jueves, 23 de febrero de 2017

Interleucina 9 y células T cooperadoras tipo 9 en las enfermedades reumáticas

Introducción
El rol de las células T CD4+ en la patogénesis de las enfermedades reumáticas se estableció. La diferenciación de las células T CD4+ no expuestas en diferentes subtipos con distintas actividades biológicas se determina en gran manera por su interacción con las células dendríticas (DCs) en los órganos linfoides. En particular, el desarrollo de un subtipo de células T funcionales parece relacionarse a la interacción con el microambiente circundante, el cual incluye interacciones celulares y la liberación de citocinas específicas y factores de transcripción. Diferentes subtipos de células T CD4+ se definen de manera usual por la expresión de factores de transcripción, receptores de citocinas y sus citocinas liberadas. Las células T cooperadoras tipo 1 (Th1), Th2, Th17, T cooperadoras foliculares y células T reguladoras se conocen bien como subtipos de células T CD4+.

La IL-9, una citocina con funciones pleiotrópicas en el sistema inmune, se identificó de forma original como un factor de crecimiento de células T que pertenece al receptor γ de la cadena común de la familia de citocinas. La IL-9 transmite información por medio de un receptor heterodímero compuesto por una cadena específica del receptor de la IL-9 (IL-9Rα) y la cadena-γ común (también conocida como IL-2Rγ). La IL-9Rα se expresa en las células inmunes y su activación también promueve el crecimiento de mastocitos y la acumulación en tejido inflamados, la supervivencia de células innatas linfoides (ILC) y la recombinación de cambio de clase de la inmunoglobulina E de las células B. El receptor IL-9Rα se expresa también en células no hematopoyéticas como las células de la vía aérea y las células del epitelio intestinal, células del musculo liso y queratinocitos.
La producción de IL-9 se asoció primero con el fenotipo Th2 y muchas de las funciones preliminares de la IL-9 se estudiaron en modelos Th2 asociados a inmunidad. De manera reciente, un subtipo definido de células T cooperadoras llamado Th9 se identificó por la potente producción de IL-9. Las células Th9 se desarrollan a partir de células T no expuestas en presencia del factor de crecimiento transformante (TGF)-β, la IL-4 y la linfopoyetina tímica estromal (TSLP) y requiere PU.1 y el factor regulador de interferón (IRF-4) como factores específicos de transcripción.
Aunque se describió de manera reciente un rol de las subclases de las células Th9 en muchos tipos de enfermedades inflamatorias (sobre todo enfermedades atópicas, infecciones por helmintos, encefalomielitis autoinmune experimental y enfermedades inflamatorias intestinales), aún se desconoce en gran manera su rol en la patogénesis de la enfermedad reumática. Este documento pretende revisar la evidencia para indicar que las células Th9 pueden contribuir a la patogénesis de las enfermedades relacionadas a autoinmunidad, debido a una demostración reciente de un posible rol de las células Th9 y su citocina relacionada IL-9 en la artritis reumatoide (AR), la artritis psoriásica (APs), la vasculitis sistémica, el lupus eritematoso sistémico (LES) y la esclerosis sistémica (SSc).
Transmisión de señales de la IL-9
La IL-9 es una proteína de 144 aminoácidos con una secuencia de señal secretora de 18 aminoácidos. En las célula blanco, la IL-9 se une a IL-9R, una proteína heterodimérica compuesta por IL-9Rα que pertenece a la superfamilia hematopoyética, y la IL2R-γ, una subunidad común compartida por diferentes receptores de citocinas. La unión de IL-9 con los receptores relacionados lleva a la activación del traductor de señales y del activador de transcripción-1 (STAT-1), STAT-3 y STAT-5. La IL-9 se expresa en las células T efectoras, pero no en las células T no expuestas. Th2, Th17 y Th9 tienen la mayor expresión de IL-9R. En pacientes asmáticos la IL-9R también se expresa en mastocitos y células polimorfonucleares. Varios estudios también sugieren la expresión de IL-9R en las células pulmonares y del epitelio intestinal, y en la superficie de las células del músculo liso.
Polarización Th9
La diferenciación de células Th9 requiere la activación de la transmisión de señales de IL-2/STAT-5 e IL-4/STAT-6 y el TGF-β, el cual actúa al inducir la redirección de células T no expuestas de una vía de diferenciación Th2 hacia la de las células Th9 (en la Fig.1se resume la vía de diferenciación de células Th9). Se demostró de manera reciente que, en los cultivos de células primarias, agregar TSLP llevó a un incremento en la producción de IL-9 por células Th9 humanas y de ratones e indujo incremento en la activación de STAT-5 y la unión al promotor de IL-9. Además, estas citocinas y otras vías de transmisión de señales parecen actuar al incrementar la producción de IL-9 por las células Th9, tales como IL-25 e IL-33, activar el factor nuclear kappa B (NF-κB), interferones tipo I e IL-1β al inducir la expresión de STAT-1/IRF-1. Además, la interacción entre las células T y las células presentadoras de antígeno (APC) por medio del receptor de células T (TCR)/complejo peptídico mayor de histocompatibilidad (MHC) clase II, CD28/CD80, OX40/OX40L, NOTCH/DLL y Jagged pueden tener un rol importante en la diferenciación de Th9.
IL-9 y células Th9 en AR
La AR es una enfermedad crónica inflamatoria sistémica autoinmune que afecta de forma primaria a las articulaciones sinoviales. Se caracteriza por la expresión aberrante de varias citocinas proinflamatorias y el reclutamiento de linfocitos autorreactivos en tejidos inflamatorios. Las células T y B se encuentran involucradas de manera predominante en la patogénesis de la AR, junto con la interacción orquestada de citocinas proinflamatorias tales como TNF-α, IL-6, IL-1β e IL-17.
La IL-9 demostró aumentar de manera significativa en el suero de pacientes con AR no relacionada a la duración de la enfermedad, puntuación de actividad de la enfermedad (DAS28), cuestionario de evaluación de salud (HAQ), factor reumatoide positivo o erosiones en las radiografías. Se detectaron niveles altos de IL-9 en el suero de familiares en primer grado de pacientes con AR o con autoinmunidad asintomática relacionada a AR. Más allá de esto, la IL-9 junto con la IL-6, es la más responsable en la puntuación de citocinas calculada al sumar todas las citocinas/los niveles de quimiocinas, ponderadas por sus coeficientes de regresión para asociación de autoanticuerpos-AR. Los niveles de IL-9 también se elevan de forma significativa en el líquido sinovial de pacientes con AR comparado con la osteoartritis (OA) y la IL-9 promueve la proliferación y la supervivencia de las células T CD3(+) en el líquido sinovial de pacientes con AR, y la proliferación de células T es dependiente de la vía de transmisión de señales PI3K/Akt/mTOR.
Se reportó expresión incrementada significativa de la IL-9 en el líquido sinovial de pacientes con AR y se correlacionó con el grado de inflamación tisular. La expresión de IL-9 se encontró sobre todo entre los fibroblastos sinoviales e infiltrando células mononucleares. Las células Th9 se demostraron como la fuente principal de IL9 en tejidos sinoviales (Fig. 1) y sangre periférica en la AR, dada la coexpresión predominante de IL-9 con PU.1. La polarización de Th9 en la sinovia de AR se acompañó por una regulación positiva significativa de IL-4, TGF-β y TSLP que correlacionó de manera directa con el número de células positivas para IL-9. De forma interesante, Th17 también produjo IL-9 en la sinovia de AR, aunque a un grado menor.
El tejido sinovial en la AR puede tener diferente distribución topográfica en los infiltrados inflamatorios: infiltrados difusos de las células inflamatorias sin agregados de microestructuras específicas, agregados de células T y B sin la organización de un centro germinal (GC) y agregados de células inflamatorias en folículos secundarios con formación de GC. La IL-9 y la expresión de IL-9R probaron relacionarse de manera directa con el grado de infiltrados inflamatorios y organización linfoide en pacientes con AR. La conexión fuerte entre la activación del eje IL-9/IL-9R y la inducción de las respuestas autoinmunes se destacó de manera reciente debido al rol potencial de la IL-9 en la diferenciación de células B dependiente de células T, la expansión y producción de anticuerpos, así como la evidencia de que IL-9R se expresa en los GC de células B en los que la estimulación induce la activación de STAT-5. La correlación entre IL-9/IL9R y la organización linfoide puede confirmar la importancia de la IL-9 y las células productoras de IL-9 en la inducción de autoinmunidad en la AR.
La autoinmunidad en AR se caracteriza por respuestas inmunes aberrantes hacia autoantígenos que se modificaron de forma postraslacional por citrulinación. El péptido aggrecano artritogénico citrulinado se considera un biomarcador en la AR, se identificó en la sangre periférica de pacientes con AR, y mostró estimular una respuesta CD4específica. Se considera un candidato autoantigénico para la AR, y es uno de los principales proteoglicanos en el funcionamiento de la matriz extracelular del cartílago en la amortiguación de las articulaciones sinoviales, autoantígenos que comparten una secuencia común en la posición 70-74 de la cadena β relacionada al antígeno leucocitario humano D (HLA-DR) en 90% de los pacientes con AR. En pacientes con AR, la estimulación con el péptido aggrecano artritogénico resulta en una extensa y significativa expansión de células Th9. Juntos, estos resultados sugieren la existencia de una asociación entre la emergencia de células Th9 autorreactivas y la ocurrencia de inflamación sinovial y el proceso de citrulinación.
IL-9 y las células Th9 en la artritis psoriásica (APs)
La APs es una enfermedad crónica inflamatoria que afecta la columna o las articulaciones periféricas de pacientes con psoriasis o con una historia positiva personal o familiar de manifestaciones cutáneas. La APs se consideró por largo tiempo como una enfermedad mediada por Th1, con IFN-γ e IL-12 como citocinas clave. De manera reciente, se mostró que tanto la inmunidad innata como la adaptativa conducen a la activación del eje IL-23/Th17, que puede contribuir a la iniciación de la inflamación tisular. De forma reciente, se demostró el involucro de la IL-9 en la patogénesis de la psoriasis. En particular, las células Th9 que se encuentran aumentadas en las lesiones cutáneas de la psoriasis parecen tener un tropismo específico para la piel y su activación aberrante puede contribuir a enfermedades inflamatorias de la piel.
La psoriasis y la APs demostraron estar ligadas fuertemente a la inflamación intestinal. Varios estudios resaltaron la importancia de la inflamación intestinal subclínica y la patogénesis de la espondiloartropatía, lo que indica al intestino inflamado como el sitio en donde se activan las células autorreactivas y proinflamatorias, las cuales se liberan a la circulación sistémica y se localizan de manera posterior en sitios extraintestinales inflamados. Pocos estudios se dirigieron de manera específica a la respuesta inmune intestinal en pacientes con APs.
La inflamación intestinal en la APs se caracteriza de forma histórica por un mayor número de células inflamatorias infiltrantes, las cuales se organizan con frecuencia en folículos linfoides. El íleon en pacientes con APs muestra de manera inmunológica una respuesta IL-23/Th17clara y definida, como se muestra por la regulación positiva fuerte de IL-2 e IL-17, con polarización defectuosa de Th1. Sin embargo, la IL-9 parece marcar la inflamación intestinal de manera específica en la APs dada la expresión impresionante de IL-9 que se observa en el intestino de los pacientes con APs. La IL-9 se produce en particular en células inflamatorias y células epiteliales que demostraron ser células de Paneth (PC), como una coexpresión de IL-9 y α-defensina 5 (un marcador específico de PC). En el intestino de pacientes con APs, las PC también expresan IL-9R y después de estimulación in vitro con IL-9 recombinante, producen niveles altos de péptidos específicos tales como la α-defensina 5 y citocinas tales como IL-23 que indican la ocurrencia de un asa autócrina que involucra IL-9. Las PC son las células epiteliales del intestino delgado muy especializadas; se localizan de forma precisa al fondo de las criptas de Lieberkün y se involucran en las respuestas inmunes innatas y la defensa antimicrobiana del huésped, además de contribuir al mantenimiento de la barrera gastrointestinal. Un microbioma específico se demostró de forma reciente en pacientes con APs, lo que indica un rol de disbiosis en la patogénesis de la APs. La liberación específica de IL-9 por las PC en la APs puede ser relevante en este contexto, ya que puede significar una unión inmune significativa entre la respuesta inmune innata y adaptativa.
La polarización de Th9 también caracteriza la sinovia y la sangre periférica de pacientes con APs, y el porcentaje de células circulantes Th9 se correlaciona de manera significativa con la actividad de la enfermedad. Las células Th9, aisladas tanto de la sinovia como de la sangre periférica de pacientes con APs, expresan el receptor intestinal buscador de blancos α4β7, lo que indica que estas células se encuentran probablemente activadas en el intestino y recirculan en los sitios de inflamación. De forma interesante, se observó que las células Th9 circulantes en la APs disminuyeron después del tratamiento con anti-TNF y ustekinuman, lo que lleva a especular que la mejoría clínica observada en pacientes con APs tratados con este tipo de medicamentos puede ser, por lo menos en parte, debido a la modulación de la respuesta Th9. Juntos estos descubrimientos indican que la APs puede caracterizarse por IL-9 y la polarización Th9, lo que sugiere que estas células pueden representar blancos terapéuticos futuros.
IL-9 y células Th9 en la vasculitis de grandes vasos (LVV)
Las vasculitis de grandes vasos (LVV) se caracterizan por la inflamación autoinmune de arterias medianas y grandes que lleva a la oclusión del lumen con daño isquémico de los órganos dependientes. Se identifican varias citocinas efectoras involucradas en la respuesta inmune tanto adaptativa como innata en lesiones vasculíticas. Sin embargo, entre las vías inmunes diferentes que caracterizan a la respuesta inmune, el eje IL-6-IL-17 y el eje IL-12-IFN-γ parecen desempeñar un rol fundamental en la patogénesis de las LVV.
La arteritis de células gigantes (GCA) es el prototipo de LVV y se caracteriza por un rango de patrones histológicos de daño a la pared vascular. Más allá de la inflamación clásica transmural (con o sin células gigantes), también se describen otros dos aspectos histopatológicos distintos a la GCA: vasculitis de pequeños vasos (SVV) definida como inflamación de los vasos pequeños externos a la arteria temporal adventicia y la vasculitis vasa vasorum (VVV), definida como la inflamación aislada de la vasa vasorum de la arteria temporal.
Se demostró de forma clara que los subtipos Th1 y Th17 de las células T efectoras son participantes en la patogénesis de la GCA. Aunque se demostró de forma previa que las citocinas derivadas de Th2 están ausentes de manera consistente, la vía de la IL-33 parece estar expresarse de forma incrementada en las arterias inflamadas de pacientes con GCA y acompañarse por una fuerte polarización de macrófagos. Más allá del rol en la promoción de la respuesta Th2, la IL-33 también se asoció de manera reciente con la secreción de IL-9 por las células T CD4+ asiladas de la sangre periférica, lo que en apariencia indica un rol potencial de las células Th9 en la patogénesis de la GCA.
El análisis de la expresión de la IL-9 y la IL-17 en diferentes subtipos histológicos de GCA demostró que una polarización inmunológica diferente caracteriza diferentes patrones histológicos en la GCA. La expresión diferente de citocinas en diferentes patrones de patología tisular pueden ser de relevancia inmunológica.  Las subclases de múltiples efectores de células T (como Th17 y Th9) pueden inducir GCA de manera independiente una de la otra, probablemente al mismo tiempo, pero por distintos mecanismos. La IL-9 y las células Th9, de hecho, marcan de manera inmunológica las arterias inflamadas de pacientes con GCA con inflamación restringida a la periadventicia de los vasos pequeños. Una polarización más intensa de Th17, con débil expresión de IL-9, predomina en las arterias de la GCA con inflamación restringida a la vasa vasorum. Una respuesta concomitante Th9 y Th17 se observa en arterias que presentan inflamación transmural y en especial en aquellas arterias con reacciones granulomatosas.
Las células inflamatorias que infiltran la pared arterial, las células gigantes, las células endoteliales de los vasos dispersas entre los infiltrados inflamatorios y entre las células vasculares del músculo liso muestran positividad intensa para IL-9. La expresión tisular de IL-9 se correlacionó de forma significativa con la intensidad de la respuesta inflamatoria sistémica, como la sedimentación eritrocitaria (ESR) y la proteína C-reactiva (CRP). Las células del infiltrado inflamatorio que producen IL-9 demostraron ser parte de las células Th9, considerando la colocalización que se observa entre IL-9 y PU.1. (factor específico de transcripción para células Th9), lo que sugiere la prevalencia del fenotipo Th9 de las células mononucleares productoras de IL-9 (Fig 1). De manera notable, cuando se encuentran presentes, las células gigantes distribuidas en las arterias inflamadas muestran una coexpresión intensa de IL-9 e IL-17.
Las células Th9 son una subpoblación distinta de células efectoras T CD4+ que requieren TGF-β, IL-4 y TSLP para su diferenciación. Las arterias GCA con mayor expresión de IL-9 (inflamación transmural con reacción granulomatosa y SVV) tuvieron una intensa expresión incrementada de TGF-β IL-4 y TSLP, lo que sugiere que la cascada de la red de citocinas Th9 también se regula de forma positiva en la GCA. Los efectos biológicos de IL-9 están mediados por el complejo funcional del receptor de la IL-9, que se compone de esta proteína, así como el receptor gamma de la IL-2 (IL-2RG), una subunidad gamma común compartida por los receptores de mucha citocinas diferentes. La activación de este receptor lleva a la activación de varias cinasas Janus (JAK) y proteínas STAT, las cuales se conectan a diferentes respuestas biológicas. En la GCA, la positividad de IL-9R se observó entre células endoteliales de vasos distribuidos en los infiltrados inflamatorios y neutrófilos. La expresión funcional del receptor IL-9R por los neutrófilos humanos se demostró en pacientes asmáticos, con un importante rol en la liberación de IL-8. La expresión incrementada de IL-9/IL-9R en GCA se acompañó por una significativa expresión elevada de IL-8 y de IL-8R, en especial en pacientes con inflamación transmural, lo que provee una unión inmunológica funcional entre la expresión de IL-9R y la actividad de neutrófilos, y resalta la importancia de los neutrófilos en la patogénesis de GCA.
Estudios que se realizaron en pequeñas series mostraron de forma previa que las células que expresan IL-17 se reducen de manera dramática en especímenes obtenidos de pacientes tratados con glucocorticoides. De manera diferente a la IL-17, la IL-9 se modificó tan sólo de forma marginal por los glucocorticoides. Esta aparente baja sensibilidad de la IL-9 a la inhibición por glucocorticoides puede indicar un rol potencial de las células Th9 en la GCA resistente a esteroides.
IL-9 y células Th9 en la vasculitis asociada a ANCA (anticuerpos citoplasmáticos antineutrófilos)
La granulomatosis con poliangeitis (GPA) es una vasculitis necrotizante sistémica que afecta a los vasos de tamaño pequeño y mediano en muchos órganos asociados con inflamación granulomatosa y la presencia de ANCAs dirigidos hacia la proteinasa 3 (PR3). La PR3 se expresa en la membrana plasmática de los neutrófilos y puede actuar al interferir con la inducción de mecanismos antiinflamatorios posterior a la fagocitosis de estas células por los macrófagos y/o al facilitar la unión anti-PR3 ANCA, lo que lleva a la activación de los neutrófilos y posterior inflamación tisular. De forma interesante, en diferentes modelos múridos, los PR3 asociados a membrana en células apoptóticas desencadenaron la secreción de citocinas inflamatorias y quimiocinas, y, por consiguiente, indujeron un microambiente específico para instruir a las células dendríticas plasmocitoides (pDC) para promover una subclase de células T efectoras específicas. En particular, las pDCs expuestas a células apoptóticas que expresan PR3en la membrana en un ambiente rico en TGF-β inducen la generación de células Th9. La polarización de células Th9 y Th2. Las PBMCs obtenidas de pacientes con GPA no tratada, sistémica y activa también presentaron respuestas sesgadas Th9 y th17, lo que revela un mecanismo específico de GPA para la polarización inmune.
Células Th9 en el lupus eritematoso sistémico
El LES es un desorden de autoinmunidad generalizado caracterizado por alteración en la regulación de la respuesta inmune celular y humoral, la ruptura en la tolerancia inmune a autoantígenos, la activación de células B policlonales y la producción de autoanticuerpos. El depósito de autoanticuerpos y la infiltración de células inflamatorias en órganos blanco tales como riñones y cerebro es lo que caracteriza al LES. Se reportó que la activación aberrante de linfocitos T y la alteración en la producción de citocinas son importantes contribuyentes a la patogénesis del LES. Hasta ahora, sigue sin identificarse el mecanismo exacto que lleva al desarrollo del LES.
Tan sólo se llevaron a cabo algunos estudios en células Th9 y sus citocinas relacionadas IL-9, en el LES humano.  Estos estudios mostraron un incremento en las subclases de células TH9 y los niveles séricos de IL-9 en el LES activo. En ratones propensos a padecer lupus, las células Th9 acumuladas en el bazo y los riñones (fig.1) y su número se relacionan de forma cercana a la presencia de centros germinales. Agregado a esto, el tratamiento in vitro con anticuerpos neutralizantes anti-IL-9 fue capaz de revertir los niveles séricos de anticuerpos anti dsDNA.
La IL-9 puede ser producto de diferentes subclases de células T que incluyen las células CD8+, las invariables células asesinas naturales T (NK T), las células T γδ, las células Th17 y las células linfoides innatas del grupo 2 (ILC2). También se sabe que la IL-9 induce la diferenciación TH17 y la producción de IL-17, y estas citocinas pueden trabajar juntas de manera sinérgica y promover la patogénesis del LES. A pesar de estas observaciones, el rol de Th9 e IL-9 en pacientes con LES, permanece poco claro.
Células Th9 e IL-9 en la esclerosis sistémica (SSc)
La expresión de IL-4, TGF-β y TSLP se implicó en la fibrosis y la remodelación en la SSc. La Th9 e IL-9 parecen incrementar la fibrosis tisular, como se demostró en el hígado, en donde IL-9 induce fibrosis hepática y una etapa grave de la enfermedad terminal. Los niveles séricos de IL-9 se encuentran aumentados en pacientes con SSc y se asocian a una menor frecuencia y gravedad de fibrosis pulmonar, lo que señala a la IL-9 como un factor protector en la SSc.  Sin embargo, la presencia de niveles altos de IL-9 y la fuerte expresión de citocinas polarizantes de Th9 en SSc elevan la pregunta de si las células Th9 pueden participar en la patogénesis de SSc. Respecto a esto, se demostró que una fuerte expresión de la IL-9 y el IL-9R en el tejido tisular de pacientes con SSc difusa se correlaciona con la puntuación cutánea modificada de Rodnan, y la presencia de fibrosis pulmonar. En particular, la expresión de IL-9 se observó sobre todo en el contexto de células mononucleares infiltrantes y en el epitelio escamoso queratinizante de la piel de pacientes con SSc. La mayoría de células productoras de IL-9 de la piel se identificaron como Th9 y Th17. Entre las células mononucleares de sangre periférica, las células Th9 fueron la fuente mayor de IL-9, y se expandieron de manera significativa en pacientes con SSc a comparación de los controles. La participación de IL-9 y Th9 en el proceso de inflamación y fibrosis en la SSc, sin embargo, aún no está clara, y se requieren estudios futuros para aclarar su rol en la modulación de la fibrosis tisular.
Conclusiones
La IL-9 y las células Th9 parecen estar involucradas en la inmunopatología de varias enfermedades humanas. En las enfermedades reumáticas sistémicas este eje se activa e involucra de forma potencial como disparador y para mantener la inflamación. La elección como blancos de ILl-9/células Th9 puede considerarse una estrategia productiva en el tratamiento de las enfermedades sistémicas autoinmunes. Sin embargo, se requieren estudios adicionales para comprender de forma más clara la contribución específica de este eje en la patogénesis de las diferentes enfermedades sistémicas autoinmunes.


Interleukin-9 and T helper type 9 cells in rheumatic diseases

Authors

Centro Regional de Alergia e Inmunología Clínica CRAIC , Hospital Universitario “Dr. José Eleuterio González” UANL, Monterrey, México

Dra. med. Sandra Nora González Díaz Jefe y Profesor
Dr. José Antonio Buenfil López Profesor
Dra. Lissette Ramos Valencia         Residente 2° Año
Dra. Alejandra Macías Weinmann Profesor

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