Respuesta de las células epiteliales intestinales al estrés del retículo endoplásmico en la enfermedad inflamatoria intestinal

Resumen

La etiología de la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), que engloba la enfermedad de Crohn (EC) y la colitis ulcerosa (CU), sigue siendo desconocida, pero implica interacciones complejas entre la respuesta inmune y factores genéticos, ambientales o microbianos, como los ácidos grasos de cadena corta (del inglés, SCFA). La respuesta de proteína desplegada (del inglés, UPR) es un mecanismo desencadenado por la acumulación de proteínas mal plegadas o desplegadas en el lumen del retículo endoplásmico (RE), una condición conocida como estrés del RE. Se relaciona con diversas enfermedades inflamatorias, incluida la EII, aunque los mecanismos subyacentes siguen siendo poco conocidos. El objetivo de este trabajo fue identificar nuevos mecanismos regulados por la UPR involucrados en el desencadenamiento o la perpetuación de la respuesta inflamatoria en la EII. Analizamos el perfil transcripcional de genes relacionados con la UPR en líneas celulares de adenocarcinoma colorrectal (Caco-2 y HT-29) expuestas a: 1) tapsigargina, un inductor químico de estrés de RE y 2) estímulos inflamatorios (flagelina, LPS). Para simular una respuesta inflamatoria en presencia de estrés de RE, utilizamos la combinación de ambos. Las células Caco-2 y HT-29 expuestas a flagelina aumentan la transcripción de genes inflamatorios, principalmente quimiocinas. Los genes más aumentados por el tratamiento con tapsigargina en las células epiteliales intestinales (del inglés, IEC) se relacionan con la UPR, reparación del epitelio y ligandos de NKG2D. Curiosamente, este tratamiento modula rutas de señalización relacionadas con el metabolismo. La señalización por TLRs y la UPR inducida químicamente potencian de forma sinérgica la respuesta inflamatoria de estas células, aumentando la transcripción, entre otros, de genes proinflamatorios y UPR, además de modular diversas rutas relacionadas con el metabolismo. Posteriormente evaluamos el perfil transcripcional de los genes previamente seleccionados en biopsias de colon de pacientes con CU y de controles sanos, encontrando un gran número de genes cuya expresión estaba alterada por el estrés de RE. Las biopsias de pacientes con CU activa aumentan la expresión, entre otros, de genes de reparación de tejidos, ligandos de NKG2D y coagulación; y reducen la de otros, como HMGCS2. Este gen fue analizado más detalladamente, y confirmamos que se modula transcripcionalmente por la UPR en líneas celulares de epitelio intestinal, y a nivel de proteína en el colon de pacientes con EII activa. Es poco probable que la inflamación ¿per se¿ sea la responsable, ya que encontramos niveles normales de HMGCS2 en la mucosa de pacientes con alta actividad inflamatoria. Tampoco parece que sea la microbiota, ya la expresión de HMGCS2 no se ve reducida en el modelo in vivo de colitis mediada por disbiosis que analizamos. Sin embargo, parece que el estrés del RE es suficiente para modular HMGCS2 en el colon, en un modelo in vivo de inducción de estrés del RE mediante inyección de tunicamicina. Funcionalmente, las células Caco-2 deficientes en HMGCS2 muestran alteraciones importantes en su tasa respiratoria máxima en ausencia de glucosa y presencia de butirato, y en la integridad de la monocapa epitelial que forman, lo que refleja que su función de barrera se encuentra también perjudicada. Nuestros datos muestran que, en líneas celulares intestinales humanas, la respuesta inflamatoria inducida por ligandos TLR se amplifica dramáticamente en presencia de estrés de RE. Hemos identificado nuevos genes y rutas reguladas por la UPR en el contexto de la EII. HMGCS2, un gen implicado en el metabolismo de los SCFAs, está modulado por la UPR en las IECs, y no se expresa en el epitelio intestinal de la mayoría de los pacientes con EII activa. La falta de HMGCS2 se asocia con un metabolismo y una función de barrera disfuncionales. Estos hallazgos podrían ser útiles para desarrollar tratamientos novedosos y más eficientes basados en la UPR para la EII.