infecciones parasitarias

Presentación del tema: "infecciones parasitarias"— Transcripción de la presentación:

1 infecciones parasitarias
Inmunidad innata en infecciones parasitarias 2013 Alvaro Díaz Cátedra de Inmunología Facultad de Química/DepBio y Facultad de Ciencias/IQB

2 El sistema inmune innato constituye los “cimientos” del sistema inmune
RESPUESTAS ADAPTATIVAS potenciación instrucción RESPUESTAS INNATAS INDUCIDAS DEFENSAS INNATAS CONST. RECONOCIMIENTO INNATO PRRs MECANISMOS EFECTORES PAMPs PATÓGENOS

3 Otra forma de representar la rama instructiva del SI
Patógenos potenciales (y otros elementos del medio ambiente) Otra forma de representar la rama instructiva del SI PAMPs PRRs Células T CD4+ Células presentadoras En esta rama eferente del sistema inmune es central la DC y su interacción con la T, en particular la T CD4+. El SI innato provee al SI adaptativo con señales de: Intensidad de respuesta Tipo de respuesta (polarización) Especificidad antigénica Sitio anatómico PRRs Células efectoras Células no inmunes

4 Los perfiles clásicos de respuesta adaptativa
Respuestas de tipo 1 Macrófagos clásicamente activados DC1s ILC1 Células Th1 IFN-g Respuestas de tipo 2 Macrófagos alternativamente activados DC2s ILC2 Eosinófilos, mastocitos, basófilos Células Th2 IL-4, IL-5, IL-9, IL-13, IL-25, IL-33 IgE La decisión entre estos perfiles está determinada desde el sistema inmune innato

5 Y hay que agregar la rama Th17, y la respuesta reguladora
De: Díaz & Allen 2007 EJI 37:3319

6 Las señales de “instrucción” y de “potenciación” no son todas iguales
RESPUESTAS ADAPTATIVAS potenciación instrucción RESPUESTAS INNATAS INDUCIDAS DEFENSAS INNATAS CONST. RECONOCIMIENTO INNATO PRRs Th1, Th2, también Th17, respuestas reguladoras MECANISMOS EFECTORES PAMPs PATÓGENOS El SI innato da señales de “polarización” de respueta al SI adaptativo

7 ¿Cómo “ve” el sistema inmune innato
Esta clase… ¿Cómo “ve” el sistema inmune innato a los parásitos? ¿Qué PAMPs? ¿Qué PRRs? ¿Qué respuestas?

8 Tipos de respuestas (incluyendo adaptativas)
Preguntas difíciles… Puede ser mejor encararlas “ de arriba hacia abajo”: Tipos de respuestas (incluyendo adaptativas) Tipos de señales instructivas desde la inmunidad innata PRRs y PAMPs

9 Veámos los “parásitos” en el árbol de la vida
nosotros “protozoarios” “helmintos” nosotros

10 Todos los “parásitos” son todos eucariotas….
(como también lo son los hongos, y los artrópodos ectoparásitos…) Y se dividen en protozoarios (unicelulares) y helmintos (multicelulares). Los dos grandes grupos de helmintos (nematodos y platelmintos) están muy alejados entre sí. Todos los “parásitos” establecen infecciones crónicas, evadiendo la inmunidad… (cosa que también hacen ciertas bacterias y hongos) Todos son todos parásitos obligados (en contraste con los patógenos fúngicos)

11 Empecemos por los protozoarios…
Se replican por mitosis… si no se les controla, terminan con el hospedero Han sin duda dejado una huella evolutiva importante sobre el sistema inmune

12 Tienen estadíos intracelulares, incluyendo intra-macrófago
Su control necesita de la activación (clásica) de macrófagos

13 Las respuestas contra protozoarios suelen ser de tipo 1
Nos interesan por ahora las barritas negras (wt) Inmunización y reestimulación de esplenocitos in vitro de Jankovic et al., Immunity 16:429 (2002)

14 Y la protección contra infecciones por protozoarios depende de las respuestas de tipo 1
Los KO en IL-12 o en IFN-g se mueren. La IL-12 es necesaria para inducir la respuesta Th1, cosa que se veía en las gráficas anteriores Infección por T. gondii en ratones de Jankovic et al., Immunity 16:429 (2002)

15 Los PRRs canónicos: los TLR
(con sus proteínas adaptadoras) Dominio TIR Los dominios TIR reclutan proteínas adaptadoras que también poseen dominios TIR altamente conservados: MyD88, utilizada por todos los TLR menos TLR3 MAL (MyD88-adaptor-like) que se une a TLR4 y 2 y actúa de puente para reclutar Myd88 en estos receptores TRIF (Tir-domain containing adaptor protein inducing IFNb)- responsable de iniciar la cascada de señalización independiente de Myd88 en TLR4 y única proteína adaptadora del TLR3 TRAM (TRIF related adaptor molecule) importante para el TLR y el inicio de la cascada indep de MyD88 SARM (sterile alfa and armadillo motif containing protein) que interacciona con TRIF y actúa como inhibidor de la cascada de reacciones que desde allí se desencadenan. El uso de adaptadoras varía con el TLR y esto es importantes porque se acoplan diferentes cascadas de proteínas quinasas que finalmente llevan a la activación de factores de transcripción como NFkB y diferentes IRFs. Todos los TLR activan NFkB, ya sea mediante la vía dependiente de myd88 o la dependiente de TRIF o ambas en el caso del TLR4, con la activación subsiguiente de genes de citoquinas y quemoquinas pro-inflamatorias, y diversas moléculas de superficie como MHCII y moléculas co-estimuladoras como CD80 y CD86 en células presentadoras de antígeno. Otros TLR activan diferencialmente a IRF3 (dependiente de TRIF en TLR3 y 4) o IRF7 (dependiente de MyD88 en TLR7 y 9) para estimular la expresión de IFN de tipo I. Los TLRs se han estudiado sobre todo con agonistas bacterianos y virales Todos los TLRs dependen de MyD88 y/o de TRIF para señalizar 15

16 Se conocen PAMPs de protozoarios Dan señales a través de TLRs e inducen respuestas de tipo 1
Anclas glicosilfosfaditil inositol de Trypanosoma, Leishmania, (Toxoplasma, Plasmodium) TLR2 Ceramidas con glicosilinositol fosfolípido de Trypanosoma TLR4 Proteína Tc52 de Trypanosoma cruzi TLR2 Profilina de Toxoplasma y otros apicomplexa TLR11 Peroxiredoxina de Plasmodium TLR4 HSP70 de Toxoplasma TLR4 …………..

17 Como esperaríamos, el adaptador de TLRs más importante, MyD88, es esencial para la respuesta de tipo 1 y para la protección Infección por T. gondii en ratones Curvas de supervivencia de ratones wt, MyD88 KO e IL-12p40 KO De Scanga et al (2002) J Immunol 168:5997

18 Los PRR citosólicos: NLRs e inflamasomas
Destacar sensado citosólico. Detección de la “violación de la santidad del compartimiento citosólico”. De: Rathinam et al 2012 Nat Immunol 13:333

19 NLRP3 ASC caspasa-1 Franchi et al 2012 Nat Immunol 13:325
Destacar priming a través de TLRs. Y componentes del inflamasoma NLRP3. ASC caspasa-1 Franchi et al 2012 Nat Immunol 13:325

20 El inflamasoma NLRP3 es importante en infección por Leishmania
Infección in vitro de macrófagos (wt y KO para ASC, Casp-1 o NLRP3) con L. amazonesis de fase estacionaria Infección con promastigotas metacíclicos de L. amazonesis ASC Trabajan con L. amazonensis, L braziliensis y L infantum chagasi. De: Lima-Junior DS et al 2013 Nature Medicine 19: 909 Los ratones KO para ASC tienen mayor mortalidad y carga parasitaria en infección por T. cruzi. Silva et al J Immunol 191:3373

21 La respuesta “Th17” también es necesaria para protección frente a Toxoplasma gondii en ratones
Destacar que la IL-1b es muy importante en el desarrollo de la Th17 Supervivencia luego de infección: ratones wt e IL-17 KO De Kelly et al (2005) Infect Immun 73: 617 La infección de monocitos humanos in vitro por T. gondii induce IL-1b dependiente de ASC y caspasa-1. Gov et al mBio 4: e00255

22 Pero por supuesto los protozoarios logran establecer infecciones crónicas…
Hasta hace poco, el dogma era que la evasión (de Leishmania en particular) era por inducción de respuesta Th2. Esto se debió a una peculiaridad de un modelo muy usado, la infección en ratones Balb/c. Ahora se ha ido imponiendo la visión de que la evasión es por inducción de respuestas reguladoras, que en este caso en particular incluyen centralmente a la citoquina supresora IL-10. Ahora se sabe que esto se debe a la inducción en el hospedero de respuestas reguladoras

23 La infección crónica por Leishmania es hecha posible por células T reguladoras (CD4+/CD25+) secretoras de IL-10 Ratones RAG-/- transplantados con células T y desafiados con el parásito. Cargas parasitarias a las 3.5 y 17 semanas En este modelo, si se elimina el reclutamiento de células T reguladoras o la IL-10, se va a cura estéril. Y esos ratones son susceptibles a la reinfección, mientras que los ratones wt, que mantienen una pequeña carga parasitaria luego de la “cura”, son inmunes a la reinfección Las Treg expandidas en los sitios de infección son específicas para el parásito. No se conocen los mecanismos de su inducción En otros modelos de protozoarios, la regulación es por IL-10 producida por las propias células T efectoras De: Belkaid et al., Nature 420:502 (2002) También: Suffia et al. (2006) J Exp Med 203: 777

24 Pero estos parásitos consiguen superponerles respuestas reguladoras.
En suma: El reconocimiento de los protozoarios por TLR induce respuestas Th1 (y algo de Th17) Pero estos parásitos consiguen superponerles respuestas reguladoras. Estas respuestas incluyen la expansión de células Treg, y también la secreción de citoquinas supresoras por las propias T efectoras. No se conocen sus mecanismos de inducción.

25 Y ahora seguimos con los helmintos …
En general no se replican dentro de cada hospedero individual En general causan morbilidad más que mortalidad Una tenia adulta por ej no puede dar lugar a más tenias adultas directamente, sin pasar por huevos que infectan a otro hospedero (otro individuo, además por lo general, de otra especie animal). (otro hospedero)

26 Los estadíos infectantes de los helmintos causan al menos cierta respuesta inflamatoria
En cambio, los estadíos establecidos en general controlan la inflamación Inflamación temprana: ¿mecanismos de reconocimiento? Activación de complemento ¿TLRs..? ¿Otros PRRs..?

27 Las respuestas contra helmintos son de tipo 2
Inmunización y reestimulación de esplenocitos in vitro de Jankovic et al., Immunity 16:429 (2002)

28 El asunto está en cómo las definimos
Ha habido sus dudas sobre la capacidad protectora de las respuestas de tipo 2… El asunto está en cómo las definimos

29 Las respuestas de “tipo 2 modificadas”
IL-4 IL-10 TGF-b IL-5, IL-13 IgG4 (humanos) Control de la inflamación Inmunosupresión específica filariasis De Maizels et al., Immunol Rev 201:89 (2004)

30 Las células y moléculas responsables de la respuesta tipo 2 modificada
Células T reguladoras (en particular, FoxP3+) IL-10 TGF-b CTLA-4 PD-1/PD-L1/2 Células T efectoras hipo-respondedoras/anergizadas Células T efectoras productoras de IL-10 ¿Células mieloides supresoras? ¿Células B reguladoras…? ¿Otras ….?

31 Tipo 2 modificado no es lo mismo que tipo 2
Sensibilización con OVA o Derp-1, seguida de desafío intratraqueal con alergeno, en ratones control e infectados con H. polygirus. Células en lavado broncoalveolar En presencia de la infección, se observa que la respuesta a OVA o Derp1 está asociada a niveles menores de IL13 e IL5, y mayores de TGF-beta o IL10. De Wilson et al., J. Exp. Med. 202:1199 (2005)

32 La hipótesis de la higiene original (o un espacio monodimensional)
Infecciones (bacterianas) alergias Tipo 2 Tipo 1

33 La infección por S. haematobium se correlaciona inversamente con la alergia
De van der Biggelaar et al., Lancet 356:1723 (2000)

34 La hipótesis de la higiene modificada (o un espacio bidimensional)
Infecciones por helmintos Tipo 1 Tipo 2 Inflamatorio Regulatorio Autoinmunidad Infecciones bacterianas agudas Alergias Infecciones crónicas por protozoarios y micobacterias Fibrosis . De: Díaz & Allen 2007 EJI 37:3319

35 Se viene la “terapia helmíntica” para enfermedades inflamatorias ….
Huevo de Trichuris suis Para una revisión muy buena, ver: Jouvin y Kinet, 2012, J Allergy Clin Immunol 130: 3

36 Las células T reguladoras favorecen la infección crónica por un helminto
Infección por L. sigmodontis Depleción de Treg CD25+ al momento de infección Carga parasitaria al día 60 Microfilarias en sangre De Taylor et al Eur. J. Immunol. 39:192

37 La depleción de Treg en etapas más tardías de infección en general no afecta la carga parasitaria
En otros modelos, la infección crónica la hacen posible células Th2 productoras de IL-10 Un componente muy importante parece ser la presencia, en infección crónica, de células Th2 “hipo-respondedoras” Las células Treg podrían jugar su papel tempranamente en la infección, condicionando otros mecanismos de regulación que operarían independientemente de las Treg en la infección crónica Taylor et al J. Immunol. 174:4924 Taylor et al J. Immunol. 179:4626 Taylor et al. PLOS Path 9: e Rausch et al 2009 Eur J Immunol 39: 3066 Dewals et al 2010 Eur J Immunol 40:1 Taylor et al 2012 Trends in Immunol 33:181 (revisión)

38 Parecería que: Las respuestas de tipo 2 evolucionaron para controlar a los helmintos La capacidad de protección de las respuestas de tipo 2 suele estar escondida debajo de las fuertes respuestas reguladoras que inducen los gusanos Las respuestas reguladoras no se han seleccionado negativamente en los hospederos vertebrados debido a que son necesarias para las funciones “no inflamatorias” del sistema inmune “Respuesta reguladora” incluye a las Treg y a células efectoras (Th2) condicionadas para regulación.

39 ¿Y las respuestas de tipo 2 modificadas?
¿Cuáles son los PAMPs/PRR que determinan las respuestas de tipo 2 frente a helmintos? ¿Y las respuestas de tipo 2 modificadas? ¿Qué pasa con los TLRs en las infecciones helmínticas?

40 Los ratones KO en MyD88 infectados con S
Los ratones KO en MyD88 infectados con S. mansoni tienen respuestas más sesgadas a tipo 2 IFN-g Esto seguramente refleja la presencia de PAMPs de tipo 1, detectados a través de TLRs. La respuesta a Schistosoma, y a otros platelmintos, tiene un pequeño componente tipo 1. Los agonistas de TLR podrían ser del parásito, o endógenos (DAMPs) Globalmente, la señalización a través de TLR/MyD88 no contribuiría a la respuesta de tipo 2. IL-4 IL-10 Células de bazo de ratones infectados, estimuladas in vitro con SEA De Layland et al, 2005 EJI 35:3248

41 Los ratones TLR2 KO infectados con S
Los ratones TLR2 KO infectados con S. mansoni tienen impedidas las respuestas reguladoras y Th2 IFN-g IL-10 IL-13 Células T de ratones infectados, estimuladas in vitro con células presentadoras normales y SEA De Layland et al, 2007 EJI 37:2174 El panorama está aún muy complicado. Pero globalmente parece que TLR2 juega un papel diferente al de la suma de los TLR que señalizan a través de MyD88 en infección por Schistosoma Un lípido de Schistosoma induce Treg productoras de IL-10 a través de TLR2 van der Kleij et al., 2002 J. Biol. Chem. 277:48122 Otro lípido de Schistosoma potencia respuestas tipo 2 y activacion de eosinófilos a través de TLR2 Magalhaes et al 2010 J Inf Dis 202:1369 En ratones NOD, la inducción de Treg invitro por SEA depende parcialmente de TLR2 Burton et al 2010 Eur J Immunol 40:1 Efecto de falta de TLR2 ≠ efecto de falta de MyD88

42 Hay muchas evidencias de que “otros” PRRs (“no TLR”) deben participar en la respuesta a los helmintos

43 Los receptores lectina de tipo C
Grupo VI Los receptores lectina de tipo C Y ? Receptor de manosa DEC-205 Grupo II Grupo V DC-SIGN Y MGL ? Langerin En el grupo V, junto con las CLR mieloides están tb los receptores NK, que se supone que reconocen estructuras propias (en gral no glucídicas) y median inhibición de la citolisis. Notar que las del grupo VI son multi-CTLD. Los que se muestran no son la totalidad de los CLR expresados en las células mieloides. Hay otros. R Y FcgR FcgR FcgR Y Y Y Y otros …

44 La polarización a Th2 es independiente de TLRs.
El componente principal de SEA inductor de Th2 es la glicoproteína Ω -1. La polarización a Th2 es independiente de TLRs. La polarización depende de internalización por el receptor de manosa, y de actividad ribonucleasa de Ω -1 sobre ARNm y ARNr dentro de la célula dendrítica. % de células CD4+ productoras de IL-4 Sin glicanos Sin act. ribonucleasa Inyección de SEA u omega-1 en ratones reporteros para IL-4. % de células CD4+ efectoras productoras de IL-4 en dLN Inyección de omega-1 y re-estimulación ex-vivo con antígeno o PHA De: Everts et al 2012 J Exp Med 209:1753 Y: Everts et al 2009 J Exp Med 206:1673 Steinfelder et al 2009 J Exp Med 206:1681

45 SEA de Schistosoma mansoni, a través de dectina-2, activa el inflamasoma NLRP3
En la infección, el inflamasoma NLRP3 participa en inducción de respuestas Th1 y Th7 La producción de IL-1b depende parciamente de dectina-2 y su adaptador FcRgamma, y casi totalmente de NLRP3. In vivo, se ve que en ausencia de NLRP3 o ASC, las respuestas Th1 y Th17 están más bajas, y lo mismo las de IL5 e IL10. En cambio de la respuesta de IL13 es mayor. Los NLRP3 KO y ASC KO tienen menor tamaño de granuloma hepátic Ratones wt o KO para NLRP3 o ASC, infectados con S. mansoni durante 8 semanas BMDC wt o KO para dectina-2 pre-condicionadas con agonista de TLR2 y estimuladas con SEA De: Layland et al 2010 PNAS 107:20459

46 La actividad proteolítica extracelular debe ser un “PAMP” para Th2
Muchos alergenos ambientales tienen actividad proteolítica Muchos helmintos usan proteasas para invadir tejidos Existen en células del sistema inmune innato y de tejidos receptores activados por proteasas (PARs) La administración de ovalbúmina junto con la activación de PAR-2 en ratones causa sensibilización alérgica a este antígeno (Ebeling et al 2007 JI 179:2910) Las proteasas inducen la secreción de la citoquina tipo 2 TSLP en células de epitelio respiratorio, en forma dependiente de PAR-2 (Kouzaki et al 2009 JI 183:1427)

47 Más en general, el daño tisular, detectado por células no inmunes, induce Th2
Las células linfoides innatas tipo 2 (ILC2) participan en amplificar las señales asociadas Loke et al 2007 JI 179: 3926 Mishra et al JI 187: 6491 Nussbaum et al 2013 Nature epub ahead of print De: Licona-Limón et al Nat Immunol 14: 536

48 Misterios en relación a la respuesta tipo 2….
¿De dónde sale la IL-4 inicial? ¿Cuál es la respuesta fenotípica (señales de coestimulación inducidas) a nivel de la DC? ?? ? IL-4 PRRs? Se ha propuesto a los basófilos, eosinófilos, mastocitos, a células T naive activadas en ausencia de agonistas de TLR, (así como a células Th2 preexistentes) como las fuentes de la IL-4. También es verdad que la IL-4 no es absolutamente necesaria para inducir la Th2, pero sin duda es fundamental para que ésta alcance su potencia normal. Pero a partir del 2008 ciertos grupos empiezan a proponer al basófilo como célula presentadora de antígeno principal en la respuesta Th2, con la DC apareciendo como dispensable. El basófilo es capaz de detectar el alergeno papaína, producir IL-4 y TSLP, migrar (en pequeños números) al dLN, y presentar antígeno en MHCII a células T. Tb se vio un papel del basófilo en infección por Trichuris muris. Sin embargo, más recientemente (2010) varios grupos han mostrado debilidades en la propuesta de los basófilos: los sistemas de depleción de basófilos que se usaban no son totalmente selectivos, y la migración de basófilos al LN es posterior a la de DC y en mucho menor número – incluso en mucho menor número que los Eos que migran al LN. Tb dos grupos mostraron, en infección por Schistosoma, y Nippostrongylus, e incluso en el modelo de papaína, que son las DC y/o que no son los basófilos los responsables de la iniciación de la Th2. Lo mismo en un modelo de Th2 por alergenos de ácaros. En este momento hay un debate muy grande entre el campo “DC” y el campo “basófilos”, pero parece probable que los basófilos vuelvan a su papel de célula accesoria, quizás capaz de presentación en ciertas condiciones.

49 PRRs para respuestas reguladoras:
Entonces.. PRRs para Th2: No sabemos casi nada. Probablemente PARs, detección de actividad ribonucleasa, lectinas, TLR2, otros ..? PRRs para respuestas reguladoras: No sabemos casi nada. Probablemente TLR2, otros..? Los (otros) TLRs deben contribuir al pequeño componente de tipo 1 (y Th17) que existe en respuesta a helmintos Células que comienzan inducción de Th2: DCs, basófilos, células epiteliales. Amplificación por ILC2 Células que comienzan inducción de respuesta reguladoras: DCs (tDCs). Señales de la DC a la célula T para Th2: ??? Señales de la DC a la célula T para respuestas reguladoras: TGF-b, IL-10, moléculas coestimuladoras negativas (PD-L1, PD-L2).

50 Entonces: ¿Cómo “ve” el sistema inmune los parásitos? ¿Qué PAMPs? ¿Qué PRRs? ¿Qué respuestas?

51 Las respuestas: Comunes a todos los parásitos:
Respuestas reguladoras/anti-inflamatorias (en común con los demás patógenos que establecen infecciones crónicas) Comunes a los protozoarios: Respuestas de tipo 1, modificadas por respuestas reguladoras Comunes a los helmintos: Respuestas de tipo 2, modificadas por respuestas reguladoras

52 Los PRRs y PAMPs Los TLRs instruyen respuestas de tipo 1 frente a protozoarios. Varios PAMPs ya se conocen. Están por identificarse los PRR que instruyen las respuestas de tipo 2 frente a helmintos Los PAMPs incluyen proteasas, ribonucleasas, ciertos glúcidos y ciertos lípidos. Están por identificarse los receptores que instruyen respuestas reguladoras. TLR2 podría participar (en infección por Schistosoma). También hay un componente tipo 1 en las respuestas a helmintos, y seguramente varios TLR participan en éste, reconociendo tanto ligandos de los helmintos como DAMPs endógenos.

53 FIN PENSAR QUE SOY “TIPO 2”…