Influencia del eje interleucina-­‐10/p38 MAPK en el epitelio intestinal sobre la respuesta al tratamiento con glucocorticoides en la colitis ulcerosa

Abstract

La enfermedad inflamatoria intestinal (EII) está constituida por dos entidades principales: la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn. La EII es una incurable y compleja patología con una incidencia creciente en nuestro país. Los glucocorticoides son la primera línea terapéutica en la colitis ulcerosa activa, aunque distintos estudios han demostrado que hasta un 60% de los pacientes no responden de forma adecuada al tratamiento esteroidal. Así que el fracaso terapéutico a los glucocorticoides constituye una de las principales complicaciones en el tratamiento de la EII, con una grave repercusión en la evolución del paciente. Estudios previos de nuestro grupo han asociado la presencia de Interleucina (IL)-10 en biopsias intestinales de pacientes con enfermedad de Crohn activa con una buena respuesta a los glucocorticoides. Por otra parte, la deficiencia de esta misma citocina inmunoreguladora en modelos animales se ha relacionado con un aumento de la permeabilidad intestinal. Asimismo, la IL-10 es capaz de reducir el estrés del retículo endoplasmático en células epiteliales del intestino producido por TNF-α. Además, estudios propios y de otros grupos sugieren un importante protagonismo patológico del epitelio intestinal en la colitis ulcerosa. En conjunto, las premisas anteriores sugieren un papel clave de la IL-10 en la actividad del epitelio intestinal favoreciendo el aislamiento de la lamina propria, facilitando la respuesta a los esteroides en pacientes con colitis ulcerosa activa. Los objetivos de esta Tesis doctoral fueron: a) comprobar in vitro en monocapas de células epiteliales Caco-2, si la presencia de IL-10 puede favorecer la respuesta a los glucocorticoides actuando sobre la función barrera; y b) averiguar si estos cambios in vitro también son percibidos en la mucosa cólica de pacientes con colitis ulcerosa activa con diferente respuesta al tratamiento con glucocorticoides. Los resultados en las monocapas de células Caco-2 demostraron que la presencia de IL-10, conjuntamente con los glucocorticoides, influye sobre el epitelio intestinal reforzando las uniones intercelulares a través de un mecanismo que implica a la fosforilación de p38 MAPK. En estos ensayos comprobamos que la presencia conjunta de IL-10 y glucocorticoides incrementaba los núcleos positivos para p38 MAPK fosforilada en las células epiteliales. En este sentido, la presencia nuclear de la p38 MAPK fosforilada también fue más elevada en las biopsias intestinales previas al tratamiento de pacientes respondedores que en las de los no respondedores, lo que podría suponer mayor capacidad de aislamiento de la lamina propria en los pacientes sensibles al tratamiento. El análisis efectuado por microscopia electrónica de transmisión en células Caco-2 reveló que la principal área de desacoplamiento celular se producía a nivel de desmosomas, fenómeno que conseguía revertir el tratamiento con IL-10 y glucocorticoides. Por otra parte, en pacientes con colitis ulcerosa activa se observó un patrón diferencial en la localización y expresión de los receptores α de IL-10 y glucocorticoides según su respuesta al tratamiento esteroidal.

En definitiva, la acción sinérgica de la IL-10 y los glucocorticoides parece favorecer la recuperación del epitelio intestinal lesionado en la colitis ulcerosa activa, fortaleciendo las uniones paracelulares. En esta acción biológica es clave el papel de la p38 MAPK, cuya actividad esta modulada principalmente por la IL-10 que favorece el aislamiento de la lamina propria intestinal frente a los antígenos luminales. De esta manera, la actividad inflamatoria mediada por las células colitogénicas puede verse disminuida, lo que facilitaría la respuesta a los glucocorticoides induciendo su apoptosis. Los cambios moleculares que afectan a la respuesta frente a los glucocorticoides pueden ser detectados en el epitelio intestinal de pacientes con colitis ulcerosa, sugiriendo su potencial papel como dianas en el tratamiento con esteroides.

Inflammatory bowel disease (IBD) consists in two main clinical forms: ulcerative colitis and Crohn's disease. IBD is a complex and chronic disease with an increasing incidence in our country. Glucocorticoids are the first-line therapy in active ulcerative colitis, however, several studies have shown that up to 60% of patients do not respond adequately to steroid treatment. So the glucocorticoid treatment failure is an important complication in the treatment of IBD, with hight impact on patient evolution. Previous studies from our group have associated the presence of interleukin (IL)-10 in intestinal biopsies of patients with active Crohn's disease with a favourable response to glucocorticoid treatment. Moreover, the Il-10 deficiency in animal models has been associated with an increased intestinal permeability. Likewise,, IL-10 is capable of reducing TNF-α endoplasmic reticulum stress in intestinal epithelial cells. Our group and other groups suggest an important role of intestinal epithelium in ulcerative colitis. Taken together these last premises , it is been suggested that IL-10 plays a key role in intestinal epithelial promoting the lamina propria sealing and enabling steroid response in patients with active ulcerative colitis. The objectives of this thesis were: a) test in vitro, in Caco-2 epithelial monolayers cells, if the presence of IL-10 facilitates the glucocorticoid response acting on the barrier function, and b) determine whether these changes in vitro also are observed in the colonic mucosa of active ulcerative colitis patients with different response to glucocorticoid treatment. The results in Caco-2 monolayers cells showed that IL-10 in combination with glucocorticoids, influence the strengthening intestinal epithelium junctions through a mechanism involving the p38 MAPK phosphorylation. In these studies we found that the presence of IL-10 and glucocorticoids, increase positive nuclei p38 MAPK phosphorylation in epithelial cells. In this sense, the nuclear presence of phosphorylated p38 MAPK was higher in intestinal biopsies prior treatment in responders compared to non-responders patients, fact that may involve a higher sealing capacity of lamina propria in patients who were sensitive to treatment. Analysis by transmission electron microscopy in Caco-2 cells revealed that the main area of cell detachment occurred at desmosomes level, which was reversed getting IL-10 and glucocorticoids treatment. Moreover, in patients with active ulcerative colitis a differential pattern in the location and expression of IL-10 and glucocorticoid alpha receptor was observed depending of their steroid treatment response. In short, the synergistic action of IL-10 and glucocorticoids seems to favor the recovery of injured intestinal epithelium in active ulcerative colitis, strengthening the paracellular junctions. In this biological action p38 MAPK has a key role. Its activity is modulated mainly by IL-10 and favors the intestinal lamina propria sealing against luminal antigens. Thus the inflammatory cells activity may be diminished, thereby facilitating the apoptotic glucocorticoid response. Molecular changes that affect the glucocorticoid response can be detected in the intestinal epithelium of ulcerative colitis patients, suggesting their role as potential targets in the steroid treatment.