Avances en la investigación de los mecanismos moleculares, los blancos terapéuticos y el desarrollo de fármacos para la fibrosis pulmonar idiopática Open Access

La fibrosis pulmonar idiopática (FPI) es una enfermedad pulmonar intersticial, progresiva y potencialmente mortal, de patogénesis desconocida. La FPI tiene un inicio familiar y esporádico, con mal pronóstico, y la muerte suele producirse a los 2–5 años del diagnóstico debido a insuficiencia respiratoria secundaria [1]. Las imágenes de tomografía computerizada (TC) de la FPI suelen mostrar un patrón típico de neumonía intersticial usual (usual interstitial pneumonia, UIP), caracterizado por opacidades reticulares irregulares con panalización obligatoria, asociada con bronquiectasias de tracción. La FPI también presenta rasgos histológicos del patrón UIP/FPI, caracterizados por la remodelación de la arquitectura debido a una fibrosis densa con frecuente panalización, afectación pulmonar en parches por la fibrosis, distribución subpleural y/o paraseptal y focos de fibroblastos en el borde de cicatrices densas [3, 4]. Aunque se desconoce la etiología de la FPI, se ha demostrado que varios desajustes centrados en el desequilibrio de la apoptosis en las células epiteliales alveolares y los fibroblastos desempeñan un papel importante en la patogénesis de la FPI [5]. Por lo tanto, es necesario comprender las funciones e interacciones respectivas de las células epiteliales alveolares, los fibroblastos, las células inmunitarias y la matriz extracelular (MEC) en una interrelación compleja. Además, se analizan los posibles factores que afectan a estas células profibróticas, como mutaciones genéticas, alteraciones epigenéticas, factores ambientales y el envejecimiento, con el objetivo de encontrar la causa subyacente de la enfermedad. Actualmente se han aprobado para el tratamiento de la FPI la pirfenidona y el nintedanib, que pueden retrasar la progresión de la FPI, pero no hay pruebas de que puedan revertir la fibrosis pulmonar relacionada con la enfermedad [6]. El trasplante pulmonar es la única opción para los pacientes con FPI en fase terminal [7, 8]. Por lo tanto, es necesario desarrollar nuevos agentes para el tratamiento de la FPI. En este artículo se revisan las funciones de diversas células y de la matriz extracelular asociadas con mecanismos patogénicos, posibles factores patogénicos y la información más reciente sobre los ensayos clínicos de la FPI.

El paradigma actual sugiere que la FPI se produce como resultado de una lesión epitelial y una desregulación de la interacción epitelio/mesénquima, que activa continuamente múltiples vías profibróticas interconectadas, lo que en última instancia conduce a una respuesta de reparación anormal y a la pérdida de la función pulmonar [8].

En las siguientes secciones, ofrecemos un breve resumen de los mecanismos patogénicos de la FPI (Figura 1). La lesión de las células epiteliales alveolares en respuesta a estímulos externos provoca la ruptura de la membrana basal y la liberación de grandes cantidades de citocinas. Las células epiteliales alveolares (CEA) liberan numerosas citocinas (interleucinas, quimiocinas y factores de crecimiento) para reclutar y activar células inflamatorias y fibroblastos [9, 10]. Los factores de coagulación (factor tisular (FT), inhibidores de la activacion del plasminogeno (PAI 1 y PAI 2), inhibidores de la fibrinolisis e inhibidores de la proteina C) inducen un microambiente que favorece la coagulación e inhibe la degradación de las fibras [11‒13]. Además de los cambios microambientales en el pulmón, se ha demostrado que los procesos celulares (apoptosis, senescencia, transición epitelial-mesenquimal, transición endotelial-mesenquimal y migración de células epiteliales) tienen un papel clave en la remodelación tisular asociada con la FPI [9]. Asimismo, los fibroblastos se diferencian en miofibroblastos y secretan grandes cantidades de matriz extracelular, lo que finalmente conduce a la formación de focos de fibroblastos y al desarrollo de fibrosis pulmonar [14]. En conclusión, tras la lesión a las CEA, el microambiente pulmonar y los procesos celulares se ven alterados, lo que da inicio a una reparación anormal y, en última instancia, conduce al desarrollo de la FPI y al deterioro de la función pulmonar.

En la proximidad de los alveolos hay CEA, células endoteliales capilares alveolares, células inmunitarias, fibroblastos y células progenitoras mesenquimales. Estas células mantienen la homeostasis del entorno alveolar en condiciones fisiológicas normales. Sin embargo, en el proceso fisiopatológico de la FPI, la interacción intercelular conduce a la reprogramación del fenotipo celular. Las CEA, las células endoteliales y las inmunitarias trabajan conjuntamente a través de múltiples vías de señalización para regular el fenotipo de los fibroblastos. Luego, el reclutamiento, la proliferación, la diferenciación y la secreción de matriz extracelular por parte de los fibroblastos conducen directamente a la fibrosis y al agotamiento de la función pulmonar. Por tanto, es necesario aclarar las funciones de diversas células y de la matriz extracelular en el desarrollo de la FPI.

Las células epiteliales/endoteliales alveolares participan en la FPI de varias maneras, como en la respuesta a proteínas desplegadas (unfolded protein response, UPR), la transición epitelial-mesenquimal (epithelial-mesenchymal transition, EMT), la cascada de coagulación, la angiogénesis y la secreción de una variedad de factores de señalización (como el TGF-β) [12, 15‒19]. En esta sección, mostramos cómo las CEA están involucradas en la fibrosis pulmonar (Figura 2a).

La UPR de las CEA es un mecanismo subyacente al desarrollo de la FPI. Como lugar importante para la síntesis de proteínas celulares, el retículo endoplásmico (RE) debe mantener una homeostasis relativa. En condiciones patológicas (por ejemplo, infección viral, tabaquismo, exposición al amianto, ROS, hipoxia, senescencia, estiramiento mecánico, disfunción del proteasoma y trastornos de la autofagia [20]), las proteínas mal plegadas se acumulan en el RE de las CEA, lo que provoca estrés en el RE. Para restablecer la homeostasis del metabolismo de las proteínas, se activan los receptores de PERK/ATF6/IRE1α, y a continuación se activa la UPR para reducir la traducción global de proteínas y aumentar la expresión de proteínas chaperonas y redox. La UPR/estrés del RE regula la apoptosis de las CEA y la EMT [20]. Sin embargo, la UPR también puede participar en la fibrosis pulmonar al aumentar la expresión de mediadores profibróticos, como el TGF-β1, el factor de crecimiento derivado de plaquetas (platelet-derived growth factor, PDGF), CXCL12 y CCL2 [21, 22]. Dado que los blancos corriente arriba en la UPR/estrés del RE son muy importantes para el mantenimiento de la supervivencia celular y el desarrollo de los órganos, las vías que tienen como blanco las moléculas corriente arriba pueden causar citotoxicidad grave. Por lo tanto, parece mejor dirigirse a las vías moleculares corriente abajo o a las chaperonas [20]. En la actualidad, ORIN1001, que tiene como blanco la quinasa transmembranal endorribonucleasa-1α requeridora de inositol (IRE1α), está en fase I de ensayo clínico para el tratamiento de la FPI (NCT04643769). La interacción entre la autofagia y el estrés del retículo endoplásmico es importante en la fibrosis pulmonar [23, 24]. Los enfoques terapéuticos dirigidos a la autofagia han demostrado gran potencial en el cáncer y el envejecimiento [25, 26]. Resulta interesante que algunos estudios hayan descubierto que la autofagia también tiene un papel importante en la FPI. El TGF-β puede inhibir la autofagia en los fibroblastos, mientras que la rapamicina y la tubastatina pueden promover la autofagia e inhibir la fibrosis pulmonar mediada por la bleomicina [27, 28].

La EMT se refiere a un proceso en el que las CEA pierden gradualmente sus características epiteliales bajo estímulos y condiciones específicas, con la consiguiente aparición de características de células intersticiales. Durante este proceso, las CEA se reprograman con cambios en el fenotipo secretor, proteínas del citoesqueleto, uniones intercelulares y polaridad celular [19]. Entre las condiciones que inducen EMT en las CEA están las lesiones en las células epiteliales alveolares y la apoptosis anormal, la UPR/estrés del RE, el estrés mecánico, el tabaquismo y las infecciones [19]. Bajo estímulos repetidos, las CEA resultan gravemente dañadas y no pueden completar los procesos de reparación y reepitelización con normalidad; la reprogramación resultante se manifiesta como procesos de reparación anormales [29]. El TGF-β, el factor de crecimiento epidérmico (epidermal growth factor (EGFR), el factor de crecimiento de fibroblastos (fibroblast growth factor, FGF), la IL-1, los factores de crecimiento del tejido conectivo (connective tissue growth factor, CTGF), el factor de crecimiento similar a la insulina-2 (IGF-2), el factor nuclear κB (NF-κB) y Wnt pueden activar los factores de transcripción SNAIL, TWIST1 y ZEB a través de diversas vías de citocinas para iniciar directamente la EMT [19]. SKLB-YTH-60, un inhibidor de FGFR1-3, reduce la EMT y la fibrosis en modelos de ratón con fibrosis pulmonar inducida por bleomicina [30].

Sin embargo, en los últimos años se ha cuestionado el papel central de la EMT en la patogénesis de la FPI. La localización de las células epiteliales de tipo 2 mediante marcadores demostró una conversión incompleta de las células epiteliales en miofibroblastos [31], y que la proteína marcadora de miofibroblastos (α-SMA) y las células epiteliales de la EMT no podían colocalizarse, lo que indica que las células epiteliales podrían no convertirse completamente en fibroblastos [32]; Además, las CEA mesenquimales tienen una capacidad muy limitada para secretar MEC [33]. Algunos estudios han demostrado que la EMT promueve indirectamente la formación de un microambiente profibrótico a través de la desregulación de las señales paracrinas entre las células epiteliales y las mesenquimales [18, 33]. Por tanto, aunque hay abundante evidencia de que la EMT tiene lugar en la FPI, debido a los últimos resultados de seguimiento de linaje, la EMT se considera más bien un proceso indirecto. No obstante, el microambiente profibrótico que regula la aparición de la EMT sigue siendo un blanco prometedor en la inhibición de la FPI [18].

En condiciones patológicas, la cascada de la coagulación y la angiogénesis son fuerzas motrices importantes en la promoción de la fibrosis pulmonar. Esto es así porque el factor tisular, al activar a PAI 1, PAI 2, los inhibidores de la fibrinólisis y los inhibidores de la proteína C mediante la cascada de la coagulación, dando lugar a un microambiente local procoagulante, inhibe la degradación de la MEC en este microambiente y promueve la diferenciación de los fibrocitos [11, 13, 34]. Los pacientes con FPI tienen un número relativamente reducido de células progenitoras endoteliales, lo que puede contribuir a la supresión en la reparación del endotelio pulmonar dañado y, por tanto, impulsar la secuencia de acontecimientos en una dirección profibrogénica [35]. Además, se han reportado niveles mayores de VEGF proangiogénico compensatorio, que es un mediador profibrótico [35].

Además de las vías mencionadas, las CEA también participan en la fibrosis pulmonar a través de la secreción de diversos mediadores, como factores de crecimiento (TGF-β, PDGF/CTGF/IGF-I/proteínas de unión al factor de crecimiento similar a la insulina 3 y 5), metaloproteinasas de matriz (MMP1/MMP2/MMP7), quimiocinas (CCL17/CCL2/CXCL12), el factor derivado del epitelio pigmentario, la autotaxina, la esfingosina-1-fosfato, la neurregulina (NRG) 1α, el factor de crecimiento y diferenciación 15 (GDF15), la proteasa transmembranal de serina 4 (TMPRSS4), el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), la osteopontina y el angiotensinógeno. Mareike Lehmann et al. resumieron con detalle las posibles funciones de estas citocinas en la aparición y el desarrollo de la FPI [12].

Un gran número de estudios ha demostrado que las células inmunitarias participan en la FPI. Sin embargo, las terapias antiinflamatorias, como los anticuerpos monoclonales contra el TNF-α [36, 37] y los glucocorticoides [38], no alcanzan sus objetivos primarios en los ensayos clínicos. Ninguno de estos prometedores tratamientos convencionales previene el descenso de la capacidad vital forzada (CVF) o la progresión de la fibrosis pulmonar, ni favorece la supervivencia. Además, un estudio de fase 3, aleatorizado, doble ciego y controlado con placebo que incluyó a 826 participantes (NCT00075998) demostró que la inyección subcutánea de IFNγ-1b no mejoró la CVF de los pacientes ni prolongó su tiempo de supervivencia. Estos ensayos clínicos son hitos importantes en las estrategias de tratamiento clínico de la FPI, porque suponen un cambio desde el tratamiento antiinflamatorio tradicional a las intervenciones simultáneas sobre múltiples vínculos patogénicos. Los tratamientos anteriores generalmente trataban la inflamación como un todo, ignorando el doble papel profibrótico/antifibrótico de diversos factores y células inflamatorias. Tal vez si se distinguen mejor las funciones de los distintos factores inflamatorios y las vías relacionadas con las diferentes células inflamatorias, podrán encontrarse blancos terapéuticos más precisos. Por lo tanto, la inflamación, como un posible agente patógeno en la FPI, sigue siendo un tema de investigación importante.

Al profundizar la investigación en el campo de la inmunización, el papel de los factores inmunitarios en la FPI ha recibido cada vez mayor atención. Aunque los criterios de diagnóstico de la FPI exigen excluir las enfermedades autoinmunes como patogénesis subyacente, muchos pacientes con FPI siguen teniendo autoanticuerpos elevados sin explicación, y algunos autoanticuerpos se asocian con exacerbaciones agudas de la FPI (FPI-AE) [39‒42]. Para inhibir la función de las células B, el ianalumab (anticuerpo monoclonal [mAb] para el receptor del factor activador de las células B) y el rituximab (mAb para el CD20) están en fase II de ensayos clínicos. Heukels realizó una revisión detallada sobre el papel de cada célula inmunitaria en la FPI y la correlación de cada tipo celular con el desarrollo de la fibrosis [43]. No obstante, el mecanismo de acción de algunas células inmunes en la patogénesis de la FPI aún no está muy claro. En las siguientes subsecciones se presentan las funciones del equilibrio Th1/Th2 y del equilibrio M1/M2 en la FPI, aunque estos paradigmas simplifican el papel de las células inmunitarias (Figura 2b).

Las células Th1 (células T helper tipo 1) son células T auxiliares producidas por las células CD4⁺ bajo inducción de IFN-γ/IL-12. El receptor de quimiocina CXC3 expresado por las células Th1 puede reconocer el quimioatrayente α de células T inducible por interferón (I-TAC), la proteína inducible por interferón γ de 10 kD (IP-10) y la monocina inducida por interferón gamma (Mig) [44]. La función principal de las células Th1 es secretar IFN-γ. El IFN-γ se considera antifibrótico y puede reducir la producción de MEC [45, 46].

Las células Th2 (células T helper tipo 2) son células T auxiliares producidas por las células CD4⁺ bajo inducción de IL-4. Las células Th2 que expresan el receptor de quimiocinas CC de tipo 4 pueden reconocer tanto quimiocinas reguladas por el timo como por la activación (TARCs), además de quimiocinas derivadas de macrófagos (MDCs) [44]. La función principal de las células Th2 es secretar IL-4/IL-5/IL-13; se considera que estas interleucinas promueven la fibrosis [47].

Se ha observado una polarización Th2 en la FPI. En el LBA y en la circulación sistémica de pacientes con FPI, los niveles de células Th1 y la secreción de IFN-γ son relativamente bajos, mientras que los niveles de células Th2 y la secreción de IL-4/IL-5/IL-13 son relativamente altos [48].

Además, en un modelo murino inducido por bleomicina, se observó un aumento de los niveles de IFN-γ y una reducción de la fibrosis pulmonar tras la administración de IL-12, un inductor de células Th1; en contraste, se encontró un aumento de la proliferación de fibroblastos y de la fibrosis con el uso de IL-4, un inductor de células Th2 [48, 49].

La inhibición de la polarización Th2 es una posible vía para el tratamiento de la FPI. Muchos factores pueden causar polarización Th2. La galectina-1 y la prostaglandina E2 promueven la polarización Th2, induciendo la apoptosis de células Th1 y reduciendo la síntesis de inductores de Th1 [50, 51, 52]; además, el supresor de la señalización de citocinas-1 (SOCS-1) inhibe la expresión de inductores de células Th2 para evitar la acumulación excesiva de dichas células [53]. Entre las interleucinas que regulan la diferenciación Th1 y Th2 destaca la IL-18; la dirección de la polarización mediada por la IL-18 está regulada por la IL-12. Bajo el efecto sinérgico de la IL-12, la IL-18 induce a las células Th1 a producir IFN-γ, IL-12 y GM-CSF, y regula al alza la expresión de IL-2Rα para promover una respuesta inflamatoria. En cambio, en ausencia de IL-12, la IL-18 induce la producción de citocinas relacionadas con la respuesta Th2, como la IL-13/IL-4, por parte de las células T, las células NK, los basófilos y los mastocitos, y promueve la diferenciación de las células Th2 [54]. La IL-4 es otra interleucina importante que promueve la diferenciación Th2 y es un marcador relevante de la inmunidad de tipo 2. Diversos estudios han demostrado la presencia de polimorfismos significativos en el promotor de la IL-4 en pacientes con FPI, y que estos polimorfismos están fuertemente asociados con la FPI [55]. Además del tratamiento con citocinas, un estudio utilizó la proporción IFN-γ/IL-4 en el suero para representar el equilibrio Th1/Th2, con el fin de predecir el desarrollo de la FPI, y descubrió que dicho cociente se asocia con los síntomas, los cambios en las imágenes, el volumen espiratorio forzado en un segundo (forced expiratory volume in 1 second, FEV₁), la CVF, la capacidad pulmonar total (total lung capacity, TLC) y la distancia de marcha en 6 minutos en los pacientes con FPI, además de predecir la progresión de la enfermedad [56].

Además del equilibrio Th1/Th2, el equilibrio de las subpoblaciones de macrófagos también tiene un papel importante en la patogénesis de la FPI. Dado que las citocinas secretadas por las células Th1/Th2 afectan en gran medida a la diferenciación de los macrófagos M1/M2, las células Th1/Th2 y los macrófagos M1/M2 interactúan entre sí para conformar de forma conjunta los microambientes inmunitarios de tipo 1 y 2 [4].

La función principal de los macrófagos M1 (tipo I) es responder a los lipopolisacáridos (LPS), la IL-1 y la IL-6. Pueden secretar factores inmunitarios de tipo 1 como IL-12, óxido nítrico sintasa inducible (iNOS), TNF-α, IL-1β, IL-23, IL-6 y CXCL10 [57], participando así en la fase inicial de la inflamación.

La función principal de los macrófagos M2 (tipo II) es responder a los factores inmunitarios de tipo 2 (IL-4, IL-10 e IL-13), glucocorticoides y complejos inmunitarios. Pueden secretar citocinas que promueven la reparación tisular, limitan la inflamación [57‒59], participan en la regulación inmunitaria, suprimen las respuestas inmunitarias y remodelan el tejido. Los macrófagos M2 también pueden dividirse en macrófagos M2a, M2b y M2c según sus condiciones de inducción y sus funciones [58].

La polarización M2 es un eslabón importante en la aparición y el desarrollo de la fibrosis pulmonar. La respuesta inmunitaria de tipo 2 mediada por macrófagos M2 es asimismo un componente clave de la fibrosis pulmonar. Los macrófagos M2 proporcionan un microambiente importante para la fibrosis pulmonar al secretar sustancias profibróticas como CCL18, IL-10, TIMP1 (inhibidores tisulares de las metaloproteinasas 1), TGF-β, FGF, PDGFα, IGF1 y VEGF [4, 43, 60]. Los macrófagos no sólo pueden secretar quimiocinas para reclutar a otras células (como la CCL18), sino que también son atraídos por las propias quimiocinas. CCL2 y CCL3 son moléculas de señalización importantes que participan en el reclutamiento de monocitos/macrófagos y ayudan a estos últimos a migrar a los pulmones. Por lo tanto, el antagonismo de CCL2 y CCL3 puede tener un efecto antifibrótico [61‒63].

Los fibrocitos son células progenitoras de monocitos con potencial de diferenciación, derivadas de la médula ósea; estas células pueden diferenciarse en adipocitos, condrocitos, osteoblastos y fibroblastos bajo la acción de diferentes entornos tisulares y factores humorales. En un ambiente in vitro, se estimularon fibrocitos primarios CD45+/CD34+ de la médula ósea con la MEC de pacientes con FPI; como resultado, los antígenos hematopoyéticos de superficie CD45 y CD34 desaparecieron, y marcadores mesenquimales como la α-SMA aumentaron rápidamente. Los fibrocitos se transformaron en fibroblastos, con una contractilidad similar a la de las células musculares lisas y gran capacidad para sintetizar MEC [64‒67]. Además de la MEC de pacientes con FPI, se ha asociado al TGF-β, la endotelina, el CTGF, interleucinas (IL-3 e IL-4), factores de respuesta del suero [68] y microRNA (miRNA-21, miRNA-22, miRNA-29, miRNA-125b, miRNA-126, miRNA-130a y miRNA-132, miRNA-142a) [69‒72] con la diferenciación de fibrocitos en fibroblastos. Tras su activación, los fibroblastos proliferan, se diferencian, resisten la apoptosis y pueden provocar directamente la FPI al secretar factores profibróticos y remodelar la MEC [73]. En circunstancias normales, la secreción y la degradación de la MEC por parte de los fibroblastos se hallan en un equilibrio dinámico. Sin embargo, cuando se exponen a la inflamación y al estrés ambiental, los fibroblastos se reprograman, continúan activos y resisten la apoptosis [74], lo que en última instancia conduce a un aumento de la tasa relativa de síntesis de MEC. En los pacientes, el número de fibrocitos y fibroblastos en el pulmón se correlaciona positivamente con el depósito de colágeno y la progresión de la fibrosis pulmonar. Cuando los focos de fibroblastos comienzan a reticularse entre sí, la función pulmonar del paciente puede disminuir sustancialmente [75].

Aunque los fibroblastos son los principales responsables de la fibrosis pulmonar, su origen aún no está claro. Entre las posibles fuentes se encuentran el reclutamiento periférico, las células progenitoras mesenquimales de los tejidos pulmonares y la EMT (Figura 2c). Cuando se produce una lesión pulmonar local, las células epiteliales y endoteliales se activan y liberan quimiocinas. A través de las vías de ligando-receptor de quimioquinas (incluyendo CXCL12/SDF1-CXCR4, CCL21-CCR7 y CCL2-CCR2) [67], numerosos fibrocitos circulantes y células progenitoras mesenquimales son reclutados en los tejidos locales y sufren una transformación fenotípica para convertirse en fibroblastos. En los pulmones de pacientes con FPI hay niveles altos de CXCL12/CXCR4 [76], lo que favorece el reclutamiento de fibrocitos circulantes a los pulmones según el gradiente de concentración de quimiocinas. Además, las CEA que no pueden reepitelizarse pueden convertirse en CEA intersticiales a través de la EMT, lo que conduce a la disminución de las uniones intercelulares y las características epiteliales. Sin embargo, la contribución de la EMT epitelial en la fibrosis pulmonar sigue siendo objeto de controversia [29]. Además, los fibrocitos y fibroblastos locales pueden autoproliferar rápidamente. Bajo la influencia de citocinas, factores de crecimiento y TIMPs, los fibroblastos locales en la FPI pueden resistir la apoptosis y seguir proliferando [77].

La remodelación de la MEC y el depósito de colágeno son las características patológicas clásicas de la FPI. La MEC es producida principalmente por fibroblastos/miofibroblastos, células epiteliales, células inflamatorias y células progenitoras mesenquimales.

La MEC tiene funciones complejas en la FPI (Figura 3). La MEC tiene cierto grado de rigidez mecánica, que desempeña un papel importante en la esclerosis de los tejidos pulmonares [78]. Además, la MEC también sirve como reserva para diversos factores de crecimiento (bFGF, VEGF), factores estimulantes (GM-CSF, M-CSF) e interleucinas (IL-1, IL-8), lo que permite el intercambio de señales con diferentes células [77]. La fuerza mecánica de la propia MEC también puede participar directamente en la fibrosis pulmonar a través de mecanorreceptores y algunas vías celulares. Bajo la acción de la fuerza mecánica, la integrina α6 [79] y el canal del receptor potencial transitorio vanilloide 4 (TRPV4) [80] actúan como sensores para detectar las señales de estimulación mecánica y transferir las señales a los miofibroblastos. Posteriormente, la F-actina se contrae, dando lugar a la fosforilación de la quinasa de adhesión focal (focal adhesion kinase, FAK). La FAK fosforilada activa la Rho quinasa (rho kinase, ROCK) mediante la unión de Rho con ROCK. Este paso activa la proteína asociada a yes (yes-asssociated protein, YAP)/coactivador transcripcional con motivo de unión a PDZ (transcriptional coactivator with PDZ-binding motif, TAZ), que finalmente activa la transcripción, traducción y expresión de genes profibróticos en el núcleo. Además del eje FAK-ROCK-YAP/TAZ, la fuerza mecánica también puede liberar al TGF-β unido al péptido asociado con la latencia (latency-associated peptide, LAP), activando así la vía dependiente/independiente de TGF-β-Smad en los fibroblastos y las CEA, y participando directamente en la diferenciación de los miofibroblastos [16].

Las matricinas, productos de la degradación de la MEC, tienen asimismo actividades biológicas especiales en las enfermedades pulmonares [81]. Las matricinas son fragmentos biológicamente activos derivados de la degradación de la MEC. Estos fragmentos biológicamente activos ejercen efectos biológicos duales al unirse a integrinas, proteoglicanos de heparán sulfato y receptores de factores de crecimiento. Por ejemplo, la endotrofina (producto de la degradación del colágeno VI) promueve la fibrosis, mientras que la endostatina (producto de la degradación del colágeno XVIII) tiene efectos antifibrosis [82].

La MEC incluye el matrisoma central y los matrisomas asociados. Los matrisomas centrales incluyen colágenos, glicoproteínas de la MEC y proteoglicanos de la MEC. Los matrisomas asociados incluyen reguladores de la MEC, proteínas afiliadas a la MEC y factores secretados [83]. En la MEC de pacientes con FPI, las lamininas y el colágeno IV asociados con la membrana basal disminuyeron, mientras que la gran mayoría de matrisomas del núcleo mostraron tendencia a aumentar [78]. Aunque se han realizado numerosos estudios, se sabe muy poco sobre el papel de algunos mediadores en la FPI. A continuación se describen detalladamente las distintas sustancias de la MEC.

El colágeno es el principal componente de la MEC. El colágeno procede de los (mio)fibroblastos activados, los fibrocitos, las células epiteliales (que pueden transformarse en células mesenquimales a través de la EMT), las células estromales mesenquimales y los pericitos. La gran mayoría de los colágenos intersticiales y fibrilares (principalmente colágeno I y colágeno III) son secretados por los (mio)fibroblastos. Estos colágenos constituyen la estructura principal de la MEC y aumentan la rigidez mecánica del tejido fibrótico [75]. Actualmente se cree que el colágeno tipo III tiene un papel en la fase inicial de la enfermedad, y que el colágeno tipo I se asocia con el deterioro de la función pulmonar en la fase final de la enfermedad debido a su participación en la reticulación del colágeno mediado por enzimas de la familia de la lisil oxidasa (LOX) [32]. En vista de la importante contribución del colágeno a la rigidez mecánica en la fibrosis pulmonar, el reemplazo del colágeno se ha convertido naturalmente en un medio importante para controlar la progresión de la enfermedad y predecir el pronóstico de los pacientes. El aumento en las concentraciones de los marcadores de degradación del colágeno tipo 1/3/6 y de la proteína C reactiva se asocia con un mayor riesgo de mortalidad general, y niveles elevados de los marcadores de síntesis de colágeno Pro-C3 y Pro-C6 se asocian con la progresión de la FPI [84, 85].

Existen relativamente pocos estudios sobre las glicoproteínas y proteoglicanos de la MEC. En un modelo de fibrosis pulmonar inducida por la radiación, la glicoproteína galectina-3 producida por las CEA de tipo I aumentó de forma espectacular [86]. En los últimos años, los estudios sobre los proteoglicanos han demostrado que el proteoglicano decorina reduce fibrosis pulmonar al antagonizar al TGF-β y al depósito de colágeno mediado por el CTGF [87]. Además, el proteoglicano lumican actúa directamente en la diferenciación de los monocitos en fibroblastos por una vía dependiente de la integrina [88]. El condroitín sulfato tipo E (CS-E), otro proteoglicano, inhibe la expresión de α-SMA, CTGF, LOXL2 y CCL2/MCP-1, silenciando los genes del CS-E y de la enzima relacionada carbohidrato sulfotransferasa 15 (CHST15) a través de miRNA [89]. Syndecan-4 es un proteoglicano de heparán sulfato. El silenciamiento de sindecan-4 puede reducir los depósitos de SMA-α y de colágeno [90]. Además, los proteoglicanos auxilian a otros factores a producir efectos biológicos. Por ejemplo, el FXIIa debe unirse a un proteoglicano de heparán sulfato para estimular la migración de los fibroblastos pulmonares humanos [91].

Los reguladores de la MEC incluyen inhibidores de serina proteasa, cistatinas, TIMPs, MMPs [83], una desintegrina y metaloproteinasas (ADAMs), y enzimas de reticulación [82, 92]; estas moléculas participan principalmente en la regulación de la descomposición de la MEC. Las MMPs/TIMPs tienen un papel importante en la FPI y participan directamente en la remodelación de la MEC. Las MMPs son endopeptidasas dependientes de zinc de la subfamilia M10A, y en el cuerpo humano se expresan 24 subtipos de genes. Como componente crucial de la MEC, las MMPs participan en la formación y progresión de la FPI a través de muchas vías, especialmente la vía de señalización del TGF-β. Muchos estudios se han centrado en las MMPs y han explorado su valor potencial en la resistencia a la FPI (Tabla 1). Aunque se ha verificado la participación de las MMPs en los procesos patológicos de la FPI, no se dispone de inhibidores de las MMPs para el tratamiento de la FPI en la clínica [93].

La MEC contiene una variedad de moléculas de señalización secretadas por las células; por tanto, la MEC es una estación de transferencia para el intercambio de señales. En la FPI, las moléculas de señalización de diferentes células forman una compleja red de señalización a través de la función de enlace de la MEC. Las señales corriente arriba son modificadas y reguladas por la retroalimentación positiva en la MEC; esta retroalimentación, por ejemplo, en la vía del TGF-β y la señalización de Rho/ROCK, puede afectar la transcripción y la traducción de genes relacionados con la MEC, y con el tiempo conducir a la fibrosis pulmonar [75]. Aunque se han emprendido muchos estudios sobre los fragmentos activos, las funciones de estos productos en la FPI aún no están claras. En los últimos años, la MEC ha mostrado un extraordinario valor clínico y científico en los campos de la antiinfección, la antiangiogénesis y la curación de heridas [82, 94]. Por lo tanto, la investigación sobre los fragmentos activos y sus derivados como blancos para terapias antifibrosis es innovadora y tiene gran potencial.

Un número creciente de estudios ha mostrado que la presencia de mutaciones genéticas se relaciona con la susceptibilidad, el diagnóstico, la progresión, el pronóstico y los efectos adversos del tratamiento en la FPI. La proporción de pacientes portadores de mutaciones genéticas en la FPI puede estar subestimada. Un estudio de cohorte demostró que hasta 36% de los pacientes con FPI presentan mutaciones genéticas familiares [95]. Además, hay mutaciones relacionadas con la FPI en casi 40% de los casos de fibrosis pulmonar esporádica [22]. Estas mutaciones genéticas, sean comunes o raras, incluyen principalmente mutaciones en los telómeros, en el surfactante alveolar y en el sistema de transporte mucociliar, además de en genes relacionados con la inmunidad y las citocinas, y en genes relacionados con la adhesión y la integridad celular (Tabla 2). Las mutaciones genéticas relacionadas con MUC5B y los telómeros son más comunes en pacientes con FPI, lo que ha inspirado un gran número de estudios para explorar los mecanismos patogénicos de dichas mutaciones [96, 97]. Además, las variantes genéticas se han asociado con la presentación imagenológica de la FPI. Los pacientes con mutaciones en TERT tuvieron más probabilidades de presentar el patrón clásico de FPI que los pacientes sin mutaciones, en un seguimiento de dos años [3].

En particular, la mayoría de los estudios existentes sigue sin verificar la correlación entre las mutaciones y la susceptibilidad a la FPI, y hay pocos estudios relacionados con la causalidad y la patogénesis de la FPI. Además, las investigaciones futuras deben centrarse en cómo salvar la distancia entre las pruebas genéticas y el tratamiento clínico. Los fármacos que tienen como blanco las modificaciones de las histonas y del DNA han mostrado asimismo potencial en los estudios preclínicos, por lo que trataremos también el papel de la epigenética en la FPI en las siguientes secciones.

Los telómeros son secuencias repetidas TTAGGG al final de los cromosomas humanos, cuya función es estabilizar el cromosoma, evitar la fusión de los extremos de éste, proteger la estructura de los cromosomas y determinar la vida de la célula; la actividad de la telomerasa en las células humanas adultas es extremadamente baja [98].

Los telómeros están protegidos por el complejo shelterina, formado por los componentes proteicos TRF1, TRF2, RAP1, TIN2, TPP1 y POT1. Los extremos de los telómeros se unen con la telomerasa, que está compuesta por la subunidad catalítica de TERT, el componente RNA telomerasa de TERC y proteínas accesorias. La telomerasa ejerce sus efectos añadiendo secuencias teloméricas a los extremos de los telómeros [97]. El acortamiento de los telómeros es un fenotipo importante de la FPI. La longitud de los telómeros en la mitad de los pacientes con FPI se sitúa en el 1% más bajo en su grupo de edad [99]. Asimismo, los telómeros son más cortos en los pacientes con FPI que en otras neumonías intersticiales [100]. Sin embargo, es dudoso que la causa del acortamiento de los telómeros en pacientes con FPI provenga necesariamente de mutaciones genéticas de los telómeros. En pacientes con fibrosis pulmonar esporádica y familiar, el acortamiento de los telómeros está presente independientemente de la presencia de mutaciones genéticas conocidas relacionadas con los telómeros [100]. Una posible razón es la presencia de mutaciones genéticas aún desconocidas que pueden acortar la longitud de los telómeros.

La relación causal entre el acortamiento de los telómeros mediado por mutaciones y el desarrollo de la FPI no es concluyente, porque no todos los individuos portadores de un gen defectuoso conocido en los telómeros desarrollan acortamiento telomérico y FPI [101]. En primer lugar, defectos en los genes de los telómeros en diferentes células pueden conducir a resultados distintos. El knock-out sistemático de TERT no induce fibrosis pulmonar espontánea en ratones, pero puede aumentar la susceptibilidad a la bleomicina [102], mientras que el knock-out de TERT mesenquimal específico puede aliviar la fibrosis pulmonar inducida por la bleomicina [103], y un defecto de TERT específico de CEA II reduce la proliferación de estas células e induce senescencia celular en ellas [104]. En segundo lugar, el daño en el DNA mediado por defectos genéticos en los telómeros puede ser lento, y requiere múltiples generaciones de ratones para hacerse evidente [105]. En tercer lugar, debido a la heterogeneidad de las manifestaciones clínicas, incluso las mismas mutaciones genéticas pueden tener fenotipos diferentes, lo que lleva a la aparición de características patológicas extrapulmonares (en lugar de la enfermedad pulmonar intersticial) [106]. En cuarto lugar, la longitud de los telómeros puede diferir en los leucocitos de la sangre periférica y el tejido pulmonar [107]. Por lo tanto, antes de que las mediciones de la longitud de los telómeros puedan aplicarse en las decisiones clínicas, es necesario aclarar el efecto de la longitud de los telómeros en las diferentes células, el tipo de muestra óptimo y las manifestaciones clínicas intra y extrapulmonares correspondientes.

El mecanismo por el que las mutaciones genéticas de la telomerasa conducen a la FPI no está claro. Los datos disponibles sugieren que la senescencia celular o la muerte de las células madre alveolares inducida por la disfunción de los telómeros está involucrada en la fibrosis pulmonar [97]. La desactivación de genes relacionados con la telomerasa conduce a la pérdida de la capacidad de regeneración de las células madre pulmonares y a la senescencia/muerte de las CEA II [107, 108, 109, 110]. Además, dicha desactivación de genes relacionados con la telomerasa conduce a niveles elevados de SASP (incluido el TGF-β) y a inflamación pulmonar mediada por la infiltración de células inmunitarias intrínsecas [111‒114].

La longitud de los telómeros y los defectos específicos de genes teloméricos son indicativos de la susceptibilidad, el diagnóstico, la progresión, el pronóstico y la alerta temprana de efectos adversos en la FPI. Una menor longitud de los telómeros como predictor independiente se asocia con una peor supervivencia y a cambios más pronunciados en las imágenes radiológicas de los pacientes con FPI [115‒117]. El tratamiento con pirfenidona no mejoró la CVF ni la DLCO en pacientes con FPI portadores de mutaciones TERT/TERC [118]. La relación entre las mutaciones TERT/TERC y la resistencia al tratamiento farmacológico requiere mayor validación. Los pacientes portadores de mutaciones relacionadas con los telómeros pueden presentar mayor riesgo de complicaciones después del trasplante de pulmón, entre ellos la muerte, la disfunción crónica del aloinjerto pulmonar, enfermedad renal, complicaciones por CMV [119, 120], complicaciones hematológicas [121, 122], anemia, leucopenia e infecciones recurrentes del tracto respiratorio inferior [123].

Los fármacos que actúan sobre los telómeros también han demostrado potencial terapéutico. GRN510, un agonista de la telomerasa, reduce la infiltración inflamatoria y el depósito de colágeno en un modelo murino de fibrosis pulmonar inducida por bleomicina [124]. La proteína 5 que contiene el dominio asociado con PAP (PAPD5) participa en la degradación del RNA de TERC. BCH001 (un inhibidor de PAPD5) y RG7834 (un inhibidor de PAPD5/7) restablecen los niveles de TERC y la actividad telomerasa en un modelo celular de disqueratosis congénita [125, 126]. En un estudio se reportó que las hormonas pueden regular la actividad de la telomerasa mediante un elemento de respuesta al estrógeno imperfecto dentro del promotor de TERT [127], lo que ha inspirado una serie posterior de ensayos clínicos con hormonas para la FPI. El danazol, un andrógeno sintético, aumentó la longitud de los telómeros y estabilizó la DLCO y la CVF en un ensayo clínico a pequeña escala [128, 129]. El danazol se encuentra actualmente en ensayos clínicos de fase II para la fibrosis pulmonar (NCT04638517). Sin embargo, se ha reportado hepatotoxicidad y agravamiento de la fibrosis pulmonar asociada con el uso a largo plazo de danazol tras el inicio y la retirada del fármaco [130]. Por ello, en los ensayos clínicos se están utilizando dosis más bajas de danazol (200 mg) para reducir la hepatotoxicidad. El decanoato de nandrolona, un esteroide androgénico anabólico, es objeto de ensayos clínicos de fase I/II (NCT02055456). La terapia de reactivación de la telomerasa tiene aún un largo camino por recorrer antes de convertirse en una opción terapéutica, especialmente en lo que respecta a los graves efectos adversos asociados con la hepatotoxicidad. Todavía se esperan los resultados de los ensayos clínicos actuales para saber si la longitud de los telómeros en la sangre periférica puede utilizarse como indicador sustituto de la longitud de los telómeros pulmonares y la eficacia de la terapia de reactivación de la telomerasa para la FPI.

En resumen, los detalles no están claros en el complejo campo del papel que desempeñan los telómeros en la patogénesis de las enfermedades pulmonares intersticiales, y no se han iniciado ensayos clínicos con terapia génica en pacientes con telomeropatías. Afortunadamente, se ha reportado que la terapia génica mediada por el virus adeno-asociado 9 (AAV9) ha tenido éxito en modelos de ratón [131], y tal vez en el futuro pueda utilizarse una estrategia terapéutica dirigida a los telómeros para tratar la FPI.

Las CEA II pueden secretar fosfolípidos y cuatro proteínas tensoactivas (SFTPA, B, C, D). A continuación se muestra el proceso de secreción de tensoactivos (Figura 4a). El miembro 3 de la subfamilia A de casetes de unión a ATP (ABCA3) es esencial para la síntesis intracelular de sustancias tensoactivas alveolares [132]. Entre los cuatro surfactantes, se han identificado mutaciones genéticas en SFTPA [133, 134], SFTPC [135] y ABCA3 [136, 137] en pacientes con FPI. Aunque SFTPA no está involucrado directamente en la formación de una capa tensoactiva alveolar, tiene un papel importante en la inmunidad pulmonar intrínseca. Algunos modelos de ratón con mutaciones en SFTPA muestran la retención intracelular de SFTPA y un aumento del estrés en el RE [133, 138]. Se han reportado firmas moleculares de señalización UPR y activación apoptótica asociadas con SFTPC en pacientes con FPI [139, 140]. Pacientes con mutaciones puras en ABCA3 y ratones deficientes en ABCA3 presentan una ausencia total de sustancia tensoactiva en la superficie alveolar, deformación de los cuerpos lamelares y muerte por dificultad respiratoria poco después del nacimiento [141‒144]. En la enfermedad pulmonar también hay reportes de mutaciones heterocigotas en ABCA3 que parecen interactuar con mutaciones en SFTPC [145, 146]. Las mutaciones en ABCA3 pueden inducir estrés en el RE y fallo en la proteostasis mediante el plegamiento erróneo de sustancias tensoactivas [147‒149].

La variante rs35705950 del promotor de MUC5B, el factor de riesgo genético más fuerte y una variación común, se encontró en hasta 30% de casos de FPI [96]. La mutación rs35705950 conduce a un aumento de la expresión de Muc5B, pero no se ha establecido una relación causal entre el moco y la progresión de la fibrosis pulmonar. Christopher M. Evans propuso dos hipótesis sobre el mecanismo patogénico de las mutaciones en MUC5B (Figura 4b) [96]. El primer mecanismo posible es que la sobreexpresión de Muc5B en la unión broncoalveolar dificulta la depuración mucociliar, lo que a su vez favorece la retención prolongada de partículas nocivas (p. ej., contaminantes atmosféricos, humo de cigarrillo, microorganismos, etc.) en el pulmón e induce fibrosis en el tejido pulmonar. El segundo mecanismo posible es que la sobreexpresión de Muc5B puede provocar fibrosis y la formación de quistes celulíticos al interferir con la vía de desarrollo normal y la reparación del epitelio alveolar. En resumen, la sobreexpresión de MUC5B en la unión broncoalveolar en pacientes con FPI nos hizo reconocer que la vía respiratoria periférica también parece influir en la fibrosis intersticial.

También se han reportado mutaciones en los genes de citocinas en pacientes con FPI. Los polimorfismos del gen IL1RN podrían estar asociados con la susceptibilidad a la alveolitis fibrosa, una enfermedad caracterizada por la fibrosis pulmonar intersticial [150]. Las células madre mesenquimales (MSC) pueden ejercer efectos antiinflamatorios y antifibróticos a través de la IL-1RN [151]. Se ha reportado una asociación entre los polimorfismos genéticos de la IL-4 y la FPI [152]. La IL-4 puede ser profibrótica, al promover la inmunidad de tipo 2. La diversidad genética de la IL-8 se asocia con la alveolitis pulmonar y el deterioro de la función pulmonar [153]. La IL-8 aumenta la fibrogenicidad de las células progenitoras mesenquimales y está implicada en la proliferación, activación y reclutamiento de células mesenquimales [154]. La mutación rs3775291 del TLR3 (receptor tipo Toll-3) aumenta el riesgo en pacientes con FPI, y también reduce la capacidad de volumen forzado (CVF) [96]. Un defecto en el gen TLR3 L412F provoca una inflamación aberrante y la proliferación de fibroblastos en la FPI, lo que podría relacionarse con la desregulación de la proliferación de fibroblastos mediada por una respuesta lenta de IFN-β [155]. Las diferentes mutaciones de TOLLIP (proteína que interactúa con TOLL) podrían estar asociadas con diferencias en la susceptibilidad a la FPI. rs5743890 se asoció con una susceptibilidad menor a la enfermedad, mientras que rs5743894 se asoció con una susceptibilidad mayor [156]. Además, rs5743890 se asoció con una mayor morbilidad y mortalidad en la FPI [157]. El polimorfismo rs3750920 se asocia con la eficacia de la N-acetil-L-cisteína (NAC) [156]. Es importante señalar que diferentes estudios en poblaciones y especímenes distintos pueden llegar a conclusiones diferentes. En un estudio realizado en China, excepto los polimorfismos del haplotipo HLA, ninguna de las otras citocinas mostró asociación con la susceptibilidad a la FPI [158]. Por lo tanto, el estudio de los polimorfismos genéticos de las citocinas debería prestar más atención a la reproducibilidad de los resultados experimentales.

En los últimos años, el lanzamiento de la pirfenidona y el nintedanib ha supuesto un gran avance en la aplicación de las vías de señalización de las citocinas y los factores de crecimiento en el tratamiento de la FPI; sin embargo, es preciso desarrollar estudios sobre los polimorfismos de los genes relacionados con las citocinas y el sistema inmunitario.

En años recientes, con la disponibilidad de tecnologías de secuenciación de nueva generación, se han identificado cada vez más nuevas mutaciones en pacientes con FPI. Se reportó que mutaciones en los genes DSP [159, 160] y DPP9 (asociados con la adhesión celular) [161, 162], AKAP13 166 y FAM13A (asociados con la vía de señalización RhoA/ROCK) [163, 164] y SPPL2C (asociado con proteasas intramembranales) [165, 166] constituyen factores de riesgo en la susceptibilidad, la progresión y el pronóstico de la FPI. Sin embargo, la patogénesis de estas mutaciones no está clara, y los estudios actuales se limitan a análisis de correlación (Tabla 2).

La metilación del DNA es un proceso de modificación química en el que una base específica en la secuencia del DNA adquiere un grupo metilo por enlace covalente, con la S-adenosilmetionina (SAM) como donante de metilo. La metilación del DNA es catalizada por la DNA metiltransferasa (DNMT). En los seres humanos, la metilación del DNA se produce principalmente en el quinto átomo de carbono de la citosina en los dinucleótidos CpG. En general, se cree que la metilación del DNA puede inhibir la transcripción y la expresión del gen.

Se ha demostrado que la metilación global y la metilación de genes específicos están implicadas en la patogénesis de la FPI. El análisis de metilación global del DNA en el tejido pulmonar completo mostró que la expresión de la DNMT está aumentada en la FPI, y que la metilación del DNA de 16 genes (incluidos CLDN5, ZNF467, TP53INP1 y DDAH1) se asocia con una disminución en la expresión de su mRNA [167]. Para esclarecer la contribución de tipos celulares específicos a la FPI, es necesaria la secuenciación basada en una sola célula o en un tipo celular específico. El análisis de metilación global del DNA realizado en fibroblastos mostró que las células derivadas de pacientes con FPI difieren en la metilación de múltiples sitios CpG (incluyendo CDKN2B, CARD10 y MGMT) [168]. La hipermetilación de genes específicos no sólo puede suprimir la expresión de algunos genes [Thy-1, COX-2, PTGER2, p14^ARF, IP-10 [169], SFRP1/4, CDKN2B [170]], sino también promover la expresión de otros [α-SMA, MeCP2, KCNMB1 [170]], lo que finalmente conduce al desarrollo de la FPI (Figura 5a). La decitabina, un inhibidor de la DNMT, redujo la expresión de genes fibróticos y de la DNMT-1, y aumentó la expresión del clúster miR-17-92 [171]. La PGE2 es capaz de limitar la fibrosis al inhibir numerosas funciones de estos fibroblastos, y la decitabina restauró la capacidad de respuesta a la PGE2 en fibroblastos fibróticos [172].

El nucleosoma, la unidad básica de la cromatina, está compuesto por 146-147 pares de bases de DNA y un octámero de histonas, con un tetrámero H2A-H2B y dos dímeros H3-H4 [173].

Los extremos N- y C-terminal de H3 y H4 son las regiones más frecuentemente modificadas. Los tipos de modificación incluyen la metilación, la acetilación, la fosforilación, la SUMOilación y la ubiquitinación. La marca de la histona se denomina según la histona, el sitio de modificación de estos extremos y el tipo de modificación. Las modificaciones de las histonas pueden cambiar la carga electrónica y la estructura de los extremos de las histonas unidas al DNA, alterando así el estado de la cromatina y la expresión de los genes [174]. El efecto de la acetilación y la metilación de las histonas en la FPI se ha estudiado ampliamente, y un gran número de agentes se han diseñado y validado en estudios preclínicos (Figura 5b).

La metilación de las histonas es catalizada por la histona metiltransferasa (HMT), que emplea la S-adenosilmetionina (SAM) como sustrato para transferir grupos metilo a los residuos de lisina de las histonas. Se cree que la metilación de H3K4, H3K36 y H3K79 se asocia con la activación del gen, mientras que la de H3K9, H3K27 y H4K20 se asocia con su inactivación [175]. La inhibición de EZH2, una metiltransferasa específica de H3K27me, mediante 3-DZNeP y BIX01294 aumentó la expresión de COX-2 y PGE2, y suprimió la expresión de marcadores de señalización Smad y de fibrosis [176, 177].

Las histona acetiltransferasas (HATs) promueven la acetilación de las histonas, mientras que las histona desacetilasas (HDACs) reducen la acetilación de aquéllas. Se cree que la acetilación de las histonas se asocia con la activación de los genes [178]. Por otra parte, las sirtuinas (SIRT) son una familia de desacetilasas. SIRT1 inhibe la expresión de secreciones relacionadas con el envejecimiento mediante la desacetilación del gen SASP [179]. La inhibición de la expresión de SIRT3 promueve la fibrosis en fibroblastos pulmonares humanos [180]. La desacetilación de las histonas se asocia con la represión de genes antifibróticos, entre los que se encuentran COX-2 [181], IP-10 [182], Fas [183] y Thy-1 [184].

La inhibición de la desacetilación de las histonas puede tener efectos contra la fibrosis pulmonar. HDACi consta de un grupo de unión al zinc, un grupo hidrofóbico para el reconocimiento y la interacción con la proteína, y un enlazador que conecta ambos [185]. Un gran número de agentes dirigidos a la modificación de las histonas ya han demostrado efectos antifibróticos en ensayos preclínicos o en el nivel celular (Tabla 3).

Factores ambientales como el asbesto, polvos metálicos, de piedra o madera, la quimioterapia y la exposición a alérgenos son causas importantes de la FPI [186]. Estudios epidemiológicos han demostrado que 38% de los pacientes con FPI estaban expuestos a entornos de alto riesgo; sin embargo, no se sabe con certeza si estos factores conducen directamente a la aparición de FPI [187, 188].

El tabaquismo es un factor ambiental relativamente especial. Tanto el tabaquismo directo como el indirecto son factores de exposición independientes, y la correlación entre el tabaquismo directo/indirecto y la FPI aumenta con el incremento de la dosis de tabaco [189]. Llama la atención que, según las directrices alemanas S2K, aunque 60%-70% de los pacientes tenían antecedentes de tabaquismo, menos de 7% de los pacientes eran fumadores activos cuando desarrollaron los síntomas de FPI. En otras palabras, la mayoría de los pacientes desarrollaron la enfermedad varios años después de dejar de fumar; el intervalo medio fue de 21 años [190]. Esto indica que, durante un periodo de tiempo tan largo, la lesión causada por el tabaquismo puede seguir progresando o transformarse en FPI.

Según estudios epidemiológicos, la edad avanzada es uno de los factores demográficos más relevantes para la FPI [191]. La incidencia de la FPI en hombres con más de 50 años es significativamente mayor que en hombres más jóvenes [192]. Sin embargo, aún no está claro el mecanismo por el que la senescencia conduce a la FPI. En un modelo de fibrosis en ratones, los investigadores observaron una serie de signos de senescencia celular, como la elevación de la β-galactosidasa asociada con la senescencia (SA-β-Gal) en los lisosomas y en los niveles de las especies reactivas del oxígeno (reactive oxygen species, ROS) en las mitocondrias; el aumento de las proteínas de detención del ciclo celular, como P53/P21/P16; el aumento en la razón entre la proteína relacionada con la apoptosis BCL-2 y Bax, y una tasa mayor de daño en el DNA del núcleo [193]. Además, se ha observado una variedad de fenotipos secretores asociados con la senescencia (senescence-associated secretory phenotypes, SASP) en modelos animales de fibrosis pulmonar, y se sabe que entre los componentes de estos SASP están moléculas profibróticas potentes, como el TGF-β [194, 195]. Del mismo modo, algunos estudios descubrieron que los fibroblastos pulmonares de pacientes ancianos con FPI presentan las características mencionadas [196]. Por lo tanto, aunque no hay evidencias experimentales en humanos de que la senescencia cause directamente la FPI, datos epidemiológicos y procedentes de experimentos con animales y con células sugieren que la FPI es una enfermedad vinculada con la senescencia.

Las principales manifestaciones de la senescencia pulmonar son la pérdida de elasticidad del tejido pulmonar, la disminución del volumen pulmonar efectivo, el engrosamiento de las sustancias intercelulares y una reducción de la función pulmonar. La senescencia celular se manifiesta principalmente como un trastorno de la morfología y la estructura celular, disfunción celular y detención del crecimiento/proliferación celular [195].

El mecanismo de la fibrosis pulmonar causada por el envejecimiento no está muy claro, pero hay numerosas teorías sobre el mecanismo de la senescencia en la FPI. La senescencia celular puede interrumpir diversos procesos y generar desequilibrios (por ejemplo, acortamiento de los telómeros y daños en el DNA, activación de oncogenes, desequilibrios redox, disfunción mitocondrial, disfunción lisosomal y del proteasoma, estrés en el RE), lo que da lugar a una mayor frecuencia de SASP, a la resistencia de los miofibroblastos a la apoptosis y al agotamiento de las células madre, lo que en última instancia se manifiesta como reparación anormal en el lugar de la lesión pulmonar (por ejemplo, incapacidad del epitelio alveolar para regenerarse adecuadamente y depósito de MEC) [191, 197‒199]. Se ha informado de que el envejecimiento reprograma el nicho hematopoyético-vascular para impedir la regeneración y promover la fibrosis [200].

Dado que las células senescentes que resisten la apoptosis pueden producir continuamente citocinas profibróticas, que a su vez agravan la fibrosis pulmonar, la inducción de apoptosis en las células senescentes (p. ej., con dasatinib/quercetina, ABT-263 e inhibidores de NOX4) o el antagonismo selectivo de los factores profibróticos relacionados con la senescencia (p. ej., IL-6, TGF-β o leucotrienos) podrían ayudar a aliviar la FPI [199]. Muchos fármacos antienvejecimiento han superado los estudios preclínicos en animales y han entrado en ensayos clínicos. Por ejemplo, el dasatinib (D) y la quercetina (Q) pueden promover la apoptosis en células senescentes. El régimen combinado con DQ se ha investigado en un ensayo clínico de fase I (NCT02874989). En el ensayo se incluyó un total de 14 pacientes; excepto un paciente que tuvo reacciones adversas graves (neumonía bacteriana), el resto toleró bien el tratamiento, y se registraron mejoras en parámetros como la distancia de 6 minutos de marcha, la velocidad de 4 m de marcha y el tiempo de permanencia en la silla [201, 202]. Curiosamente, se ha reportado que el nifurtimox (NIF), utilizado originalmente para tratar la diarrea, mejora la fibrosis pulmonar al bloquear la producción de miofibroblastos [203].

La pirfenidona y el nintedanib son dos medicamentos aprobados por la FDA para el tratamiento de la FPI. Pueden retrasar el deterioro de la función pulmonar y prolongar la supervivencia de los pacientes con FPI. Aunque el lanzamiento de pirfenidona y nintedanib ha demostrado la viabilidad del tratamiento farmacológico de la FPI, no revierten la fibrosis pulmonar y su eficacia en pacientes con FPI en fase terminal no está del todo clara. Por lo tanto, es necesario desarrollar nuevos productos contra la fibrosis pulmonar. Actualmente se desarrollan fármacos contra blancos terapéuticos específicos, que se describirán en las secciones siguientes. Además, vale la pena investigar las posibles combinaciones de fármacos para la terapia antifibrótica. Los inhibidores de puntos de control inmunitario (ICI), ya sea como agentes únicos o en regímenes combinados, han mostrado gran éxito en el tratamiento clínico [204]. Un reporte de caso indica que la adición de nintedanib al tratamiento con ICI podría prevenir la neumonitis inducida por el fármaco o la exacerbación aguda de la FPI [205].

En esta sección describimos brevemente los blancos terapéuticos actuales en ensayos clínicos y los últimos desarrollos en estudios clínicos. Resumimos a continuación los blancos terapéuticos emergentes y mecanismos representativos en el desarrollo de la FPI (Tabla 4).

El TGF-β tiene un papel importante en la patogénesis de la FPI, al estimular la activación y proliferación de los fibroblastos [206]. Tanto el mAb anti-TGF-β como el mRNA anti-TGF-β han entrado en ensayos clínicos (NCT00125385 y NCT03727802, respectivamente). Los anticuerpos monoclonales contra las integrinas que activan el TGF-β latente también han entrado en ensayos clínicos de fase II (NCT04072315 y NCT04396756), así como los inhibidores de la tirosina quinasa dirigidos al receptor del TGF-β (NCT03832946). Otros factores de crecimiento (PDGF, VEGF, FGF, EGF, CTGF) también participan en el proceso de la fibrosis pulmonar. El mAb dirigido al CTGF, Pamrevlumab, mostró beneficio en ensayos clínicos de fase II y se encuentra ahora en ensayos de fase III (NCT03955146 y NCT04419558).

Quimiocinas e interleucinas también están involucradas en el reclutamiento de células profibróticas y en la formación de un microambiente profibrótico, como discutimos en un artículo anterior [207]. Sin embargo, CCL2, una quimiocina clave para la migración e infiltración de monocitos/macrófagos, no mostró beneficio clínico en un ensayo de fase II (NCT00786201). El tratamiento con anti-IL-13 no contribuyó a la función pulmonar en pacientes con FPI (NCT02345070 y NCT01872689), o se interrumpió por falta de evidencias de eficacia (NCT01266135 y NCT01266135).

Los leucotrienos tienen efectos profibróticos, pues inducen la migración de fibroblastos, la proliferación y la síntesis de proteínas de la matriz [208]. El MN-001/Tipelukast, antagonista de los receptores de leucotrienos, está en proceso de ensayo clínico de fase II (NCT02503657).

Como mediadores proinflamatorios lipídicos, el eje ATX-LPA-LPAR y el eje SPHK1-S1P-S1PR también se han reportado como blancos en la FPI. Se ha demostrado que LPA y S1P promueven el desarrollo de fibrosis [209‒212]. El BMS-986278 (antagonista de LPA1R) ha entrado en ensayos clínicos de fase II (NCT04308681).

PTX-2, un ligando del receptor Fcγ, puede regular a la baja la actividad de monocitos y macrófagos (especialmente M2) [213]. PRM-151, una pentraxina-2 humana recombinante, ha entrado en ensayos clínicos de fase II (NCT04594707 y NCT04552899).

Múltiples vías de señalización celular tienen un papel crucial en el desarrollo de la FPI. La señalización JAK/STAT [214], la señalización de tirosina quinasa de tipo receptor/no receptor (por ejemplo, Src) [215], la señalización PI3K/Akt/mTOR [216–218) y la señalización Hedgehog (Effendi y Nagano, 2021) constituyen una compleja vía de señalización reguladora de la fibrosis. En revisiones anteriores hemos discutido estas vías de señalización [207].

Otros fármacos actualmente en ensayos clínicos se dirigen al estrés oxidativo [219], a GPR40/GPR84 [220] y a las enzimas de reticulación del colágeno [221].

Los fármacos contra la FPI en fase de ensayo clínico en años recientes y sus mecanismos de acción se resumen a continuación (Tabla 5). También se actualizan los últimos avances en los ensayos clínicos de estos fármacos.

La investigación sobre la patogenia de la FPI ha avanzado considerablemente. Tras años de estudios básicos y clínicos, nuestra imagen de la patogénesis de la FPI ha pasado de una simple inflamación a un intercambio epitelial-mesenquimal anormal y otros mecanismos patogénicos comunes. Con base en este mecanismo patológico, diversos estudios han examinado sistemáticamente las funciones clave de los fibrocitos/(mio)fibroblastos, las células epiteliales/endoteliales y la MEC en la patogénesis de la FPI. Con los avances en la comprensión del papel clave de la genética y la epigenética en la FPI, los investigadores han descubierto que un número cada vez mayor de loci genéticos y sus modificaciones aparentes se relacionan con el mantenimiento de la homeostasis pulmonar, aunque los efectos de las mutaciones genéticas y la epigenética en la FPI aún requieren más estudios.

La introducción de la pirfenidona y el nintedanib es, sin duda, un acontecimiento sensacional en el campo del tratamiento de la FPI, pero ambas presentan limitaciones importantes, como un efecto curativo insuficiente y malas propiedades farmacocinéticas. Además, es necesario seguir estudiando la terapia combinada con ellos. El número de ensayos clínicos de terapias dirigidas a citocinas, factores de crecimiento y sus vías de señalización aumenta rápidamente. Además, es necesario seguir desarrollando fármacos dirigidos a las MMP, la actividad de la telomerasa y las modificaciones epigenéticas.

Aunque la FPI es idiopática por definición, esta enfermedad letal puede dejar de ser un misterio gracias a los avances en nuestra comprensión de su patogénesis. El número de blancos terapéuticos detectados es cada vez mayor, así como el número de nuevos fármacos que entran en ensayo clínico. Los avances descritos en esta revisión muestran que en el futuro podría ser posible frenar la progresión de la FPI, prolongar la supervivencia de los pacientes con FPI y mejorar su calidad de vida.

HM contribuyó a la concepción de esta revisión y a la preparación del manuscrito, las tablas y las figuras; XW recopiló información sobre los ensayos clínicos; YL revisó tablas y figuras; YX contribuyó a la concepción, supervisión y revisión del manuscrito. Todos los autores aprobaron el artículo final y están incluidos en la declaración de intereses.

Este estudio contó con el apoyo del Departamento de Ciencia y Tecnología de la provincia de Sichuan (subvención No. 2021YJ0450 a YX) y de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (81902287 a YL, 82173280 a YX).

Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pudiera interpretarse como posible conflicto de intereses.

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Hongbo Ma, Xuyi Wu, Yi Li, Yong Xia: Research Progress in the Molecular Mechanisms, Therapeutic Targets, and Drug Development of Idiopathic Pulmonary Fibrosis. Front Pharmacol. 2022 Jul 21;13:963054 (DOI: 10.3389/fphar.2022.963054). ©2022 Los autores (traducción; nota del editorial acortada; citación cambiado del estilo Harvard al estilo Vancouver; eliminación de la numeración de los capítulos), protegido por CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.es).