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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.