El rol de los macrófagos en el Sindrome de Aicardi-Goutières

Abstract

El síndrome de Aicardi-Goutières (AGS) es una interferonopatía de tipo I que afecta mayoritariamente al cerebro y a la piel. Las personas afectadas tienen un nivel elevado de IFN-α en el líquido cefalorraquídeo y en el suero, tal y como sucede en una infección vírica congénita, pese a no detectar virus en ninguno de los casos estudiados. Aún no se conocen los detonantes de la aparición de la enfermedad, aunque todo apunta a que podría deberse a un factor exógeno y/o al propio background genético del individuo. En los últimos años se han identificado mutaciones en distintos genes que causan el AGS: TREX1, RNASA H2 (Subunidades A, B y C), SAMHD1, ADAR e IFIH1. Éstas suelen provocar la pérdida de la función de las proteínas, las cuales tienen en común su participación en la señalización y en el procesamiento de los ácidos nucleicos. En nuestro grupo se ha demostrado que el déficit funcional de proteínas que intervienen en la reparación del ADN, como Nbs1 y Trex1, alteran las funciones de los macrófagos, y consecuentemente los procesos donde éstos intervienen. Estas células son capaces de modular la respuesta inflamatoria gracias a sus actividades pro y antiinflamatorias. Por ello, la actividad de los macrófagos debe estar finamente regulada ya que el exceso en la respuesta pro- o antinflamatoria provoca daño en los tejidos y la aparición de enfermedades crónicas. Los macrófagos tienen un papel clave en el mantenimiento de la homeostasis, por lo que las alteraciones producidas en estas células podrían ser la base de la autoinmunidad en el AGS. En esta tesis se muestra el estudio de Samhd1 y del complejo RNasa H2 en los macrófagos y en las enfermedades autoinmunes. Estas proteínas participan en el metabolismo de los ácidos nucleicos y están relacionadas con el AGS. En mamíferos Samhd1 es la fosfohidrolasa encargada de regular negativamente la concentración de dNTPs intracelulares, mientras que el complejo RNasa H2 es la mayor fuente de actividad ribonucleasa H. De hecho, sus actividades son esenciales para el mantenimiento de la integridad genómica. En esta tesis se mostró que Samhd1 y el complejo RNasa H2 forman parte de los mecanismos de reparación del ADN que aseguran la supervivencia de los macrófagos durante la inflamación. Se determinó que los estímulos proinflamatorios inducían la expresión de Samhd1 en los macrófagos mientras que la expresión del complejo RNasa H2 era constitutiva. En ratones deficientes en Samhd1 y en el complejo RNasa H2 se observó un aumento en la expresión de genes estimulados por interferón (ISGs) en el corazón y en el cerebro, tal y como sucede en pacientes con AGS. Además, también se vio incrementada la expresión de estos genes en los macrófagos activados con estímulos proinflamatorios. Por otro lado, no pudimos detectar ningún efecto de las proteínas Samhd1 y RNasa H2 en la diferenciación, proliferación y en la activación de estas células. Sin embargo, cuando fueron activados de forma proinflamatoria, los macrófagos deficientes en estas proteínas presentaron más daño en el ADN respecto a los controles. Además, dicho daño fue causado por las grandes cantidades de especies reactivas de oxígeno (ROS) producidas por los propios macrófagos. Por otro lado, la falta de Samhd1 aumentó la severidad de la respuesta autoinmune la inducción del modelo in vivo de encefalomielitis autoinmune experimental (EAE). En conjunto estas observaciones sugieren que tanto Samhd1 como el complejo RNasa H2 forman parte de los mecanismos de protección de los macrófagos, que previenen el daño en el ADN causado por las grandes cantidades de ROS que estas células producen durante la respuesta inflamatoria.

Aicardi-Goutières Syndrome (AGS) is a type I interferonopathy which affects brain and heart. Patients with AGS show high levels of IFN-α in cerebrospinal fluid and serum, which mimic a congenital virus infection. The trigger of this disease still is unknown but environmental factors and the genetic background could be potentially candidates. Currently, seven mutations have been described in patients with AGS: TREX1, RNASA H2 (Subunit A, B and C), SAMHD1, ADAR and IFIH1. Generally it causes the loss of function of the proteins, which are implicated in the signaling and metabolism of nucleic acids. Macrophages are an essential component of both innate and adaptive immunity. During immune response these cells play a dual role. Firstly macrophages produce pro-inflammatory mediators, including cytokines and reactive oxygen species (ROS), and engulf by phagocytosis pathogens and cell components. Secondly, when this damaging response is unnecessary macrophages acquire anti-inflammatory functions in order to induce tissue repair and the resolution of inflammation. The tightly regulation of pro- and anti-inflammatory activities in macrophages is essential to prevent tissue damage and chronic diseases. In our group we had demonstrated that proteins with DNA repair activities, as Nbs1 and Trex1, were required for macrophage functional activity. Macrophages are essential to maintain homeostasis and its alterations could be the origin of autoimmunity in AGS. In this thesis we showed that Samhd1 and RNase H2 protect macrophages during inflammation against DNA damage, caused by reactive oxygen species that they produce. Also we demonstrated that Samhd1 restrained the autoimmunity response in mice. These results reveal that Samhd1 and RNase h2 confer protection against DNA damage during inflammation in macrophages.