Defectos en la fagocitosis. Aspectos clínicos, moleculares y terapéuticos

Lic. Yanelkys Cos Padrón, Lic. Isabel Torres Leyva, Dra. Vianed Marsán Suárez y Dra. Consuelo Macías Abraham

Resumen

Se realiza una revisión sobre los defectos presentes en la función de los fagocitos que provocan trastornos inmunitarios. Se exponen las características clínicas, moleculares e inmunológicas que caracterizan a cada desorden fagocítico, así como los métodos de laboratorio utilizados para el diagnóstico de estos. Se hace referencia a los tratamientos terapéuticos efectivos que eliminan o atenúan las manifestaciones clínicas de cada defecto de la fagocitosis estudiado.

La integridad del sistema inmune es fundamental para la defensa contra organismos infecciosos y por lo tanto, para la supervivencia de todos los individuos. Los defectos de uno o más componentes del sistema inmunitario pueden provocar enfermedades graves que se denominan inmunodeficiencias, las cuales son muy heterogéneas tanto clínica como anatomopatológicamente. Las respuestas inmunitarias deficientes son el resultado de alteraciones de la inmunidad específica o de la inmunidad innata. Esta última está mediada principalmente por los fagocitos y el complemento que constituyen la primera línea de defensa frente a organismos infecciosos, aunque también participan activamente en las fases efectoras de la inmunidad específica. En la actualidad los conocimientos relacionados con la morfología y la función de los fagocitos han aumentado enormemente en relación con las décadas pasadas. Esto proporciona la comprensión de algunas raras inmunodeficiencias hereditarias por separado, que afectan a cada estado funcional de los fagocitos polimorfonucleares, así como al funcionamiento del sistema inmunológico como un todo.1

Además de la neutropenia congénita, la cual tiene causas severas, existen defectos hereditarios que afectan la función de los leucocitos polimorfonucleares neutrófilos. La función de los fagocitos depende del movimiento de estos en respuesta a estímulos quimiotácticos, de la adhesión, endocitosis, destrucción y eliminación de partículas ingeridas. La movilidad depende de la integridad del citoesqueleto y del sistema contráctil. Por otro lado, el proceso de endocitosis depende de la expresión de determinados receptores de membrana, así como de la fluidez de esta.2,3 Muchos de los defectos presentes en los fagocitos llevan casi invariablemente a infecciones agudas severas recurrentes, que en algunos casos pueden llegar a ser mortales para el individuo.

Clasificación de los síndromes fagocíticos de acuerdo al defecto funcional que los caracteriza

1. Neutropenias congénitas:
1.1 Neutropenia congénita severa.
1.2 Neutropenia cíclica.

3. Defectos en la destrucción microbial:
3.1 Enfermedad granulomatosa crónica.
3.2 Deficiencia de glucosa 6 fosfato deshidrogenada neutrofílica.
3.3 Deficiencia de mieloperoxidasa.

1.1 Neutropenia congénita severa:

La neutropenia congénita severa (NCS) fue descrita originalmente como un desorden autosómico recesivo, sin embargo, estudios actuales han definido esta enfermedad como un trastorno autosómico dominante, donde el contenido absoluto de neutrófilos es menor que el 0,5x109/L y puede durar meses o años.4 Está caracterizada por la disminución selectiva del nivel de neutrófilos circulantes en sangre periférica, por infecciones severas recurrentes, evolución a leucemia mieloide aguda y por la detención de la maduración de células progenitoras mieloides en el estado promielocito-mielocito del proceso de diferenciación en la médula ósea (MO). Estudios celulares y moleculares revelan un deterioro de las características proliferativas y una aceleración de la apoptosis de células progenitoras de la MO. La NCS puede ser causada por defectos congénitos de la MO o por desórdenes intrínsecos y adquiridos. Este trastorno se debe a mutaciones heterogéneas en el gen ELA2 que codifica para la elastasa neutrofílica. Esta proteína es una proteasa sérica localizada en los gránulos de los neutrófilos y monocitos. Las mutaciones observadas en este síndrome se localizan primeramente alrededor de los sitios de glicosilación de la proteína y consisten en sustituciones de aminoácidos, deleciones dentro de la estructura del gen, así como donaciones e inserciones de nuevos residuos de aminoácidos. Estas mutaciones tienen efectos variables en la actividad proteolítica, lo que elimina la posibilidad de que el desarrollo de enfermedades sea producto de haploinsuficiencias.5,6

Algunos pacientes con NCS desarrollan leucemia mieloide aguda (LMA), la cual se debe a mutaciones en el receptor para el factor estimulador de colonia granulocítica (G-CSF), donde se trunca la región citoplasmática C-terminal que es crucial para el proceso de maduración y se traduce en una respuesta de desarrollo hiperproliferativo. La forma mutante confiere resistencia a la apoptosis y prolonga la supervivencia celular a través de un mecanismo relacionado con el Akt. La expresión del receptor G-CSF mutante induce la activación de Akt y prolonga la fosforilación de la proteína pro-apoptótica Bad, lo que provoca un aumento de la supervivencia celular. La supervivencia celular prolongada concede el tiempo suficiente para la adquisición de eventos oncogénicos adicionales, que pueden representar un mecanismo importante mediante el cual las mutaciones del receptor contribuyen a la leucemogénesis.7

Esta enfermedad es tratada con el factor estimulador de colonia granulocítico utilizando una dosis farmacológica de 0,8-70 mg/Kg/día, que se administra diariamente o en días alternos. Esto provoca, en la mayoría de los pacientes, un incremento del contenido absoluto de neutrófilos por encima de 3,70x109/L y la disminución de infecciones principalmente otitis, estomatitis y neumonía.2

1.2 Neutropenia cíclica:

La NC es tratada de forma efectiva con el factor estimulador de colonia granulocítica (G-CSF), y usualmente utiliza una dosis de 1-5mg/Kg/día (dosis media 2,5mg/Kg/día) por vía intravenosa o subcutánea. A largo plazo, la administración diaria o en días alternos de este factor reduce los eventos de fiebre, las úlceras y otros procesos inflamatorios asociados con la enfermedad. Ninguno de estos pacientes desarrollan LMA.2,8

Para el diagnóstico de la NCS y la NC se utilizan el hemograma con diferencial y el medulograma, en algunos casos.

2. Defectos en la movilidad

2.1 Déficit de adhesión leucocitaria:

El déficit de adhesión leucocitaria (LAD) es un defecto de la inmunidad del hospedero contra el ataque de bacterias, hongos y otros microorganismos como resultado de una deficiente movilidad, adhesión, invasión y endocitosis de los leucocitos en los sitios de infección.10,11 El déficit de adhesión leucocitaria tipo1 (LAD-1) es una inmunodeficiencia primaria autosómica recesiva cuya expresión fenotípica es variable. La base molecular de esta enfermedad radica en la expresión deficiente o ausente de las integrinas b2 o de la familia de glicoproteínas CD11/CD18. Estas proteínas participan en la adhesión de los leucocitos a otras células y en la fagocitosis de partículas recubiertas de complemento. LAD-1 es causado por mutaciones en el gen localizado en el cromosoma 21, que codifica para la subunidad b de las integrinas b2 y puede dar como resultado la disminución de la transcripción o la obtención de un transcripto aberrante. Estas mutaciones impiden la formación del heterodímero CD11/CD18 y su expresión en la superficie. 10-14 Los pacientes con LAD-1 usualmente padecen de infecciones agudas recurrentes bacterianas y fúngicas de piel y mucosas, peridiontitis y fístulas perianales o intestinales. En los casos severos aparecen otras manifestaciones como: onfalitis, retardo de la caída del cordón umbilical, sepsis generalizada y leucocitosis masiva (por encima de 100 000 mm3). 2,13,15

A través de la técnica de la ventana cutánea se observa una disminución marcada de la marginación en ambos síndromes. La microscopia intravital muestra que el defecto básico de LAD-2 radica en el rodamiento, mientras que en LAD-1 aparecen defectos en la adhesión y la transmigración. La forma severa de LAD provoca la muerte en muchos casos. El transplante alogénico de MO es la única vía de curación y finalmente estos pacientes son candidatos a la terapia génica específica. En algunos estudios, el tratamiento con L- fucosa produjo una respuesta molecular y clínica favorable.11,16,22

2.2 Síndrome de Chediak-Higashi:

El síndrome de Chediak-Higashi (CHS) es un trastorno raro autosómico recesivo que afecta múltiples sistemas del organismo. 23,24 Es una inmunodeficiencia primaria que es letal durante las primeras décadas de vida del paciente. Este trastorno se debe a una anomalía celular generalizada que provoca un aumento de la fusión de gránulos citoplasmáticos y la presencia de grandes lisosomas en los granulocitos y otros tipos celulares. Estos gránulos son mieloperoxidasa positiva y además contienen enzimas lisosomales. En las células de pacientes con CHS aparece un defecto en el transporte vesicular hacia y desde los lisosomas y endosomas, así como alteraciones en la distribución de las proteínas entre estos compartimentos subcelulares. Los lisosomas gigantes hallados en los neutrófilos se forman durante la maduración de estas células a partir de precursores mieloides. Algunos de estos precursores mueren prematuramente dando lugar a una leucopenia moderada. Los neutrófilos que sobreviven pueden contener enzimas lisosomales en bajas concentraciones, que funcionan normalmente en la destrucción de los microorganismos. Estas células también presentan defectos en la quimiotaxis y en la fagocitosis que contribuye aún más a la actividad microbicida defectuosa, además de un mal funcionamiento de las células NK. 25 El síndrome es causado por mutaciones en el gen CHS localizado en el cromosoma 1 que codifica para una proteína que regula el tráfico intracelular de proteínas. Las manifestaciones clínicas que aparecen en los pacientes que padecen esta enfermedad son: infecciones recurrentes por bacterias piógenas, albinismo oculocutáneo, tendencia a sangramientos prolongados, neuropatías periféricas e infiltración de varios órganos por linfocitos no neoplásicos.23-27

A través del frotis sanguíneo se observan los gránulos gigantes en los glóbulos blancos, los cuales son positivos con tinción de peroxidasa. En el hemograma completo se pueden observar niveles bajos de plaquetas y de glóbulos blancos. Las pruebas inmunológicas como la de la ventana cutánea, la exploración de la quimiotaxis del neutrófilo a través de la cámara de Boyden y el método en soporte de agarosa, se utilizan para el diagnóstico de esta enfermedad.25 El trasplante de MO ha sido el tratamiento correctivo de este trastorno, el cual alivia los defectos inmunes y la fase acelerada de la enfermedad, pero no inhibe el desarrollo de desórdenes neurológicos.23,24

2.3 Síndrome de hiperinmunoglogulina E:

No existe cura conocida para esta enfermedad, por lo que el objetivo del tratamiento es el control de las infecciones. Altas dosis de gammaglobulina intravenosa son efectivas para la dermatitis atópica, el eczema severo, además de disminuir la elevada producción de IgE.28,31 Se ha demostrado que la terapia con interferón a2b es un tratamiento alternativo para disminuir la inflamación dérmica, así como para reducir la concentración de IgE en suero.32 El trasplante de MO no es recomendable para el tratamiento de este síndrome.33

2.4 Síndrome de Shwachman-Diamond:

El síndrome de Shwachman-Diamond, descrito desde hace 40 años, es una inmunodeficiencia primaria autosómica recesiva multisistémica que posee fenotipos clínicos extremadamente heterogéneos; muestra un amplio rango de anormalidades y síntomas. Este trastorno se manifiesta usualmente en niños y se caracteriza principalmente por insuficiencia pancreática exocrina asociada con complicaciones hematológicas, trastornos inmunológicos y esqueléticos (retardo en el crecimiento). Otras manifestaciones clínicas que se presentan en esta enfermedad incluyen la desosificación metafiseal, la displasia epifiseal, enfermedades hepáticas, problemas en los conductos renales, diabetes mellitus insulino dependiente, retardo psicomotor e infecciones virales y bacterianas. Dentro de las complicaciones hematológicas presentes se pueden mencionar la neutropenia, la anemia, elevados niveles de hemoglobina fetal (HbF), trombocitopenia y otros síndromes asociados con problemas constitucionales de la MO. El principal problema hematológico de esta enfermedad consiste en el desarrollo de LMA. 34,35 El trastorno inmunológico fagocítico asociado con esta enfermedad se caracteriza por la disminución significativa de la movilidad y la quimiotaxis de neutrófilos, que resulta el principal componente inmunológico que caracteriza al síndrome de Shwachman-Diamond, y puede contribuir a aumentar la vulnerabilidad de estos pacientes a padecer diferentes infecciones frecuentes.36 En estudios realizados se asoció este síndrome con mutaciones en un gen no caracterizado llamado SBDS, el cual tiene un transcripto de 1.6Kba que codifica para una proteína de 250 aminoácidos, que es miembro de una familia de proteínas altamente conservadas cuya función es desconocida. La presencia de un gran número de mutaciones diferentes es lo que ha sugerido la heterogeneidad de la enfermedad, asociado con haplotipos en una región determinada del gen.37

Para el diagnóstico de esta enfermedad se utiliza el hemograma con diferencial y el método en soporte de agarosa. La disminución de la función quimiotáctica del neutrófilo está vinculado con un defecto celular del citoesqueleto (y quizás con la secreción celular y función de los condrocitos). El litio es capaz de inducir la leucocitosis y la regulación de la función leucocitaria por modulación del sistema microtubular. La dosis terapéutica de litio permite normalizar la función quimiotáctica del neutrófilo mediada por el citoesqueleto, sin la presencia de efectos secundarios. 38 El trasplante alogénico de MO ha sido utilizado como tratamiento terapéutico para los pacientes que padecen de este síndrome con serios trastornos hematológicos.

2.5 Deficiencia gránulo específica:

3. Defecto en la destrucción microbial

3.1 Enfermedad granulomatosa crónica:

La enfermedad granulomatosa crónica (EGC) es una inmunodeficiencia primaria rara, donde 2/3 de los casos muestran un patrón de herencia recesiva ligado al cromosoma X y los casos restantes son autosómicos recesivos. Se debe a un defecto en la producción del anión superóxido, un intermediario reactivo del oxígeno, que representa un mecanismo microbicida fundamental de los fagocitos. La generación de superóxido está mediada por un complejo enzimático multicomponente denominado nicotinamina adenina dinucleótido fosfato (NADPH)-oxidasa localizado en la membrana plasmática de los leucocitos. Este complejo enzimático activado cataliza la reducción de un electrón de oxígeno (O2) para formar el anión superóxido (O2-). La unidad enzimática de NADPH-oxidasa está constituida por una proteína de membrana llamada citocromo b558, y la mayor parte de los casos de EGC se deben a mutaciones en el gen que codifica para esta proteína. El gen se localiza en el locus p21 del cromosoma X que puede estar ausente, truncado o mutado, de tal forma que el ADN no se transcribe o el ARN formado es inestable. La enfermedad se caracteriza por infecciones bacterianas y fúngicas recurrentes, habitualmente en las primeras etapas de la infancia. Generalmente las infecciones no son controladas por la invasión neutrofílica y pueden dar lugar a la formación de granulomas compuestos por macrófagos activados. La enfermedad es mortal a pesar del uso de antibióticos de amplio espectro. Los enfermos con EGC no sufren infecciones con bacterias catalasa negativa, porque estos organismos liberan suficiente peróxido de nitrógeno en las vacuolas fagocíticas para permitir la destrucción por los fagocitos. 2,40,41

El diagnóstico de la enfermedad se establece utilizando la prueba cuantitativa de la reducción del colorante nitroazul de tetrazolio (NBT) o la quimioluminiscencia cuantitativa. La confirmación se obtiene utilizando ensayos con bacterias específicas. La quimioluminiscencia es el mejor método para detectar la condición de portador. El ensayo de dihidrorodamina 123 (DHR) es una prueba efectiva para EGC que en muchos pacientes permite diferenciar entre la forma común ligada al cromosoma X y el defecto autosómico recesivo.42 Actualmente, el interferón gamma (IFN-g) es utilizado en el tratamiento de la enfermedad debido a que estimula la producción de superóxido. 43 El intraconazol es utilizado para prevenir infecciones fúngicas en pacientes que padecen de esta enfermedad.44

3.2 Deficiencia de glucosa 6 fosfato deshidrogenasa neutrofílica:

La deficiencia severa de glucosa 6 fosfato deshidrogenasa (G6PD) es un defecto hereditario recesivo ligado al cromosoma X, cuyo defecto primario consiste en la disminución o ausencia de la producción de la enzima G6PD en los glóbulos rojos. La deficiencia de G6PD está estrechamente relacionada con la producción de NADPH. La enzima G6PD es un componente necesario para la vía de la hexosa monofosfato y la deficiencia de esta provoca en el organismo hemólisis, con el desarrollo de anemia de tipo hemolítica aguda o esferocítica crónica. Las personas que sufren este trastorno normalmente no padecen de anemia y son asintomáticas hasta el momento en que sus glóbulos rojos son expuestos a una sustancia oxidante o al estrés. Otras manifestaciones clínicas que se presentan en esta enfermedad son: fatiga, dificultad respiratoria, taquicardia, ictericia y agrandamiento del bazo. Las infecciones bacterianas recurrentes en niños con este trastorno son una consecuencia de la disminución de la producción de NADPH. El gen localizado en la posición 28 del brazo largo del cromosoma X, que codifica para la G6PD, está propenso a sufrir mutaciones frecuentes y alrededor de 200 variantes de estas mutaciones han sido identificadas. La deficiencia severa de esta enzima provoca una reducción de la generación de NADPH, lo que trae como resultado una disminución de la producción de peróxido de hidrógeno (H2O2), y por lo tanto, se afecta la actividad microbicida del neutrófilo. Las características clínicas de los pacientes que padecen de esta enfermedad son semejantes a las manifestaciones presentes en la EGC y solo se diferencia de esta última en que las manifestaciones clínicas aparecen, principalmente, en etapas de vida más avanzadas del individuo.2 ,45 El diagnóstico del déficit de G6PD se realiza midiendo la actividad enzimática y el tipo de variante se determina por electroforesis.

La mieloperoxidasa es una hemoproteína que se localiza en los gránulos azurófilos de los neutrófilos y en los lisosomas de los monocitos, la cual está involucrada en la destrucción de diversos microorganismos y cuerpos extraños incluyendo bacterias, hongos, virus, glóbulos rojos y células nucleadas malignas y no malignas. La ausencia de mieloperoxidasa provoca una inmunodeficiencia primaria cuya frecuencia es muy baja en la población. Este es un defecto hereditario autosómico recesivo. A pesar del papel primario que desempeña el sistema mieloperoxidasa dependiente de oxígeno en la destrucción de diversos microbios fagocitados, los individuos con una deficiencia de mieloperoxidasa total o parcial no presentan generalmente un aumento en la frecuencia de infecciones, probablemente porque otros mecanismos independientes de esta enzima, importantes en la actividad microbicida, compensan la falta de esta proteína. Las manifestaciones clínicas de este desorden dependen de la naturaleza del defecto.46 Los neutrófilos de los pacientes con deficiencia hereditaria de mieloperoxidasa presentan un defecto en la acción microbicida no tan severo como el encontrado en la EGC, y por lo tanto, las enfermedades infecciosas observadas en estos pacientes no son tan frecuentes. La mieloperoxidasa y el H2O2 también pueden ser liberados al exterior de la célula donde ocurre una reacción con el cloruro que induce daño en el tejido adyacente, lo que contribuye a la patogénesis de la enfermedad.47 Infecciones causadas por Candidas se observan predominantemente en pacientes que también padecen de diabetes mellitus. Otras manifestaciones observadas en esta enfermedad son: enfermedades inflamatorias generalizadas, ateroesclerosis, cáncer de hígado, enfermedad de Alzheimer y enfermedades neurológicas degenerativas. Los pacientes con una deficiencia total de mieloperoxidasa muestran una alta incidencia de tumores malignos. Los polimorfonucleares neutrófilos deficientes de mieloperoxidasa muestran una disminución de la actividad lítica contra células malignas, por lo que se especula que el sistema de mieloperoxidasa del neutrófilo desempeña un papel central en la vigilancia de tumores en el huésped. Para establecer el diagnóstico de este trastorno se utiliza la quimioluminiscencia o un colorante de peroxidasa en frotis de sangre periférica. No existe tratamiento disponible, exceptuando la antibioterapia. 2,48

Tabla. Defectos congénitos de los fagocitos

AD: autosómico dominante; AR: autosómico recesivo.

Summary

A review is made on the defect present in the phagocytes’ function that cause immunity disorders. The clinical, molecular and immunological characteristics of each phagocytic disorder, as well as the laboratory methods used for their diagnosis are exposed. Reference is made to the effective therapeutic treatments that erradicate or alliviate the clinical manifestations of every studied defect of phagocytosis.

Key words: phagocytosis defects, immune system, phagocytosis ]]>

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Recibido: 12 de enero de 2004. Aprobado: 2 de febrero de 2004.
Lic. Yanelkys Cos Padrón. Instituto de Hematología e Inmunología. Apartado 8070, CP 10800, Ciudad de La Habana, Cuba. Tel(537)578268, 544214. Fax(537)442334.e-mail: ihidir@hemato.sld.cu