Inflammasomas en fisiologia pancreatica

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Inflammasomas en fisiología pancreática y enfermedad
Rafaz Hoque1 y Wajahat Z. Mehal1,2
1
Sección de Enfermedades Digestivas, Facultad de Medicina de la Universidad de Yale, New Haven, Connecticut; y 2
Sección de Digestivo
Enfermedades, Departamento de Asuntos de Veteranos Connecticut Healthcare, West Haven, Connecticut
Presentado el 23 de octubre de 2014; Aceptado en la forma final 10 de febrero de 2015
Hoque R, Mehal WZ. Inflammasomas en fisiología pancreática y enfermedad. A.m
J Physiol Gastrointest Liver Physiol 308: G643-G651, 2015. Primera publicación
19 de febrero de 2015; Doi: 10.1152 / ajpgi.00388.2014.-En esta revisión resumimos
El papel de los inflammasomas en la fisiología pancreática y la enfermedad con un enfoque en Pancreatitis aguda, donde se han realizado progresos recientes. Nuevos descubrimientos Inductores identificados y especificidad celular de la expresión del componente inflamasa
En el páncreas, la contribución de los efectores reguladores del inflamasoma a la pancreatitis, Y la regulación metabólica de la activación del inflamasoma, que son fuertes. Determinantes de la lesión en pancreatitis. Nuevas áreas de la biología pancreática serán en el contexto de nuestra evolución de la comprensión de los microbiomas intestinales e inducción inducida por inflammas priming, pyroptosis, y innata inmune mediada
Regulación del metabolismo celular.
Receptor 109a acoplado a proteína G; Receptor 81 acoplado a proteína G; Mitocondrial oxidación; NACHT, LRR y PYD que contienen proteínas 3
PANCREATITIS AGUDA Y CRÓNICA son condiciones inflamatorias de El páncreas desencadenado por la lesión de células acinares con dolor intrapancreático. Siendo la activación del tripsinógeno una característica distintiva (16). Sin embargo, la activación de tripsinógeno intrapancreático sólo representa el 50% de la muerte celular acinar en pancreatitis aguda experimental (16), y tripsinógeno y la catepsina de la proteasa activadora del tripsinógeno B son dispensables de lesión pancreática sustancial, inflamación, y fibrosis en la pancreatitis crónica experimental (78).
La muerte celular necrótica desencadena una respuesta inflamatoria estéril robusta (37), y hay pruebas sustanciales de que este proceso contribuye a la lesión pancreática (32). Inmunodeficiencia innata
Componentes Toll-like receptor 4 (TLR4) (85) y Toll-like
Receptor 9 (TLR9) (33) en células inmunes y unión a nucleótidos. Proteína 1 que contiene el dominio de oligomerización (NOD1) (89) en las células acinares pancreáticas detectan patrones moleculares asociados al daño (DAMPs) y los patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs) en el páncreas lesionado. Estas vías inducir
Activación de NF-B (25) y la expresión de NACHT, LRR, y los dominios PYD que contienen proteína 3 (NLRP3) inflammasome. Componentes y efectores (24, 33). El NLRP3 inflammasome es un complejo macroscópico de proteínas citosólicas que consiste en de NLRP3, apoptosis asociada speck-como la proteína (ASC) y procaspase 1. Funciona para activar proteolíticamente pro-IL-1 y pro-IL-18 (47) e inducen la liberación de IL-1, IL-18, y la proteína B1 de grupo de alta movilidad (HMGB1) (51) en respuesta a una amplia gama de estímulos, incluyendo el extracelular ATP, NAD (80) y ácidos grasos libres saturados (93).
Discutimos la regulación de las señales que activan el NLRP3 Inflammasome, específicamente ácidos grasos saturados libres, necrótico
Las vías de muerte celular acinares y la liberación de DAMP en el pancreatitis Disminución de la producción de ácidos grasos libres saturados. Con el inhibidor de la lipasa orlistat limita la lesión en pancreatitis (62). Los efectores IL-1, IL-18 y HMGB1 son, a su vez, todos los determinantes principales de inflamación pancreática, lesión celular parenquimatosa y enfermedad en la pancreatitis aguda o crónica (66, 73, 76, 79).
Recientemente, los receptores de la superficie celular de los metabolitos TLR estimulación se han encontrado para suprimir NLRP3 inflammasome expresión, activación de los inflammasomas y lesión en la pancreatitis experimental. Esto proporciona información sobre la regulación metabólica del inflammasoma (19, 31). Finalmente, componentes de señalización celular que regulan la señalización de inflammasome
Han sido investigados en las células acinares pancreáticas ajuste de lesión pancreática. Estos hallazgos recientes contextualizan Inflammasome en la pancreatitis aguda para guiar más lejos
Investigación, y cada uno será discutido en más detalle.
Expresión específica de la célula de los componentes de Inflammasoma. Las células acinares, las células ductales y las células endoteliales páncreas sanos de ratones, ratas y humanos no expresan caspasa 1, IL - 1, o IL - 18. Expresión del inflammasoma. Los componentes NLRP3 y ASC en el páncreas en reposo no han sido reportados. La pancreatitis alcohólica representa hasta el 45% de pancreatitis (91), y Gu et al. Investigó si la enfermedad crónica la administración de etanol o la endotoxemia, que ocurre la ingestión de alcohol (70), podría inducir la expresión de inflammasome componentes en el páncreas de rata (24). Un solo lipopolisacárido (LPS) o la alimentación de etanol durante 14 semanas. Inducida por la expresión de la caspasa 1 e IL-18 en acinar pancreático células. En células acinares pancreáticas aisladas de ratas, el tratamiento con LPS
Inducida por la expresión de la caspasa 1 e IL-18, lo que trégulación de la expresión en el compartimiento de células acinares. La confirmación de la relevancia clínica de estos hallazgos, la IL-1, la caspasa 1 y la IL-18, se expresaron principalmente en células acinares pancreáticas en muestras pancreáticas de pacientes con pancreatitis aguda aguda o recurrente frente al páncreas normal (24). expresión de TLR4 en la rata y el humano pancreático acinarcells y la hipótesis de que el alcohol mediada por sensibilización a la lesión en la pancreatitis a través de endotoxinemia inducida por TLR4 mediada por la estimulación de caspasa 1, IL-18, e IL-1 en acinarcells . También se ha demostrado que las dietas ricas en grasas promueven la endotoxinemia de bajo nivel en ratones (7) y en seres humanos (71). El hecho de que la endotoxemia derivada de la dieta alta en grasa induzca la expresión de componentes inflamatorios en las células acinares pancreáticas no se ha registrado actualmente. La exposición aguda al etanol con gavaje de etanol produce la expresión de nlrp3, asc y caspasa1 predominantemente en células mononucleares hepáticas en oposición a células hepáticas parenquimatosas como hepatocitos (72). Este resultado es muy diferente de los estudios inmunoquímicos en especímenes pancreáticos de ratones alimentados con etanol en los que las células parenquimatosas, específicamente las células acinares, expresan nlrp3, asc y caspasa 1. Estas diferencias pueden reflejar diferencias con la toxicidad aguda vscrónica del etanol. La esteatohepatitis inducida por deficiencia de metionina y colina promueve endotoxemia en ratones y la expresión de nlrp3, asc, pro-IL-1 y caspasa1 en hepatocitos (15). Tales hallazgos proporcionan una visión inicial de la posible inducción mediada por TLR4 de los componentes inflammasómicos de NLRP3 en el compartimiento de células acinares pancreáticas (Figura 1). Los péptidos bactericidas de la flora intestinal normal están presentes en la circulación sistémica y son necesarios para estimular respuestas inmunitarias innatas en los neutrófilos mediante la señalización NOD1, demostrando por primera vez un efecto beneficioso de los componentes floramicrobianos intestinales normales sobre las respuestas inmunológicas sistémicas. Se desconoce si el intestino permeable inducido por una dieta rica en grasas o por el etanol produce un aumento en la detección de peptidoglicanos bacterianos a través de NOD1, NOD2 y / o NLRP1. Muchas poblaciones de células de parénquima, incluyendo las células acinares pancreáticas, expresan NOD1 funcional (89). Es una intrigante posibilidad de que NOD1signaling en la pancreatitis aguda puede inducir inflammasomecomponentsand efectores en las células acinares (Fig. 1]. De forma similar, TLR3 también se expresa en células acinares (44), y la activación TLR3 desempeña un papel importante en la dislipidemia inducida por la dieta alta en grasas y la inflamación en ratones alimentados con una dieta rica en grasas (95). Queda por aclararse la fuente de los ligandos de TLR3, ya sea productos bacterianos o liberación de DAMP de células huésped lesionadas (8). Los TLR3ligandos administrados in vivo también inducen fuertemente la expresión de la caspasa inflamatoria 11 (45), discutida en detalle a continuación. Arole para el cebado TLR3 de respuestas inflamatorias acinares pancreáticas sigue sin ser explorado. Activadores inflamatoriosNecrosis de células acinares. El inflammasome NLRP3 es un majorsensor de la muerte celular necrótica y se requiere para la respuesta estéril inflamatoria a la necrosis (37]. En muchos estados de la enfermedad, la necrosis se produce a través de un programa coordinado denominado necroptosis mediado por la señalización a través de receptores que albergan el dominio de muerte común, la supresión de la señalización de caspasa 8 y la transducción de señal a través de los receptores efectores interactingserine / treonina proteína quinasa 1 y 3 (RIPK1 y RIPK3) . En la pancreatitis aguda se ha investigado la contribución de las vías de necroptosis a través de las vías receptoras que contienen dominio de la muerte, incluyendo el factor de tumornecrosis (TNF) - \ alpha, Fas y el lignito inductor de apoptosis relacionado con TNF (TRAIL). Induce necrosis en células acinares primarias (82), y TNF - \ alpha Supresión o bloqueo in vivo mitiga inflamación y necrosis pancreática en pancreatitis aguda experimental (17, 55, 65). RIPK3 se requiere para inducir la necrosis de células acinares pancreatitis aguda inexperimental y limita la inflamación pancreática y la lesión (28). Por lo tanto, la necrosis celular acinar en pancreatitis aguda se produce predominantemente a través de vías específicas. Los receptores familiares TRAIL se expresan de novo en células acinares en pancreatitis crónica humana (27) aunque el papel de TRAILblockade es inexplorado en la pancreatitis experimental. Se requiere Fas para limitar la necrosis pancreática en la pancreatitis aguda experimental (38). Fas promueve la apoptosis, una forma no inflamatoria de la muerte celular, en muchos tipos de células (1). Sin embargo, dado que la apoptosis no fue identificada como un contribuyente significativo a la muerte celular celular en la pancreatitis experimental murina, se determinó el mecanismo de la protección mediada por Fas en los casos de pancreatitis aguda (39). Las células dendríticas CD11c-positivas conservan una función no redundante en el phag
(4) .Persistencia de células acinares necróticas por lo tanto promueve una respuesta inflamatoria estéril robusto aninjurious en la pancreatitis aguda. Liberación de ATP, NAD, HMGB1, y los ácidos nucleicos fromnecrotic Las células activan o inducen el NLNR3 inflammasoma, y ​​estas interacciones se discuten más adelante. P2X7 y CD39. ATP y NAD liberado de las células necróticas promueve NLRP3 activación del inflamasoma en las células inmunes estimulando el receptor de superficie celular P2X7 (80). Genética deleHighfat dieta EthanolIntestinalepitheliumPGNLPSPGN LPSIL-18IL-18 IL-18Acinar cellIL-18TLR3 TLR4NOD1dsRNA? Caspasa 11IL-18NLRP6 NLRP6 NLRP6IL-18NLRP6Caspase 1LPSPyroptosisIL-1, IL-18, HMGB1FFAFFAEthanolFAAEFig. 1. Propuesta de composición de la biología de los inflammasomas en las acinarcélulas pancreáticas. Los dominios NACHT, LRR y PYD que contienen proteína 6 (NLRP6) yIL-18 mantienen la simbiosis intestinal y la función de barrera intestinal. Las dietas altas en grasas y el etanol inducen un intestino permeable y son permisivas de la translocación de peptidoglucano (PGN) y lipopolisacárido (LPS), que se~nalan a través de la proteına 1 que contiene dominio de nucleotido-oligomerosionación (NOD1) y el receptor Toll-like4 (TLR4) Acinar de la caspasa 1 y los efectores de inflamación. La dieta alta en grasas aumenta la señalización TLR3 con inducción caspasa11, que sensibiliza a la citotoxicidad LPS a través de la apoptosis mediada por caspasa 11. El etanol puede inducir la acumulación de ácido acético de ácidos grasos (FAAE) en células acinares, que pueden ser metabolizadas adicionalmente a ácidos grasos libres (FFA). Las AFA activan directamente TLR4 y también el inflammasoma NLRP3 con activación de caspasa1. DsRNA, ARN de doble cadena; HMGB1, groupprotein de alta movilidad B1.ReviewG644 INFLAMMASOMAS EN FISIOLOGIA PANCREATICA Y DISEASEAJP-Gastrointest Liver Physiol • www.ajpgi.orgtion de P2X7, aumento de la eliminación metabólica de extracelularATP a través de la inyección de apirasa, o la inhibición competitiva de NAD extracelular Para la activación de P2X7 mediante la inyección de eteno-NAD, todos suprimen la inflamación pancreática, la actividad de la pancreaticcaspase 1 y la lesión pancreática en la pancreatitis aguda experimental (33). Las células estrelladas pancreáticas son los principales causantes de la fibrosis pancreática. A concentraciones bajas, la ATP extracelular promueve la proliferación celular en células estrelladas de páncreas primarias en cultivo de una manera dependiente de P2X7 (26); A altas concentraciones, el ATP extracelular induce la muerte celular estrellada con dependencia de P2X7. Se predice que los ratones deficientes en CD39, la ectonucleotidasa del espacio extracelular principal que hidroliza el ATP extracelular al ADP y al AMP, tienen concentraciones extracelulares más altas de ATP en sitios de lesión o inflamación y una muerte de células estrelladas pancreáticas mediada por P2X7. Los ratones deficientes en CD39 han disminuido la atrofia pancreática y disminuyeron la fibrogénesis en la fibrosis pancreática experimental (49), en consonancia con las disminuciones en la supervivencia de células estrelladas pancreáticas fibrogénicas. De nota, CD39 y P2X7 interacción es un fuerte determinantof muerte celular en otros compartimentos de la célula inmune, incluyendo mastocitos (48). Por último, la célula estrechamente relacionada hepaticstellate expresa NLRP3 inflammasome y desarrolla fenotipo afibrogénico en respuesta a la NLRP3 activador monosodium urato cristales (92). Ácidos grasos libres. Los ácidos grasos libres han sido implicados ligandos asendogénicos para TLR4 a través de la unión de la proteína de fase aguda fetuina A (69) y son también activadores directos del inflammasoma de la LNRP3 (93). El ácido graso libre insaturado y el linoleato son citotóxicos para las acinarcelas pancreáticas aisladas (62). Hasta la fecha, no se ha reportado si hay mejora de la citotoxicidad de ácidos grasos a las células acinares en presencia de la offetuína A para promover la activación de TLR4 o en presencia de tratamiento previo de LPS para inducir la caspasa 1 en células acinares y potencialmente transmisores de ácidos grasos mediada por NLRP3 inflammasomeactivation. Se piensa que la producción local de ácidos grasos libres es moderada por la actividad patológica de la lipasa intrapancreática en el páncreas inflamado. Navina et al. Identifican que las regiones de pancreaticnecrosis colocalize a regiones de tejido adiposo no encapsulado en pancreata en muestras clínicas humanas en pancreatitis aguda, lo que sugiere una contribución significativa de la lipotoxicidad en la condición clínica humana. Demuestran además que la administración in vivo del inhibidor de la lipasa orlistatmata la inflamación pancreática experimental y la lesión (62). Los ácidos grasos libres contribuyen a la citotoxicidad en la pancreatitis alcohólica a través del metabolismo no oxidativo del etanol a los ácidos grasos acílicos (FAAE), que se acumulan en las muestras de la patocitopenia humana (99) y son directamente citotóxicos para las acinarcelas (14). Se cree que las FAAEs acumuladas en células acinares con etanol-digestión se escinden a ácidos grasos libres en las acineras, proporcionandoun mecanismo para la acumulación libre de ácidos grasos citosólicos (Figura 1). El potencial de este mecanismo para mejorar la activación mediada por ácidos grasos del NLRP
3 inflammasomeis inexplorado. La formación de FAAE es necesaria para inducir la lesión en la pancreatitis alcohólica in vivo en modelos de roedores asegurados in vivo mediante el uso de inhibidores de moléculas pequeñas de AFAE sintasa en la pancreatitis alcohólica experimental (35) .Complementando estos hallazgos, la deleción genética o la inhibición química del alcohol deshidrogenasa La formación de éster en roedores y humancells, aumenta la producción de FAAE pancreática, e induce una lesión pancreática mayor en pancreatitis alcohólica experimental (5, 42). Un papel para la activación de TLR4 y NLRP3 en la pancreatitis alcohólica experimental no se denuncia actualmente. Los componentes inflamatorios NLRP3 y ASCNLRP3, ASC y caspasa 1 constituyen el NLRP3 inflammasomein el establecimiento de ligandos activadores de NLRP3. La deficiencia genética de NLRP3 o ASC disminuye significativamente la inflamación pancreática y la lesión (33). El papel de la NLRP3 activatingligands en la pancreatitis aguda, incluyendo ATP extracelular y NAD, así como los ácidos grasos saturados libres, se discuten más arriba. Las especies de oxígeno reactivo derivadas de las mitocondrias son necesarias para la señalización de inflammasomas de NLRP3 (29). Recientemente, se ha demostrado que la suero salino infundido con hidrógeno, un eliminador de especies reactivas del oxígeno, suprime las especies reactivas de oxígeno, la activación del inflammasoma NRLP3, la inflamación y la muerte celular en el páncreas cuando se administra postinsult en el modelo caerulein de pancreatitis experimental en ratones. No se ha reportado el potencial de otros miembros de la familia NLR en la activación de la caspasa 1 en la inflamación pancreática. Los ligandos para otros inflammasomas bien estudiados como NLRP1, NLRC4 y ausentes en el melanoma 2 son de origen microbiano, sin que se hayan detectado ligandos endógenos claros hasta la fecha (51). La NLRP6 inflammasomewas recientemente identificado como un regulador crítico de hostdefense a través de la producción de IL-18 antimicrobiana en las células intestinalepithelial (18]. El aumento de la permeabilidad intestinal es una característica temprana de la pancreatitis clínica aguda sin traslación bacteriana sistémica (2). NOD1 en las células acinares contribuye a la inflamación y la lesión en la pancreatitis experimental mediante el reconocimiento de microbial peptidoglycans. El compromiso de la liberación de IL-18 mediada por inflamación de NLRP6 intestinalepithelial como mecanismo de aumento de la permeabilidad intestinal en la pancreatitis aguda y aumento de las respuestas inflamatorias de las células acinares a través de NOD1 y TLR4 sigue siendo investigado (Fig. 1). Desregulación genética del inflammasoma NLRP3. RecientementeIB quinasa? (IKK?) Se identificó como un negativeregulator de activación de inflammasome independiente de la activación de la vía RelA yNF-B. IKK? Interactúa directamente con células ASCin en reposo que las separan de otros componentes inflamatorios. Las señales de activación de NLRP3 suprimen IKK? Kinaseactividad, disociar ASC de IKK ?, y dar lugar a NLRP3-ASC interacción, con NLRP3 inflammasome formación.Además, la deleción genética de IKK? Resultados en NLRP3 inflammasomehyperactivation en células inmunes, implicando IKK? Como un regulador negativo endógeno del inflammasoma NLRP3 (57). ¿Supresión específica de IKK? En los resultados de las células acinares, la muerte de las células acinares, la atrofia pancreática, la inflamación y la fibrosis en ratones (53). Un rol de inflammasomehyperactivation en las células acinares en este fenotipo sigue siendo para ser explorado. Los ratones knock-in que albergan una mutación missense en NLRP3 que induce la inflamación espontánea de activación desarrollan infiltración espontánea de neutrófilos en múltiples órganos, aunque no en el páncreas (6). La potencialesceptibilidad potencial de estos ratones a la lesión pancreática en los modelos experimentales de pancreatitis o de la alimentación con etanol es inexplorada. La caspasa 1 y la caspasa 11. La activación de la caspasa 1 no solo es necesaria para el procesamiento de IL-1, IL-18 y HMGB1 y la liberación en respuesta a la activación NLRP3, También para celldeath inflamatorio. La actividad de la caspasa 1 se requiere para la lesión significativa y la inflamación en muchos modelos experimentales de pancreatitis aguda. Deficiencia genética de la caspasa 1 o la inyección de smallReviewINFLAMMASOMES EN FISIOLOGÍA PANCREATICA Y ENFERMEDAD G645AJP-Gastrointest Liver Physiol • doai: 10.1152 / ajpgi.00388.2014 • www.ajpgi.orgmolecule Inhibidores de la actividad de la proteasa caspasa 1 supresspancreatic lesión e inflamación en experimental pancreatitisin aguda en ratones y ratas (33, 76). Independiente de la formación de NLRP3inflammasome, la caspasa 1 puede mediar una forma inflamatoria de muerte celular llamada piropsitis, que requiere AScoligomerización y reclutamiento de caspasa activada 1 en complejo acytosolic independiente de NLPR3 denominado el pyroptosome.Caspase 11 puede formar un pyroptosome independiente de ASC y NLRP3 con aún indefinido Elementos (45). La pirroposis es una forma inflamatoria de muerte celular que implica la formación de piroprotomos, la activación de caspasa 1 o caspasa 11, ruptura rápida de la membrana plasmática y liberación de contenidos celulares proinflamatorios, incluyendo la IL-1 \ Y HMGB1 (50). El papel apotencial de la caspasa 11 en la activación inflamatoria pancreatitis inactiva se deriva de experimentos en la casposa inicialmente notificada 1 un
Ll ratones. Estos ratones fueron, de hecho, nula forcaspase 11 y caspasa 1. La reciente generación de un ratón caspase 11null ha arrojado luz sobre la importante contribución de la caspasa 11 en la inmunidad innata (45). Curiosamente, el ratón de doble caspase 1 caspase 11 tenía una protección mucho mayor de la pancreatitis aguda que los ratones NLRP3 o ASC (33), sugiriendo que la caspasa 11 puede tener un papel significativo en la pancreatitis inactiva o que la caspasa 1 puede tener efectos independientes de NLRP3 y ASC, Tal vez activado directamente por la catepsina B liberada de las células acinares necróticas. El RL3 es un fuerte inductor de la caspasa 11 (45), y el tratamiento crónico con ligandos TLR3 da lugar a pancreatitis crónica con macrófagos e infiltrado lympohocytic en MLR / Mpautoimmune ratones propensos (74). La expresión de TLR3 se ha encontrado en células acinares secretoras (44) y puede inducir inflamación estéril a través del reconocimiento de ligandos endógenos (8). El hecho de que las células acinares necróticas induzcan la estimulación de TLR3 y la expresión de caspasa11 en células acinares pancreáticas con significado funcional en la inflamación estéril no se denuncia (Fig. 1). Por último, HMGB1 extracelular fue identificado como un fuerte inductor de la proplatosis en un informe a través de los receptores de glicosilación avanzada internalización de los productos, la catepsina B activación, earlycathepsin B mediada y NRLP3 independiente de caspasa 1 activación, y la complejación con ASC para formar un piropestosoma, con células resultantes Muerte por rotura de la membrana (96). El papel del HMGB1 como efector inflamatorio en la pancreatitis aguda se discute más adelante a continuación. Efectos InmembranaresHMGB1. HMGB1 se describe como un ligando para TLR4. La expresión de TLR4 en células derivadas de médula ósea es necesaria para la inflamación completa y lesión en la pancreatitis aguda experimental inducida por hiperestimulación de la caeruleína (97). Se cree que la endotoxina es indetectable en el páncreas en los modelos experimentales de pancreatitis aguda de caeruleína y L-arginina, y se cree que la señalización mediada por TLR4 en células inmunes en el páncreas inflamado ocurre mediante el reconocimientode ligandos endógenos (85). HMGB1 está fuertemente implicado como el principal ligando TLR4 endógeno en la pancreatitis aguda. El HMGB1 liberado de las células inmunitarias está regulado por la activación de la caspasa 1 y es responsable de profundas respuestas proinflamatorias in vivo, incluyendo mortalidad tardía en los modelos de shock inflamatorio (51). El HMGB1 también se libera pasivamente de las células necróticas. Los niveles de HMGB1 en el suero se elevan en la pancreatitis clínica y corresponden a la gravedad de la enfermedad (99), consistente con la activación de la inmunidad y la muerte celular acinares. La importancia de HMGB1 como un efector de lesión pancreática se demostró in vivo como HMGB1 enmascarar anticuerpos mitigar la inflamación pancreática y lesión con TLR4 dependencia en la pancreatitis aguda experimental (79). LPS o LPS y la administración crónica de etanol promueven la liberación extracelular de HMGB1 a partir de células acinares pancreáticas que albergan la caspasa 1 y dan como resultado niveles aumentados de HMGB1. En este informe, acinar cellHMGB1 liberación se produjo en ausencia de necrosis celular acinar, lo que sugiere que HMGB1 puede ser un efector temprano de pancreaticinjury (24]. El uso de ratones knockout HMGB1 para aclarar las funciones proinflamatorias de esta molécula se confunde por sus funciones adicionales. El HMGB1 intracelular se requiere para promover la integridad nuclear y para prevenir la liberación extracelular de proteínas nucleares, incluyendo nucleosomas, que son ellos mismos DAMPs liberados de células dañadas. Acinar celular-specificknockout de HMGB1 dio lugar a más grave experimentalpancreatitis consistente con esta funcionalidad anti-inflamatoria dentro de la célula (41]. Extracelular HMGB1 en el otro lado complejos con ácido nucleico DAMPs liberado de las células nerviosas y promueve TLR9 reconocimiento que contribuye a innate inmunes mediada por las respuestas inflamatorias (98]. TLR9 se identifica como un contribuyente a la inflamación estéril en pancreatitis aguda experimental (33). La señalización HMGB1 extracelular induce y mejora las respuestas inflamatorias estériles a través de TLR4 y TLRs de ácido nucleico, tales como TLR9, respectivamente.IL-1. Se reconoce que la IL-1 es un determinante principal de la inflamación estéril y las respuestas de lesión en pancreatitis aguda. La deficiencia genética de IL-1R o la inyección de antagonista de IL-1R atenúa las respuestas de lesión en la pancreatitis aguda experimental (63, 64). La expresión constitutiva de un transgén IL-1 de células inactivas da lugar a pancreatitis crónica severa con pancreaticatrofia y fibrosis, recapitulando los cambios histopatológicos de la pancreatitis crónica humana y demostrando que la expresión de IL-1 pancreática es suficiente para inducir daño pancreático (56). Como ya se ha observado, la IL-1 se expresa en células acinares en la pancreatitis aguda y aguda recurrente (24). Se sabe que la IL-1 sensibiliza los hepatocitos a los hepatocitos mediados por células TNF-α (72). Si este efecto se extiende a la sensibilización de las células pancreaticacinar a TNF-α mediada por la muerte celular no se informa. El papel de la IL-1 en páncreas de células estrelladas mediada fib
Rosisremains a ser investigados. Se sabe que la IL-1 promueve respuestas fibrogénicas en la estrellada célula hepática primaria estrechamente relacionada, y que se requiere IL-1R para la fibrosis en esteatohepatitis alcohólica experimental de murino (60). IL-1 induce la hipoxia-factor inducible-1? (HIF-1 \ beta) bajo normoxia y glicolisis aórtica, ambas necesarias para la activación de células estrelladas, proporcionando mecanismos potenciales adicionales para los efectos fibrogénicos mediados por IL-1 (11) .IL-18. El papel de la IL-18 en la pancreatitis aguda parece morecomplex. La IL-18 es necesaria para la homeostasis del intestino, específicamente la defensa epitelial intestinal intestinal, ya que es directamente bacteriocida (18). El aumento de la permeabilidad intestinal es una característica temprana de la pancreatitis clínica (2), y un intestino con fugas puede primar para mejorar la respuesta inmune innata sistémica (101) y posiblemente afectar la lesión estéril mediada por inflamación en órganos remotos como el páncreas en lesión aguda. La deficiencia genética de IL-18 produce una mayor lesión en la pancreatitis clínica leve inducida por la hiperestimulación de la caeruleína, y el pretratamiento con la IL-18 recombinante es dependiente de la dosis dependiente de la dosis de la próstata y de la próstata. En este modelo (90). En el compartimento intersticial, la expresión de IL-18 promueve las respuestas proinflamatorias en el contexto de otras citoquinas proinflamatorias tales como IL-12. De acuerdo con este modelo, la coadministración de IL-18 con IL-12 induce pancreatitis aguda en ratones genéticamente obesos (83) o ratones alimentados con una dieta con alto contenido de grasa (73). La administración de IL-18 por sí sola no promovió la pancreatitis en estos modelos. Las elevaciones en el serumIL-18 se correlacionan con la gravedad de la enfermedad en la condición clínica humana. La IL-18 se expresa en células acinares y en inmunocelulares en conjunción con otras citoquinas proinflamatorias tales como IL-1 y TNF-? En la pancreatitis aguda y crónica (24, 81) .IL-33. La IL-33 es una citocina de la familia de la IL-1 que se expresa constitutivamente en células endoteliales y en células pancreáticas acinares pero no se encuentra en los linajes hematopoyéticos (68). Similar a la IL-1 \ alpha, se libera pasivamente de células necróticas en una longitud total Biológicamente activa. Sin embargo, este hallazgo no se reprodujo en otra investigación extensa que encontró que la IL-33 era un sustrato para apoptoticcaspases 3 y 7 pero no para caspasas inflamatorias 1, 4, O 5 invitro; Caspasa 3 parecía ser el principal procesador de IL-33 incells en este estudio (54]. Además, la IL-33 es también un sustrato para la elastasa de neutrófilos y la catepsina G, dando como resultado la producción de formas hiperactivas con mayor activación del receptor de IL-33 (52). La supresión del receptor de la IL-33 de la tumorigenicidad 2 (ST2) y la proteína accesoria del receptor de la IL-1 cororreptor se expresan sobre los mastocitos y las células NK, que están implicadas en la regulación de la inflamación estéril. En los mastocitos, ST2 transduce respuestas de citoquinas proinflamatorias TH2 con producción de IL-5 e IL-13 y promueve la degranulación de los mastocitos. ST2 también se expresa en miofibroblastos pancreáticos humanos; El tratamiento con IL-33 de estas células induce proliferación y migración y mejora la producción de citoquinas inflamatorias en respuesta a IL-4 e interferón- \ alpha. La deleción genética de ST2 aumenta la gravedad de la lesión pancreática y aumenta la pancreatitis inexperimental de la desgranulación de los mastocitos en ratones inducida por una dieta con deficiencia de colina metionina (68). Sin embargo, la administración exógena de IL-33 también aumentó el edema pancreático y la inflamación y la desgranulación de los mastocitos en la pancreatitis experimental inducida por la ligadura del conducto biliar (46). Más recientemente, ST2 y exogenous-33 se encontró que limitar la lesión pancreática en coxsackievirus B-inducida por pancreatitis crónica a través de una IL-4-dependiente de la inducción de M2 ​​macrófagos (84]. El papel de la IL-33 en la pancreatitis aguda es probable que sea complejo y sólo recientemente se ha investigado. Sin embargo, un papel para la caspasa directa 1 funcionalidad en la IL-33 de procesamiento y liberación parece cada vez más sin respaldo en la literatura.Inflammasome Regulación de MetabolismoMetabolic vía regulación. La activación de la caspasa 1 y las vías de señalización de NF-kB promueven el HIF-1 normoxico? Estabilización, aumento de la expresión de las enzimas glicolíticas y disminución de la expresión de las enzimas de la vía del ácido tricarboxílicocon aumentos de la glicolisis aeróbica y disminución del oxidativemetabolismo (Fig. 2). Esto ha sido excelente revisado por O'Neill et al. (67). La proteína quinasa activada por AMP (AMPK) es un sensor citosólico expresado en forma ubicua de células de homeostasis en energía e induce catabolismo promoviendo la glicolisis y la oxidación así como suprimiendo la síntesis de proteínas. Recientemente se ha identificado como un regulador negativo clave de la activación de la inflamación NLRP3 (93). El LPS y el ácido graso libre inhiben la activación de AMPK en macrófagos consistentes con el funcionamiento del AMPK como un regulador negativo de la señalización TLR y NLRP3inflammasoma (59, 93). Shugrue et al. Han identificado recientemente
AMPK suprime la activación de zimógeno en acinarcells mediante el uso de activador químico e inhibidores (86). El papel directo para la AMPK en la supresión de la inflamación estéril en el páncreas es intrigante, pero queda por establecer. La NAD deacetilasa sirtuin1 (SIRT1) es una proteína citosólica expresada de forma ubicua que también detecta la homeostasis de la energía celular e induce de forma similar el metabolismo oxidativo. SIRT1 antagoniza las vías de señalización de NF-kB (43) y se escinde e inactivado en el tejido adiposo por la caspasa 1 en ratones alimentados con un dióxido de alto contenido graso (10). El papel de la SIRT1 suprimida en la señaseseveria enfermedad en la pancreatitis aguda sigue por explorar. Polimorfismo de macrófagos. Los cambios en el fenotipo metabólico de las células son determinantes fuertes de la polarización de los macrófagos (22). En pocas palabras, la polarización de los macrófagos proinflamatorios requiere la glicolisis aeróbica y el metabolismo oxidativo disminuido. Este fenotipo inmune está fuertemente asociado con las respuestas inflamatorias estériles en línea con TLR4 (22), NOD1 (3), y la activación de la caspasa 1 (100). Caspasa 1 en funciones especiales para promover la descomposición mitocondrial y suprime mitófago, contribuyendo a la supresión sostenida del metabolismo oxidativo en las células (100) (Fig. 2]. Por el contrario, la polarización de los macrófagos activada por antiinflamatorios requiere oxidación del ácido graso (34), y este fenotipo inmune está asociado con la resolución de la inflamación aguda. La evidencia de la polaropatología macrófaga que afecta la lesión pancreática en la pancreatitis aguda se basa en gran medida en las investigaciones de la polarización de los macrófagos antiinflamatorios inducida por heminas en la pancreatitis aguda. En estos estudios, los macrófagos antiinflamatorios inducidos por heminomedicinaron inflamación estéril y lesión tisular en la pancreatitis aguda experimental (61), lo que sugiere que la polarización de los macrófagos antiinflamatorios puede ser protectora en la lesión pancreática.Las perturbaciones metabólicas inducidas por la activación de TLR4, NOD1, orcaspase 1 en células pancreáticas acinares No han sido investigados y pueden contribuir potencialmente a un ambiente metabólico conducente a la polarización de los macrófagos en el páncreas (Fig. 2). La pancreatitis inducida por fármacos proporciona información sobre la importancia potencial de la pancreatitis aguda de metabolismo. Muchos agentes conocidos por inducir la pancreatitis tienen toxicidad mitocondrial y / o comprometen el metabolismo oxidativo.Nucleosido y nucleótido de la transcriptasa inversa inMitochondrialoxidationmtDNA mutaciones, NRTIs, Valproic acidCaspase 1, NOD1, TLR4 M2 phenotypeFig. 2. Regulación de la oxidación mitocondrial por determinantes de la pancreatitis. La pancreatitis puede ser inducida por mutaciones del ADN mitocondrial, inhibidores nucleosidereversos de la transcriptasa (NRTIs) y ácido valproico, todos los cuales suprimen la oxidación mitocondrial. Los principales efectores de la severidad de la pancreatitis, caspasa 1, NOD1 y TLR4, suprimen la oxidación mitocondrial. La mitocondrialoxidación promueve un fenotipo de macrófagos antiinflamatorios y la supresión de las señales de fenotipo de macrófagos proinflamatorios de caspasa 1 y TLR4. ADNmt, ADN mitocondrial.ReviewINFLAMMASOMES EN FISIOLOGÍA PANCREATICA Y ENFERMEDADES G647AJP-Gastrointest Liver Physiol • doi: 10.1152 / ajpgi.00388.2014 • www.ajpgi.orghibitors are Causas de las pancreatitis agudas inducidas por fármacos. Los inhibidores nucleósidos y nucleótidos de la transcriptasa inversa inducen las toxicidades mitocondriales in vivo como más comúnmente documentadas por la acidosis láctica del tipo B y la confirmación de los cambios patológicos ultraestructurales en las mitocondrias en las hú- munotecas inducidas por estos agentes in vitro y en muestras clínicas. ). El ácido valproico es una causa rara pero potencialmente subestimada de pancreatitis inducida por fármacos (23). El ácido valproico también parece inhibir la oxidación de los ácidos grasos a dosis terapéuticas, siendo la carnitina la principal señal clínica de este efecto (87). El ácido valproico a dosis terapéuticas disminuye la biosíntesis y los niveles séricos de carnitina, una oxidación ácida de infatía de sustrato limitante de velocidad. La suplementación con carnitina protege contra la hepatotoxicidad inducida por ácido valproico, lo que sugiere que la restauración de la función oxidativa puede rescatar este fenotipo en el contexto clínico (20). La evidencia más convincente de la disfunción formico-condrónica como un insulto patológico clave que precipita la enfermedad pancreática proviene de estudios de trastornos mitocondriales hereditarios. Síndrome del páncreas de la médula de Pearson causado por deleciones hereditarias en el ADN mitocondrial y insuficiencia pancreática exocrina con atrofia pancreática, y la curvatura es la manifestación más común de este síndrome (36). Otros trastornos mitocondriales hereditarios también han presentado pancreatitis crónica, incluyendo encefalomiopatía mitocondrial, acidosis láctica y síndromes de accidente cerebrovascular, para los que se han descrito muchas mutaciones en la NADH-deshidrogenasa mitocondrial. Adicionalmente, un paciente con deficiencia hereditaria en la vía oxidativa, la car- nititina palmitolytransferasa presentó pancreatitis recurrente (88). En conjunto, el compromiso del metabolismo mitocondrialoxidativo parece ser un hallazgo común indrug-inducir
D y la pancreatitis genética y sugiere que la droga inducida por la perturbación metabólica mediada por la genética puede contribuir a la pancreatitis (Fig. 2). Queda por demostrarse una mayor susceptibilidad a la activación del inflammasoma de LRRP3 en estas condiciones de metabolismo oxidativo perturbado. Los mecanismos potenciales incluyen la alteración del fenotipo de los macrófagos, favoreciendo el fenotipo proinflamatorio como se ha discutido anteriormente. Alternativamente, las alteraciones en la composición intermedia metabólica pueden afectar la señalización de receptores de metabolitos y la regulación de la actividad de inflammasomas de NLRP3 como se discute en la siguiente sección. Investigación reciente ha establecido que los intermedios metabólicos como el succinato pueden regular la inducción del inflamasoma de NLRP3, la señalización de NF-B y la señalización in flammatoria en las células inmunitarias (58). Recientemente, weidentified que TLR-mediada glicolítica producción aerobia de lactato regula negativamente TLR4 y TLR9 mediada NF-kB Activation, inducción de NLRP3 inflammasome componentes, y NLRP3 inflammasome activación por ATP en LPS-primed macrófagos. También se identificó que estos efectos podrían ser producidos in vivo por la inyección de lactato, que protege de la inflamación estéril y la lesión pancreática en la pancreatitis aguda experimental. Los efectos amortiguadores inmunes de la dosificación de lactato parental requirieron la presencia del receptor acoplado a proteína G del receptor de lactato (GPR) 81 in vivo. Además, se identificó que GPR81 es un endógeno limitador de la inflamación estéril en la pancreatitis experimental aguda.Finalmente, se mostró que una pequeña molécula GPR81 agonista podría reproducir estos efectos en los macrófagos aislados (31) .Adicionalmente, el lactato extracelular es necesario para el páncreas asociado a la polarización de macrófagos asociados Inducción mediada por HIF-1 \ alpha de fenotipogenos anti - inflamatorios de macrófagos, incluyendo arginasa 1 en microambientes tumorales; Lactato también indujo fenotipogenes de macrófagos anti-inflamatorios en macrófagos in vitro (13). Estos estudios proporcionan una base mecanicista para el beneficio terapéutico de Ringer lactato frente a la infusión de solución salina normal en la limitación de la lesión de un órgano inflamatorio en un ensayo clínico aleatorizado de pancreatitis inactiva (Fig. 3) . Los niveles séricos de muchos aminoácidos aumentan en la inflamación aguda (21), y recientemente hemos identificado que los niveles de aspartato aumentan en macrófagos en respuesta a la estimulación de TLR4 in vitro, lo que sugiere que TLRsignaling altera el metabolismo aspartato (19). Identificamos además que los macrófagos que señalizan a través de la subunidad 2A del receptor NMDA (NR2A) del receptor NMDA del receptor N-metil-D-aspártico suprimen la inducción de componentes de inflammasoma NLRP3 mediados por TLRs en cultivo celular y que la terapia parenteralaspartato limita la expresión del inflamasoma NLRP3 pancreático, Y la inflamación en la pancreatitis aguda. Se confirmó que NR2A era necesario para el beneficio terapéutico de la suplementación con aspartato y tenía función endógena limitando la inflamación estéril en un modelo de lesión hepática.Estos hallazgos proporcionaron un mecanismo potencial para los bien conocidos efectos inmunosupresores de la nutrición parenteral ). Si bien la infusión parenteral de aminoácidos como terapéutico puede ser beneficioso para limitar la inflamación estéril temprano en el curso de la pancreatitis, queda por investigarse. Finalmente, nosotros y otros hemos identificado que el hidroxibutirato, un intermediario clave en la oxidación de ácidos grasos, suprime la señalización de NFF en macrófagos (75); Recientemente sometido trabajo de nuestro laboratorio identifica el-hidroxibutiratoproducción está aumentado en TLR4 o TLR9 primaria primario macrófagos y que exógenos-hidroxibutiratos suprime NF-B inducción, NLRP3 inflammasome expresión, y inflammasome mediada IL-1 liberación. Adicionalmente, se demuestra que estos efectos están mediados por el receptor de superficie celular-hidroxibutirato GPR109a. Demostramos además que la suplementación de hidroxibutirato puede suprimir la activación de NF-B en macrófagos de tejido in vivo y proteger contra la pancreatitis aguda experimental y la hepatitis inducida por fármacos con dependencia de GPR109a. Por otra parte GPR109a tiene función endógena en la limitación de la inflamación estéril y la lesión del tejido inexperimental pancreatitis. En conjunto, estos hallazgos sugieren que la supresión de la -oxidación puede promover la lesión pancreática TLR4, TLR9 señales NF-κ BLactato, BHB, AspartateGPR81, GPR109a, NR2A NLRP3 inflammasome
Fig. 3. La retroalimentación del receptor del metabolito suprime la respuesta inmune innata pancreatitis inactiva. La estimulación de los macrófagos con TLR4 y ligandos TLR9 induce la producción y liberación de lactato, hidroxibutirato y aspartato. Estos metabolitos funcionan como ligandos activadores de los receptores de superficie celular GPR-81 (GPR) 81, GPR109a y NR2A, respectivamente, y suponen la NF inducida por TLR -B activación, así como NLRP3 inflammasomeactivation.
 individuos susceptibles limitando producción de -hidroxibutirato y por lo tanto insuficiente activación de una ruta negativa reguladora de las respuestas inflamatorias estériles (Fig. 3) .Future Directions The NLRP3 inflammasome ha sido reconocido por un número de años para ser un determinante importante de la inflamación estéril en muchas enfermedades, incluyendo la pancreatitis. La atención reciente se ha centrado en el papel exacto de cada uno de los componentes de la inflamación, y su necesidad celular. La identificación de los reguladores de la maquinaria de inflamación ha sido también un área muy activa y ha revelado múltiples conexiones entre la activación de los inflammasomas, los factores de transcripción inducidos por la hipoxia y los receptores de los metabolitos. Los receptores metabólicos son dianas terapéuticas particularmente prometedoras en la limitación de la lesión tisular inmunomediada en la pancreatitis (Fig. 3). El papel de inflamasome componentes y efectores de tipos de células infibrogénicas y en las poblaciones de células inmunes en pancreatitis crónica y en las células malignas y tumor asociado a las poblaciones celulares en el cáncer de páncreas siguen siendo extensivamente interrogated.