P2X7 receptor (P2X7R) in Systemic Lupus Erythematosus (SLE). Exploring a novel pathogenetic pathway.

Introduction. P2X7R is an extracellular ATP-gated receptor involved in inflammatory and autoimmune processes mainly acting through NLPR3-inflammasome activation and IL-1β release, also implicated in lymphocyte proliferation and cellular apoptosis. Several observations from animal models and patient’s studies highlight a possible link between P2X7R-NLRP3 axis and Systemic Lupus Erythematosus (SLE) pathogenesis. The P2X7R-inflammasome axis in addition to the direct production of IL-1 and IL-18, indirectly mediates the release of other cytokines implicated in the pathogenesis of SLE, such as IL-6. The aim of this study was to investigate the role of P2X7R and NLRP3-inflammasome in SLE. Methods. 48 SLE patients, 16 with (SLE-S) and 32 without (SLE-NS) history of serositis, and 20 healthy control (HC) subjects matched for sex and age were enrolled. Demographic, clinical, therapeutic data and outcome measures were collected. IL-1β and IL-6 plasma levels were evaluated by ELISA. Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were isolated from venous blood by Ficoll gradient sedimentation and employed as follows: 1) evaluation of P2X7R and NLRP3 expression by RT-PCR; 2) determination of P2X7R activity as Benzoyl ATP (BzATP)-induced [Ca2+]i increments using Fura2-AM fluorescent probe; 3) isolation of monocytes/macrophages and assessment of in vitro IL-1β and IL-6 release following stimulation with lipopolysaccharide (LPS) and BzATP, either separately or in combination. Results. Plasma IL-1β levels were unmodified in SLE subjects respect to HC whereas IL-6 levels were higher in SLE than in HC, resulting significantly increased in SLE-S. Monocytes/macrophages isolated from SLE patients released lower quantities of IL-1β after stimulation with BzATP, whereas IL-6 release was significantly augmented in SLE-NS respect to both HC subjects and SLE-S after all types of stimulation. The [Ca2+]i increase following BzATP stimulation was significantly lower in PBMCs from SLE patients than in PBMCs from HC. RT-PCR showed significantly reduced P2X7R and significantly augmented NLRP3 expression in SLE patients. Conclusion. Our data indicate reduced P2X7R expression and function in SLE patients compared with HC subjects and, conversely, increased IL-6 signaling. The possible consequences of reduced P2X7R, mainly on cytokines network deregulation and lymphocyte proliferation, will be further investigated as well as the role of IL-6 as a possible therapeutic target especially in lupus serositis.

Introduzione. P2X7R è un recettore extracellulare ATP-dipendente coinvolto in processi infiammatori e autoimmuni che agiscono principalmente attraverso l'attivazione dell'inflammasoma NLRP3 e il rilascio di IL-1β, ed anche tramite processi implicati nella regolazione della proliferazione dei linfociti e nell'apoptosi cellulare. Diverse osservazioni da modelli animali e studi su paziente evidenziano un possibile collegamento tra l'asse P2X7R-NLRP3 e la patogenesi del Lupus Eritematoso Sistemico (SLE). L'asse inflammasoma-P2X7R oltre alla produzione diretta di IL-1b e IL-18, è coinvolto indirettamente nel rilascio di altre citochine implicate nella patogenesi di SLE, come IL-6. Lo scopo di questo studio è di esplorare il ruolo di P2X7R e di NLRP3- inflammasoma nel Lupus. Metodi. Sono stati arruolati 48 pazienti con SLE, 16 con (SLE-S) e 32 senza (SLE-NS) anamnesi positiva per sierosite e 20 soggetti di controllo sani (HC) abbinati per sesso ed età. Sono stati raccolti dati demografici, clinici, terapeutici e misure di outcome. I livelli plasmatici di IL-1β e IL-6 sono stati valutati mediante ELISA. Le cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) sono state isolate dal sangue venoso mediante sedimentazione a gradiente di Ficoll e impiegate come segue: 1) valutazione dell'espressione di P2X7R e NLRP3 mediante RT-PCR; 2) determinazione dell'attività P2X7R come incrementi dei livelli di Calcio intracellulare [Ca2 +]i indotti da Benzoyl ATP (BzATP) usando la sonda fluorescente Fura2-AM; 3) isolamento di monociti / macrofagi e valutazione del rilascio in vitro di IL-1β e IL-6 dopo stimolazione con lipopolisaccaride (LPS) e BzATP, separatamente o in combinazione. Risultati. I livelli plasmatici di IL-1β non sono risultati significativamente differenti nei pazienti con SLE rispetto a HC mentre i livelli di IL-6 sono risultati più elevati in SLE rispetto a HC, in modo significativo nei pazienti con storia di sierosite. Monociti / macrofagi isolati da pazienti affetti da SLE rilasciavano quantità inferiori di IL-1β dopo stimolazione con BzATP, mentre il rilascio di IL-6 è risultato significativamente aumentato in SLE-NS rispetto a entrambi i soggetti HC e SLE-S dopo tutti i tipi di stimolazione. L'aumento di [Ca2 +]i dopo stimolazione con BzATP era significativamente più basso nei PBMC di pazienti con SLE rispetto a PBMC da HC. La RT-PCR ha mostrato una riduzione significativa del P2X7R e un'espressione NLRP3 significativamente aumentata nei pazienti rispetto a HC. Conclusioni. I nostri dati indicano una ridotta espressione e funzione di P2X7R nei pazienti affetti da SLE rispetto ai soggetti HC e, al contrario, aumento della segnalazione di IL-6. Le possibili conseguenze della riduzione del P2X7R, principalmente sulla regolazione del network citochinico e sulla proliferazione dei linfociti, dovranno essere ulteriormente approfondite così come il ruolo dell'IL-6 come possibile obiettivo terapeutico, specialmente nei paziente con storia di sierosite.