Evasión de la respuesta inmune: una lección del mycobacterium tuberculosis

Evasion of the immune response: a lesson from mycobacterium tuberculosis

Lic. Nayady Vázquez Reyes ^I; Dr. George Stwart Lemes ^II; Dr. Mv. Lidyce Quesada Leyva ^I; MSc. Yadira Falcón Almeida ^I

I Universidad de Ciencias Médicas. Camagüey, Cuba.
II Hospital Docente Manuel Ascunce Domenech. Camagüey, Cuba.

RESUMEN

Fundamento: en los últimos años la tuberculosis ha resurgido como un problema sanitario de primera magnitud en el mundo entero, tanto en los países en vías de desarrollo, como en los desarrollados. El avance en la obtención de vacunas y de nuevas drogas más efectivas, depende en gran medida del conocimiento en relación con las características del patógeno, así como los mecanismos que utiliza el mismo para evadir la respuesta inmune y por ende el efecto de la vacuna.
Objetivo: argumentar la evasión de la respuesta inmune ejercida por el mycobacterium tuberculosis, tomando como basamento algunos mecanismos recientemente descubiertos.
Métodos: Se emplearon los descriptores del Medical Subject Headings y Descriptores en Ciencias de la Salud donde se realizó una revisión bibliográfica de un total de 60 artículos publicados, de ellos se escogieron 30 artículos correspondientes a la última década para conformar la investigación. La disminución o ausencia de la respuesta celular adaptativa en la infección primaria por Mycobacterium tuberculosis, tiene produce un crecimiento incontrolado del bacilo en los pulmones y disminución de la supervivencia, existiendo diversos factores implicados en la patogénesis como en la activación del sistema inmune.
Conclusiones: este germen es capaz de modular las respuestas de linfocitos T cooperadores o linfocitos cluster de diferenciación 4 y 8 a través de la reducción de la síntesis y producción de diversas citoquinas así como de la inhibición o inducción de diversos procesos de la célula hospedera. La interleucina-12 juega un papel importante en la regulación de la infección por este germen.

DeCS: MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS/inmunología; APOPTOSIS; NECROSIS; SISTEMA INMUNOLÓGICO; LITERATURA DE REVISIÓN COMO ASUNTO.

ABSTRACT

Background: in the last years, tuberculosis has re-emerged as a public health problem of paramount importance worldwide, in developed countries and in developing countries. The advances in the obtaining of vaccines and new more effective drugs depend to a great extent on the knowledge about the characteristics of the pathogen and about the mechanisms that it uses to evade the immune response and thus the effect of the vaccine. ]]> Objective: to argue the evasion of the immune response caused by mycobacterium tuberculosis, based on some mechanisms recently discovered.
Methods: descriptors from the Medical Subject Headings and Health Sciences Descriptors were used to make a bibliographic review of 60 published articles. Thirty articles from the last decade were chosen to constitute the research. The decrease or absence of an adaptable cellular response in the primary infection by mycobacterium tuberculosis causes an uncontrollable growth of the bacillus in the lungs and a fall in the survival, being some factors involved in the pathogenesis and in the activation of the immune system.
Conclusions: this germ is able to modulate the responses of T helper cells or clusters of differentiation 4 and 8 through the reduction of the synthesis and creation of various types of cytokines as well as the inhibition and induction of different processes of the host cell. Interleukin 12 plays an important role in the regulation of the infection of this germ.

DeCS: MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS/immunology; APOPTOSIS; NECROSIS; IMMUNE SYSTEM; REVIEW LITERATURE AS TOPIC.

INTRODUCCIÓN

El mycobacterium tuberculosis (Mtb) es el microorganismo causante de la tuberculosis pulmonar en humanos, de gran importancia clínica por la gran morbi–mortalidad que ocasiona. ^{1, 2}

La pared de las células micobacterianas puede inducir hipersensibilidad retardada y cierta resistencia a la infección. Las micobacterias son ricas en lípidos. Incluyen ácidos micólicos, ácidos grasos de cadena larga, ceras y fosfátidos, unidos a proteínas y polisacáridos. El dipéptido muramil, procedente de peptidoglucanos, forma complejos con el ácido micólico y puede generar la formación de granulomas; los fosfolípidos inducen necrosis caseosa. Son causantes de la resistencia a ácidos y alcohol. ³

Las cepas virulentas de Mtb forman cordones serpentinas microscópicos en los cuales los bacilos acidorresistentes se disponen en cadenas paralelas. La formación de cordones se relaciona con la virulencia. Un factor formador de cordones inhibe la migración de los leucocitos, es causa de granulomas crónicos y puede actuar como adyuvante inmunológico. Cada tipo de micobacteria contiene varias proteínas que inducen la reacción de la tuberculina. La proteína, puede, mediante inyección, inducir sensibilidad a la tuberculina y también la formación de varios anticuerpos. Las micobacterias contienen varios polisacáridos, su función es incierta; pueden inducir hipersensibilidad del tipo inmediato y servir como antígenos en reacciones con sueros de personas infectadas. ⁴

Los campos de investigación al respecto han sido disímiles, ⁷ desde la desarrollo de biomodelos para el estudio de los mecanismos inmunopatogénicos, ^8-10 nuevos agentes microbicidas y candidatos vacunales, ^{11, 12} hasta estudios epidemiológicos y genéticos de intervención educativa. ^{13, 14}

El resultado de la presente revisión pretende aportar de manera sintética un grupo de conocimientos actuales sobre las estrategias de evasión del Mtb, con el objetivo de servir como basamento para la mejor compresión de las funciones inmunológicas y el mejor diseño de vacunas.

MÉTODOS

Se realizó una revisión que consideró artículos originales y de corte experimental publicados en la década 2003-2013, en la Biblioteca Virtual de Salud (BVS) de la página de Infomed.

Se emplearon los descriptores del MeSH (Medical Subject Headings) y DeCS (Descriptores en Ciencias de la Salud). La estrategia de búsqueda combinó diferentes palabras claves y los operadores lógicos.

Los resultados se comentan en tres bloques, en dependencia de la acción del mycobacterium tuberculosis sobre el sistema inmune que fuera descrita en los artículos: modulación de la respuesta de citocinas de la inmunidad innata, alteraciones en la activación del linfocito T y trastornos de los procesos de apoptosis de los macrófagos.

DESARROLLO

La interleucina-12 (IL-12) es una importante citocinas que regula la infección por el Mtb. Se ha demostrado que es requerida para la producción del interferón gamma (IFN- γ) por los linfocitos T cooperadores o linfocitos CD4+(T CD4+) de la subpoblación células T colaboradoras de tipo 1 (Th1) y, por consiguiente, para el control del crecimiento del bacilo y la prevención del daño al tejido pulmonar. 16 Los principales miembros de la familia de la interleucina-12 (IL-12) incluyen IL-12p80, IL-12p70 y al IL-23. Ellos juegan un rol decisivo en la resistencia al Mtb, como parte de los mecanismos innatos tempranos como en la correspondiente respuesta inmune específica. ¹⁵

Recientemente, grandes esfuerzos se han dedicado a la caracterización de los factores lipídicos implicados en la patogénesis como en la activación del sistema inmune, ya que el 60% del peso seco del Mtb está constituido por lípidos, fundamentalmente asociados a la pared celular, dentro de los cuales se destaca el glicolípido fenólico (PGL-tb). ¹⁶

El PGL-tb fue originalmente identificado en el mycobacterium canetti. Su producción por algunas cepas del Mtb ha sido asociada con un incremento de la virulencia del bacilo en modelos animales. Sin embargo, la mayoría de las cepas clínicas y las de laboratorio (H37Rv y Erdman) no producen dicho glicolípido, debido a que presentan una delección de siete pares de bases en el gen pks1-15 (del inglés, polyketide synthas) que afecta a la enzima responsable de su síntesis. Las cepas miembros de la familia W-Beijing tienen inusualmente este gen intacto. ¹⁶

Estudios realizados en dichas cepas por Sinsimer, et al, muestran que la producción del PGL-tb resulta en la reducción de la síntesis de factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) y de la (IL-12) por los monocitos infectados, aunque señala que el grado de modulación de la respuesta de estas citocinas es altamente dependiente del genotipo de la cepa. Esto provee un enlace entre la hipervirulencia de algunas cepas W-Beijing en modelos experimentales y su asociación con una respuesta en las (Th1) subóptima durante la infección. Aunque los mecanismos no están dilucidados se supone que el PGL-tb actúe de manera sinérgica con otros factores proteícos o lipídicos en otras cepas. ¹⁶

También Dao, et al, ¹⁵ descubrieron una mutación en el gen mmaA4, que controla la modificación química en un complejo de lípidos del Mtb denominado ácidos micólicos y causa un bloqueo en la producción de IL-12 por los macrófagos infectados. Además, los ácidos micólicos incorporados en una molécula bacteriana soluble llamada dimicolato trealosa (TDM). El (TDM) es secretado en el citosol de los macrófagos y suprime la secreción de IL-12 de manera adicional.

Dao, et al, ¹⁵ sugiere que el mecanismo en sí, implica el bloqueo de la producción de la IL-12p40, que es una unidad constituyente y común al resto de la familia de la IL-12. Al inicio de la infección los macrófagos deben liberar IL12p80, que es un homodímero de la IL-12p40 y permite el reclutamiento de más macrófagos al foco inflamatorio. La IL-12p70, un heterodímero de las subunidades p35 y p40, potencia la actividad microbicida y la proliferación de los macrófagos, así como la actividad citolítica y la producción de IFN- γ por las células NK. Durante la respuesta adaptativa la IL-12p70 y también la IL-12p80- producida por los macrófagos y las células dendríticas participan en la polarización de las células T helper tipo I (Th1). Finalmente, el mantenimiento y la reactivación de la respuesta de memoria inmunológica requiere tanto de la IL-12p70 como de la IL-23 (un heterodímero de la p40 y la p19).

Otras de las citocinas que se producen ante el reconocimiento de moléculas derivadas del mycobacterium tuberculosis son los interferones de tipo I (IFN-α/ß), los cuales promueven el priming de las respuestas de T CD8+. No obstante, los interferones de tipo I tienen roles beneficiosos y deletéreos para el hospedero, según lo plantean varios autores, tal vez asociado a la capacidad de inducir distintos efectos biológicos sobre células diferentes. ¹⁷

Simmons, et al, ¹⁷ plantea que las micobacterias inducen la producción de IFN-α/ß a través de la señalización por el TLR9, pero que al mismo tiempo unión del TLR2 a sus agonistas interfiere con esta función del TLR9. Los nucleótidos CpG no metilados son reconocidos por el TLR9 con la consiguiente producción de IFN-α/ß, quien a su vez induce la presentación cruzada en las células dendríticas, potencia el crosspriming, la maduración fenotípica y la actividad citotóxica de los T CD8+ in vivo. Al mismo tiempo, las lipoproteínas del Mtb son agonistas del TLR2, un receptor que por lo general no induce IFN-α/ß. ¹⁷ Sin embargo, se ha visto que los ratones deficientes para uno de estos dos receptores sobreviven menos que los que poseen ambos receptores durante la infección con Mtb, lo cual subraya el papel no redundante del TLR2 y TLR9 en la defensa contra esta bacteria.

Alteraciones de la activación de los linfocitos T causadas por el Micobacterium tuberculosis:
Las células T CD4+ tienen un rol fundamental en la defensa contra el Mtb durante la infección aguda y latente. ¹⁸ Los estudios en modelos animales muestran que la depleción o ausencia de dichas células en la infección primaria resulta en crecimiento incontrolado del bacilo en los pulmones y disminución de la supervivencia. ^{18, 19} En los humanos, la pérdida progresiva de las células T CD4+ es responsable de la tuberculosis entre las personas afectas por el VIH. ^18-20

Sin embargo, aunque mucho se sabe sobre la forma en que el Mtb manipula a los macrófagos a su favor, los mecanismos que utiliza para interferir con la inmunidad celular adaptativa no son totalmente comprendidos. ^20-21 Estudios realizados Mahon, et al, y por Rojas, et al, demuestran que este bacilo modula la función de las células T CD4+ directa e indirectamente: inhibe los genes regulados por el IFN-ßque dirigen el procesamiento y la presentación de antígenos a los linfocitos T CD4+ efectores y de memoria; también altera los patrones de asentamiento de dichos linfocitos al aumentar la adherencia de la fibronectina a las integrinas α5ß1 linfocitarias. ^{18, 22-24}

Mahon, et al, en su estudio demuestra que ciertos glicolípidos bacterianos inhiben la activación de los linfocitos T CD4+ al interferir los eventos proximales en la señalización tales como la fosforilación de la ZAP-70 y la proteína adaptadora LAT. Destaca que las moléculas responsables de la modulación de la activación de los linfocitos T CD4+ residen en la pared celular de m. tuberculosis e incluyen: las lipoproteínas LpqH, LprG y LprA; el glicolípido fosfatidilinositol manósido (PIM, del inglés phosphatidylinositol mannoside), varios lípidos complejos, tales como el dimicoserosato tiocerol y sulfolípidos. ¹⁸

El mecanismo propuesto por el autor para explicar la localización intracelular del Mtb y la interferencia con los eventos tempranos de la señalización por el TCR supone que en las células infectadas, compuestas por lípidos y otras estructuras micobaterianas pueden traficar desde los fagosomas hacia el medio extracelular en forma de exosomas, que posteriormente se fusionan con las membranas plasmáticas de las células circundantes, incluyendo a los T CD4+. ¹⁸

Apoptosis y necrosis de macrófagos: implicaciones en la supervivencia del Mtb:
La muerte celular programada o apoptosis, juega un importante papel en la respuesta innata local contra los patógenos y constituye una estrategia de defensa evolucionariamente conservada que se extiende incluso a las plantas. Por lo tanto, resulta esencial para los parásitos intracelulares contar con mecanismos anti-apoptóticos. ^25-26

Luego de la infección, el Mtb virulento bloquea la maduración del fagosoma al interrumpir la fusión de los lisosomas y la acidificación, lo cual crea un nicho protegido dentro de las células hospedera para la replicación bacteriana. Al final, los macrófagos infectados mueren por necrosis, un proceso caracterizado por ruptura de la membrana plasmática y escape de las micobacterias a los tejidos circundantes para iniciar un nuevo ciclo de infección. En contraste, las cepas virulentas inducen apoptosis, un proceso que conlleva a la secuestración y muerte de los bacilos intracelulares y que también actúa como un enlace entre la respuesta innata y la adaptativa.

Varios estudios han encontrado que los mecanismos anti-apoptóticos ejercidos por el Mtb se asocian con mayor virulencia. ^25-27 Al parecer, el Mtb virulento puede inhibir inducción de la apoptosis de las células hospederas a través de múltiples vías, probablemente codifica proteínas que interfieren con las vías intrínseca y extrínseca para la iniciación del programa de muerte celular. ^{8, 28}

Este último punto es de es especial importancia para el perfeccionamiento de las vacunas contra la tuberculosis, ya que las cepas de micobacterias atenuadas que inducen mayor nivel de apoptosis estimularían una inmunidad celular más robusta, como lo sugiere un estudio reciente que emplea una vacuna de BCG del M. bovis que expresa listerolisina. ^{8, 22} Por lo tanto, la identificación de los genes micobaterianos requeridos para la prevención de la apoptosis puede permitir diseñar vacunas más eficaces de BCG contra la micobacteria.

Blomgran, Ludovic, Volker y Joel recientemente identificaron el gen nuoG como gen de virulencia y que inhibe la apoptosis en las células hospederas infectadas. Este gen codifica una subunidad del complejo nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) deshidrogenasa tipo I (NDH-I) que participa en el metabolismo de la micobacteria. Aunque el mecanismo por el cual la NDH-I modula la apoptosis no está bien dilucidado, se supone que la capacidad de esta enzima de enviar protones a través de la membrana del bacilo, conjuntamente con la actividad de las superóxido dismutasas SodA y SodC pueden neutralizar al aniones superóxido generados dentro del fagosoma, los cuales son activadores de la apoptosis en varios sistemas biológicos. ⁸

También se ha propuesto por Divangahi, et al, un mecanismo a través del cual el mycobacterium tuberculosis causa necrosis de los macrófagos infectados al producir microdisrupciones de la membrana plasmática e inhibir la reparación de la misma. ²⁹

El mycobacterium tuberculosis cuenta con un sistema de secreción tipo VII, denominado ESX-1 que juega un papel fundamental en la formación de los poros a través de la membrana. Aunque las microdisrupciones pueden ser reparadas en las cepas atenuadas por mecanismos que involucran el reclutamiento de membranas derivadas del Golgi y de los lisosomas, por mecanismos dependientes de Prostaglandina E2 (PGE2) en el caso de los lisosomas así como del sensor de calcio Syt-7, mientras que en el caso del complejo de Golgi es independiente del PGE2 y requiere de un sensor de calcio diferente, la proteína NES-1. ²⁹ En el caso de las cepas patógenas de Mtb, se induce la producción de lipoxina A4 (LX-A4) que tiene la capacidad de bloquear la síntesis de PGE2 y, por consiguiente, los mecanismos de reparación de las membranas plasmáticas, así como la estabilización de la membrana de las mitocondrias, mediada por la PKA dependiente de PGE2. ²⁸

CONCLUSIONES

La depleción o ausencia de las células T CD4+ en la infección primaria por mycobacterium tuberculosis resulta en un crecimiento incontrolado del bacilo en los pulmones y disminución de la supervivencia. La IL-12 juega un papel importante en la regulación de la infección por el mycobacterium tuberculosis, por su intervención en la producción del IFN- γ a partir de la subpoblación Th1.

La unión de las lipoproteínas de Mycobacterium tuberculosis al TLR2, la producción de glicolípido fenólico (PGL-tb) y la mutación en el gen mmaA4, son factores implicados tanto en la patogénesis como en la activación del sistema inmune. El M. tuberculosis modula las respuestas de T CD4+ y T CD8+ a través de la reducción de la síntesis de TNFα y de la inhibición de la producción de IFNα/ß y de la IL-12.

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Recibido: 23 de febrero de 2015

Aprobado: 29 de mayo de 2015

Lic. Nayady Vázquez Reyes. Especialista B en Investigación, Innovación y Desarrollo. Centro de Inmunología y Productos Biológicos. Universidad de Ciencias Médicas. Camagüey, Cuba. Email: nreyes@iscmc.cmw.sld.cu