Articulo de referencia

Interleucina 6

La interleucina 6 ( IL-6 ) es una interleucina que actúa como citocina proinflamatoria y como mioquina antiinflamatoria . En humanos, está codificada por el gen IL6 . [ 5 ] Adem...

La interleucina 6 ( IL-6 ) es una interleucina que actúa como citocina proinflamatoria y como mioquina antiinflamatoria . En humanos, está codificada por el gen IL6 . [ 5 ]

Además, los osteoblastos secretan IL-6 para estimular la formación de osteoclastos . Las células del músculo liso en la túnica media de muchos vasos sanguíneos también producen IL-6 como citocina proinflamatoria . El papel de la IL-6 como mioquina antiinflamatoria está mediado por sus efectos inhibidores sobre el TNF y la IL-1 , y por la activación de la IL-1ra y la IL-10 .

Hay algunas evidencias preliminares de que la IL-6 puede usarse como un marcador inflamatorio para la infección grave por COVID-19 con mal pronóstico, en el contexto de la pandemia de coronavirus más amplia . [ 6 ]

Función

Sistema inmunitario

La IL-6 es secretada por los macrófagos en respuesta a moléculas microbianas específicas, denominadas patrones moleculares asociados a patógenos ( PAMP ). Estos PAMP se unen a un importante grupo de moléculas de detección del sistema inmunitario innato , llamadas receptores de reconocimiento de patrones (PRR), incluidos los receptores tipo Toll ( TLR ). Estos se encuentran en la superficie celular y en los compartimentos intracelulares e inducen cascadas de señalización intracelular que dan lugar a la producción de citocinas inflamatorias. La IL-6 es un importante mediador de la fiebre y de la respuesta de fase aguda .

La IL-6 es responsable de estimular la síntesis de proteínas de fase aguda, así como la producción de neutrófilos en la médula ósea . Favorece el crecimiento de las células B y es antagónica a las células T reguladoras .

Metabólico

Es capaz de atravesar la barrera hematoencefálica [ 7 ] e iniciar la síntesis de PGE2 en el hipotálamo , modificando así el punto de ajuste de la temperatura corporal. En el músculo y el tejido adiposo, la IL-6 estimula la movilización de energía, lo que conduce a un aumento de la temperatura corporal . A 4  °C, tanto el consumo de oxígeno como la temperatura central fueron menores en ratones IL-6 -/- en comparación con ratones de tipo silvestre, lo que sugiere una menor termogénesis inducida por el frío en ratones IL-6 -/- . [ 8 ]

En ausencia de inflamación, entre el 10 y el 35 % de la IL-6 circulante puede provenir del tejido adiposo. [ 9 ] La IL-6 es producida por los adipocitos y se cree que es una razón por la cual los individuos obesos tienen niveles endógenos más altos de PCR . [ 10 ] La IL-6 puede ejercer una supresión tónica de la grasa corporal en ratones maduros, dado que la eliminación del gen de la IL-6 causa obesidad de inicio maduro. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] Además, la IL-6 puede suprimir la masa de grasa corporal a través de efectos a nivel del SNC. [ 11 ] El efecto antiobesidad de la IL-6 en roedores se ejerce a nivel del cerebro, presumiblemente el hipotálamo y el rombencéfalo . [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] Por otro lado, la trans-señalización central mejorada de IL-6 puede mejorar la homeostasis de la energía y la glucosa en la obesidad [ 17 ] La trans-señalización implica que una forma soluble de IL-6R (sIL-6R) que comprende la porción extracelular del receptor puede unirse a IL-6 con una afinidad similar a la del IL-6R unido a la membrana. El complejo de IL-6 y sIL-6R puede unirse a gp130 en células que no expresan IL-6R y que no responden a IL-6. [ 17 ]

Estudios en animales de experimentación indican que la IL-6 en el SNC media parcialmente la supresión de la ingesta de alimentos y el peso corporal ejercida por la estimulación del receptor del péptido similar al glucagón-1 (GLP-1) . [ 18 ]

Fuera del SNC, parece que la IL-6 estimula la producción de GLP-1 en el páncreas endocrino y el intestino. [ 19 ] La amilina es otra sustancia que puede reducir el peso corporal y que puede interactuar con la IL-6. La producción de IL-6 inducida por la amilina en el hipotálamo ventromedial (HVM) es un posible mecanismo por el cual el tratamiento con amilina podría interactuar con la señalización de la leptina en el HVM para aumentar su efecto en la pérdida de peso. [ 20 ]

Se supone que la interleucina 6 en el hígado activa la expresión del homólogo del gen de longevidad humana mINDY mediante la unión a su receptor IL-6, lo que se asocia con la activación del factor de transcripción STAT3 (que se une al sitio de unión en el promotor de mIndy) y, por lo tanto, con el aumento de la captación de citrato y la lipogénesis hepática. [ 21 ] [ 22 ]

Sistema nervioso central

Se ha demostrado que la IL-6 administrada por vía intranasal mejora la consolidación de los recuerdos emocionales asociados al sueño. [ 23 ]

Existen indicios de interacciones entre GLP-1 e IL-6 en varias partes del cerebro. Un ejemplo son los núcleos parabraquiales del puente troncoencefálico , donde GLP-1 aumenta los niveles de IL-6 [ 24 ] [ 25 ] y donde IL-6 ejerce un marcado efecto antiobesidad. [ 26 ]

Función como mioquina

La IL-6 también se considera una mioquina , una citocina producida por el músculo, cuyos niveles aumentan en respuesta a la contracción muscular. [ 27 ] Aumenta significativamente con el ejercicio y precede a la aparición de otras citocinas en la circulación. Durante el ejercicio, se cree que actúa de forma similar a una hormona para movilizar sustratos extracelulares y/o aumentar su suministro. [ 28 ]

Al igual que en los humanos, parece haber un aumento en la expresión de IL-6 en el músculo activo y en la concentración plasmática de IL-6 durante el ejercicio en roedores. [ 29 ] [ 30 ] Estudios en ratones con el gen IL-6 inactivado indican que la falta de IL-6 en ratones afecta la función del ejercicio. [ 9 ]

Se ha demostrado que la reducción de la obesidad abdominal mediante el ejercicio en adultos humanos puede revertirse con el anticuerpo bloqueador del receptor de IL-6, tocilizumab . Junto con los hallazgos de que la IL-6 previene la obesidad, estimula la lipólisis y se libera del músculo esquelético durante el ejercicio, el hallazgo del tocilizumab indica que la IL-6 es necesaria para que el ejercicio reduzca la masa del tejido adiposo visceral. [ 31 ] El hueso podría ser otro órgano afectado por la IL-6 inducida por el ejercicio, dado que se ha informado que la interleucina 6 derivada del músculo aumenta la capacidad de ejercicio mediante la señalización en los osteoblastos. [ 32 ]

La IL-6 tiene amplias funciones antiinflamatorias en su papel de mioquina . La IL-6 fue la primera mioquina que se descubrió que se secretaba al torrente sanguíneo en respuesta a las contracciones musculares. [ 33 ] El ejercicio aeróbico provoca una respuesta sistémica de citoquinas, que incluye, por ejemplo, IL-6, el antagonista del receptor de IL-1 (IL-1ra) e IL-10. La IL-6 se descubrió fortuitamente como mioquina debido a la observación de que aumentaba de forma exponencial proporcional a la duración del ejercicio y a la cantidad de masa muscular involucrada en el ejercicio. Se ha demostrado consistentemente que la concentración plasmática de IL-6 aumenta durante el ejercicio muscular. Este aumento va seguido de la aparición de IL-1ra y de la citoquina antiinflamatoria IL-10. En general, la respuesta de las citoquinas al ejercicio y a la sepsis difiere con respecto al TNF-α. Por lo tanto, la respuesta de las citoquinas al ejercicio no está precedida por un aumento en el TNF-α plasmático. Tras el ejercicio, la concentración basal de IL-6 en plasma puede aumentar hasta 100 veces, aunque los incrementos menos pronunciados son más frecuentes. El aumento de IL-6 en plasma inducido por el ejercicio se produce de forma exponencial y el nivel máximo de IL-6 se alcanza al finalizar el ejercicio o poco después. La magnitud del aumento de IL-6 en plasma inducido por el ejercicio depende de la combinación del tipo, la intensidad y la duración del ejercicio. [ 34 ]

La IL-6 se había clasificado previamente como una citocina proinflamatoria. Por lo tanto, inicialmente se pensó que la respuesta de IL-6 inducida por el ejercicio estaba relacionada con el daño muscular. [ 35 ] Sin embargo, se ha evidenciado que el ejercicio excéntrico no se asocia con un mayor aumento de IL-6 plasmática que el ejercicio que implica contracciones musculares concéntricas "no dañinas". Este hallazgo demuestra claramente que el daño muscular no es necesario para provocar un aumento de IL-6 plasmática durante el ejercicio. De hecho, el ejercicio excéntrico puede resultar en un pico tardío y una disminución mucho más lenta de IL-6 plasmática durante la recuperación. [ 34 ]

Estudios recientes han demostrado que las vías de señalización ascendentes y descendentes de la IL-6 difieren notablemente entre miocitos y macrófagos. A diferencia de la señalización de la IL-6 en macrófagos, que depende de la activación de la vía de señalización NFκB, la expresión intramuscular de IL-6 está regulada por una red de cascadas de señalización, incluyendo las vías Ca2 + / NFAT y glucógeno/ p38 MAPK . Por lo tanto, cuando la IL-6 señaliza en monocitos o macrófagos, genera una respuesta proinflamatoria, mientras que la activación y señalización de la IL-6 en el músculo es totalmente independiente de una respuesta previa al TNF o de la activación de NFκB, y tiene un efecto antiinflamatorio. [ 36 ]

La IL-6, entre un número creciente de otras mioquinas identificadas recientemente, sigue siendo un tema importante en la investigación de las mioquinas. Aparece en el tejido muscular y en la circulación durante el ejercicio en niveles hasta cien veces superiores a los basales, como se ha señalado, y se considera que tiene un efecto beneficioso sobre la salud y el funcionamiento del organismo cuando se eleva en respuesta al ejercicio físico . [ 37 ]

Receptor

La IL-6 transmite señales a través de un complejo receptor de citocinas de tipo I en la superficie celular, compuesto por la cadena IL-6Rα ( CD126 ), que se une al ligando, y el componente transductor de señales gp130 (también llamado CD130). CD130 es el transductor de señales común para varias citocinas, incluyendo el factor inhibidor de la leucemia (LIF), el factor neurotrófico ciliar , la oncostatina M , la IL-11 y la cardiotrofina-1 , y se expresa de forma casi ubicua en la mayoría de los tejidos. En contraste, la expresión de CD126 está restringida a ciertos tejidos. Cuando la IL-6 interactúa con su receptor, activa las proteínas gp130 e IL-6R para formar un complejo, activando así el receptor. Estos complejos reúnen las regiones intracelulares de gp130 para iniciar una cascada de transducción de señales a través de ciertos factores de transcripción , las quinasas Janus (JAK) y los transductores y activadores de la transcripción ( STAT ). [ 38 ]

La IL-6 es probablemente la citocina mejor estudiada que utiliza gp130 , también conocida como transductor de señal de IL-6 (IL6ST), en sus complejos de señalización. Otras citocinas que señalizan a través de receptores que contienen gp130 son la interleucina 11 (IL-11), la interleucina 27 (IL-27), el factor neurotrófico ciliar (CNTF), la cardiotrofina-1 (CT-1), la citocina similar a la cardiotrofina (CLC), el factor inhibidor de la leucemia (LIF), la oncostatina M (OSM) y la proteína similar a la interleucina 6 del herpesvirus asociado al sarcoma de Kaposi (KSHV-IL6). [ 39 ] Estas citocinas se conocen comúnmente como citocinas similares a la IL-6 o citocinas que utilizan gp130. [ 40 ]

Además del receptor unido a la membrana, se ha purificado una forma soluble de IL-6R (sIL-6R) a partir de suero y orina humanos. Muchas células neuronales no responden a la estimulación por IL-6 sola, pero la diferenciación y supervivencia de las células neuronales pueden estar mediadas por la acción de sIL-6R. El complejo sIL-6R/IL-6 puede estimular el crecimiento de neuritas y promover la supervivencia de las neuronas y, por lo tanto, puede ser importante en la regeneración nerviosa mediante la remielinización.

Interacciones

Se ha demostrado que la interleucina-6 interactúa con el receptor de interleucina-6 , [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] la glicoproteína 130 , [ 44 ] y la galectina-3 . [ 45 ]

Existe una considerable superposición funcional e interacción entre la sustancia P (SP), el ligando natural del receptor de neuroquinina tipo 1 (NK1R, un mediador de la actividad inmunomoduladora) y la IL-6.

Papel en la enfermedad

La IL-6 estimula los procesos inflamatorios y autoinmunes en muchas enfermedades como la esclerosis múltiple , [ 46 ] el trastorno del espectro de la neuromielitis óptica (NMOSD), [ 46 ] la diabetes , [ 47 ] la aterosclerosis , [ 48 ] el cáncer gástrico , [ 49 ] la depresión , [ 50 ] la enfermedad de Alzheimer , [ 51 ] el lupus eritematoso sistémico , [ 52 ] el mieloma múltiple , [ 53 ] el cáncer de próstata , [ 54 ] la enfermedad de Behçet , [ 55 ] la artritis reumatoide , [ 56 ] y la hemorragia intracerebral. [ 57 ]

Por lo tanto, existe interés en desarrollar agentes anti-IL-6 como terapia contra muchas de estas enfermedades. [ 58 ] [ 59 ] El primero de ellos es tocilizumab , que ha sido aprobado para la artritis reumatoide , [ 60 ] la enfermedad de Castleman [ 61 ] y la artritis idiopática juvenil sistémica . [ 62 ] Otros están en ensayos clínicos. [ 63 ] Se ha observado que la inactivación genética de ZCCHC 6 suprime la expresión de IL-6 y reduce la gravedad de la osteoartritis experimental en ratones. [ 64 ] Se ha informado que algunas moléculas pequeñas derivadas de plantas, como la buteína, inhiben la expresión de IL-6 en condrocitos humanos estimulados con IL-1β. [ 65 ]

Enfermedades hepáticas

Dado que la IL-6 es una molécula pleiotrópica bien conocida, desempeña un doble papel en la patogénesis de las enfermedades hepáticas. Si bien es necesaria para promover la regeneración hepática , [ 66 ] la IL-6 también es un marcador altamente reconocido de inflamación sistémica y su asociación con la mortalidad en enfermedades hepáticas ha sido reportada por múltiples estudios. [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] En pacientes con hepatitis alcohólica grave , la IL-6 mostró la elevación más robusta entre las citocinas inflamatorias en comparación con los controles sanos, con un aumento adicional en los no supervivientes. En estos pacientes, la IL-6 fue un predictor de mortalidad a corto plazo (28 y 90 días). [ 71 ]

Artritis reumatoide

El primer tratamiento anti-IL-6 aprobado por la FDA fue para la artritis reumatoide.

Cáncer

La terapia anti-IL-6 se desarrolló inicialmente para el tratamiento de enfermedades autoinmunes , pero debido al papel de la IL-6 en la inflamación crónica, el bloqueo de la IL-6 también se evaluó para el tratamiento del cáncer. [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] Se observó que la IL-6 desempeñaba funciones en la regulación del microambiente tumoral, [ 75 ] [ 74 ] la producción de células similares a células madre de cáncer de mama , [ 76 ] la metástasis a través de la regulación negativa de la E-cadherina, [ 77 ] y la alteración de la metilación del ADN en el cáncer oral. [ 78 ]

Los pacientes con cáncer avanzado/ metastásico tienen niveles más altos de IL-6 en la sangre. [ 79 ] Un ejemplo de esto es el cáncer de páncreas , donde se ha observado una elevación de IL-6 en pacientes que se correlaciona con bajas tasas de supervivencia. [ 80 ]

Enfermedades

Enterovirus 71

Los niveles elevados de IL-6 se asocian con el desarrollo de encefalitis en niños y en modelos de ratones inmunodeficientes infectados con Enterovirus 71. Este virus altamente contagioso normalmente causa una enfermedad más leve llamada enfermedad de manos, pies y boca, pero en algunos casos puede provocar encefalitis potencialmente mortal. Los pacientes con EV71 que presentan un polimorfismo genético específico en IL-6 también parecen ser más susceptibles a desarrollar encefalitis.

Modificaciones epigenéticas

Se ha demostrado que la IL-6 conduce a varias enfermedades neurológicas a través de su impacto en la modificación epigenética dentro del cerebro. [ 81 ] [ 82 ] La IL-6 activa la vía de la fosfoinositida 3-quinasa (PI3K), y un objetivo posterior de esta vía es la proteína quinasa B (PKB) (Hodge et al., 2007). La PKB activada por IL-6 puede fosforilar la señal de localización nuclear en la ADN metiltransferasa-1 (DNMT1). [ 83 ] Esta fosforilación causa el movimiento de DNMT1 al núcleo, donde puede ser transcrita. [ 83 ] DNMT1 recluta otras DNMT, incluidas DNMT3A y DNMT3B, que, como complejo, reclutan HDAC1 . [ 82 ] Este complejo añade grupos metilo a las islas CpG en los promotores de genes, reprimiendo la estructura de la cromatina que rodea la secuencia de ADN e inhibiendo que la maquinaria transcripcional acceda al gen para inducir la transcripción. [ 82 ] Por lo tanto, el aumento de IL-6 puede hipermetilar secuencias de ADN y, posteriormente, disminuir la expresión génica a través de sus efectos sobre la expresión de DNMT1. [ 84 ]

Esquizofrenia

Se ha propuesto que la inducción de modificación epigenética por IL-6 es un mecanismo en la patología de la esquizofrenia a través de la hipermetilación y represión del promotor GAD67 . [ 82 ] Esta hipermetilación podría conducir a la disminución de los niveles de GAD67 observada en el cerebro de personas con esquizofrenia. [ 85 ] GAD67 podría estar implicado en la patología de la esquizofrenia a través de su efecto sobre los niveles de GABA y las oscilaciones neuronales . [ 86 ] Las oscilaciones neuronales ocurren cuando las neuronas GABAérgicas inhibitorias se activan sincrónicamente y causan la inhibición de múltiples neuronas excitatorias diana al mismo tiempo, lo que conduce a un ciclo de inhibición y desinhibición. [ 86 ] Estas oscilaciones neuronales están alteradas en la esquizofrenia, y estas alteraciones podrían ser responsables tanto de los síntomas positivos como negativos de la enfermedad. [ 87 ]

Envejecimiento

La IL-6 se encuentra comúnmente en los factores del fenotipo secretor asociado a la senescencia (SASP) secretados por las células senescentes (un tipo de célula tóxica que aumenta con el envejecimiento ). [ 88 ] [ 89 ] La invasividad del cáncer (una enfermedad que aumenta con la edad) se promueve principalmente a través de las acciones de los factores SASP metaloproteinasa , quimiocina , IL-6 e interleucina 8 (IL-8). [ 90 ] [ 88 ] La IL-6 y la IL-8 son las características más conservadas y robustas del SASP. [ 91 ]

Síndromes mielodisplásicos

Se observó una sobreexpresión del receptor de IL-6 en pacientes con SMD de alto riesgo. La inhibición de la vía de señalización de IL-6 puede mejorar significativamente la clonogenicidad de las células madre y progenitoras hematopoyéticas (CMPH) de SMD, pero tiene un efecto indetectable en las CMPH normales. [ 74 ]

Depresión y trastorno depresivo mayor

Los efectos epigenéticos de la IL-6 también se han implicado en la patología de la depresión . Los efectos de la IL-6 en la depresión están mediados por la represión de la expresión del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) en el cerebro; DNMT1 hipermetila el promotor del BDNF y reduce los niveles de BDNF. [ 92 ] La función alterada del BDNF se ha implicado en la depresión, [ 93 ] lo que probablemente se deba a la modificación epigenética tras la regulación positiva de la IL-6. [ 92 ] El BDNF es un factor neurotrófico implicado en la formación, densidad y morfología de las espinas en las neuronas. [ 94 ] Por lo tanto, la regulación negativa del BDNF puede causar una disminución de la conectividad en el cerebro. La depresión se caracteriza por una conectividad alterada, en particular entre la corteza cingulada anterior y varias otras áreas límbicas, como el hipocampo . [ 95 ] La corteza cingulada anterior es responsable de detectar incongruencias entre la expectativa y la experiencia percibida. [ 96 ] Por lo tanto, la conectividad alterada de la corteza cingulada anterior en la depresión puede causar emociones alteradas después de ciertas experiencias, lo que lleva a reacciones depresivas. [ 96 ] Esta conectividad alterada está mediada por IL-6 y su efecto en la regulación epigenética del BDNF. [ 92 ]

Datos preclínicos y clínicos adicionales sugieren que la sustancia P (SP) y la IL-6 podrían actuar en conjunto para promover la depresión mayor. La SP, un neurotransmisor-citoquina híbrido, se cotransmite con el BDNF a través del circuito paleoespinotalámico desde la periferia con colaterales hacia áreas clave del sistema límbico. Sin embargo, tanto la IL-6 como la SP atenúan la expresión de BDNF en regiones cerebrales asociadas con el afecto negativo y la memoria. Tanto la SP como la IL-6 relajan las uniones estrechas de la barrera hematoencefálica, de modo que los efectos observados en experimentos de resonancia magnética funcional (RMf) con estas moléculas podrían ser una mezcla bidireccional de efectos neuronales, gliales, capilares, sinápticos, paracrinos o endocrinos. A nivel celular, se ha observado que la SP aumenta la expresión de interleucina-6 (IL-6) a través de las vías de la MAP quinasa PI-3K, p42/44 y p38. Los datos sugieren que la translocación nuclear del NF-κB regula la sobreexpresión de IL-6 en células estimuladas por SP. [ 97 ] Esto es de interés clave ya que: 1) un metaanálisis indica una asociación entre el trastorno depresivo mayor, la proteína C reactiva y las concentraciones plasmáticas de IL6, [ 98 ] 2) los antagonistas de NK1R [cinco moléculas] estudiados por 3 grupos independientes en más de 2000 pacientes de 1998 a 2013 validan el mecanismo como un antidepresivo totalmente efectivo y dependiente de la dosis, con un perfil de seguridad único. [ 99 ] [ 100 ] (ver Resumen de NK1RA en la depresión mayor) , 3) la observación preliminar de que las concentraciones plasmáticas de IL6 están elevadas en pacientes deprimidos con cáncer, [ 101 ] y 4) los NK1RA selectivos pueden eliminar el aumento de la secreción de IL-6 inducido por el estrés endógeno SP en estudios preclínicos. [ 102 ] Estos y muchos otros informes sugieren que probablemente se justifique un estudio clínico de un antagonista biológico o farmacológico neutralizador de IL-6 en pacientes con trastorno depresivo mayor, con o sin enfermedades inflamatorias crónicas concomitantes; que la combinación de NK1RA y bloqueadores de IL-6 puede representar un nuevo enfoque, potencialmente biomarcador, para la depresión mayor y posiblemente el trastorno bipolar .

El anticuerpo IL-6 sirukumab se sometió a ensayos clínicos para el tratamiento coadyuvante del trastorno depresivo mayor entre 2015 y 2018, [ 103 ] pero esta investigación se ha interrumpido. [ 104 ]

Asma

La obesidad es un factor de riesgo conocido en el desarrollo de asma grave. Datos recientes sugieren que la inflamación asociada a la obesidad, potencialmente mediada por la IL-6, desempeña un papel en la aparición de una función pulmonar deficiente y un mayor riesgo de sufrir exacerbaciones del asma. [ 105 ]

superfamilia de proteínas

La interleucina es el principal miembro de la superfamilia IL-6 ( Pfam PF00489 ), que también incluye G-CSF , IL23A y CLCF1 . Una versión viral de IL6 se encuentra en el herpesvirus asociado al sarcoma de Kaposi . [ 106 ]

Véase también

  • Ziltivekimab , un anticuerpo monoclonal totalmente humano contra la interleucina 6.

Referencias

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