MESA REDONDA: ACTUALIZACIÓN EN ALERGIA PEDIÁTRICA (I). MARCADORES DE LA INFLAMACIÓN EN ALERGIA RESPIRATORIA
(Moderador: J. I. Sierra)
Factor de necrosis tumoral
N. Rubira García
Hospital Universitari Germans Trias i Pujol.
Badalona (Barcelona).
RESUMEN
El asma bronquial actualmente se considera un trastorno fundamentalmente inflamatorio. En el niño existe una clara asociación entre alergia a neumoalergenos y el desarrollo de asma. A través de una compleja interacción entre factores ambientales y genéticos, se desencadenarían los mecanismos celulares responsables de su fisiopatología. Los linfocitos con un fenotipo similar a los descritos en el ratón TH-2, se consideran los responsables de regular este proceso inflamatorio. A través de la producción de IL-4 inducirían la hiperproducción de IgE, principal alteración del sistema inmunológico en los sujetos alérgicos y responsable en último término del desencadenamiento de la reacción alérgica. Las principales células efectoras implicadas son los eosinófilos y mastocitos, por su capacidad de segregar mediadores de la inflamación preformados y sintetizados de novo. En los últimos años se han multiplicado los trabajos de investigación en búsqueda de marcadores inflamatorios de la enfermedad, intentando correlacionarlos con su gravedad. En teoría, a mayor nivel de marcadores inflamatorios debería corresponderse mayor gravedad de la inflamación, así la utilidad de estos marcadores se dirigiría a la monitorización del tratamiento, su respuesta y cumplimiento, la identificación de pacientes de riesgo, y su aplicación en el diagnóstico diferencial del asma.
El TNF-* es una citocina muy versátil y ubicua, que se ha implicado en la fisiopatología del asma bronquial, tanto en el proceso inflamatorio como en la hiperreactividad bronquial. Nuestro objetivo es revisar el papel de este mediador inflamatorio en el asma bronquial en general y los problemas particulares del asma del niño.
Palabras clave: Asma. Inflamación. Factor de necrosis tumoral. TNF-*. Citocinas.
SUMMARY
Bronchial asthma is currently considered as basically an inflammatory disorder. In children there is a clear association between the allergy to aeroallergens and the development of asthma. By means of a complex interaction between environmental and genetic factors, the cellular mechanisms responsible for their pathophysiology are set off. The lymphocytes with a phenotype similar to those describe in the TH-2 mouse, are considered to be responsible for controlling this inflammatory process. By means of the production of Il-4 they would induce the hyper-production of IgE, the main alteration of the immunologic system in people who are allergic and it is eventually responsible for setting off the allergic reaction. The main effector cells involved are the eosinophils and the mastocytes, due to their capacity to segregate preformed and synthesised mediators of the inflammation again. Over the last few years the research work has been multiplied in search of the inflammatory markers of the illness, trying to co-relate them to the seriousness. In theory, the higher the level of inflammatory markers should correspond to a more serious inflammation, in this way the use of these markers would be aimed at monitoring the treatment, the response and the performance, the identification of risk patients and their application to the differential diagnosis of asthma.
The TNF-* is a very versatile and ubiquitous cytokine that has been involved in the pathophysiology of bronchial asthma, both in the inflammatory process as well as in the bronchial hyper-reactivity. Our aim is to review the role of this inflammatory mediator in bronchial asthma in general and the specific problems of asthma in children.
Key words: Asthma. Inflammations. Tumoral necrosis factor. TNF-*. Cytokines.
INTRODUCCIÓN
El asma es la enfermedad crónica de la infancia más frecuente en los países desarrollados, habiéndose incrementado su prevalencia en los últimos 40 años. La exposición a alergenos y el desarrollo de sensibilización alérgica aumenta la incidencia de asma en el niño, aunque el mecanismo que llevaría a la inflamación y la hiperreactividad bronquial sólo en algunos de estos niños todavía no es conocido. Probablemente sea necesaria la compleja interacción entre factores genéticos y ambientales. El mejor conocimiento de los mecanismos inmunológicos del desarrollo de esta enfermedad podría ayudarnos en la prevención del asma bronquial en el niño.
El asma bronquial se caracteriza por episodios reversibles de obstrucción en las vías aéreas e hiperreactividad bronquial frente a diferentes estímulos, tanto específicos como inespecíficos. En los últimos años se ha avanzado en el conocimiento de su fisiopatología y actualmente se considera un trastorno fundamentalmente inflamatorio. Como consecuencia, se han multiplicado los trabajos de investigación en búsqueda de marcadores inflamatorios de la enfermedad, intentando correlacionarlos con su gravedad. El principal problema con que se han encontrado los investigadores ha sido establecer qué marcador de los múltiples implicados en el asma es el adecuado, ya que se trata de mediadores inflamatorios no específicos de esta enfermedad y además poco sensibles. Otro interrogante se plantea al elegir la muestra en la que realizar la determinación de estos marcadores. Si consideramos la accesibilidad de las muestras, especialmente en el niño, parece que las de plasma serían las más adecuadas, el lavado broncoalveolar (BAL) y el esputo inducido presentan inconvenientes evidentes, tanto por la agresividad de la técnica en el primer caso, como de estandarización y dificultad de la obtención de la muestra en el segundo caso. Por otro lado estas dos últimas muestras podrían ser mejor reflejo de la situación inflamatoria en el árbol bronquial, siendo también menos probable la interferencia con mediadores inflamatorios causantes de otras enfermedades. Supuestamente, a mayor cantidad de marcadores inflamatorios debería corresponderse mayor gravedad de la inflamación, así la utilidad de estos marcadores se dirigiría a la monitorización del tratamiento, su respuesta y cumplimiento, la identificación de pacientes de riesgo, y su aplicación en el diagnóstico diferencial del asma.
En el proceso inflamatorio del asma se han implicado múltiples células y sus mediadores. Los linfocitos, con un fenotipo similar a los descritos en el ratón TH-2, serían los responsables de regular este proceso inflamatorio. A través de la producción de IL-4 inducirían la hiperproducción de IgE, principal alteración del sistema inmunológico en los sujetos alérgicos y responsable en último término de la reacción alérgica. Desde la utilización del fibrobroncoscopio y con la toma de biopsias, se ha confirmado la presencia del proceso inflamatorio de la vía aérea incluso en los casos más leves de asma. Las principales células efectoras encontradas son los eosinófilos y mastocitos, por su capacidad de segregar mediadores de la inflamación preformados y sintetizados de novo. Los mastocitos se han implicado en la reacción inmediata de broncoconstricción en la provocación alergeno-específica. En esta fase se produciría la activación y degranulación de los mastocitos mediada por la unión de IgE a los receptores de alta afinidad (Fc RI), liberando sustancias broncoconstrictoras preformadas (histamina, triptasa,...) o sintetizadas de novo. Pero actualmente se considera que el papel del mastocito no quedaría limitado a esta liberación de mediadores, sino que a través de liberación de citocinas también intervendría en la fase inicial del proceso inflamatorio. El mastocito no sería la única célula implicada y también otras podrían ser estimuladas mediante la IgE por su unión a receptores de baja afinidad (Fc RII), como los monocitos, plaquetas y eosinófilos, y contribuirían al proceso inflamatorio con la liberación de otros mediadores.
El fenotipo de los mastocitos puede variar de forma importante según su localización y según su estado de activación. Así, puede ser fuente de citocinas preformadas, como el TNF-*, y sintetizadas de novo como las IL-4, -5, -6. Se ha demostrado un incremento de mastocitos TNF+ e IL-4+ en las mucosas de las vías aéreas superiores e inferiores de sujetos asmáticos y afectos de rinitis, respecto al grupo control (1). De entre estas citocinas el TNF-* jugaría un papel fundamental en la fisiopatología del asma contribuyendo al proceso inflamatorio y a la hiperreactividad bronquial (1). Se trata de una citocina muy ubicua y versátil, codificada en el cromosoma 6. Se conocen dos tipos de receptores de superficie celular, el TNF-R I (también B o 55/60kDa) y el TNF-R II (A o 75/80 kDa). Las principales células productoras de TNF-* son los monocitos-macrófagos y mastocitos, aunque también pueden serlo linfocitos T, neutrófilos y células epiteliales (2).
El TNF-* participa en el proceso inflamatorio a través de diferentes mecanismos. Junto con IL-1, induce la expresión de moléculas de adhesión (inicialmente P y E selectina, ELAM-1, ICAM-1, y más retardada de VCAM-1) necesarias para la infiltración por células inflamatorias en la vía aérea. También se le ha atribuido un efecto quimiotáctico directo para neutrófilos y monocitos in vitro, un efecto sobre los eosinófilos, aumentando su capacidad citotóxica y su maduración, y contribuye además a la diferenciación de monocitos a macrófagos. Finalmente el TNF-* puede actuar sobre el remodelado del tejido bronquial en el asma a través del crecimiento de los fibroblastos (2, 3).
En cuanto a la hiperreactividad bronquial, se ha demostrado que la administración endovenosa en ratas (4) y la inhalación de TNF-* recombinante en humanos (5) produce un aumento de la reactividad bronquial. Este efecto se produciría indirectamente a través de la liberación de mediadores inflamatorios o bien directamente actuando sobre la musculatura lisa bronquial.
Generalmente, las citocinas se producen y actúan de manera autocrina o paracrina, mientras que su actividad endocrina es limitada, por ello usualmente son indetectables en suero de sujetos sanos. Se han detectado niveles aumentados de TNF en plasma en situaciones patológicas graves como shock séptico o púrpura fulminante. En el curso de infecciones, traumas, enfermedades autoinmunes, degenerativas o tumores, se puede modificar la activación de las células inmunocompetentes y por tanto su capacidad de secreción de mediadores ante un estímulo. Esta capacidad para producir citocinas in vitro generalmente se ha estudiado en células aisladas, perdiendo de esta forma las posibles interacciones con otras células y con los mediadores estimulantes o inhibitorios circulantes en sangre periférica. Es por este motivo que cada día más se realizan estudios en sangre completa. Recientemente se ha evidenciado que la determinación de citocinas en sangre total puede ser factor pronóstico o diagnóstico en algunas enfermedades, como el TNF en la artritis reumatoide, llegando a utilizarse con éxito anticuerpos monoclonales anti-TNF en las exacerbaciones (7). Sobre el asma bronquial se han realizado estudios de citocinas en células aisladas: macrófagos alveolares y monocitos de sangre periférica, pero también en plasma, esputo y lavado broncoalveolar.
Varios estudios in vivo implican la presencia de niveles elevados de TNF-* en sujetos asmáticos adultos. Se ha detectado un aumento de TNF-* en esputo (8) y BAL de pacientes asmáticos en crisis respecto a asmáticos asintomáticos y a controles sanos (9). Los estudios en plasma de sujetos asmáticos asintomáticos han mostrado resultados contradictorios, mientras que algunos autores no han detectado niveles de TNF-* circulante, ni diferencia con los controles, sanos (10), otros muestran una elevación de esta citocina en plasma de asmáticos extrínsecos asintomáticos, a diferencia de controles y asmáticos intrínsecos (11). La capacidad de liberación de esta citocina se ha estudiado en macrófagos alveolares y monocitos de sangre periférica. Así se ha demostrado que los monocitos y macrófagos alveolares de sujetos asmáticos producen y secretan más TNF-* de forma espontánea y cuando son estimulados con fitohemaglutinina (12) o anti-IgE (13). También está aumentada la liberación de TNF-* en macrófagos alveolares de sujetos asmáticos cuando son estimulados con lipopolisacáridos (LPS) (14). En niños sanos se han realizado estudios comparando la capacidad de producción de citocinas (entre ellas TNF) en cultivos de células de sangre, con adultos también sanos, comprobando que existe una menor producción a menor grupo de edad (15). También se ha comprobado que existen signos de inmadurez celular en macrófagos alveolares obtenidos por BAL en niños, demostrando una menor capacidad de liberación de TNF tras ser estimulados por LPS, tanto en el grupo de edad inferior a 5 años, como en el de 5 a 17 años (16). También en población infantil se ha demostrado un aumento de citocinas TNF en lavado nasal tras infecciones respiratorias de vías altas respecto a la situación basal. Estudios tras provocación bronquial específica muestran un aumento de esta citocina en el BAL de los pacientes con respuesta asmática tardía (17) y aumento de su liberación espontánea por los monocitos de sangre periférica (18). Estudios en Australia en población pediátrica han mostrado una asociación entre dos polimorfismos en el gen del TNF y el asma bronquial (19). Mediante estudios de inmunohistoquimia se ha encontrado un aumento de células que expresan TNF-* en sujetos asmáticos respecto a controles, en asma sintomática respecto a asintomática y en las biopsias de los fallecidos por asma bronquial respecto a asmáticos fallecidos por otras causas (6).
El uso de antiinflamatorios, fundamentalmente glucocorticoides inhalados, en el tratamiento del asma ha cobrado mayor importancia desde que se considera un transtorno fundamentalmente inflamatorio. La eficacia clínica de este tratamiento está ampliamente demostrada aunque el mecanismo de acción no es aún conocido. A pesar de que el uso de corticoides a corto plazo no inhibe la degranulación del mastocito in vitro, ni la respuesta inmediata broncoconstrictora in vivo, la administración prolongada de corticoides inhalados puede atenuar la respuesta inmediata probablemente a través de la disminución de mastocitos en la mucosa bronquial. Los corticoides orales e inhalados pueden disminuir la respuesta retardada a través de la inhibición de la migración de células inflamatorias, mastocitos y eosinófilos, a las vías aéreas. Se han realizado estudios comparativos entre biopsias bronquiales previas y posteriores al tratamiento con budesonida inhalada, demostrando una importante mejoría en el proceso inflamatorio, reduciendo el engrosamiento de la lámina basal y normalizando las alteraciones celulares y de los componentes de la matriz extracelular (20). También se ha estudiado in vitro el efecto de otros fármacos antiinflamatorios sobre la liberación de TNF-* por los mastocitos, quedando inhibida en un medio con nedocromil o cromoglicato sódico (21). Un estudio demuestra la disminución de liberación de TNF-* por parte de los monocitos periféricos estimulados con LPS en pacientes asmáticos en crisis tras un tratamiento con corticoides orales durante una semana y que mostraban una mejoría clínica y en las pruebas funcionales respiratorias (22). En otros pacientes con asma se ha detectado una disminución de esta citocina en BAL durante el tratamiento con el antileucotrieno zileuton.
En niños se han realizado múltiples estudios implicando el TNF en enfermedades infecciosas (malaria, meningitis, shock séptico, tuberculosis), gastritis y neoplasias, hallando incrementos de esta citocina en jugo gástrico, líquido cefalorraquídeo y plasma. Existen pocos trabajos sobre la fisiopatología del asma bronquial en el niño debido al problema ético de la realización de exploraciones como la fibrobroncoscopia y BAL con la única indicación del asma bronquial, y a que para la obtención de células aisladas de sangre periférica es necesaria una extracción de sangre importante. Actualmente disponemos de un nuevo método de cultivo-inmunoensayo para la determinación de citocinas por las células inmunocompetentes en sangre periférica sin aislamiento previo, para el que la muestra de sangre necesaria es mínima, lo que ayudaría en la realización de estudios en niños (23). Una diferencia importante del asma en la edad pediátrica respecto al asma del adulto sería el tiempo de evolución y, por tanto, de la instauración del proceso inflamatorio, y por tanto de los marcadores implicados, y la inmadurez de las células del sistema inmunológico.
La monitorización del proceso inflamatorio y por tanto del seguimiento clínico y terapéutico es uno de los objetivos principales de investigación actual en el asma bronquial. Esto es aún más importante en la edad pediátrica debido a los posibles efectos secundarios del tratamiento antiinflamatorio con corticoides. Además, el conocimiento de la respuesta inmune a alergenos y de la iniciación del proceso inflamatorio en la infancia nos podría permitir en el futuro desarrollar medidas de prevención del asma.
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