Este documento resume la osteoinmunología del ácido hialurónico (HA). Explica que el HA es un polisacárido que se sintetiza en la membrana celular y se distribuye ampliamente en el cuerpo. Desempeña funciones importantes como lubricar articulaciones, proporcionar una matriz para el crecimiento celular, y regular la inflamación. El HA se degrada por enzimas hialuronidasas y sus fragmentos pueden regular la función de macrófagos. Las proteínas como CD44 se unen al HA y transmit
2. Contenidos
Generalidades
Biosíntesis
Distribución
Funciones
Degradación
Fragmentos HA
Proteínas de unión HA
Señalización vía TLR
Inmunoregulación
HA y enfermedad humana
Conclusiones
Hialuronan
3.
4. Generalidades
– Hialuronan, ácido hialurónico
– 1930 s se describen las propiedades (Karl Meyer)
– Polímero de disacáridos unidos por enlaces
glicosidicos 1-4, 1-3
• Cadenas de hasta 25.000 disacáridos
• 5.000 a 20.000.000 Da in vivo
Hialuronan
7. Hialuronan como inmuno regulador
– Regula inflamación, lesión y reparación tisular
• Reclutamiento celular
• Liberación de citocinas pro inflamatorias
• Migración celular
Hialuronan
8.
9. Biosíntesis hialuronan
• 6 a 8 dominios trasmembrana y 2 dominios asociados a
membrana
• 60% de la proteína esta incluido dentro de la célula
• 5% de la proteínas esta expuesto fuera de la célula
Hialuronan
10. Biosíntesis hialuronan
• Sintasas unidad a membrana interna
• Extruidas por estructuras tipo poro hacia espacio
extracelular
• Sintasas de mamífero
– HAS 1 Streptococo, eucoriotas
» Alta homología en secuencias entre humanos, ratones,
sapos y bacterias
– HAS 2 Pasteurella multocida (única)
– HAS 3 La más pequeña
Hialuronan
11. HAS 1
– Cromosoma 19q13.3-q13.4
– Disregulación en varias enfermedades
• Expresadas en cel progenintorias mesenquimales de
médula ósea de pacientes con mieloma
• Aumento de expresión en artritis reumatoide
Hialuronan
12. HAS 2
– Cromosoma 8
– Papel en desarrollo de extremidades
• Sobre expresión lleva a extremidades cortas
– Función
• Importante en la formación del cartílago (condrogénesis)
• Crecimiento esquelético
• Maduración del condrocito
• Formación de la articulación en la extremidad en desarrollo
– Su alteración lleva a anormalidades cardiacas y del
desarrollo de vasos sanguíneos
• Fenotipo embriónico fatal
Hialuronan
13. HAS 2
– Cromosoma 8
– Papel en desarrollo de extremidades
• Sobre expresión lleva a extremidades cortas
– Función
• Importante en la formación del cartílago (condrogénesis)
• Crecimiento esquelético
• Maduración del condrocito
• Formación de la articulación en la extremidad en desarrollo
– Su alteración lleva a anormalidades cardiacas y del
desarrollo de vasos sanguíneos
• Fenotipo embriónico fatal
Hialuronan
17. Regulación de expresión y actividad de HAS
– Localización en diferentes autosomas
– Duplicación de genes ancestrales HAS
– Diferentes patrones de expresión temporal sugiere
papel durante el desarrollo de diferentes tipos de
células
– In vitro regulado por TNF , INF, IL 1 , TGF
– Se ha encontrado disregulación de HAS en
lesiones tisulares
Hialuronan
21. Campos de aplicación
Especies
Lesión Regulación
Angiogénesis reactivas de Cáncer
pulmonar inmunológica
oxigeno
Hialuronan
22. Respuesta
– Afecta a muchos grupos celulares
• Cambia propiedades
– Secretorias
– Comportamiento
Hialuronan
23. Funciones hialuronan
Framework
Suministrar
para Regulación de
Lubricación una matríz Lesión y
Llenar crecimiento células
Hidratación de para la reparación
espacios de vasos epiteliales y
articulaciones migración tisular
sanguíneos y fibroblastos
celular
fibroblastos
Hialuronan
26. Generalidades
– Hialuronidasas (hialuronoglucosaminidasas)
• Hidrolizan uniones b (1-4) hexosaminidicos
• Libera fragmentos HA
• También actuan en condrotin y dermatan
• Familias en humanos
– Hialuronidasas 1-4, PH-20 y HYALP1
Hialuronan
28. HYAL 1 - Hialorunidasa 1
– Cromosoma 3p21.3-p21.2
– Se ubica en parenquima de
• Hígado
• Riñón
• Bazo
• Corazón
– Enzima lisosomal que se activa en pH ácido
– Presente en suero y orina humanos
Hialuronan
33. Patología y actividad de hialuronidasas
Artritis
reumatoide
Escleroderma
Enfermedad
etapas
periodontal
avanzadas
Hialuronan
34. Patología y actividad de hialuronidasas
– Lesión tisular
– Especies reactivas de oxígeno
• Degradación de matríz extracelular
– Colágeno, laminina, HA
– Formación de fragmentos de HA
• HA capacidad de absorver especies reactivas de oxígeno
• Protección del tejido articular barriendo ERO
Hialuronan
36. Hialuronidasas usos
– Usos terapéuticos
• Infarto agudo de miocardio
– Reduce la lesión por isquemia
• ACV
– Extracto de hialuronidasa testicular bovina
Hialuronan
37.
38. Fragmentos de hialuronan
– Mecanismo de regulación de la función del
macrófago durante la respuesta inflamatoria
– Fragmentación de hialuronan se presenta en
muchas condiciones patologicas
• Disregulación HAS y enzimas de degradación de HA
• Ejemplo:
– Ratas irradiadas
• Lesión tisular con liberación de ERO
• Inducen mRNA metaloproteinasa en macrófagos
Hialuronan
42. Proteínas de unión a hialuronan
– En matríz extracelular se encuentra soluble
– La red de hialuronan sirve como andamio para
prevenir la pérdida de componentes de la matríz
extracelular durante la inflamación y el secuestro
de mediadores pro inflamatorios
Hialuronan
44. 44
CD
Funciones de proteínas de unión a hialuronan
Hialuronan
45. HA – CD 44
• Expresión alta en muchas líneas celulares
• Alta expresión en macrófagos
• Importante en inflamación, reclutamiento LT –
FNT y metástasis
• Se requiere para señalización BMP 7
Hialuronan
46. Acumulación de HA posterior a tratamiento
con bleomicina. Tejido pulmonar al día 10 – 14.
Hialuronan
47. Otras proteínas
RHAMM – CD 168
– Receptor for hyaluronan-mediated motility expressed protein
– Se une a HA biotinilado
Brevican
– Brain-enriched hyaluronan binding
– Específico cerebral en redes perineuronales
– Inhibido por decorina
Neurocan
– Proteoglicano condroitin sulfato específico de sistema nervioso
– Inducido por lesión (cerebral o espinal)
– Inhibido por decorina
Hialuronan
48. Otras proteínas
– HABP1 / C1QBP
• Hyaluronan-binding protein 1
• Complemento 1
• Su sobre expresión induce vaculolización , disminución
de la velocidad de crecimiento y apoptosis en
fibroblastos de piel de ratón
– HARE / estabilina 2 / FEEL 2
• Hyaluronan receptor for endocytosis
Hialuronan
49.
50. Señalización vía TLR
– Se pueden activar la producción de quimoquinas
por HA sin la mediación de la vía de tirosin
quinasas dependiente de CD 44
– Fragmentos de HA inducen la expresión de
quimoquinas al abolir los macrófagos peritoneales
TLR2 , TLR 4
• En experimientos de melanoma estimula MMP2, IL 8,
NF B
Hialuronan
56. Linfocitos T
– LT expresan CD44
• LT activados niveles más altos CD44
– Polarización, esparcimiento y co localización del
citoesquelto de actina
– LT papel importante con proliferación de
queratinocitos durante la reparación de tejidos
• Inducen producción epitelial de HA
– Altos niveles de CD44 se asocian activación de
Treg CD4+ CD25+
Hialuronan
57. PMN
– Polarización y migración hacia tejidos inflamados
es dependiente CD 44 (endotelial > neutrófilo) y
su interacción con HA
Hialuronan
58. Macrófagos
– CD44 incrementa capacidad de fagocitar
neutrófilos apoptóticos in vivo
– Fragmentos de HA pueden influenciar la
maduración de la célula dendrítica
– Péptido que bloquea HA previene migración de
cel. Langerhans
Hialuronan
59. Mastocitos
– Gránulos de mastocitos son ricos en HA y otros
GAG
– Pacientes con sarcoidosis tienen altos niveles de
mastocitos y HA en BAL
– HA inhibe la activación de mastocitos
• Opción terapeútica
Hialuronan
60. Eosinófilos
– HA asociado a eosinófilo puede regular la
inflamación de la vía aérea
– HA estimula el crecimiento de cel progenitoras
CD34+ para diferenciación a eosinófilo
– Bloqueo con Ac monoclonal anti CD44
intraperitoneal previene la acumulación de LT y
eosinófilo en pulmón
Hialuronan
61.
62. Células epiteliales
– Estrés induce síntesis apical de hialuronan
– HA ayuda a expresar el fenotipo adulto de células
epiteliales
– Expresión alta de HA a través de NF B es
protectora en mortalidad, apoptosis de células
epiteliales y lesión pulmonar
Hialuronan
63. Células endoteliales
– Oligosacáridos de HA aumentan la producción de
colágeno por células endoteliales
– Fragmentos de HA
• Inducen producción de iNOS hepático (óxido nítrico
inducible)
• Estimula diferenciación de célula endotelial
Hialuronan
64. Fibroblastos
– Principal célula que libera HA
– Sintetizan los tres isoformas de HAS
– HA modula diferenciación de miofibroblasto
dependiente de TGF b
– CD 44 como receptor de adhesión para proteínas de
matriz provisionales y proceso de cicatrización
Hialuronan. 2011
65. Músculo liso
– HA promueve migración de cel. Músculo liso
– Proteínas de unión HA regulan proliferación de
cel. Músculo liso
Hialuronan
66. Células troncales embrionarias
– CD 44 se expresa en estructuras embriónicas
– La diferenciación de cél. Madre embriónicas se
acompaña de inducción de mRNA CD44
– Durante embriogénesis
CD
• RHAMM es downregulated
44
• HAS2 es upregulated
Hialuronan
67. Células madre hematopoyéticas
– HA como andamiaje
– HA unido a receptor afecta función de cel. Madre
hematopoyéticas
– HA requerido en hematopoiesis in vitro
– HA incrementa CXCL12 para migración de cel.
Progenitoras hematopoiéticas
Hialuronan
68. Células madre mesenquimales
– CD44 como marcador de cel. Mesenquimales
– HA importante en mantenimiento y diferenciación
de cel. Madre mesenquimal
– HA promueve diferenciación condrogénica
– Diseño de andamiaje de regeneración cartílago
• Cél. Madre mesenquimales
• Poli híbrido gelatin-condroitin-hialuranato
Hialuronan
69.
70. HA y enfermedad
– Acumulación de HA se asocia con dis regulación
de la expresión de las proteínas de unión HA
durante la lesión tisular y se asocia a múltiples
enfermedades humanas
– HA y sus proteínas de unión regulan liberación de
citocinas, migración celular y apoptosis
Hialuronan
72. Pulmón
– HA elevado en
• Fibrosis pulmonar idiopática
• Sarcoidosis pulmonar activa
• Asma alérgica
– Hialuronan en aerosol disminuye la hiper reactivaidd
bronquial al asma inducido por el ejercicio
• Enfermedad pulmonar crónica – enfisema pulmonar
– Niveles elevados de células inflamatorias en BAL
• Síndrome de distrés respiratorio
Hialuronan
74. Renal
– Nefritis
• Formación de semilunas se asocia a peor pronóstico
– Acumulación células monocito – macrófago, fibroblastos,
proteínas plasmáticas y matríz extracelular en espacio de
Bowman
– Incremento HA y CD44
– Regulación CD 44 osteopontina y CD 44 HA importantes en la
progresión de semilunas
• Expresión de CD44 en intersticio se correlaciona con la
severidad de las lesiones crónicas
Hialuronan
75. Renal
– Nefritis lúpica
• Niveles elevados de HA circulante
– Asociado a incremento de anti DNA
– Falla renal
• ERC y ERCT con incremento HA sérica
• HA sérica como predictor de sobrevida en ERC en
hemodíalisis
Hialuronan
76. Artritis
– Aislado hace 50 años en líquido sinovial de AR
– Niveles elevados de HA
– HA susceptible de ser degradado por altos niveles
de ERO en AR
– HA sódico ha sido utilizado en tto intra articular en
artritis de caballos de carreras
Hialuronan
77. Daño cerebral
– HA en LCR incrementado
• Estenosis espinal
• Trauma cráneo encefálico
• Infarto cerebral
– Alteración de regulación de CD 44, BEHAB,
versican
– Puede afectar procesos de maduración celular
Hialuronan
78. Enfermedad cardiaca
– Asociado a desarrollo y progresión de
ateroesclerosis
• Regulador positivo de migración cel. Músculo liso
vascular
• Facilita captación de LDL al monocito
Hialuronan
79. Diabetes
– HA y hialuronidasa están incrementados en
pacientes diabéticos
– HA recluta neutrófilos
– Favorecimiento de la celularidad mesangial
Hialuronan
80. Enfermedad hepática
– HA sérico como marcador de fibrosis hepática
– Mejor marcador para cirrosis hepática que pro
colágeno tipo III
– HA correlación negativa con sobrevida
– HA como marcador de cirrosis biliar primaria
Hialuronan
81. Conclusiones
– Acumulación y recambio de componentes de la matriz
extracelular como mecanismos de daño tisular (HA)
– Fragmentos de hialuronan estimulan la expresión de
genes pro inflamatorios
– Señalización intracelular vía TLR 4, TLR 2 y CD 44
– Presente en membrana de células epiteliales y las
protege de daño ambiental
Hialuronan
82. Conclusiones
Las acciones de HA dependen de sus proteínas de
unión y las células involucradas
CD44 y HA con papel importante en el
reclutamiento y “homing” de leucocitos
HA y sus proteínas de unión participan en muchas
patologías humanas
Hialuronan