RESUMEN
La inmunidad innata responde a la infección y al daño tisular activando una plataforma molecular denominada inflamasoma. En las investigaciones clínicas con humanos, se han descrito cuatro clases de inflamasomas relacionados con procesos inflamatorios: NLRP1, NLRC4, NLRP3 y AIM-2. De ellos, NLRP3 es el mejor estudiado. Los inflamasomas tienen como finalidad común el procesamiento y activación de la caspasa-1, enzima responsable de la maduración de pro-IL-1β y pro-IL-18. El control génico y la regulación bioquímica de esta plataforma son fundamentales para evitar el desarrollo de enfermedades inmunológicas, metabólicas y neurológicas. Algunos de los mecanismos más importantes en la modulación de la actividad del inflamasoma son: los polimorfismos en los genes codificadores de las proteínas del inflamasoma, la ubiquitinación, la regulación redox, la concentración de ATP y la señalización paracrina mediante factores de transcripción e interleucinas. Existe, además, otro tipo de regulación que se ejerce por mecanismos epigenéticos como la metilación y la expresión de micro-ARN. En conjunto, estos mecanismos son indispensables para la expresión coordinada y el funcionamiento correcto de estas plataformas moleculares ante un determinado patógeno o daño celular. Las investigaciones sobre los diversos componentes de los inflamasomas y su inhibición controlada están esclareciendo aspectos que permitirán controlar enfermedades asociadas con estos complejos moleculares.
Innate immunity responds to infectious agents and tissue injury with a multiproteic molecular platform named inflammasome. A large number of investigations have described four inflammasome types related to inflammatory processes in humans: NLRP1, NLRC4, NLRP3 y AIM-2. NLRP3 is a key sensor molecule in the inflammasome activity that is directed to the activation of caspase-1, the enzyme responsible for the transformation of pro-IL-1β and pro-IL-18 to their mature active forms. Genetic control and biochemical regulation of this platform are necessary for the prevention of immunologic, metabolic and neurological diseases. Polymorphisms of the genes that codify for the proteins of the inflammasome, ubiquitination, redox regulation, ATP concentration and signaling via transcription factor and interleukins are key players in the modulation of inflammasome activity. In addition, regulation is also accomplished by epigenetic mechanisms such as methylation and the expression of microRNAs. All these mechanisms are indispensable for the coordinated expression and normal functioning of these platforms in response to a pathogenic agent or cellular damage. Investigation on the various inflammasome components and their controlled inhibition are clarifying aspects that should permit to control disease conditions related to these molecular complexes.
A imunidade inata responde à infecção e ao dano teciduais ativando uma plataforma molecular denominada inflamassoma. Nas investigações clínicas com humanos, descreveram-se quatro classes de inflamassomas relacionados com processos inflamatórios: NLRP1, NLRC4, NLRP3 e AIM-2. Deles, NLRP3 é o melhor estudado. Os inflamassomas têm como finalidade comum o processamento e ativação da caspase-1, enzima responsável da maturação de pró- IL-1β e pró-IL-18. O controle genético e a regulação bioquímica desta plataforma são fundamentais para evitar o desenvolvimento de doenças imunológicas, metabólicas e neurológicas. Alguns dos mecanismos mais importantes na modulação da atividade do inflamassoma são: os polimorfismos nos genes codificadores das proteínas do inflamassoma, a ubiquitinação a regulação redox, a concentração de ATP e a sinalização parácrino mediante fatores de transcrição e interleucinas. Existe, ademais, outro tipo de regulação que se exerce por mecanismos epigenéticos como a metilação e a expressão de micro-RNA. Em conjunto, estes mecanismos são indispensáveis para a expressão coordenada e o funcionamento correto destas plataformas moleculares ante um determinado patogênico ou dano celular. As investigações sobre os diversos componentes dos inflamassomas e sua inibição controlada estão esclarecendo aspectos que permitirão controlar doenças associadas com estes complexos moleculares.
Asunto(s)
Humanos , Bioquímica , Inflamasomas , Proteína con Dominio Pirina 3 de la Familia NLR , Inmunidad InnataRESUMEN
La inflamación es una respuesta biológica rápida del sistema inmune en tejidos vasculares, dirigida a eliminar estímulos capaces de producir daño y a iniciar la curación y la reparación. Los complejos macromoleculares denominados inflamasomas están constituidos por un receptor NOD (NLR), un receptor de AIM2 (ausente en melanoma 2) el ALR, la proteína tipo punto asociada a apoptosis (ASC) y la procaspasa-1, los cuales pueden ser activados por variación en la concentración iónica y de ATP intracelular y extracelular, por desestabilización del fagolisosoma, por internalización de cristales insolubles y por mecanismos de oxidoreducción, lo cual permitirá la activación de la plataforma molecular y el consiguiente procesamiento de las prointerleuquinas inflamatorias a sus formas activas. En la actualidad existen dos nodos de señalización utilizados por los inflamasomas: canónica y no canónica para generar respuestas efectoras. Datos recientes vinculan al inflamasoma NLRP3, la IL-1b y a la IL-18, en el desarrollo y evolución de enfermedades tales como: ateroesclerosis, diabetes tipo II, hiperhomocisteinemia, gota, malaria e hipertensión arterial e identificaron esta cascada, como un blanco quimioterapéutico ideal para la prevención de estas patologías. En esta revisión se discutirán los mecanismos de activación y regulación del inflamasoma que estimulan, modulan y resuelven los procesos inflamatorios.
Inflammation is a rapid biologic response of the immune system in vascular tissues, directed to eliminate stimuli capable of causing damage and begin the process of repair. The macromolecular complexes known as “inflammasomes” are formed by a receptor, either NOD (NLR) or ALR, the receptor absent in melanoma 2 (AIM2). In addition, the inflammasome is formed by the speck-like protein associated to apoptosis (ASC) and procaspase-1, that may be activated by variations in the ionic and intracellular and extracellular ATP concentrations; and the loss of stabilization of the fagolisosomme by internalization of insoluble crystals and redox mechanisms. As a result, there is activation of the molecular platform and the processing of inflammatory prointerleukins to their active forms. There are two modalities of activation of the inflammasome: canonical and non-canonical, both capable of generating effector responses. Recent data associate NLRP 3, IL-1b and IL-18 in the pathogenesis of a variety of diseases, including atherosclerosis, type II diabetes, hyperhomocysteinemia, gout, malaria and hypertension. The inflammasome cascade is emerging as a new chemotherapeutic target in these diseases. In this review we shall discuss the mechanisms of activation and regulation of the inflammasome that stimulate, modulate and resolve inflammation.
Asunto(s)
Humanos , Inflamasomas/fisiología , Proteínas Portadoras/fisiología , Citocinas/fisiología , Proteínas Adaptadoras Transductoras de Señales/fisiología , Proteínas Reguladoras de la Apoptosis/fisiología , Proteínas NLR , Proteína con Dominio Pirina 3 de la Familia NLRRESUMEN
La inflamación es una respuesta inmune frente a los agentes infecciosos y las señales moleculares de peligro, de estrés celular o que son producto del daño tisular. Muchos receptores de la inmunidad innata participan en la respuesta inflamatoria e inducen la activación transcripcional para la producción de una gran cantidad de citocinas, quimiocinas y otros mediadores inflamatorios. Sin embargo, las citocinas de la familia IL-1β son excepcionales, porque no solo requieren la activación transcripcional, sino también un procesamiento proteolítico para generar las citocinas con actividad biológica. Este paso es la activación mediada por la caspasa-1, que a su vez es controlada por varios complejos multimoleculares citosólicos denominados inflamasomas. El inflamasoma NLRP3 puede ser activado por material agregado o cristalino (partículas) y por varios microorganismos o toxinas derivadas de estos; sin embargo, aún no se entienden completamente sus mecanismos de activación. La importancia de este complejo de señalización innata se manifiesta por la existencia de varios mecanismos que regulan la activación de NLRP3 a diferentes niveles. En este artículo se revisan dichos mecanismos.
Inflammation is an immune response to infectious agents and to signals that arise from host molecules in stress situations or after tissue damage. Many innate immune receptors take part in the inflammatory response and induce transcriptional activation leading to the production of a host of cytokines, chemokines and other inflammatory mediators. The IL-1β cytokines are exceptional in that they not only require transcriptional activation but also a proteolytic processing into biologically active cytokines. This activation step is mediated by caspase-1, which in turn is controlled by cytosolic multimolecular complexes named inflammasomes. The NLRP3 inflammasome responds to aggregated or crystalline material, as well as to microbes or pore-forming toxins, but activation mechanisms are not fully understood. The importance of this innate signaling complex is highlighted by the existence of several mechanisms that regulate NLRP3 activation at different levels. In this article we review such mechanisms.