Papel de los Liver X Receptors en la activación por IFN-gamma y la proliferación de macrófagos y microglía. Implicaciones en neuroinflamación

Abstract

Liver X receptors (LXRs) son miembros de la superfamilia de receptores nucleares que ejercen un papel clave en la homeaostasis lipídica y en la regulación negativa de la inflamación. Los macrófagos tienen funciones esenciales como reguladores de la inmunidad y la homeostasis, y su proliferación contribuye a la patogénesis de ciertos desórdenes. En este trabajo, mostramos que la inducción de la proliferación de los macrófagos en respuesta al factor de crecimiento M-CSF está modulada negativamente por agonistas que activan a LXR, tanto in vitro como in vivo. Ambas isoformas de LXR, alfa y beta, están implicadas en las acciones antiproliferativas de los agonistas de LXR en macrófagos. En cambio, M-CSF no ejerce efectos negativos sobre la expresión de genes regulados por este receptor nuclear. El tratamiento con los agonistas de LXR da lugar a una acumulación de macrófagos en la fase G0/G1 del ciclo celular, sin afectar la fosforilación de ERK-1/-2. El uso de siRNA o de ratones modificados genéticamente muestra que, en contraste con otros modelos celulares, la expresión funcional del inhibidor de quinasas dependientes de ciclinas p27KIP1 o de los transportadores de colesterol ABCA1 o ABCG1 no se requiere para los efectos antiproliferativos de los agonistas de LXR en macrófagos. El análisis de la expresión a nivel de proteína de moléculas clave en la regulación del ciclo celular, como las ciclinas D1 y B1 y las quinasas dependientes de ciclina 2 y 4, estaba reprimida por la activación de LXR. Estas observaciones sugieren un papel de los agonistas de LXR en la disminución de la respuesta proliferativa de los macrófagos en desórdenes patogénicos. Además de estos efectos sobre la proliferación de macrófagos de los agonistas de LXR, exploramos el impacto de la activación de LXR en la respuesta de los macrófagos a la citoquina inflamatoria endógena IFN-gamma. Un estudio masivo de la regulación génica mediante el uso de microarrays de expresión demuestra que aproximadamente un 38% de la respuesta transcripcional inducida por IFN-gamma está reprimida por la activación de LXR en macrófagos. Los LXRs también median efectos inhibitorios sobre ciertos genes inducidos por IFN-gamma en células de microglía primarias y en un modelo in vivo de neuroinflamación inducida por IFN-gamma. La activación de LXR resulta en una reducción del reclutamiento de STAT1 a los promotores analizados en este estudio sin afectar a la fosforilación de STAT1. También analizamos como la señalización de IFN-gamma ejercía efectos recíprocos sobre genes diana de LXR. El tratamiento con IFN-gamma interfiere negativamente, de manera dependiente de STAT1, con la capacidad de LXR de inducir determinados genes diana, incluyendo Abca1 y Srebp1c. La represión de la expresión de Abca1 correlaciona con una disminución del eflujo de colesterol específico de la apolipoproteína A1 en macrófagos estimulados con IFN-gamma. Los efectos inhibitorios de IFN-gamma en la señalización de LXR no implicaron una reducción de la unión de LXR en el promotor de los genes diana. Los resultados mostrados en este estudio sugieren un importante nivel de bidireccionalidad negativa entre IFN-gamma/STAT1 y LXR con implicaciones tanto en el control de la respuesta inmunológica mediada por IFN-gamma como en la regulación del metabolismo lipídico.

Liver X receptors (LXRs) are members of nuclear receptor superfamily that exert key functions in lipid homeostasis and in the negative control of inflammation. Macrophages serve essential functions as regulators of immunity and homeostasis, and their proliferation contributes to pathogenesis of certain disorders. In this work, we show that induction of macrophage proliferation by the growth factor M-CSF is negatively modulated by agonists that activate LXR, both in vitro and in vivo. Both isoforms LXR a and β are involved in the antiproliferative actions of LXR ligands in macrophages without affecting ERK-1/2 phosphorylation. In contrast, M-CSF does not exert negative effects on LXR-mediated gene expression. The use of siRNA or genetically modified mice revealed that, in contrast to other cellular models, functional expression of either the cyclin-dependent kinase inhibitor p27KIP1 or the cholesterol transporters ABCA1 or ABCG1 was not required for the antiproliferative effects of LXR in macrophages. Western blot analysis revealed that protein expression of key molecules that regulate progression through the cell cycle, such as cyclins D1 and B1 and cyclin-dependent kinases 2 and 4, was downregulated upon LXR activation. Additionally to these effects on macrophage proliferation we have explored the impact of LXR activation on the macrophage response to the endogenous inflammatory cytokine IFN-g. Transcriptional profiling studies demonstrate that approximately 38% of the IFN-g-induced transcriptional responses are repressed by LXR activation in macrophages. LXRs also mediated inhibitory effects on selected IFN-γ-induced genes in primary microglia and in a model of IFN-γ-induced neuroinflammation in vivo. LXR activation resulted in reduced STAT1 recruitment to the promoters tested in this study without affecting STAT1 phosphorylation. Treatment with IFN-γ interfered negatively, in a STAT1-dependent manner, with the capability of LXRs to upregulate selective targets, including Abca1 and Srebp1c without affecting the recruitment of LXR on their promoters.