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Resolvinas: autoregulación inflamatoria

La sepsis grave sigue siendo uno de los principales problemas de salud pública asociada con pobres resultados clínicos y a gastos sustanciales por atención médica. Aunque el número de casos en los Estados Unidos excede los 750.000 por año y se vinculan con una mortalidad estimada de 20 a 30%, se carece de tratamientos eficaces. Por lo tanto, se precisa de forma urgente el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas, lo cual se hace aún más necesario debido al surgimiento de bacterias resistentes a antibióticos.

Las terapias inhibitorias de la fase de activación de la respuesta inflamatoria frente a la infección aguda (por ejemplo, glucocorticoides, antiinflamatorios no esteroidales y medicamentos anti-factor de necrosis tumoral α) han fracasado repetidamente en mejorar resultados de pacientes con sepsis grave. En contraste, estrategias que promuevan factores endógenos que puedan resolver activamente esta respuesta aguda no se han explorado rigurosamente, dado que los mediadores clave que regulan el proceso inflamatorio siguen siendo enigmáticos. En este sentido, en una reciente publicación, Jesmond Dalli y colaboradores (Nat Med. 2015 Sep;21(9):1071-5) descubrieron un nuevo grupo de lípidos protectores del hospedero, denominados resolvinas de la serie 13 (RvTs), que se forman durante la fase muy temprana de la inflamación, favoreciendo la fagocitosis de bacterias y aumentando la recuperación de una infección sistémica mediante la aceleración de la resolución de la respuesta aguda.

Actualmente, está bien establecido que lípidos endógenos bioactivos derivados de ácidos grasos n-6 (ácido araquidónico y ácido linoleico) y n-3 (ácido eicosapentaenoico [EPA] y ácido docosahexaenoico [DHA]) son reguladores clave de la inflamación aguda y crónica, por medio del metabolismo de la ciclooxigenasa (COX), la lipoxigenasa (LOX) y el citocromo P-450 monooxigenasa. Trabajos previos de Serhan CN y sus colegas (Nature. 2014 Jun 5;510(7503):92-101) han demostrado de forma concluyente que los niveles de lípidos derivados de EPA y de DHA (SPM, del inglés specialized pro-resolving mediators), incluyendo los resolvinas y protectinas, aumentan 4 a 12 horas después de la infección. Además regulan la resolución de la respuesta inflamatoria y potencian la eliminación de bacterias. Sin embargo, hasta el estudio realizado por Dalli y sus colegas, los principales mediadores que orquestan la primera fase de este proceso no se había dilucidado.

Debido a que la adhesión de neutrófilos al endotelio vascular es un evento crítico y temprano en la respuesta inmunitaria innata frente a patógenos, estos investigadores aislaron fracciones lipídicas a partir de co-cultivos de células endoteliales y neutrófilos, encontrando que estas fracciones aumentan la supervivencia en ratones desafiados con una infección letal de Escherichia coli. Posteriormente, identificaron las moléculas bioactivas dentro de estas fracciones. Además de las anteriormente caracterizadas (eicosanoides y SPM), descubrieron cuatro nuevas moléculas (RvT1, RvT2, RvT3 y RvT4) formadas rápidamente (≤ 4 horas) durante la fase inicial de la inflamación en ratones infectados. Por otra parte, en humanos, las concentraciones de las RvT en sangre periférica aumentan rápidamente después del ejercicio (estado inflamatorio autoresolutivo) en voluntarios sanos y son significativamente mayores en pacientes con sepsis que en individuos sanos. Estos antecedentes indican que la biosíntesis de RVT se produce de manera coordinada en relación a la activación aguda de la respuesta inmunológica (fig. 1).

Figura 1: Biosíntesis transcelular y acciones de resolvinas de la serie 13.

Los resolvinas de la serie 13 (RvTs) derivan del ácido docosapentaenoico (DPA; 22: 5 n-3), que es un metabolito intermedio de la conversión del ácido eicosapentaenoico (EPA; 20: 5 n-3) a ácido docosahexaenoico (DHA; 22: 6 n-3), reacción mediada por la enzima elongasa 2. En células endoteliales, la ciclooxigenasa-2 (COX-2) convierte el DPA en el metabolito intermedio, ácido 13-hidroxidocosapentaenoico (13-HDPA), el que sufre tráfico transcelular hacia los neutrófilos adyacentes y posterior catálisis por la 5-lipoxigenasa (5-LOX) para formar los cuatro productos distintos de RvT (RvT1, RvT2, RvT3, y RvT4). Por otro lado, la atorvastatina mejora la biosíntesis de RvT por medio de la S-nitrosilación de COX-2 en células endoteliales, mientras que el inhibidor de COX-2, celecoxib suprime la biosíntesis de 13-HDPA en estas células. Una vez formadas, las RvTs tienen una gran variedad de efectos autocrinos y paracrinos potentes que promueven la resolución de la inflamación infecciosa. Favorecen la fagocitosis bacteriana en macrófagos y neutrófilos, aumentan la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), bloquean la activación de los componentes del inflamasoma (caspasa 1 e interleucina-1ß), y atenúan la producción de eicosanoides proinflamatorios (leucotrieno B4 [LTB4], prostaglandinas PGD2, PGE2, y PGF2a y tromboxano B2 [TxB2]) en macrófagos.

Los autores también observaron que la biosíntesis de RvT es un proceso transcelular de dos pasos que requiere interacciones celulares de neutrófilos con el endotelio. En primer lugar, el ácido docosapentaenoico (DPA), intermediario metabolito en la conversión de EPA a DHA, es metabolizado por COX-2  endotelial, formando el ácido 13-hidroxidocosapentaenoico (13-HDPA). Luego, después del tráfico transcelular hacia neutrófilos adyacentes, el 13-HDPA es metabolizado por la 5-LOX para formar las RvTs.

Posteriormente se procedió a dilucidar la actividad de las resolvinas en la inflamación infecciosa por medio de experimentos in vitro e in vivo. A concentraciones picomolares fisiológicamente relevantes, la administración de RvTs promovió de una forma dosis dependiente tanto la fagocitosis bacteriana como la producción de ROS en neutrófilos y macrófagos aislados de humanos, mejorado la remoción de neutrófilos apoptóticos y bloqueando la activación de inflamosomas en macrófagos (redujo niveles de caspasa 1 y de interleucina-1β).

En un modelo de infección letal por E. coli en ratones, la administración sistémica de RvTs aumentó la fagocitosis de bacterias, limitó el reclutamiento de neutrófilos al sitio de inflamación, y mitigó la activación del inflamasoma. Además, se atenuó la inflamación sistémica (se redujo la agregación de plaquetas-leucocitos y los niveles de prostaglandinas proinflamatorias  involucradas en la tormenta de eicosanoides).Por otro lado, se encontró un efecto protector contra la hipotermia, y una supervivencia prolongada. Es importante destacar que las RvTs no ejercen acciones bactericidas o bacteriostáticos directas.

La administración sistémica de atorvastatina, que aumenta la biosíntesis de RvT mediante la activación mediada por una S-nitrosilación de COX-2 endotelial, también aceleró significativamente la resolución de la infección y promovido la supervivencia en ratones inoculados con E. coli. Estos efectos fueron revertidos por la coadministración de celecoxib y fueron aumentados cuando se trató con las resolvinas, lo que muestra que los efectos antiinflamatorios y protectores de la atorvastatina se deben, al menos en parte, a una mayor biosíntesis de RvT.

En resumen, Dalli y sus colegas descubrieron un nuevo grupo de mediadores lipídicos endógenos que promueven una respuesta protectora en el hospedero frente a una inflamación infecciosa. Este trabajo establece una base para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas que aceleren la recuperación de la infección aguda  orientándose hacia la respuesta inmunológica del propio hospedero. El descubrimiento de los lípidos bioactivos dirigidos a la resolución de esta fase aguda es particularmente emocionante y garantiza mayor investigación así como también nuevos enfoques de tratamientos.