TESIS DOCTORAL 2015
INFLAMACIÓN SISTÉMICA Y AUTOINMUNIDAD EN LA CARACTERIZACIÓN FENOTÍPICA DE LA
ENFERMEDAD PULMONAR OBSTRUCTIVA CRÓNICA
Belén Núñez Sánchez
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TESIS DOCTORAL 2015
Programa de Doctorado en Ciencias Médicas Básicas
INFLAMACIÓN SISTÉMICA Y AUTOINMUNIDAD EN LA CARACTERIZACIÓN FENOTÍPICA DE LA ENFERMEDAD
PULMONAR OBSTRUCTIVA CRÓNICA
Belén Núñez Sánchez 2015
Director: Dr. Jaume Sauleda Roig Coodirectora: Dra. Pilar Roca Salom
Doctora por la Universitat de les Illes Balears
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Nuestra recompensa se encuentra en el esfuerzo y no en el resultado,
un esfuerzo total es una victoria completa.
Mahtama Gandhi
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PRESENTACIÓN
Esta tesis doctoral es un compedio de artículos y se estructura según las directrices de la normativa para la presentación de tesis doctorales de la Universitat de les Illes Balears. La tesis doctoral se centra en valorar la respuesta inflamatoria sistémica e inmune de pacientes con Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC), en relación a características fenotípicas relevantes de la enfermedad.
Los estudios que comprenden esta tesis doctoral son el resultado de un estudio multicéntrico que se realizó en 9 hospitales españoles, en el que participó el Servicio de Neumología del Hospital Universitari de Son Espases. Los resultados obtenidos han aportado información relevante en el tema de la inflamación sistémica y la autoinmunidad en la EPOC, y han sido publicados como 2 artículos originales y uno enviado recientemente: 1) “Anti-Tissue Antibodies Are Related to Lung Function in Chronic Obstructive Pulmonary Disease”. Belén Núñez, Jaume Sauleda, Josep Maria Antó, Maria Rosa Julià, Mauricio Orozco, Eduard Monsó, Aina Noguera, Federico P.
Gómez, Judith Garcia Aymerich and Alvar Agustí on behalf of the PAC-COPD Investigators. Am J Respir Crit Care Med Vol 183. pp 1025–1031, 2011, 2) “HLA distribution in COPD patients”. R Faner, B Núñez, J Sauleda, J Garcia-Aymerich, J Pons, C Crespí, J Mila, JGonzález, JM Antó. COPD. 2013 Apr; 10(2):138-46 y 3)
“Ausencia de correlación entre marcadores de inflamación pulmonar y sistémica en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica: un análisis bi-compartimental simultáneo”. Belen Núñez, Jaume Sauleda, Judith Garcia-Aymerich, Aina Noguera, Eduard Monsó, Federico Gómez, Esther Barreiro, Alicia Marín, Josep Maria Antó, Alvar Agusti y el resto de investigadores PAC-EPOC enumerados en el apéndice.
Artículo enviado (Octubre 2015) a la revista Archivos de Bronconeumología. La doctoranda es la autora principal en dos de ellos y segunda en otro, con un factor de
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impacto global acumulado de 13.7 (11.08 +2.62) a añadir 1.82 en el caso de que se acabe publicando en Archivos de Bronconeumología, en este caso el total acumulado sería 15.52.
La tesis se complementa con otra publicación adicional, un capítulo de libro y proyectos relacionados con el mismo tema.
Actualmente, la presente línea de trabajo se continúa con el estudio de los mecanismos de la alta incidencia de cáncer de pulmón en pacientes con EPOC (Estrés del retículo endoplasmático, EPOC y cáncer de pulmón (SEREPOC), proyecto financiado por el isciii, PI12/02793).
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AGRADECIMIENTOS
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Los agradecimientos son una parte imprescindible de esta tesis, dado que es el fruto de la ayuda de muchas personas que me rodean actualmente o que lo hicieron en algún momento de mi vida.
En primer lugar quiero dar las gracias al Dr Jaume Sauleda, director de esta tesis. Por sus conocimientos, su motivación, su persistencia, por todo el tiempo que ha dedicado y por darme la oportunidad de trabajar con él.
A todo el Servicio de Neumología, y en especial a mis adjuntos durante mis años de formación como neumóloga, por ser mi ejemplo a seguir.
A la Dra. Mónica de la Peña, mi residente mayor, que se ha comportado como tal durante todos estos años, por sus grandes consejos profesionales y personales.
Al Dr. Alvar Agustí, por su gran capacidad científica y por crear un gran servicio de Neumología, rodeándose de grandes profesionales que han sido mis maestros.
A todos los investigadores del PAC-EPOC, por hacer realidad este estudio multicéntrico que es el núcleo de los tres trabajos que conforman esta tesis y por la ayuda en la redacción de los mismos.
A enfermería de investigación y laboratorio de Neumología, por su gran trabajo y dedicación.
A todos los pacientes y personas que participaron de forma desinteresada en los estudios.
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A mi familia y amigos, por ofrecerme el apoyo emocional durante todos estos años y ayudarme a desconectar en los momentos necesarios.
Y finalmente quiero agradecérselo a dos personas muy especiales e importantes para mí, a Ricard “gran”, por ser quien me impulsó a sentarme a escribir la tesis y que durante todo este tiempo me ha ayudado de forma incondicional, y a Ricard “petit” por ofrecerme la energía necesaria en formas de sonrisas y miradas llenas de ternura.
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Dedicado a mi hijo Ricard, que ha hecho emerger en mí sentimientos jamás conocidos.
10 ÍNDICE
I. RESUMEN ... 13
II. INTRODUCCIÓN ... 17
1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA ENFERMEDAD PULMONAR OBSTRUCTIVA CRÓNICA ... 18
2. MECANISMOS FISIOPATOLÓGICOS ... 21
3. INFLAMACIÓN SISTÉMICA ... 29
4. AUTOINMUNIDAD ... 35
5. RESUMEN ... 46
III. HIPÓTESIS DE TRABAJO ... 48
IV. ARTÍCULOS PUBLICADOS ... 53
Estudio I: “Anti-Tissue Antibodies Are Related to Lung Function in
Chronic Obstructive Pulmonary Disease”. Belén Núñez, Jaume Sauleda, Josep Maria Antó, Maria Rosa Julià, Mauricio Orozco, Eduard Monsó, Aina Noguera,
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Federico P. Gómez, Judith Garcia Aymerich and Alvar Agustí on behalf of the PAC- COPD Investigators.
Am J Respir Crit Care Med Vol 183. pp 1025–1031, 2011. [FI: 11.08] ... 54
Estudio II: “HLA distribution in COPD patients”. R Faner, B Núñez, J Sauleda, J Garcia-Aymerich, J Pons, C Crespí, J Mila, JGonzález, JM Antó. COPD.2013 Apr;10(2):138-46. [FI:2.62] ... 80
Estudio III: “Ausencia de correlación entre marcadores de inflamación pulmonar y sistémica en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica: un análisis bi- compartimental simultáneo”. Belén Núñez, Jaume Sauleda, Judith Garcia- Aymerich, Aina Noguera, Eduard Monsó, Federico Gómez, Esther Barreiro, Alicia Marín, Josep Maria Antó, Alvar Agusti y el resto de investigadores PAC-EPOC. Enviado a Archivos de Bronconeumología . [FI: 1.82 ] ... 106
V. DISCUSIÓN ... 130
Estudio I ... 131
Estudio II ... 137
Estudio III ... 142
Resumen ... 147
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VI. CONCLUSIONES ... 149
VII. ABREVIATURAS ... 151
VIII. BIBLIOGRAFÍA... 154
IX. ANEXOS ... 169
OTROS ARTÍCULOS PUBLICADOS ... 170
PROYECTOS RELACIONADOS CON EL TEMA ... 170
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I. RESUMEN
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Como se ha comentado anteriormente esta tesis doctoral se basa en el compendio de 3 artículos, los dos primeros ya publicados y el tercero enviado. Los dos primeros evalúan la importancia de fenómenos autoinmunes (autoanticuerpos y alelos HLA) en la EPOC y el tercero, las relaciones entre la inflamación pulmonar y sistémica en la EPOC. A continuación se resume cada artículo:
1.- “Anti-Tissue Antibodies Are Related to Lung Function in Chronic Obstructive Pulmonary Disease”.
Introducción: La EPOC es una enfermedad multidimensional. La autoinmunidad puedo contribuir a su patogenia. Este estudio investiga la prevalencia de anticuerpos circulantes antinucleares (ANA) y antitejido (AT), dos marcadores comunes de autoinmunidad, en la EPOC y su relación con diferentes componentes de la enfermedad.
Métodos: Determinanos la función pulmonar, los títulos de ANA y AT en suero por inmunofluorescencia y niveles de proteína C reactiva (PCR) mediante nefelometría en 328 pacientes con EPOC clínicamente estable y en 67 controles sanos reclutados en el estudio PAC-EPOC. Para analizar los resultados se realizaron análisis múltiples lineales y de regresión logística.
Resultados: La prevalencia de títulos de ANA y AT fue de 34% y 26% en pacientes comparado con 3% y 6% en controles, respectivamente (p<0.01). Se hallaron niveles de AT≥ 1:320 en un 21% de pacientes EPOC que se relacionaron de forma independiente con la gravedad de la limitación al flujo aéreo y la alteración en el intercambio gaseoso (p<0.05). Ni los niveles de ANA ni AT se relacionaron con el índice de masa corporal, el hábito tabáquico, el uso de corticoids inhalados, el índice de Charlson, ni con los niveles de PCR en suero.
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Conclusiones: Entre un cuarto y un tercio de pacientes con EPOC clínicamente estable presentan títulos aumentados de anticuerpos ANAs y AT. La relación observada entre los AT y la función pulmonar refuerza el rol de la autoinmunidad en la patogenia de la EPOC.
2.- “HLA distribution in COPD patients”.
Introducción: la autoinmunidad puede contribuir a la patogenia de la EPOC, particularmente a la presencia de enfisema. Las enfermedades autoinmunes se caracterizan por una distribución anormal de de los alelos de clase II (DR y DQ). La distribución de los alelos DRB1 y DQB1 no han sido investigados en la EPOC.
Métodos: Se realizaron estudios de HLA a 320 pacientes con EPOC estable incluidos en el estudio PAC-EPOC. Los resultados se compararon con controles de la misma zona geográfica y origen étnico. Se estudiaron potenciales relaciones con la gravedad de la limitación al flujo aéreo y la alteración en la capacidad de difusión en los pacientes EPOC.
Resultados: La distribución de los alelos DRB1 y DQB1 en EPOC fue similar a los controles, excepto que hubo una prevalencia elevada (p<0.05) del alelo DRB1*14 en pacientes con limitación grave al flujo aéreo y baja capacidad de difusión.
Conclusiones: La distribución HLA fue similar en pacientes EPOC y controles, excepto en el alelo DRB1*14 que podría contribuir a la patogenia de la EPOC grave con enfisema.
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3.- “Ausencia de correlación entre marcadores de inflamación pulmonar y sistémica en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica: un análisis bi-compartimental simultáneo”.
Introducción: El origen de la inflamación sistémica en pacientes con EPOC es poco conocido siendo una de las hipótesis más aceptadas el paso de la inflamación del pulmón a la sangre (“spill-over”). El objetivo fue evaluar la relación entre la inflamación pulmonar y sistémica en la EPOC mediante la cuantificación de diversos marcadores inflamatorios en esputo y suero obtenidos en el mismo individuo de forma simultánea.
Métodos: De 133 pacientes de la cohorte PAC EPOC se evaluaron las relaciones entre diferentes variables inflamatorias (TNFα, IL6, IL8) en suero y esputo.
Como objetivo secundario se evaluaron las relaciones de las variables inflamatorias de suero con la función pulmonar.
Resultados: Los valores de los marcadores inflamatorios fueron claramente superiores en esputo que en suero. No se hallaron correlaciones relevantes (en valor absoluto, r=0.03-0.24) entre los marcadores inflamatorios en sangre y en esputo.
Tampoco se identificaron asociaciones significativas entre dichos marcadores con variables de función pulmonar como el FEV1, DLCO y la PaO2.
Conclusiones: En pacientes con EPOC estable no existe correlación entre la inflamación pulmonar y sistémica, lo que sugiere mecanismos patogénicos diferentes.
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II. INTRODUCCIÓN
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1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA ENFERMEDAD PULMONAR OBSTRUCTIVA CRÓNICA
La enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) es, según la guía
“mundial”, Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) (1) y según la española, (GesEPOC) (2) una enfermedad prevenible y tratable, que se caracteriza por una limitación persistente al flujo de aire, que normalmente es progresiva y se asocia con una respuesta inflamatoria anómala en la vía aérea y en el parénquima pulmonar secundaria a la inhalación de partículas o gases nocivos, fundamentalmente al humo del tabaco. Los pacientes pueden presentar exacerbaciones y comorbilidades que contribuyen a la gravedad.
La prevalencia en España es del 10.2% en la población adulta de entre 40 y 80 años, siendo mayor en hombres (15.1%) que en mujeres (5.6%) (3). La EPOC supone un problema sanitario de primer orden debido a su elevada prevalencia y morbimortalidad, y al importante coste sanitario que comporta; se calcula que en el año 2020 será la tercera causa de mortalidad (1).
Los síntomas característicos son la disnea, la tos y la expectoración de evolución crónica y progresiva que pueden presentar variabilidad diaria. En este contexto clínico es imprescindible para su diagnóstico realizar una espirometría y que demuestre la presencia de un índice FEV1/FVC postbroncodilatador menor del 70%
(1;2).
Las alteraciones anatomopatológicas pueden encontrarse en las vías aéreas centrales y periféricas, en el parénquima y en la circulación pulmonar. Existe un proceso inflamatorio crónico con aumento de células inflamatorias específicas con
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ciclos repetidos de lesión y reparación de la pared de la vía aérea que conducen al remodelado estructural (4;5). Todo este proceso inflamatorio, junto con otros aspectos importantes de la etiopatogenia de la enfermedad, se desarrollarán en apartados posteriores.
La EPOC es una enfermedad muy heterogénea, y por ello no es posible categorizarla utilizando solo el FEV1 por lo que deberían tenerse en cuenta otras variables que pueden condicionar el pronóstico; éstas se pueden agrupar en diferentes fenotipos. La denominación de fenotipo se utiliza para referirse a formas clínicas de los pacientes con EPOC (6). Un grupo internacional de expertos ha definido fenotipo de la EPOC como “aquellos atributos de la enfermedad que solos o combinados describen las diferencias entre individuos con EPOC en relación a parámetros que tienen significado clínico (síntomas, agudizaciones, respuesta al tratamiento, velocidad de progresión de la enfermedad, o muerte)” (6). Por tanto, el fenotipo debería ser capaz de clasificar a los pacientes en subgrupos con valor pronóstico y que permitan determinar la terapia más adecuada para lograr mejores resultados clínicos.
Tradicionalmente se habían descrito 2 fenotipos clínicos extremos: a) el enfisema del tipo disneico acianótico (“pink puffer”, literalmente, ‘‘soplador rosado’’), con pérdida de masa muscular, y b) la bronquitis crónica del tipo congestivo cianótico (“blue bloater” o
“azul abotargado”), con insuficiencia ventricular derecha congestiva (7). Hoy día no es frecuente encontrar dichos fenotipos extremos, probablemente debido a los avances en el tratamiento y por la combinación de los mismos. En los últimos años, el número de investigaciones sobre la EPOC ha aumentado lo que ha dado lugar a un crecimiento exponencial de la información sobre sus características clínicas y fisiopatológicas. Esta información más detallada sobre la EPOC ha permitido clasificar sus características fenotípicas de diferentes formas, por ejemplo, en diversas dimensiones: síntomas respiratorios y estado de salud, exacerbaciones, anomalías en la función respiratoria (p. ej., disminución del flujo aéreo, hiperreactividad
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bronquial, hiperinsuflación, intercambio de gases), alteraciones estructurales (como enfisema o bronquitis crónica), inflamación local y sistémica, y otros efectos sistémicos (8). Hay guías como la GesEPOC que incorporan los fenotipos en el manejo de la enfermedad (2). También se han propuesto escalas multidimensionales de la EPOC que tienen en cuenta varios factores y que se correlacionan con el pronóstico como BODE o BODEx (9;10). Ambas tienen en cuenta la obstrucción al flujo aéreo, índice de masa corporal, disnea, y la primera incorpora la capacidad de ejercicio medida por los metros caminados durante el test de paseo de los 6 minutos y la segunda las exacerbaciones (9;10).
Finalmente, en cuanto al tratamiento de esta enfermedad, el cese del hábito tabáquico es la medida más efectiva para disminuir el riesgo de desarrollo de la enfermedad y frenar su progresión (11).
Los tratamientos utilizados en la EPOC (broncodilatadores, glucocorticoides inhalados) mejoran los síntomas, disminuyen las exacerbaciones y mejoran la calidad de vida, pero ninguno de ellos ha conseguido reducir la caída de la función pulmonar que se produce al cabo de unos años (12-17). El único tratamiento que ha demostrado aumentar la supervivencia en pacientes con enfermedad avanzada es el oxígeno domiciliario durante 15 o más horas al día (18;19). No obstante, existen fármacos que muestran una clara tendencia (aunque no estadísticamente significativa) a disminuir la mortalidad, como el tiotropio (17) y el tratamiento combinado de salmeterol y fluticasona (13). En los últimos años se ha demostrado la eficacia de otros broncodilatadores de larga duración, solos o en combinación (antimuscarínicos:
bromuro de glicopirronio (20), bromuro de aclidinio (21) y umeclidinio (22); beta adrenérgicos de acción ultraprolongada: indacaterol (23), olodaterol (24) y vilanterol (22), antioxidantes (N-acetilcisteína, carbocisteína) y los inhibidores de la fosfodiesterasa IV y la teofilina a dosis bajas (25).
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Existen otros tratamientos no farmacológicos utilizados en la EPOC estable como la rehabilitación respiratoria, la ventilación mecánica no invasiva, la reducción de volumen (quirúrgica o endoscópica) y el trasplante pulmonar (1;2) que han demostrado mejorar la calidad de vida en grupos seleccionados de pacientes.
Otros tratamientos, que no son específicos de la enfermedad, como las estatinas y los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina, también han mostrado efectos beneficiosos aunque su uso es controvertido (26-28).
2. MECANISMOS FISIOPATOLÓGICOS
La inflamación y el remodelado son dos aspectos importantes en la EPOC y son claves para entender la patogénesis de la obstrucción al flujo aéreo característica de esta enfermedad. En ella participan diferentes células y mediadores inflamatorios que se describen a continuación (5;29;30).
2.1. Inflamación bronquial y remodelado en la EPOC.
La inflamación es una de las primeras respuestas que presenta el sistema inmunitario del organismo para hacer frente a cualquier tipo de agresión. La lesión que produce la inhalación del humo del tabaco desarrolla una respuesta inflamatoria que inicialmente se desencadena de manera innata con la participación de macrófagos y neutrófilos. Posteriormente, se ve estimulada por la liberación de mediadores inflamatorios (radicales libres, citocinas, proteasas) que potencian y perpetúan la respuesta inflamatoria y, dependiendo del tipo de agresión, consigue activar la
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inmunidad adquirida que, mediada por la participación de los linfocitos, sirve para establecer una barrera física contra la propagación de la lesión y para promover la recuperación del tejido pulmonar dañado (31). Sin embargo, el equilibrio entre inflamación y reparación no siempre se mantiene, como sucede en el caso de la EPOC. Como consecuencia de este desequilibrio aparecen marcados cambios en la arquitectura de las vías aéreas, espacios alveolares y arterias pulmonares, que suponen el trasfondo estructural de los cambios funcionales característicos de esta enfermedad también conocido por remodelado (32). Este proceso está más acentuado en el caso de no existir una adecuada actividad antiinflamatoria. La consecuencia final es la disminución del calibre de la via aérea y la obstrucción crónica al flujo aéreo (Figura 1).
Figura 1. Inflamación y remodelado en el parénquima y vías aéreas en la EPOC.
Adaptado de Sharafkhaneh A et al. Proc Am Thor Soc.2008;5:475-477.
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2.2 Respuesta inicial al humo del tabaco. Daño oxidativo.
El humo del tabaco contiene más de 4.700 compuestos químicos que incluyen altas concentraciones de oxidantes y de radicales libres (33). La presencia del humo del tabaco altera el equilibrio existente entre oxidantes y antioxidantes, y conduce al sistema a una situación de estrés oxidativo, a pesar de que el organismo presente una batería de sistemas antioxidantes, que controlan la producción de oxidantes y sus potenciales efectos negativos (34). El fluido de revestimiento del tracto respiratorio que forma una interfaz entre las células epiteliales y el ambiente externo, es la primera línea de defensa contra los oxidantes inhalados. Este fluido contiene agentes antioxidantes. Sin embargo, la exposición continua al humo del tabaco produce cambios importantes en la homeostasis de un potente antioxidante del organismo, el glutatión, produciéndose un descenso en su concentración así como en la actividad de las enzimas involucradas en el ciclo redox de éste (35). Los componentes del humo del tabaco atraviesan esta barrera protectora produciendo un daño en el epitelio, debido a un incremento en su permeabilidad (36). Este aumento en la permeabilidad facilita que los productos tóxicos derivados del tabaco accedan y causen daño en el intersticio pulmonar (32;37).
2.3 Respuesta inmune innata.
La inmunidad innata es una respuesta rápida e inespecífica, donde las células del sistema inmune reconocen y responden a agentes patógenos de forma genérica y, a diferencia del sistema inmune adaptativo, no confieren inmunidad ni protección a largo plazo.
La exposición a agentes directos, infecciosos y/o ambientales, o a productos derivados de la lesión tisular, estrés oxidativo o muerte celular, puede liberar
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autoantígenos, modificar proteínas, dañar mitocondrias y liberar el ADN de las células apoptóticas (38). El sistema inmune puede reconocer estos productos como antígenos extraños y desencadenar una respuesta inmunitaria (39). Sin embargo, estos autoantígenos no son por sí mismos suficientes para el desarrollo de una respuesta inmune, sino que necesitan de la participación de los TLR (toll-like receptors), sensores de las células del sistema inmune innato que reconocen los patrones moleculares expuestos por los agentes patógenos en la superficie de moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC), e inician la respuesta inmune frente al tejido lesionado (40). Se ha propuesto que el humo del tabaco desencadena una respuesta inmune innata a través de los daños celular y tisular producidos por los componentes tóxicos de éste (41;42). Esta respuesta inmune inicial desestabiliza la matriz extracelular del parénquima pulmonar y los productos de su ruptura, como el ácido hialurónico y los biglicanos, que actúan como ligandos de los TLR (2 y 4, respectivamente) y que tras su unión, activan la vía de transcripción del NF-kB (factor nuclear kappa-B) (43), induciendo a las células epiteliales a producir mediadores de inflamación. El resultado final es una respuesta inflamatoria en la que los macrófagos y las células dendríticas descargarán una batería de citocinas y quimiocinas que juntas activarán el sistema inmune adaptativo (38;44).
2.4 Mediadores de inflamación.
Todo este fenómeno inflamatorio está mediado principalmente por unas proteínas (citocinas), cuyas funciones van desde la activación de la respuesta hasta la estimulación de la afluencia de células al pulmón, así como la inducción de la diferenciación y la supervivencia de las células inflamatorias o la proliferación y/o activación de las células estructurales, contribuyendo de esta manera al remodelado que tiene lugar en la EPOC (32;45). Estas proteínas juegan un papel fundamental en el desarrollo de la inflamación ya que participan en la captación y activación celular, y
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promueven la supervivencia de múltiples células inflamatorias. Las citocinas incluyen:
(a) Linfocinas, secretadas per linfocitos T y que regulan la respuesta inmune, (b) Citocinas proinflamatorias (TNF-α, IL-6, IL-8), que amplifican y perpetúan el proceso inflamatorio, (c) Factores de crecimiento, que promueven la supervivencia celular y participan en los cambios estructurales de la vía aérea (GM-CSF, TGF-β, EGF, VEGF), (d) Quimocinas, atraen células inflamatorias (TNF-α, IL-8) y (e) Citocinas antiinflamatorias, que inhiben la respuesta inflamatoria (IL-10 y TGF-β) (46).
Durante esta respuesta inflamatoria, algunas células participantes liberan leucotrieno B4 (LTB4), que es un mediador proinflamatorio lipídico, que actúa como una mediador quimoatrayente de los neutrófilos y también como activador de los mismos y, en menor grado, de los eosinófilos (47).
Además existe otro grupo de mediadores que son las proteasas. Existen varios tipos que se clasifican en función de su estructura bioquímica: serinaproteasas (elastasa, catepsina-G y proteinasa-3), cisteinaproteasas (catepsina-B, H, K, L y S) y metaloproteasas de matriz (MMP-1, 2, 3, 7, 8, 9, 12, 13, 14). Estas últimas, además de proteolizar uno o varios componentes de la matriz extracelular, también usan como sustrato algunas quimocinas, factores de crecimiento y receptores, lo que indica que además de tener una función importante en el remodelado, tienen una función reguladora en el proceso inflamatorio (31). La acción proteolítica, tanto de las MMP como de la elastasa, genera fragmentos de matriz extracelular que podrían ser reconocidos como autoantígenos por parte del sistema inmune, participando así en la progresión de la enfermedad (48-51). Para contrarrestar los efectos proteolíticos de estos enzimas el organismo dispone de las moléculas denominadas antiproteasas, como la alfa uno antitripsina. En los casos de que la actividad proteolítica supere la antiproteolítica favorecerá el desarrollo de enfisema (52). El ejemplo clásico de desequilibrio proteasa/antiproteasa es el déficit de alfa uno antitripsina que se
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caracteriza por la aparición de enfisema pulmonar en pacientes jóvenes, de predominio en lóbulos inferiores y que se pueden beneficiar de tratamiento sustitutivo (53).
Para finalizar, el estrés oxidativo, además del generado por el humo del tabaco mencionado en el punto 2.2, puede empeorar los oxidantes liberados por los neutrófilos y los macrófagos, aumentando así la respuesta inflamatoria (34).
2.5 Respuesta inmune adaptativa. Activación de linfocitos T y proliferación celular.
Todo el proceso innato, anteriormente descrito, produce un daño tisular con liberación de nuevos productos, como fragmentos celulares o de la matriz extracelular, que contribuyen a la activación del proceso inmune adaptativo. Este proceso se inicia cuando las células dendríticas inmaduras alertan al sistema inmune adaptativo de la presencia de estos productos de lesión tisular (40). A continuación, estas células maduran cuando los TLR se unen a sus ligandos y expresan entonces altos valores de proteínas del antígeno leucocitario humano (HLA) de clase II y moléculas CD80 y CD86, que se dirigen a los ganglios linfáticos locales, donde presentan los antígenos a los linfocitos T (54). La expresión de IL-12 por las células dendríticas activa el transductor de señal y el activador de la transcripción-4 (STAT-4, signal transducer and activator of transcription-4), induce a los linfocitos T a diferenciarse a linfocitos T cooperadores CD4+ tipo 1 (Th1, T helper- 1), que a su vez producen IFNg (interferón gamma) (55).
Es probable que las células lesionadas, necróticas y apoptóticas de los pulmones de los fumadores sean absorbidas por las células dendríticas y presentadas por éstas a las moléculas HLA de clase I y a los linfocitos T citotóxicos CD8+. Estos
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últimos son las células predominantes de la EPOC, presentes en las vías respiratorias grandes y pequeñas, en las arterias pulmonares y en el parénquima pulmonar (29). El número de linfocitos T CD8+ en el pulmón se correlaciona con el grado de obstrucción al flujo aéreo y enfisema, lo que sugiere que estas células causan lesiones tisulares en la EPOC (56). Los linfocitos T pueden causar daño tisular por actividad citolítica directa o a través de citocinas proinflamatorias. Los linfocitos CD8+ secretan un perfil de citocinas Th1 y mediadores citotóxicos como granzimas y perforinas que aumentan la expresión de Fas (57). La granzima B y las perforinas inducen la apoptosis de pneumocitos tipo I, contribuyendo así al desarrollo del enfisema. Algunos estudios demuestran la correlación existente entre los niveles de infiltración de linfocitos T y la apoptosis presente en tejidos enfisematosos (58). Los linfocitos CD4+ participan en la respuesta inmune liberando citocinas y amplificando la respuesta de otras células inmunes efectoreas.
Como resultado de todo este proceso inflamatorio y la no eficacia de la reparación, el tejido sufre una remodelación en las vías respiratorias pequeñas y alvéolos que engrosa la pared de dichas vías, lo que reduce su diámetro, aumenta su resistencia al flujo, destruye los alvéolos y agranda los espacios aéreos (29). Además este remodelado puede afectar a la matriz desestructurándola y sus componentes se desorganizan, pierden sus características y su distribución anatómica originales y provocan un cambio en las propiedades elásticas tisulares (29). En muestras quirúrgicas de parénquima pulmonar de pacientes con EPOC, la progresión de la enfermedad está asociada a un mayor remodelado en las paredes bronquiales y a una acumulación de exudados inflamatorios en la luz de las pequeñas vías. El perfil celular se corresponde con neutrófilos, macrófagos y linfocitos T CD8+ y CD4+, con mayor cantidad de linfocitos B y folículos linfoides peribronquiales (29).
28 2.6 Apoptosis.
Otro mecanismo que también participa en el proceso de inflamación y remodelado dependiente es la apoptosis, mecanismo altamente regulado, fundamental para el mantenimiento de la homeostasis del tejido normal y que se encuentra en equilibrio con la proliferación y la diferenciación celular (59). Los estudios en animales de experimentación y en humanos han demostrado un incremento de la apoptosis de células estructurales de pacientes con EPOC en comparación con fumadores y sanos (59). El fallo en el mantenimiento de la estructura alveolar por el desequilibrio entre la apoptosis y la sustitución de las células estructurales (endoteliales, epiteliales y fibroblastos) puede ser causa de desarrollo de enfisema. El enfisema puede ser la consecuencia de un incremento de la muerte de las células de la pared alveolar y/ o una proliferación ineficiente del epitelio y el endotelio alveolar (60).
2.7 Otros mecanismos.
Algunos estudios sugieren que la malnutrición puede contribuir a la aparición de enfisema: la restricción calórica puede desarrollar enfisema y pérdida de células alveolares que puede ser reversible si se aumenta la ingesta. También señalan que el enfisema originado a partir de un estímulo interno (restricción calórica) es reversible mientras que el causado por la exposición a agentes externos no lo es (61;62).
Finalmente, otros estudios otorgan al surfactante un papel importante en el mantenimento de la estructura alveolar al aumentar su plasticidad. Ito y colaboradores (63) han demostrado que alteraciones epigenéticas como las de la acetilación de las histonas pueden tener un papel en la patogenia de la enfermedad.
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3. INFLAMACIÓN SISTÉMICA
Los pacientes con EPOC presentan también inflamación sistémica, fenómeno muy importante ya que como se verá más adelante tiene relevancia clínica, por su prevalencia, por su potencial relación con la comorbilidad y con el pronóstico.
3.1 Definición y prevalencia de inflamación sistémica en la EPOC.
No existe una definición precisa de inflamación sistémica en la EPOC (o en otras enfermedades crónicas) (64). Hasta ahora, los diversos estudios sobre el tema han demostrado la presencia de inflamación sistémica, porque han referido que la concentración sérica (sistémica) de diversos marcadores inflamatorios es más elevada en pacientes con EPOC que en individuos control (65). Entre estos marcadores destacan diversos reactantes de fase aguda (PCR, fibrinógeno) leucocitos circulantes y varias citocinas (IL-6, IL-8, TNF-α) (66;67). Otros autores han demostrado la existencia de diversos marcadores de activación leucocitaria, como la superior expresión de moléculas de adhesión en neutrófilos circulantes (68;69), la activación del sistema de defensa oxidante (dependiente de nicotiamida-adenina dinucleótido fosfato) (70;71) o la mayor activación mitocondrial en linfocitos circulantes en pacientes con EPOC (72). Finalmente, en el contexto de una definición amplia de inflamación, también puede considerarse la presencia de estrés oxidativo, que también se ha demostrado más intenso en el suero de pacientes con EPOC, especialmente durante las agudizaciones de la enfermedad (34).
En los últimos años se han publicado diferentes estudios observacionales que abogan por la utilización por una combinación de marcadores inflamatorios para definir inflamación sistémica, como el en el caso del estudio de Thomsen con la utilización de
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PCR, fibrinógeno y neutrófilos, como biomarcadores de inflamación sistémica y su relación con las comorbilidades y las exacerbaciones (73;74). Agustí y colaboradores, en un estudio del proyecto ECLIPSE (estudio observacional, multicéntrico y con seguimiento longitudinal de los pacientes) (75) que tenía como objetivo determinar la prevalencia y la estabilidad temporal de la inflamación sistémica, así como valorar su relación con diferentes características fenotípicas relevantes de la enfermedad y su evolución durante 3 años, utilizaron un panel de 6 marcadores inflamatorios en suero (neutrófilos, PCR, IL-6, IL-8, TNFα y fibrinógeno) y lo denominaron inflamoma sistémico. El concepto de inflamoma (76) procede de Inmunología y se define como una red de relaciones que presentan los marcadores inflamatorios entre ellos.
Debido a la ausencia de una definición precisa de inflamación sistémica en la EPOC, su prevalencia es altamente dependiente del marcador inflamatorio concreto (o combinación de marcadores) que se utilice. Además, no todos los pacientes con EPOC presentan evidencia de inflamación sistémica (al menos en condiciones de estabilidad clínica) (75;77). La PCR es uno de los biomarcadores más utilizados para medir inflamación sistémica en otras enfermedades como la osteoporosis, la enfermedad cardiovascular, etc (78;79). En EPOC se ha demostrado que alrededor de un 40% de los pacientes presentan PCR elevada (80). En el estudio del proyecto ECLIPSE, en el que se incluyeron a 1755 pacientes con EPOC, 297 fumadores con espirometría normal y 202 no fumadores, entre otras variables estudiadas se valoró la inflamación sistémica. De los resultados obtenidos cabe señalar (75): 1) No todos los pacientes con EPOC presentan marcadores de inflamación sistémica elevados, de hecho, alrededor de un tercio de los pacientes no muestran inflamación sistémica durante el seguimiento, 2) Las citocinas, IL8 y TNFα, parecen ser marcadores de tabaquismo en la EPOC, 3) el análisis de diferentes biomarcadores puede ser de utilidad, el llamado “inflamoma” por los autores de ECLIPSE y 4) un 16% de los pacientes presentan inflamación sistémica persistente, y está asociada a un peor
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pronóstico (en los 3 años de seguimiento, aumentan 6 veces la mortalidad por todas las causas) (75).
3.2 Mecanismos de inflamación sistémica en la EPOC.
Tradicionalmente, se ha considerado que la fuente principal de inflamación sistémica era el “desbordamiento” (“spill-over”) del proceso inflamatorio pulmonar, que caracteriza la EPOC, al torrente circulatorio o la activación de células inflamatorias en su tránsito a través de la circulación pulmonar de estos pacientes (81-83). Sin embargo, existe debate en torno a esta hipótesis ya que hay varios estudios a favor (84-86) y otros en contra (82;87-89). No obstante, todos estos estudios tienen limitaciones metodológicas: o bien se han realizado en modelo animal sin evaluar variables inflamatorias como la alfa uno antitripsina (84;86), o bien relacionan dos variables de inflamación diferentes (82;87), o se trata de estudios que relacionan las mismas con una muestra pequeña de pacientes (n<30) en fase estable (88) o de agudización (85). En este sentido nuestro artículo, el tercero de esta tesis, aporta resultados relevantes en este campo ya que corrige estas limitaciones estudiando este fenómeno en 133 pacientes y relacionando la misma variable de inflamación en sangre y en pulmón. Aunque una dinámica de las células inflamatorias diferente en el compartimento pulmonar y sistémico podría explicar esta falta de relación, se han propuesto otros posibles mecanismos de origen pulmonar de inflamación sistémica diferentes del “spill-over”, como el tabaquismo, la hiperinsuflación pulmonar, la hipoxia tisular, la alteración en los músculos respiratorios o periféricos y la médula ósea (90):
1) Tabaquismo: Es bien conocido que en ausencia de EPOC es un factor de riesgo importante para enfermedad cardiovascular, aunque la presencia de EPOC aumenta significativamente el riesgo de enfermedad cardiovascular en fumadores (91).
Además se ha demostrado que el tabaquismo provoca un bajo grado de inflamación
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sistémica y disfunción endotelial, incluso en fumadores pasivos (92). Está demostrado también que por sí solo puede causar inflamación sistémica (93) aunque Vernooy y colaboradores (88) mostraron evidencia de inflamación sistémica en exfumadores, indicando que el tabaquismo no es el único factor que induce inflamación sistémica en la EPOC. La persistencia de inflamación sistémica después de abandonar el hábito tabáquico también ocurre en los pulmones de pacientes con EPOC (29) y se ha relacionado con la posibilidad de existir un componente autoinmune en la patogenia de la EPOC (38;94;95).
2) Hiperinsuflación pulmonar: La obstrucción crónica al flujo aéreo que caracteriza a la EPOC provoca una aumento del trabajo respiratorio e hiperinsuflación pulmonar (96). Se ha demostrado que ésta última puede estimular la producción de citoquinas desde los pulmones (97) lo que podría contribuir a presencia de inflamación sistémica en la EPOC.
3) Hipoxia tisular. Es conocido que la hipoxia puede inducir una respuesta inflamatoria como por ejemplo en la sepsis (98), SAOS (99). En la EPOC también hay un estudio que muestra correlaciones inversas entre la PaO2 arterial y los receptores del TNFα (100). Sin embargo, la muestra de este estudio es muy pequeña, 27 pacientes con EPOC por lo que es difícil de asumir estas conclusiones.
4) Músculo esquelético. Aunque no se ha podido demostrar hay algunos datos indirectos de que los músculos esqueléticos podrían contribuir a la presencia de inflamación sistémica en pacientes con EPOC: Rabinovitch y colegas mostraron, que al contrario que en adultos sanos, la inflamación sistémica aumenta después de un ejercicio en pacientes con EPOC (101) y por otra parte en pacientes con EPOC severa se han hallado un incremento del TNFα en el músculo y ello podría favorecer el paso a sangre (102).
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5) Médula ósea. La médula ósea aumenta la producción de células precursoras de células inflamatorias al torrente circulatorio como respuesta al tabaco y a la contaminación (103;104). Además parece existir alteraciones en las células hematopoyéticas de pacientes con EPOC que se relacionan con características relevantes de la enfermedad (105).
En cualquier caso, la inflamación sistémica no es específica de la EPOC, sino que forma parte de la constelación de alteraciones descritas en muchas otras enfermedades crónicas, como la insuficiencia cardíaca, la osteoporosis, la depresión, el síndrome metabólico y el proceso normal de envejecimiento (106-108).
3.3 Relación entre inflamación sistémica y comorbilidades en la EPOC.
La evidencia que muestra una relación entre inflamación sistémica y la presencia de comorbilidad en pacientes con EPOC es circunstancial. Se sabe que ambas, inflamación sistémica y comorbilidades, son más frecuentes en pacientes con EPOC que en controles de la misma edad, pero se desconoce si se trata de una relación causal o casual. Posiblemente, la mejor prueba de una relación causal se obtendría a partir de estudios en los que, como consecuencia de una intervención terapéutica que consiguiera reducir o eliminar la inflamación sistémica, se obtuviese mejoría en la prevalencia o en la gravedad de la comorbilidad (77). La inflamación sistémica se ha relacionado con la mayoría de los fenómenos extrapulmonares descritos asociados a la enfermedad, como alteraciones nutricionales, disfunción muscular esquelética, osteoporosis, diabetes mellitus tipo 2, ansiedad y depresión, anemia, enfermedades cardiovasculares y cáncer de pulmón (109).
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Por todo ello, la valoración clínica del paciente con EPOC ya no se entiende como una evaluación exclusiva pulmonar, sino que se extiende hacia la consideración de una enfermedad más compleja, que en estadios avanzados conlleva la presencia de diferentes alteraciones extrapulmonares. Independientemente de que estas afectaciones o comorbilidades asociadas sean coincidentes u originadas por la enfermedad pulmonar, su presencia supone un diferente grado de afectación del paciente que condiciona su evolución y pronóstico. Por lo tanto, es importante abordar la enfermedad más allá de los pulmones y emprender nuevos estudios que aporten más luz acerca de la implicación que tiene la afectación pulmonar sobre la inflamación sistémica y la comorbilidad presente en la EPOC. Ello puede ayudar al desarrollo de nuevas terapias que mejoren la respuesta de los pacientes con EPOC (32).
3.4 Inflamación sistémica y pronóstico.
Inicialmente, los estudios epidemiológicos realizados en pacientes con obstrucción al flujo aéreo leve-moderada, sugerían que la PCR podía ser un factor de predicción importante de mortalidad global y de causa cardiovascular (110;111), aunque esto no pudo confirmarse en grupos de pacientes con EPOC más grave (112).
Probablemente, no exista un biomarcador que por sí sólo sea capaz de expresar la complejidad patogénica de esta afección (113) y es necesaria la asociación de varios biomarcadores, así como contemplar la variabilidad fenotípica en la búsqueda de posibles paneles de biomarcadores de riesgo (114). Como demuestran un estudio de la cohorte ECLIPSE, el 16% de pacientes que presentaban inflamación sistémica sostenida tenían más disnea, peor capacidad de ejercicio, mayor frecuencia de exacerbaciones y mayor mortalidad que aquellos pacientes sin inflamación sistémica persistente (75). Resaltar que aquellos pacientes con inflamación sistémica tenían mayor prevalencia de enfermedad cardiovascular. Este estudio sugiere la existencia del fenotipo EPOC inflamado: sólo ocurre un determinado porcentaje de pacientes, es
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estable en el tiempo, se asocia con características clínicas-funcionales, con peor pronóstico y podría ser una diana terapéutica para mejorar el pronóstico (75). Además, otros estudios de esta cohorte también han demostrado que añadir un panel seleccionado de biomarcadores de inflamación sistémica aumenta la capacidad de predecir mortalidad (115).
Por todo ello hay que considerar a la inflamación sistémica un aspecto muy relevante de la EPOC ya que se asocia claramente con características fenotípicas de la enfermedad y con la evolución de la misma.
4. AUTOINMUNIDAD
El mecanismo patogénico de la aparición de la EPOC según todas las guías clínicas es la respuesta inflamatoria aumentada, secundaria a la inhalación de partículas y gases (principalmente humo de tabaco) (1;2). Sin embargo, esta respuesta inflamatoria anormal no ocurre en todos los pacientes expuestos (fumadores) (29), sugiriendo que algunos de ellos pueden tener una carga genética que los hacen especialmente sensibles a la exposición ambiental, desarrollando una respuesta inflamatoria aumentada que daña los pulmones y causa EPOC (38). Esta hipótesis está respaldada también por la agregación familiar que se ha descrito en hermanos gemelos afectos de EPOC (116) y también en familiares de primer orden (117).
Además, en aquellos pacientes que desarrollan la enfermedad, esta respuesta inflamatoria anormal persiste a pesar de evitar la exposición (por ejemplo, después de dejar de fumar), apoyando la existencia de un mecanismo de auto-perpetuación de dicha inflamación de mecanismo desconocido aunque existen evidencias de que los fenómenos autoinmunes pueden favorecerla (38;94). A partir de estos datos algunos autores han descrito la hipótesis de la autoinmunidad como mecanismo patogénico de la EPOC (38;94;95). (Figura 2)
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Figura 2. Hipótesis de autoinmunidad en la EPOC según Agustí et al. Modificado de A.Agusti. Thorax 2003 Oct;58(10):832-4.
4.1 Mecanismos autoinmunes de la enfermedad.
Existen 2 observaciones clínicas principales que sugieren que la EPOC podría tener un componente autoinmune (38): 1) sólo una proporción (20-30%) de fumadores desarrollan EPOC (118;119), 2) la respuesta inflamatoria anormal no desaparece después de abandonar el hábito tabáquico (29). Además de estas observaciones clínicas, existen otras experimentales (directa, indirecta y circunstancial) que también sugieren un componente autoinmune, principalmente en pacientes con enfisema y/o con obstrucción al flujo aéreo grave, que se desarrollan en el punto 4.2.
Neutrófilo Macrófago alveolar Proteolisis
Célula presentadora de antígeno
Productos de degradación
Célula T activada
Ganglio linfático Célula T “naïve”
“neive”
Pulmón
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En 2009 se publicó una revisión (actualizada en 2013) sobre los aspectos inmunológicos de la EPOC, que incluye la hipótesis de la autoinmunidad como punto clave en la patogenia de dicha enfermedad (38;94;95). Los autores proponen dividir estos mecanismos de autoinmunidad en tres fases:
1ª fase. Respuesta inicial al humo del tabaco (Figura 3).
La respuesta inmune innata se caracteriza por ser una respuesta rápida y no específica. Los TLR son unos sensores localizados en las células del sistema inmune innato, que reconocen ciertos patrones moleculares que activan la respuesta inmune contra el tejido lesionado. Cada “puff” de cigarrillo contiene más de 2000 sustancias xenobióticas y 1014 radicales libres que dañan las células epiteliales del pulmón. Los productos derivados de dicha destrucción se unen a TLR4 y TLR2 activando el factor NF-Kβ que induce la producción de mediadores inflamatorios por las células epiteliales. Estos mediadores activan macrófagos alveolares y neutrófilos que segregan enzimas proteolíticos y especies reactivas de oxígeno que provocan mayor destrucción pulmonar.
La mayoría de fumadores o pacientes con EPOC en estadio inicial se encuentran en esta primera fase.
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Figura 3. Paso 1 en el proceso que conduce a la EPOC: Respuesta inicial al humo del tabaco. Reproducido con permiso “Cosio MG, Saetta M, Agusti A. N Engl J Med. 2009 Jun 4;360 (23):2445-54”, Copyright Massachusetts Medical Society.
2ª fase. Proliferación células T (Figura 4).
Las moléculas que aparecen “de novo” tras la destrucción pulmonar pueden ser consideradas por el organismo como partículas extrañas o neoantígenos, por lo que podrían unirse a células dendríticas, mediante las moléculas de HLA, para poder ser presentadas a las células T. Dependiendo de la molécula HLA a la que se haya unido el neoantígeno, la célula T se diferenciará hacia linfocito T CD4 (HLA clase II) o linfocito T CD8 (HLA clase I). La célula T “naive” no puede entrar al pulmón hasta que no es activada por las células dendríticas.
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Por tanto, se puede decir que la progresión de la enfermedad y la gravedad de ésta dependen de la habilidad de las células dendríticas para estimular a las células T.
Figura 4. Paso 2 en el proceso que conduce a la EPOC: Proliferación de células T. Reproducido con permiso “Cosio MG, Saetta M, Agusti A. N Engl J Med. 2009 Jun 4;360 (23):2445-54”, Copyright Massachusetts Medical Society.
3ª fase. Respuesta inmune adquirida (Figura 5).
La respuesta inmune adaptativa aparece tras el fallo de la tolerancia a nuevos antígenos. En pacientes con EPOC en estadios más avanzados consiste en la presencia en el pulmón de linfocitos T CD4 (helper), linfocitos T CD8 (citotóxicos) y la producción de inmunoglobulina G por los linfocitos B. El número de linfocitos T CD8 en el pulmón se correlaciona con el grado de obstrucción al flujo aéreo en pacientes con enfisema (120), sugiriendo que estas células causan daño pulmonar en la EPOC. La activación de células T CD4 produce estrés oxidativo y aumento de proteinasas, y la
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activación de células T CD8 y células B da lugar a la necrosis celular, a través de enzimas proteolíticas (perforinas, granzimas y granulisinas), y a la apoptosis, provocando daño tisular con remodelado de la vía aérea y enfisema. Todo este proceso conlleva liberación de material antigénico adicional que perpetúa el proceso inflamatorio, incluso después de abandonar el hábito tabáquico. Existen diferentes trabajos en la literatura que han mostrado la presencia de autoanticuerpos frente a estos nuevos antígenos (48-51;121-125).
Figura 5. Paso 3 en el proceso que conduce a la EPOC: Respuesta inmune adquirida. Reproducido con permiso “Cosio MG, Saetta M, Agusti A.
N Engl J Med. 2009 Jun 4;360 (23):2445-54”, Copyright Massachusetts Medical Society.
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4.2 Evidencia científica de autoinmunidad en la EPOC
Las enfermedades autoinmunes se han definido como un síndrome clínico causado por la activación de las células T o B, en ausencia de infección subyacente u otra causa atribuible (126). Estas enfermedades se caracterizan por la pérdida de tolerancia a autoantígenos, o bien por el desarrollo de una respuesta inmunológica adquirida hacia epítopos extraños que producen una reacción cruzada con autoantígenos.
No existen unos criterios establecidos para el diagnóstico de enfermedades autoinmunes, y en la actualidad se siguen utilizando los criterios propuestos por E.
Witebsky en 1956 revisados por NR. Rose en 1993 (127). Estos criterios establecen 3 niveles de evidencia (directa, indirecta y circunstancial) para considerar una enfermedad como de origen autoinmune:
Evidencia directa, si la enfermedad está producida por la trasferencia de
autoanticuerpos patogénicos o clones de células T autoreactivas.
Evidencia indirecta, si es posible reproducir la enfermedad autoinmune en animales experimentales o identificar autoanticuerpos o células T autoreactivas.
Evidencia circunstancial, si existe: i) asociación con otra enfermedad autoinmune en el mismo individuo o en la familia; ii) infiltración linfocitaria en el órgano diana; iii) asociación HLA y/o iv) respuesta a tratamiento inmunosupresor.
La principal evidencia directa se refiere a modelos animales, con proliferación de células TCD3+ después de la exposición a tabaco y la habilidad de estas células de
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reproducir la enfermedad al transferirlas a ratones (128). Las principales evidencias indirectas se basan en modelos animales y en pacientes con enfisema donde las células residentes en el pulmón proliferan contra la elastina y el colágeno (129;130).
Además, se han descrito en sangre periférica de estos pacientes la presencia de autoanticuerpos contra elastina de pulmón y otros autoantígenos (48;50;51;121;131- 133), como anticuerpos anticarbonilos (122), antipéptidos anticíclicos y citrulinados (123), HSP70 (70 heat shock proteins) (124) y anticitoquiretina 18 y anticolágeno 5 (125). Finalmente, entre las diferentes evidencias circunstanciales demostradas en animales y humanos, destaca la presencia de infiltrados de células T en los pulmones que no desaparecen al dejar de fumar (134), el desarrollo de folículos linfoides y con células T y B oligoclonales en los bronquios de pacientes con EPOC (29) y la participación del BAFF (B Cell-Activating Factor) como factor que aumenta la supervivencia de los linfocitos B y de la expansión de los folículos linfoides (135).
En la Tabla 1 se mencionan las evidencias que se dispone en la actualidad de autoinmunidad en la EPOC a partir de los criterios de Witebsky, pero ampliados con otras evidencias más recientes de autoinmunidad (como BAFF, CLXC13, IFNgamma, etc). Destacar que la mayoría de esta evidencia se refiere a pacientes con enfisema pulmonar y con obstrucción crónica al flujo aéreo grave (95).
Tabla 1.
OBSERVACIONES
Evidencia directa
- Amplificación de células T CD3+ tras exposición a tabaco en un modelo animal de EPOC (ratón rag-deficiente)
(128)
Evidencia indirecta
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- Disminución de células T en modelos animales protegidos de destrucción alveolar debido a la exposición crónica del humo.
- Las células residentes pulmonares CD4+ muestran una respuesta estable proliferativa específica a elastina y colágeno.
- Alta prevalencia de autoanticuerpos en sangre periférica de pacientes con EPOC: células epiteliales Hep-2, células endoteliales, elastina pulmonar, citoqueratina 18 y antitejido.
(129)
(130)
(48;50;51;121;
132;133)
Evidencia circunstancial
Tejido pulmonar
– Presencia de células T después de años de dejar de fumar.
– Presencia de agregados linfoides ricos en células T y B que se correlacionan con la gravedad de la obstrucción al flujo aéreo.
– El número de células T CD8+ se correlacionan con la gravedad de la obstrucción al flujo aéreo, el enfisema y el número de células epiteliales y endoteliales apopóticas.
– Las células CD8+ aumentan la expresión de proteínas citotóxicas (perforina y granzima B) y de TLRs.
– Disminución de células gdTCR CD+8 en fumadores con EPOC.
– Las células T CD8+ en pacientes con EPOC tienen un efecto de memoria de fenotipo.
– Las células T tienen un perfil TCR oligoclonal.
– En pacientes con enfisema severo, las células CD4+ están activadas con un TCR oligoclonal y persiste después de dejar de fumar.
– Las células CD4 productoras de IFN-g se correlacionan con el grado de obstrucción.
– IP-10 induce la expresión de MMP12 en macrófagos de tejido pulmonar.
– Las células T de fumadores con enfisema muestran un perfil Th17.
– Los pacientes con EPOC tienen un número disminuido de células T CD4+CD25+ comparado con fumadores con función pulmonar normal.
– Se ha observado una población de células T CD4+ CD28- en estadios finales de pacientes con EPOC.
– Las células T CD4+ residentes en el pulmón muestran una respuesta estable proliferativa específica a elastina y colágeno.
–Se han encontrado folículos linfoides en pacientes con EPOC.
– La sobreexpresión de CXCL13 en coordinación con TLR y el receptor de linfotoxina en células B se han relacionado con la neogénesis de folículos linfoides en pacientes con EPOC.
(134) (29)
(120)
(136)
(137)
(138) (139) (140)
(140)
(56)
(130)
(141)
(142)
(49;130)
(143)
(144)
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– Se han encontrado altos niveles de BAFF en pacientes con EPOC y enfisema.
– Se ha descrito una correlación entre los folículos linfoides B oligoclonales con el aumento del espacio aéreo.
Sangre periférica
– Pacientes con EPOC leve tienen una proporción aumentada de células T CD8+ IFN-g+ y TNF-a+ y los pacientes en fases terminales tienen aumentadas las células CD8+CD28-.
– Existe una proporción aumentada de células Th17 en sangre periférica en pacientes con EPOC.
– La respuesta T CD4 contra la elastina se ha descrito en pacientes con enfisema.
– Existe una disminución de la supresión de células CD8+ gdTCR en fumadores con EPOC.
– Se ha descrito un perfil TCR oligoclonal en sangre periférica.
– El alelo HLA DRB1*14 es más prevalente en un fenotipo de EPOC caracterizado por limitación grave al flujo aéreo y alteración en la capacidad de difusión.
– Participación de BAFF como factor que aumenta la supervivencia de los linfocitos B y de la expansión de los folículos linfoides
EPOC: Enfermedad pulmonar obstructiva crónica.
TLR: Receptor tipo Toll.
TCR: Receptor de linfocitos T.
IFN: Interferón.
IP-10: Interferón inducible proteina-10 MMP: Metaloproteasas de la matriz.
CXCL: Ligando de quimoquinas.
BAFF: Factores activadores de células B.
TNF: Factor de necrosis tumoral.
(145)
(146)
(142)
(147) (49)
(137) (148) (149)
(135)
La evidencia revisada apoya la contribución de un componente autoinmune en la patogenia de ciertos fenotipos de pacientes con EPOC. La identificación de uno o varios antígenos precisos y las vías patogénicas implicadas requieren más investigación para intentar conseguir nuevos tratamientos médicos.
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4.3 Moléculas presentadoras de antígenos y EPOC.
Como se ha comentado anteriormente, en la 2ª fase de la respuesta inmunitaria (proliferación de células T), los neoantígenos son presentados a las células T mediante las moléculas de HLA. Dependiendo de la molécula HLA a la que se haya unido el neoantígeno, la célula T se diferenciará hacia linfocito T CD4 (HLA clase II) o linfocito T CD8 (HLA clase I). La célula T “naive” no puede entrar en el pulmón hasta que no es activada por las células dendríticas. Algunos alelos de HLA, principalmente de clase II (150), se han relacionado con enfermedades autoinmunes (151). Los alelos de clase II también intervienen en otros mecanismos, como la respuesta a una infección o a la regulación de la alergia (150), que podrían ser potenciales mecanismos patogénicos en la EPOC.
La relación entre HLA y EPOC es desconocida. Al inicio de los años 80 se sugirió que algunos alelos HLA estaban relacionados con la EPOC, en un grupo pequeño de 15 pacientes se encontró que el alelo HLA-Bw60 era más común en pacientes con EPOC con DLCO disminuida (152). Por el contrario, otro estudio concluyó que el HLA-B7 no contribuye a la disminución de la función pulmonar (FEV1) en pacientes con EPOC (153). Recientemente se han publicado 2 estudios sobre expresión de HLA en pacientes con EPOC, el primero es un estudio de análisis genético realizado en 20.000 muestras del Biobanco de Reino Unido para conocer la relación entre tabaquismo y función pulmonar. Entre otros resultados detectaron una asociación entre pacientes con EPOC y 2 genes ubicados en la región HLA del cromosoma 6 (HLA-DQB1/HLA-DQA2) (154). En el segundo estudio, realizado en una muestra de 22 pacientes con EPOC, se observó que aquellos pacientes tratados con formoterol y bromuro de tiotripio tenían una disminución de la expresión del HLA-DR en los linfocitos en esputo en comparación con los tratados sólo con formoterol (155).
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Este último estudio demuestra que las moléculas HLA pueden constituir una diana terapéutica en la EPOC.
Sin embargo, hay pocos estudios y se desconoce la relación entre las moléculas HLA y las características fenotípicas de la enfermedad por lo que son necesarios más estudios para evaluar este objetivo y en este sentido el artículo 2 de la presente tesis hace aportaciones al respecto.
5. RESUMEN
La EPOC es una enfermedad inflamatoria crónica en que participan diferentes células y mediadores. Esta inflamación se localiza fundamentalmente en el pulmón y acaba desencadenando remodelado con disminución del calibre de la vía aérea y destrucción de las paredes alveolares, comportando obstrucción crónica al flujo aéreo.
Estos cambios en la vía aérea no se producen en todos los pacientes fumadores y persisten a pesar del abandono del hábito tabáquico en los pacientes con EPOC. Los mecanismos de estas observaciones son poco conocidos. Se han propuesto diferentes teorías, entre ellas destaca la teoría de que dicha inflamación se cronificaría gracias a la presencia de fenómenos de autoinmunidad.
Por otra parte la mayoría de pacientes con EPOC asocia inflamación sistémica.
Dicha inflamación es clínicamente relevante porque se ha asociado a comorbilidad y al pronóstico de la EPOC. Los mecanismos de esta inflamación también son poco conocidos.
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La relevancia de la inflamación sistémica y fenómenos de autoinmunidad en la EPOC y su asociación con características fenotípicas de la enfermedad es poco conocida.
Con el objetivo de intentar clarificar en parte estos interrogantes se plantea la presenta tesis con tres artículos, en los dos primeros se valora en una cohorte (PAC- EPOC) la prevalencia de moléculas que participan en la autoinmunidad (autoanticuerpos circulantes y las moléculas HLA (DR y DQ)) y su potencial relación con características relevantes de la enfermedad, y en el tercero (también de la cohorte PAC-EPOC) se estudia la inflamación pulmonar como potencial posible origen de la inflamación sistémica.
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III. HIPÓTESIS DE TRABAJO
49
La respuesta inflamatoria sistémica y autoinmune en la EPOC se relaciona con características fenotípicas de la enfermedad.
Para abordar esta hipótesis general, se han diseñado tres estudios que tratan aspectos específicos de la misma tal como se describe a continuación.
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Estudio I: Los anticuerpos anti-tejido están relacionados con la función pulmonar en la EPOC.
Hipótesis
Fenómenos de autoinmunidad como los anticuerpos circulantes son frecuentes y están relacionados con características fenotípicas de la EPOC.
Objetivos
En una cohorte de pacientes con EPOC en fase estable:
1- Evaluar la prevalencia de anticuerpos antinucleares (ANA) y antitejido (AT)
2- Analizar las relaciones de dichos anticuerpos con diferentes componentes de la enfermedad.
