El sistema IL-11 participa en la remodelación de la arteria pulmonar y la hipertensión en la fibrosis pulmonar

Fondo

La hipertensión pulmonar (HP) asociada a fibrosis pulmonar idiopática (FPI) es de mal pronóstico. La IL-11 se ha implicado en enfermedades fibróticas, pero se desconoce su papel en los vasos pulmonares. Aquí analizamos la contribución de IL-11 a la HP en pacientes con FPI y el mecanismo potencial implicado.

Métodos

Se utilizaron arterias pulmonares, tejido pulmonar y suero de sujetos control (n = 20), FPI (n = 20) y HP asociada a FPI (n = 20) para estudiar la expresión y localización de IL-11 e IL-11Rα. Se utilizaron dos modelos de fibrosis pulmonar asociada a HP inducida por IL-11 y bleomicina en ratones transgénicos Tie2-GFP para evaluar la contribución de IL-11 y células endoteliales a la remodelación de la arteria pulmonar. Se analizó el efecto de IL-11 e IL-11Rα soluble sobre células endoteliales de arteria pulmonar humana y transformaciones y proliferación de células de músculo liso.

Resultados

IL-11 e IL-11Rα se sobreexpresaron en arterias pulmonares y suero de pacientes con HP asociada a FPI frente a pacientes con FPI sin HP. Los ratones recombinantes (rm) IL-11 indujeron fibrosis pulmonar y PH en ratones Tie2-GFP, activando EnMT in vivo como contribuyente de la remodelación de la arteria pulmonar y la fibrosis pulmonar. La transfección transitoria de siRNA-IL-11 redujo la fibrosis pulmonar y el PH en el modelo de bleomicina Tie2-GFP. La (h)rIL-11 humana y la hrIL-11Rα soluble indujeron la transición endotelial a mesenquimatosa (EnMT) y la transformación de células del músculo liso de la arteria pulmonar a miofibroblastos, proliferación celular y senescencia in vitro.

Conclusiones

IL-11 e IL-11Rα se sobreexpresan en las arterias pulmonares de la HP asociada a pacientes con FPI y contribuyen al remodelado de la arteria pulmonar y la HP.

La hipertensión pulmonar (HP) en la enfermedad pulmonar crónica (EPC), como la fibrosis pulmonar idiopática (FPI), presagia un mal pronóstico, lo que reduce el tiempo medio de supervivencia a 2,5-5 años después del diagnóstico [1]. Estudios epidemiológicos recientes informaron una prevalencia de HP del 32% al 84% en pacientes con FPI, y la HP parece desarrollarse con el tiempo en la mayoría de los pacientes con FPI [2].

La patobiología de la HP en la FPI no se conoce por completo. Mientras que la hipótesis clásica del desarrollo de HP en la FPI era la destrucción fibrótica del parénquima y la vasoconstricción hipóxica, la evidencia reciente indica que la remodelación de la arteria pulmonar puede impulsar el aumento de la tensión de la arteria pulmonar, ya que no existe una correlación entre la gravedad de la fibrosis pulmonar y el desarrollo de HP. [3]. Los procesos biológicos que subyacen a la progresión de la fibrosis también están implicados en la remodelación vascular y la HP [3]. En este sentido, se describe la muscularización vascular pulmonar en estadios iniciales seguida de atrofia vascular fibrosa y fibrosis íntima pronunciada. [4]. Los vasos sanguíneos pueden participar en la génesis de la FPI y se han descrito alteraciones moleculares similares en pacientes con FPI y HP [5]. Esto último sugiere que estos trastornos comparten características patogénicas y que uno puede influir, generar o perpetuar al otro. Se han descrito diferentes procesos celulares durante la remodelación de la arteria pulmonar (AP) de la FPI asociada a HP, incluida la disfunción endotelial [6]la transición endotelial a mesenquimatosa (EnMT) como fuente de miofibroblastos [7, 8]así como proliferación de músculo liso PA y transición a fenotipo similar a miofibroblastos [9].

A pesar del importante papel de la HP en la supervivencia de los pacientes con FPI, todavía no existen fármacos clínicamente aprobados para tratar la HP en pacientes con FPI, ya que los vasodilatadores clásicos utilizados para tratar la PAH, como los inhibidores de la fosfodiesterasa 5, los inhibidores del receptor de la endotelina [10] o estimulador de guanilato ciclasa [11] arrojaron resultados que, en el mejor de los casos, no fueron concluyentes [12]. La falta de medicamentos aprobados para la HP en pacientes con FP destaca la necesidad de una mejor comprensión de la fisiopatología y los mecanismos moleculares subyacentes a la HP en la FP.

Hallazgos recientes han destacado el papel de la IL-11 en diferentes enfermedades fibróticas, incluida la cardíaca. [13] y fibrosis pulmonar [14]. La IL-11 promueve la activación de los fibroblastos pulmonares y la transformación en miofibroblastos, así como la transición del epitelio alveolar al mesenquimatoso, promoviendo la acumulación de matriz extracelular, así como la fibrosis pulmonar cuando se administró en ratones. [14]. Tanto la IL-11 como su receptor afín IL-11Rα se sobreexpresan en áreas fibróticas de pacientes con FPI, y los factores profibróticos típicos, como TGFβ1, inducen su sobreexpresión. [14]. Sin embargo, se desconoce por completo el papel de la IL-11 sobre la función vascular y la participación del sistema IL-11 en la HP de los pacientes con FPI. Aquí exploramos si se observa IL-11 e IL-11Rα en las arterias pulmonares de pacientes con FPI y HP, y si la IL-11 está relacionada con la patobiología de las células del músculo liso y endotelial de la arteria pulmonar de la remodelación de la arteria pulmonar. Luego analizamos si la señalización de IL-11 participa en la remodelación y fibrosis de la arteria pulmonar a través de su actividad en las células del músculo liso y endotelial pulmonar. Finalizamos estudiando el efecto de la IL-11 induciendo hipertensión pulmonar y el papel de IL-11 el silenciamiento génico como diana terapéutica en diferentes modelos animales de fibrosis pulmonar e hipertensión pulmonar.

Pacientes

Se obtuvo tejido pulmonar humano de 3 tipos de pacientes (Servicios de Cirugía y Patología Torácica del Consorcio Hospitalario General Universitario (CHGUV) y Hospital Universitario y Politécnico La Fe, España): (A) Pacientes con FPI asociada a HP que fueron intervenidos de órgano programa de trasplantes. (B) Pacientes con FPI intervenidos quirúrgicamente para programa de trasplante de órganos (representa arterias pulmonares con FPI y sin HP). (C) Las muestras de control de explantes de pulmón se obtuvieron del programa de trasplante de órganos de CHGUV, en donantes con función pulmonar normal que no se usó para fines de trasplante (representa tejido pulmonar sin FPI y se usaron como controles), sin ninguna enfermedad pulmonar (norte los números se indican en cada figura).

La FPI y la HP se diagnosticaron según los criterios de consenso de la American Thoracic Society/European Respiratory Society y la European Society of Cardiology [15, 16]. Todas las pruebas de función pulmonar se realizaron dentro de los 3 meses previos a la cirugía. Después de la selección basada en criterios de diagnóstico, todas las muestras de tejido pulmonar utilizadas para el estudio se comprobaron histológicamente utilizando los siguientes criterios de exclusión: (1) presencia de tumor, (2) infección del tracto respiratorio. Los pulmones tomados de controles de donantes mostraron una arquitectura normal con pocos macrófagos intraalveolares y edema. Las arterias pulmonares musculares (70–500 μm de diámetro) y los homogeneizados de tejido pulmonar completo se aislaron de los pulmones para comparar la expresión molecular del parénquima pulmonar y entre pacientes. Se aisló suero de sangre venosa periférica para determinar la IL-11 y las proteínas séricas IL-11Rα circulantes. Los pacientes incluidos en este trabajo estaban libres de comorbilidades autoinmunes y no utilizaban fármacos inmunomoduladores. Las características clínicas de los pacientes se muestran en el archivo adicional 8: Tablas S1–S3. El protocolo fue aprobado por el comité local de investigación y ética independiente del Hospital General Universitario Consorcio de Valencia (CEIC22/2017). Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de cada participante.

Estudios histológicos, inmunohistoquímicos e inmunofluorescencia

La histología pulmonar se realizó como se informó anteriormente. [17]. Los bloques de tejido (4 μm de espesor) se tiñeron con tricrómico de Masson (Sigma-Aldrich, Madrid, España) para detectar el depósito de colágeno y evaluar la lesión fibrótica y la remodelación de la arteria pulmonar. La gravedad de la fibrosis pulmonar se calificó en una escala de 0 (pulmón normal) a 8 (obliteración total de los campos fibróticos) según la puntuación de Ashcroft [18].

Para el análisis inmunohistoquímico de pulmones humanos, el tejido se fijó e incrustó en parafina, se cortó en secciones (4–6 µm) y se incubó con IL-11 (Thermo Fisher; n.° de catálogo PA5-36544; dilución 1:100), IL-11RΑ (Novus Biological; n.º de catálogo NBP1-62351; dilución 1:50) y αSMA (Señalización celular; n.º de catálogo….