Para controlar el proceso neuroinflamatorio inducido por causa de estímulos estresantes, físicos o infecciosos, existe una variedad de mecanismos antiinflamatorios/antioxidantes que buscan reestablecer la homeostasis. En los últimos años, ha despertado especial interés un mecanismo desencadenado por COX-2, que en un mecanismo compensatorio, favorece la formación de la prostaglandina antiinflamatoria 15-deoxi-∆12,14-Prostaglandina J2 (15d-PGJ2). Nuestro grupo de investigación ha demostrado que bajo condiciones de estrés, se promueve la producción de la prostaglandina antiinflamatoria 15d-PGJ2, ligando endógeno de los receptores nucleares, conocidos como receptores activados por los proliferadores de peroxisomas γ (PPARγ) (García-Bueno et al., 2005a, b).
1.4.1. 15d-PGJ2/PPARγ:
Las prostaglandinas regulan una amplia variedad de efectos fisiológicos y, por otro lado, se sintetizan y liberan en grandes cantidades en respuesta a diversos estímulos inmunes/inflamatorios.
En particular, 15d-PGJ2 es un metabolito no enzimático de la prostaglandina D2 (PGD2) que es considerada como la prototípica prostaglandina antiinflamatoria (Fig.4).
No se ha identificado ningún receptor de membrana específico, pero tiene diversas dianas intracelulares, entre ellas el receptor nuclear PPARγ y el factor de transcripción nuclear NRF2 (Factor de transcripción 2 relacionado al factor NF-E2).
Figura 4. Esquema de síntesis de las distintas prostaglandinas. PGI2: Prostaglandina I2/Prostaciclina;
TXA2: Tromboxano A2; PGH2: Prostaglandina H2; PGF2A: Prostaglandina F2A; PGD2: Prostaglandina D2.
La 15d-PGJ2 se une covalentemente a proteínas, como la IKK, impidiéndole fosforilar a IκBα, con lo cual NFκB se mantiene inactivo en el citoplasma (Rossi et al.,
2000). También es capaz de inhibir directamente la unión de NFκB al DNA, por
alquilación de un residuo de cisteína localizado en el dominio de unión a DNA del NFκB (Straus et al., 2000). Por otro lado, puede unirse y activar a los receptores PPARγ, inhibiendo la expresión de genes proinflamatorios dependientes de NFκB y de otros factores nucleares (Fig.5).
Los Receptores Activados por Proliferadores de Peroxisomas (PPARs) son una familia de receptores para hormonas, que actúan como factores de transcripción regulando la expresión de diversos genes, entre ellos los relacionados con la diferenciación celular y el proceso inflamatorio. La isoforma más estudiada es PPARγ, y su ligando endógeno mejor descrito es la 15d-PGJ2. La activación de esta vía
antiinflamatoria 15d-PGJ2/PPARγ se regula a través de las catecolaminas, los GCs y el glutamato en situaciones de estrés (García-Bueno et al., 2008a).
Figura 5. Esquema de las vías proinflamatoria y antiinflamatoria activadas por un estímulo inflamatorio
en el cerebro (adaptado de García-Bueno y Leza, 2008b). Línea continua, estimulación; línea punteada, inhibición.
Bajo condiciones de estrés, la activación de esta vía, ya sea por ligandos endógenos o exógenos de PPARγ, previene la acumulación de mediadores oxido/nitrosativos en la corteza prefrontal de la rata (García-Bueno et al., 2005b).
1.4.2. 15d-PGJ2/NRF2:
El factor de transcripción nuclear NRF2 se conoce por su importante papel en la regulación de la respuesta antioxidante frente a estímulos de daño oxidativo, pero últimamente se ha descubierto que también contribuye a la respuesta antiinflamatoria (Gong et al., 2002).
En condiciones normales, la activación de la vía del NRF2 se produce por estímulos de estrés oxidativo (ej. radicales libres, proteínas oxidadas, peroxidación lipídica, etc) que señalizan intracelularmente mediante vías de kinasas, siendo entre
ellas la más común la de PI3K/AKT (Fosfatidilinositol 3-quinasa/Proteína kinasa B) (Lee
et al., 2012). NRF2 es inactivo en el citoplasma por el acoplamiento de una proteína
inhibidora, KEAP1 (del inglés Kelch-like ECH-associated protein 1), que actúa como substrato adaptador para la ubiquitinación y posterior degradación de NRF2 mediante proteosomas. Cuando la célula experimenta estrés oxidativo o por acción de moléculas electrófilas, los residuos de cisteína de KEAP1 son modificados, generando un cambio conformacional en la proteína que libera al factor NRF2, éste se acumula en el citoplasma y cuando es fosforilado trasloca al núcleo donde, junto con el factor de transcripción MAF, se unirá a secuencias específicas de DNA conocidas como elementos de respuesta antioxidante (ARE), que codifican para una amplia variedad de enzimas antioxidantes de fase II (Superóxido dismutasa, SOD; Catalasa, CAT; Glutation peroxidasa, GPx; Hemo Oxigenasa 1, HO1, entre otras), entre otros productos (rev. en
Vriend y Reiter, 2015) (Fig.6).
Figura 6. Esquema representativo de la vía del NRF2. 1) Condición basal inactiva de NRF2 asociado al
complejo Cul3/Rbx1-E3 ubiquitin ligasa. 2) En reposo NRF2 tiene un proceso activo de degradación. 3) Liberación de NRF2 por cambio conformacional en KEAP1. 4) NRF2 trasloca al núcleo y se une a secuencias ARE. 5) Transporte nuclear de KEAP1 para inactivar NRF2. 6) NRF2 inactivo se transporta al citoplasma. Ub: ubiquitinación; MAF: proteínas pequeñas MAF. (Adaptado de Sun et al., 2011).
No se ha dilucidado completamente el mecanismo de acción de 15d-PGJ2 sobre NRF2, pero se ha observado que es capaz de unirse a KEAP1 (Oh et al., 2008), y que mutaciones en residuos de cisteína en dominios específicos de KEAP1 previenen la unión a NRF2 (Hosoya et al., 2005). Se cree que 15d-PGJ2 actuaría rompiendo la unión KEAP1/NRF2, lo que permitiría a NRF2 traslocar al núcleo, uniéndose a las secuencias ARE, induciendo la transcripción de secuencias para enzimas con actividad antiinflamatoria como hemo oxigenasa-1 (HO1) que promueve la generación de monóxido de carbono, capaz de inhibir a TNFα, IL1β y otras proteínas proinflamatorias, a la vez que promueve la expresión de la citoquina antiinflamatoria IL10 (Otterbein et
al., 2000; Drechsler et al., 2006) (Fig.7). Otra enzima cuya síntesis se induce es la
peroxirredoxina 1 (PrxI), que inhibe el factor inhibidor de migración de macrófagos (MIF), evitando el reclutamiento de células inflamatorias (Jung et al., 2001). Se ha observado que en ratones deficientes de NRF2 la inflamación persiste y el reclutamiento de macrófagos que acumulan 15d-PGJ2 se retrasa (Itoh et al., 2004).
Figura 7. Esquema de la interacción entre 15d-PGJ2 y NRF2. P: fosfato; SH: grupos sulfidrilos;