Ο ρόλος κυτταροκινών και βιοχημικών οδών ενδοκυττάριας σηματοδότησης στην παθογένεια των φλεγμονωδών αρθρίτιδων

Abstract

IL-27 is a cytokine mainly produced by antigen presenting cells and is comprised of p28 and EBI3 subunits. IL-27 activates the Jak-STAT signaling pathway and has both anti- and pro-inflammatory functions. The main pro-inflammatory function of IL-27 is the initiation of Th1 differentiation. We have also found that IL-27 primes human monocytes for more robust responses to TLR-ligands. The dominant anti-inflammatory functions of IL-27 are: 1) the inhibition of Th1, Th2 and Th17 differentiation and 2) the production of IL-10 by lymphocytes. While the functions of IL-27 in the course of infections are well-known, the potential role of IL-27 in chronic inflammatory diseases, like Rheumatoid Arthritis (RA), is still unclear. In our current study we have found that TNF-α stimulates production of IL-27 from monocytes and macrophages and this is a potential explanation for the reported expression of IL-27 in synovial tissues from patients with RA. We have also found that IL-27 has potent anti-inflammatory functions by inhibiting the effects of TNF-α and IL-1β on human monocytes and macrophages. In this context we hypothesize that IL-27 represents a feed-back inhibition mechanism that aims to restrain inflammation. Additionally, we observed that IL-27 is a potent inhibitor of human osteoclastogenesis by down-regulating the expression of RANK and TREM-2 on osteoclast precursors and abrogating RANKL-mediated activation of MAPK and NFκ-B pathways and induction of NFATc1 and c-jun. Our observations suggest that IL-27, by targeting concurrently inflammation and joint destruction, could be a potential attractive therapeutic strategy for RA. The main limitation for this perspective is that inflammatory stimuli (including synovial fluids derived from RA patients, TNF-α and IL-1β) render monocytes and macrophages refractory to the regulatory functions of IL-27. We have found that: 1) synovial macrophages derived from RA do not respond to IL-27 and 2) TNF-α and IL-1β inhibit IL-27 functions by a p38-dependent mechanism and by down-regulating expression of IL-27 receptor respectively. In rheumatoid arthritis, within the inflammed synovium, p38 is active and the cytokines TNF-α and IL-1β are abundant. In this context, we believe that these inflammatory stimuli render cells refractory to the anti-inflammatory factors that are expressed within the synovial microenvironment (including IL-27, IL-10 and TGF-β), contributing to the perpetuation of joint inflammation.

Η IL-27 είναι μια ετεροδιμερής κυτταροκίνη, που παράγεται κυρίως από τα αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα και αποτελείται από τις υπομονάδες p28 και EBI3. Στα κύτταρα-στόχους ενεργοποιεί το μονοπάτι ενδοκυττάριας σηματοδότησης Jak-STAT και έχει τόσο αντι-φλεγμονώδεις όσο και προ-φλεγμονώδεις λειτουργίες. Στη βιβλιογραφία αναφέρεται ως κυριότερη προ-φλεγμονώδης δράση της IL-27 η επαγωγή του αρχικού σταδίου διαφοροποίησης των Th1 λεμφοκυττάρων. Εμείς επιπλεόν διαπιστώσαμε ότι η IL-27 ενισχύει την φλεγμονώδη απόκριση των μονοκυττάρων στους TLR-ligands. Οι αντι-φλεγμονώδεις δράσεις της συνοψίζονται 1) στην αναστολή των Th1, Th2 και Th17 λεμφοκυττάρων και 2) στην παραγωγή IL-10 από τα Τ-λεμφοκύτταρα. Ενώ ο ρόλος της στην πορεία των λοιμώξεων έχει μελετηθεί εκτενώς, ελάχιστα γνωρίζουμε για τις δράσεις της στο πλαίσιο χρόνιων φλεγμονωδών παθήσεων, όπως είναι η Ρευματοειδής Αρθρίτιδα. Στην παρούσα εργασία δείξαμε ότι ο TNF-α προκαλεί την παραγωγή της IL-27 από τα μονοκύτταρα και μακροφάγα, κάτι που ίσως ερμηνεύει την προέλευση της IL-27 που ανιχνεύεται στον αρθρικό υμένα ασθενών με Ρευματοειδή Αρθρίτιδα. Αποδείξαμε ότι η IL-27 έχει ισχυρές αντι-φλεγμονώδεις δράσεις αποτρέποντας τη φλεγμονώδη ενεργοποίηση των μονοκυττάρων και των μακροφάγων από τις κυτταροκίνες TNF-α και IL-1β. Σε αυτό το πλαίσιο, θεωρούμε ότι η IL-27 ίσως αποτελεί έναν αντιρροπιστικό μηχανισμό, που αποσκοπεί στον περιορισμό της έντασης της φλεγμονής. Επιπλέον βρήκαμε ότι είναι ισχυρός αναστολέας της οστεοκλαστογένεσης ελαττώνοντας την έκφραση των υποδοχέων RANK και TREM-2 στην επιφάνεια των προ-οστεοκλαστών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αναστολή της επαγωγής των βιοχημικών σημάτων (MAPK και NFκ-B) και των μεταγραφικών παραγόντων (NFATc1 και c-jun), που είναι αναγκαία για την ευόδωση της οστεοκλαστογένεσης. Τα ευρήματά μας, σε συνδυασμό με τις κατασταλτικές δράσεις της στα Τ-λεμφοκύτταρα, υποδεικνύουν ότι η IL-27 θα μπορούσε ίσως να θεωρηθεί μια ελκυστική θεραπευτική προοπτική σε ασθενείς με Ρευματοειδή Αρθρίτιδα αφού στοχεύει τόσο στην καταστολή της χρόνιας φλεγμονής όσο και στην αναχαίτιση των οστικών διαβρώσεων. Αυτή όμως η προοπτική προσκρούει πάνω στο γεγονός ότι, όπως διαπιστώσαμε, φλεγμονώδη ερεθίσματα (το αρθρικό υγρό ασθενών με ΡΑ, ο TNF-α και η IL-1β) καθιστούν τα μονοκύτταρα και τα μακροφάγα ανθεκτικά στις δράσεις της IL-27. Συγκεκριμένα βρήκαμε ότι τα μακροφάγα που προέρχονται από τις φλεγμαίνουσες αρθρώσεις ασθενών δεν απαντούν στην IL-27 και ότι ο TNF-α αναστέλλει την IL-27 μέσω ενός μηχανισμού που εξαρτάται από την ενεργοποίηση του p38. Επιπλέον αποδείξαμε ότι η IL-1β καθιστά τα κύτταρα ανθεκτικά στην IL-27 μέσω ελάττωσης της έκφρασης του μεμβρανικού υποδοχέα της IL-27. Είναι πολύ πιθανό τέτοιοι μηχανισμοί αντοχής να ενεργοποιούνται και στο φλεγμονώδες μικροπεριβάλλον του αρθρικού υμένα και να καθιστούν τα κύτταρα ανθεκτικά στην δράση των αντιφλεγμονωδών παραγόντων, που είναι παρόντες στην άρθρωση (όπως IL-27, IL-10 και TGF-β), συμβάλλοντας έτσι στη διαιώνιση της υμενικής φλεγμονής.