regolata negativamente dall'espressione di IRF4 indotta da MDP in cellule derivate da monociti [251-253].

NOD2 è stato a lungo pensato come un sensore batterico generale. Recentemente è diventato evidente che NOD2 contribuisce anche al rilevamento virale. Resta da stabilire completamente se l'effetto di NOD2 nell'induzione delle risposte IFN sia diretto o indiretto, mediante l'attivazione del percorso NF-κB e l'interazione con RIG-I. I recenti progressi suggeriscono tuttavia che gli effetti sono piuttosto sinergici e, almeno in parte, indotti dall'attivazione di NOD2 da parte del PGN batterico. Ciò illustra bene l'intima interazione tra il rilevamento batterico e virale e ha importanti implicazioni nelle malattie infettive e nei disturbi autoinfiammatori.

3.3. NLRC4

NLRC4 può anche formare un inflammasoma anche se atipico, in quanto non contiene un PYD. Il rilevamento degli attivatori batterici flagellina [254-256] e della proteina bastoncellare dei sistemi di secrezione di tipo 3 [112] da parte dell'inflammasoma NLRC4 non viene eseguito dalla proteina stessa. Invece, si basa sulla famiglia di proteine ​​NAIP. L'espressione NAIP è regolata dal fattore 8 regolato dall'IFN (IRF8), che è direttamente regolato dalla segnalazione IFN di tipo I [257,258]. Di conseguenza, la perdita di Irf8 riduce l'espressione dell'attività dell'inflammasoma Nlrc4 e Nlrc4 nei BMDM di topo [258]. Quindi, la funzione dell'inflammasoma NLRC4 può essere influenzata dagli IFN di tipo I, sebbene gli autori abbiano scoperto che Irf8 regolava l'espressione di Naip indipendentemente dalla segnalazione dell'IFN [258].

Nei topi, Naip5 è stato inizialmente identificato come marcatore di suscettibilità per Legionella pneumophila. La suscettibilità all'infezione da Legionella è imitata dalla delezione di Irf1 e Irf8, rispettivamente. Eleganti studi genetici hanno rivelato una forte interazione genetica tra Irf8 e Nlrc4, suggerendo che lo stesso inflammasoma NLRC4 potrebbe indurre risposte IFN di tipo I da parte di Irf8 [150]. In linea con la funzione sopra discussa di NOD1 e NOD2 nel collegare il rilevamento batterico alle risposte antivirali, nelle DC, l'attivazione di NLRC4 da parte della flagellina batterica e la successiva secrezione di IL-22 e IL-1 si traduce in un migliore controllo di infezione da rotavirus [259].

3.4. NLRP6

NLRP6 forma un inflammasoma coinvolto nel rilevamento di patogeni e virus batterici Gram-positivi. All'attivazione, può modulare l'immunità innata e adattativa innescando la produzione di IL-1 e IL-18 [260]. In termini di collegamento alle risposte IFN di tipo I, è stato dimostrato che l'espressione di NLRP6 può essere sovraregolata dalla segnalazione di IFN indotta dall'acido lipoteicoico di L. monocytogenes che funge anche da attivatore dell'inflammasoma NLRP6 [167].

Wang et al. ha mostrato che NLRP6 contribuisce al controllo dell'infezione da virus dell'encefalomiocardite (EMCV) e dell'infezione da norovirus [168]. Funzionalmente, NLRP6 interagisce con l'RNA-elicasi Dhx15 per formare un sensore per dsRNA virale che successivamente recluta MAVS per l'induzione di risposte IFN antivirali di tipo I e III [168]. Sarà interessante chiarire se Dhx15 ha specificità per particolari RNA virali. Al contrario, la stimolazione LPS si traduce in una trascrizione IFN di tipo I temporaneamente potenziata nei topi knock-out NLRP6 [261].

Al momento, è necessario più lavoro per chiarire il ruolo fisiologico di NLRP6 nelle risposte IFN di tipo I. La formazione di un complesso di un NLR con un'elicasi della scatola morta come sensore per gli acidi ribonucleici, tuttavia, potrebbe essere un tema comune poiché Nlrp9b utilizza anche la proteina della scatola morta Dhx9 come sensore per l'RNA a doppio filamento [169], e il rilevamento dell'RNA virale e batterico da parte di DHX33 ha dimostrato di migliorare la formazione dell'inflammasoma NLRP3 [262] (vedi sotto).

3.5. NLRP9

NLRP9 è altamente espresso nel sistema riproduttivo [205], dove può formare un inflammasoma [263,264]. Sebbene negli esseri umani sia presente un solo gene NLRP9, ci sono duplicazioni di questo gene, che portano a tre paraloghi (Nlrp9a, Nlrp9b e Nlrp9c) nei roditori [209]. La proteina Nlrp9b del topo è espressa nelle cellule epiteliali intestinali e contribuisce alla restrizione dell'infezione da rotavirus inducendo la morte delle cellule pirototiche. Ciò è mediato dalla formazione complessa con Dhx9, una RNA-elicasi che riconosce il dsRNA corto e media la formazione dell'inflammasoma mediante il reclutamento di ASC [169]. Tuttavia, questa funzione non è condivisa dagli altri paraloghi Nlrp9 nei topi. Resta quindi da stabilire in che modo l'NLRP9 umano contribuisca alle risposte IFN di tipo I.

4. L'IFN di tipo I modula la qualità della risposta del NLR all'infezione

NLRP3

NLRP3 è una delle proteine ​​NLR meglio caratterizzate. È citosolico, formando NLR inflammasoma [265,266]. L'assemblaggio dell'inflammasoma NLRP3 avviene nel centrosoma perinucleare, il centro di organizzazione dei microtubuli (MTOC) della cellula [267]. Prima dell'assemblaggio dell'inflammasoma NLRP3, è necessaria una fase di adescamento. Si pensa che questa fase di priming funzioni attraverso diversi meccanismi. L'espressione di NLRP3 è sovraregolata in modo dipendente da NF-κB dalla segnalazione TLR e anche le modifiche post-traduzionali come la deubiquitinazione e la fosforilazione hanno un ruolo nella fase di priming [268-270].

Oltre al classico priming dell'espressione di NLRP3 da parte di meccanismi dipendenti da NF-κB, è stato suggerito che l'espressione di NLRP3 sia regolata anche da IFN di tipo I. In effetti, il knockdown della secrezione di IFN riduce la trascrizione e l'attività di NLRP3 [160], mentre l'IFN di tipo I indotto dal patogeno innesca l'attivazione della via dell'inflammasoma non canonico tramite l'up-regulation della caspasi-11 [161,162]. Al contrario, altri studi riportano un'inibizione dell'inflammasoma NLRP3 sulla segnalazione IFN di tipo I. L'inflammasoma Nlrp3 potrebbe essere inibito dagli IFN di tipo I in due modi. In primo luogo, in vitro, il trattamento con IFN determina una diminuzione dell'attivazione della caspasi-1 e livelli ridotti sia di pro-IL-1 che di IL-1 . Sia gli IFN di tipo I che quelli di tipo II inducono l'espressione della proteina 16 inducibile gamma IFN (IFI16), che è un regolatore negativo dell'inflammasoma NLRP3 [271]. In secondo luogo, l'IFN- provoca una maggiore secrezione di IL-10, che a sua volta riduce i livelli di pro-IL-1 [272]. Nei topi, è stato riportato che l'inibizione dell'inflammasoma accoppiato a Nlrp3- da parte di IFN- dipende da NO, probabilmente mediata dalla nitrosilazione tiolica di NLRP3 [273].

In termini di funzione nelle risposte antivirali, Nlrp3 protegge i topi da alcuni virus a RNA (IAV e rinovirus umano) attraverso la regolazione della caspasi-1 [274–276]. L'attivazione di NLRP3 da parte di proteine ​​virali che formano i pori (viroporine) come la proteina IVA M2 o la viroporina 3a del coronavirus è stata proposta come meccanismo di attivazione [275,277,278]. NLRP3 potrebbe inoltre fungere da sensore di dsRNA [276]. In questi processi, MAVS è stato implicato nell'ubiquitinazione di ASC portando a una maggiore attività dell'inflammasoma NLRP3 dal suo reclutamento nei mitocondri [279,280].

5. Le malattie mediate da NLR si uniscono allo spettro in espansione delle interferonopatie

Il termine generico "interferonopatia di tipo I" è stato concettualizzato sulla base dell'evidenza clinica di somiglianze biologiche tra i comportamenti di malattia di diverse condizioni autoinfiammatorie con una sovraregolazione costitutiva della produzione di IFN di tipo I, inclusa la sindrome di Aicardi-Goutières [281,282]. L'incapacità di indurre o mantenere correttamente le risposte dell'IFN di tipo I nei confronti delle infezioni o del danno tissutale va di pari passo con l'aumento della patogenicità e della morbilità delle malattie infettive e autoinfiammatorie [283,284]. Ciò si riflette nel fatto che molti virus hanno sviluppato meccanismi di evasione mirati alle risposte antivirali dell'IFN. Gli IFN di tipo I hanno trovato la loro strada nella clinica e sono usati come farmaci per combattere le infezioni virali.

Per il trattamento delle infezioni da virus dell'epatite B e dell'epatite C, l'IFN- veniva utilizzato insieme alla terapia antivirale e sono testati sperimentalmente per altre malattie virali [285,286]. I progressi nello sviluppo di farmaci e nei regimi terapeutici per l'epatite virale, tuttavia, hanno portato alla sostituzione dell'uso di IFN con regimi antivirali più specifici con minori effetti collaterali [287]. Nonostante un piccolo contributo dell'immunità adattativa, è diventato chiaro che la gamma delle interferonopatie è più ampia di quanto si pensasse in precedenza. L'avvento del sequenziamento dell'esoma ha rivelato che anche le mutazioni nei geni che codificano diversi componenti della risposta antivirale dell'IFN possono causare interferonopatie. Lo studio dei driver molecolari di questa malattia ha aiutato l'identificazione del sistema di rilevamento dell'acido nucleico citosolico. Il superamento delle risposte IFN di tipo I è altamente dannoso per l'ospite e può esacerbare il carico di malattia dopo un'infezione virale o addirittura portare a una ridotta tolleranza del tessuto al danno causato dai virus [288,289].

È quindi fondamentale che le risposte IFN di tipo I siano regolate con precisione e possano essere sottoregolate al momento opportuno. Se una risposta IFN di tipo I sarà benefica o dannosa in molti casi dipende dalla tempistica e dall'intensità, nonché dal controllo e dalla riduzione adeguati al momento opportuno. Inoltre, a causa della loro azione sul sistema immunitario adattativo, gli IFN beta sono utilizzati per il trattamento della malattia autoimmune sclerosi multipla (SM) [290].

Molte delle proteine ​​NLR sopra discusse sono state identificate come fattori coinvolti o alla base di tali patologie. Come descritto in dettaglio sopra, in diversi studi è stato dimostrato un effetto normativo negativo dell'IFN- sulla formazione e l'attivazione dell'inflammasoma NLRP3. È stato quindi suggerito il coinvolgimento dell'inflammasoma NLRP3 nella terapia con IFN dei pazienti con SM [272,291]. Nei monociti umani primari dopo essere stati trattati con IFN-, sia la secrezione di IL-1 indotta da NLRP3- sia l'attivazione della caspasi-1 sono diminuite [272].

Nel topo, è stato dimostrato che il modello sperimentale di encefalomielite autoimmune (EAE), che modella la SM, il meccanismo alla base di un efficace trattamento con IFN, viene conferito attraverso l'induzione mediata dal recettore dell'IFN di Socs1, che attenua ulteriormente l'attivazione di Rac1 e diminuisce la produzione di radicale specie di ossigeno (ROS). Si pensa che questo a sua volta provochi l'inibizione dell'inflammasoma NLRP3. Questo gruppo ha anche riferito che la terapia con IFN non è efficace quando l'EAE è indotto in modo indipendente dal NLRP 3- [292]. Un'associazione di NLR con malattie autoinfiammatorie è anche il caso della disregolazione dell'inflammasoma NLRC4 nella sindrome da attivazione dei macrofagi, una malattia caratterizzata da livelli altamente aberranti di IL-18 e IFN- [293]. Pertanto, il controllo mediato da NLR delle risposte IFN di tipo I si applica anche al braccio adattativo del sistema immunitario. Le mutazioni di NLRP12 sono associate a FCAS, che è caratterizzata da episodi intermittenti di febbre e infiammazione sierosa [218]. I topi Nlrp12-/- sono altamente suscettibili alla colite e al cancro colorettale associato alla colite [215,294], mentre sono resistenti alla salmonellosi [216]. Normand et al. ha rivelato una nuova funzione di NLRP12 come bloccante del checkpoint monocitico per la segnalazione NOD2 [174].

Potrebbero dimostrare che NLRP12 interagisce con NOD2 e promuove la poliubiquitinazione e il degrado di NOD2 collegati a K48- in risposta a MDP. Ciò porta alla successiva inibizione della via canonica NF-κB e reprime l'attività della via di segnalazione JAK/STAT. L'FCAS che causa la mutazione R284X di NLRP12 non riesce a inibire l'attivazione di NF-κB e TBK1 NOD2-dipendente. I topi Nlrp12-/- hanno mostrato una significativa sovraespressione di ISG nel cieco, inclusa la proteina 44 indotta da IFN (IFI44), la proteina indotta da IFN con ripetizioni di tetratricopeptide 2 (IFIT2), l'apolipoproteina L9 e la 20 -50 -oligoadenilato sintetasi 2 (OAS2 ) e rappresentato da una maggiore attivazione di STAT1 nel cieco, che potrebbe influenzare la persistenza di alcuni virus enterici, come i norovirus endemici [174].

Inoltre, una rara variante genetica del gene codificante NLRP14- che conferisce una ridotta soppressione dell'attività TBK1 è presente con una frequenza di circa l'1,7% in tutto il mondo [175]. Livelli non fisiologicamente elevati di IFN di tipo I interrompono la formazione dei tubuli seminiferi con conseguente perdita di cellule germinali [295] e l'iniezione intraperitoneale di IFN- porta a una diminuzione della spermatogenesi [296]. In linea con queste osservazioni alti livelli di IFN- sono stati misurati negli uomini infertili [297], alludendo alla funzione sopra discussa degli NLR di controllare le risposte di IFN nel sistema riproduttivo.

6. Conclusioni

Una risposta IFN di tipo I funzionale e ben bilanciata è fondamentale per molti processi immunologici. L'incapacità di indurre, mantenere o controllare adeguatamente le risposte IFN di tipo I si traduce in un controllo compromesso dell'infezione e dell'immunopatologia alle estremità estreme e le perturbazioni nelle risposte IFN di tipo I sono associate a un equilibrio immunitario disregolato nel braccio innato e adattivo.

I membri della famiglia di proteine ​​NLR sono recentemente emersi come regolatori delle risposte IFN di tipo I e possono contribuire negativamente e positivamente ai risultati di segnalazione (Figura 2, Tabella 1). Inoltre, alcuni NLR possono agire come sensori diretti o indiretti di virus o possono indurre segnali IFN di tipo I verso sfide infettive. La formazione complessa con elicasi DEAD-box emerge quindi come meccanismo generale per il rilevamento indiretto degli acidi nucleici virali, esemplificato da Nlrp9b e NLRP6. Resta da stabilire se e quali elicasi DEAD-box possano anche spiegare il rilevamento dell'RNA virale da parte di NOD2, NLRC4 o NLRP12.

Gli esempi sopra discussi rivelano che i suddetti NLR contribuiscono fondamentalmente a collegare il rilevamento batterico e l'immunità antivirale. Questo non deve essere considerato solo nel contesto dell'infezione batterica, ma vale anche per la tolleranza verso la componente virale del microbiota. Il ruolo degli IFN di tipo I come regolatori negativi della produzione di IL-1, che è mediata dagli inflammasomi contenenti NLR, sta diventando sempre più evidente [272,291,298,299]. Inoltre, è noto che gli interferoni di tipo I possono indurre citochine antinfiammatorie (come IL-10) ​​e quindi possono reprimere l'espressione di citochine e chemochine proinfiammatorie così come di peptidi antimicrobici, e in questo modo contribuiscono a la qualità delle risposte antibatteriche [300]. Il ruolo degli NLR in questo contesto sta solo emergendo e sarà interessante affrontarlo in modo più dettagliato in lavori futuri.

I dettagli molecolari della funzione della maggior parte degli NLR nella regolazione negativa delle risposte IFN di tipo I non sono ancora completamente definiti. Tuttavia, dagli attuali progressi, emergono almeno due meccanismi generali delle funzioni NLR nella segnalazione IFN di tipo I (i) Ostacolo all'interazione degli adattatori di segnalazione (come TRAF e MAVS) mediante interazione fisica con NLR e (ii) attivazione di E 3-ligasi da NLR che porta alla degradazione proteasomica dei componenti chiave della segnalazione IFN (come TBK1). Per questo degrado, l'autofagia potrebbe essere un altro hub centrale di dirottamento [301], che dovrebbe essere affrontato in lavori futuri.

Studi futuri aiuteranno ad acquisire maggiori conoscenze sui meccanismi alla base di come gli NLR agiscono nelle risposte IFN di tipo I e porteranno a una migliore comprensione del ruolo degli NLR nelle malattie infettive e autoinfiammatorie. A lungo termine, ciò contribuirà a definire nuovi bersagli per un migliore intervento terapeutico. Per quest'ultimo, il legame tra l'attivazione batterica degli NLR e le risposte antivirali sembra essere una strada promettente quando si considera l'intervento mirato del microbioma intestinale.

Contributi dell'autore:

Concettualizzazione, IK, NM, MC e TAK; scrittura: bozze originali, IK, TW, NM; scrittura—revisione e modifica, IK, NM, MC e TAK Tutti gli autori hanno letto e accettato la versione pubblicata del manoscritto.

Finanziamento:

Ioannis Kienes riconosce il sostegno del Landesgraduiertenförderung del Baden-Württemberg.

Conflitto di interessi:

Gli autori dichiarano assenza di conflitto di interesse.

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