Download Inmunología, inmunopatología y vacunación en

I+D EMPRESAS I IDT BIOLOGIKA
Inmunología, inmunopatología
y vacunación en influenza (II)
Dr. Fernando Fariñas Guerrero
Instituto de Inmunología Clínica y
Enfermedades Infecciosas
Grupo Instituto de Inmunología Clínica y
Terapia Celular (ImmuneStem)
www.immunestem.com
La respuesta inmunitaria frente a una infección natural a una vacuna se ha evaluado general y tradicionalmente midiendo
los títulos de anticuerpos en suero. Estos
títulos se correlacionan con distintos grados de protección o susceptibilidad. Esto
puede ser esencialmente cierto en algunas
enfermedades infecciosas, donde altos niveles de anticuerpos se correlacionan muy
bien con la protección frente al desafío (por
ejemplo en la parvovirosis porcina). Sin
embargo, una protección adecuada frente
a cualquier agente infeccioso puede requerir de una fuerte inmunidad celular, una
potente inmunidad humoral o una combinación de ambas, como es el caso de la gripe o influenza. En otras infecciones como
las producidas por Bordetella sp., PRRS y
circovirus, entre otras, se requiere de una
eficaz y potente inmunidad celular para inducir un alto nivel de protección. En estas
enfermedades, dicha protección puede no
correlacionarse con la concentración de
anticuerpos neutralizantes. En general, la
evaluación de la inmunidad celular en las
distintas enfermedades es siempre la gran
olvidada. En la literatura científica actual
pocos trabajos “rematan” sus resultados
con medidas de esta inmunidad celular, a
pesar de que desde hace años se han publicando casos de animales protegidos frente
a una enfermedad, que son seronegativos
para la misma (animales hiperérgicos o hiperrespondedores). Es seguro que en muchísimas de estas enfermedades, si no en
todas, la inmunidad celular juega un papel
preponderante en el desarrollo de un grado
significativo de protección.
Por lo tanto, la vacuna ideal no va a ser
sólo la que induzca la formación de gran
cantidad de anticuerpos, sino la que sea
capaz de imitar al sistema inmunitario
cuando este consigue resolver una infección determinada. Puede incluso ocurrir
74
n
SUIS Nº 125 Marzo 2016
que, en algunos casos, los anticuerpos
generados resulten inútiles porque no son
capaces de neutralizar al patógeno, favoreciendo su persistencia (anticuerpos facilitadores de la infección) o generar respuestas inmunopatológicas indeseables,
dando lugar al desarrollo de fenómenos
alérgicos y/o autoinmunes.
VACUNAS ATENUADAS (VIVAS)
Y VACUNAS INACTIVADAS
(MUERTAS)
Las vacunas atenuadas o “vivas” utilizan
un agente infeccioso (vacunas monovalentes) o varios (vacunas polivalentes)
vivo/s y homólogo/s al que produce la
enfermedad, pero cuya virulencia ha sido
atenuada de manera que, sin producir
ningún daño en el animal, puede inducir
una inmunidad duradera frente al agente
homólogo virulento. El tipo de inmunidad que producen estas vacunas normalmente es tanto de tipo celular (Th1) como
humoral (Th2). Precisamente, y a diferencia de las vacunas muertas o inactivadas, la capacidad replicativa del agente
vacunal hace que las vacunas atenuadas
necesiten de una carga antigénica menor
para producir la respuesta, y un número
menor de dosis, sin la necesidad de utilizar adyuvantes. El principal problema de
este tipo de vacunas es que la atenuación
no sea estable y pueda revertir a formas
virulentas, induciendo la enfermedad que
se pretendía prevenir, aunque esto es extremadamente raro e infrecuente. La producción de una inmunidad celular efectiva dará lugar a la activación de linfocitos
CD8 citotóxicos dirigidos principalmente
frente a proteínas internas del virus, que
se conservan y mantienen inalterables en
los distintos subtipos, lo que significa que
este tipo de respuesta puede generar una
inmunidad cruzada entre dichos subtipos
(inmunidad cruzada heterosubtípica).
Las vacunas “muertas” o inactivadas están formadas por el/los microorganismo/s
completo/s pero inactivado/s por algún método físico o químico como la
β-propiolactona o el óxido de etileno.
Estas vacunas se producen normalmente
a partir de virus obtenidos en cultivos de
huevos embrionados. Son vacunas más
estables y seguras que las atenuadas, pero
por el contrario tienen una menor capacidad para inducir respuestas inmunitarias
potentes, por lo que estas siempre van
con adyuvantes que puedan incrementar o facilitar dichas respuestas. De este
modo, estas vacunas logran producir un
alto título de anticuerpos séricos (principalmente de tipo IgG), aunque muy bajos
anticuerpos de mucosas y nula inmunidad celular dependiente de la activación
de linfocitos CD8 citotóxicos (vía Th1).
INMUNIDAD Y VACUNAS
DE MUCOSAS
Cuando un lechón nace, el sistema inmunitario de este requiere un tiempo para
desarrollarse y hacerse completamente
funcional. Aunque nuestro entendimiento
de cómo y cuándo el sistema inmunitario
neonatal madura es incompleto, mucho
de lo que sabemos está relacionado con
la capacidad del animal de responder a la
vacunación.
Las condiciones en las que se encuentra el
sistema inmunitario de los animales jóvenes
es un asunto importante para ganaderos
y veterinarios que intentan proteger a sus
animales de los desafíos infecciosos ambientales. La vacunación por lo tanto es
crítica para desarrollar esta protección. El
principal propósito de esta es estimular las
respuestas humorales (anticuerpos) y/o celulares frente a cualquier desafío antigénico.
Una gran esperanza se ha puesto en las
llamadas vacunas mucosales o de mucosas (intranasales, orales, conjuntivales,
etc.). Durante muchos años la inmunidad
de mucosas y las vacunas mucosales han
atraído menos la atención que las vacunas parenterales, pero en años recientes
los avances metodológicos han permitido
un estudio más intenso de las respuestas
inmunitarias en las mucosas y la elaboración de vacunas mucosales altamente
efectivas. Otro hecho interesante es que la
respuesta inmunitaria de mucosas se desarrolla mucho más tempranamente que
las respuestas sistémicas, lo que confiere
una ventaja en el desarrollo y vacunación
a edades incluso más tempranas que a las
I+D EMPRESAS I IDT BIOLOGIKA
que se vacuna hoy en día en cualquier especie animal.
La inmunoglobulina A
La inmunoglobulina A (IgA) constituye la
clase principal de inmunoglobulina de las
secreciones mucosas. Esta IgA que se va a
transformar en IgA secretora, es producida localmente por células plasmáticas. La
existencia de esta molécula especializada
de IgA secretora explica en muchos casos
la resistencia específica a infecciones de
mucosas que se dan en ausencia de anticuerpos séricos demostrables, existiendo
multitud de anticuerpos de clase IgA secretora contra innumerables virus, bacterias, parásitos, hongos y otros agentes,
como componentes de la dieta, agentes
aéreos ambientales, etc. Este anticuerpo
se encuentra en las secreciones locales y
la resistencia frente a estos agentes infecciosos y no infecciosos se correlaciona
mejor con los niveles de estos anticuerpos mucosales que con los niveles de anticuerpos séricos. Estudios relativamente
recientes han demostrado que la IgA es
incluso capaz de proteger y luchar contra
células infectadas, entrando al interior
celular y uniéndose al patógeno.
Entre las principales funciones de esta
IgA secretora destacan:
■ Se produce en alta cantidad en las superficies mucosas.
■ Resiste la actividad proteasa de la mucosa gastrointestinal.
■ Inhibe la adherencia bacteriana.
■ Inhibe la absorción de macromoléculas
potencialmente alergénicas o que generan intolerancia.
■ Inhibe los efectos inflamatorios de otras
inmunoglobulinas, como la IgM y la IgG.
■ Neutraliza virus tanto extracelularmente como dentro de las células epiteliales.
■ Incrementa los mecanismos de defensa
inespecíficos.
■ Elimina antígenos de los tejidos a través
del anclaje de estos a la IgA, que produce
inmunocomplejos que son eliminados.
Aunque el sistema secretor de IgA ha
mostrado ser una importante vía efectora
de la inmunidad de mucosas, la contribución de la inmunidad celular a estas
superficies no debe ser desestimada. Dentro de esta línea defensiva de tipo celular,
contamos con linfocitos Th (helper), una
de cuyas funciones es poner en marcha la
respuesta inmunitaria a través de la producción de citoquinas. Otro sistema muy
desarrollado e importante en la inmuni-
dad celular de mucosas lo forman los linfocitos T CD8+ o citotóxicos (LTC): su
función, como ya se ha visto, es crítica
en la eliminación de patógenos intracelulares. Los datos disponibles indican que
los LTC son inducidos localmente en las
mucosas y no migran desde sitios distantes. Es decir, LTC “residentes” en la
mucosa son “inducidos” en el lugar de
infección y actúan en ese lugar. Si estos
LTC antígeno-específicos responden de
esta forma, una óptima protección frente a patógenos intracelulares mucosales
como virus podría conseguirse a través
de la utilización de “vacunas mucosales”.
La inmunoglobulina G
No siempre es fácil vacunar e inmunizar
una mucosa. Hoy sabemos que los antígenos inactivados no son muy eficaces a
la hora de emplearlos en una vacuna de
mucosas, ya que estos se eliminan inmediatamente en el lavado. La única forma
de inducir respuestas adecuadas a nivel de
las mucosas es mediante el empleo de vacunas vivas, ya que los microorganismos
vacunales pueden invadir temporalmente
dichas mucosas. Por otra parte, la vacunación sistémica o parenteral frente a la
inmensa mayoría de las infecciones aporta
cierto grado de inmunidad a las mucosas,
aunque incompleta, ya que permite transferir sólo pequeñas cantidades de IgG desde el suero hasta la superficie mucosa. De
hecho, muchas vacunas disponibles en la
actualidad, simplemente estimulan niveles
elevados niveles de IgG en suero y poca
cantidad de anticuerpos en mucosas. Estos anticuerpos son efectivos porque una
vez que el patógeno invasor produce daño
tisular e inicia una respuesta inflamatoria,
el lugar de lesión se inunda de anticuerpos
de este tipo. No obstante, cada día se piensa más que esta no es una manera efectiva
de aportar inmunidad.
Posibles problemas
Entre los problemas que pueden presentar
la vacunación de mucosas, están fundamentalmente el que, una vez estimulada
la respuesta inmunitaria en la mucosa con
formación de IgA e IgG protectora, pueden surgir dificultades. Por ejemplo, las
respuestas inmunitarias secundarias son a
veces difíciles de inducir en la mucosa previamente vacunada, a pesar de que se administren dosis elevadas de vacuna. Esto se
debe a que los niveles elevados de anticuerpos inducidos en la primera vacunación
pueden bloquear la absorción del antígeno
vacunal y evitar que estos alcancen a las
células presentadoras de antígenos. Otro
problema añadido a la hora de aplicar un
protocolo de inmunización de mucosas es
la posibilidad de que se desarrolle tolerancia al antígeno administrado, debido a la
presencia en las mucosas, y sobre todo de
la gastrointestinal, de linfocitos T reguladores de la respuesta que pueden activarse
por sucesivos encuentros con el antígeno
SUIS Nº 125 Marzo 2016
n
75
I+D EMPRESAS I IDT BIOLOGIKA
en cuestión, instando al resto de los linfocitos T efectores y linfocitos B a “inactivarse” frente a éste, induciendo un fenómeno
de tolerancia inmunológica, sobradamente
conocido y del que ya hemos hablado en
apartados anteriores.
INMUNIDAD Y VACUNACIÓN
EN INFLUENZA
La inmunización de los cerdos frente a la
influenza tiene por objetivo activar la inmunidad innata y adaptativa. El conocimiento de la generación y funcionamiento de estas respuestas es fundamental
para el desarrollo adecuado de vacunas
con amplio espectro de protección. Igualmente, es vital conocer el comportamiento del agente infeccioso para desarrollar
biológicos que neutralicen, eliminen y
detengan su diseminación en poblaciones
de animales y humanos susceptibles.
Se considera que el nivel de protección
que confiere una vacuna debe ser alto y
en el caso de influenza está basado en la
generación de anticuerpos frente a las glicoproteínas H y N. Sin embargo, si las
vacunas no impiden la replicación viral,
rápidamente surgen variantes de estos
permitiendo una aceleración del drift o
cambios puntuales antigénicos que conllevan la pérdida de la eficacia del biológico. Dicha eficacia depende también del
grado de similitud u homología entre las
cepas de los virus incluidos en las vacunas
y la de los virus que estén en circulación.
Las observaciones experimentales y epidemiológicas en humanos y animales han
demostrado que la infección por virus influenza resulta en una resistencia prolongada a la reinfección por la cepa homóloga, demostrándose además varios grados
de protección cruzada entre subtipos. Algunos datos epidemiológicos, por ejemplo,
constatan que una infección reciente por
un virus H1N1 puede conferir algún grado de protección frente a una cepa H2N2.
La protección cruzada entre distintos
subtipos de virus influenza se ha demostrado tanto en ratones como en humanos.
Dependiendo de si la infección está producida por un subtipo homólogo o uno
heterólogo, dicha protección cruzada va
a ir asociada a distintos tipos de mecanismos. Así, la protección cruzada frente
a una cepa homóloga va a darse fundamentalmente a través de la producción de
anticuerpos IgA secretores, pero no por
otro tipo de anticuerpos (IgG, IgM, etc.)
ni por células T8 citotóxicas. Es decir,
76
n
SUIS Nº 125 Marzo 2016
que en la protección cruzada homólogaespecífica interviene primordialmente la
inmunidad humoral de mucosas (Th2), a
través de la producción de IgA secretora
con potencialidad de “defensa cruzada”.
Por el contrario, en las infecciones por
subtipos heterólogos o distintos dicha
protección cruzada está más asociada a
la activación de linfocitos T4 helper y linfocitos T8 citotóxicos, es decir, a respuestas de inmunidad celular Th1.
PROTECCIÓN CRUZADA Y
VACUNAS DE INFLUENZA
Las vacunas inactivadas de influenza pueden estar basadas en la inclusión, como
antígeno vacunal, del virus completo, virus fraccionados o subunidades del mismo. Clásicamente, la inmunogenicidad
de dichas vacunas va en orden decreciente
(virus completo más que virus fraccionados y este más que las vacunas de subunidades), mientras que la seguridad va en
orden creciente. Dichas vacunas basan su
eficacia en la producción de altos niveles
de anticuerpos séricos de tipo IgG que presentan una baja capacidad de protección
cruzada con subtipos heterólogos. La vía
de administración de estas vacunas, así
como el adyuvante empleado, puede incrementar su capacidad de forma importante.
Así, las vacunas inactivadas administradas
por vía nasal (vacunación de mucosas),
imponen una potente respuesta local basada en la producción de altos niveles de
IgA secretora junto con la producción sistémica de IgG, induciendo igualmente un
cierto nivel de protección cruzada frente a
cepas heterólogas. Si además esta vacuna
inactivada nasal es adyuvantada con ciertos adyuvantes (toxina colérica, toxina
termolábil de E. coli), dicha respuesta y
protección cruzada se intensifica de forma
significativa. El problema con estas vacunas es su seguridad, ya que algunas que
han sido autorizadas y empleadas de esta
forma en medicina humana, han generado
problemas como el desarrollo de ciertos
trastornos neurológicos transitorios (parálisis de Bell o parálisis facial).
Otras estrategias para la administración
de estas vacunas inactivadas son utilizar
la epidermis como vía de inmunización,
en vez de la vía intramuscular. Se ha demostrado que la inyección intraepidérmica (mediante sistemas especiales de liberación e inyección vacunal), de vacunas
inactivadas frente a influenza, tienen una
capacidad superior a las vacunas intra-
musculares de inducir altos niveles de
anticuerpos séricos IgG, aunque con el
problema de no estimular demasiado la
producción de IgA secretora de mucosas.
Por otro lado, las vacunas vivas atenuadas
simulan la infección natural, dando como
resultado el establecimiento de una respuesta basada en la producción tanto de
IgA secretora de mucosas, como IgG sérica
y activación de linfocitos T8 citotóxicos,
resultando dicha respuesta en un alto grado de protección cruzada con subtipos heterólogos. Dentro de las distintas estrategias de creación de vacunas vivas tenemos
las vacunas vivas recombinantes, entre las
que se encuentran algunas tan conocidas
como la vacuna atenuada adaptada al frío
con capacidad de infección restringida a
la mucosa del tracto respiratorio superior,
con alta capacidad de inducir respuestas
de IgA secretora de mucosas, IgG séricas
y activación de linfocitos T8 citotóxicos
específicos, y con alta capacidad de protección cruzada heteróloga.
CONCLUSIONES
Aunque en Medicina Humana ya existen
vacunas vivas atenuadas mucosales frente
a influenza que despiertan una mejor respuesta que las clásicas inactivadas, en animales de producción como el porcino la
implantación de este tipo de vacunas choca frontalmente con las restricciones que
las agencias sanitarias oficiales (Agencia
Europea del Medicamento y FDA americana), imponen en su fabricación y empleo en Medicina Veterinaria. Es por ello
que en estos colectivos animales la única
vía de inmunización frente a la influenza
son las vacunas inactivadas que, aunque
desarrollan una respuesta distinta de las
vacunas atenuadas mucosales ya mencionadas, despiertan un nivel de protección
nada despreciable.
Qué duda cabe que el conocimiento profundo de la inmunología e inmunopatología de la infección son determinantes para
el desarrollo de nuevas y mejores vacunas
que generen una inmunidad cruzada frente al mayor número de subtipos posibles.
La vacuna “panespecífica” constituye el
sueño de la industria farmacéutica y las
organizaciones mundiales de salud animal y humana. No tengo la menor duda
de que este reto se conseguirá en unos
años, aunque jamás hemos de despreciar
la capacidad de los agentes patógenos
para inducir cambios que desafían las
mejores de nuestras estrategias de lucha.