Interleuquina-6 e inflamación

IL-6: Introducción

• Miembro de la familia de citoquinas tipo IL-6

• Activa genes blanco involucrados en la diferenciación, sobrevida, apoptosis y proliferación1

• Polipéptido pequeño del grupo de las citoquinas2

• Ovillo de 4 hélices2

• Estructura estabilizada por puentes disulfuro intramoleculares2

1. Heinrich PC, et al. Biochem J 2003; 374:1–20;2. Heinrich PC, et al. Biochem J 1998; 334:297–314.

IL-6: Múltiples fuentes y blancos

IL-6

Célula PC12

PCRFibrinógenoSAAetc.

Célula del mieloma

Célula mesangial

Hepatocito

Diferenciación de

células neurales

QueratinocitoCélula B

Producción de Ig

Célula T

Diferenciación

Célula B Célula T Queratinocitoepidérmico

Célula mesangial

Monocito Célula endotelialFibroblastoMacrófago Sinciciotrofoblasto

Megacariocito

Producción de

plaquetas

Osteoclasto

Activación

Célula progenitora hematopoyética

Formación de colonias

de células blásticas

de múltiples líneasNaka T, et al. Arthritis Res 2002; 4(Suppl 3):S233–S242.

Proliferación

Activación de osteoclastos resorción ósea

Activación de células T

Inducción de moléculas de

adhesión

Células B

Hipergammaglobulinemia

Inducción de autoanticuerpos, FR

Diferenciación de monocitos a macrófagos

Hepatocitos

Producción de proteínas de fase aguda (por ej. PCR) y hepcidina

Maduración de megacariocitos

Trombocitosis

IL-6: Actividades biológicas

Adapted from Yoshizaki K, et al. Springer Semin Immunopathol 1998; 20:247–259.

IL-6

señalización de IL-6: El complejo del receptor de IL-6 (IL-6R) tiene varias subunidades

• Receptor de IL-6 expresado en membrana (mIL-6R)1

• Expresión restringida a unos pocos tipos de células2

• Glucoproteína 130 (gp130) subunidad de transducción de señales1

• Expresión ubícua3

1. Heinrich PC, et al. Biochem J 1998; 334:297–314;2. Rose-John S, et al. J Leukoc Biol 2006; 80:227–236;

3. Heinrich PC, et al. Biochem J 2003; 374:1–20.

mIL-6R

gp130

Señalización clásica de membrana

Señalización de IL-6: Trans-señalización vía el IL-6R soluble

• IL-6R soluble (sIL-6R) está formado por:

• Diseminación de mIL-6R

• Empalme alternativo de ARNm1,2

• El complejo IL-6/sIL-6R interactúa con la gp130 expresada en membrana induciendo señalización (trans-señalización)3

• El IL-6/sIL-6R activa a células que no expresan IL-6R en membrana3,4

Trans-señalización

sIL-6R

gp130

1. Heinrich PC, et al. Biochem J 2003; 374:1–20;2. Heinrich PC, et al. Biochem J 1998; 334:297–314;

3. Jones SA, et al. J Interferon Cytokine Res 2005; 25:241–253;4. Rose-John S, et al. J Leukoc Biol 2006; 80:227–236.

Señalización de IL-6: señalización vía receptores expresados en membrana versus receptores solubles

mIL-6R

gp130

IL-6

Señalización clásica de membrana Trans-señalización

sIL-6R

gp130

IL-6

Ensamblado estructural del complejo de señalización hexamérico de IL-6 humana funcional

gp130

mIL-6R

IL-6

gp130

mIL-6R

IL-6

gp130

mIL-6R

IL-6

gp130

mIL-6R

IL-6

Ensamblado estructural del complejo de señalización hexamérico de IL-6 humana funcional

El hígado: La IL-6 es el principal estimulante de la producción de proteínas de fase aguda

• La inflamación está generalmente acompañada de una reacción sistémica conocida como respuesta de fase aguda, la cual está caracterizada por una rápida alteración en los niveles de varias proteínas plasmáticas.

• IL-6 es el principal estimulante de la producción de proteínas de fase aguda, incluyendo PCR

Gabay C and Kushner K. N Engl J Med 1999; 340:448–454.

Proteína C-reactiva

Amiloide A sérico

Haptoglobina

Fibrinógeno

AlbúminaTransferrina

0 7 14 21

0

100

200

300

400

500

600

700

30,000

30,100

C3

Tiempo después del estímulo inflamatorio (días)

Cam

bio

en

la

con

cen

trac

ión

de

pro

teín

as

de

pro

teín

as p

lasm

átic

as (

%)

El hígado: la IL-6 estimula la secreción de PCR in vitro por los hepatocitos

• La línea celular del hepatoma, HepG2, puede usarse como un modelo in vitro de hepatocitos humanos normales1

• IL-6 estimula la secreción de PCR de manera dependiente de dosis1

1. Depraetere S, et al. Agents Actions 1991; 34:369–375.

Control

50

0

100

150

200

1 2 3 4 51

Med

ia d

e P

CR

(c

élu

las

ng

/24

h/1

06 H

epG

2)

Tiempo (días)

IL-6 (2.5 ng/ml)

IL-6 (5 ng/ml)

IL-6 (10 ng/ml)

Metabolismo del hierro: La sobreproducción de IL-6 causa anemia

• El aumento de las concentraciones de IL-6 sérica se correlacionan con anemia en pacientes con AR1

• Las infusiones de IL-6 inducen anemia en modelo de ratas2

1. Voulgari P, et al. Clin Immunol 1999; 92:153–160;2. Jongen-lavrencic M, et al. Clin Exp Immunol 1996; 103:328–334.

6,8

3,9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Anémicos No anémicos

IL-6

sér

ica

(pg

/ml)

p=0,0001

Tiempo (días)

7

7,5

8

8,5

9

9,5

10

10,5

Hb

(m

mo

l/l)

0 5 10 15 20 25

Tratamiento**

* **p<0,01

ControlIL-6

La IL-6 causa anemia en inflamación crónica por inducción de la producción de hepcidina por los hepatocitos• La hepcidina inhibe:

• Liberación de hierro de los macrófagos (bloqueo retículoendotelial)1,2

• Absorción de hierro dietético (deficiencia de hierro)1,2

1. Andrews NC. J Clin Invest 2004; 113:1251–1253; 2. Nemeth E, et al. J Clin Invest 2004; 113:1271–1276.

Macrófago liberación de hierro

Absorción intestinal de hierro

Inflamación

IL-6

Hepatocitos

Hepcidina

Macrófago

Metabolismo del hierro: la inhibición de la función del receptor de la IL-6 aumenta los niveles de hemoglobina

Hem

og

lob

ina

(g/d

l)

14

13

12

110

Tiempo (semanas)

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Control Inhibición de IL-6R

Smolen J, et al. Lancet 2008; 371:987–997.

TH1

Célula B

Efectos inmunes: la IL-6 juega un papel en la proliferación y diferenciación de células B

Célula B activada

IL-6 Producción de Ig

Diferenciación/proliferación

Células dendríticas

Rango de citoquinas incluyendo IL-6

Produce citoquinas

Jego G, et al. Curr Dir Autoimmun. 2005; 8:124–139.

TH0

Célula plasmática

Efectos inmunes: El papel de la IL-6 en la diferenciación de células T colaboradoras (“helper”)

Enfermedad autoinmune

1. Mangan PR, et al. Nature 2006; 441:231–235;2. Bettelli E, et al. Nature 2006; 441:235–238.

IFNγ

IL-12

IL-4

TGFβ

TGFβ

IL-6

TH0

TH2

Treg

TH17

TH1

Efectos inmunes: la IL-6 promueve la generación de células TH17 a expensas de las células Treg

Enfermedad autoinmune

Bettelli E, et al. Nature 2006; 441:235–238.

IFNγ

TGFβ TGFβTH0

Treg TH17

Autotolerancia

–

–

++

IL-6

+

IL-6

–

Efectos inmunes: IL-6/sIL-6R contribuyen al reclutamiento de leucocitos en los sitios inflamatorios

• IL-6/sIL-6R aumentan el reclutamiento de leucocitos por:

• Producción activante de un subgrupo de quimoquinas por células endoteliales1

• Estimulación de la expresión de moléculas de adhesión1

• IL-6 apoya el reclutamiento de neutrófilos2

1. Romano M, et al. Immunity 1997; 6:315–325;2. Lally F, et al. Arthritis Rheum 2005; 52:3460–3469.

Neutrófilos adherentes

IL-6

(p

g/m

L)

4.000

2.000

00 20 40 60 80

r2=0,774

p<0,01

Metabolismo óseo: la inhibición de la función de la IL-6 puede prevenir las anomalías óseas en ratones

• Los ratones transgénicos con niveles elevados de IL-6 desde el nacimiento tienen una menor tasa de crecimiento

• Los ratones adultos son 30–50% más pequeños que los controles de la misma camada1

• La IL-6 reduce los niveles de la hormona de crecimiento IGF-I1

• La neutralización de la IL-6 corrige el defecto de crecimiento2

• Estos datos sugieren que la IL-6 desempeña un rol importante en el fracaso del crecimiento en niños con enfermedades inflamatorias crónicas

• Por ejemplo, artritis idiopática juvenil sistémica (AIJs) 1. De Benedetti F, et al. Horm Res 2002; 58:24–27;

2. De Benedetti F, et al. J Immunol 2001; 166:4334–4340.

Metabolismo óseo: la inhibición de la función de IL-6 puede prevenir la pérdida de hueso en ratones

• Los ratones deficientes en IL-6 están protegidos de la pérdida de hueso causada por depleción de estrógenos

Cam

bio

en

el

volu

men

óse

o (

%)

Tipo salvaje Deficiente en IL-6

p<0,05

–60

–50

–40

–30

–20

–10

0

Poli V, et al. EMBO 1994; 13:1189–1196.

0 5

*

10

*

20

*

40

*

Metabolismo óseo: IL-6 induce destrucción articular local a través de la activación de osteoclastos

• La formación de células tipo osteoclastos in vitro es inducida por IL-6 y sIL-6R1

• El líquido sinovial de pacientes con AR puede inducir la formación de células tipo osteoclastos in vitro1

• Efecto bloqueado por neutralización de la señalización del IL-6R

• La IL-6 puede inducir formación de osteoclastos en células CMSP in vitro2

1. Kotake S, et al. J Bone Miner Res 1996; 11:88–95;2. Kudo O, et al. Bone 2003; 32:1–7.

0

50

100

150

Med

ia d

e cé

lula

s ti

po

o

steo

clas

tos/

po

cill

o (

n)

hIL-6 (ng/ml)

200

*p<0,05

Pannus: La IL-6 puede contribuir a la destrucción articular por estimulación de la producción de VEGF• IL-6 estimula la producción del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) de las

células sinoviales

• Los elevados niveles séricos de VEGF en AR se normalizaron por la inhibición de IL-6R

16

12

8

4

0

Med

ia d

e V

EG

F

(x10

2 p

g/m

l)

– – + + + +IL-6/sIL-6R

– + + + + +IL-1

– + + + + +TNF-– – –Inhibidores IL-6R IL-1R TNF-

Nakahara H, et al. Arthritis Rheum 2003; 8:15221–1529.

Metabolismo óseo: IL-6 y osteoporosis sistémica

• La osteoporosis se caracteriza por la disminución de la masa ósea y la disrupción de la arquitectura ósea1

• Se asocia con mayor fragilidad ósea y riesgo de fracturas

• Los estrógenos cumplen un papel protector

• Vinculación a IL-61

• Los niveles séricos de IL-6 predicen la pérdida de hueso en mujeres posmenopáusicas

• El incremento en sIL-6R luego de la ooforectomía puede ser evitado mediante el tratamiento con estrógenos

• La terapia de reemplazo hormonal disminuye los niveles séricos de sIL-6R en mujeres posmenopaúsicas

• La osteoporosis es una característica común de las enfermedades inflamatorias tales como la AR y la AIJs 2

1. Carlsten H, et al. Immunol Rev 2005; 208:194–206;2. Lipsky PE. Arthritis Res Ther 2006; 8(Suppl 2):S4.

Eventos cardiovasculares (EC): fuerte asociación entre inflamación sistémica y ECV

• Los niveles de mediadores inflamatorios (reactantes de fase aguda) son mayores en pacientes con coronariopatías (EC)1,2

• Los pacientes con enfermedades inflamatorias, tales como la AR, experimentan una tasa marcadamente alta de ECV y mayor mortalidad CV.3,4

• En la AR activa, la mayoría de las muertes CV se deben a aterosclerosis acelerada4

1. Woods A, et al. European Heart Journal 2000; 21:1574–1583;2. Dessein PH, et al. Arthritis Res 2002; 4:R5;

3. Del Rincon I, et al. Arthritis Rheum 2001; 44:2737–2745;4. Georgiadis AN, et al. Arthritis Res Ther 2006; 8:R82.

EC= Coronariopatía CV= CardiovascularECV= Enfermedad cardiovascular

Eventos CV: la IL-6 está implicada en el desarrollo de coronariopatías (EC)

• La IL-6 es el inductor dominante de la PCR1 la cual estimula a los macrófagos para producir factor tisular– un pro-coagulante encontrado en las placas ateroscleróticas2

• La IL-6 induce trombocitosis3

• Los niveles de IL-6 predicen los resultados luego de la internación por angina inestable3

1. Biasucci LM, et al. Circulation 1999; 99:2079–2084;2. Georgiadis AN, et al. Arthritis Res Ther 2006; 8:R82;

3. Choy E, et al. Rheum Dis Clin N Am 2004; 30:405–415.

Resultados de acuerdo a los niveles de IL-6 48 horas después de la

internación por angina inestable

0

20

40

60

80

Buenos resultados

Angina refractaria

IAM y muerte

IL-6

(p

g/l

)

IAM = infarto agudo de miocardio

Eventos cardiovasculares: IL-6 y metabolismo lipídico

• La IL-6 incrementa el nivel de triglicéridos durante la inflamación (hipertrigliceridemia)

• La IL-6 puede estimular la síntesis de ácidos grasos hepáticos y la lipolisis del tejido adiposo

• Los elevados niveles de VLDl de origen hepático son característicos durante la inflamación

• El metabolismo del colesterol está alterado por la IL-6 durante la inflamación

• El colesterol total sérico está disminuido

• La IL-6 incrementa la síntesis de colesterol pero disminuye su secreción

Khovidhunkit W, et al. J Lipid Res 2004; 45:1169–1196.VLDL=Lipoproteína de muy baja densidad

Eventos cardiovasculares: contribución de la IL-6 al riesgo cardiovascular

• La IL-6 disminuye el colesterol total por reducción de los niveles de HDL y de LDL.1 Los estudios sugieren que

• La disminución de HDL cardioprotectora es más pronunciada que la reducción de LDL y el colesterol2

• Las altas concentraciones de HDL están asociadas con una reducción significativa de los niveles de IL-63

• La IL-6, por lo tanto, puede elevar el riesgo CV por alteración de las tasas de

• ApoB:ApoA

• Colesterol total:HDL

• HDL:LDL

• La IL-6 reduce también la actividad de la lipoproteínlipasa en el tejido adiposo, produciendo elevados niveles de triglicéridos circulantes2

1. Khovidhunkit W, et al. J Lipid Res 2004; 45:1169–1196;2. Woods A, et al. European Heart Journal 2000; 21:1574–1583;

3. Popa C, et al. Ann Rheum Dis 2005; 64:303–305.HDL = Lipoproteína de alta densidad LDL = Lipoproteína de baja densidad

IL-6 y trastornos inflamatorios: enfermedad de Castleman

• Trastornos linfoproliferativos raros y atípicos1

• Caracterizados por linfadenopatía sistémica

• La IL-6 desregulada está implicada en la patogénesis de la enfermedad

• En la enfermedad de Castleman, la IL-6 es producida por células presentes en los ganglios linfáticos y estimula el crecimiento de los ganglios linfáticos2

• Muchas afecciones sistémicas pueden atribuirse a la IL-61

• Pérdida del apetito

• Pérdida de peso

• Sudoración nocturna

• Decaimiento 1. Nishimoto N, et al. Blood 2005; 106:2627–2632;

2. Yoshizaki K, et al. Blood 1989; 74:1360–1367.

0

5

10

15

20

25

Inicial 4 meses 1 año

Eje

más

co

rto

de

los

ga

ng

lios

linfá

tic

os

tin

fla

ma

do

s (m

m)

IL-6 y trastornos inflamatorios: la inhibición del IL-6R es efectiva en la enfermedad de Castleman

Nishimoto N, et al. Blood 2005; 106:2627–2632.

IL-6 en AR: Elevados niveles de IL-6 y de sIL-6R se correlacionan con actividad de la enfermedad

• Los elevados niveles séricos de IL-6 y sIL-6R se correlacionan con la etapa de la enfermedad en la AR1

• La IL-6 está asociada con aumento del factor reumatoideo2

• El sIL-6R se correlaciona con infiltración leucocitaria2

• IL-6 y sIL-6R se correlacionan con la gravedad de la destrucción articular2

1. Robak T, et al. Mediators Inflamm 1998; 7:347–353;2. Jones SA, et al. J Interferon Cytokine Res 2005; 25:241–253.

Co

nce

ntr

ació

n s

éric

a d

e IL

-6

(pg

/ml)

Co

nce

ntr

ació

n s

éric

a d

e sI

L-6

R

(ng

/mL

)

Etapa 1/2

Etapa 3

Etapa 4

Controles

sanos

sIL-6RIL-6

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30

35

40

45

50

55

60

IL-6 en AR: Correlación de la disminución de la IL-6 con la actividad de la enfermedad durante el tratamiento con DMAR

Straub RH, et al. Br J Rheumatol 1997; 36:1298–1303.

0–10–20 10 20 30 40 50 60

Disminución de la IL-6 (pg/ml)

Dis

min

uci

ón

de

las

arti

cula

cio

nes

ac

tiva

s (n

)

RRank=0,7608

p<0,005

25

20

15

10

5

0

–50–10–20 10 20 30 40 50 60

Dis

min

uci

ón

de

la d

ura

ció

n d

e la

ri

gid

ez m

atin

al (

h)

RRank=0,6561

p<0,005–1

–2

0

1

2

3

4

5

Disminución de la IL-6 (pg/ml)

IL-6 en AR: Panorama de los efectos articulares y sistémicos

• Efectos articulares• La IL-6 induce producción de VEGF, que contribuye a la

formación de pannus

• Maduración y activación de osteoclastos estimulada por IL-6

• La IL-6 media también el impacto de la inflamación crónica a través del reclutamiento leucocitario

• Efectos sistémicos • La IL-6 es el principal estimulador de las proteínas de fase aguda

en el hígado e induce proliferación hepatocítica

• Se ha demostrado la clara asociación entre IL-6 y la anemia de las enfermedades inflamatorias

• IL-6 puede estimular la síntesis de ácidos grasos hepáticos y la lipólisis en tejido adiposo

IL-6 en AR: efectos articulares

IL-6

Sinoviocitos

Células endoteliales

VEGF

Formación delpannus

Resorción ósea por activación de osteoclastos

Destrucción articular

Reclutamiento leucocitario

Inflamación crónica

IL-6 en AR: efectos sistémicos

La respuesta defase aguda

Anemia

Hígado

Proteínas defase aguda

Producción de Hepcidina

OsteoporosisSistémica Alteraciones en

el metabolismo lipídico

IL-6

IL-6: un amplio rango de actividades biológicas

• La IL-6 es una citoquina multifuncional con un amplio rango de actividades biológicas

• La señalización puede ocurrir vía un receptor expresado en membrana o un receptor soluble (trans-señalización)

• La IL-6 modula numerosos procesos incluyendo la respuesta de fase aguda por el hígado, el metabolismo del hierro, la hematopoyesis, el metabolismo óseo y la enfermedad cardiovascular

• La IL-6 también juega un papel significativo en enfermedades inflamatorias tales como la AR

• La desregulación está implicada en la patogénesis de la destrucción articular local y las manifestaciones sistémicas

IL-6: Resumen

• Papel clave en la regulación de los factores inmunológicos que participan en la fisiopatología de la AR:

• Células T, células B, osteoclastos

• Puede perpetuar la respuesta autoinmune en la AR a través de la activación de TH17

• Es la citoquina más abundante en la articulación

• Contribuye a la formación del pannus a través del efecto angiogénico mediado por VEGF

• Induce erosión ósea a través de la activación de osteoclastos

• Media la inflamación crónica a través del reclutamiento leucocitario

• Media efectos sistémicos

Palabras clave

• Respuesta de fase aguda

• Anemia

• Articular

• Aterosclerosis

• Célula B

• Hueso

• Cardiovascular

• Enfermedad de Castleman

• Colesterol

• Coronariopatía

• GP130

• Hemoglobina

• Hepcidina

• IL-6R

• Inflamación

• Articulación

• Lípido

• mIL-6R

• Osteoporosis

• sIL-6

• señalización

• Sistémico

• Trans-señalización

• Célula T

• VEGF