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Enfermedad pulmonar intersticial
REVISIONES
Enfermedad pulmonar intersticial 87.503
Rafael Cuervo y José M. Palau Servicio de Medicina Interna II. Hospital Clínico Universitario San Carlos. Universidad Complutense. Madrid. España.
El estudio molecular de la fisiopatología de las enfermedades pulmonares intersticiales cobra especial interés en diversos estudios desarrollados en la última década. En dichos estudios parece destacar el papel de varias moléculas, como las citocinas (factor de transformación del crecimiento, factor de crecimiento derivado de plaquetas) y las integrinas en los procesos que llevan al desarrollo de una fibrosis pulmonar durante la evolución de una enfermedad pulmonar intersticial, así como se demuestra el importante papel que desempeña la angiotensina II en la estimulación de la secreción del factor de transformación del crecimiento por diversas células. Dichos estudios permiten plantear nuevos enfoques terapéuticos que, posiblemente, mejoren el mal pronóstico de estas enfermedades cuando han alcanzado la fase final de su evolución, la fibrosis pulmonar. Palabras clave: Fibrosis pulmonar. TGF-β. Integrina alfaVbeta6. Angiotensina II. Enfermedad pulmonar intersticial.
Interstitial lung disease Molecular investigation into the physiopathology of interstitial lung diseases has gained special interest through the trials carried out in the last decade. These trials seem to point at the role played by certain molecules, such as cytokines (transforming growth factor, platelet derived growth factor) and integrins, in the processes that lead to pulmonary fibrosis during the course of interstitial lung disease. They also demonstrate the important role that angiotensin II plays in increasing the secretion of transforming growth factor by several cells. The above-mentioned studies allow new therapeutic approaches to be considered which will possibly improve the serious prognosis of such diseases once they have reached the last stage of their course: pulmonary fibrosis. Key words: Pulmonary fibrosis. TGF-β. Integrin alphaVbeta6. Angiotensin II. Interstitial lung disease.
Las enfermedades pulmonares intersticiales (EPI) son un grupo heterogéneo de enfermedades de carácter crónico que comparten una serie de manifestaciones clínicas (disnea progresiva y tos seca), así como ciertas alteraciones radiológicas (patrón miliar o micronodular, patrón lineal, imagen en panal de miel y patrón reticulonodular) y alteraciones funcionales (cambios en la difusión por engrosamiento de la membrana alveolocapilar y alteraciones en la ventilación que expresan un patrón predominantemente restrictivo) debido a inflamación y posterior fibrosis. Todas ellas parecen compartir una serie de procesos fisiopatológicos en común, consistentes en una agresión inicial del epitelio bronquioalveolar, ya sea por antígenos conocidos o no, lo que desencadena una reacción inflamatoria en la que intervienen tanto células inflamatorias como fibroblastos, y en la que se liberan mediadores celulares del tipo citocinas, radicales libres de oxígeno y derivados del ácido araquidónico, que interactúan entre sí de forma autocrina y paracrina. Toda esta reacción inflamatoria da lugar a lo que
Correspondencia: Dr. R. Cuervo Pinto. Servicio de Medicina Interna II. Hospital Clínico San Carlos. Martín Lagos, s/n. 28040 Madrid. España. Correo electrónico: [email protected] Recibido el 24-2-2003; aceptado para su publicación el 14-5-2003.
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se conoce como fase de alveolitis de la EPI. Si la causa del proceso inflamatorio se mantiene en el tiempo, éste se extiende al intersticio y vasos adyacentes hasta derivar finalmente en una fibrosis intersticial caracterizada fundamentalmente por la alta proliferación de fibroblastos en respuesta a una alveolitis ya cronificada. Hasta el momento actual la mayor parte de las EPI que han llegado a evolucionar a una fase de fibrosis se han considerado enfermedades crónicas con expectativas terapéuticas muy limitadas. Es importante mencionar que todos estos conceptos deben considerarse desde un punto de vista general, dado que el amplio grupo de enfermedades englobadas en el término de EPI, cuyo estudio pormenorizado no es objeto de esta revisión, no tienen la misma respuesta al tratamiento ni la misma evolución. El contenido de esta revisión está enfocado especialmente a evaluar las evidencias existentes en la bibliografía que aclaren la patogenia y los mecanismos íntimos de enfermedad que finalmente conducen a la fibrosis pulmonar como estadio final de la EPI. Metodología de la revisión Se ha realizado una búsqueda bibliográfica en MEDLINE de artículos originales y revisiones relacionados con la investigación de los procesos moleculares implicados en la fibrosis de diferentes tejidos, fundamentalmente de la fibrosis pulmonar. Se emplearon como palabras clave de búsqueda: pulmonary fibrosis, TGF-beta, integrin alfaVbeta6 y angiotensin II. Los criterios de selección han sido artículos publicados con anterioridad a 1990 en lengua inglesa, dando prioridad a los posteriores a 1999 y a los artículos originales frente a revisiones; en el caso de estas últimas, se valoraron a la hora de su selección mediante la comprobación de las fuentes bibliográficas en que se basaban sus datos y se contrastó su información con los artículos originales seleccionados en nuestra búsqueda. Se han seleccionado 49 artículos, de los cuales 38 son artículos originales y 34 son artículos publicados en 1999 o en años posteriores (hasta mediados de enero de 2003). Si bien hay artículos previos a 1990 en la bibliografía, éstos se han citado con la intención de adjudicar a sus autores respectivos ciertos conceptos conocidos desde hace años y que son mencionados en esta revisión. Nuevas consideraciones en las enfermedades pulmonares intersticiales Numerosos estudios realizados y publicados en los últimos años tratan de dilucidar los procesos moleculares que llevan al desarrollo de una fibrosis pulmonar a partir de la alveolitis inicial. A raíz de dichos estudios cobra importancia el papel de varias moléculas del tipo de las integrinas (especialmente la alfaVbeta6) y de las citocinas (destacando el factor de transformación del crecimiento beta [TGF-β] y el factor de crecimiento derivado de plaquetas [PDGF]) en los mecanimos intrínsecamente ligados con la fisiopatología de las enfermedades fibrosantes pulmonares. 34
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Igualmente, en estudios recientes, se demuestra la importancia de la angiotensina II y de su acción a través del receptor tipo I de la angiotensina II (R1-ATII) en la activación, estimulación y acción de las integrinas y citocinas íntimamente ligadas con los procesos de fibrosis, no sólo pulmonar sino también cardíaca, renal y hepática. Nuestra intención es integrar los recientes conocimientos aportados en los últimos años por diversos investigadores a fin de ofrecer una visión global y pormenorizada de los procesos moleculares que intervienen en el desarrollo de la fibrosis pulmonar y, con ello, tratar de dilucidar nuevos enfoques terapéuticos que mejoren los infructuosos resultados obtenidos hasta el momento en el tratamiento de la EPI. TGF-β y fibrosis pulmonar Desde mediados de la década de los noventa, se intuía que el proceso de alveolitis y posterior fibrosis en las EPI estaba íntimamente relacionado en el ámbito molecular con una cascada de citocinas hasta el momento no bien definidas1, cuya elevación daría origen, a través de mecanismos autocrinos y paracrinos, a la estimulación de la matriz extracelular, la quimiotaxis de células inflamatorias y fibroblastos, la proliferación mitogénica y la alteración del fenotipo contráctil de los fibroblastos1,2. Entre dichas citocinas parecían cobrar especial importancia la interleucina 1 (IL-1), el PDGF, el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), el factor de crecimiento de fibroblastos (TGF-α), la proteína quimiotáctica derivada del monocito-1, la proteína inflamatoria derivada del macrófago-1-alfa, y finalmente, de forma muy destacada, el TGF-β2,3, considerado uno de los mediadores profibrogénicos más potentes y el de más amplia distribución corporal4, destacando por ser la citocina más importante en la estimulación del depósito de matriz extracelular durante el proceso de fibrosis, además de tener otros efectos potenciales, dependiendo de los tipos celulares, sobre el control del crecimiento y la regulación de la respuesta inmunitaria3-6. La vía de actuación del TGF-β desde su unión al receptor de membrana hasta sus acciones sobre el núcleo se ha descrito ampliamente en los últimos años (fig. 1)4-6. Durante el proceso de fibrosis, en las regiones de incremento de la matriz extracelular se demostró un aumento de esta citocina, y más concretamente de su isoforma TGF-β 13,6-8. En estas zonas de incremento de la matriz extracelular, el TGF-β produce una estimulación de colágeno, así como de otros componentes de la matriz, como son la fibronectina, la tenascina, y de componentes de la membrana basal, como la laminina, la enactina y los proteoglicanos de membrana como el biglicán y el perlecán7. De este mismo modo, el TGF-β está implicado tanto en la estimulación de los inhibidores de las proteasas que se encargan de la degradación de la matriz extracelular como en la estimulación del inhibidor de la activación del plasminógeno, que produce una reducción de la conversión de plasminógeno a plasmina (proteasa implicada en la degradación de la matriz extracelular a través de la activación de metaloproteinasas de la matriz)7. El TGF-β es secretado como una prohormona y tiene ligado en su extremo aminoterminal un fragmento responsable de la inactividad del TGF-β latente. En el caso concreto del pulmón, se ha demostrado que la integrina alfaVbeta6 es una de las principales responsables, mediante su unión al péptido asociado a la latencia de TGF-β (LAP), de la activación de dicha citocina, permitiendo su acción en los procesos fisiológicos de reparación de lesiones o, como en el caso que nos ocupa, en los procesos patológicos que derivan en una fibrosis pulmonar9. 35
III
TGF-ß
II
Complejo II/I
I
Smad 2/3 espec. para TGF-ß
Factor de transcripción adicional
P P
Smad 7. Smad inhibidor
P Coactivador/ correpresor
Smad 4 CoSmad
Núcleo
Citoplasma
Fig. 1. Tras la activación del factor de transformación del crecimiento beta (TGF-β), éste se une al receptor tipo II. En algunas células, y especialmente en el caso del TGF-β2, esta interacción está promovida por la presencia del receptor tipo III. La unión del TGF-β da como resultado la formación y estabilización del complejo II/I y la cinasa del receptor tipo II fosforila (P) y activa el receptor tipo I. La cinasa del receptor I activado fosforila los Smad específicos de receptor, los cuales, en el caso del TGF-β, incluyen los Smad 2 y Smad 3. Este paso puede ser inhibido por el Smad 7. Los Smad 2 y 3 fosforilados forman complejos con el Smad 4 o CoSmad que pasan al interior del núcleo, donde interactúan con otros factores de transcripción, así como con coactivadores y correpresores, regulando así la transcripción. (Tomada de Wells4.)
Se ha demostrado que hay un aumento de la producción TGF-β en la exposición directa de explantes traqueales de rata a polvos minerales inorgánicos (asbesto)11, en la fibrosis pulmonar inducida experimentalmente en ratas mediante el empleo de bleomicina-A511, en la fibrosis pulmonar derivada de la silicosis12, en la fibrosis pulmonar idiopática13-15 y en las neumoconiosis de los trabajadores del carbón16. La fibrosis pulmonar es el estadio final al que se llega independientemente de cuál sea la EPI de origen, hasta el punto de hacer prácticamente indistinguibles las distintas EPI entre sí cuando se encuentran en esta fase (fibrosis) de la enfermedad. Por tanto, es fácil suponer que, al igual que en los casos descritos, en el resto de las EPI no mencionadas probablemente esta elevación del TGF-β también debe de existir, lo que reafirmaría la importancia del papel de esta citocina en la patogenia de la fibrosis pulmonar, sea cual sea su origen. TGF-β e integrinas Las integrinas pueden definirse como receptores heterodímeros de la superficie celular que median la adhesión de dichas células a la matriz extracelular17 mediante el reconocimiento de una secuencia tripeptídica lineal de arginina-glicina-ácido aspártico (RGD), cuya presencia se ha localizado en determinadas moléculas de la matriz extracelular como la fibronectina, la vitronectina y la tenascina18,19. Como se señaló previamente, el TGF-β es sintetizado en una forma latente o inactiva por la presencia en su extremo aminoterminal de un propéptido denominado LAP. Éste constituye una forma de control de la activación y función de dicha citocina y, por tanto, un mecanismo de regulación homeostática celular9. Las isoformas LAP-β1 y β3 contienen una región RGD reconocida por un grupo de integrinas que comparten la subunidad alfa V, algunas de las cuales (alMed Clin (Barc) 2003;121(11):426-30
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faVbeta6 y alfaVbeta8) son capaces de activar, a través de esta unión al LAP, el TGF-β latente convirtiéndolo en un TGF-β activo, capaz de realizar su función como promotor-regulador del depósito de matriz extracelular y del crecimiento celular en los procesos de reparación celular normales e incluso en la patogenia de los procesos fibrosantes. Concretamente en el pulmón, las integrinas que se unen a esta región del LAP son la integrina alfaVbeta8, de cuya unión resulta un proceso de regulación del crecimiento de células epiteliales mediado por metaloproteasas20, y la integrina alfaVbeta6, cuya unión al LAP ha sido estrechamente relacionada con los procesos de inflamación y fibrosis pulmonares mediante técnicas in vitro9,18,21, de tal forma que en el año 2001 se demostró en un estudio que ratones con una mutación null para esta integrina desarrollaban una importante inflamacion de pulmón y piel, pero estaban sorprendentemente protegidos contra el desarrollo de fibrosis pulmonar inducida con bleomicina22. En cualquier caso, la relación e interacción entre integrinas y TGF-β no es unidireccional. Así pues, el TGF-β puede estimular la síntesis de las subunidades de integrina alfa1, alfa2, alfa3, alfa5 y beta1, su ensamblaje, dando lugar a las correspondientes integrinas alfabeta1 y su exposición en la superficie celular17. Por tanto, la interacción entre ambas moléculas es bidireccional y tanto influyen las integrinas sobre la activación y acción del TGF-β como a la inversa. Sin embargo, el ámbito de actuación y la relación de citocinas e integrinas sigue siendo un campo extenso y complejo donde aún quedan muchas dudas por resolver. Angioensina II, TGF-β y fibrosis pulmonar Es un hecho demostrado la presencia de componentes del sistema renina-angiotensina y la elevación de la enzima conversiva de la angiotensina (ECA) en lavado bronquioalveolar y/o en suero en numerosas enfermedades fibrosantes pulmonares, tales como la asbestosis23, la silicosis23, la sarcoidosis24, la fibrosis pulmonar idiopática25 y el síndrome de distrés respiratorio agudo26,27. La elevación de la ECA, concretamente en el lavado bronquioalveolar, posiblemente induzca una elevación de la angiotensina II, lo cual hace pensar en la posibilidad de que tanto la ECA como la angiotensina II tengan algún papel en el desarrollo de la fibrosis pulmonar. Son numerosos los artículos publicados en la última década acerca del efecto de los inhibidores de la ECA (IECA) y de los antagonistas del receptor de la angiotensina II (ARA II) sobre la enfermedad renal y cardíaca relacionada con hipertrofia, hiperplasia o fibrosis de dichos tejidos, en los que se demuestra una atenuación de dicha enfermedad tras el tratamiento con estos fármacos28-31. Más recientemente se han enfocado nuevos estudios a la aplicación de los IECA y los ARA II en el tratamiento y/o prevención de la fibrosis hepática y pulmonar32-35. En estos estudios se matiza que la acción fibrogénica y de proliferación celular a diferentes niveles inducida por la angiotensina II está relacionada principalmente con la unión de ésta a R1-ATII32,33,36. Concretamente, en el trabajo publicado por Marshall et al32, en el que se estudiaba la acción de la angiotensina II sobre cultivos de fibroblastos pulmonares fetales y del adulto, se exponen conclusiones tan interesantes como que la angiotensina II tiene un efecto mitogénico sobre los fibroblastos pulmonares. Dicho efecto es mediado a través del R1-ATII, de manera que bloqueando dicho receptor con losartán (antagonista específico del R1-ATII) no se producía el proceso de fibrosis estimulada por angiotensina II, mientras que el proceso continuaba su curso si lo que se bloqueaba era el receptor tipo 2 de la angiotensina II (R2-ATII) con un antago-
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nista específico denominado PD123319. Además, trataron de estimular el crecimiento de fibroblastos cultivados con angiotensina II tras aportar previamente un anticuerpo antiTGF-β y obtuvieron como resultado que el crecimiento de fibroblastos era menor que en presencia de angiotensina II de forma aislada. Estos hallazgos llevan a la clara conclusión de que la angiotensina II induce los procesos de proliferación de fibroblastos pulmonares y posiblemente intervenga como mediador profibrogénico en el pulmón uniéndose a su receptor tipo 1 y que dicha inducción parece estar de alguna manera relacionada con el TGF-β, aunque hasta ese momento se desconocía la relación entre ambos32. Estas conclusiones llevan a investigar en estudios posteriores la constancia e importancia de la relación entre dichos factores (angiotensina II y TGF-β). En los tres últimos años se ha demostrado, a través de diferentes artículos, no sólo la relación de la angiotensina II con el crecimiento de diversas células, entre las que se cuentan cardiomiocitos, fibroblastos y células musculares lisas de los vasos, y con la fibrosis hepática, renal, cardíaca y pulmonar, sino también que la estimulación con angiotensina II o la inhibición de sus receptores produce un aumento o descenso, respectivamente, de las concentraciones de TGF-β y que dichas concentraciones parecen relacionarse directamente con un aumento de la fibrosis o con una protección frente a ella31,37-41. En estudios aún más recientes se demuestra que, en el riñón, los ARA II añadidos al tratamiento con IECA, en comparación con el tratamiento con IECA de forma aislada, producen una disminución del TGF-β urinario, debiendo considerarse que la elevación de éste en orina está asociada con fallo renal crónico proteinúrico y con elevación de la presión arterial42. Además, se comprueba sobre un modelo animal (ratas) que el sistema renina-angiotensina cumple un papel fundamental en la expresión genética renal del TGF-β143 y, con ello, en el desarrollo de hipertrofia tubular proximal y de tubulofibrosis en la nefropatía diabética. Más llamativa incluso que la relación entre el TGF-β y la angiotensina II, al igual que ocurría en el caso del TGF-β y las integrinas, resulta la relación bilateral que también se ha llegado a demostrar en cultivos de fibroblastos cardíacos de las ratas, donde el TGF-β induce la aparición de ECA en dichos cultivos44. Ambas relaciones cíclicas entre estos tres factores (TGF-β, integrinas y angiotensina II) podrían explicar en parte que los procesos fibróticos de diferentes tejidos evolucionen de forma irreversible en la mayoría de los casos en los que no se aplica ningún tratamiento que trate de romper este círculo vicioso. Angiotensina II e integrinas Ya en 1994 se puso en relación la acción de la angiotensina II con las integrinas beta1 en su acción sobre los fibroblastos y el colágeno en el tejido cardíaco neonatal45. Sobre esta misma base, en el año 2000 se demostró el papel estimulador de la angiotensina II sobre las integrinas alfaV, beta1, beta3 y beta5 y sobre la alfaactinina, e igualmente se comprobó que dicha estimulación de las integrinas por la angiotensina II estaba mediada por su receptor R1-ATII, efecto que podía ser inhibido mediante el empleo de irbesartán (un antagonista específico del R1-ATII), pero no mediante PD12331946,47. Dichas demostraciones fueron realizadas sobre cultivos de fibroblastos cardíacos de la rata. En junio de 2001, Domínguez Jiménez et al48 demostraron la implicación de los complejos alfa3 integrina/tetraspanina en la respuesta angiogénica inducida por angiotensina II y finalmente, en noviembre de ese mismo año, se demostró la estimulación de la integrina alfa8beta1 por angiotensina II y 36
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ATII
ATII
R1-ATII
TGF-ßLAP
TGF-ß
R1-ATII
TGF-ßLAP
TGF-ß
Fibrosis AlfaVbeta6 integrina
+ AlfaVbeta6 integrina
Fig. 2. Angiotensina II (ATII), receptor tipo 1 de la angiotensina II (R1-ATII), factor de transformación del crecimiento beta inactivado (TGF-β-LAP), factor de transformación del crecimiento beta activado (TGF-β). Vías de actuación entre los componentes que intervienen en la fibrosis pulmonar que han sido demostradas a lo largo de los últimos años en diferentes estudios. La interacción entre el complejo TGF-β y el R1-ATII todavía no ha sido aclarada en cuanto a la forma en que dicha interacción tiene lugar.
Fig. 3. Posible vía de interacción entre la angiotensina II (ATII) y el factor de transformación del crecimiento beta (TGF-β) en la cual la ATII, a través de su receptor R1-ATII, produciría un aumento en la síntesis de integrina alfaVbeta6, que estimularía la activación del TGF-β latente, permitiendo así al TGF-β activo realizar los procesos que llevan a la fibrosis pulmonar.
por el TGF-β en los fibroblastos cardíacos. Igualmente se comprobó que dicha estimulación estaba mediada, en el caso de la angiotensina II, exclusivamente por su receptor R1-ATII49, si bien rectificaban a los autores que antes abogaban porque la angiotensina II estimulaba la integrina alfaVbeta3, ya que el ajuste del valor de dicha integrina por unidad de proteína mostraba que no existen diferencias entre los controles y los fibroblastos cardíacos de la rata estimulados con angiotensina II. Los estudios enfocados a la relación entre la angiotensina II y las integrinas continúan y aún dejan muchas lagunas en la demostración de que la primera estimula determinadas integrinas estrechamente relacionadas con los procesos de fibrosis pulmonar, como es el caso de la integrina alfaVbeta6, pero lo cierto es que las pistas destapadas en este sentido en los últimos años hacen pensar que con gran probabilidad dicha relación será demostrada, con lo que se podrá cercar una de las vías que unirían la acción de la angiotensina II con el desarrollo de fibrosis, y más concretamente de la fibrosis pulmonar.
gada a la unión de la angiotensina II a su receptor R1-ATII; la estimulación de la fibrosis por la angiotensina puede bloquearse con ARA II específicos para este receptor, como son el losartán y el irbesartán, pero no con antagonistas específicos del R2-ATII como el PD123319 La acción de la angiotensina II sobre la fibrosis se relaciona invariablemente con un aumento de TGF-β. El hecho de poder atenuar este desarrollo de la fibrosis causado por la angiotensina con anticuerpos específicos anti-TGF-β lleva a la clara conclusión de que, de alguna forma aún no especificada, la angiotensina II produce una estimulación del TGFβ y que dicho TGF-β sería realmente el responsable directo de la fibrosis inducida por angiotensina II (fig. 2). Por último, el preciso recalcar que existe una clara relación entre la angiotensina II y las integrinas cardíacas, demostrada fundamentalmente en los fibroblastos cardíacos en modelos animales, siendo la primera un estimulador de la producción de las integrinas.
Resumen de hechos demostrados en la fibrosis pulmonar Es una realidad comprobada que el TGF-β es un agente efectivo directo en el desarrollo de la fibrosis pulmonar estimulando el crecimiento de fibroblastos, el depósito de matriz extracelular y regulando la respuesta inflamatoria y que, para realizar su acción, debe ser activado desde su forma latente (unido al LAP) hasta su forma activa. Igualmente es un hecho demostrado mediante técnicas in vitro que, en el caso concreto de la fibrosis pulmonar, la integrina alfaVbeta6 es una de las principales responsables de dicha activación del TGF-β, pudiéndose apreciar, tal como expusimos previamente, una propensión a la inflamación cutánea y pulmonar, al tiempo que una protección contra el desarrollo de fibrosis pulmonar en los casos en que el gen para la síntesis de dicha integrina está ausente en modelos animales (ratones). Igualmente se ha demostrado que, para realizar dicha acción de activación del TGF-β, la integrina alfaVbeta6 debe unirse al propéptido LAP que determina la latencia de TGF-β reconociendo el fragmento RGD. Numerosos estudios, tal como hemos resumido, demuestran una relación directa entre la angiotensina II y los procesos de fibrosis cardíaca, renal, hepática y, como es el caso que nos ocupa, de fibrosis pulmonar. Dicha relación está li37
Fibrosis
Conclusiones La relación molecular entre angiotensina II y TGF-β en el tejido pulmonar y en su proceso de fibrosis es una incógnita aún no resuelta, pero sobre la que se empieza a intuir posibles respuestas basadas en los hechos comprobados y mencionados a lo largo de esta revisión. Así pues, se podría establecer la hipótesis, como una de las posibles vías de interacción entre la angiotensina II y el TGF-β, de que tal vez exista una estimulación de la primera sobre la producción de integrina alfaVbeta6 y que dicha estimulación sea mediada por el receptor R1-ATII. Dicha integrina sería una de las encargadas de la activación del TGFβ latente mediante su unión al LAP, y dicho TGF-β activado mediaría los procesos celulares necesarios para el desarrollo de la propia fibrosis pulmonar (fig. 3). De esta manera se cerraría una de las cadenas de acontecimientos que unen la acción de la angiotensina II con el desarrollo de la propia fibrosis, e igualmente se justificaría, a un nivel molecular, el hecho de plantear como posible futuro tratamiento el empleo de ARA II específicos para el receptor R1-ATII con el fin de romper dicha cadena de interacciones moleculares y detener o dificultar el desarrollo de la fibrosis pulmonar. Creemos, por tanto, que quedan abiertas dos puertas fundamentales para futuros estudios: una en el ámbito de la Med Clin (Barc) 2003;121(11):426-30
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biología molecular, como es el estudio de la estimulación de la integrina alfaVbeta6 por angiotensina II a través del R1ATII, y una segunda en el terreno terapéutico, como es el estudio de la acción de los ARA II específicos para el R1ATII en el desarrollo y la evolución de la fibrosis pulmonar, hecho demostrado hasta ahora de una forma empírica y mediante técnicas in vitro, pero aún con importantes carencias a nivel molecular y en modelos humanos. Agradecimientos Esta revisión ha sido realizada con la colaboración de los Dres. J.A. Sánchez Ramos, I. Candel Monserrate y F.J. Candel González, a quienes agradecemos su inestimable participación. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Rubin P, Johnston CJ, Williams JP, McDonald S, Finkelstein JN. A perpetual cascade of cytokines postirradiation leads to pulmonary fibrosis. In J Radiat Oncol Biol Phys 1995;33:233-4. 2. Zhang K, Phan SH. Cytokines and pulmonary fibrosis. Biol Signals 1996; 5:232-9. 3. Border WA, Noble NA. Transforming growth factor beta in tissue fibrosis. N Engl J Med 1995;331:1286-92. 4. Wells RG. Fibrogenesis V. TGF-β signalling pathways. Gastrointestinal and Liver Physiology 2000;279:G845. 5. Piek E, Heldin CH, Dijke P. Specificity, diversity and regulation in TGF-β superfamily signalling. FASEB J 1999;13:2105-24. 6. Blobe GC, Schiemann WP, Lodish HF. Role of transforming growth factor beta in human disease. N Engl J Med 2000;342:1350-8. 7. Branton MH, Kopp JB. TGF-β and fibrosis. Microbes Infect 1999;1: 1349-65. 8. Roulot D, Sevcsik AM, Coste T, Strosberg AD, Marullo S. Role of transforming growth factor beta type II receptor in hepatic fibrosis: studies of human chronic hepatitis C and experimental fibrosis in rats. Hepatology 1999;29:1730-8. 9. Munger JS, Huang X, Kawakatsu H, Griffiths MJ, Dalton SL, Wu J, et al. The integrin alphaVbeta6 binds and activates latent TGF-B1: a mechanism for regulating pulmonary inflamation and fibrosis. Cell 1999; 96: 319-28. 10. Dai J, Gilks B, Price K, Churg A. Mineral dusts directly induce epithelial and intersticial fibrogenic mediators and matrix components in the airway wall. Am J Respir Crit Care Med 1998;6:1907-13. 11. Li H, He B, Que C, Weng B. Expression of TGF-beta1, PDGF and IGF-1 mRNA in lung of bleomycin-A5 induced pulmonat fibrosis in rats. Chin Med J (Engl) 1996;109:533-6. 12. Jagirdar J, Begin R, Dufresne A, Goswami S, Lee TC, Rom WN. Trasforming growth factor-beta (TGF-beta) in silicosis. Am J Resp Crit Care Med 1996;154(4 Pt 1):1076-81. 13. Cao B, Guo Z, Zhu Y, Xu W. The potential role of PDGF, IGF-1, TGF-beta expression in idiopathic pulmonary fibrosis. Chin Med J (Engl) 2000; 113:776-82. 14. Yong SJ, Adlakha A, Limper AH. Circulating transforming growth factorβ1. Chest 2000;120:S68-S70. 15. Gross TJ, Hunninghake GW. Idiopathic pulmonary fibrosis. N Engl J Med 2000;345:517-25. 16. Vanhee D, Gosset P, Wallaert B, Voisin C, Tonnel AB. Mechanisms of fibrosis in coal workers’ pneumoconiosis. Increased production of plateletderived growth factor, insulin-like growth factor type I, and transforming growth factor beta and relationship to disease severity. Am J Respir Crit Care Med 1994;150:1049-55. 17. Heino J, Ignotz RA, Hemler ME, Crouse C, Massague J. Regulation of cell adhesion receptors by transforming growth factor-beta. Concomitant regulation of integrins that share a common beta 1 subunit. J Biol Chem 1989;264:380-8. 18. Thomas GJ, Hart IR, Speight PM, Marshall JF. Binding of TGF-β1 latency-associated peptide (LAP) to alphaVbeta6 integrin modulates behaviour of squamous carcinoma cells. BJC 2002;87:859-67. 19. Munger JS, Harpel JG, Giancotti FG, Rifkin DB. Interactions betwen growth factor and integrins: Latent forms of transforming growth factor-B are ligands for the integrin alphaVbeta1. MBC 1998;9:2627-38. 20. Mu D, Cambier S, Fjellbirkeland L, Baron JL, Munger JS, Kawakatsu H, et al. The integrin alphaVbeta8 mediates epithelial homeostasis through MT1MPP-depèndent activation of TGF-β1. J Cell Biol 2002;22:157:493-507. 21. Annes JP, Rifkin DB, Munger JS. The integrin alphaVbeta6 binds and activates latent TGFbeta3. FEBS Lett 2002;511:65-8. 22. Sheppard D. Integrin-mediated activation of transforming growth factorbeta(1) in pulmonary fibrosis. Chest 2001;120:49S-53S. 23. Gronhagen-Riska C, Kurppa K, Fyhrquist F, Serloos O. Angiotensin-converting enzyme and lysozyme in silicosis and asbestosis. Scand J Respir 1978;59:228-31.
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38
Enfermedad pulmonar intersticial 87.503
Rafael Cuervo y José M. Palau Servicio de Medicina Interna II. Hospital Clínico Universitario San Carlos. Universidad Complutense. Madrid. España.
El estudio molecular de la fisiopatología de las enfermedades pulmonares intersticiales cobra especial interés en diversos estudios desarrollados en la última década. En dichos estudios parece destacar el papel de varias moléculas, como las citocinas (factor de transformación del crecimiento, factor de crecimiento derivado de plaquetas) y las integrinas en los procesos que llevan al desarrollo de una fibrosis pulmonar durante la evolución de una enfermedad pulmonar intersticial, así como se demuestra el importante papel que desempeña la angiotensina II en la estimulación de la secreción del factor de transformación del crecimiento por diversas células. Dichos estudios permiten plantear nuevos enfoques terapéuticos que, posiblemente, mejoren el mal pronóstico de estas enfermedades cuando han alcanzado la fase final de su evolución, la fibrosis pulmonar. Palabras clave: Fibrosis pulmonar. TGF-β. Integrina alfaVbeta6. Angiotensina II. Enfermedad pulmonar intersticial.
Interstitial lung disease Molecular investigation into the physiopathology of interstitial lung diseases has gained special interest through the trials carried out in the last decade. These trials seem to point at the role played by certain molecules, such as cytokines (transforming growth factor, platelet derived growth factor) and integrins, in the processes that lead to pulmonary fibrosis during the course of interstitial lung disease. They also demonstrate the important role that angiotensin II plays in increasing the secretion of transforming growth factor by several cells. The above-mentioned studies allow new therapeutic approaches to be considered which will possibly improve the serious prognosis of such diseases once they have reached the last stage of their course: pulmonary fibrosis. Key words: Pulmonary fibrosis. TGF-β. Integrin alphaVbeta6. Angiotensin II. Interstitial lung disease.
Las enfermedades pulmonares intersticiales (EPI) son un grupo heterogéneo de enfermedades de carácter crónico que comparten una serie de manifestaciones clínicas (disnea progresiva y tos seca), así como ciertas alteraciones radiológicas (patrón miliar o micronodular, patrón lineal, imagen en panal de miel y patrón reticulonodular) y alteraciones funcionales (cambios en la difusión por engrosamiento de la membrana alveolocapilar y alteraciones en la ventilación que expresan un patrón predominantemente restrictivo) debido a inflamación y posterior fibrosis. Todas ellas parecen compartir una serie de procesos fisiopatológicos en común, consistentes en una agresión inicial del epitelio bronquioalveolar, ya sea por antígenos conocidos o no, lo que desencadena una reacción inflamatoria en la que intervienen tanto células inflamatorias como fibroblastos, y en la que se liberan mediadores celulares del tipo citocinas, radicales libres de oxígeno y derivados del ácido araquidónico, que interactúan entre sí de forma autocrina y paracrina. Toda esta reacción inflamatoria da lugar a lo que
Correspondencia: Dr. R. Cuervo Pinto. Servicio de Medicina Interna II. Hospital Clínico San Carlos. Martín Lagos, s/n. 28040 Madrid. España. Correo electrónico: [email protected] Recibido el 24-2-2003; aceptado para su publicación el 14-5-2003.
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Med Clin (Barc) 2003;121(11):426-30
se conoce como fase de alveolitis de la EPI. Si la causa del proceso inflamatorio se mantiene en el tiempo, éste se extiende al intersticio y vasos adyacentes hasta derivar finalmente en una fibrosis intersticial caracterizada fundamentalmente por la alta proliferación de fibroblastos en respuesta a una alveolitis ya cronificada. Hasta el momento actual la mayor parte de las EPI que han llegado a evolucionar a una fase de fibrosis se han considerado enfermedades crónicas con expectativas terapéuticas muy limitadas. Es importante mencionar que todos estos conceptos deben considerarse desde un punto de vista general, dado que el amplio grupo de enfermedades englobadas en el término de EPI, cuyo estudio pormenorizado no es objeto de esta revisión, no tienen la misma respuesta al tratamiento ni la misma evolución. El contenido de esta revisión está enfocado especialmente a evaluar las evidencias existentes en la bibliografía que aclaren la patogenia y los mecanismos íntimos de enfermedad que finalmente conducen a la fibrosis pulmonar como estadio final de la EPI. Metodología de la revisión Se ha realizado una búsqueda bibliográfica en MEDLINE de artículos originales y revisiones relacionados con la investigación de los procesos moleculares implicados en la fibrosis de diferentes tejidos, fundamentalmente de la fibrosis pulmonar. Se emplearon como palabras clave de búsqueda: pulmonary fibrosis, TGF-beta, integrin alfaVbeta6 y angiotensin II. Los criterios de selección han sido artículos publicados con anterioridad a 1990 en lengua inglesa, dando prioridad a los posteriores a 1999 y a los artículos originales frente a revisiones; en el caso de estas últimas, se valoraron a la hora de su selección mediante la comprobación de las fuentes bibliográficas en que se basaban sus datos y se contrastó su información con los artículos originales seleccionados en nuestra búsqueda. Se han seleccionado 49 artículos, de los cuales 38 son artículos originales y 34 son artículos publicados en 1999 o en años posteriores (hasta mediados de enero de 2003). Si bien hay artículos previos a 1990 en la bibliografía, éstos se han citado con la intención de adjudicar a sus autores respectivos ciertos conceptos conocidos desde hace años y que son mencionados en esta revisión. Nuevas consideraciones en las enfermedades pulmonares intersticiales Numerosos estudios realizados y publicados en los últimos años tratan de dilucidar los procesos moleculares que llevan al desarrollo de una fibrosis pulmonar a partir de la alveolitis inicial. A raíz de dichos estudios cobra importancia el papel de varias moléculas del tipo de las integrinas (especialmente la alfaVbeta6) y de las citocinas (destacando el factor de transformación del crecimiento beta [TGF-β] y el factor de crecimiento derivado de plaquetas [PDGF]) en los mecanimos intrínsecamente ligados con la fisiopatología de las enfermedades fibrosantes pulmonares. 34
CUERVO R, ET AL. ENFERMEDAD PULMONAR INTERSTICIAL
Igualmente, en estudios recientes, se demuestra la importancia de la angiotensina II y de su acción a través del receptor tipo I de la angiotensina II (R1-ATII) en la activación, estimulación y acción de las integrinas y citocinas íntimamente ligadas con los procesos de fibrosis, no sólo pulmonar sino también cardíaca, renal y hepática. Nuestra intención es integrar los recientes conocimientos aportados en los últimos años por diversos investigadores a fin de ofrecer una visión global y pormenorizada de los procesos moleculares que intervienen en el desarrollo de la fibrosis pulmonar y, con ello, tratar de dilucidar nuevos enfoques terapéuticos que mejoren los infructuosos resultados obtenidos hasta el momento en el tratamiento de la EPI. TGF-β y fibrosis pulmonar Desde mediados de la década de los noventa, se intuía que el proceso de alveolitis y posterior fibrosis en las EPI estaba íntimamente relacionado en el ámbito molecular con una cascada de citocinas hasta el momento no bien definidas1, cuya elevación daría origen, a través de mecanismos autocrinos y paracrinos, a la estimulación de la matriz extracelular, la quimiotaxis de células inflamatorias y fibroblastos, la proliferación mitogénica y la alteración del fenotipo contráctil de los fibroblastos1,2. Entre dichas citocinas parecían cobrar especial importancia la interleucina 1 (IL-1), el PDGF, el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), el factor de crecimiento de fibroblastos (TGF-α), la proteína quimiotáctica derivada del monocito-1, la proteína inflamatoria derivada del macrófago-1-alfa, y finalmente, de forma muy destacada, el TGF-β2,3, considerado uno de los mediadores profibrogénicos más potentes y el de más amplia distribución corporal4, destacando por ser la citocina más importante en la estimulación del depósito de matriz extracelular durante el proceso de fibrosis, además de tener otros efectos potenciales, dependiendo de los tipos celulares, sobre el control del crecimiento y la regulación de la respuesta inmunitaria3-6. La vía de actuación del TGF-β desde su unión al receptor de membrana hasta sus acciones sobre el núcleo se ha descrito ampliamente en los últimos años (fig. 1)4-6. Durante el proceso de fibrosis, en las regiones de incremento de la matriz extracelular se demostró un aumento de esta citocina, y más concretamente de su isoforma TGF-β 13,6-8. En estas zonas de incremento de la matriz extracelular, el TGF-β produce una estimulación de colágeno, así como de otros componentes de la matriz, como son la fibronectina, la tenascina, y de componentes de la membrana basal, como la laminina, la enactina y los proteoglicanos de membrana como el biglicán y el perlecán7. De este mismo modo, el TGF-β está implicado tanto en la estimulación de los inhibidores de las proteasas que se encargan de la degradación de la matriz extracelular como en la estimulación del inhibidor de la activación del plasminógeno, que produce una reducción de la conversión de plasminógeno a plasmina (proteasa implicada en la degradación de la matriz extracelular a través de la activación de metaloproteinasas de la matriz)7. El TGF-β es secretado como una prohormona y tiene ligado en su extremo aminoterminal un fragmento responsable de la inactividad del TGF-β latente. En el caso concreto del pulmón, se ha demostrado que la integrina alfaVbeta6 es una de las principales responsables, mediante su unión al péptido asociado a la latencia de TGF-β (LAP), de la activación de dicha citocina, permitiendo su acción en los procesos fisiológicos de reparación de lesiones o, como en el caso que nos ocupa, en los procesos patológicos que derivan en una fibrosis pulmonar9. 35
III
TGF-ß
II
Complejo II/I
I
Smad 2/3 espec. para TGF-ß
Factor de transcripción adicional
P P
Smad 7. Smad inhibidor
P Coactivador/ correpresor
Smad 4 CoSmad
Núcleo
Citoplasma
Fig. 1. Tras la activación del factor de transformación del crecimiento beta (TGF-β), éste se une al receptor tipo II. En algunas células, y especialmente en el caso del TGF-β2, esta interacción está promovida por la presencia del receptor tipo III. La unión del TGF-β da como resultado la formación y estabilización del complejo II/I y la cinasa del receptor tipo II fosforila (P) y activa el receptor tipo I. La cinasa del receptor I activado fosforila los Smad específicos de receptor, los cuales, en el caso del TGF-β, incluyen los Smad 2 y Smad 3. Este paso puede ser inhibido por el Smad 7. Los Smad 2 y 3 fosforilados forman complejos con el Smad 4 o CoSmad que pasan al interior del núcleo, donde interactúan con otros factores de transcripción, así como con coactivadores y correpresores, regulando así la transcripción. (Tomada de Wells4.)
Se ha demostrado que hay un aumento de la producción TGF-β en la exposición directa de explantes traqueales de rata a polvos minerales inorgánicos (asbesto)11, en la fibrosis pulmonar inducida experimentalmente en ratas mediante el empleo de bleomicina-A511, en la fibrosis pulmonar derivada de la silicosis12, en la fibrosis pulmonar idiopática13-15 y en las neumoconiosis de los trabajadores del carbón16. La fibrosis pulmonar es el estadio final al que se llega independientemente de cuál sea la EPI de origen, hasta el punto de hacer prácticamente indistinguibles las distintas EPI entre sí cuando se encuentran en esta fase (fibrosis) de la enfermedad. Por tanto, es fácil suponer que, al igual que en los casos descritos, en el resto de las EPI no mencionadas probablemente esta elevación del TGF-β también debe de existir, lo que reafirmaría la importancia del papel de esta citocina en la patogenia de la fibrosis pulmonar, sea cual sea su origen. TGF-β e integrinas Las integrinas pueden definirse como receptores heterodímeros de la superficie celular que median la adhesión de dichas células a la matriz extracelular17 mediante el reconocimiento de una secuencia tripeptídica lineal de arginina-glicina-ácido aspártico (RGD), cuya presencia se ha localizado en determinadas moléculas de la matriz extracelular como la fibronectina, la vitronectina y la tenascina18,19. Como se señaló previamente, el TGF-β es sintetizado en una forma latente o inactiva por la presencia en su extremo aminoterminal de un propéptido denominado LAP. Éste constituye una forma de control de la activación y función de dicha citocina y, por tanto, un mecanismo de regulación homeostática celular9. Las isoformas LAP-β1 y β3 contienen una región RGD reconocida por un grupo de integrinas que comparten la subunidad alfa V, algunas de las cuales (alMed Clin (Barc) 2003;121(11):426-30
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CUERVO R, ET AL. ENFERMEDAD PULMONAR INTERSTICIAL
faVbeta6 y alfaVbeta8) son capaces de activar, a través de esta unión al LAP, el TGF-β latente convirtiéndolo en un TGF-β activo, capaz de realizar su función como promotor-regulador del depósito de matriz extracelular y del crecimiento celular en los procesos de reparación celular normales e incluso en la patogenia de los procesos fibrosantes. Concretamente en el pulmón, las integrinas que se unen a esta región del LAP son la integrina alfaVbeta8, de cuya unión resulta un proceso de regulación del crecimiento de células epiteliales mediado por metaloproteasas20, y la integrina alfaVbeta6, cuya unión al LAP ha sido estrechamente relacionada con los procesos de inflamación y fibrosis pulmonares mediante técnicas in vitro9,18,21, de tal forma que en el año 2001 se demostró en un estudio que ratones con una mutación null para esta integrina desarrollaban una importante inflamacion de pulmón y piel, pero estaban sorprendentemente protegidos contra el desarrollo de fibrosis pulmonar inducida con bleomicina22. En cualquier caso, la relación e interacción entre integrinas y TGF-β no es unidireccional. Así pues, el TGF-β puede estimular la síntesis de las subunidades de integrina alfa1, alfa2, alfa3, alfa5 y beta1, su ensamblaje, dando lugar a las correspondientes integrinas alfabeta1 y su exposición en la superficie celular17. Por tanto, la interacción entre ambas moléculas es bidireccional y tanto influyen las integrinas sobre la activación y acción del TGF-β como a la inversa. Sin embargo, el ámbito de actuación y la relación de citocinas e integrinas sigue siendo un campo extenso y complejo donde aún quedan muchas dudas por resolver. Angioensina II, TGF-β y fibrosis pulmonar Es un hecho demostrado la presencia de componentes del sistema renina-angiotensina y la elevación de la enzima conversiva de la angiotensina (ECA) en lavado bronquioalveolar y/o en suero en numerosas enfermedades fibrosantes pulmonares, tales como la asbestosis23, la silicosis23, la sarcoidosis24, la fibrosis pulmonar idiopática25 y el síndrome de distrés respiratorio agudo26,27. La elevación de la ECA, concretamente en el lavado bronquioalveolar, posiblemente induzca una elevación de la angiotensina II, lo cual hace pensar en la posibilidad de que tanto la ECA como la angiotensina II tengan algún papel en el desarrollo de la fibrosis pulmonar. Son numerosos los artículos publicados en la última década acerca del efecto de los inhibidores de la ECA (IECA) y de los antagonistas del receptor de la angiotensina II (ARA II) sobre la enfermedad renal y cardíaca relacionada con hipertrofia, hiperplasia o fibrosis de dichos tejidos, en los que se demuestra una atenuación de dicha enfermedad tras el tratamiento con estos fármacos28-31. Más recientemente se han enfocado nuevos estudios a la aplicación de los IECA y los ARA II en el tratamiento y/o prevención de la fibrosis hepática y pulmonar32-35. En estos estudios se matiza que la acción fibrogénica y de proliferación celular a diferentes niveles inducida por la angiotensina II está relacionada principalmente con la unión de ésta a R1-ATII32,33,36. Concretamente, en el trabajo publicado por Marshall et al32, en el que se estudiaba la acción de la angiotensina II sobre cultivos de fibroblastos pulmonares fetales y del adulto, se exponen conclusiones tan interesantes como que la angiotensina II tiene un efecto mitogénico sobre los fibroblastos pulmonares. Dicho efecto es mediado a través del R1-ATII, de manera que bloqueando dicho receptor con losartán (antagonista específico del R1-ATII) no se producía el proceso de fibrosis estimulada por angiotensina II, mientras que el proceso continuaba su curso si lo que se bloqueaba era el receptor tipo 2 de la angiotensina II (R2-ATII) con un antago-
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Med Clin (Barc) 2003;1121(11):426-30
nista específico denominado PD123319. Además, trataron de estimular el crecimiento de fibroblastos cultivados con angiotensina II tras aportar previamente un anticuerpo antiTGF-β y obtuvieron como resultado que el crecimiento de fibroblastos era menor que en presencia de angiotensina II de forma aislada. Estos hallazgos llevan a la clara conclusión de que la angiotensina II induce los procesos de proliferación de fibroblastos pulmonares y posiblemente intervenga como mediador profibrogénico en el pulmón uniéndose a su receptor tipo 1 y que dicha inducción parece estar de alguna manera relacionada con el TGF-β, aunque hasta ese momento se desconocía la relación entre ambos32. Estas conclusiones llevan a investigar en estudios posteriores la constancia e importancia de la relación entre dichos factores (angiotensina II y TGF-β). En los tres últimos años se ha demostrado, a través de diferentes artículos, no sólo la relación de la angiotensina II con el crecimiento de diversas células, entre las que se cuentan cardiomiocitos, fibroblastos y células musculares lisas de los vasos, y con la fibrosis hepática, renal, cardíaca y pulmonar, sino también que la estimulación con angiotensina II o la inhibición de sus receptores produce un aumento o descenso, respectivamente, de las concentraciones de TGF-β y que dichas concentraciones parecen relacionarse directamente con un aumento de la fibrosis o con una protección frente a ella31,37-41. En estudios aún más recientes se demuestra que, en el riñón, los ARA II añadidos al tratamiento con IECA, en comparación con el tratamiento con IECA de forma aislada, producen una disminución del TGF-β urinario, debiendo considerarse que la elevación de éste en orina está asociada con fallo renal crónico proteinúrico y con elevación de la presión arterial42. Además, se comprueba sobre un modelo animal (ratas) que el sistema renina-angiotensina cumple un papel fundamental en la expresión genética renal del TGF-β143 y, con ello, en el desarrollo de hipertrofia tubular proximal y de tubulofibrosis en la nefropatía diabética. Más llamativa incluso que la relación entre el TGF-β y la angiotensina II, al igual que ocurría en el caso del TGF-β y las integrinas, resulta la relación bilateral que también se ha llegado a demostrar en cultivos de fibroblastos cardíacos de las ratas, donde el TGF-β induce la aparición de ECA en dichos cultivos44. Ambas relaciones cíclicas entre estos tres factores (TGF-β, integrinas y angiotensina II) podrían explicar en parte que los procesos fibróticos de diferentes tejidos evolucionen de forma irreversible en la mayoría de los casos en los que no se aplica ningún tratamiento que trate de romper este círculo vicioso. Angiotensina II e integrinas Ya en 1994 se puso en relación la acción de la angiotensina II con las integrinas beta1 en su acción sobre los fibroblastos y el colágeno en el tejido cardíaco neonatal45. Sobre esta misma base, en el año 2000 se demostró el papel estimulador de la angiotensina II sobre las integrinas alfaV, beta1, beta3 y beta5 y sobre la alfaactinina, e igualmente se comprobó que dicha estimulación de las integrinas por la angiotensina II estaba mediada por su receptor R1-ATII, efecto que podía ser inhibido mediante el empleo de irbesartán (un antagonista específico del R1-ATII), pero no mediante PD12331946,47. Dichas demostraciones fueron realizadas sobre cultivos de fibroblastos cardíacos de la rata. En junio de 2001, Domínguez Jiménez et al48 demostraron la implicación de los complejos alfa3 integrina/tetraspanina en la respuesta angiogénica inducida por angiotensina II y finalmente, en noviembre de ese mismo año, se demostró la estimulación de la integrina alfa8beta1 por angiotensina II y 36
CUERVO R, ET AL. ENFERMEDAD PULMONAR INTERSTICIAL
ATII
ATII
R1-ATII
TGF-ßLAP
TGF-ß
R1-ATII
TGF-ßLAP
TGF-ß
Fibrosis AlfaVbeta6 integrina
+ AlfaVbeta6 integrina
Fig. 2. Angiotensina II (ATII), receptor tipo 1 de la angiotensina II (R1-ATII), factor de transformación del crecimiento beta inactivado (TGF-β-LAP), factor de transformación del crecimiento beta activado (TGF-β). Vías de actuación entre los componentes que intervienen en la fibrosis pulmonar que han sido demostradas a lo largo de los últimos años en diferentes estudios. La interacción entre el complejo TGF-β y el R1-ATII todavía no ha sido aclarada en cuanto a la forma en que dicha interacción tiene lugar.
Fig. 3. Posible vía de interacción entre la angiotensina II (ATII) y el factor de transformación del crecimiento beta (TGF-β) en la cual la ATII, a través de su receptor R1-ATII, produciría un aumento en la síntesis de integrina alfaVbeta6, que estimularía la activación del TGF-β latente, permitiendo así al TGF-β activo realizar los procesos que llevan a la fibrosis pulmonar.
por el TGF-β en los fibroblastos cardíacos. Igualmente se comprobó que dicha estimulación estaba mediada, en el caso de la angiotensina II, exclusivamente por su receptor R1-ATII49, si bien rectificaban a los autores que antes abogaban porque la angiotensina II estimulaba la integrina alfaVbeta3, ya que el ajuste del valor de dicha integrina por unidad de proteína mostraba que no existen diferencias entre los controles y los fibroblastos cardíacos de la rata estimulados con angiotensina II. Los estudios enfocados a la relación entre la angiotensina II y las integrinas continúan y aún dejan muchas lagunas en la demostración de que la primera estimula determinadas integrinas estrechamente relacionadas con los procesos de fibrosis pulmonar, como es el caso de la integrina alfaVbeta6, pero lo cierto es que las pistas destapadas en este sentido en los últimos años hacen pensar que con gran probabilidad dicha relación será demostrada, con lo que se podrá cercar una de las vías que unirían la acción de la angiotensina II con el desarrollo de fibrosis, y más concretamente de la fibrosis pulmonar.
gada a la unión de la angiotensina II a su receptor R1-ATII; la estimulación de la fibrosis por la angiotensina puede bloquearse con ARA II específicos para este receptor, como son el losartán y el irbesartán, pero no con antagonistas específicos del R2-ATII como el PD123319 La acción de la angiotensina II sobre la fibrosis se relaciona invariablemente con un aumento de TGF-β. El hecho de poder atenuar este desarrollo de la fibrosis causado por la angiotensina con anticuerpos específicos anti-TGF-β lleva a la clara conclusión de que, de alguna forma aún no especificada, la angiotensina II produce una estimulación del TGFβ y que dicho TGF-β sería realmente el responsable directo de la fibrosis inducida por angiotensina II (fig. 2). Por último, el preciso recalcar que existe una clara relación entre la angiotensina II y las integrinas cardíacas, demostrada fundamentalmente en los fibroblastos cardíacos en modelos animales, siendo la primera un estimulador de la producción de las integrinas.
Resumen de hechos demostrados en la fibrosis pulmonar Es una realidad comprobada que el TGF-β es un agente efectivo directo en el desarrollo de la fibrosis pulmonar estimulando el crecimiento de fibroblastos, el depósito de matriz extracelular y regulando la respuesta inflamatoria y que, para realizar su acción, debe ser activado desde su forma latente (unido al LAP) hasta su forma activa. Igualmente es un hecho demostrado mediante técnicas in vitro que, en el caso concreto de la fibrosis pulmonar, la integrina alfaVbeta6 es una de las principales responsables de dicha activación del TGF-β, pudiéndose apreciar, tal como expusimos previamente, una propensión a la inflamación cutánea y pulmonar, al tiempo que una protección contra el desarrollo de fibrosis pulmonar en los casos en que el gen para la síntesis de dicha integrina está ausente en modelos animales (ratones). Igualmente se ha demostrado que, para realizar dicha acción de activación del TGF-β, la integrina alfaVbeta6 debe unirse al propéptido LAP que determina la latencia de TGF-β reconociendo el fragmento RGD. Numerosos estudios, tal como hemos resumido, demuestran una relación directa entre la angiotensina II y los procesos de fibrosis cardíaca, renal, hepática y, como es el caso que nos ocupa, de fibrosis pulmonar. Dicha relación está li37
Fibrosis
Conclusiones La relación molecular entre angiotensina II y TGF-β en el tejido pulmonar y en su proceso de fibrosis es una incógnita aún no resuelta, pero sobre la que se empieza a intuir posibles respuestas basadas en los hechos comprobados y mencionados a lo largo de esta revisión. Así pues, se podría establecer la hipótesis, como una de las posibles vías de interacción entre la angiotensina II y el TGF-β, de que tal vez exista una estimulación de la primera sobre la producción de integrina alfaVbeta6 y que dicha estimulación sea mediada por el receptor R1-ATII. Dicha integrina sería una de las encargadas de la activación del TGFβ latente mediante su unión al LAP, y dicho TGF-β activado mediaría los procesos celulares necesarios para el desarrollo de la propia fibrosis pulmonar (fig. 3). De esta manera se cerraría una de las cadenas de acontecimientos que unen la acción de la angiotensina II con el desarrollo de la propia fibrosis, e igualmente se justificaría, a un nivel molecular, el hecho de plantear como posible futuro tratamiento el empleo de ARA II específicos para el receptor R1-ATII con el fin de romper dicha cadena de interacciones moleculares y detener o dificultar el desarrollo de la fibrosis pulmonar. Creemos, por tanto, que quedan abiertas dos puertas fundamentales para futuros estudios: una en el ámbito de la Med Clin (Barc) 2003;121(11):426-30
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CUERVO R, ET AL. ENFERMEDAD PULMONAR INTERSTICIAL
biología molecular, como es el estudio de la estimulación de la integrina alfaVbeta6 por angiotensina II a través del R1ATII, y una segunda en el terreno terapéutico, como es el estudio de la acción de los ARA II específicos para el R1ATII en el desarrollo y la evolución de la fibrosis pulmonar, hecho demostrado hasta ahora de una forma empírica y mediante técnicas in vitro, pero aún con importantes carencias a nivel molecular y en modelos humanos. Agradecimientos Esta revisión ha sido realizada con la colaboración de los Dres. J.A. Sánchez Ramos, I. Candel Monserrate y F.J. Candel González, a quienes agradecemos su inestimable participación. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Rubin P, Johnston CJ, Williams JP, McDonald S, Finkelstein JN. A perpetual cascade of cytokines postirradiation leads to pulmonary fibrosis. In J Radiat Oncol Biol Phys 1995;33:233-4. 2. Zhang K, Phan SH. Cytokines and pulmonary fibrosis. Biol Signals 1996; 5:232-9. 3. Border WA, Noble NA. Transforming growth factor beta in tissue fibrosis. N Engl J Med 1995;331:1286-92. 4. Wells RG. Fibrogenesis V. TGF-β signalling pathways. Gastrointestinal and Liver Physiology 2000;279:G845. 5. Piek E, Heldin CH, Dijke P. Specificity, diversity and regulation in TGF-β superfamily signalling. FASEB J 1999;13:2105-24. 6. Blobe GC, Schiemann WP, Lodish HF. Role of transforming growth factor beta in human disease. N Engl J Med 2000;342:1350-8. 7. Branton MH, Kopp JB. TGF-β and fibrosis. Microbes Infect 1999;1: 1349-65. 8. Roulot D, Sevcsik AM, Coste T, Strosberg AD, Marullo S. Role of transforming growth factor beta type II receptor in hepatic fibrosis: studies of human chronic hepatitis C and experimental fibrosis in rats. Hepatology 1999;29:1730-8. 9. Munger JS, Huang X, Kawakatsu H, Griffiths MJ, Dalton SL, Wu J, et al. The integrin alphaVbeta6 binds and activates latent TGF-B1: a mechanism for regulating pulmonary inflamation and fibrosis. Cell 1999; 96: 319-28. 10. Dai J, Gilks B, Price K, Churg A. Mineral dusts directly induce epithelial and intersticial fibrogenic mediators and matrix components in the airway wall. Am J Respir Crit Care Med 1998;6:1907-13. 11. Li H, He B, Que C, Weng B. Expression of TGF-beta1, PDGF and IGF-1 mRNA in lung of bleomycin-A5 induced pulmonat fibrosis in rats. Chin Med J (Engl) 1996;109:533-6. 12. Jagirdar J, Begin R, Dufresne A, Goswami S, Lee TC, Rom WN. Trasforming growth factor-beta (TGF-beta) in silicosis. Am J Resp Crit Care Med 1996;154(4 Pt 1):1076-81. 13. Cao B, Guo Z, Zhu Y, Xu W. The potential role of PDGF, IGF-1, TGF-beta expression in idiopathic pulmonary fibrosis. Chin Med J (Engl) 2000; 113:776-82. 14. Yong SJ, Adlakha A, Limper AH. Circulating transforming growth factorβ1. Chest 2000;120:S68-S70. 15. Gross TJ, Hunninghake GW. Idiopathic pulmonary fibrosis. N Engl J Med 2000;345:517-25. 16. Vanhee D, Gosset P, Wallaert B, Voisin C, Tonnel AB. Mechanisms of fibrosis in coal workers’ pneumoconiosis. Increased production of plateletderived growth factor, insulin-like growth factor type I, and transforming growth factor beta and relationship to disease severity. Am J Respir Crit Care Med 1994;150:1049-55. 17. Heino J, Ignotz RA, Hemler ME, Crouse C, Massague J. Regulation of cell adhesion receptors by transforming growth factor-beta. Concomitant regulation of integrins that share a common beta 1 subunit. J Biol Chem 1989;264:380-8. 18. Thomas GJ, Hart IR, Speight PM, Marshall JF. Binding of TGF-β1 latency-associated peptide (LAP) to alphaVbeta6 integrin modulates behaviour of squamous carcinoma cells. BJC 2002;87:859-67. 19. Munger JS, Harpel JG, Giancotti FG, Rifkin DB. Interactions betwen growth factor and integrins: Latent forms of transforming growth factor-B are ligands for the integrin alphaVbeta1. MBC 1998;9:2627-38. 20. Mu D, Cambier S, Fjellbirkeland L, Baron JL, Munger JS, Kawakatsu H, et al. The integrin alphaVbeta8 mediates epithelial homeostasis through MT1MPP-depèndent activation of TGF-β1. J Cell Biol 2002;22:157:493-507. 21. Annes JP, Rifkin DB, Munger JS. The integrin alphaVbeta6 binds and activates latent TGFbeta3. FEBS Lett 2002;511:65-8. 22. Sheppard D. Integrin-mediated activation of transforming growth factorbeta(1) in pulmonary fibrosis. Chest 2001;120:49S-53S. 23. Gronhagen-Riska C, Kurppa K, Fyhrquist F, Serloos O. Angiotensin-converting enzyme and lysozyme in silicosis and asbestosis. Scand J Respir 1978;59:228-31.
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