III. Índice Tablas 11
2. Fisiopatología de la enfermedad inflamatoria intestinal y de sus
2.1. Enfermedad Inflamatoria Intestinal 35
2.1.2. Etiopatogenia 37
La etiología de la EII actualmente desconocida, parece ser resultado de la interacción de factores genéticos y ambientales que provocaría una respuesta inmune descontrolada y excesiva frente a la microflora comensal del intestino del huésped, hecho que acabaría lesionando la mucosa intestinal del propio individuo.
Disbiosis
Sistema
inmune epitelialBarrera
EII
Polimorfismos asociados a la susceptibilidad de padecer EII
FIGURA 6: Factores implicados en la aparición de la EII. Adaptación de Mañé J. 2011 (70)
• Predisposición genética
En conjunto, estudios epidemiológicos que muestran una mayor incidencia de la EII en determinadas zonas y/o etnias (71), estudios de agregación familiar donde los pacientes tienen algún pariente de primer grado afectado con la misma enfermedad y estudios en gemelos, donde los monocigotos presentan una mayor concordancia en la aparición de la EII que dicigotos (72), han hecho patente el importante rol de los factores genéticos en la patogenia de la EII. Esta contribución se hace más evidente en la enfermedad de Crohn que en la colitis ulcerosa, aunque ambas se consideran enfermedades poligenéticas compartiendo algunos genes, siendo otros específicos de cada entidad.
Mediante los estudios genéticos de asociación se han podido implicar varios genes en la patogénesis de la EII. Una gran parte de las alteraciones genéticas que predisponen a padecer la EII suponen alteraciones en la inmunidad innata e inmunidad adquirida, que afectan a funciones biológicas como la autofagia y la función barrera intestinal.
-‐Mutaciones NOD2/CARD15
El gen CARD15 codifica para el receptor intracelular NOD2, que participa directamente en el reconocimiento de la microbiota tolerizando la relación del huésped con su ecosistema intestinal.
Su ligando es el muramil dipéptido, que son fragmentos de degradación de los peptidoglicanos presentes en la pared bacteriana. Este receptor se expresa en células de Paneth y células presentadoras de antígeno.
Existen tres variantes alélicas de NOD2/CARD15 (Arg702Trp, Gly908Arg y frameshift deletion de Leu1007) claramente vinculadas con la susceptibilidad a padecer la enfermedad de Crohn (73), aunque tan solo están presentes en un 10%-‐20% de los pacientes de origen caucásico. Las tres mutaciones se encuentran en la región de unión a su ligando. La explicación más aceptada al hecho que estas mutaciones se relacionen con la enfermedad de Crohn, sería que NOD2 actuaría como regulador negativo de la vía TLR-‐2/NF-‐kB, disminuyendo así la producción de IL-‐12 y otras citocinas Th1 características de esta patología (74, 75). Existen otros estudios donde las mutaciones NOD2/CARD15 se traducen en una disminución de la expresión de α-‐defensinas por parte de las células de Paneth (19).
-‐Mutaciones en genes implicados en la autofagia
La autofagia es un proceso por el cual componentes intracelulares son encapsulados en autofagosomas y degradados por lisosomas. Se cree que también está implicado en la degradación y limitación de patógenos una vez entran en la célula, por lo que es lógico pensar que mutaciones que afecten a factores importantes de este proceso, puedan resultar en una disminución de la eliminación de microorganismos nocivos y una consecuente infección permanente.
Recientes estudios han asociado al riesgo de padecer enfermedad de Crohn polimorfismos en genes implicados en el proceso de autofagia (ATG16L1 y IRGM). La variante alélica 300A del gen
ATG16L1 se ha asociado a una pérdida de función de la proteína
de patógenos al interior de la célula (76). Estas alteraciones podrían suponer un defecto en el primer intento de eliminación de patógenos intracelulares que se compensaría con una excesiva respuesta Th1 en la lamina propria. Lo que constituye un componente exclusivo de los pacientes con enfermedad de Crohn (77).
Anomalías morfológicas y funcionales en las células de Paneth se han asociado también a la pérdida de función del gen ATG16L1, tanto en modelos murinos como en enfermos de Crohn. La deficiencia de la proteína ATG16L1 conlleva una disminución en el número de gránulos e irregularidades en el proceso de exocitosis, en estas células (78).
La implicación de la autofagia en la inmunidad adaptativa se ha demostrado en estudios donde células que expresan el MHC-‐II usan este proceso para presentar antígenos a las células T CD4+. Trabajos en ratones con mutaciones en genes de la autofagia como ATG5 muestran que la proliferación y supervivencia de los linfocitos T CD4+ dependen de este proceso (79).
-‐Mutaciones en gen IL23R
Estudios GWAS (Genome-‐wide association studies) han podido identificar varios polimorfismos en el gen IL23R que se han asociado tanto a la enfermedad de Crohn como a la colitis ulcerosa. Uno de estos polimorfismos, Arg381Gln, parece que protege de la susceptibilidad a padecer enfermedad de Crohn (65). La causa por el que este polimorfismo confiere protección al desarrollo de la enfermedad no se ha esclarecido todavía, aunque podría ser debido en parte, al hecho de que este receptor se expresa en el subtipo de células T efectoras Th17. Este subtipo de células T se encuentra muy elevado en la mucosa inflamada de los pacientes con EII y aunque producen IL-‐17, IL-‐22 e IL-‐21, necesitan de la IL-‐23 para su expansión y diferenciación hacia un fenotipo
más agresivo (80). De hecho, en ausencia de IL-‐23, las células Th17 pueden ejercer funciones reguladoras que correlacionaría, en parte, con su capacidad de producir IL-‐10 (81).
-‐Mutaciones en componentes de la integridad epitelial La importancia de la integridad de la barrera epitelial para el buen mantenimiento de la homeostasis intestinal, se ha hecho evidente tanto en pacientes con enfermedad de Crohn y en sus parientes de primer grado (82), como en modelos experimentales que desarrollan colis espontánea (p.ej.: animales deficientes para IL-‐ 10) (83), donde se ha descrito un incremento en la permeabilidad intestinal.
Estudios genéticos en enfermos de Crohn con mutaciones en el gen CDH1 que codifica para la proteína de las uniones adherentes E-‐Cadherina, muestran un aumento de la permeabilidad intestinal y una localización singular en el citoplasma (84). El haplotipo de las mutaciones de genes localizados en el locus IBD5, que codifican para los transportadores catiónicos orgánicos OCTN1 y OCTN2, además de variantes del gen que codifica para la guanilato quinasa DLG5 se han asociado a la susceptibilidad para la enfermedad de Crohn, probablemente por introducir cambios en la estructura del epitelio (85, 86). Dos polimorfismos exónicos (C3435T y G2677T/A) en el gen MDR-‐1 (gen de resistencia a
multidrogas 1), asociado con la susceptibilidad a padecer colitis
ulcerosa, también tiene un papel clave en la eliminación de toxinas de las células epiteliales intestinales (87).
Hasta aquí se han descrito las mutaciones más conocidas y contrastadas hasta la actualidad que se asocian a la EII. Pero existen muchos otros genes candidatos para la predisposición a padecer EII. Estos son genes que codifican para citocinas relevantes en la EII como la IL-‐10 (IL10), INF-‐γ (INFG) y de la subunidad p40 común en las IL12 e IL23 (IL12B), de factores involucrados en la quimiotaxis y activación de los macrófagos (MST1), del
receptor de la quimiocina 6 (CCR6), del transductor de señal y activador de la transcripción 3 (STAT3), de la superfamilia del TNF (TNFSF15), del HLA clase II (HLA-‐DRB1), de mucinas (MUC3A y MUC19), etc (88-‐90).
• Microflora comensal
La microbiota comensal se adquiere a partir del momento del nacimiento e irá colonizando el lumen intestinal con más de 1000 especies bacterianas diferentes. En la edad adulta se alcanzarán densidades desde 103-‐105 unidades formadoras de colonias (ufc) /mL en estómago e intestino delgado, hasta 1012-‐1014 ufc/ml en el colon (91, 92). En conjunto el material genético de la flora comensal, denominado microbioma, representaría unas 100 veces el número de genes del genoma humano (93).
En ausencia de enfermedad, la flora comensal y el húesped mantienen una relación de simbiosis. Mientras el intestino crea el ambiente idóneo en temperatura y nutrientes para el crecimiento de la microflora, las bacterias facilitan la digestión y absorción de nutrientes inaccesibles para el húesped, impiden la colonización de bacterias patógenas y favorecen un buen desarrollo tanto del epitelio como del sistema inmune (94, 95). Sin embargo, existen evidencias de la implicación de la interacción anómala entre húesped-‐bacterias comensales en el inicio y patogénises de la EII. Esto se fundamenta en estudios experimentales murinos en los cuales la presencia de flora es necesaria para la aparición de colitis espontánea o inducida (96). Además existen evidencias clínicas como la serología positiva contra especies bacterianas del lumen (ASCA, pANCA, anti-‐OmpC), aumento en la virulencia de Escherichia coli (E.Coli) en enfermedad de Crohn, polimorfismos en moléculas para el reconocimiento bacteriano (NOD2, TLR2) asociados a aparición de EII, etc (92).
Se han descrito varias teorías sobre el papel de la microflora en la patogénesis de la EII (Figura 7).
FIGURA 7: Posibles causas por lo que la microflora comensal desencadenaría la respuesta
inflamatoria en los pacientes de EII: A) por un microorganismo patógeno; B) Disbiosis en la microflora intestinal; C) Incremento de la exposición de los antígenos luminales a sistema inmune del intestino; y D) Pérdida de la tolerancia por parte del huésped frente a
bacterias autólogas. Fuente: Sartor RB., y colsl. 2008 (92).
La existencia de un patógeno bacteriano como causa de la aparición de la enfermedad parece poco probable, ya que estudios con Mycobacterium
avium paratuberculosis llegan a conclusiones contradictorias y dispares (97). La disbiosis reportada en estudios con pacientes de EII podría ser la causa de la patogénesis. En estos estudios se ha observado un incremento en el número de Enterobacteriaceae (como E. Coli) y una disminución de los Firmicutes (Clostridium sp) en muestras intestinales de pacientes con EII (98). Además este desequilibrio puede comprometer la fisiología normal del intestino, por la disminución en la producción de butirato como fuente de energía de los enterocitos. Otra causa de la patogenia podría ser el
incremento de la exposición antigénica al sistema GALT debido a defectos en la barrera intestinal (p.ej.: aumento en la expresión de la Claudina 2 (99)), o en los mecanismos de eliminación bacterianos (p.ej.: disminución de la producción α-‐defensina 5 (19). Sin embargo, la razón podría ser la pérdida de tolerancia del sistema inmune del huésped frente a la microflora comensal, ya sea por la incapacidad de las células epiteliales y células APCs de minimizar la respuesta inflamatoria contra microflora autóloga o a una disfunción en la producción de IL-‐10 y TGF-‐β por parte de las células Treg (92).
• Desequilibrio del sistema inmunitario
El principal reto del sistema inmunitario en el intestino es mantener la homeostasis, respondiendo ante potenciales patógenos a la vez que tolera la relación del huésped con la microflora intestinal y antígenos procedentes de la dieta. Entre los factores que posiblemente intervienen en la rotura de la homeostasis encontramos alteraciones en la función barrera del epitelio intestinal y/o en las células del sistema inmune intestinal (macrófagos, células dendríticas, células T y B...).
Defectos en la barrera epitelial debido al aumento en la permeabilidad intestinal (100) y distorsiones en la producción del moco que recubre la monocapa celular del epitelio (101), ambos descritos en la EII, hacen que antígenos luminales entren en contacto con el sistema inmunitario de la lamina propria desencadenando así una respuesta inflamatoria.
En la primera línea de defensa contra los patógenos encontramos a la inmunidad innata, que a través de receptores que reconocen patrones conservados de bacterias, actúan eficazmente contra la invasión patógena. Entre estos receptores encontramos a los TLRs en la membrana plasmática y en endosomas, y los intracelulares, NODs (102,103). Mediante la estimulación con su ligando específico, estos arman una respuesta adecuada y eficaz para la eliminación del agente nocivo. Sin embargo, el mal funcionamiento de estos receptores o en algún nivel de sus vías de señalización, podría desencadenar una activación inadecuada de la inmunidad adquirida, exacerbando así la respuesta inflamatoria.
Es sabido que las células T CD4+ juegan un importante rol en el inicio y formación del proceso inmunopatogénico en la EII y que su capacidad para promover y perpetuar la inflamación en el intestino es dependiente de la producción de un determinado perfil de citocinas (104). Tradicionalmente la enfermedad de Crohn se ha asociado a una activación de linfocitos Th-‐1, con producción mayoritaria de grandes cantidades de INF-‐γ y TNF-‐α asociados a los factores de transcripción T-‐bet y STAT1. En cambio, en la colitis ulcerosa está incrementada la producción de IL-‐5 e IL-‐13 por parte de células Th2. En este caso, la respuesta Th2 esta mediada por células NKT que no expresan el receptor clásico de células NK (105). Recientemente, se ha descubierto otro subtipo de células T llamadas Th17, con niveles altos en la mucosa inflamada de los pacientes con EII (80). Varios estudios han mostrado que la producción de citocinas Th17 (IL17, IL-‐21, IL22) exacerbarían la inflamación característica de la EII promoviendo respuestas Th1 (106).
El subgrupo de células Treg diferenciadas gracias a las acciones del TGF-‐β y ácido retinoico (107), se encuentran involucradas en la tolerancia del intestino por su función inmunosupresora mediante la producción de IL-‐10 y TGF-‐β. Parece ser que la homeostasis en el intestino reside en el equilibrio entre las acciones pro-‐inflamatorias Th1, Th2 y Th17, y las antiinflamatorias de la subpoblación Treg. Un desequilibrio en detrimento de las Treg daría lugar a la inflamación intestinal (90, 108, 109). En cualquier caso, la rotura del ciclo celular favoreciéndose la resistencia a la apoptosis de las células T CD4+ de la
lamina propria se ha vinculado a la etiología de la enfermedad de Crohn (110). • Factores de riesgo externos
Entre los factores de riesgo a padecer la colitis ulcerosa o enfermedad de Crohn también se han encontrado diferencias. Entre los más relevantes destaca el hábito de fumar como factor de riesgo a padecer enfermedad de Crohn mientras que en la colitis ulcerosa parece tener un efecto protector. Algo similar pasa con el hecho de haber sufrido una apendicetomía. Enfermedades infecciosas infantiles, el consumo de antiinflamatorios no esteroideos y anticonceptivos orales, el sexo del paciente o la dieta, no muestran una clara relación a sufrir EII (71). En cualquier caso, las evidencias
anteriores sugieren que estas dos enfermedades son fisiológica y patológicamente diferentes, a pesar de poseer características moleculares y genéticas comunes.