Trabajos de Revisión

Facultad de Ciencias Naturales, Universidad de Oriente

Modulación de la respuesta inmune: tendencias actuales

Dra. Clara Esther Martínez Manrique

Resumen

Se hizo una revisión sobre los inmunomoduladores, su modo de acción y clasificación, asumiendo estos criterios en los adyuvantes inmunológicos. Se valoró dentro de las tendencias actuales en la inmunomodulación, la conjugación de moduladores conocidos, la obtención y aplicación de otros de orígenes naturales o provenientes del sistema inmune como las citoquinas y como novedad la aplicación de la sustancia CM-95 tratada magnéticamente. Se dieron a conocer las tecnologías utilizadas para la obtención de estas sustancias como: ADN recombinante, transfección de genes, técnicas de conjugación, así como el tratamiento magnético, entre otras. Estos enfoques nuevos han permitido disminuir la toxicidad de estas sustancias y aumentar su eficacia inmunológica, lo que posibilita establecer el balance entre eficacia e inocuidad de acuerdo con las normas establecidas para sus aplicaciones en la terapia de enfermedades o profilaxis, en la obtención de vacunas humanas y veterinarias de nueva generación y sueros inmunes.

Palabras clave: Inmunomoduladores, adyuvantes inmunológicos, clasificación, seguridad, sustancias del sistema inmune, sustancias naturales, CM-95 tratada magnéticamente.

 

Las sustancias inmunomoduladoras tienen la capacidad de modular la respuesta inmune por un proceso de estimulación o supresión de esta;¹ dentro de las cuales, a los inmunopotenciadores se les atribuyen funciones importantes en las inmunodeficiencias de algunos tipos de infecciones virales y bacterianas, y en especial en el tratamiento del cáncer cuando las radiaciones y los medicamentos anticancerosos rompen el equilibrio del sistema inmune. Estos agentes, generalmente, son combinados con la quimioterapia y radioterapia o después de esta, denominándosele al tratamiento inmunoquimioterapia.²

Entre los usos mencionados se une la posibilidad de potenciar la inmunogenicidad de vacunas con antígenos sintéticos, incluidos dentro de las vacunas de nueva generación, así como para la inmunización experimental en la obtención de antisueros policlonales y anticuerpos monoclonales.³ En este último caso a los inmunopotenciadores se les denomina adyuvantes inmunológicos. Es por ello que dentro de la Inmunología Experimental se incluyen las investigaciones hacia la búsqueda y evaluación de nuevas sustancias con actividad inmunomoduladora y con mayor fuerza hacia la inmunopotenciación, o sea, hacia la estimulación de la respuesta inmune.

 Los inmunomoduladores actúan a diferentes niveles del sistema inmune, por la necesidad de desarrollar agentes que puedan inhibir o intensificar selectivamente poblaciones o subpoblaciones de células para la respuesta inmune como: linfocitos, macrófagos, neutrófilos células asesinas NK; citotóxicas (CTL), o la producción de mediadores solubles como las citoquinas.^2,4

Los inmunomoduladores en sus mecanismos de acción pueden actuar de forma específica o inespecífica:

Inmunomoduladores de acción inespecífica

Son agentes que logran una estimulación o supresión de la respuesta inmune sin que la actividad de las células estimuladas vaya dirigida hacia un antígeno determinado. Se diferencian en 3 tipos según su acción;^1,4 los que actúan sobre el sistema inmune normal (Tipo I); los que actúan sobre el sistema inmune inmunodeprimido (Tipo II.); los que actúan sobre el sistema inmune funcionalmente normal e inmunodeprimido (Tipo III).

Inmunomoduladores de acción específica

Logran su acción sobre células del sistema inmune, por la presencia de un antígeno o inmunógeno dado, por lo que hay especificidad selectiva en la acción de estas células para producir una respuesta inmune. La inmunomodulación es selectiva cuando hay estimulación y su resultado significa una inmunorreacción hacia un antígeno o varios, como es el caso de los adyuvantes inmunológicos o las vacunas terapéuticas.^1,4,5

Tipos de inmunomoduladores. Acción terapéutica

Bacilo Calmette Guering (BCG): posee acción específica e Inespecífica, activa macrófagos, células T, y la producción de interleuquina 2 (IL-2). Se aplica en la vacuna terapéutica contra el cáncer de vejiga, ovario, colon, y melanomas.^6-9

Levamisol: actúa de forma inespecífica, es capaz de restaurar la respuesta inmune humoral y celular. Se aplica fundamentalmente en inmunodeficiencias producidas por helmintos y protozoos.

Dipéptido murámico (MDP): su modo de acción puede ser específico e inespecífico. Estimula la respuesta inmune humoral y celular, con acción antitumorales utilizado en tratamientos del cáncer e infecciones bacterianas.⁵

Glucanos (hongos) y polisacáridos de algas: su acción puede ser inespecífica y específica. Estimula la respuesta inmune humoral y celular, las células del sistema retículo endotelial. Los polisacáridos de algas se han ensayado en aplicaciones para la terapia tumoral en oncogénesis virales y metástasis.⁵

Hormonas tímicas, timosina y timopoyetina: su acción es Inespecífica, permiten la diferenciación y maduración de linfocitos T y estimulan la inmunidad celular. Son efectivas en la terapia de inmunodeficiencias de células T.^4,10

Proteínas del complemento (globulinas): son capaces de actuar por vía inespecífica y específica. Fundamentalmente activan la respuesta humoral. Se usan en la terapia de hipoganmaglobulinemias y anemias.⁴

Citoquinas: interleuquina 1(IL-1); interferón gamma (INF g), interleuquina 2

(IL-2), interleuquina 5 (IL-5); factor de necrosis tumoral alfa (FNTa); interleuquina 18 (IL-18); factor de transferencia, y factor de crecimiento y diferenciación granulocito – macrófago (GM-CSF), Interleuquina 12 ( IL-12 ): estos actúan de forma inespecífica en sentido general, pero muchas pueden actuar de forma específca. Capaces de regular y activar la respuesta inmune humoral y celular. Son utilizadas en la terapia de inmunodeficiencias, cáncer, hepatitis y en la recuperación hematopoyética.^10-12

Lectinas, concavalina A y fitohemaglutininas (PHA): su acción es Inespecífica con efectos mitógenos en linfocitos, por lo que son utilizados en ensayos para la activación de estas células en ensayos de proliferación.

Lipopolisacárido bacteriano (LPS): pueden actuar por vía inespecífica y específica, son activadores de linfocitos, macrófagos y TNFa. Se han ensayado en la terapia experimental de inmunodeficiencias.¹⁰

Lectina (Mistetloe) de origen vegetal: su modo de acción es inespecífico, siendo capaz de activar las células natural killer (NK); macrófagos; PMN; FNT; INFg; IL-1 e 1L-6. Se han realizado ensayos para la terapia del cáncer.^13,14

Adyuvantes inmunológicos. Clasificación

Estas sustancias han sido utilizadas por más de 70 años para aumentar la respuesta inmune específica;⁵ por tanto, se incluyen dentro de la modulación selectiva para la inmunopotenciación, como un caso particular dentro de la inmunomodulación. La definición más amplia del término adyuvante inmunológico se deriva del vocablo latino adyuvare, que significa ayudar. La calidad inmunológica de biológicos, como antisueros policlonales, vacunas, entre otros, o el logro de la inmunoestimulación efectiva dependen del uso de adyuvantes inmunológicos. Estas sustancias por definición son preparados químicos o biológicos, que incorporados junto al antígeno en un organismo dado (vertebrados) hacen más efectiva la respuesta inmune, lo que significa un ahorro de tiempo y antígeno y esta es más rápida, fuerte y duradera. Se ha comprobado que los adyuvantes inmunológicos desempeñañan un papel muy importante en los procesos de inducción y activación de la respuesta inmune, al producir el reclutamiento y activación de células accesorias y la inducción de coestimuladores de la respuesta inmune.¹⁰

La clasificación más general de los adyuvantes inmunológicos fue planteada por Vanselón,⁹ la cual está argumentada de la forma siguiente:

Sustancias biológicas: microorganismos y sus productos como las micobacterias de la tuberculosis incorporadas al Adyuvante Completo de Freund (AFC), o mezcla de toxinas bacterianas usualmente derivadas de estreptococos, serratias, viruses, saponinas, vitamina A, vitamina E, lanolina, etc.

Productos químicamente definidos de hongos, bacterias y algas: dipéptido murámico (MDP), trehalosa dimicolato (TDM), proteína P40 asociada al peptidoglicano de la pared bacteriana, lípido A, lipopolisacárido (LPS) proveniente de bacterias gramnegativas, glucanos de hongos y polisacáridos de algas.

Productos biológicos del sistema inmune: citoquinas (IL-2, INFg ).

Productos sintéticos análogos a los productos biológicos: componentes de paredes bacterianas.

Preparaciones químicas: compuestos del aluminio. Al (OH)₃; Al₂ (SO₄)_3; Ca₃ (PO₄)₂;

K₂ PO4; sulfato de dextrano y liposomas; solución de sales de NaCl tratada magnéticamente (CM-95 ).

Mecanismos de acción de los adyuvantes inmunológicos

La heterogeneidad de los compuestos químicos y biológicos que forman parte de los adyuvantes inmunológicos, pueden explicar los mecanismos de acción y efectos diferenciados que poseen estas sustancias. Se incluyen los que causan depósito en el sitio de inyección, al insolubilizarse el antígeno van liberando este lentamente, producen reclutamiento de células inmunocompetentes en el sitio de inoculación y pueden producir granulomas macrofágicos, como por ejemplo compuestos minerales del aluminio. También están los adyuvantes basados en aceites, como el adyuvante completo de Freund (ACF) e incompleto (AFI) y polímeros sintéticos biodegradables. Otros son los transportadores de antígeno hasta las células inmunocompetentes (liposomas, proteoliposomas, surfactantes, polímeros no iónicos) y los de acción inmunoestimulante como: ACF, MPD, LPS, lípido A, MPL, Citoquinas, Proteosomas.^5,9

A partir de la clasificación registrada por Vanselón⁹ se han planteado otros enfoques a la clasificación de los adyuvantes inmunológicos.

Audivert y otros¹⁵ identificaron 3 fuentes fundamentales de inmunoadyuvantes como son vegetales, donde incluyen las saponinas o extractos de glucanos; los bacterianos como fosforil lípido A, trehalosa dimcolato, toxina colérica; lipopolisacáridos o sus derivados, y las fuentes químicas como el hidróxido de aluminio, surfactantes, emulsiones, micropartículas y macropartículas y un cuarto grupo que contiene las citoquinas como el INFg o GM-CSF y las hormonas.

Por su parte Klein y otros,¹⁶ plantearon sus consideraciones dividiendo los adyuvantes inmunológicos en oleosos, sales minerales, polímeros sintéticos, liposomas y sustancias naturales. Salager¹⁷ profundizó sobre los adyuvantes oleosos que forman emulsiones, incluidos en estos los surfactantes y su modo de acción.

En sentido general se ha aceptado la base de clasificación planteada desde 1989 por Vanselón, la que en su concepción no ha cambiado, a pesar de los nuevos enfoques referidos en toda la década de los noventa. Pero se han intensificado los estudios para el uso de cada tipo de adyuvante en vacunas humanas y veterinarias (Maham SM, Kimbula D, Burnidge MJ, Barbel AF. The inactivated Cowdria rumiantium vaccine for heart water protects against heterologous strains and against laboratory and field tick challenger vaccine; 1998).¹⁸

Seguridad de los adyuvantes inmunológicos

Se han considerado nuevos criterios para establecer la seguridad de los adyuvantes inmunológicos, aunque en ningún caso estas sustancias cumplen totalmente con estos, los que se señalan a continuación: deben ser químicamente definidos, capaces de inducir respuesta inmune protectora con antígenos débiles; producir efectos con dosis bajas (pocas inyecciones), efectivo en niños pequeños y recién nacidos, capaces de producir respuesta inmune persistente y de alta afinidad con anticuerpos de la clase IgG; atóxicos (inocuos), seguros y biodegradables.

Uno de los aspectos que no se ha cumplido en la seguridad de los adyuvantes inmunológicos es la inocuidad, porque casi todos los que son efectivos para lograr buenas respuestas inmunológicas como preámbulo para su uso en la obtención de los inmunobiológicos, son tóxicos en alguna de sus acciones. Teniendo en cuenta estos aspectos, es preciso que para la evaluación de los adyuvantes inmunológicos se incluyan los estudios toxicológicos e inmunotoxicológicos preclínicos (Batista DA, Pascual JR. Adyuvantes vacunales Evaluación preclínica inmunotoxicológica. Toxicología Regulatoria. X Congreso Latinoamericano de Toxicología. Palacio de las Convenciones. Habana. Cuba. 24-27 Nov. Libro Resumen. 1998. p.191-8) (Infante J. Evaluación fármaco toxicológica preclínica de la vacuna VA-MENGO BC. Tesis Doctoral. Instituto Finlay. 2000).

Nuevas tendencias en la inmunomodulación

Las tendencias actuales están más dirigidas a la investigación de inmunomoduladores que están presentes en la sangre o tejido linfoide, quienes aportan las células o sus productos. Sus funciones propician la modulación de la respuesta inmune en vertebrados y dentro de ellos el hombre, así como de otras sustancias de origen natural que hagan estas funciones. De esta manera se logran respuestas específicas e inespecíficas, pero sin reacciones adversas.

En la década de los noventa se intensificó la obtención de diversos productos del sistema inmune para la inmunoterapia de enfermedades infecciosas y el cáncer entre otras, con el uso de nuevas tecnologías como el ADN recombinante. Para ello se han clonado genes que codifican la síntesis de citoquinas. También se ha desarrollado la modificación genética de linfocitos infiltrantes de melanomas, al transferirle genes de la IL-2 provenientes de linfocitos T humanos, para desarrollar la terapia génica en pacientes con este tipo de cáncer. Por otro lado, se le han transferido genes del factor de necrosis tumoral (TNF) de macrófagos a células tumorales del melanoma TLLs, por su actividad inmunomoduladora cuando está en concentraciones bajas.¹⁰

Diferentes científicos han trabajado en la modificación de membranas celulares de tejido tumoral humano, al hacer la transfección de moléculas coestimuladoras en células tumorales como: B7-1 y B7-2. Esto ha conducido a la proliferación de células T y a la protección inmunológica contra el cáncer.^19,20

Para vacunas terapéuticas se han utilizado anticuerpos monoclonales (AcM) anti idiotipos, quienes compiten con los antígenos tumorales y se ha aplicado la tecnología de fusión celular para la obtención de estas biomoléculas. Se han hecho investigaciones con AcM quiméricos (ratas/humanos) para aumentar la eficiencia en el tratamiento de sepsis, para controlar procesos inflamatorios y en rechazos de órganos trasplantados.²¹

 No se han perdido las esperanzas en el uso de inmunomoduladores conjugados, Azuma³ demostró la potenciación de los mecanismos de defensa del hospedero contra infecciones, al utilizar citoquinas unidas al derivado del N-acetil muramil L-alanina D isoglutamina lisina (MDP) en ratones y humanos. Se refirió el desarrollo de una vacuna terapéutica con epítopes para contrarrestar procesos alérgicos. Recientes estudios demostraron que varias combinaciones para el tratamiento clínico con TNFa, G- GSF,

INF g , IL-2 y factor de transferencia aumenta la citotoxicidad de leucocitos y también la apoptosis de células tumorales.¹¹

Una tendencia moderna para la adyuvación es la obtención de vacunas conjugadas a partir de polisacáridos capsulares de neumococos y meningococos. También se han desarrollado estrategias para utilizar proteínas antigénicas existentes en el toxoide tetánico (TT), diftérico (TD) y pertusis (PT) por acoplamiento covalente de estas proteínas con los polisacáridos de Haemophylus influenzae tipo b (Hib) y de neumococos de 7 tipos. Se ha logrado obtener una respuesta de tipo T-dependiente, lo que constituye una nueva estrategia para el desarrollo de una vacuna potente, económica y segura al combinar difteria tétanos, pertusis Hib y neumococos.⁵

También se han desarrollado otras experiencias encapsulando vacunas compuestas de un polisacárido capsular de Haemophylus influenzae (Hib) y toxoide tetánico (TT) en microesferas de PGLA. Smith Klene preparó una formulación de vacuna conjugada fusionando la proteína D de Haemophylus influenzae con la proteína HPV 16 asociada al papiloma virus (HPV) y adyuvada en monofosforil lípido A (MPL) y el compuesto QS- 21, aislado de Quillaja saponina, en diferentes vehículos (con liposomas, emulsiones de aceite y agua o sales de aluminio), para la terapia del cáncer cervical asociado al HPV. Se obtuvieron buenos resultados en la respuesta de anticuerpos IgG1, acción linfoproliferativa y respuesta de linfocitos citotóxicos (CTL), lo que condujo a la regresión de lesiones pre-establecidas del tumor en ratones.²² Se han utilizado otras combinaciones de adyuvantes como QS-21 y MPL para vacunas con péptidos tumoroespecíficos,¹² o con proteínas recombinantes del HIV.^{23, 24}

El desarrollo de vacunas mucosales ha exigido la búsqueda de adyuvantes que logren elevar la respuesta humoral de anticuerpos IgA secretores. Este propósito se ha logrado con el uso de la toxina colérica (TC) y la endotoxina de Escherichia coli (LT), a partir de bacterias mutantes con reducida toxicidad.²³ Las vacunas de ADN constituyen una de las tendencias en este campo, con la inyección de plásmidos de ADN que codifican antígenos para inducir respuesta inmune específica a estos; siendo la base de nuevas vacunas.²⁵ Una modalidad de estos biológicos es el atrapamiento de los plásmidos en microagregados para inducir inmunidad mucosal, así como la electroporación in vivo para introducir el ADN.²⁶

Se ha encontrado que el ADN por sí mismo tiene actividad adyuvante a través de la región motivo PG, propiedad que ha sido utilizada para modular el ADN²⁷ y adyuvar vacunas proteicas.²⁸ La construcción de adyuvantes genéticos donde se insertan genes de citoquinas en los plásmidos de ADN, también es una alternativa para modular la respuesta inmune en vacunas de ADN, porque logra aumentar su inmunogenicidad.²⁹

Recientes investigaciones en este campo han desarrollado el uso de citoquinas, quimoquinas y moléculas coestimuladoras como adyuvantes genéticos para vacunas de ADN. En este caso se han expresado genes de estas biomoléculas en plásmidos de ADN, escogiéndose aquellas citoquinas que inducen respuestas Th1 o Th2.²⁵

A pesar de la larga historia y avances en este campo, aun son pobres las investigaciones relacionadas con el uso del campo magnético para lograr la inmunomodulación, Martínez y otros (Martínez CE, Cano B, Cobas G, Pérez I, Hurtado A, Correa M. Solución adyuvante. Patente Cubana 22583. 1999, julio 14)^30,31 reportaron el uso de la solución de sales CM-95 tratada magnéticamente como inmunopotenciador (adyuvante inmunológico) para la obtención de sueros antibacterianos en ratones Balb/c y conejos Nueva Zelanda blancos. Ellos obtuvieron títulos de anticuerpos superiores a los obtenidos con el uso del adyuvante de Freund e hidróxido de aluminio. A la vez encontraron inocuidad en su acción biológica, al estimular la proliferación de células inmunocompetentes al nivel de los órganos del sistema inmune. No se observaron respuestas inflamatorias locales, porque no se forman granulomas macrofágicos en el sitio de inoculación, como sí sucede con la mayoría de los adyuvantes que hoy se comercializan.

 La sustancia tratada magnéticamente, inoculada sin antígenos en animales de laboratorio, logra estimular la respuesta inmune innata, por tanto posee acción inespecífica; entre sus efectos, activa macrófagos. En su acción específica es capaz también de activar macrófagos, de inducir la proliferación de linfocitos y la producción de citocinas como el INFg; por lo que, induce un patrón preferencial hacia la respuesta Th1, propio de un mecanismo de acción hacia la inmunidad celular. Estos efectos suceden sin producir efectos tóxicos e inmunotóxicos en los animales tratados con esta. Los resultados obtenidos sugieren su posible uso en preparados vacunales especiales o en la terapia de enfermedades, como una nueva alternativa en la inmunomodulación.

A manera de conclusión, se pueden precisar los avances obtenidos en este campo, ha sido posible demostrar la eficacia de los inmunomoduladores obtenidos a partir de sustancias naturales, productos del sistema inmune, la combinación de otros conocidos y el estudio de nuevas sustancias. Estas han ido sustituyendo las que no cumplen con las exigencias de seguridad y a su vez de eficacia inmunológica, sobretodo, en la estimulación de las respuestas celulares para lograr el balance entre estos 2 parámetros. Sin embargo, existen nuevos retos, se debe seguir trabajando en el establecimiento de líneas generales para la evaluación de estas sustancias, con propuestas de baterías de ensayos. En lo particular, estas deben adaptarse al uso propuesto como inmunomodulador, donde de rigor se incluyan estudios toxicológicos; inmunotoxicológicos y genotóxicos (Batista DA, Pascual JR. Adyuvantes vacunales Evaluación preclínica inmunotoxicológica. Toxicología Regulatoria. X Congreso Latinoamericano de Toxicología. Palacio de las Convenciones. Habana. Cuba. 24-27 Nov. Libro Resumen. 1998. p.191-8) (Infante J. Evaluación fármaco toxicológica preclínica de la vacuna VA-MENGO BC. Tesis Doctoral. Instituto Finlay. 2000).

Se debe tener en cuenta que las sustancias propuestas como inmunopotenciadores puedan facilitar el desarrollo de una respuesta inmune eficaz. A la vez, cuando estas se introducen en el organismo, deben ser capaces de interactuar con la compleja red del sistema inmune (células de diferentes tipos y orígenes, mediadores solubles, receptores de membrana, coestimuladores), que actúan de forma armónica y regulada.¹⁰ Por ello hay que estudiar la posible aparición de efectos indeseables, como la inhibición de alguna rama o vía importante del sistema, la generación de reacciones autoinmunes, o el desarrollo de la hipersensibilidad inmediata, entre otras (Batista DA, Pascual JR. Adyuvantes vacunales Evaluación preclínica inmunotoxicológica. Toxicología Regulatoria. X Congreso Latinoamericano de Toxicología. Palacio de las Convenciones. Habana. Cuba. 24-27 Nov. Libro Resumen. 1998. p.191-8) (Infante J. Evaluación fármaco toxicológica preclínica de la vacuna VA-MENGO BC. Tesis Doctoral. Instituto Finlay. 2000).

Cuando en una sustancia es demostrada su acción sobre la respuesta inmune y a la vez su inocuidad, se puede cumplir con el balance entre eficacia y seguridad como lo exigen las normas actuales para el uso de un inmunomodulador, en humanos o en animales.

Modulation of the immune response: current trends

Summary

A review of immunomodulators, their mode of action and classification was made, assuming these criteria in the immunological adjuvants. The conjugation of known modulators, the obtention and application of other of natural origin or from the immune system, such as cytokines, and the application of the magnetically treated CM-95 substance as a novelty were assessed among the present trends in immunomodulation. The technologies used for the obtention of these substances, such as recombinant DNA, transfection of genes, conjugation techniques, and magnetic treatment, among others, were made known. These new approaches have allowed to reduce the toxicity of these substances and increase their immunological efficiency, allowing to establish a balance between efficacy and innocuousness, according to the norms established for  their application in the therapy of diseases or prophylaxis, and in the obtention of human and veterinary vaccines of new generation and immune sera.

Key words: Immunomodulators, immunological adjuvants, classification, safety, immune system substances, natural substances, magnetically treated CM-95.

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Recibido: 10 de mayo de 2006.  Aprobado: 20 de junio de 2006. 
Dra. Clara Esther Martínez Manrique. Centro de Estudios de Biotecnología Industrial, Facultad de Ciencias Naturales, Universidad de Oriente. PO Box 4011, CP 90 400, Teléfonos: 53 22 632095, Fax: [phone] Santiago de Cuba, Cuba. Correo electrónico: [e-mail]