Predisposición genética a la inflamación y la traslocación bacteriana en enfermedad hepática e intestinal

Abstract

La traslocación bacteriana (TB) se define como el paso de bacterias o sus productos desde la luz intestinal a los ganglios linfáticos mesentéricos, llegando a la sangre y otros órganos. Los episodios de TB son eventos recurrentes en pacientes con trastornos inflamatorios crónicos desarrollados alrededor del llamado eje hígado-intestino, desde la cirrosis hepática hasta la enfermedad inflamatoria intestinal. El paso de antígenos bacterianos comensales a la sangre de pacientes con cirrosis descompensada es un fenómeno que desencadena complicaciones clínicas relevantes. La respuesta del huésped a estos antígenos se establece a través de receptores y citoquinas que activan y facilitan una respuesta inmune completa y eficiente. Entre estos receptores, es particularmente relevante la familia de receptores tipo Toll (TLR). Los TLR comprenden diferentes receptores que se unen específicamente a productos bacterianos únicos, activando los mecanismos necesarios para la eliminación de dichos productos. Se han descrito varios polimorfismos en estos genes TLR asociados con alteraciones inmunes o complicaciones clínicas en la cirrosis y otros trastornos relacionados con la inflamación. Nuestro objetivo fue evaluar el efecto de los polimorfismos en receptores Toll-like en la respuesta soluble frente a los episodios de traslocación bacteriana.En una primera parte del estudio, distribuimos pacientes, con cirrosis y ascitis, en función de la presencia de los SNPs TLR2 rs4696480, TLR4 rs4986790 y TLR9 rs187084. Se cuantificaron los niveles de diferentes antígenos bacterianos, citocinas proinflamatorias, óxido nítrico y se evaluó la respuesta in vitro de los 3 receptores frente a sus ligandos específicos. Los genotipos variantes de TLR-2, TLR-4 y TLR-9 se asociaron con un aumento significativo de los niveles de antígenos, mientras que las concentraciones de TNF-α, IL-6 y óxido nítrico disminuyeron significativamente en todos los pacientes con genotipos TLR variantes. De manera similar, la traslocación del ADN bacteriano (ADNbact) a la sangre también es un evento clínicamente relevante en hasta el 40% de los pacientes con enfermedad de Crohn (EC). Esta enfermedad se debe a una interacción desequilibrada entre la microbiota y el sistema inmunitario de la mucosa intestinal en individuos genéticamente predispuestos, lo que lleva al desarrollo de un ambiente inflamatorio sostenido. La traslocación de ADNbact se ha asociado con un aumento de la actividad de esta enfermedad, y constituye un factor de riesgo de brote a corto plazo. El aclaramiento antigénico se consigue como resultado de una respuesta inflamatoria en cascada, en la que ocupan un papel relevante las citocinas. La IL26, de la familia IL-20, es una citocina destacada en la EC. Esta molécula facilita la destrucción de microbios, detecta el ADNbact extracelular y promueve una potente respuesta proinflamatoria al inducir la secreción de interferón (IFN) -α por parte de las células plasmocitoides dendríticas (pDC). En ausencia de IL26 el aclaramiento de ADNbact podría verse comprometido y promover la aparición de brotes en la enfermedad. Diversos estudios de asociación genómica han identificado SNPs en el gen de la IL26 asociados con la EII. Con dichos antecedentes, en una segunda parte del estudio, decidimos evaluar la relación entre los niveles séricos de IL26 y la traslocación de ADNbact en la enfermedad de Crohn (EC). Realizamos un estudio prospectivo en pacientes con enfermedad de Crohn en remisión en el que se evaluaron polimorfismos comunes en el gen de la IL26, niveles de citocinas séricas, proteínas del complemento, ADNbact amplificado y anti-TNF-α. La presencia de ADN bacteriano en suero se correlacionó significativamente con un aumento en los niveles de IL26. Las PBMCs de los pacientes con genotipos variantes mostraron una capacidad bactericida reducida en comparación con los pacientes con genotipo salvaje. La estimulación con una proteína IL26 recombinante redujo la presencia de citocinas proinflamatorias en respuesta a E. coli en las células procedentes de pacientes con genotipos variantes. Los niveles de anti-TNF-α, medidos en el suero de pacientes con genotipo varIL26 frente a wtIL26, fueron significativamente más bajos en presencia de ADNbact. Las células de los pacientes con genotipos polimórficos frente a los de genotipo salvaje, cultivadas con ADN de E. coli e infliximab, mostraron una disminución significativa en la concentración de fármaco libre. Los antecedentes genéticos pueden ser un potencial modulador de la respuesta inmune en las complicaciones derivadas de las bacterias en los trastornos inflamatorios crónicos que involucran el eje del intestino-hígado. Los episodios de translocación bacteriana han mostrado una gran relevancia en el desarrollo y mantenimiento de la inflamación crónica en el eje hígado-intestino. Las variantes alélicas en genes que interaccionan con estos productos modifican la capacidad de respuesta inmunológica de los pacientes, complicando el curso de la enfermedad inflamatoria.

Bacterial translocation (BT) is defined as the passage of bacteria or their products from the intestinal lumen to the mesenteric lymph nodes, reaching the blood and other organs. The episodes of BT are recurrent events in patients with chronic inflammatory disorders developed around the so-called gut-liver axis, from liver cirrhosis to inflammatory bowel disease. The passage of commensal bacterial antigens to the blood of patients with decompensated cirrhosis is a phenomenon that triggers relevant clinical complications. The host response to these antigens is established through receptors and cytokines that activate a complete and efficient immune response. Among these receptors, the family of Toll-like receptors (TLR) is particularly relevant. The TLRs comprise different receptors that bind specifically to unique bacterial products, activating the necessary mechanisms for the elimination of such products. Several polymorphisms have been described in these TLR genes associated with immune alterations or clinical complications in cirrhosis and other disorders related to inflammation. In the first study, our aim was to evaluate the effect of polymorphisms on Toll-like receptors in the soluble response against episodes of bacterial translocation. We distributed patients, with cirrhosis and ascites, depending on the presence of the SNPs TLR2 rs4696480, TLR4 rs4986790 and TLR9 rs187084. The levels of different bacterial antigens, proinflammatory cytokines and nitric oxide were quantified and the in vitro response of the 3 receptors against their specific ligands was evaluated. The variant genotypes of TLR-2, TLR-4 and TLR-9 were associated with a significant increase in antigen levels, while the concentrations of TNF-α, IL-6 and nitric oxide decreased significantly in all patients with genotypes TLR variants. Similarly, the translocation of bacterial DNA (bactDNA) to the blood is also a clinically relevant event in up to 40% of patients with Crohn’s disease (CD). This disease is due to an unbalanced interaction between the microbiota and the immune system of the intestinal mucosa in genetically predisposed individuals, which leads to the development of a sustained inflammatory environment. The translocation of bactDNA has been associated with an increase in the activity of this disease, and constitutes a risk factor for short-term outbreak. Antigenic clearance is achieved as a result of a cascade inflammatory response, in which cytokines play an important role. IL26, member of the IL-20 family, is a prominent cytokine in CD. This molecule facilitates the destruction of microbes, detects extracellular bactDNA and promotes a potent proinflammatory response by inducing the secretion of interferon (IFN) -α by dendritic plasma cells (pDC). In the absence of IL26, the clearance of bactDNA could be compromised and promote the appearance of outbreaks in the disease. Several genomic association studies have identified SNPs in the IL26 gene associated with IBD. With this background, in a second part of the study, we decided to evaluate the relationship between the serum levels of IL26 and the translocation of bactDNA in CD. In the second investigation, we conducted a prospective study in CD patients in remission. We evaluated common polymorphisms in the IL26 gene, serum cytokine levels, complement proteins, amplified bactDNA and anti-TNF-α.The presence of bacterial DNA in serum correlated with an increase in IL26 levels. The PBMCs of patients with variant genotypes showed a reduced bactericidal capacity compared to patients with wild genotype. Stimulation with a recombinant IL26 protein reduced the presence of proinflammatory cytokines in response to E. coli in cells from patients with variant genotypes. The levels of anti-TNF-α, measured in the serum of patients with varIL26 versus wtIL26 genotypes, were significantly lower in the presence of ADNbact. Cells of patients with polymorphic genotypes versus those of wild type genotype, cultured with E. coli DNA and infliximab, showed a significant decrease in free drug concentration. In clonclusion, the genetic background can be a potential modulator of the immune response in the complications derived from bacteria in chronic inflammatory disorders involving the gut-liver axis. Episodes of bacterial translocation have shown great relevance in the development and maintenance of chronic inflammation in the gut-liver axis.