El paper del microARN 124 en l’acció anti-inflamatòria del sistema nerviós autònom

Biologia cel·lular: El darrer número de la revista Cell Research presenta una recerca

d’investigadors de Universitat Mèdica Militar de Xanghai que estudia el mecanisme cel·lular a través del qual el nervi vagus pot transmetre una resposta antiinflamatòria en un model de ratolí exposat a l’endotoxina bacteriana (LPS). Les fibres parasimpàtiques del nervi vagus, estimulades, alliberen acetilcolina (ACh). Cèl·lules de la resposta inflamatòria com són els macròfags presenten en la superfície cel·lular receptors α-7-nACh (α7nAChR) i a través d’aquests receptors, que l’acetilcolina modula la producció de citocines i, de retruc, la resposta inflamatòria. L’acció de l’acetilcolina en els macròfags, mediada a través de α7nAChR, és de signe antiinflamatori. Aquesta “via anti-inflamatòria colinèrgica” desperta el lògic interès per les possibles dianes terapèutiques que podrien participar en ella. En aquesta recerca, Sun et al. desvetllen alguns dels elements prèviament desconeguts de la via. Particularment, consideren que el microARN 124 (un àcid nucleic regulador) podria ser una diana terapèutica per al tractament de malalties inflamatòries.

Esquema de les vies de senyalització en el macròfag analitzades per Sun et al. (2013)

Una connexió entre el sistema nerviós i el sistema immunitari

Els sistemes nerviós, endocrí i immunitari constitueixen una mena d’eix central de la integració funcional dels animals. És conegut, per exemple, en models animals de xoc inflamatori agut, que l’estimulació del nervi vagus té una acció inflamatòria. El nervi vagus és un dels nervis cranials i entre les fibres nervioses (neurones) que l’integren apareixen neurones colinèrgiques del sistema nerviós autònom. A diferència d’altres nervis d’origen cranial, el nervi vagus es ramifica en branques que inerven gairebé totes les vísceres toràciques i abdominals.

En la resposta inflamatòria té un rol central el sistema immunitari innat o inespecífic. Aquest sistema immunitari respon a estímuls genèrics, com ara el lipopolisacàrid (endotoxina), element de la paret cel·lular d’un gran nombre de tàxons bacterians. De fet, l’endotoxina bacteriana és un dels estímuls pro-inflamatoris més potents. Els macròfags i altres cel·lules inflamatòries tenen receptors per a l’endotoxina (LPS-R), a través dels quals es modula tota una resposta cel·lular. En aquesta resposta destaca la secreció de citocines inflamatòries per part del macròfag, com ara l’IL-6 o en TNF-α. Si l’estímul inflamatori és massa potent, la resposta inflamatòria pot disparar-se fins a extrems perillosos i potencialment letals. Els trastorns o malalties inflamatòries, bé de curs agut (xoc anafilàctic, xoc sèptic) o de curs crònic (malalties inflamatòries cròniques), són deguts en darrer terme a alteracions en el balanç entre les citocines pro-inflamatòries i les citocines anti-inflamatòries.

No obstant, no sembla que l’acció antiinflamatòria vagal sigui directa. Sembla, més aviat, que les fibres nervioses vagals tenen una acció sobre limfòcits T reguladors. Són aquests els que, estimulats, produeixen acetilcolina (ACh), la qual té un efecte inhibidor de la producció de citocines pro-inflamatòries entre els macròfags dels teixits.

L’acció antiinflamatòria de l’acetilcolina ha estat estudiada amb cert detall. La nicotina, principi actiu del tabac, té també un efecte antiinflamatori sobre els macròfags. Tant l’acetilcolina com la nicotina actuen sobre el mateix tipus de receptors d’acetilcolina, anomenats per aquest motiu “nicotínics”. Els receptors nicotínics de l’acetilcolina (nAChRs) són canals catiònics de la membrana cel·lular, i els trobem en un ampli ventall de tipus cel·lulars (per exemple, són els que medien la contracció muscular en resposta a impulsos nerviosos). Cada canal nAChR és format per cinc subunitats: α, β, γ, δ i ε. L’acció antiinflamatòria de l’acetilcolina és mediada per un tipus de nAChR que conté l’α7 com una de les subunitats. Els receptors α7nAChR no són exclusius dels macròfags, i els trobem en neurones (és el receptor nicotínic més abundant en el cervell), en cèl·lules epitelials, en cèl·lules endotelials, etc. Quan és activat per l’acetilcolina (o per la nicotina), els receptors α7nAChR s’obren i deixen passar a través seu un corrent de calci (Ca2+). L’augment dels nivells intracel·lulars de Ca2+ que en resulta activa diverses proteïn-cinases.

La via colinèrgica antiinflamatòria: el rol dels microARNs (miRNAs)

Sun et al. diuen que els detalls de la via de senyalització intracel·lular que explica l’acció antiinflamatòria de l’acetilcolina sobre els macròfags són poc coneguts. També podrien haver dit que massa. Les vies de senyalització intracel·lular són laberíntiques, i el repte es troba en conèixer el rol funcional de cadascuna de les rutes per a cada procés.

Sun et al., en aquest estudi, se centren en un dels nivells de la regulació cel·lular, el que medien els petits ARNs reguladors (miRNAs). Els miRNAs són àcids nucleics de 18-25 nucleòtids. La majoria es troben en el citoplasma, i es calcula que participen en el control del 60% dels gens codificadors de proteïnes. És lògic que Sun et al. es demanin si algun d’ells no participa en la via colinèrgica de repressió de la síntesi d’IL-6 o de TNF-alfa.

La línia cel·lular RAW 264.7 com a model de la via colinèrgica antiinflamatòria

La línia cel·lular RAW 264.7 és una línia immortalitzada de macròfags murins. És un model cel·lular molt ben adaptat al cultiu en el laboratori, si bé contestada sobre fins a quin punt és representativa. De totes formes, Sun et al. aprofiten aquesta línia cel·lular per seguir l’acció de la nicotina sobre l’expressió de citocines inflamatòries en cèl·lules RAW 264.7 exposada a l’endotoxina bacteriana.

Per complementar els resultats, Sun et al. també estudien la resposta en cultius primaris de macròfags, extrets del peritoneu de ratolins. Els resultats són similars, cosa que indica que els macròfags RAW 264.7 són un bon model en la via colinèrgia antiinflamatòria i que poden constituir un substitut al sacrifici de ratolins per a l’obtenció de cultius primaris de macròfags.

Tant en RAW 264.7 com en els macròfags peritonials, de tots els microARNs analitzats, és l’miR-124 el que mostra un augment d’expressió de gairebé quatre vegades en presència de nicotina. El perfil de l’augment de l’expressió de l’miR-124 coincideix en el temps amb la inhibició de la secreció l’IL-6 i del TNF-alfa induïda per la nicotina. Però la coincidència temporal no és suficient, i Sun et al. presenten una sèrie de manipulacions genètiques i farmacològiques, que demostren la vinculació de l’miR-124 amb el receptor nicotínic i amb la inhibició de les citocines pro-inflamatòries.

Model de ratolí amb xoc sèptic induït per endotoxina

En aquest model in vivo, els autors mostren com els nivells de miR-124 tendeixen a augmentar en el cas de xoc sèptic en diversos òrgans: melza, cervell, còlon. Però encara augmenten més si els ratolins han rebut una dosi de nicotina (2 mg/kg de pes corporal). La nicotina en aquest model disminueix els nivell sèrics de IL-6 i de TNF-alfa. Els resultats corroboren la noció que la melza és l’òrgan central de la via colinèrgica antiinflamatòria.

L’agomir és un agonista sintètic del miR-124. Sun et al. l’empren per determinar si l’miR-124 té un paper rellevant en el model de ratolí. En ratolins BALB/c injectats amb l’LPS, l’agomir disminueix els nivells sèrics de l’IL-6 i del TNF-alfa, alhora que augmenta la taxa de supervivència. Aquests efectes són revertits si els ratolins reben una dosi de l’antisentit miR-124 (l’antisentit, amb una seqüència complementària a la de l’miR-124 bloqueja específicament l’acció d’aquest ARN regulador).

Els experiments en el model in vivo de ratolí, mostren com l’miR-124 augmenta la taxa de supervivència (C i E). L’miR-124 augmenta especialment en els ratolins exposats a endotoxina (LPS), particularment en melsa i cervell, però encara ho fa més si això s’acompanya de nicotina (A). En D i F es mostren els efectes que té l’miR-124 i el seu bloqueig sobre els nivells sèrics de l’IL-6 i del TNF-alfa

L’acció de l’miR-124 sobre les citocines inflamatòries es fa a través de l’STAT3 i del TACE

L’eina informàtica TargetScan combina dades de diversos genomes, inclòs el de ratolí, per tal d’oferir als investigadors la possibilitat de recercar possibles dianes del micro-ARN que investiguin o que hagin descobert. Sun et al. empren aquesta plataforma per cercar gens que, putativament, siguin influenciables pel miR-124.

Entre els resultats d’aquesta recerca apareix una regió del gen STAT3. L’ARNm STAT3 té dos llocs putatius d’unió a miRNA en una regió no-traduïble. En principi, això faria pensar que l’miR-124 desestabilitzaria l’ARNm de l’STAT3 i reduiria la producció de la proteïna STAT3. Per comprovar si això és cert, Sun et al. empren una construcció genètica en un plàsmid marcat amb el gen de la luciferasa, que transfecten a un cultiu de cèl·lules RAW264.7. D’acord amb els resultats l’miR-124, en condicions basals, ja és un repressor parcial de l’expressió del gen STAT3. En qualsevol cas, un augment dels nivells de l’miR-124 produeix una reducció dels nivells de proteïna STAT3.

És sabut que la proteïna STAT3 participa en la via de senyalització que provoca en el macròfag una resposta inflamatòria davant de la presència de l’endotoxina. Concretament, l’STAT3 és activada a través de la fosforilació de la tirosina que ocupa la posició 705 de la cadena polipeptídica. L’miR-124 no sols actua sobre els nivells d’STAT3, probablement a través d’una inhibició de la traducció de l’ARNm en proteïna, sinó que també actua sobre la fosforilació de la proteïna.

Sun et al. també mostren en els seus experiments que l’STAT3 és necessari perquè el macròfag secreti IL-6 davant de la presència de l’endotoxina.

Més complexa és l’acció de l’miR-124 sobre la secreció de TNF-alfa. En aquest cas, miR-124 actuaria a través del TACE. El TACE és una proteasa que participa en la síntesi del TNF-alfa, en tant que degrada el precursor d’aquesta citocina (pro-TNF-alfa, un pèptid ancorat a la membrana cel·lular).

L’miR-124 sembla ocupar, doncs, un paper rellevant en les vies pro-inflamatòries del macròfag. Sun et al. creuen que “l’exploració dels mecanismes de transducció de senyal a través de l’α7nAChR poden fornir dianes més específiques i efectives per a intervencions terapèutiques que modulin les respostes inflamatòries“. Particularment, pensen en el tractament de la septicèmia, que avui encara és una de les principals causes de mort en l’entorn hospitalari.

Aquesta entrada ha esta publicada en 4. L'Animal. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada