4. Carlos Cañas. Patogénesis del lupus

Patogénesis del Lupus Eritematoso Sistémico

Carlos Alberto Cañas Dávila, MDFundación Valle del Lili - Cali

Patogénesis

• Factores genéticos• Factores ambientales• Factores hormonales • Factores inmunológicos

Factores genéticos

• Agregación Familiar: 5-13%

• Concordancia en gemelos monocigóticos: 25-58%

• Concordancia en gemelos dicigóticos y hermanos no gemelos: 2-5%.

• Rara vez asociación con deficiencia de un solo gen• Deficiencia hereditaria de C1q • Mutación homocigótica del gen TRAP• Mutación en el gen TREX-1• Deficiencias de otros componentes del sistema del complemento (C4)

• Más común es la combinación de variantes de varios genes

Factores genéticos – enfermedad monogénica

Deficiencia hereditaria C1q (OMIM 613652)• Enfermedad recesiva – características de LES + autoanticuerpos• Riesgo de infección por gérmenes encapsulados Streptococcus pneumoniae.• Mutaciones en C1qA, C1qB o C1qC - Cromosoma 1p – 12 descritas• Deficiencia en depuración de detritus celulares • No hay inhibición en la producción de IFN-α por pDC• Aumento de células B B1 auto-reactivas

Sellar et al. Biochem. J 1991; 274:481–490Lood et al. Arthritis Rheum 2009; 60:3081–3090

Santer et al. J. Immunol. 2010; 185:4738–4749

Factores genéticos – enfermedad monogénica

Mutación homocigótica del gen TRAP • Espondiloencondrodisplasia con disregulación inmune (SPENCDI)• OMIM 607944: Es una displasia esquelética rara asociada con

malformaciones del SNC y manifestaciones autoinmunes • 24 casos reportados muestran mutación homocigótica del gen

TRAP (Fosfatasa ácida tartrato resistente)- de alta expresión en osteoclastos y CD.

Briggs et al. Nat Genet 2011; 43:127–131Lausch et al. Nat Genet 2011; 43:132–137

Factores genéticos – enfermedad monogénica

Síndrome de Aicardi-Goutiere• OMIM 225750: atrofia cerebral severa con calcificaciones ganglio basales y

presencia de signos inflamatorios de linfocitosis crónica en el LCR con elevación de IFN-α.

• Mutaciones homocigóticas o heterocigóticas en el gen TREX1 (Three prime repair exonuclease 1)

• Mutaciones de TREX1 raras se encuentran hasta en el 2% de pacientes con LES. Lee-Kirsch et al. Nat Genet 2007;39:1065–1067

Namjou et al.Genes Immun 2011; 12:270–79Crow et al. Nat Genet 2006; 38:910–916

Factores genéticos – enfermedad monogénica

Factores genéticos – enfermedad monogénica

Deficiencia de C4• C4

• lo codifican dos loci A y B• Polimórfico• Raro: C4A *QO,C4B*QO haplotipo doble

nulo

• ↓ eliminación de LB auto-reactivos• ↓ depuración de complejos inmunes• Asociación de desequilibrio con genes

HLA

Tsokos GC. N Engl J Med 2011: 365:2110-2121

Factores genéticos – enfermedad poligénica

• Condición más probable• Genes asociados:

• Función de CD – firma de interferón• Función de LT y señalización • Función de LB y señalización• Procesamiento de CI e inmunidad

innata• Apoptosis, ciclo celular• Regulación transcripcional• Otros, algunos no codificantes

Susceptibilidad genética1. Genes HLA II – Autoanticuerpos • HLA – DR3 · HLA – DQB1 · HLA – DR4

• HLA – DR2 · HLA – DQ6 · HLA – DPB1

• HLA – DR4 · HLA – DR7

• HLA – DR3 · HLA – DR2 · HLA – B8

Acs Anti DNA

Anti Ro(SSA) – Anti La(SSB)

Acs Anti Sm – RNP

Factores genéticos HLA-DR

Factores genéticos - Complemento

Factores genéticos – Fc gamma R

Factores genéticos – C3biR (CR3 - CD11b/CD18)

• Se encuentra en PMN, NKC, monocitos/macrófagos

• Reconoce ICAM-1 como moléulca de adhesión

• Reconoce C3bi unido a detritus celulares, induciendo fagocitosis

• Gen ITGAM lo codifica (16p)• Variaciones del gen ITGAM asociadas a

lES (Ej. Rs1143679): resulta en disfunción de CR3

Fagerholm SC, et al. Lupus 2013;22:657-663

– Identificados inicialmente en Drosophila

– Dominio intracitoplasmático similar a IL-1R

– 13 miembros:– TLR1 a TLR9 conservados en

humanos y ratones– TLR10 expresado en humanos – TLR11 a TLR13 expresado en ratones

Factores genéticos – TLR

Expresados en:• células del sistema inmune

• Monocitos• Macrófagos• Células dendríticas• Células B

• células no inmunes • Células epiteliales• Células endoteliales• Fibroblastos

Factores genéticos – TLR

• Reconoce LPS de:• Cadida albicans• Trypanosoma• Mouse mammary tumor virus (MMTV) • Virus sincital respiratorio

• Se activa por moléculas endógenas• HSP60, HSP70, y HSP gp96• Fibrinógeno• Acido hialurónico• Heparan sulfato• LDL oxidado• Amiloide-β• Niquel

Factores genéticos – TLR 4

• TLR2 reconoce peptidoglicanos, lipoproteínas y ácido lipoteicoico de bacterias Gram negativas, lipoarabinomannan de micobacterias

• TLR5 reconoce flagelinas de bacterias móviles• TLR11 reconoce profilinas de Toxoplasma gondii

TLR 2, TLR 5, TLR 11

• TLR3 reconoce dsRNA de West Nile virus y del virus de la encefalomiocarditis, elementos de la síntesis de los interferones tipo I

• TLR7 y TLR8 detectan ssRNA viral, activan IRF3 y IRF7• TLR9 reconoce:

• Motivos CpG (citocina-fosfato- guanina) de bacterias y virus: induce producción de citoquinas inflamatorias

• Trampas extracelulares de neutrófilos (NET)

TLR3, TLR7, TLR8, TLR9 (endosomales)

• In vitro• CpG: de acción de linfocitos B• CPG: acción de linfocitos B de ptes con LES

• Modelos animales con susceptibilidad a LUPUS • CpG: producción de Anti-DNA

• En pacientes• Hay aumento de la expresión de TLR-9 en monocitos

Leadbetter EA et al. Nature 2002;416:603-607Marshak-Rothstein A et al. J Endotoxin Res 2004;10: 247-251

CpG-TLR-9 en LES

Patogénesis

• Factores genéticos• Factores ambientales• Factores hormonales • Factores inmunológicos

Factores ambientales

• Infecciones (EBV)• Carga viral alta• Similitud con Antígeno nuclear 1 y autoantígeno Ro• Inabilidad de LT CD8+ para control de la infección

Tsokos GC, et al. J Immunol 1983; 131:1797-1801• Factores dietarios• Medicamentos• Luz UV• Stress

• Dietas• Obesidad• Malnutrición:

• Anorexia• Cx. bariátrica

• Nutrición selectiva

Oeser A, et al. Arthritis Rheum 2005; 52: 3651–3659.Bach JF.N Engl J Med 2002;347:911-20.

• Luz ultravioleta• Poca exposición: deficiencia de vitamina D

– Exceso de exposición: apoptosis de queratinocitos

Cutolo M, Otsa K. Review: vitamin D, immunity and lupus.

Lupus 2008 17:6-10.

• Síndrome ASIA: autoimmune (autoinflammatory) syndrome induced by adjuvant (ASIA).• Piercing – trauma del cartílago

• Factores raciales - Efectos de migraciones

Cañas CA, Cañas F. Autoimmune Dis 2012;2012:784315.

• La epigenética es el estudio de los cambios inducidos en la expresión génica ocasionados principalmente por:

• Metilación del DNA

• Modificación de las histonas

• RNA de interferencia

Feinberg AP. Nature 2007; 447:433-440

Epigenética

Epigenética

Epigenética – metilación del DNA

• El estado de hipometilación esta relacionada con una cromatina “abierta”, con mayor accesibilidad a los factores de transcripción (Ej. AP-2, c-MYC, E2F, y NF-κB)

• Cambios podrían ser reversibles

• La metilación del DNA es catalizada por DNA metiltransferasas (DNMTs)

• La LUV produce demetilación del DNA con incremento de la producción de Interferon I.

• La hidralacina y la procainamida inhiben la DNMT1.

Lillycrop KA, et al. Br J Nutr 2008; 100: 278–282

Epigenética – metilación del DNA

• Hay cerca de 60 diferentes residuos de histonas• La modificationes son dinámicas• Hay al menos ocho tipos de modificación: acetilación, metilación,

fosforilación, ubiquitinación, sumolización, ADP-ribosilación, deiminación y prolin-isomerización

• Cambios inducen producción de autoanticuerpos (ej. Deiminación de histonas induce anticuerpos en LES)

• La histonas de los cuerpos apoptóticos y de las trampas NET son hiperacetiladas

• Anticuerpos anti-histonas, por modificaciones de histonas (antigénicas)

Epigenética – Modificación de histonas

miRNA Función Enfermedad

miR-101 Requerido para degradación del mRNA de ICOS (inducible T-cell co-stimulator)

Enfermedad “Lupus-like”

miRNA específico aún no determinado

Estabilidad y función de células T regulatorias

Enfermedad autoinmune sistémica fatal

miR-146a Regulación del TRAF6/IRAK-1, adaptadores requeridos para la acción del TNF-alfa y la interleuquina-1

Artritis reumatoide

miR-155 Targets MMP-3, regulates inflammatoryresponse

Artritis reumatoide

miR-132 Aún no determinada Artritis reumatoide

miR-16 Aún no determinada Artritis reumatoide

Numerosos miRNAs Aún no determinada Lupus eritematoso sistémico

Epigenética – RNA de interferencia

Cañas CA, et al. Autoimmunity 2016;49:1-11.

Metagenómica

Papel del microbioma intestinal en el LES• Simbiosis - co-evolución - homeostasis• Bacterias del intestino

• Un kilogramo• Muchas especies – genoma diverso - órgano vital• Funciones digestivas, metabólicas, inmunológicas

(estímulo y regulación de respuesta inmune a través de LT reg) y neurológicas

• Biodiversidad bacteriana• Control biológico de gérmenes patógenos• Un millón de genes (genoma humano: 25.000) -

“nuestro otro genoma”• Deben tener proporciones estables como

Firmicutes/BacterioidetesBlazer, Martin J. Missing Microbes: How the Overuse of Antibiotics Is Fueling Our Modern Plagues.

Henry Holt & Co Editors, 2014 Dunn, RobeThe Wild Life of Our Bodies: Predators, Parasites, and Partners That Shape Who We Are

Today. Harpen Collins Publishers, 2011Cañas CA. Carta de la salud 2016:236

• La reducción de la biodiversidad lleva a lo patológico• Obesidad• Diabetes mellitus• Asma• Dermatitis atópica• Rinitis alérgica• AR - LES

Metagenómica

LES • ↓ No. de colonias y ↓ en la

relación Firmicutes/Bacterioidetes

• ↑ activación linfocitaria y diferenciación a Th17

• Alteración del balance Treg/Th17/Th1

• ↑ crecimiento de gérmenes con estructuras que tienen receptores celulares sobreexpresados (Ej. LPS)

• ↑ INF-alfa• Causas: higiene – antibióticos• H. pylori: regulador. Su

ausencia: ↑riesgo de LES?

Metagenómica

Patogénesis

• Factores genéticos• Factores ambientales• Factores hormonales • Factores inmunológicos

Factores hormonales

• ♀>♂10:1• En murinos, la administración de andrógenos o antiestrógenos:

protección contra la enfermedad • Hombres con LES:

• Metabolizan la testosterona más rápido• Los metabolitos de estrógenos persisten durante más tiempo

• La hiperprolactinemia favorece el desarrollo de autoinmunidad • “Dosis de cromosoma X”

• Liu K1, et al. X Chromosome Dose and Sex Bias in Autoimmune Diseases: Increased Prevalence of 47,XXX in Systemic Lupus Erythematosus and Sjögren's Syndrome. Arthritis Rheumatol. 2016 May;68(5):1290-30

Patogénesis

• Factores genéticos• Factores ambientales• Factores hormonales • Factores inmunológicos

Factores inmunológicos

Factores inmunológicos – TCR/complejo CD3

• TCR/complejo CD3 reconoce antígenos y envía señal IC

• En LES se reemplaza 70-KD CD-ζ y ZAP-70 (ζ associated protein) por FcRγ y Syc (spleen tyrosine Kinase)

• Señal de activación más activa

• ↑Calcio intracelular• Se promueve la translocación

de CaMK4 al núcleo

• ↓ IL-2• ↓ actividad de LT citotóxico• ↑ riesgo de infecciones• ↓ apoptosis - ↑ longevidad de LT

auto-reactivo

• ↑IL-17• Producida principalmente por LT

CD4+ TH17• IL proinflamatoria• Producido por células CD4+ T, CD8+ T,

CD3+CD4−CD8−T cells• Reclutamiento de LT en tejidos por

inducción de quemoquinas (IL-8, MCP-1)

• Induce NETosis

Factores inmunológicos – IL-17

Ohl K, Tenbrock K. J Biomed Biotech 2011, Article ID 432595

Nalbandiana. Clin Exp Immunol 2009; 157: 209–215

Factores inmunológicos – IL-17

Factores inmunológicos - exceso de IFN de tipo I

• CDp • ↑ síntesis de IFN-I – hasta mil veces• TLR-7, TLR-9 e IRF-5 son constitutivas

• Se une a IFN-1R en el neutrófilo y lo estimula

• LL-37 (péptido antimicrobial de la familia de las catelicidinas) se expresa en la membrana, estimula la producción de autoanticuerpos

• ↑ apoptosis de PMN – NETosis• ↑ producción de trampas NET (Neutrophil

extracellular traps) reconocidas por TLR-9• Modificación de histonas en trampas NET

Visibles al sistema inmune

Criptogénicos

Información genética presente pero no la proteína (Retrovirus endógenos)

Proteína ancestral que se vuelve visible al sistema inmune (Teoría atavística)

Factores inmunológicos - autoantígenos

Factores inmunológicos – autoanticuerpos patogénicos

Rahman A, Isenberg DA. NEJM 2008; 358:929-93

Factores inmunológicos – deficiencia en depuración detritus/CI

• DNAsa I• ↓ síntesis• Deficiente• Acs. Anti DNAasa

• FcƳR de baja afinidad• Deficiencia componentes del

complemento• C1q, C3b, C4 y receptores

• PCR, Pentraxina 3 (opsoninas)

Factores inmunológicos – deficiencia en depuración detritus/CI

Alteraciones de otras citoquinas en LES

• TNF-α• ↓ apoptosis de LT• ↑localmente en lesiones cutáneas• ↑ expresión de Ro

• LI-10• ↑ suero de pacientes con LES• En algunas circunstancias in vitro induce STAT-1 en la via del INF

• IL-6• Incremento en LES activo (renal, cerebral, piel)• Diferenciación de los LB – ↑ producción de anticuerpos• Anticuerpos contra IL-6R, inhibe autoinmunidad en NZB/W F1

• IL- 21• Producidos por LT CD4+• Papel en la activación de LB y diferenciación a célula plasmática• IL-21 puede ser antiinflamatorio e inhibe CD y estimula la producción de IL-10• Pacientes con LES tiene niveles altos de IL-21• Polimorfismos de IL-21R asociados a LES

• BAFF – APRIL• Citocinas de la familia TNF• Activación y proliferación de células B - Producción de anticuerpos• Niveles séricos anormales han sido observados en pacientes con LES• Valores séricos elevados de BAFF y APRIL se correlacionan con anti–ds DNA y actividad de la

enfermedad .• Además, polimorfismo genético de APRIL ha sido asociado a LES

Ohl K, Tenbrock K. J Biomed Biotech 2011, Article ID 432595Stohl W, et al. Arthritis Rheum 2003;48:3475-3486

Alteraciones de citoquinas en LES

Patogénesis

• Etapa clínica final: lesiones irreversible en los diferentes sistemas y órganos – causas de mortalidad

• Insuficiencia renal• Daño neuronal: secuelas diversas• Compromiso cardiaco-pulmonar• Compromiso de tubo digestivo• Compromiso de piel• Inmunoparálisis

• Inmunodeficiencia• Alteraciones en la reparación tisular.

• Cambios en el bioma intestinal – reversible en el futuro?

Conclusiones

LES• Enfermedad poligénica• Factores epigenéticos y metagenómicos la condicionan• Se desencadena una cadena compleja de eventos inmunológicos

aberrantes contra lo propio• Tiene una fase clínica reflejo de las alteraciones funcionales y

anatómicas dadas por la inflamación y la cicatrización• El conocimiento de su patogenia nos da herramientas para manejar

nuestro pacientes

Gracias