Ново лечение на фиброза: интерлевкин-33

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

Част Ⅱ: Ядреният IL-33 ограничава ранното превръщане на фибробластите във фенотип, секретиращ екстрацелуларен матрикс

Франческа Гати, Собудж Миа, Клара Хамарстрьом и др.

Интерлевкин(IL)-33 е цитокин, който изглежда медиирафиброзачрез сигнализиране чрез своя рецептор ST2 (IL-33(интерлевкин-33)R/L1RL1). Това обаче също е протеин, който след синтеза се сортира до клетъчното ядро, където изглежда, че засяга сгъването на хроматина. Тук описваме нова роля за ядрения IL-33(интерлевкин-33)при регулиране на фенотипа на фибробластите в миши бъбрекфиброзапредизвикана от едностранна обструкция на уретера. Транскрипционно профилиране на IL-33(интерлевкин-33)-дефицитни бъбреци 24 часа след лигирането разкриват повишена експресия на фиброгенни гени и обогатяване на набори от гени, участващи в образуването и ремоделирането на извънклетъчния матрикс. Тези промени се основават на вътреклетъчните ефекти на IL-33(интерлевкин-33)тъй като не са били възпроизведени чрез третиране с неутрализиращо антитяло срещу IL-33(интерлевкин-33)които предотвратяват IL-33R/ST2L рецепторното сигнализиране, нито са наблюдавани при бъбреци с дефицит на IL-33R/ST2-. За по-нататъшно изследване на вътреклетъчната функция на IL-33(интерлевкин-33), ние установихме профили на транскрипция на човешки фибробласти, наблюдавайки този нокдаун на IL-33(интерлевкин-33)изкриви транскрипционния профил от възпалителен към миофибробластен фенотип, отразен в по-високи нива на COL3A1. COL5A1 и трансгелинов протеин, както и по-ниски нива на експресия на IL6, CXCL8, CLL7 и CCL8. В заключение, нашите открития показват, че ядреният IL-33(интерлевкин-33)във фибробластите потиска първоначалния профибротичен отговор, докато постоянните стимули, наложени от UUO, могат да отменят този защитен механизъм.

Ново лечение на фиброза: интерлевкин-33

НАТИСНЕТЕ ТУК ЗА РАЗДЕЛЕНИЕ Ⅰ

Дискусия

След откриването му, широко въздействие на тъканния IL-33(интерлевкин-33)е доказано при сърдечно хипертрофично ремоделиране и прифиброзана белия дроб, кожата и черния дроб2. Всички тези ефекти са медиирани чрез взаимодействия с неговия сроден мембранно-свързан рецептор ST2 (IL33R/IL1RL1). Далеч по-малко внимание е отделено на потенциала на този интрануклеарен цитокин да модулира транскрипцията в тъканно-резидентни стромални клетки и функционалното значение на ядрения IL-33(интерлевкин-33)остава до голяма степен неизвестен². Тук комбинирахме анализи на едностранна обструкция на уретера in vivo с анализи на човешки фибробласти in vitro, за да разкрием нова роля на ядрения IL-33(интерлевкин-33)е репресор на отлагането на интерстициална клетка-екстрацелуларен матрикс. Това заключение е направено от наблюдението, че ранните профиброзни отговори са усилени в IL-33(интерлевкин-33)-мишки с дефицит, но не чрез неутрализиране на IL-33(интерлевкин-33)антитела, давани на мишки от див тип и наблюдавайки това изчерпване на IL-33(интерлевкин-33)в човешки дермални фибробласти усилва експресията на компоненти на извънклетъчния матрикс и изкривява активираните фибробласти към прототипния миофибробластен фенотип.

Ядрена локализация на IL-33(интерлевкин-33)е наблюдавано както в клетки в бъбречното интерстициално пространство, които като следствие от обструкция на уретера се развиват в a-SMA плюс миофибробласти, така и в първични човешки фибробласти, изложени на профибротични стимули. Освен това повишената транскрипция на колаген, наблюдавана при IL-33(интерлевкин-33)-мишки с дефицит не са наблюдавани нито при мишки от див тип, на които е даден неутрализиращ IL-33(интерлевкин-33)антитела, нито при мишки с дефицит на ST2-, което показва, че IL-33(интерлевкин-33)намалява експресията на компонентите на извънклетъчния матрикс чрез своите ядрени функции. Ето защо ние предлагаме IL-33(интерлевкин-33)упражнява активни хомеостатични ядрени функции във фибробластите, които защитават гостоприемника от неоправдани реакции. По този начин IL-33(интерлевкин-33)индуциран от възпалителната среда, може да действа като естествен супресор на профиброзни гени, като изглежда, че се ускорява от присъствието на профиброзни цитокини като TGF-. Този модел корелира добре с неотдавнашното наблюдение, че ядрените, но не и извънклетъчните. IL-33(интерлевкин-33) оказва благоприятно въздействие върху заздравяването на рани при мишки, като потиска активността на NFkB в кератиноцитите и ограничава прекомерното възпаление.

Ранното увеличение на колагените и гените на извънклетъчната матрица не се превърна в повишенофиброзаразвитие в UUO модела. Вероятно обяснение за това очевидно несъответствие би могло да бъде, че неумолимият натиск и последващото увреждане на тъканите, предизвикано от пълна обструкция на уретера, са достатъчно силни, за да отменят хомеостатичния механизъм, упражняван от IL-33(интерлевкин-33). Като се има предвид необратимото естество на UUO и произтичащото от него въздействие върху бъбречната функция, това може би не е изненадващо. Трябва също така да се има предвид, че клетъчният стрес и увреждането, нанесено от UUO в по-късни моменти, може да посредничи при освобождаването на IL-33(интерлевкин-33)към извънклетъчното пространство713, намалявайки натрупването му в ядрото и, може би по-важното, позволявайки профиброзно сигнализиране чрез неговия рецептор ST2L. Наистина, профиброзната роля на IL-33-ST2L сигнализирането е докладвана в много органи, включително бъбреците. Ние обаче не наблюдаваме никакви доказателства за профиброзната роля на IL-33(интерлевкин-33)в нашата система дори в усилията да се възпроизведат точните експериментални условия, използвани преди това за демонстриране на този феномен.

Ядреният израз на IL-33(интерлевкин-33)във фибробластите се индуцира от възпалително активиране 8.19, а експериментите за заздравяване на рани разкриха, че тази индукция е свързана с ранно състояние на активиране на клетката. Ефектът на ядрения IL-33(интерлевкин-33)следователно е малко вероятно да бъде упражнено върху неподвижните фибробласти, а по-скоро на междинен етап на задействане. Нашето наблюдение, че изчерпването на IL-33(интерлевкин-33)увеличи експресията на компоненти на извънклетъчния матрикс като COL5Al и TGLN, но намали експресията на провъзпалителния цитокин IL6 и хемокините CXCL8, CCL7 и CCL8, показва, че моделът, предлагащ разграничение между възпалителния （ILd-a-SMA） и миофибробластичен （IL6 степен "a -SMA-2）фибробластични фенотипове при рак на панкреаса2 могат да бъдат от голямо значение и при разглеждане на ядрената функция на IL-33(интерлевкин-33)в култивирани миофибробласти. Потенциалните ефекти върху тъканното възпаление трябва да се имат предвид, когато се разглежда цялостният ефект на IL-33(интерлевкин-33)-дефицит нафиброзаразвитие. Възпалението е основен двигател зафиброза. и поне в белия дроб фибробластната секреция на възпалителни цитокини като CCL8 допринася за патологията на фиброзата. Следователно не може автоматично да се приеме, че отклонението към възпалителния фибробластен фенотип инхибира дългосрочното развитие нафиброза.

Нашите констатации от клетъчна култура показват, че с течение на времето напълно преобразуваните миофибробласти могат да регулират надолу ядрения IL-33(интерлевкин-33). Въпреки че IL-33(интерлевкин-33)се регулира надолу във фибробластни култури с продължителна експозиция на TGF-B. ефектът от изчерпването на IL-33- продължава, най-вероятно поради по-високия дял на напълно диференцирани миофибробласти в културата. Това наблюдение също подкрепя хипотезата, че ефектът на IL-33(интерлевкин-33)се дължи на модулация на конверсията на фенотипа, а не чрез директни вътреклетъчни взаимодействия, които инхибират профиброзното сигнализиране.

Бъдещите експерименти трябва да бъдат предназначени за изследване на въздействието на ядрения IL-33(интерлевкин-33)функция във фибробластите при различни условия и за идентифициране на участващите молекулярни механизми. Много интересен подход би бил да се картографират хроматиновите региони, заети от I-33 в активирани фибробласти чрез имунопреципитация на хроматин, последвана от дълбоко секвениране и да се идентифицират партньорите за взаимодействие чрез имунопреципитация и масова спектрометрия. Друг подход би бил едноклетъчно транскрипционно профилиране. В този контекст също така заслужава да се спомене, че нашите миши in vivo данни бяха допълнени от in vitro експерименти в човешки фибробласти. Тъй като първичните клетъчни култури от човешки бъбреци не са били лесно достъпни за нас, ние дадохме приоритет на уместността на интересуващите ни скорости пред уместността на интересуващия ни орган при избора да изследваме и разширим in vivo данните в механичен in vitro модел.

Нашите комбинирани констатации правят изкушаващо да предложим модел, при който ранното индуцирано от тъканно увреждане активиране на мезенхимни/фибробластични клетки индуцира междинен фибробластен фенотип с висока експресия на ядрен IL-33(интерлевкин-33)и предимновъзпалителенХарактеристика. При липса на по-нататъшно увреждане на тъканите, този ядрен IL-33(интерлевкин-33)може да функционира, за да инхибира пълното преобразуване в миофибробластен фенотип, произвеждащ извънклетъчен матрикс, като по този начин предотвратява прекомерното образуване на белези и запазва функцията на органа, обаче, ако увреждащият стимул продължава, както при UUO, защитните функции на IL{{2} }(интерлевкин-33)се отменят и IL-33(интерлевкин-33)може дори да се секретира от степен на активирани фибробласти, за да упражнява профиброзни действия чрез активиране на ST2, В този контекст, фармакологична интервенция, насочена към насочване към извънклетъчния IL-33(интерлевкин-33)и следователно блокиране на провъзпалителния и профиброзния сигнал на IL-33-ST2L оста, може да бъде от полза при лечението на възпалителни и фиброзни заболявания.

Препратки

1. Ранкин, AL и др. IL -33(интерлевкин-33)предизвиква I-13-зависима кожнафиброза.. Immunol.184, 1526-1535 (2010).

2.McHedlidze, T.et al.Интерлевкин-33-зависимите вродени лимфоидни клетки медиират чернодробнитефиброза. Имунитет 39,357-371(2013).

3. Wynn, TA & Ramalingam, TR Механизми нафиброза: терапевтичен превод за фиброзна болест. Nat. Med 18, 1028-1040 (2012).

4. Chen, W. Y et al Повишена регулация наинтерлевкин-33при обструктивно бъбречно увреждане. Biochem.Biophys. Res.Commun.473, 1026-1032 (2016).

5. Liang, H. et al.интерлевкин-33сигнализирането допринася за бъбречнатафиброзаслед исхемия-реперфузия.Eur.J.Pharmacol.812, 18-27 (2017).

6. Kuchler, AMet al. Ядренаинтерлевкин-33обикновено се експресира в ендотел в покой, но бързо се губи при ангиогенно или провъзпалително активиране. Am. J. Pathol.173, 1229-1242 (2008).

7. Cayrol, C. & Girard, J, P, IL-1-като цитокин IL-33(интерлевкин-33)се инактивира след узряване от каспаза-1. Proc. Нац. акад. Sci US.A. 106, 9021-9026(2009).

8. Sponheim, J. et al. Свързано с възпалително заболяване на черватаинтерлевкин-33се експресира предимно в миофибробласти, свързани с улцерация. Am. I. Pathol.177,2804-2815 (2010).

9. Sundnes, O. et al. Епидермална експресия и регулиране наинтерлевкин-33по време на хомеостаза и възпаление: Силни видови различия. J. Разследване. Dermatol.135,1771-1780(2015).

10. Roussel, L., Erard, M., Cayrol, C. & Girard, JP Молекулярна мимикрия между Ⅱ-33 и KSHV за прикрепване към хроматин през H2A-H2Bacidic pocket.EMBO Rep. 9, {{6 }}(2008).

11. Ali, S. et al. Цитокинът с двойна функция IL-33(интерлевкин-33)взаимодейства с транскрипционния фактор NF-kappaB, за да намали NF-kappaB-стимулираната генна транскрипция. J. Immunol. 187, 1609-1616 (2011).

12. Shao, D. et al. Ядрото I-33 регулира експресията на разтворим ST2 рецептор и IL-6 в първичните човешки артериални ендотелни клетки и намалява при идиопатична белодробна артериална хипертония. Biochem.Biophys. Res Commun.451,8-14 (2014).

13. Bessa, J. et al. Променена субклетъчна локализация на IL-33(интерлевкин-33)води до неотстраняващо се летално възпаление. J.Autoimmun.55,33-41(2014).

14. Lynch, MD & Watt, FMFbroblast хетерогенност: Последици за човешките заболявания. J. Clin.Investig.128, 26-35 (2018).

15. Пакшир, П. и Хинц, Б. Големите пет вфиброза: Макрофаги, миофибробласти, матрица, механика и неправилна комуникация. Matrix Biol. 68-69,81-93(2018).

Забележка:горното не е пълен списък с референции