Bases Inmunolgicas Bioqumicas y Moleculares del Parasitismo Unidad
Bases Inmunológicas, Bioquímicas y Moleculares del Parasitismo Unidad de Biología Parasitaria 2013 Modulación de la respuesta de las células T-CD 4+ en las infecciones por parásitos Sylvia Dematteis Cátedra de Inmunología Dpto. de Biociencias Facultad de Química
Función del sistema inmune : PROTEGER AL INDIVIDUO DE LAS INFECCIONES Sistema inmune reacciona frente a la infección Respuesta Innata Respuesta adaptativa - actúan interreguladamente - defasaje cronológico
Regulación de la respuesta inmune por citoquinas Las citoquinas son proteínas secretadas por células que actúan como un sistema integrado de señales entre las células, permitiendo una respuesta inmune integrada. Regulan importantes Citoquinas Receptores para Citoquinas funciones biológicas: • proliferación • activación • sobrevida • muerte Célula blanco • diferenciación celular
Autocrinos Paracrinos : Efectos Locales Sistémicos IL-2 T Efectos autocrinos Hígado Efectos parácrinos sistémicos Hepatocitos IL-6 Efectos paracrinos locales Síntesis Proteínas : -Fase aguda -Sistema Complemento
• Numerosas poblaciones celulares pueden secretar citoquinas en respuesta a un estímulo dado • Las células T-CD 4+ (Th) frente a cualquier tipo de estímulo, secretan siempre el mismo tipo de citoquinas?
Mosmann TR Coffman RL Mosmann TR, Cherwinski H, Bond MW, Giedlin MA, Coffman RL. “Two types of murine helper T cell clone. I. Definition according to profiles of lymphokine activities and secreted proteins. ” J Immunol. 1986 Apr 1; 136(7): 2348 -57. IL-2, IFN-γ , TNF-β Th 1 IL- 4, IL-5, IL-10 Th 2 Th T-CD 4+ vírgenes
Subpoblaciones de Factores de Traductores de señales células T-CD 4+ transcripción y activadores de la específicos transcripción (STATs) Ag/MHC II TCR T-CD 4+ Naive Th 1 T-bet STAT-4 Th 2 GATA-3 STAT-6 Treg Fox-p 3 STAT-5 Th 17 RORγt STAT-3 APC
• Inflamación patológica • Protección/susceptibilidad a infecciones por parásitos? • Inflamación patológica • Infecciones por bacterias y hongos IL-17 IL-22 Th 17 Th 1 IFN-γ T-CD 4+ naive IL-10 TGF-β • Reguladoras de la respuesta inmune Treg Th 2 IL-4 IL-5 IL-10 IL-13 • Control inflamación (Th 1 o Th 17) • Protección/susceptibilidad a infecciones por parásitos? Interacción: TCR / Pep-MHC II
La activación selectiva de los diferentes subset de células Th tiene un papel importante: • la respuesta inmune contra patógenos Vías y redes regulatorias que llevan al desarrollo de una determinado subset de células T-CD 4+
La polarización de los subsets de células T esta acompañada por cambios en reguladores transcripcionales claves (maestros) Se requieren cambios en la estructura de la cromatina para hacer que los genes específicos de las citoquinas sean accesibles a los factores transcripcionales De dos tipos: • El regulador transcripcional NFAT (nuclear factor of activated T cells) que es activado por la señalización vía TCR y que participa en la activación de varios genes importantes para las funciones T. • Reguladores transcripcionales (Factores de Transcripción) que son linaje específicos (diferencialmente expresados en los subsets de células T). T-bet (T-box expressed in T cells): Th 1 GATA-3 (GATA-binding protein 3) : Th 2
Diferenciación subpoblaciones de células T-CD 4+ está mediada por factores de transcripción claves La diferenciación ocurre cuando un regulador transcripcional predomina sobre el otro llevando a la expresión de genes que promueven un subset y reprimiendo aquellos que promueven el otro subset. T-CD 4+ vírgenes : niveles basales bajos
IL-12 Rβ 2 La diferenciación Th 1 es mediada por la inducción de T-bet
Señales que guían la diferenciación Th 1 Parásitos IFNγ IL-12 IFNγ APC STAT 1 IFNγ IL-12 Rβ 2 STAT 4 T-bet IL-12 Rβ 1 IL-12 Rβ 2 IL-12
Mecanismos efectores activados por células Th 1 T-CD 4+ vírgen Célula B T-CD 8+ virgen Ag IFN IL-2, IFN Ag Ag Th 1 Ig. G 2 a, Ig. G 3 opsonizan, fijan complemento IFN T-CD 8+ citotóxica Activación de macrófagos Opsonización y fagocitosis
ICOS receptor ICOS: coestimulador inducible ICOS IL-4 La diferenciación Th 2 está mediada por GATA-3 Promotor GATA-3 Segundo factor de transcripción No se conoce completamente
Señales que guían la diferenciación Th 2 Parásitos (helmintos) APC
Etapas de la diferenciación Th 2 iniciada por señales vía TCR GATA-3 (STAT-5) IL-4 STAT-6 GATA-3 y otros T-CD 4+ Th 2 Naive Inducción Ag/MHC II TCR Independiente de IL-4 (14 -24 hs) APC Diferenciación Dependiente de IL-4 (> 24 hs) IL-4 IL-5 IL-13
Mecanismos efectores activados por las células Th 2 T-CD 4+ vírgen Célula B Ag IL-4, IL-10 IL-4 Inhibición de respuestas inflamatorias Th 2 IL-5 Ig. G 1 Ac neutralizantes Ig. E Activación, diferenciación de eosinófilos Desgranulación de mastocitos
Interregulación negativa entre subpoblaciones Th 1 y Th 2 + + _ _ Th 1 Inhibe la activación Th 1 Promueve la diferenciación Th 1 IFN IL- 4 IL-10 Inhibe la proliferación Th 2 Promueve la diferenciación Th 2 _ _ + + Th 2
El desarrollo de Schistosomiasis murina severa se correlaciona con altos niveles de IL-17 Es la primera evidencia del rol patogénico de Th 17 en enfermedades parasitarias
Características del sistema hospedador-parásito condicionan la inducción y el establecimiento de respuestas polarizadas Th 1 o Th 2 1 - citoquinas secretadas tempranamente 2 - características genéticas del hospedador 3 - tipo de parásito y estadío 4 - vías de entrada del parásito 5 - participación de células no-T en la respuesta al parásito 6 - interregulación negativa entre subpoblaciones T-CD 4+ 7 - Fuerza de las señales inducidas por la interacción TCR-MHCII-pep
Características genéticas del hospedador : Leishmania Balb/c -Leishmania es parásito protozoario intracelular obligatorio. Th 2 Susceptibles Th 1 Resistentes C 57 Bl/6; C 3 H; CBA -Macrófagos tisulares Resistencia o susceptibilidad : factor genético (Stanley A. C. & Engwerda C. R. , 2007) Expresión del gen Slc 11 a 1 La Resistencia producto Natural Asociada funcional a la Proteína 1, Resistentes Expresión del es codificada por gen Slc 11 a 1 el gen Slc 11 a 1, en macrófagos mutado producto Susceptibles NO funcional Control del crecimiento temprano del parásito Crecimiento del parásito desenfrenado
Parásitos Helmintos Ascaridas Nematodes Filarias Gusanos parásitos Trematodes Plathelmintos Cestodes
Entre todos hay diferencias: • Estructurales • Formas de transmisión • Localización en el hospedador, etc. Gusanos parásitos: -muy heterogéneo de organismos, -gran multiplicidad de mecanismos, Estudiar habilidad de modular la respuesta inmune del hospedador
Parasitosis: infecciones crónicas refleja una inmunomodulación exitosa Cronicidad - Mecanismo modulación compartido
Inmunobiología de estos parásitos observaciones conservadas entre todas las especies: 1. - las infeccciones con estos parásitos inducen una respuesta de citoquinas tipo Th 2. 2. - asociadas con alta producción de anticuerpos de isotipo Ig. E e Ig. G 4 3. - secreción de citoquinas anti-inflamatorias (IL-10) 4. -asociadas con inmunosupresión (ej. No respuestas de linfocitos a Ags o mitógenos) 5. - Evidencias: infecciónes están asociadas a la inducción de células Treg o Th 17
Hay evidencias utilizando modelos experimentales: 1. - los componentes de la respuesta tipo Th 2 pueden facilitar la expulsión de nematodes gastrointestinales. 2. -previenen al hospedero de la patología mediada por respuestas tipo Th 1 (ej. en la schistosomiasis murina la deposición de huevos en el hígado asociado a Th 1)
Características del sistema hospedador-parásito condicionan la inducción y el establecimiento de respuestas polarizadas Th 1 o Th 2 1 - citoquinas secretadas tempranamente 2 - tipo de parásito y estadío 3 - características genéticas del hospedador 4 - vías de entrada del parásito 5 - participación de células no-T en la respuesta al parásito 6 - interregulación negativa entre citoquinas tipo Th 1 / tipo Th 2 7 - dosis de parásitos a la que se expone el hospedador
Nematodes • Ocupan diferentes nichos en su hospedero : tracto gastrointestinal Algunos de estos parásitos en modelos experimentales: • Son expulsados • Otros producen infecciones crónicas Asociado con la cepa de ratón (genotipo del hospedero)
Nematodes gastrointestinales que actúan en muy diferente forma: Heligmosomoides polygyrus • Establece infecciones crónicas • Induce un distintivo fenotipo inmunosupresor • Inhibe la expulsión de otros parásitos, convirtiendo por ej. la infección por N. brasiliensis en infección crónica • A nivel celular la infección con H. polygyrus estimula las células Treg Heligmosomoides polygirus Balb/c o C 57 Bl/6 Infección crónica Inducción de T-reg.
Nipostrongylus brasiliensis • Expulsión del parasito a : dosis estandar alta • Estimula una fuerte respuesta Th 2, protectora • Sin embargo a dosis bajas, induce una infección crónica Nipostrogylus brasiliensis Todas las cepas Fuertes respuestas Th 2 (a dosis alta: expulsión a dosis bajas: cronicidad)
Trichuris muris • La susceptibilidad y cronicidad está asociada con una fuerte respuesta Th 1 Trichuris muris AKR Inducción de respuestas Th 1 que favorecen la cronicidad de la infección
Helmintos: gran diversidad de moléculas que estimulan respuestas tipo Th 2: 1. - diferentes helmintos han desarrollado independientemente una variedad de vías que estimulan las respuestas Th 2 2. - esto ha sido seleccionado positivamente durante la evolución para conferir una ventaja biológica a cada especie de parásito.
Para las respuestas Th 1: se ha establecido claramente que las células dendríticas • presentan antígenos de bacterias o protozoarios, • secretar IL-12 • aumentar la expresión de B 7 (coestimuladores).
Cómo las DCs inducen respuestas Th 2 es más controversial • Hay una particular secreción de citoquinas junto con ligandos de superficie que expresan las DCs para iniciar una respuesta Th 2 ? ? • Es la falta de suficientes moléculas que guíen la diferenciación Th 1, y por defecto, se induce una respuesta Th 2? ? ? • Depende de la fuerza de las señales vía interacción TCR-MHC II-péptido ? ? ?
Muchos sistemas experimentales han mostrado que la inducción Th 2 puede se reproducir in vitro simplemente por exposición de las DCs a antígenos de helmintos y luego transfiriendo las DCs pulsadas a recipientes vivos. Entre esos antígenos tenemos: • ES-62 de la filaria Acanthcheilomena vitese • SEA, el antígeno soluble de huevo de Schistosoma mansoni • El glicano lacto N-fucopentosa III de S. mansoni • NES de N. brasiliensis
N. brasiliensis es la infección en ratón que induce una clásica respuesta tipo Th 2 NES
Funciones de las células Th 2 en la infección por parásitos intestinales
Respuesta protectiva. Th 2 frente a la infección por nematodes intestinales
RESUMEN • Los parásitos generan infecciones crónicas que inducen respuestas polarizadas T-CD 4+ • Varios factores del hospedador, parásito y condiciones de la infección condicionan el tipo de respuesta inducida • En general los parásitos intracelulares inducen respuestas tipo Th 1 que se asocian con protección • Los parásitos extracelulares inducen respuestas Th 2 que podrían asociarse con protección, con la patología o a mecanismos inmunomoduladores inducidos por antígenos parasitarios.
- Slides: 44