SISTEMA INMUNE INNATO Y PROTEASAS

Presentación del tema: "SISTEMA INMUNE INNATO Y PROTEASAS"— Transcripción de la presentación:

1 SISTEMA INMUNE INNATO Y PROTEASAS
Dr. Nicanor Jáuregui Reyes Investigador asociado a laboratorio de inmunologia UP Cayetano Heredia

2 Célula dendrítica inmadura
Defensas innatas: una mirada global Reconocimiento Selectivo Limitado a patógenos (PAMPs) y componentes nocivos (derivados de células muertas o alteradas) bacteria piel Célula NK Célula dendrítica inmadura Activación Macrófago Mastocito Mecanismos efectores El inicio de la respuesta innata involucra la activación de sus componentes; en condiciones de salud éstos están en un estado inactivo o de reposo. Células residentes en el sitio de la infección (dendríticas, macrófagos y las células llamadas asesinas naturales) o moléculas que componen sistemas enzimáticos presente en el líquido intersticial (sistema complemento y de la coagulación) son los principales protagonistas que encienden la respuesta. La activación de estos componentes implica el reconocimiento de señales de peligro, entendiendo por tales estructuras conservadas en patógenos (patrón molecular asociado a patógenos, PAMPs) o modificaciones, provocadas por la infección o el daño tisular, en la expresión de componentes de las células del hospedero vertebrado (componentes propios). En respuesta a la presencia de un patógeno, uno de los principales sistemas enzimáticos que participa es el sistema complemento, y su activación involucra secuencias de reacciones entre sus componentes -cascadas enzimáticas- que se conocen como vías de activación. En este teórico vamos a estudiar dos vías de activación conocidas como vía alterna y vía de las lectinas. El resultado de la activación de las células de la inmunidad innata residentes en el tejido o del complemento es la generación de productos con capacidad tóxica que median la eliminación del agente. Las células fagocíticas pueden ingerir y degradar patógenos extracelulares en compartimentos especializados (fagolisosomas). El complemento puede generar poros en membranas biológicas, conduciendo a la lisis de agentes unicelulares, por ejemplo bacterias. Además, tanto la activación celular como la activación del complemento generan mediadores de la inflamación, indispensables para conectar la inmunidad innata con la inmunidad adaptativa Muerte del patógeno lisis fagocitosis (favorecida por opsoninas) Complemento Monocito Vaso sanguíneo Inflamación mediada por moléculas vasoactivas y quimiotácticas Neutrófilo

3 RESPUESTA INMUNE INNATO

4 AEROALERGENOS EPITELIO RESPIRATORIO HONGOS POLEN EPITELIOS ACAROS
BLATIDES EPITELIO RESPIRATORIO

5 INFLAMACION ALÉRGICA

6 RESPUESTA INMUNE INNATO

7 COMO NOS DEFENDEMOS? Células globet y glánd. mucosas.
Actividad muco ciliar Células globet y glánd. mucosas. Mucinas ( receptores, variedad ). Péptidos FFT, GEF (acelera curación). Péptidos antimicrobianos (defensinas, antiproteasas) Epitelio Complejo de unión epitelial receptores Toll receptores PAR Células del sistema inmune innato macrófagos células dendríticas linfocitos ínter epiteliales NK TEJIDO LINFOIDE ASOCIADO A MUCOSA BRONQUIAL

8 Epitelio bronquial limpieza mucociliar
Las vías respiratorias, desde nariz a bronquiolos, están cubiertas por un epitelio superficial constituido por dos tipos principales de células, las células de Goblet, productoras de moco (20%) y células ciliadas (80%). Esta constituido aproximadamente por: 1% de NaCl, 0.5-1% proteínas libres, 0.5-1% mucinas, 95% de agua. Adicionalmente lactoferrina, lisozima e IgA, que participan en la defensa inmune local. dos tipos de células, las células Goblet (20%) y células ciliadas (80%). tos, estornudos y movimiento ciliar Una adecuada limpieza mucociliar es: adecuada producción de moco y líquido periciliar y una actividad ciliar coordinada.De lo contrario condiciona infecciones respiratorias altas y bajas recurrentes.

9 APARATO MUCOCILIAR MUCINAS BATIDO CILIAR EPITELIO CILIAR BRONQUIAL

10 MUCINAS Son grandes glicopeptidos ( 100 KD) compuesto de 50 a 85% de carbohidratos y de apomucina (núcleo proteico). Da las propiedades visco elásticas. CHEST 2002; 121:166S – 182S

11 MUCINAS (MUC) Virus, peróxidos, súper óxidos y PROTEASAS alteran función ciliar. Mucina de membrana: comunicación célula-célula, adhesión celular, en el reconocimiento y señalización, Mucina + FEG + péptido TFF mejoran migración y curación celular. H. Influenza, neumococo y P. Aeruginosa se unen por receptores a la mucina. P. aeruginosa, S. aureus, S. pneumoneae y H. Influenza producen PROTEASAS que degradan: elastina, membrana basal, lisozima, inmunoglobulinas y complemento. CHEST 2002; 121:166S – 182S

12 PEPTIDOS ANTIMICROBIANOS
Journal of Endotoxin Research, Vol. 13, No. 6, 2007

13 PEPTIDOS ANTIMICROBIANOS
Journal of Endotoxin Research, Vol. 13, No. 6, 2007

14 DEFENSINAS HUMANA (epitelio)
Detección de lipoproteína por TLR2 y de LPS por CD14 regulan expresión de defensinas en células epiteliales.. . sus concentraciones se modifican en las enfermedades pulmonares inflamatorias. portador nasal de S. Aureus se asocia con una disminución de la actividad antibacteriana en el fluido nasal. concentraciones elevadas de alfadefensinas puede causar la lisis de las células epiteliales pulmonares y la inducción de la producción de IL-8. Inhibidores de la proteinasa como alfa1-antitripsina (alfa1-AT) podrían limitar la citotoxicidad inducida por defensinas pero también disminuiría el control de elastasa de PMN.

15 DEFENSINAS HUMANA (NEUTROFILOS)
Neutrophil Defensins Enhance Lung Epithelial Wound Closure and Mucin Gene Expression In Vitro Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. Vol. 30, pp. 193–201, defensinas de neutrofilos Mejora y cierra heridas de epitelio pulmonar y aumenta la expresión Génica de mucina In Vitro Defensinas son pequeños péptidos catiónicos, ricos en arginina que contienen seis residuos de cisteína altamente conservadas, Liberados de neutrófilos para eliminar microorganismos, Atracción de células al sitio de inflamación. Pueden también contribuir a la reparación epitelial.

16 DEFENSINAS – péptidos antimicrobianos

17 EXPRESION EPITELIAL DE DEFENSINAS
Vías estimuladas por las bacterias y sus patrones moleculares (PAMPs)

18 ACCION BACTERICIDA DE LAS DEFENSINAS
Recluta neutrófilos. Facilitan y amplifican RI adaptativa. Aumenta proliferación de linfocitos. Aumenta citoquinas y anticuerpos

19 Fibrosis quística Dermatitis Atopica
hipótesis "alta concentración de sal”. Epitelio sano libera AMP - mata bacterias patógenas. En fibrosis quística el epitelio contiene elevadas concentraciones de sal que inhiben la función de AMP. Dermatitis Atopica Citoquinas TH1 (IL 1 y 22) inducen expresión de AMP. Citoquinas Th2 (IL4 Y 13) inhiben inducción de AMP en los queratinocitos. Journal of Endotoxin Research, Vol. 13, No. 6, 2007

20 EQUILIBRIO PROTEASA ANTIPROTEASA

21 Clase serin proteasas AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL
CARE MEDICINE VOL

22 Metaloproteasas de matriz basal
AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL CARE MEDICINE VOL

23 CISTEIN PROTEINASAS AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL
CARE MEDICINE VOL

24 SLPI Y ELAFIN EN ALVEOLO Y ALGUNAS DE LAS MOLÉCULAS DE S. I. INNATA
SLPI y ELAFIN son inhibidores de la elastasa que podria combatir la infección, junto con el surfactante A (SP-A)] y defensinas (1). modulan la inflamación: a- inhibición de la elastasa (HNE, 2). b- posibles efectos nocivos sobre las células epiteliales (3). c- bloqueo a agonísta LPS en macrófagos ( 4 ). HNE : ELASTASA DEL NEUTROFILO HUMANO

25 COMPLEJO DE UNION EPITELIAL
LISIS DE UNION CELULAR CON DESCAMACION AUMENTO DE PERMEABILIDAD PERMITE PASO DE ALERGENOS. PROCESO INFLA- MATORIO LOCAL. ACTIVACION DE PAR 1, 2 Y 4 ( IL 6, IL 8, GM- TGF, RANTES). CLIVAJE DE CD23 (LINF. B) Y DE CD25 (LINF. T) PROVOCAN DEGRANULACION DE EOSINOFILOS Y PMN.

26 Antígenos del acaro y Asma
Los ácaros excretan fecalitos (10 a 40 µm) que se acumulan en el polvo de casa . Un acaro elimina 30 a 40 fecalitos por día, una cama puede tener hasta 2 millones de ácaros, que dejan de 60 a 80 millones de fecalitos por día. Los fecalitos contienen múltiples enzimas alergenicas. Mayor de 2µg Der p 1 /gr. de polvo puede ser sensibilizante, mayor de 10ug puede ser desencadenante. Medición de alergenos por Kit de ELISA y por Test de Guanina. 26 26

27 Alergenos de ácaros Grupo 1 cistein proteasas. Grupo 2
prot. Epididimales. Grupo 3 serin proteasa (tripsina) Grupo 4 amilasas. Grupo 6 quimiotripsina Grupo 9 serin proteasa colagenolítica Grupo 10 tropomiosina Grupo 11 paramiosina. 27 27 27

28 PROTEASAS DE ÁCAROS QUE ATACAN AL COMPLEJO DE UNION EPITELIAL
Las proteasas lisan las proteinas de union y llegaran a producir descamacion celular al lisar las uniones basales y esto puede estar sucediendo antes de la rx inf. alergica JAUREGUI, N JULIO 2008

29 ACTIVA “ PAR “ EPITELIAL (Receptores Activados por Proteasas).
ACTIVIDAD PROTEOLITICA DE PROTEASAS DE ACAROS DESCAMACION DE CELULAS EPITELIALES ACTIVIDAD PROINFLAMATORIA ACTIVA “ PAR “ EPITELIAL (Receptores Activados por Proteasas). Que parte de culpa tienen las proteasas en la remodelacion en el asma. Por otro lado las proteasas tienen sus ligandos en los receptores PAR los cuales al ser activados trasducen señales intracelulares para la secreción de IL6 yIL8 los cuales favorecerán la inflamación no alérgica. IL6: Proteinas de Fase Aguda (PFA )en hígado y Linf.B activados. IL8: Quimiotaxis de PMN y degranulacion. Clinical and Molecular Allergy 2006

30 FAVORECE INFLAMACION ALERGICA Proteasa de acaro Dp 1
CLIVAJE CD25-IL 2R CLIVAJE CD 23 – F c II DISMINUYE PROLIFERACION Y PROLONGACION DE INTERFERON GAMMA CD23 SOLUBLE ESTIMULA AUMENTO DE RECEPTOR DE IG E DE ALTA AFINIDAD Immunology Today 1998; 19

31 Dp1(ACAROS) CLIVA INHIBIDORES DE ELASTASAS
Ver lo que hay en alveolo- y bronco alveolar Que llegan al alveolo y a los espacios mas ampliois - tomando como ejemplo la aerosolterapia: 0 a 2 u entra y sale- 2ª 5 quedan en alveolo y mucosa bronquial a 10u bronquios grandes y traquea Permeabilidad epitelial Inmunidad innata JAUREGUI, N JULIO 2008

32 PATHOGENESIS OF COPD. THE ROLE OF PROTEASE-ANTIPROTEASE IMBALANCE IN EMPHYSEMA INT J TUBERC LUNG DIS 12(4):361–

33 Proteasas de hongos Proteasas secretadas por Aspergillus fumigatus inducen la producción de citocinas por las células epiteliales de vías aéreas, incluyendo interleucina (IL) -6 e IL-8. J Infect Dis Oct;180(4): Proteasas de A. alternata, C. herbarum y A. fumigatus inducen la producción de IL-8 e IL-6 por las células A549 y causar desprendimiento celular. Se propone que estos proteasas de hongos puede activar las células epiteliales a través de PAR de tipo 2. J Allergy Clin Immunol Jun;105(6 Pt 1):

34 Pen ch 13 allergen induces secretion of mediators and degradation of occludin protein of human lung epithelial cells Allergy 2006: 61: 382–388 Conclusión: Pen ch 13 pueden contribuir al asma por dañar la barrera formada por el epitelio de las vías respiratorias y estimula la liberación de mediadores (IL 8) que orquestan la respuesta inmune local y del proceso inflamatorio en cultivo HBEpC.

35 The Journal of Immunology, 2007, 178: 5237–5244
Pen c 13(Penicilliun citrinun) induce liberación de IL-8 por activación de receptores PAR-1 y PAR-2 de células epiteliales respiratorias The Journal of Immunology, 2007, 178: –5244 Modelo propuesto para Pen c 13- expresion de IL-8 inducido via PAR-1 and PAR-2 . Activacion en HAECs.

36 Proteasas de blátides Clin Exp Allergy. 2003 Jan;33(1):3-6.
German cockroach extract increases bronchial epithelial cell interleukin-8 expression. Extractos de Blat g incrementa expression de IL 8 en cellules de epitelio bronquial. Allergy Aug;61(8): German cockroach proteases regulate matrix metalloproteinase-9 in human bronchial epithelial cells. Restos fecales de Blat g contiene serina proteasas activas que induce expresión de MMP-9 por un mecanismo de PAR-2, ERK y AP-1.

37 Proteasas de blátides Clin Exp Allergy Sep;37(9): Regulation of German cockroach extract-induced IL-8 expression in human airway epithelial cells. Extracto de cucaracha con actividad proteasa induce expresion de IL-8 regulada por activacion transcripcional deNF-kB y NF-IL6 en coordinacion con la vias ERK. Exp Lung Res Apr-May;33(3-4): German cockroach frass proteases cleave pro-matrix metalloproteinase-9 ( pro MMP-9). Inhalación de excremento de cucaracha podría regular la remodelación de las vías aéreas por clivaje de pro-MMP-9.

38 TAMBIEN ALERGENOS DE POLEN
Pollen proteolytic enzymes degrade tight junctions Authors: RUNSWICK, Sarah; MITCHELL, Thomas; DAVIES, Paul; ROBINSON, Clive1; GARROD, DavidR. Source: Respirology, Volume 12, Number 6, November 2007 , pp (9)

39 Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2007;7(2):168-173. ©2007
SILICOSIS Y INMUNIDAD INNATA – Los receptores de macrófagos con estructura collagenosa (MARCO). lesiones son moduladas y provocados por el sistema inmunológico y sus mediadores. Probablemente iniciada por la activación de los receptores de la inmunidad innata como MARCO. La generación de oxidantes por partículas de sílice en las células inmunitarias resulta en apoptosis de macrófagos,, la inflamación pulmonar y la transformación de células. Curr Opin Allergy Clin Immunol.  2007;7(2):  ©2007

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43 conclusiones Evitando la carga alergenica ( de proteasas) mantendremos un epitelio fuerte (sean pacientes alérgicos o no alérgicos). Evaluar sustancias que mantengan o mejoren el cemento epitelial Proteínas de unión, proteoglucanos colágenos, inh. de elastasas etc.. Cuando la preocupación sea a mas temprana edad será mejor.

44 Esquistosomiasis La esquistosomiasis (antiguamente llamada bilharziasis o bilharziosis) es una parasitosis por platelminto de la clase trematodos Las metacercarias se enganchan a la piel para poco después penetrar por enzimas proteolíticas (que rompen proteínas de la piel). Tras 1-2 días bajo la piel pasan al flujo sanguíneo hasta llegar a los pulmones, donde continúan su ciclo vital. Posteriormente vuelven a la sangre hasta llegar al hígado, donde se instalan. Una vez en los sinusoides hepáticos, esto es unos 8 días después de la penetración, se desarrolla una nueva etapa larvaria que se caracteriza por nutrirse de eritrocitos. Las formas larvarias (schistosomulas) de S. mansoni se benefician de una protección análoga, pero por captación de las moléculas de DAF(Decrease Acelerator Factor”: factor que retarda crecimiento) de su huésped o por clivaje de C3 por las proteasas parasitarias.

45 Histamine enhances the production of human -defensin-2 in human keratinocytes
El anti-microbiano péptido humano b-defensin-2 (HBD-2), producida por los queratinocitos epidérmicos, obras de teatro <br> papel fundamental en la defensa anti-microbiano, dermatosis inflamatoria, y reparación. HBD-2 induce la liberación de histamina de los mastocitos La histamina puede potenciar la defensa anti-microbiano, <br> inflamación de la piel, heridas y la reparación a través de la inducción de <br> HBD-2 Recientemente se ha informado de que HBD-2 se une identificados receptores de los mastocitos y aumenta su quimiotaxis y liberación de histamina (31, 33), lo que indica una relación entre <br> HBD-2 y la histamina Se encontró que aumento de histamina TNF-a - o IFN-g inducen HBD-2 por la producción de estas células. Am J Physiol Cell Physiol 293: C1916–C1923, 2007.

46 Am J Physiol Cell Physiol 293: C1916–C1923, 2007.
Fig. 8. Un modelo esquemático de las vías en el TNF-a(A) y el IFN-g más-histamina - HBD-2 inducida por la expresión (B). flechas Negro, blanco, y gris indicar la histamina inducida, TNF-a por el IFN-g y vías comunes respectivamente. H1R, los receptores de histamina 1; TNFR, los receptores de TNF, IFN-R, IFN-receptor.

47 Colonizacion bacteriana y neutrofilos
Figura 2. Colonización bacteriana en el pulmón lleva a la contratación de neutrófilos por dos mecanismos. 1- productos bacterianos actuar sobre epitelio y libera IL 8; 2- la fagocitosis por los macrófagos a su activación liberan LTB4 e IL-8. liberación de elastasa por neutrófilos daña defensas facilita colonización bacteriana y, estimula a los macrófagos a producir más LTB4, resultando en la amplificación de nuevo por una ruta diferente.

48 Décima Segunda Mesa Redonda de CistiMex 28 de Agosto del El Uso Terapéutico de Inhibidores de Proteasas en la Cisticercosis inhibidores específicos de las proteasas de Taenia solium y Taenia crassiceps (diseñados con nuestra tecnología Zycmacel) en la cisticercosis murina demostraron una reducción de 95% y 80% en las cargas parasitarias de ratones infectados y tratados con Z-LLL-FMK y Z-LLY-FMK, respectivamente. El rol de los inhibidores de la cisteín-proteasa amerita estudios posteriores en el tratamiento de la cisticercosis.

49 Enzimas proteoliticas MMPs y catepsinas elastoliticas.
Pharmacol Rev 56:515–548, 2004 Mediators of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Macrófagos en la EPOC. secretan proteínas inflamatorias en EPOC. Los neutrófilos pueden ser atraídos por la IL-8, GRO-a, LTB4, MCP-1, Linfocitos CD8 por IP-10, Mig, y I-TAC. Enzimas proteoliticas MMPs y catepsinas elastoliticas. Liberación de TGF-activa EGFR, que estimula la hipersecreción de moco.

50 Leukocyte Elastase . Physiological Functions and Role in Acute Lung Injury Am. J. Respir. Crit. Care Med., Sept 1, 2001; 164(5):

51 Fumar induce las células epiteliales para producir citoquinas que estimulan los neutrófilos y macrófagos. El humo también actúa para activar directamente sobre los neutrófilos y los macrófagos. oxidantes que pueden inactivar antiproteases, neutrófilos y macrófagos liberan Elastasa de neutrófilos que puede activar MMPs, mientras que MMPs pueden inactivar ALFA 1-antitripsina. No se muestra en el diagrama es el papel de MMP-12 en la liberación de TNF-, que amplifica la reacción inflamatoria. Estos procesos conducen a desequilibrio proteasa-antiprotease, que puede degradar el pulmón y la elastina del tejido conjuntivo; si se mantiene, ello se traducirá en el enfisema.

52 QUIMIOQUINAS TARC Quimioquinas TARC desempeña un papel crucial en el reclutamiento de células Th2 durante la reacción alérgica. Células epiteliales de las vías respiratorias expresan TARC. Der p induce la expresión TARC en células epiteliales bronquiales. Este efecto parece estar mediado por ADAM dependiente de la fosforilación de EGFR y la posterior activación de MAPkinases y NF-y B. El contacto directo del epitelio bronquial con aeroalergenos que contienen proteasa pueden contribuir al aumento de expresión TARC y reclutamiento de células Th2 que se ha observado en los asmáticos. AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY CELL AND MOLECULAR BIOLOGY VOL

53 Der p, IL-4 y TGF-induce ADAM (metaloproteinasa y desintegrina A) dependiente de la fosforilación del receptor de EGF (EGFR), dando lugar a la activación de las vías de MAPK, la liberación del principio activo P50 y p65 de NF-B, vinculante para el promotor TARC. AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY CELL AND MOLECULAR BIOLOGY VOL

54 muestran que una mucosa adyuvante (la toxina del cólera) y un complejo alergenos (ácaros del polvo doméstico) cada uno de estimular a las células dendríticas secretan IL-6, un factor clave en la diferenciación de los linfocitos T en TH17 células y células TH2, que contribuyen al desarrollo de las enfermedades alérgicas. En respuesta a cada estímulo, las células dendríticas aumentar la producción de cAMP, lo que conduce a una mayor expresión de la señalización del receptor transmembrana c-Kit. De forma paralela, la superficie celular expresión del ligando de c-Kit, tallo células factor (SCF), también aumenta. Ligadura de c-Kit de SCF entonces se activa la enzima quinasa Pi3-δ (PI3K-δ), en última instancia estimular la IL-6 secretion. La toxina del cólera se activa a través de esta vía ADPribosylation del G α s g de proteína, pero la complejidad de alergenos como los ácaros del polvo doméstico aumento cAMP la abundancia de lo que queda por determinar.

55 sistema inmunitario innato tienen diferente especificidad para diferentes patógenos.