Nová liečba fibrózy: Interleukín-33

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

Časť II.: Jadrová IL-33 obmedzuje skorú premenu fibroblastov na extracelulárny fenotyp vylučujúci matricu

FrancescaGatti, Sobuj Mia, Clara Hammarström & a kol.

Interleukín(IL)-33 je cytokín, ktorý sa zdá, že sprostredkúvaFibrózasignalizácia prostredníctvom svojho receptora ST2 (IL-33)(Interleukín-33)R/L1RL1). Je to však aj proteín, ktorý sa po syntéze zoradí do bunkového jadra, kde sa zdá, že ovplyvňuje skladanie chromatínu. Tu opisujeme novú úlohu pre jadrovú IL-33(Interleukín-33)pri regulácii fibroblastového fenotypu v obličkách murínuFibrózapoháňaný jednostrannou ureterálnou obštrukciou. Transkripčné profilovanie IL-33(Interleukín-33)Nedostatok obličiek 24 hodín po ligácii odhalil zvýšenú expresiu fibrogénnych génov a obohatenie génových súborov, ktoré sa podieľajú na tvorbe a prestavbe extracelulárnej matrice. Tieto zmeny sa opierali o vnútrobunkové účinky IL-33(Interleukín-33)pretože neboli reprodukované liečbou neutralizačnou protilátkou proti IL-33(Interleukín-33)to zabraňuje signalizácii receptora IL-33R/ST2L ani sa nepozorovalo v obličkách s nedostatkom IL-33R/ST2. Ďalšie skúmanie vnútrobunkovej funkcie IL-33(Interleukín-33), vytvorili sme transkripčné profily ľudských fibroblastov, pričom sme pozorovali, že zrazenie IL-33(Interleukín-33)skreslený transkripčný profil zo zápalového smerom k fenotypu myofibroblastu, ktorý sa odráža vo vyšších hladinách COL3A1. COL5A1 a transgelínový proteín, ako aj nižšie hladiny expresie IL6, CXCL8, CLL7 a CCL8.In záver, naše zistenia naznačujú, že jadrový IL-33(Interleukín-33)vo fibroblastoch tlmí počiatočnú profibrotickú reakciu, až kým pretrvávajúce podnety, ako ich presadzuje UUO, nemôžu prepísať tento ochranný mechanizmus.

Nová liečba fibrózy: Interleukín-33

KLIKNITE SEM A ROZDEĽTE SAJa.

Diskusia

Od svojho objavu, široký vplyv tkaniva odvodené IL-33(Interleukín-33)bola preukázaná pri srdcovej hypertrofickej prestavbe a priFibrózapľúc, kože a pečene2. Všetky tieto účinky sú sprostredkované interakciami s jeho kognate membránovým receptorom ST2 (IL33R/IL1RL1). Oveľa menšia pozornosť bola venovaná potenciálu tohto intranukleárneho cytokínu modulovať transkripciu v stromálnych bunkách rezidentných v tkanive a funkčnému významu jadrového IL-33.(Interleukín-33)Zostáva z veľkej časti zachovaný². Tu sme skombinovali analýzy jednostrannej ureterálnej obštrukcie in vivo s analýzami ľudských fibroblastov in vitro, aby sme odhalili novú úlohu jadrovej IL-33(Interleukín-33)je represor intersticiálnej bunkovo-extracelulárnej matricovej depozície. Tento záver bol vyvodený z pozorovania, že skoré pro-fibrotické reakcie boli zosilnené v IL-33(Interleukín-33)Myši s nedostatkom, ale nie neutralizáciou IL-33(Interleukín-33)protilátky podávané myšiam divokého typu a pozorovanie tohto vyčerpania IL-33(Interleukín-33)v ľudských dermálnych fibroblastoch sa zvýšila expresia zložiek extracelulárnej matrice a skresľovali aktivované fibroblasty smerom k prototypovému myofibroblastickému fenotypu.

Jadrová lokalizácia IL-33(Interleukín-33)bol pozorovaný ako v bunkách v renálnom intersticiálnom priestore, ktoré sa ako pokračovanie ureterálnej obštrukcie vyvíjajú do a-SMA + myofibroblastov a v primárnych ľudských fibroblastoch vystavených profibrotickým podnetom. Okrem toho zvýšená transkripcia kolagénu pozorovaná v IL-33(Interleukín-33)U myší divokého typu nebolo pozorované ani u myší divokého typu, ktorým bol podaný neutralizujúci IL-33.(Interleukín-33)protilátky ani u myší s nedostatkom ST2, čo naznačuje, že IL-33(Interleukín-33)tlmí expresiu extracelulárnych matricových komponentov prostredníctvom svojich jadrových funkcií. Preto navrhujeme, aby IL-33(Interleukín-33)vykonáva aktívne homeostatické jadrové funkcie vo fibroblastoch, ktoré chránia hostiteľa pred neoprávnenými reakciami. Týmto spôsobom IL-33(Interleukín-33)vyvolané zápalovým prostredím môže pôsobiť ako prirodzený supresor profibrotických génov, ktoré sa zdajú byť urýchlené prítomnosťou pro-fibrotických cytokínov, ako je TGF-β. Tento model dobre koreluje s nedávnym pozorovaním, že jadrové, ale nie extracelulárne. IL-33(Interleukín-33)má priaznivé účinky na hojenie rán u myší tým, že potláča aktivitu NFkB v keratinocytoch a obmedzuje nadmerný zápal.

Skoré zvýšenie kolagénov a génov extracelulárnej matrice sa nepremietlo do zvýšenéhoFibrózaVývoj v modeli UUO. Pravdepodobným vysvetlením tohto zjavného nesúladu by mohlo byť, že neúprosné pres-sure a následné poškodenie tkaniva spôsobené úplnou ureterálnou obštrukciou je dostatočne silné na to, aby prekonalo homeostatický mechanizmus vyvíjaný IL-33.(Interleukín-33). Vzhľadom na nezvratnú povahu UUO a jej následný vplyv na funkciu obličiek to možno nie je prekvapujúce. Mali by sme tiež zvážiť, že bunkový stres a poškodenie spôsobené UUO v neskorších časových bodoch by mohlo sprostredkovať uvoľňovanie IL-33(Interleukín-33)do extracelulárneho priestoru713, čím sa znižuje jeho akumulácia v jadre a čo je možno ešte dôležitejšie, umožňuje pro-fibrotická signalizácia prostredníctvom jeho receptora ST2L. V skutočnosti bola v mnohých orgánoch vrátane obličiek hlásená pro-fibrotická úloha signalizácie IL-33-ST2L. Nezaznamenali sme však žiadne dôkazy o pro-fibrotickej úlohe pre IL-33.(Interleukín-33)v našom systéme aj v snahe reprodukovať presné experimentálne podmienky, ktoré sa predtým používali na preukázanie tohto javu.

Jadrové vyjadrenie IL-33(Interleukín-33)vo fibroblastoch je indukovaná zápalovou aktiváciou8,19 a experimenty hojenia rán odhalili, že táto indukcia je spojená s skorým aktivačným stavom bunky. Účinok jadrového IL-33(Interleukín-33)je preto nepravdepodobné, že by sa vyvíjal na pokojný fibroblast, ale skôr v medzistupni aktivácie. Naše pozorovanie, že vyčerpanie IL-33(Interleukín-33)rozšírila expresiu extracelulárnych zložiek matrice, ako sú COL5Al a TGLN, ale znížila expresiu prozápalového cytokínu IL6 a chemokínov CXCL8, CCL7 a CCL8, naznačuje, že model navrhujúci rozlišovanie medzi zápalovými (ILd-a-SMA) a myofibroblastickými (IL6°"a-SMA-2)fibroblastickými fenotypmi pri rakovine pankreasu2 by mohol byť veľmi relevantný aj pri zvažovaní jadrovej funkcie IL-33(Interleukín-33)v kultivovaných myofibroblastoch. Pri zvažovaní celkového účinku IL-33 je potrebné mať na pamäti potenciálne účinky na zápal tkaniva.(Interleukín-33)-nedostatok naFibrózavývoj. Zápal je hlavnou hnacou silou preFibróza. a aspoň v pľúcach, fibroblastová sekrécia zápalových cytokínov, ako je CCL8, prispieva k patológii fibrózy. Preto nemožno automaticky predpokladať, že skreslenie voči zápalovému fibroblastickému fenotypu inhibuje dlhodobý vývojFibróza.

Naše zistenia z bunkovej kultúry naznačujú, že v priebehu času môžu plne prevedené myofibroblasty znížiť reguláciu jadrového IL-33.(Interleukín-33). Napriek tomu, že IL-33(Interleukín-33)je degradovaný vo fibroblastových kultúrach s dlhodobou expozíciou TGF-B. účinok vyčerpania IL-33 pretrváva, s najväčšou pravdepodobnosťou v dôsledku vyššieho podielu plne diferencovaných myofibroblastov v kultúre. Toto pozorovanie tiež podporuje hypotézu, že účinok IL-33(Interleukín-33)je spôsobená skôr moduláciou konverzie fenotypu než priamym vnútrobunkovým interakciám, ktoré inhibujú pro-fibrotickú signalizáciu.

Budúce experimenty by mali byť navrhnuté tak, aby skúmali vplyv jadrového IL-33(Interleukín-33)fungovať vo fibroblastoch v rôznych podmienkach a identifikovať molekulárne mechanizmy. Veľmi zaujímavým prístupom by bolo zmapovať oblasti chromatínu obsadené I-33 v aktivovaných fibroblastoch imunoprecipitáciou chromatínu, po ktorej by nasledovalo hlboké sekvenovanie, a identifikovať interakčných partnerov imunoprecipitáciou a hmotnostnou spektrometriou. Ďalším prístupom by bolo jednobunkové transkripčné profilovanie. V tejto súvislosti si tiež zaslúži spomenúť, že naše údaje o murine in vivo boli doplnené experimentmi in vitro na ľudských fibroblastoch. Keďže primárne bunkové kultúry z ľudských obličiek nám neboli ľahko dostupné, uprednostnili sme význam pre rýchlosť záujmu pred relevantnosťou pre orgán záujmu pri rozhodovaní o skúmaní a rozširovaní údajov in vivo v mechanistickom modeli in vitro.

Naše kombinované zistenia spôsobujú, že je lákavé navrhnúť model, v ktorom včasná aktivácia mezenchýmových/fibroblastických buniek vyvolaná poškodením tkaniva indukuje stredný fibroblastický fenotyp s vysokou expresiou jadrového IL-33.(Interleukín-33)a prevažnezápalovýFunkcie. Pri absencii ďalšieho poškodenia tkaniva, tento jadrový IL-33(Interleukín-33)môže fungovať tak, aby inhibovala úplnú konverziu na extraceluárny fenotyp produkujúci matricu, myofibroblastický fenotyp, čím sa zabráni nadmernej tvorbe jaziev a zachová sa funkcia orgánov, avšak ak škodlivý stimul pretrváva, ako v UUO, ochranné funkcie IL-33(Interleukín-33)sú prekonané a IL-33(Interleukín-33)môže byť dokonca vylučovaný z aktivovaných fibroblastov° na vykonávanie pro-fibrotických účinkov prostredníctvom aktivácie ST2, V tomto kontexte farmakologickej intervencie zameranej na zacielenie na extracelulárny IL-33(Interleukín-33)a preto blokovanie prozápalového a pro-fibrotického signálu osi IL-33-ST2L môže byť prospešné pri liečbe zápalových a fibrotických ochorení.

Referencie

1.Rankin, A.L. a kol. IL-33(Interleukín-33)indukuje kožné I-13 závislé od I-13Fibróza.. Imunol.184,1526-1535 (2010).

2.McHedlidze, T.et al.Interleukín-33Závislé vrodené lymfoidné bunky sprostredkúvajú pečeňFibróza. Imunita 39,357-371(2013).

3. Wynn, T. A.&&Ramalingam, T. R. MechanizmyFibróza: terapeutický preklad pre fibrotické ochorenie.Nat. Med 18,1028-1040 (2012).

4. Chen, W. Y a kol Upreguláciainterleukín-33pri obštrukčnom poranení obličiek. Biochem.Biophys. Res.Commun.473,1026-1032 (2016).

5. Liang, H.et al.Interleukín-33signalizácia prispieva k obličkámFibrózapo ischémii-reperfúzii. Eur.J.Pharmacol.812,18-27 (2017).

6. Kuchler, A. M.et al. Jadrovýinterleukín-33vo všeobecnosti sa prejavuje v pokojovom endotele, ale rýchlo sa stráca pri angiogénnej alebo prozápalovej aktivácii. Am. J. Pathol.173,1229-1242 (2008).

7. Cayrol, C. & Girard, J, P, Cytokín podobný IL-1 IL-33(Interleukín-33)je inaktivovaná po dozrievaní kaspádou-1. Proc. Nat. Acad. Sci US.A. 106,9021-9026(2009).

8. Sponheim, J.et al. Zápalové ochorenie čriev spojené s ochorením črievinterleukín-33je prednostne vyjadrená v myofibroblastoch spojených s ulceráciou. Am. I. Pathol.177,2804-2815 (2010).

9. Sundnes, O.et al. Epidermálna expresia a reguláciainterleukín-33počas homeostázy a zápalu: Silné druhové rozdiely. J. Investig. Dermatol.135,1771-1780(2015).

10. Roussel, L., Erard, M., Cayrol, C.& Girard, J.P. Molekulárna mimika medzi II.-33 a KSHV na pripevnenie k chromatínu cez vrecko H2A-H2Bacidic. EMBO Rep. 9, 1006-1012(2008).

11. Ali, S.et al. Dvojfunkčný cytokín IL-33(Interleukín-33)interaguje s transkripčným faktorom NF-kappaB na tlmenie transkripcie génov stimulovanej NF-kappaB. J. Imunol. 187, 1609-1616 (2011).

12. Shao, D.et al. Jadrová I-33 reguluje rozpustný receptor ST2 a expresiu IL-6 v primárnych ľudských arteriálnych endotelových bunkách a znižuje sa pri idiopatickej pľúcnej arteriálnej hypertenzii. Biochem.Biophys. Res Commun.451,8-14 (2014).

13. Bessa, J.et al. Zmenená subcelulárna lokalizácia IL-33(Interleukín-33)vedie k neriešeniu smrteľného zápalu. J.Autoimmun.55,33-41(2014).

14.Lynch, M.D.& Watt,F.M.Fbroblast heterogenita:Dôsledky preľudskú chorobu.J. Clin.Investig.128,26-35 (2018).

15. Pakshir, P.& Hinz, B.Veľká päťka vFibrózaMakrofágy, myofibroblasty, matica, mechanika a nesprávna komunikácia. Matica Biol. 68-69,81-93(2018).

Nota:Vyššie uvedený zoznam nie je úplným referenčným zoznamom