Regulación del inflamasoma NLRP3 en enfermedades autoinflamatorias y su implicaciónen el metabolismo

Resumen

El sistema inmunitario innato es la primera barrera de defensa del organismo y se compone por un gran número de células que contienen receptores capaces de reconocer gran variedad de señales de peligro. Dentro de esos receptores, cabe destacar el papel del receptor intracelular NLRP3, el cual forma un complejo llamado inflamasoma, junto a las proteínas ASC y caspasa-1, que es esencial para la respuesta inflamatoria. Este inflamasoma es el más caracterizado hasta la fecha debido a la gran variedad de señales que puede reconocer y su implicación en el desarrollo de numerosas patologías, siendo una de ellas el síndrome periódico asociado a criopirina (CAPS). Este síndrome, es una enfermedad autoinflamatoria rara que surge por mutaciones de ganancia de función en el gen NLRP3, lo que conlleva a una activación del inflamasoma NLRP3 desmedida y a la sobreproducción de citoquinas proinflamatorias como la IL-1β. Los pacientes con este síndrome sufren episodios inflamatorios esporádicos estériles, y carecen de terapias efectivas, las cuales se centran en bloqueantes de IL-1. A menudo este inflamasoma se presenta como un inflamasoma hipersensible, sin embargo, el mecanismo de activación y regulación del NLRP3 mutante no está del todo descrito. Por otro lado, estudios recientes describen la importancia del metabolismo sobre la respuestas inmunitarias, de hecho, numerosos estudios muestran la relevancia de la ruta de la glicolisis para el correcto desarrollo de la inflamación, sin embargo, como pueden afectar las variantes patogénicas de NLRP3 asociadas a CAPS al metabolismo, no está descrito. Como objetivo principal, esta Tesis pretende elucidar el mecanismo de activación del inflamasoma NLRP3 con variantes patogénicas asociadas a CAPS y como este afecta al metabolismo. Además, se pretende descubrir tratamientos para el síndrome CAPS, determinado así el efecto de 4-octilitaconato e identificando nuevos inhibidores de NLRP3. En esta Tesis se ha evaluado la activación del inflamasoma NLRP3 con variantes asociadas a CAPS en muestras de pacientes y en macrófagos inmortalizados de ratón que expresan mediante un sistema inducible por doxiciclina NLRP3 silvestre y distintas variantes patogénicas (p.R260W, p.D303N, p.T348M). Estas muestras se han utilizado en numerosas técnicas, en las que se incluye la citometría de flujo, ELISA, Western blot, microscopía, y análisis transcriptómico y metabolómico, entre otros. Los resultados de esta Tesis revelan que las variantes patogénicas de NLRP3 asociadas a CAPS inducen una activación constitutiva del inflamasoma, originando una activación de caspasa-1, procesamiento de gasdermina, liberación de IL-18 y piroptosis. Además, se observa que tanto la inducción de NF-kB como las deubiquitinasas están implicadas en su regulación. Por otro lado, se ha descrito que la expresión de variantes patogénicas de NLRP3, produce una reprogramación metabólica que afecta a la glicólisis, disminuyendo la producción de IL-1β. Esta Tesis también se ha centrado en la búsqueda de nuevos posibles tratamientos, observándose que el empleo de 4-octilitaconato inhibía la activación constitutiva de NLRP3 con variantes patogénicas, bloqueando así la formación del complejo NLRP3-ASC. Además, se hizo un cribado de 26 moléculas que se seleccionaron computacionalmente como posibles inhibidores de NLRP3, de esas moléculas se detectó que E1 y E3, eran capaces de inhibir al inflamasoma NLRP3 silvestre y con variantes patogénicas asociadas a CAPS. Como conclusión cabe destacar que en esta Tesis se describe en gran medida el mecanismo de activación del inflamasoma NLRP3 mutante, observándose que las variantes patogénicas de NLRP3 asociadas a CAPS presentan una activación constitutiva del inflamasoma produciendo una reprogramación metabólica que afecta a la glicólisis, lo que arroja nueva luz sobre el posible desarrollo de nuevas terapias más efectivas.