Prévention de l’apoptose lymphocytaire – Un traitement potentiel de la sepsie

La septicémie est la principale cause de décès dans les unités de soins intensifs chirurgicaux et est une cause majeure de morbidité et de mortalité dans les unités de soins intensifs néonatals et médicaux. Les Centers for Disease Control et Prevention estiment qu’aux États-Unis seulement, , les gens meurent chaque année Sepsis est un problème croissant; Récemment, l’apoptose a été identifiée comme un mécanisme important de mort cellulaire dans les modèles animaux de septicémie et d’endotoxémie. Au cours de la septicémie, il y a une mort apoptotique étendue des lymphocytes et des cellules épithéliales gastro-intestinales. L’apoptose des cellules épithéliales gastro-intestinales peut compromettre l’intégrité de la paroi intestinale, entraînant la translocation de bactéries ou d’endotoxines dans la circulation systémique. L’importance potentielle de l’apoptose dans la physiopathologie de la septicémie est une cause de l’immunosuppression profonde qui caractérise les patients atteints de septicémie. illustrée par les résultats de modèles animaux qui démontrent que l’apoptose lymphocytaire bloquante améliore la survie en cas de sepsis Une variété de stratégies pour inhiber l’apoptose peut finalement fournir une thérapie efficace pour ce trouble hautement létal

Bien que la mort cellulaire apoptotique et nécrotique survienne au cours de septicémie, la forme prédominante de mort cellulaire chez les patients atteints de sepsis qui ne présentent pas de lésion sévère d’ischémie-reperfusion est l’apoptose Il y a une apoptose étendue des lymphocytes et des cellules épithéliales gastro-intestinales. On pense que ces types de cellules sont particulièrement sujettes à l’apoptose car elles se divisent rapidement. Une question clé concernant la mort des lymphocytes et des cellules épithéliales gastro-intestinales lors d’une septicémie est de savoir si le résultat net est bénéfique ou préjudiciable à l’hôte. Les données de notre groupe suggèrent que la prévention de la mort des cellules épithéliales gastro-intestinales pendant la sepsie améliore la survie Cependant, cette revue se concentre sur l’apoptose lymphocytaire induite par le sepsis alopécie. La mort des cellules du système immunitaire adaptatif est bénéfique pour l’hôte. la réponse inflammatoire à la sepsie Alternativement, la perte étendue de Des cellules mmune peuvent compromettre la capacité de l’hôte à éliminer les pathogènes envahissants Des études récentes utilisant diverses stratégies pour inhiber l’apoptose des lymphocytes suggèrent que la mort cellulaire programmée bloquante est bénéfique pour la survie chez les septicémies. Les souris transgéniques qui surexpriment la protéine anti-apoptotique Bcl- dans les lymphocytes ont L’administration de composés qui bloquent la voie de mort Fas s’est révélée prometteuse dans les modèles animaux de sepsis L’utilisation de médicaments qui bloquent les protéases cellulaires impliquées dans l’exécution du programme de décès, par exemple, inhibiteurs de la caspase semble également être Ainsi, si les résultats de la recherche sont validés dans des modèles plus cliniquement pertinents, de nouveaux composés peuvent être disponibles pour prévenir la morbidité et la mortalité associées au sepsis . Nous discutons ici de l’efficacité thérapeutique potentielle et des problèmes des stratégies anti-apoptotiques. état septique

Les chemins de la mort-routes extrinsèques et intrinsèques à la mort

Deux voies majeures sont impliquées dans l’initiation de l’apoptose figure La première voie apoptotique implique la transmission d’un signal de mort via des récepteurs situés sur la surface cellulaire Cette voie est appelée voie extrinsèque et est médiée par la caspase être activée par un certain nombre de ligands de la mort appartenant à la superfamille TNF: TNF-α, Fas et Dr La deuxième voie apoptotique la voie intrinsèque est activée par une lésion mitochondriale et est médiée par la caspase La voie médiée par la caspase mitochondriale peut être activé par un nombre varié de stimuli, y compris les espèces réactives de l’oxygène, les radiations et les agents chimiothérapeutiques, qui sont supposés perturber le potentiel membranaire mitochondrial. La caspase et la caspase finissent par activer la caspase, impliquée dans la voie finale commune du programme de mort cellulaire. Comprendre la voie particulière de l’apoptose induite par le sepsis est important, car il donne un aperçu des facteurs potentiels responsable de l’initiation du suicide cellulaire et peut permettre le développement d’une thérapie plus ciblée

n; FADD, domaine de mort associé à Fas; IAPs, inhibiteur des protéines de l’apoptoseLes études impliquant des modèles animaux de septicémie soutiennent le concept que l’apoptose lymphocytaire dans le sepsis résulte à la fois des voies médiées par les récepteurs de la mort et des mitochondries. Le travail du laboratoire d’Ayala et al. administration de composés bloquant la voie médiée par le récepteur de mort Fas Des études de laboratoires indépendants ont montré que les lymphocytes de souris surexprimant la protéine anti-apoptotique Bcl- sont résistants à l’apoptose induite par septicémie et améliorent la survie [,,] Bcl- localisée aux mitochondries Par conséquent, le fait que la surexpression de Bcl- soit capable de bloquer l’apoptose lymphocytaire induite par la septicémie est hautement compatible avec une voie apoptotique médiée par la mitochondrie dans le sepsis Récemment, un modèle de sepsis de babouin vivant En raison de l’infection à Escherichia coli, les récepteurs et les mitochondries Les sections en série de la rate de babouin septique ont montré des régions spécifiques contenant des splénocytes apoptotiques positifs pour le ligand Fas qui active la voie des récepteurs de mort, alors que d’autres cellules apoptotiques dans différents endroits étaient positifs pour la caspase active et l’apoptose Ces résultats suggèrent que les voies médiées par les mitochondries et les récepteurs peuvent être impliqués dans la médiation de l’apoptose lymphocytaire dans différents sous-groupes lymphocytaires. Récemment, nous avons examiné le rôle des voies de mort extrinsèques et intrinsèques dans les lymphocytes circulants chez les patients. avec la septicémie en déterminant le pourcentage de lymphocytes apoptotiques positifs pour la caspase active et la caspase active, respectivement les données non publiées des auteurs Chez les volontaires sains et les patients gravement malades sans sepsis, ~% des lymphocytes circulants étaient apoptotiques En revanche, ~% des lymphocytes du patient Ces résultats suggèrent que l’apoptose lymphocytaire dans la septicémie peut être due à la fois à la lésion médiée par le récepteur de la mort, à la voie extrinsèque et à la voie intrinsèque de la lésion mitochondriale due au stress. Un pourcentage de lymphocytes apoptotiques présentait une diminution des concentrations de Bcl – suggérant une voie de mort mitochondriale, tandis que d’autres lymphocytes apoptotiques présentaient des concentrations normales de données non publiées de Bcl-. trouble hautement complexe impliquant l’activation de nombreuses cascades chevauchantes, y compris les systèmes pro-inflammatoires, anti-inflammatoires, de coagulation et de complément Il n’est donc pas surprenant que plusieurs voies de mort cellulaire puissent être impliquées dans le sepsis. tha Un facteur de complication possible pour tenter de déchiffrer des voies de mort spécifiques implique une « discussion croisée » entre la voie des récepteurs de mort et la voie médiée par les mitochondries Dans certains types de cellules, l’activation de la voie des récepteurs de mort aboutit au clivage du membre pro-apoptotique de la famille Bcl- Bid, qui active ensuite la voie de la mort médiée par la mitochondrie Cependant, cette diaphonie entre les voies semble être spécifique du type de cellule, et bien qu’elle ait été décrite pour les hépatocytes, il peut ne pas être applicable aux lymphocytes circulants Actuellement, il existe un débat intense au sein de la communauté apoptose sur la prééminence de l’activation mitochondriale contre la caspase comme clé du processus de mort cellulaire Les partisans de la théorie mitochondriale soutiennent que de nombreuses cellules les stimuli de mort agissent par l’intermédiaire des mitochondries pour provoquer l’ouverture des canaux membranaires mitochondriaux, avec libération subséquente du cytochrome C et d’autres protéines, par exemple le facteur induisant l’apoptose et le Smac / Diablo qui activent ensuite les caspases et entraînent la mort cellulaire. Les membres de la famille Pro-apoptotique Bcl-, tels que Bax et Bak, aident à l’ouverture des canaux, tandis que Bcl- -] D’autres chercheurs croient que les mitochondries ne sont que des acteurs secondaires servant à amplifier le signal de mort et que les vrais acteurs sont la famille des caspases cellulaires Le soutien de leur thèse repose sur le fait que, chez des animaux tels que Caenorhabditis elegans, l’ensemble de la machinerie apoptotique ne fait intervenir que des protéines principales et ne semble pas impliquer de mitochondries. D’autres travaux récents montrent que, dans certaines cellules stressées, le réticulum endoplasmique peut activer la caspase et déclencher l’apoptose sans implication des mitochondries [ ] Enfin, certaines études montrent que les composés pharmacologiques qui inhibent les caspases peuvent prévenir la mort cellulaire apoptotique [,,,]

Thérapie antiapoptotique potentielle dans la sepsie

Un certain nombre de sociétés pharmaceutiques travaillent pour développer des composés qui inhibent l’activation des caspases Il a été spéculé que ces inhibiteurs de caspase pourraient être efficaces dans le traitement des maladies neurodégénératives, telles que la sclérose latérale amyotrophique et la maladie de Parkinson L’apoptose est également mécanisme de la mort cellulaire dans le foie Les hépatocytes expriment une grande partie du récepteur Fas et subissent une apoptose en réponse à certains types de lésions Une étude préliminaire impliquant le traitement de patients atteints de maladie hépatique avec inhibiteur de caspase a montré des effets bénéfiques Les futures thérapies pourraient inclure l’utilisation de petits ARN interférents pour bloquer l’activation de la caspase ou inhiber l’expression de Fas À cet égard, le travail par Wesche-Soldato et al a montré que l’administration de petites RN interférentes Une contre-caspase améliore la survie dans un modèle de septicémie

Inhibiteurs de la caspase dans la septicémie

L’apoptose est régulée par une famille de caspases cystéine-aspartyle protéases qui sont activées en réponse à des stimuli pro-apoptotiques et entraînent le désassemblage de la cellule par clivage de diverses protéines cellulaires. Les caspases sont un effet critique ou des molécules dans la mort cellulaire. de la mort cellulaire et amélioration de la fonction et / ou de la survie dans divers modèles de lésions d’ischémie-reperfusion, brûlures, endotoxémie et septicémie après administration de médicaments bloquant les caspases Notre laboratoire a rapporté qu’un traitement par inhibiteurs de la caspase à large spectre diminuait l’apoptose lymphocytaire Dans une étude connexe, Fauvel et ses collaborateurs ont noté que les inhibiteurs de la caspase préviennent l’apoptose cardiaque et améliorent la contractilité. dans un modèle d’endotoxineA présent, cependant, il n’y a pas eu de nombreuses études montrant l’efficacité de la caspase i Méthot et al Ces chercheurs ont mené une étude détaillée de l’effet des inhibiteurs de la caspase sur divers marqueurs de l’apoptose, tels que les lésions membranaires et les troubles nucléaires. Ils ont signalé que les inhibiteurs de la caspase étaient capables de bloquer les manifestations apoptotiques in vitro et in vivo mais avec une efficacité différente pour différents marqueurs de mort cellulaire. La prévention du marquage de surface de la phosphatidylcholine par l’annexine V était facilement réalisée par les inhibiteurs de la caspase. Les chercheurs ont conclu que de petites quantités de caspase non inhibée qui n’étaient pas bloquées par un inhibiteur de la caspase étaient suffisantes pour amorcer la dégradation de l’ADN génomique. Cette découverte suggère que le traitement antiapoptotique réussi dans la septicémie avec inhibiteurs de la caspase pourrait être difficile. difficile Pour obtenir une inhibition presque complète de la caspase active En outre, lors de l’examen du traitement antiapoptotique, il est déconseillé d’utiliser la prévention de l’étiquetage de l’annexine V comme seul moyen de déterminer l’efficacité des inhibiteurs de la caspase.Il apparaît également que les caspases sont des enzymes multifonctionnelles. Bien que l’on sache depuis longtemps que la caspase, aussi appelée enzyme de conversion de l’IL, était essentielle au traitement de la pro-IL- dans la cytokine active, de nouvelles études montrent que les caspases sont nécessaires pour les lymphocytes. activation et prolifération Mack et Hacker démontrent que les caspases sont également activées lors de l’activation des cellules T primaires en l’absence d’apoptose Olson et al ont montré que l’activité caspasique est nécessaire pour que les lymphocytes B stimulés entrent dans le cycle cellulaire. l’activité était nécessaire pour l’induction des gènes nécessaires à l’entrée de la cellule B dans G Beisner et al ont rapporté que les Les autres études montrent que l’inhibition des caspases peut réellement aggraver la mort cellulaire dans le choc médié par le TNF, indiquant ainsi que l’activation de la caspase n’est pas synonyme de mort cellulaire apoptotique . knockout de caspase sélectivement dans les cellules T a montré que les cellules ont échoué à proliférer en réponse à la provocation antigénique Ces souris mutantes étaient incapables de monter une réponse immunitaire à l’infection virale, indiquant que la carence en caspase conduit à un état immunodéficitaire Ces patients avaient des infections virales récurrentes, et leurs cellules T avaient des réponses prolifératives diminuées aux mitogenes de pokeweed. Bref, c’est un paradoxe remarquable de la vie que les caspases, qui sont des composants clés de la machinerie de mort cellulaire, sont aussi nécessaire pour la prolifération et la différenciation cellulaire

Figure View largeDownload slideFonctions des caspases Bien qu’elles aient été identifiées comme des protéases essentielles pour la médiation de la mort cellulaire apoptotique, les caspases ont maintenant de nombreuses fonctions, dont la prolifération cellulaire, la différenciation cellulaire et l’activation des cytokines. Les caspases sont maintenant reconnues pour avoir de nombreuses fonctions, y compris la prolifération cellulaire, la différenciation cellulaire et l’activation des cytokines. Étant donné que les caspases sont si essentielles pour certaines fonctions cellulaires, il est probable que la thérapie anti-apoptotique dans le sepsis soit la meilleure. s’accomplir par une sélection ciblée de caspases spécifiques En particulier, la caspase semble être une cible optimale en raison de sa localisation dans la voie commune finale des programmes extrinsèques et intrinsèques de survie. Des études de survie de souris caspases-Knockout ont montré avec les données non publiées des auteurs de souris de type sauvage Fait intéressant, l’apoptose lymphocytaire n’a pas été totalement empêchée chez les souris caspases-Knockout, et cette découverte peut être le résultat de la régulation à la hausse de l’activité des autres caspases de bourreaux.

Conclusion

L’apoptose est un mécanisme majeur de la mort cellulaire dans le sepsis et survient chez les modèles animaux et chez les patients atteints de septicémie. L’apoptose lymphocytaire induite par la sepsie est médiée par la voie extrinsèque des récepteurs de la mort et la voie intrinsèque mitochondriale. L’importance potentielle de l’apoptose dans la physiopathologie des la sepsie est illustrée par les résultats de modèles animaux qui démontrent que l’apoptose lymphocytaire bloquante améliore la survie en cas de septicémie. Une variété de stratégies pour inhiber l’apoptose peut finalement fournir une thérapie efficace pour ce trouble hautement létal

Remerciements

Soutien financier Les instituts nationaux de la santé accordent GM-, GM-, GM- et GM-; Alan A et Fondation Edith L Wolff Conflits d’intérêts potentiels Tous les auteurs: pas de conflits