Receptor tipo Toll 4
Receptor de superficie celular encontrado en humanos

TLR4
Estructuras disponibles
APBúsqueda de ortólogos: PDBe RCSB
Identificadores
AliasTLR4 , ARMD10, CD284, TLR-4, TOLL, receptor tipo Toll 4
Identificaciones externasOMIM : 603030; MGI : 96824; HomoloGene : 41317; Tarjetas genéticas : TLR4; OMA :TLR4 - ortólogos
Ortólogos
EspeciesHumanoRatón
Entre

7099

21898

Conjunto

ENSG00000136869

ENSMUSG00000039005

Protección unificada

O00206

Q9QUK6

RefSeq (ARNm)

NM_138557
NM_003266
NM_138554
NM_138556

Número nuevo_021297

RefSeq (proteína)

NP_003257
NP_612564
NP_612567

NP_067272

Ubicación (UCSC)Crónica 9: 117.7 – 117.72 MbCrónica 4: 66,75 – 66,85 Mb
Búsqueda en PubMed[3][4]
Wikidatos
Ver/Editar humanoVer/Editar ratón

El receptor tipo Toll 4 (TLR4), también denominado CD284 ( cluster of differentiation 284), es un activador clave de la respuesta inmune innata y desempeña un papel central en la lucha contra las infecciones bacterianas. TLR4 es una proteína transmembrana de aproximadamente 95 kDa que está codificada por el gen TLR4 .

El TLR4 pertenece a la familia de receptores tipo Toll , que son representativos de los receptores de reconocimiento de patrones (PRR), llamados así por su capacidad de reconocer componentes conservados evolutivamente de microorganismos (bacterias, virus, hongos y parásitos) llamados patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP). El reconocimiento de un PAMP por un PRR desencadena una rápida activación de la inmunidad innata esencial para combatir las enfermedades infecciosas. [5]

El TLR4 se expresa en células inmunes principalmente de origen mieloide, incluidos monocitos, macrófagos y células dendríticas (CD). [5] También se expresa en un nivel más bajo en algunas células no inmunes, incluido el epitelio, el endotelio, las células placentarias y las células beta en los islotes de Langerhans. La mayoría de las células mieloides expresan también altas cantidades de CD14 anclado a la membrana plasmática , lo que facilita la activación de TLR4 por LPS y controla la internalización posterior del TLR4 activado por LPS, importante para la señalización y degradación del receptor. [6] [7]

Los principales ligandos para TLR4 son lipopolisacáridos (LPS), los principales componentes de la membrana externa de las bacterias Gram-negativas y algunas bacterias Gram-positivas . TLR4 también puede ser activado por compuestos endógenos llamados patrones moleculares asociados a daños ( DAMPs ), incluyendo la proteína de caja de grupo de alta movilidad 1 ( HMGB1 ), proteínas S100 o histonas . Estos compuestos se liberan durante la lesión tisular y por células moribundas o necróticas. [8] [9] [10] [11] [12]

Función

La primera función descrita para TLR4 fue el reconocimiento de moléculas exógenas de patógenos (PAMPs), en particular moléculas de LPS de bacterias gramnegativas. [13] Como receptor de reconocimiento de patrones , TLR4 juega un papel fundamental en el reconocimiento de patógenos y la activación de la inmunidad innata que es la primera línea de defensa contra microorganismos invasores. Durante la infección, TLR4 responde al LPS presente en los tejidos y el torrente sanguíneo y desencadena reacciones proinflamatorias que facilitan la erradicación de las bacterias invasoras. [13]

TLR4 también está involucrado en el reconocimiento de moléculas DAMP endógenas, lo que conduce a resultados de señalización diferentes a los de los PAMP, tanto cuantitativa como cualitativamente. [14] [12] Los DAMP pueden activar TLR4 en condiciones no infecciosas para inducir la reparación tisular y la activación de respuestas principalmente proinflamatorias. [8] [9] [10] [11] [12] En general, la inflamación tiene un papel protector. Es un proceso complejo y coordinado seguido de la inducción de vías de resolución que restauran la integridad y la función del tejido. Sin embargo, en algunos casos, una respuesta inflamatoria excesiva y/o mal regulada a los DAMP puede ser perjudicial para el organismo, acelerando el desarrollo o la progresión de patologías como una serie de cánceres y enfermedades neurodegenerativas (como se analiza a continuación).

TLR4 se une a LPS con la ayuda de la proteína de unión a LPS (LBP) y CD14, y una contribución indispensable de la proteína MD-2 asociada de manera estable con el fragmento extracelular del receptor. [15] La señalización de TLR4 responde a las señales formando un complejo utilizando un dominio de repetición rico en leucina (LRR) extracelular y un dominio del receptor toll/interleucina-1 (TIR) ​​intracelular. La estimulación con LPS induce una serie de interacciones con varias proteínas accesorias que forman el complejo TLR4 en la superficie celular. El reconocimiento de LPS se inicia mediante la unión de LPS a una proteína LBP . Este complejo LPS-LBP transfiere el LPS a CD14 , que es una proteína de membrana anclada a glicosilfosfatidilinositol que se une al complejo LPS-LBP y facilita la transferencia de LPS a la proteína MD-2 , que está asociada con el dominio extracelular de TLR4. La unión de LPS promueve la dimerización del complejo TLR4/MD-2. Los cambios conformacionales del TLR4 inducen el reclutamiento de proteínas adaptadoras intracelulares que contienen el dominio TIR, que es necesario para activar la vía de señalización descendente.

La unión de una molécula de LPS al complejo TLR4/MD-2 involucra cadenas acilo y grupos fosfato del lípido A, la parte conservada del LPS y el principal inductor de respuestas proinflamatorias al LPS. [16] [17]

La activación de TLR4 y la respuesta a LPS está muy influenciada por el dominio polisacárido y la estructura molecular de la fracción de lípido A de las moléculas de LPS. El LPS hexa-acilado y difosforilado, como el LPS de Escherichia coli (O111:B4), es uno de los agonistas más potentes de TLR4, mientras que las especies de LPS subacilados y desfosforilados tienen una actividad proinflamatoria más débil, especialmente en células humanas. [18] Los determinantes estructurales de este fenómeno se encuentran en el complejo TLR4/MD-2 y también en la proteína CD14. [16] [19] La porción polisacárida unida covalentemente al lípido A también desempeña un papel indispensable en la activación de TLR4 a través de CD14/TLR4/MD-2. [20] Sin embargo, además del dominio del lípido A, la fracción de polisacárido desempeña un papel importante en la unión y activación de las moléculas de LPS, ya que se demostró que la fracción de lípido A sola es significativamente menos activa que la molécula de LPS completa. [21]

Señalización

A diferencia de todos los demás TLR, la estimulación de TLR4 desencadena dos vías de señalización llamadas la dependiente de MyD88 y la dependiente de TRIF , en honor a las proteínas adaptadoras involucradas en su inducción. [22] La señalización dependiente de MyD88 es desencadenada por TLR4 localizado en la membrana plasmática, mientras que la dependiente de TRIF es desencadenada por TLR4 internalizado en los endosomas.

Estas vías de señalización conducen a la producción de dos conjuntos de citocinas. La vía dependiente de MyD88 induce la producción de citocinas proinflamatorias, mientras que la vía dependiente de TRIF induce la producción de interferones de tipo I y quimiocinas. [22] [23] La estructura molecular de los ligandos TLR4 (en particular LPS), así como su formación de complejos con proteínas o lípidos, influyen en gran medida en la acción de estas vías de señalización relacionadas con TLR4, lo que conduce a diferentes equilibrios de citocinas. [24] [25] [26] [27]

Vía de señalización dependiente de MyD88 y TRIF de TLR4.

MyD88 – vía dependiente

La vía dependiente de MyD88 está regulada por dos proteínas asociadas a adaptadores: el gen de respuesta primaria a la diferenciación mieloide 88 ( MyD88 ) y la proteína adaptadora que contiene el dominio TIR ( TIRAP ). También implica la activación de las quinasas asociadas al receptor de IL-1 ( IRAK ) y las moléculas adaptadoras factor asociado al receptor de TNF 6 ( TRAF6 ). TRAF6 induce la activación de TAK1 (quinasa 1 activada por el factor de crecimiento transformante β) que conduce a la activación de las cascadas MAPK (proteína quinasa activada por mitógeno) y las quinasas IκB ( IKK ), llamadas IKKα e IKKβ. [28] La vía de señalización de las IKK conduce a la inducción del factor de transcripción NF-κB , mientras que la activación de las cascadas MAPK conduce a la activación de otro factor de transcripción AP-1 . [28] [29] Estos dos factores de transcripción inducen la expresión de genes que codifican mediadores proinflamatorios, como el factor de necrosis tumoral α (TNF-α), la interleucina (IL)-6 y los interferones tipo III (IFNλ1/2). [30] [31] [32]

TRIF – vía dependiente

La vía dependiente de TRIF implica la internalización de TLR4 en endosomas y el reclutamiento de las proteínas adaptadoras TIR-domain-containing adaptor inducing interferon-β ( TRIF ) y TRIF-related Adaptor Molecule (TRAM). Las señales TRAM-TRIF activan la ubiquitina ligasa TRAF3 seguida de la activación de las quinasas IKK no canónicas: TANK binding kinase 1 (TBK1) e IKKε. TBK1 fosforila el motivo de consenso pLxIS de TRIF que es necesario para reclutar el factor regulador del interferón (IRF) 3. IRF3 también es fosforilado por TBK1 y luego se disocia de TRIF, se dimeriza y se transloca al núcleo. [33] Finalmente, IRF3 induce la expresión de genes que codifican IFN tipo I como el interferón beta (IFN-β), la quimiocina CCL5/RANTES y genes regulados por interferón como el que codifica la quimiocina CXCL10/IP-10. [30] [31] [32] [34] Se sabe que la vía de señalización dependiente de TRIF de TLR4 desempeña un papel central en la estimulación de células inmunes innatas como los macrófagos, la maduración de las DC y la inducción y reclutamiento de respuestas inmunes adaptativas Th1. [35]

Activación de células inmunes

La activación de TLR4 por LPS permite una estimulación rápida de una amplia gama de células inmunes innatas, como macrófagos y células dendríticas. Esto conduce a la secreción de citocinas proinflamatorias y de interferones de tipo I, quimiocinas. Los niveles de producción de estas citocinas/quimiocinas varían según el grado de activación de las vías de señalización MyD88 y TRIF por las moléculas agonistas de TLR4. La activación de TLR4 también induce la estimulación de la presentación de antígenos y la regulación positiva de moléculas coestimulantes (como CD40 , CD80 y CD86 ) en células inmunes innatas que son necesarias para la presentación de antígenos para los linfocitos T. [36] [37] Esto explica por qué también se sabe que la activación de TLR4 por LPS estimula la generación de respuestas inmunes adaptativas efectivas e induce su reclutamiento, polarización y mantenimiento a través del panel de citocinas y quimiocinas producidas. [37] [22]

Las vías de señalización TRIF y MyD88 tienen un impacto diferente pero complementario en la activación de las células inmunes. Se ha demostrado que la estimulación de los macrófagos depende estrictamente de la activación de la vía TRIF, mientras que la activación y maduración de las células dendríticas dependen tanto de las vías MyD88 como TRIF. [38] [39] [40] [41] La mayor expresión de moléculas coestimulantes y MHC es un sello distintivo de la maduración de las células dendríticas requerida para la presentación de antígenos por estas células. [42] Sin embargo, se encontraron diferencias significativas en las vías de señalización que conducen a este fenómeno. En los macrófagos, la regulación positiva de las moléculas coestimulantes depende estrictamente de la vía dependiente de TRIF, mientras que en las células dendríticas están involucradas tanto las dependientes de MyD88 como las dependientes de TRIF. [43] [44] [22] [45] La mayor presencia en la superficie celular de las moléculas coestimulantes y también de MHC II es un sello distintivo de la maduración de las células dendríticas requerida para la presentación de antígenos por estas células. [46]

También se encontró que la activación de las vías de señalización MyD88 y TRIF induce la polarización Th1 de las respuestas de las células T a través de la maduración de DC y el panel de citocinas producidas. [47] [48] [49] Sin embargo, la baja activación de la vía MYD88 es importante para la diferenciación efectiva de las células T citotóxicas al facilitar la fusión de los endosomas de reciclaje que llevan MHC I con los fagosomas, lo que permite la presentación cruzada de antígenos. [47] Por el contrario, la activación robusta de la vía MYD88 induce la producción excesiva de citocinas proinflamatorias que conducen a consecuencias patológicas potencialmente mortales, como las tormentas de citocinas.

El impacto de la activación de TLR4 en el sistema inmunitario innato y adaptativo explica por qué se han desarrollado agonistas de TLR4, como los derivados de LPS, como adyuvantes de vacunas. Entre ellos se encuentra el lípido A monofosforilado (MPL) de GSK, un lípido A desintoxicado derivado del LPS de Salmonella, que es el primer y único inmunoestimulante natural que ha sido aprobado como adyuvante en cinco vacunas humanas. [50] [51] [52]

Historia evolutiva y polimorfismo

El TLR4 se originó cuando TLR2 y TLR4 divergieron hace unos 500 millones de años cerca del comienzo de la evolución de los vertebrados. [53] Las alineaciones de secuencias de exones TLR4 humanos y de grandes simios han demostrado que no ha ocurrido mucha evolución en el TLR4 humano desde nuestra divergencia de nuestro último ancestro común con los chimpancés; los exones TLR4 humanos y de chimpancé solo difieren en tres sustituciones, mientras que los humanos y los babuinos son 93,5% similares en el dominio extracelular. [54] En particular, los humanos poseen una mayor cantidad de codones de terminación tempranos en TLR4 que los grandes simios; en un estudio de 158 humanos en todo el mundo, el 0,6% tenía una mutación sin sentido. [55] [56] Esto sugiere que hay presiones evolutivas más débiles sobre el TLR4 humano que sobre nuestros parientes primates. La distribución de los polimorfismos TLR4 humanos coincide con la migración fuera de África, y es probable que los polimorfismos se generaran en África antes de la migración a otros continentes. [56] [57]

Se han identificado varios polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) de TLR4 en humanos. Para algunos de ellos, se informó una asociación con una mayor susceptibilidad a infecciones bacterianas Gram-negativas o una progresión más rápida y un curso más grave de sepsis en pacientes críticos. Sin embargo, son muy raros y su frecuencia varía según el origen étnico. Los 2 SNP predominantes son Asp299Gly y Thr399Ile, con una frecuencia de <10% en la población caucásica e incluso menor en la población asiática. [58] Estos dos SNP son mutaciones sin sentido, por lo tanto asociadas con una pérdida de función, lo que puede explicar su impacto negativo en el control de infecciones. Los estudios han demostrado que el SNP D299G de TLR4 limita la respuesta a LPS al comprometer el reclutamiento de MyD88 y TRIF a TLR4 y, por lo tanto, la secreción de citocinas, pero sin afectar la expresión de TLR4 [59] [60] Los análisis estructurales de TLR4 humano con SNP D299G sugieren que este cambio de aminoácido afecta la interacción de van der Waals y la unión de hidrógeno en repeticiones ricas en leucina, modulando sus propiedades de superficie que pueden afectar la unión del ligando LPS a TLR4. [61]

Importancia clínica

Se ha informado que el TLR4 desempeña un papel tanto de amigo como de enemigo en diversas enfermedades humanas, como infecciones bacterianas y cánceres. Este papel dual del TLR4 depende de la intensidad, duración y sitio (superficie o endosoma) de su activación, su polimorfismo y el equilibrio de activación de las vías de señalización (MyD88 vs. TRIF).

Enfermedades infecciosas

Los TLR4 desempeñan un papel central en el control de las infecciones bacterianas a través del reconocimiento de moléculas de LPS de bacterias gramnegativas y algunas grampositivas. [62] Durante las infecciones, los TLR4 en las células de inmunidad innata son activados por moléculas de LPS presentes en los tejidos y el torrente sanguíneo. Esto activa la inmunidad innata, la primera línea de defensa contra los microorganismos invasores, y desencadena respuestas proinflamatorias que facilitan la erradicación de las bacterias invasoras. [13] Generalmente, la inflamación tiene un papel protector. Es un proceso complejo y coordinado seguido de la inducción de vías de resolución que restauran la integridad y la función del tejido. Sin embargo, en algunos casos, la inflamación exagerada y descontrolada desencadenada por TLR4 durante la infección puede provocar sepsis y choque séptico . [33] Las infecciones con bacterias gramnegativas como Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa son las causas predominantes de sepsis grave en humanos. Algunos estudios han vinculado los polimorfismos TLR4 (SNP Asp299Gly y Thr399Ile) con una mayor susceptibilidad a la sepsis debido a una infección por gramnegativos, pero otros estudios no pudieron confirmarlo. [63]

Cáncer

El papel del TLR4 en el control de la progresión del cáncer y en la terapia del cáncer está bien documentado.

Se sabe que la estimulación de TLR4 por derivados naturales y LPS induce una potente actividad antitumoral. Esta actividad antitumoral está relacionada con la capacidad del LPS de estimular la inmunidad innata a través de TLR4, lo que da como resultado la producción de citocinas proinflamatorias e interferones tipo 1, y la generación indirecta de respuestas antitumorales adaptativas. [64] [65]

Las primeras pistas sobre la eficacia de los agonistas de TLR4 como el LPS en la inmunoterapia del cáncer se encontraron en el siglo XIX, cuando se descubrió que las infecciones bacterianas inducían regresiones tumorales. [66] Más tarde, el Dr. William Coley demostró la eficacia terapéutica de una vacuna bacteriana mixta, llamada "toxina de Coley", para el cáncer humano. [67] Desde entonces, se han realizado varios avances en el tratamiento o la prevención del cáncer utilizando mezclas bacterianas que activan fuertemente el TLR4 debido al contenido de LPS. La vacuna antituberculosa Bacillus Calmette-Guérin (BCG) fue aprobada por la Administración Federal de Medicamentos (FDA) en 1990 para el tratamiento local del cáncer de vejiga superficial. BCG promueve la maduración de las células dendríticas, y este efecto depende del TLR4 (así como del TLR2). [68] También hay informes sobre el tratamiento del carcinoma de células escamosas oral , gástrico, de cabeza y cuello y de cáncer cervical con la preparación estreptocócica liofilizada OK-432 (Picibanil). [69] El mecanismo de acción de OK-432 implica la activación de TLR4, ya que OKA-432 no inhibe el crecimiento tumoral en ratones knockout de TLR4 como lo hace en ratones de tipo salvaje. [70]

El LPS purificado también mostró una potente eficacia antitumoral como agente terapéutico sistémico en varios modelos tumorales. [71] [72] En los años 90, los ensayos clínicos que evaluaban la administración intravenosa de LPS a pacientes con cáncer proporcionaron resultados positivos, incluidos varios casos de estabilización de la enfermedad y respuestas parciales. Sin embargo, se han informado toxicidades limitantes en dosis en el rango de ng/kg que son demasiado bajas para obtener efectos antitumorales significativos. [73]

Posteriormente, se han producido y evaluado en la clínica agonistas de TLR4 desintoxicados (derivados de LPS). Esto incluye el MPL, un LPS modificado químicamente que fue el primer agonista de TLR4 aprobado y comercializado por GSK en 5 vacunas humanas (HPV, Zoster, Hepatitis B, Malaria, RSV). El MPL se investigó como adyuvante para vacunas antitumorales curativas, con la aprobación de Melacine en Canadá para el tratamiento de pacientes con melanoma maligno. [74] También se desarrollaron derivados sintéticos de LPS basados ​​en estructuras de la fracción de lípido A desfosforilada y se confirmaron potentes actividades adyuvantes y antitumorales como agentes terapéuticos. En particular, la administración intratumoral de adyuvante lipídico glucopiranosilado (GLA-SE/G100), un análogo sintético desintoxicado del lípido A formulado en una emulsión estable, mostró respuestas inmunes antitumorales y regresión tumoral en pacientes con carcinoma de células de Merkel, [75] y una potente actividad adyuvante en ensayos de fase 2 en combinación con pembrolizumab en pacientes con linfoma folicular. [76] [77]

Además de la reconocida eficacia antitumoral de la activación de TLR4 por LPS, algunos estudios sugieren que TLR4 también puede contribuir al desarrollo de algunos cánceres (cáncer de próstata, hígado, mama y pulmón) y puede contribuir a la resistencia a la quimioterapia con paclitaxel en el cáncer de mama. [78] Algunos estudios clínicos también sugirieron una posible correlación entre la expresión de TLR4 en células tumorales y la progresión tumoral. Sin embargo, no se informó de tal efecto en los numerosos estudios clínicos realizados con LPS natural o derivados de LPS. Por el contrario, en estudios de fase 2 con GLA, se ha informado de una asociación positiva entre la expresión basal de TLR4 en tumores y el aumento de las tasas de respuesta global. [77]

El impacto potencial de TLR4 en la progresión de algunos cánceres se asoció con la producción excesiva de citocinas proinflamatorias a través de la activación de la vía de señalización TLR4-MyD88/NF-kB. [79] [80] [81] Varios estudios demostraron que esto está mediado por el mal uso de la señalización DAMP por parte de las células tumorales. [12] [82] [14]

Muchas DAMP son liberadas por células tumorales moribundas o necróticas y están presentes durante la progresión del cáncer. Las DAMP liberadas por las células tumorales pueden activar directamente el TLR4 expresado en el tumor, que induce quimiorresistencia, migración, invasión y metástasis. Además, la inflamación crónica inducida por DAMP en el microambiente tumoral provoca un aumento de las poblaciones inmunosupresoras, como los macrófagos M2, las células supresoras derivadas de mieloides (MDSC) y las células T reguladoras (Tregs). [12] Se descubrió que las DAMP, como HMGB1, las proteínas S100 y las proteínas de choque térmico (HSP), activan fuertemente las vías inflamatorias y liberan IL-1, IL-6, LT-β, ​​IFN-γ, TNF y factor de crecimiento transformante (TGF)-β, lo que promueve la inflamación, la inmunosupresión, la angiogénesis y la proliferación de células tumorales. [11]

Varios estudios han evaluado la posible asociación de este polimorfismo TLR4 con el riesgo de cáncer, pero los datos son muy contradictorios. Sin embargo, algunos metanálisis sugieren una asociación del SNP D299G con cánceres gástricos, inducidos por virus y específicos de la mujer (cuello uterino, ovario). [83]

Enfermedades neurodegenerativas

Cada vez hay más pruebas que sugieren una implicación del TLR4 en el desarrollo y la progresión de trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Huntington. En el cerebro, el TLR4 se expresa en neuronas, así como en células gliales no neuronales, que incluyen microglia, astrocitos y oligodendrocitos. El TLR4 se expresa principalmente en la microglia y, en menor medida, en astrocitos, oligodendrocitos y neuronas. [5] La microglia es representante del sistema fagocítico mononuclear en el cerebro, y la activación del TLR4 regula algunas de sus funciones, como la actividad fagocítica. [84] [13]

Se ha sugerido que la activación del TLR4 microglial protege contra enfermedades neurodegenerativas o retrasa su desarrollo, en particular al mejorar la eliminación de proteínas neurotóxicas como Aβ y sus agregados, gracias al aumento de la actividad fagocítica y autofágica. [85]

Sin embargo, se cree que la activación crónica de TLR4 está asociada con la muerte neuronal mediada por la glía debido a la secreción excesiva de citotoxinas proinflamatorias que conducen a la neuroinflamación, un factor clave en el desarrollo de muchas enfermedades neurodegenerativas. [86] [87] En el cerebro, TLR4 puede ser activado por varios DAMP endógenos además de proteínas asociadas a la patología, como agregados de péptidos amiloide-β (Aβ) o α-sinucleína. [88] Todas estas estructuras se unen a TLR4 y activan vías de señalización descendentes en la glía, induciendo la secreción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y citocinas proinflamatorias como IL-1β y TNF-α, que pueden provocar daño y muerte de neuronas. [86] [89] [90] La muerte neuronal está acompañada por la liberación de DAMP en el espacio extracelular, que luego puede activar aún más TLR4, agravando la neuroinflamación. [91] En pacientes con enfermedad de Alzheimer (EA), los niveles de DAMP circulantes como HMGB1 y RAGE soluble, están significativamente elevados, lo que se correlacionó con los niveles de beta amiloide. [92] En pacientes con EA, los niveles séricos de S100B también están íntimamente relacionados con la gravedad de la enfermedad. [93] El papel del eje HMGB1-TLR4 es muy importante en la patogénesis de la enfermedad de Parkinson (EP). Los niveles séricos de proteínas HMGB1 y TLR4 estaban significativamente elevados en pacientes con EP y se correlacionaron con las etapas de EP. [94]

El uso de agonistas o antagonistas para atacar TLR4 o modular sus vías de señalización posteriores puede tener un potencial terapéutico en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. [95] Los antagonistas específicos de TLR4 podrían suprimir la neuroinflamación al reducir la sobreproducción de mediadores inflamatorios y citotoxinas por la glía. Sin embargo, los antagonistas de TLR4 podrían tener efectos adversos en el SNC al inhibir la fagocitosis por la glía, reducir la depuración de proteínas e interferir con la mielinización. [96] Algunos estudios demostraron que los agonistas selectivos de TLR4 podrían ser beneficiosos al regular positivamente la actividad fagocítica de la microglía, lo que conduce a una mayor depuración del tejido dañado y de los agregados proteicos anormales asociados con varias enfermedades diferentes del SNC. Se descubrió que las inyecciones repetidas de MPL, en dosis no pirogénicas, mejoraron significativamente la patología relacionada con la enfermedad de Alzheimer en ratones. [97] El MPL provocó una reducción significativa de la carga de Aβ en el cerebro, así como una función cognitiva mejorada. El MPL indujo una potente respuesta fagocítica por parte de la microglía al tiempo que desencadenaba una reacción inflamatoria moderada. Sin embargo, los agonistas de TLR 4 pueden causar efectos adversos al inducir la secreción de mediadores inflamatorios. Por lo tanto, los estudios sugirieron que los agonistas de TLR4 que activan selectivamente la vía de señalización TRIF podrían ser muy beneficiosos en el tratamiento de trastornos neurodegenerativos al aumentar la actividad fagocítica de las células gliales sin aumentar significativamente las citocinas y citotoxinas gliales. [96]

Medicamentos dirigidos contra TLR4

Se ha demostrado que el TLR4 es importante para los efectos secundarios a largo plazo de los analgésicos opioides . Se han probado varios ligandos del receptor μ-opioide y se ha descubierto que también poseen acción como agonistas o antagonistas del TLR4, siendo los agonistas opioides como la (+)-morfina agonistas del TLR4, mientras que se descubrió que los antagonistas opioides como la naloxona eran antagonistas del TLR4. La activación del TLR4 conduce a la liberación descendente de moduladores inflamatorios, incluidos el TNF-α y la interleucina-1 , y se cree que la liberación constante de bajo nivel de estos moduladores reduce la eficacia del tratamiento con fármacos opioides con el tiempo y está involucrada tanto en el desarrollo de tolerancia a los analgésicos opioides, [98] [99] y en la aparición de efectos secundarios como la hiperalgesia y la alodinia que pueden convertirse en un problema después del uso prolongado de fármacos opioides. [100] [101] Se ha demostrado que los fármacos que bloquean la acción de TNF-α o IL-1β aumentan los efectos analgésicos de los opioides y reducen el desarrollo de tolerancia y otros efectos secundarios, [102] [103] y esto también se ha demostrado con fármacos que bloquean el propio TLR4.

Se ha descubierto que la respuesta de TLR4 a los fármacos opioides es independiente del enantiómero , por lo que los enantiómeros "no naturales" de los fármacos opioides como la morfina y la naloxona , que carecen de afinidad por los receptores opioides, aún producen la misma actividad en TLR4 que sus enantiómeros "normales". [104] [105] Esto significa que los enantiómeros no naturales de los antagonistas opioides, como la (+)-naloxona, se pueden usar para bloquear la actividad TLR4 de los fármacos analgésicos opioides, mientras que no se afecta la actividad analgésica mediada por el receptor μ-opioide. [106] [105] [107] Este también puede ser el mecanismo detrás del efecto beneficioso de la naltrexona en dosis ultra bajas sobre la analgesia opioide. [108]

La morfina causa inflamación al unirse al antígeno linfocítico 96 , que, a su vez, hace que la proteína se una al receptor tipo Toll 4 (TLR4). [109] La activación del TLR4 inducida por la morfina atenúa la supresión del dolor por los opioides y mejora el desarrollo de la tolerancia y la adicción a los opioides , el abuso de drogas y otros efectos secundarios negativos como la depresión respiratoria y la hiperalgesia. Los candidatos a fármacos que se dirigen al TLR4 pueden mejorar las terapias de manejo del dolor basadas en opioides . [110]

Agonistas

Además del LPS y sus derivados, se han postulado hasta 30 agonistas naturales de TLR4 con estructuras químicas diversas. Sin embargo, aparte de los DAMP, los demás no han demostrado ser activadores directos de TLR4 y, por lo tanto, podrían actuar como chaperonas de TLR4 o como promotores de la internalización de LPS. [8] [111] [112]

Antagonistas

Hasta 2020, no había antagonistas específicos de TLR4 aprobados como medicamentos. [113]

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000136869 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000039005 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed sobre ratón". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
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