La prostaglandina (PG) E2 juega un papel importante en la modulación de la respuesta inmunológica y el proceso inflamatorio. En este estudio describimos una retroalimentación positiva de la PGE2 para la expresión de la ciclooxigenasa (COX)-2 y de la PGE sintasa microsomal-1 (mPGES-1) en la línea celular de macrófagos RAW 264.7. Nuestros resultados muestran que la PGE2 inducía la expresión de COX-2 y mPGES-1, un efecto que pudo ser mimetizado por el dibutiril AMPc (dbcAMP) o forskolina. Además, la vía de señalización del AMPc cooperaba con el lipopolisacárido (LPS) en la inducción transcripcional de COX-2 y mPGES-1. El análisis de la implicación de los receptores de PGE (prostanoides-E [EP]) demostró que la incubación con agonistas de EP2 incrementó la expresión del ARNm de COX-2 y mPGES-1. Asimismo, la sobreexpresión del receptor EP2 aumentó la activación transcripcional de los promotores de COX-2 y mPGES-1. Esta inducción fue reprimida mediante tratamiento con el inhibidor de la proteína cinasa A (PKA) H89. La activación de la vía de señalización PGE2/EP2/PKA indujo la fosforilación de CREB (proteína de unión al elemento de respuesta a AMPc, CRE) en macrófagos, y estimuló la unión específica de este factor de transcripción a los promotores de COX-2 y mPGES-1. La supresión o mutación de los sitios potenciales de unión CRE en ambos promotores disminuyó su actividad transcripcional. En resumen, los resultados de este estudio demuestran que la activación de la señalización PKA/CREB mediante el receptor EP2 activado por PGE2 juega un papel clave en la expresión de COX-2 y mPGES-1 en macrófagos activados.
ComentarioLa aterosclerosis es una enfermedad en cuya progresión subyace un proceso inflamatorio crónico, como resultado de una disfunción endotelial. En las zonas donde se produce esta disfunción endotelial aumenta la permeabilidad vascular, favoreciendo la infiltración de lipoproteínas de baja densidad (LDL) hacia el espacio subendotelial de la pared vascular. En estas regiones se incrementa la expresión de moléculas de adhesión y quimiocinas atrayentes, que favorecen el reclutamiento de monocitos. Estos monocitos son capaces de diferenciarse a macrófagos, un tipo celular que puede captar LDL oxidadas y convertirse así en células espumosas, que juegan un papel central en todas las etapas de la patogénesis de la aterosclerosis. Los macrófagos son efectores del sistema inmune innato que son activados por distintos estímulos asociados con factores de riesgo para la aterosclerosis, como las propias LDL oxidadas, productos glucosilados, angiotensina II o endotelina. Los macrófagos secretan especies reactivas de oxígeno y citocinas, como la interleucina (IL)-1 o el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α). Algunos de los tratamientos cardiovasculares actuales, como los inhibidores del receptor de angiotensina II, los inhibidores de la enzima conversora de angiotensina, la aspirina o los agentes hipocolesterolemiantes (principalmente las estatinas), pueden inhibir estos macrófagos, pero la mayoría de fármacos antiinflamatorios, como los glucocorticoides o la ciclofosfamida, presentan efectos adversos severos y son inapropiados para prevenir su actividad1. Esto hace necesario el desarrollo de nuevas terapias antiinflamatorias, para lo cual es esencial conocer con gran detalle el funcionamiento y la regulación a nivel molecular de estos macrófagos.
El factor de transcripción nuclear NF-κB regula la expresión de muchos de los genes inflamatorios relacionados con el proceso aterogénico. Uno de sus genes diana es la COX-2, una enzima inducida en respuesta a estímulos inflamatorios que cataliza la conversión del ácido araquidónico en prostaglandina (PG) H2 y que ha sido asociada frecuentemente con la arteriosclerosis y la hipertensión. La PGH2 se convierte, por medio de la acción de la PGE sintasa (PGES), en tejido vascular, en PGE2, una molécula proinflamatoria y vasoconstrictora. En consecuencia, la síntesis de PGE2 resulta de la actividad coordinada de la COX y de la PGES. Ambas enzimas existen en forma constitutiva (COX-1 y PGES citosólica o cPGES) e inducible (COX-2 y PGES microsomal-1 o mPGES-1). El acoplamiento funcional entre las formas inducibles COX-2 y mPGES-1 ha sido propuesto como responsable de la regulación de la biosíntesis vascular de PGE2 en condiciones inflamatorias. La mPGES-1 se induce por los mismos estímulos que la COX-2 y, de hecho, la mPGES-1 parece estar funcionalmente acoplada a la COX-2, mostrando una activación coordinada.
Los macrófagos pueden generar grandes cantidades de PGE2 durante la respuesta inducida por estímulos inflamatorios como el LPS, la IL-1 o el TNF-α, debido precisamente al incremento de las enzimas COX-2 y mPGES-1. Los mecanismos moleculares que regulan la síntesis de PGE2 en macrófagos implican el control transcripcional de NF-κB, CREB/AP-1 y C/EBP. El estudio de Iñiguez et al. descrito aquí continúa un estudio publicado anteriormente en el que se demostraba que NF-κB y el factor de respuesta a crecimiento temprano (EGR)-1 actúan de forma coordinada para incrementar la expresión de COX-2 y mPGES-1 en macrófagos inducidos con LPS, incrementando la producción de PGE22. Ahora, los mismos autores demuestran que la PGE2 induce la activación transcripcional de COX-2 y mPGES-1 en macrófagos de ratón inducidos con LPS, mediante un mecanismo de retroalimentación positiva que implica la activación del receptor EP2 y la vía de señalización AMPc/PKA/CREB.
Los prostanoides, después de ser sintetizados y exportados fuera de la célula, ejercen su función biológica mediante su unión a los receptores de prostanoides. La PGE2, en concreto, actúa por medio de los receptores acoplados a proteínas G conocidos como prostanoide E (EP) 1, EP2, EP3 y EP4, que activan o inhiben sistemas de segundos mensajeros en el interior celular. El receptor EP1 causa una afluencia de calcio y la activación de la proteína cinasa C, mientras que el EP4, al contrario que el EP3, activa la adenilato ciclasa, incrementando por tanto los niveles de AMPc. El receptor EP2, de manera similar a EP4, está acoplado a proteínas Gαs, que activan la adenilato ciclasa e incrementan la formación de AMPc y, por lo tanto, inducen la actividad de la PKA. Este AMPc parece ser el principal segundo mensajero intracelular de PGE2 en macrófagos, modulando en gran parte su función. La PKA es una holoenzima que consiste de un dímero regulador en el cual cada subunidad reguladora está unida a una subunidad catalítica. En presencia de niveles reducidos de AMPc, la holoenzima permanece catalíticamente inactiva por unión a las subunidades reguladoras. En cambio, cuando se incrementan los niveles de AMPc, ya sea por activación de adenilato ciclasas o por inhibición de fosfodiesterasas (enzimas que degradan AMPc), éste se une a sitios de unión específicos en la subunidad reguladora, hecho que provoca la liberación y la activación de las subunidades catalíticas. La activación de PKA por AMPc puede resultar en la fosforilación del factor de transcripción CREB, que interactúa con CRE, resultando en una expresión génica dependiente de AMPc. Aquí, los autores muestran que la PGE2 incrementa la fosforilación de CREB y la actividad transcripcional dependiente de CRE, responsable del incremento de la expresión de COX-2 y mPGES-1, siendo la primera vez que se implica este factor de transcripción en la regulación de la expresión de mPGES-1. Por otro lado, la PKA es una de las cinasas que puede fosforilar la subunidad p65 de NF-κB en serina 276 e incrementar su actividad transcripcional3, sugiriendo otra vía de investigación futura interesante.
En resumen, y a pesar de que este estudio se ha limitado sólo a investigar la vía AMPc/PKA/CREB activada por PGE2 en una línea celular murina, es factible pensar que también en macrófagos humanos esta PGE2 podría inducir la activación transcripcional de COX-2 y mPGES-1 mediante un mecanismo de retroalimentación positiva. Esta retroalimentación positiva podría ser importante en el proceso de regulación de los procesos inflamatorios inducidos por las prostaglandinas, y constituiría una amplificación de la señal que podría jugar un papel clave en la modulación del proceso inflamatorio durante la aterosclerosis.