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Hialuronan como Regulador inmune

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Hialuronan como Regulador inmune @munevarjuan

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Hialuronan como Regulador inmune

  1. 1. OsteoinmunologíaProfesor. Dr Juan Carlos Munévar N Ricardo Yépez
  2. 2. Contenidos Generalidades Biosíntesis Distribución Funciones Degradación Fragmentos HA Proteínas de unión HA Señalización vía TLR InmunoregulaciónHA y enfermedad humana Conclusiones Hialuronan
  3. 3. 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
  4. 4. Generalidades– Glucosaminoglicano no sulfatado, aniónico • Disacáridos – Acido D-glucorónico – N-acetil-D-glucosamina– Estructuras terciarias en soluciones acuosas Hialuronan
  5. 5. Enlace (1-3) glucoronidicoDisacáridos: GIcA (ac. D-glucorónico); GIcNAc (N-acetil-D-glucosamina) Hialuronan
  6. 6. Hialuronan como inmuno regulador– Regula inflamación, lesión y reparación tisular • Reclutamiento celular • Liberación de citocinas pro inflamatorias • Migración celular Hialuronan
  7. 7. 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
  8. 8. 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
  9. 9. 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
  10. 10. 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
  11. 11. 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
  12. 12. Alteración formación corazón Wild typeHialuronan
  13. 13. Síntesis de hialuronanHialuonan sintasa clase I Adición de disacáridos de manera alterna para expandir cadena de HA
  14. 14. Síntesis de hialuronan Hialuronan
  15. 15. 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
  16. 16. Distribución Tejido Tejido Tejidoconectivo epitelial nervioso Hialuronan
  17. 17. Distribución hialuronan Procariotas Distribución Eucariotas Humor vítreo Cordón umbilical Líquido sinovial Humano Válvulas cardiacas Piel Tejido esquelético Hialuronan
  18. 18. Campos de aplicación Especies Lesión RegulaciónAngiogénesis reactivas de Cáncer pulmonar inmunológica oxigeno Hialuronan
  19. 19. Respuesta– Afecta a muchos grupos celulares • Cambia propiedades – Secretorias – Comportamiento Hialuronan
  20. 20. Funciones hialuronan Framework Suministrar para Regulación de Lubricación una matríz Lesión y Llenar crecimiento células Hidratación de para la reparaciónespacios de vasos epiteliales y articulaciones migración tisular sanguíneos y fibroblastos celular fibroblastos Hialuronan
  21. 21. Hialuronan
  22. 22. 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
  23. 23. Tipos de hialarunidasas Hialuronan
  24. 24. 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
  25. 25. Hialorunidasa 1– Mutaciones • Mucopolisacaridosis tipo IX • Deficiencia de hialuronidasa Hialuronan
  26. 26. HYAL 2– Receptor de superficie celular de anclaje de glicosilfosfatidlinositol– Baja actividad hialurinidasa comparado con HYAL 1– pH óptimo < 4 Hialuronan
  27. 27. HYAL 3– Alta expresión en testículos y médula ósea– No claridad sobre su papel en degradación de HA Hialuronan
  28. 28. Hialorunidasas– Inducen inhibidores • Silibina • Apigenina • Caempferol • Luteolina • Tanina condensada • Utilidad en investigación de fertilidad Hialuronan
  29. 29. Patología y actividad de hialuronidasas Artritis reumatoide Escleroderma Enfermedad etapas periodontal avanzadas Hialuronan
  30. 30. 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
  31. 31. Hialuronan
  32. 32. Hialuronidasas usos– Usos terapéuticos • Infarto agudo de miocardio – Reduce la lesión por isquemia • ACV – Extracto de hialuronidasa testicular bovina Hialuronan
  33. 33. 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
  34. 34. HA estimula la expresión de varios genes Hialuronan
  35. 35. HA estimula la expresión de varios genes Hialuronan
  36. 36. 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
  37. 37. Hialuronan
  38. 38. 44CD Funciones de proteínas de unión a hialuronanHialuronan
  39. 39. 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
  40. 40. Acumulación de HA posterior a tratamientocon bleomicina. Tejido pulmonar al día 10 – 14. Hialuronan
  41. 41. Otras proteínasRHAMM – CD 168– Receptor for hyaluronan-mediated motility expressed protein– Se une a HA biotiniladoBrevican– Brain-enriched hyaluronan binding– Específico cerebral en redes perineuronales– Inhibido por decorinaNeurocan– Proteoglicano condroitin sulfato específico de sistema nervioso– Inducido por lesión (cerebral o espinal)– Inhibido por decorina Hialuronan
  42. 42. 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
  43. 43. 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
  44. 44. Susceptibilidad TLR doble negativos en sobrevida pulmonar de ratones Hialuronan
  45. 45. Sobre expresión HAS 2 en células epiteliales ofrece mayor resistencia a lesión pulmonar en ratones Hialuronan
  46. 46. Menor actividad NF B Células epiteliales de ratón TLR 2- TLR 4- expresan HA disminuida en superficie celularHialuronan
  47. 47. Señales análogas entre HA y LPS. Hialuronan
  48. 48. 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
  49. 49. PMN– Polarización y migración hacia tejidos inflamados es dependiente CD 44 (endotelial > neutrófilo) y su interacción con HA Hialuronan
  50. 50. 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
  51. 51. 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
  52. 52. 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
  53. 53. 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
  54. 54. 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
  55. 55. 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
  56. 56. Músculo liso– HA promueve migración de cel. Músculo liso– Proteínas de unión HA regulan proliferación de cel. Músculo liso Hialuronan
  57. 57. Células troncales embrionarias – CD 44 se expresa en estructuras embriónicas – La diferenciación de cél. Madre embriónicas se acompaña de inducción de mRNA CD44 – Durante embriogénesisCD • RHAMM es downregulated44 • HAS2 es upregulated Hialuronan
  58. 58. 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
  59. 59. 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
  60. 60. 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
  61. 61. Niveles de HA y enfermedades Hialuronan
  62. 62. 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
  63. 63. Fragmentos HA ALVEOLOS Hialuronan
  64. 64. 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
  65. 65. 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
  66. 66. 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
  67. 67. 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
  68. 68. Enfermedad cardiaca– Asociado a desarrollo y progresión de ateroesclerosis • Regulador positivo de migración cel. Músculo liso vascular • Facilita captación de LDL al monocito Hialuronan
  69. 69. Diabetes– HA y hialuronidasa están incrementados en pacientes diabéticos– HA recluta neutrófilos– Favorecimiento de la celularidad mesangial Hialuronan
  70. 70. 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
  71. 71. 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
  72. 72. ConclusionesLas 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 leucocitosHA y sus proteínas de unión participan en muchas patologías humanas Hialuronan
  73. 73. Bibliografía Hialuronan
  74. 74. Hialuronan

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