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Bases Inmunológicas, Bioquímicas y Moleculares del Parasitismo
Unidad de Biología Parasitaria
2013
Modulación de la respuesta de las células T-CD4+
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
funciones biológicas:
Receptores para
Citoquinas
•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-CD4+ (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
Th1
IL- 4, IL-5, IL-10
Th2
Th
T-CD4+
vírgenes
Subpoblaciones de Factores de Traductores de señales
células T-CD4+ transcripción y activadores de la
específicos transcripción (STATs)
Ag/MHC II
TCR
T-CD4+
Naive
Th1
T-bet
STAT-4
Th2
GATA-3
STAT-6
Treg
Fox-p3
STAT-5
Th17
RORγt
STAT-3
APC
•Inflamación patológica
•Protección/susceptibilidad
a infecciones por parásitos?
•Inflamación patológica
•Infecciones por
bacterias y hongos
IL-17
IL-22
Th17
Th1
IFN-γ
T-CD4+
naive
IL-10
TGF-β
•Reguladoras de la
respuesta inmune
Treg
Th2
IL-4
IL-5
IL-10
IL-13
•Control inflamación (Th1 o Th17)
•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-CD4+
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): Th1
GATA-3 (GATA-binding protein 3) : Th2
Diferenciación subpoblaciones de células T-CD4+ 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-CD4+ vírgenes : niveles basales bajos
IL-12
IL-12Rβ2
La diferenciación Th1
es mediada por la
inducción de T-bet
Señales que guían la diferenciación Th1
Parásitos
IFNγ
IL-12
IFNγ
APC
STAT1
IFNγ
IL-12Rβ2
STAT4
T-bet
IL-12Rβ1
IL-12Rβ1
IL-12Rβ2
IL-12
Mecanismos efectores activados por células Th1
T-CD4+
vírgen
Célula B
T-CD8+
virgen
Ag
IFN
IL-2, IFN
Ag
Ag
Th1
IgG2a, IgG3
opsonizan,
fijan
complemento
IFN
T-CD8+
citotóxica
Activación de
macrófagos
Opsonización y
fagocitosis
ICOS receptor
ICOS:
coestimulador
inducible
ICOS
IL-4
La diferenciación Th2 está
mediada por GATA-3
Promotor
GATA-3
Segundo factor de transcripción
No se conoce
completamente
Señales que guían la diferenciación Th2
Parásitos (helmintos)
APC
Etapas de la diferenciación Th2 iniciada por señales vía TCR
GATA-3
(STAT-5)
IL-4 STAT-6
GATA-3
y otros
T-CD4+
Th2
Naive
Inducción
Diferenciación
Ag/MHC II
TCR
Independiente
de IL-4
(14-24 hs)
APC
Dependiente
de IL-4
(> 24 hs)
IL-4
IL-5
IL-13
Mecanismos efectores activados por las células Th2
T-CD4+
vírgen
Célula B
Ag
IL-4, IL-10
IL-4
Inhibición de
respuestas
inflamatorias
Th2
IL-5
IgG1
Ac neutralizantes
IgE
Activación,
diferenciación
de eosinófilos
Desgranulación
de mastocitos
Interregulación negativa entre
subpoblaciones Th1 y Th2
____
++++
Th1
Inhibe la
activación
Th1
Promueve la
diferenciación Th1
IFN
IL- 4
IL-10
Inhibe la
proliferación Th2
Promueve la
diferenciación Th2
++++
____
Th2
El desarrollo de Schistosomiasis murina severa se correlaciona con altos
niveles de IL-17
Es la primera evidencia del rol patogénico de Th17
en enfermedades parasitarias
Características del sistema hospedador-parásito
condicionan la inducción y el establecimiento de
respuestas polarizadas Th1 o Th2
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-CD4+
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.
Th2
Susceptibles
Th1
Resistentes
C57Bl/6; C3H; CBA
-Macrófagos tisulares
Resistencia o susceptibilidad : factor genético (Stanley A.C. & Engwerda C.R., 2007)
Expresión del
gen Slc11a1
La Resistencia
producto
Natural Asociada
funcional
Resistentes
a la Proteína 1,
Expresión del
es codificada por
gen Slc11a1
el gen Slc11a1,
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 Th2.
2.- asociadas con alta producción de anticuerpos
de isotipo IgE e IgG4
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 Th17
Hay evidencias utilizando modelos experimentales:
1.- los componentes de la respuesta tipo Th2 pueden
facilitar la expulsión de nematodes gastrointestinales.
2.-previenen al hospedero de la patología mediada por
respuestas tipo Th1 (ej. en la schistosomiasis murina la
deposición de huevos en el hígado asociado a Th1)
Características del sistema hospedador-parásito
condicionan la inducción y el establecimiento de
respuestas polarizadas Th1 o Th2
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 Th1 / tipo Th2
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 C57Bl/6
Infección crónica
Inducción de T-reg.
Nipostrongylus brasiliensis
•Expulsión del parasito a : dosis estandar alta
•Estimula una fuerte respuesta Th2, protectora
•Sin embargo a dosis bajas, induce una infección crónica
Nipostrogylus
brasiliensis
Todas las cepas
Fuertes respuestas Th2
(a dosis alta: expulsión
a dosis bajas: cronicidad)
Trichuris muris
•La susceptibilidad y cronicidad está asociada con una fuerte
respuesta Th1
Trichuris
muris
AKR
Inducción de respuestas
Th1 que favorecen la
cronicidad de la infección
Helmintos: gran diversidad de moléculas que estimulan
respuestas tipo Th2:
1.- diferentes helmintos han desarrollado independientemente
una variedad de vías que estimulan las respuestas Th2
2.- esto ha sido seleccionado positivamente durante la evolución
para conferir una ventaja biológica a cada especie de parásito.
Para las respuestas Th1:
se ha establecido claramente que las células dendríticas
•presentan antígenos de bacterias o protozoarios,
•secretar IL-12
•aumentar la expresión de B7 (coestimuladores).
Cómo las DCs inducen respuestas Th2 es más controversial
• Hay una particular secreción de citoquinas junto con
ligandos de superficie que expresan las DCs para iniciar una
respuesta Th2 ????
• Es la falta de suficientes moléculas que guíen la diferenciación
Th1, y por defecto, se induce una respuesta Th2? ??
•Depende de la fuerza de las señales vía interacción
TCR-MHC II-péptido ???
Muchos sistemas experimentales han mostrado que la inducción Th2 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 Th2
NES
NES
Funciones de las células Th2 en la infección
por parásitos intestinales
Respuesta protectivaTh2 frente
a la infección por nematodes
intestinales
RESUMEN
• Los parásitos generan infecciones crónicas que inducen
respuestas polarizadas T-CD4+
• Varios factores del hospedador, parásito y condiciones de la
infección condicionan el tipo de respuesta inducida
• En general los parásitos intracelulares inducen respuestas tipo
Th1 que se asocian con protección
• Los parásitos extracelulares inducen respuestas Th2 que
podrían asociarse con protección, con la patología o a
mecanismos inmunomoduladores inducidos por antígenos
parasitarios.