Mecanismos de inmunotoxicidad dependientes del receptor de aryl hidrocarburo (AhR) y la vía de señalización de NF-B

BLANCO G.A.

Simposio; SIMPOSIO BIOQUIMICA AMBIENTAL-Los Biomarcadores como herramienta de la Ecotoxicología; 2011

MECANISMOS DE INMUNOTOXICIDAD DEPENDIENTES DEL RECEPTOR DE ARYL HIDROCARBURO (AHR)  Y LA VÍA DE SEÑALIZACIÓN NF-kB Blanco, Guillermo A. Laboratorio de Inmunotoxicología (LaITO), IDEHU - CONICET – UBA, Junín 956, 4to piso, (1113)-Buenos Aires, Argentina.  gblanco@ffyb.uba.ar El receptor de aryl hidrocarburo (AhR) es un miembro de una familia de proteínas que actúan como factores de transcripción conocida como hélice-bucle-hélice básica /Per-Arnt-Sim (bHLH/PAS). En vertebrados es un receptor de hidrocarburos aromáticos planares como 3-meticolantreno, benzo-a-pireno, 2,3,7,8 dibenzo p dioxina (TCDD) y otro hidrocarburos polihalogenados y polibrominados. Los genes de la vía de señalización de AhR son conservados en animales acuáticos de acuerdo a estudios filogenéticos con secuencias de genes obtenidas de bivalvos, anfibios, teleósteos y mamíferos. Sin embargo la capacidad de unión del AhR a hidrocarburos planares como las dioxinas habría sido una adquisición evolutiva de los cordados. No se ha demostrado que los ortólogos identificados en bivalvos, insectos y nematodos puedan unir TCDD u otros hidrocarburos planares. Estos ligandos constituyen importantes contaminantes ambientales antropogénicos. En particular TCDD es el ligando más potente del AhR y es conocido por su elevada toxicidad sobre el sistema inmune. A lo largo de los años se ha confirmado su capacidad de inducir la atrofia del timo en mamíferos debida a la muerte selectiva de linfocitos, y la capacidad de suprimir la respuesta inmune adaptativa celular y humoral de muchas especies. Esto motivó la necesidad de identificar mecanismos moleculares mediados por AhR que pudieran explicar la potente inmunotoxicidad. Sólo recientemente se han comenzado a identificar los potenciales ligandos endógenos del AhR y a especular acerca del rol fisiológico que esta vía de señalización podría tener, más allá de la inducción de genes como CYP1A1 para el metabolismo de los hidrocarburos agonistas. El factor nuclear Kappa B (NF-kB) es un factor de transcripción pleiotrópico que tiene un rol central en el sistema inmune innato y adaptativo de los vertebrados. En la última década se ha avanzado en el conocimiento del cruzamiento entre la vía AhR  y la vía NF-kB y su efecto modulador recíproco. Esto ha contribuido a entender los mecanismos de inmunotoxicidad de las dioxinas. NF-kB es en realidad una familia de cinco miembros presentes normalmente en el citoplasma y su traslocación nuclear ocurre cuando estímulos específicos como los lipopolisacáridos bacterianos en ciertas células del sistema inmune provocan la activación de su inhibidor y la traslocación nuclear como un homo o heterodímero.  Algo similar ocurre con el AhR cuando se une a ligandos como TCDD y se transporta al núcleo formando un heterodímero con otra proteína conocida como traslocador nuclear asociado a AhR (ARNT). Hace ya una década que se identificó por primera vez el cruzamiento de las vías AhR y NF-kB debido a la formación de un heterodímero AhR-RelA, siendo RelA uno de los cinco miembros de NF-kB. Este hallazgo permitió comenzar a entender muchos de los potentes efectos inmunosupresores de las dioxinas por las consecuencias inhibitorias sobre la transcripción de muchas citoquinas fundamentales en la respuesta adaptativa celular y humoral. También permitió entender mucho acerca de la inducción de muerte apoptótica por TCDD en linfocitos. Sin embargo no siempre el cruzamiento entre AhR y NF-kB redunda en una inhibición de la transcripción de los genes dependientes de NF-kB por agonistas del AhR y esto fue notado en varios estudios sobre efectos de TCDD en la respuesta inflamatoria. Más recientemente se ha identificado la formación de heteodímeros AhR-RelB y su participación central en efectos de estimulación de la vía de NF-kB especialmente durante la respuesta inmune innata e inflamatoria. Esto ha permitido entender parte de los mecanismos por los cuales se incrementan citoquinas inflamatorias como TNF-a, IL8, IL-1 e IL6 y como por otra parte se altera la maduración normal de las células dendríticas. Una aspecto de interés actual es saber si este cruzamiento de AhR con RelB tiene o no relación con la potente estimulación que tiene TCDD en la inducción de células CD4+CD25+Foxp3+ conocidas como linfocitos T reguladores y en que medida contribuye a la inmunosupresión que se observa aún a muy bajas dosis de exposición. El sistema inmune adaptativo requiere de la proliferación de linfocitos que reconocen los agentes extraños. Desde el punto de vista evolutivo el sistema inmune adaptativo surgió con los peces cartilaginosos y se caracteriza por la producción de anticuerpos y receptores linfocitarios en base a recombinación de genes y creación de diversidad en el sitio de combinación con el antígeno de manera anticipada durante la maduración ontogénica y previa a entrar en contacto con los patógenos. La similitud del sistema inmune de los vertebrados explica que NF-kB tenga un rol similar en la respuesta inmune de peces, anfibios, aves, reptiles y mamíferos. Siendo que el AhR de estos grupos es sensible a ligandos del AhR como TCDD es apreciable el impacto que tiene conocer los mecanismos de toxicidad inmune dependientes del cruzamiento de las vías AhR-NF-kB Sin duda el efecto inmunosupresor de ecotóxicos con actividad de ligando de AhR en especies de vida silvestre puede tener graves consecuencias ecológicas. Un ejemplo es el incremento en la susceptibilidad a patógenos naturales en una especie particular, el impacto que ello puede tener sobre las tasas reproductivas de esa especie y las consecuencias sobre el equilibrio ecológico y la biodiversidad. El AhR ha sido utilizado para la biodetección de ligandos dioxina-símiles en sistemas basados en la transfección asociada a genes reporteros como luciferasa sobre líneas celulares. Estos sistemas de screening han sido aplicados al monitoreo de aguas, sedimentos, especies sésiles de invertebrados como bivalvos o anélidos poliquetos. Estos sistemas son simples de aplicar al screening en peces, aves y mamíferos de vida silvestre.  Han sido utilizados en plasma humano durante los últimos años en varios estudios epidemiológicos relacionado con exposición a dioxinas. Sin duda el conocimiento mecanístico de cruzamiento AhR-NF-kB y sus consecuencias sobre el sistema inmune convierte a este biomarcador en un parámetro de gran relevancia para la ecoinmunotoxicolgía tanto en el marco experimental de laboratorio como en los estudios de campo. Palabras clave: AhR – NF-kB – dioxinas – TCDD – Inmunotoxicidad – hidrocarburos aromáticos policíclicos – hidrocarburos aromáticos polihalogenados - biodetección