Asignatura Inmunología

Presentación del tema: "Asignatura Inmunología"— Transcripción de la presentación:

1 Asignatura Inmunología
Seminario 2: Respuesta inmune innata Parte 2 Año: 2019

2 Redundancia y especialización en la respuesta inmune innata anti-infecciosa

3 Respuesta innata ante una infección viral

4 ¿Cómo es reconocida la presencia de un virus?
Fundamentalmente a través de la detección de sus ácidos nucleicos ¿Cómo los detectamos? Mediante distintos sistemas de receptores TLRs TLR3, TLR7, TLR8, TLR9 Flia RIG-1 (helicasas) RIG-1 y MDA5 Sensores de ADN DAI, cGAS, IFI16, AIM2 El reconocimiento de la infección viral induce la producción de interferones de tipo I

5 Interferón (IFN)- Breve reseña (I)
El IFN fue descubierto en 1957 por A. Isaacs y J. Lindenmann El IFN es una citoquina producida por mamíferos, aves, reptiles y peces. (Evolutivamente conservada) La mayoría de las células sintetizan IFN cuando son infectadas y el IFN secretado inhibe la replicación de un amplio espectro de agentes virales De hecho, no se requiere de la replicación viral para inducir la producción de IFN La presencia de dsRNA, endotoxinas, inhibidores de la transcripción (actinomicina D,…) promueve la síntesis de IFN.

6 IFN- Breve reseña (II) 6) Fuentes de IFN: cél. Infectadas, células dendríticas plasmacitoides (IFN-α / β ), … 7) El IFN sólo actúa en cél. que presentan receptores para IFN 8) La cascada de transducción de señales inducida por el IFN- α y β, el IFN-γ y la Il-6 involucra a las Jak-Stat tyr-kinasas. 9) Regulación transcripcional de genes inducibles por IFN (secuencias ISREs, GAS y SIE) para generar un estado anti-viral.

7 Producción de interferones /
1 Virus a ARN infecta a la célula Virus infectante 2 El virus infectante replica y genera nuevos virus 3 El material genético viral activa sensores de ácidos nucleicos induciendo la transcripción y traducción de IFNs tipo I. Viral RNA Proteínas antivirales Nucleus Traducción 6 Las proteínas antivirales degradan al ARN viral e inhiben la síntesis de proteínas, interfiriendo con la replicación viral Transcripción Transcripción IFN-mRNA Traducción IFNs alfa y beta 4 IFNs liberados por la célula infectada interactúan con los Rc Célula infectada Neighboring host cell para IFNs sobre la propia célula infectada o sobre células vecinas estimulando la síntesis de proteínas antivirales como la proteín kinasa R y la OAS, entre otras.

8 ¿Qué células producen IFNs de tipo I en respuesta a la infección viral?
Prácticamente todos los tipos celulares poseen algún sensor capaz de detectar la presencia de una infección viral y en respuesta producir IFNs tipo I. Ejemplo: células epiteliales, células endoteliales, fibroblastos, células parenquimatosas y leucocitos. Sin embargo, las principales células productoras de IFN de tipo I son las Células Dendríticas Plasmacitoides TLR7 y 9 Rc citosólicos ADN MDA-5 RIG -I Viru s Células parenquimato sas Células dendríticas plasmacitoides

9 Células Dendríticas Plasmacitoides
Relevantes en etapas tempranas de infecciones virales Componen el % de las células mononucleares de sangre periférica Expresan TLR 7 y 9 a través de los cuales reconocen ADN y ARN virales Expresan una extraordinaria capacidad para producir interferones de tipo I Se ubican en sangre periférica y órganos linfáticos secundarios. En respuesta a procesos infecciosos son reclutadas en el tejido afectado.

10 Interferones de tipo I: una herramienta esencial en la inmunidad anti-viral
Los IFN de tipo I comprenden 16 miembros: 12 subtipos de IFN-α, IFN-β, IFN-ε, IFN- e IFN-. Casi todos los estudios relacionados a inmunidad anti-viral se han concentrado en las acciones mediadas por los IFN-α y β Los IFN de tipo I se caracterizan por ejercer una poderosa acción anti- viral, estimulando la transcripción de 500 a 2000 genes (ISGs, IFN- stimulated genes), cuyos productos (proteínas) median el establecimiento de un estado anti-viral.

11 IFN tipo I y citoquinas pro-inflamatorias

12 Funciones de los interferones /
Sus acciones biológicas son mediadas a través de un receptor, común para los interferones  y , denominado IFNAR Funciones mediadas por los Interferones de tipo I Tornan a las células vecinas refractarias a la infección viral Activan a las células NK Incrementan la expresión de moléculas de histocompatibilidad (CMH) de clase I Incrementan la presentación antigénica a través de moléculas CMH Clase I Favorecen el desarrollo de la memoria T

13 Funciones del IFN (cont.)
El IFN inhibe la proliferación celular, potencia la capacidad de las cél NK de lisar cél infectadas por otros patógenos, inhibe la síntesis proteica e inhibe la expresión de CMH Todos los procesos infecciosos conllevan la producción de IFN y esta citoquina es la responsable de los signos y síntomas característicos del “sindrome gripal”

14 CMH clase I péptid o a 2 a 1 a 3 2- microglobulina El detalle de la estructura y función de las moléculas del complejo mayor de hisocompatibilidad (CMH) y las vías de procesamiento y presentación antigénica se estudiarán en próximas clases.

15 Efectos anti-virales de los interferones 
La interacción de los interferones  y  con su receptor resulta en la transcripción de más de 500 genes diferentes (Interferon stimulated genes, ISGs), responsables de inducir un “estado antiviral” en las células infectadas y en células vecinas

16 Algunos ejemplos de ISGs (Interferon stimulated genes) y sus efectos en las células
La interacción de los interferones  y  con su receptor resulta en la transcripción de la proteína quinasa R (PKR), la cual puede activarse por reconocer ARN viral y de esa forma inactivar por fosforilación al factor de traducción eIF-2 responsable del inicio de la traducción proteica. Consecuencia: inhibición de la síntesis proteica y, consecuentemente, de la replicación viral.

17 Algunos ejemplos de ISGs (Interferon stimulated genes) y sus efectos en las células
La interacción de los interferones  y  con su receptor resulta en la transcripción de la Oligoadenilato Sintetasa (OAS) la cual puede activarse por reconocer ARN viral y de esa forma sintetizar oligoadenilatos producidos a partir del ATP capaces de activar (RNAsa viral. a la enzima Ribonucleasa L L) capaz de degradar RNA Consecuencia: degradación del ARN e inhibición de la replicación viral.

18 Algunos ejemplos de ISGs (Interferon stimulated genes)
y sus efectos en las células La interacción de los interferones  y  con su receptor resulta en la transcripción de la Adenosina Deaminasa (ADAR) la cual modifica la secuencia nucleotídica del ARN incrementando el número de proteínas mutadas en las células infectadas. Consecuencia: Edición del ARN e inhibición de la replicación viral.

19 Algunos ejemplos de ISGs (Interferon stimulated genes) y sus efectos en las células
La interacción de los interferones  y  con su receptor resulta en la transcripción de las GTPasas Mx . La proteína MxA se acumula en el citoplasma de las células tratadas con IFNα∕β e interactúa con la nucleocápsides virales, inhibiendo su transporte o alterándolas. Consecuencia: Interrupción replicación viral. de la

20 ¿Qué características tiene la respuesta innata antiviral?
Muy altas concentracio nes de IFNs tipo I Vaso sanguíneo Reclutamiento de células NK Viru s Inducen la expresión de cientos de genes generando un estado antiviral Células dendríticas plasmacitoide s Activan a las células NK reclutadas Citotoxicidad: Inducen la apoptosis de la células infectadas Producción de citoquinas: IFN-, TNF- IFNs tipo I; IL-1 beta; Otras citoquinas; y Quimiocinas que median el reclutamiento de CDp y células NK Células parenquimatosas

21 Otros ejemplos de proteínas inducidas por IFN
Proteínas P200 (Inhibición de la síntesis de proteínas reguladoras del ciclo celular: p53, pRB,…) Promyelocytic leukemia protein (Pml) (Represión transcripcional) Componentes del sistema uiquitin-proteosoma (Relación HBV y prot X) Otras

22 IFN-γ- Breve reseña El IFN-γ es producido por las células NK y los linfocitos T La síntesis de esta citoquina es estimulada por Il-1, Il-2, estrógenos, IFN-γ,… La producción de IFN-γ es inhibida por los glucocorticoides, TGF-β, Il-10,… La transcripción del IFN-γ es regulada por represores y activadores. Esta citoquina es fundamental para la activación del macrófago. (Respuesta Th1)

23 Los interferones de tipo I y las células NK proveen protección temprana frente a infecciones virales
IFN / C élulas T citotóxica s Anticuerpos élulas N C K IFN / Carga viral IFN / IFN / IFN / IFN / IFN / IFN / Carga viral Días post-infección

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25 Funciones de las células NK
Inmunidad anti-viral Inmunidad contra bacterias y parásitos intracelulares Inmunidad anti-tumoral Regulación de la inmunidad adaptativa

26 Origen de las células NK
1) Las células NK se originan en la médula ósea a partir de un progenitor linfoide común (CD34+) 2) Los precursores de las células NK expresan los receptores tirosinkinasas Flt3 y c-kit+ 3) Un marcador temprano de linaje NK: CD161 4) Relevancia de la Il-7 para la supervivencia de los precursores de células NK 5) Importancia de la Il-15 en la generación de los precursores inmaduros de las células NK

27 ¿Cómo hacen las células NK para reconocer a las células blanco?
Utilizan receptores de ACTIVACIÓN y de INHIBICIÓN ACTIVACIÓN INHIBICIÓN

28 ¿Cómo hacen las células NK para reconocer a las células blanco?
Receptores inhibitorios de células NK NO se induce APOPTOSIS de la célula blanco RESULTANTE Receptores de activación de células NK INFECCIÓN VIRAL, TRANSFORMACIÓN NEOPLÁSICA Receptores inhibitorios de células NK APOPTOSIS de la célula blanco RESULTANTE Receptores de activación de células NK

29 Tipos de receptores de células NK
Complejo de receptores leucocitarios (LRC) A-1) Pertenecen a la superfamilia de las inmunoglobulinas A-2) Ejemplos: KIR, LIR, LAIR,… B) Complejo de receptores de células NK (NKC) B-1) Pertenecen a la familia de lectinas de tipo C B-2) Ejemplos: CD 94 / NKG2, NKG2D,…

30 ¿Qué receptores activadores e inhibidores expresan las células NK?
Ligandos reconocidos Receptores activadores CD16 Ligandos reconocidos NKp3 0 NKp46 Kp44 desconocid os NCR s Receptores inhibidores Molécul as de clase I del CMH KIR2DL, KIR3DL CD94/NKG2 A NKG2 D MICA/B, ULBPs HLA- E CD85 (ILTs, LIRs) HLA- E CD94/NKG 2C Células NK HLA- G KIR2DS, KIR3DS Moléculas de clase I del CMH KIR: killer Ig-like receptors NCRs: familia de Receptores de Citotoxicidad Natural

31 Algunos ejemplos de interacciones ligando- receptor
En general, los ligandos de NKG2D (receptor activador) se expresan en bajos niveles en los tejidos sanos y se inducen por neotransformación o infección por patógenos intracelulares (virus y bacterias) En particular para CD94 / NKG2A , el reconocimiento de HLA-E es la forma en que las células NK pueden controlar la capacidad de una célula para procesar y presentar péptidos antigénicos a través del CMH-I

32 Reconocimiento, balance de señales y activación de las células NK
No hay respuesta No hay respuesta La célula NK ataca a la célula blanco Respuesta determinada por balance de señales

33 Mecanismos anti-infecciosos mediados por las células NK
Citotoxicidad: Mecanismo secretorio (exocitosis de gránulos) Mecanismo no secretorio (activación de receptores de muerte) Producción de citocinas inflamatorias (fundamentalmente IFN-)

34 Mecanismos citotóxicos de la célula NK
Ejemplo de la interacción a través del receptor activador NKG2D Modificado de The Immune system, 3ed. (Garland Science 2009)

35 Células NK y células tumorales

36 La citotoxicidad NK involucra mecanismos:
NK activada NK activada La citotoxicidad NK involucra mecanismos: SECRETORIOS (perforinas y granzimas) y NO SECRETORIOS (Fas-FasL)

37 Las células NK pueden establecer dos clases de sinapsis inmunológicas
Célula NK Célula blanco Activación Inhibición Polarización de los gránulos citotóxicos No hay polarización de los gránulos citotóxicos

38 Linfocito T CD8 marcado con
fluorocromo verde Ver cómo a lo largo de la animación, la célula tumoral adquiere la fluorecencia verde de los linfocitos TCD8. Se aprecia el pasaje de moléculas de membrana marcadas que luego son endocitadas por la célula tumoral. En esas membranas están las granzimas y perforinas que terminan provocando la apoptosis de la célula tumoral. Un proceso similar ocurre con las células NK.

39 Citotoxicidad celular dependiente de Ac: CCDA
Los anticuerpos opsonizan las células blanco El entrecruzamiento de los FcR activa a las células NK e induce la apoptosis de la célula blanco por CCDA La célula blanco muere por apoptosis. Los FcR de las células NK (CD16) reconocen a los anticuerpos IgG asociados a las células blanco El CD16 de las células NK es un receptor de ACTIVACIÓN muy potente que media la CCDA. Las moléculas que median la inducción de apoptosis en la célula blanco son, al igual que cuando la citotoxicidad es gatillada a través de otros receptores de activación de la célula NK, las perforinas y granzimas (mecanismo secretorio de citotoxicidad) CD16 ACTIVACIÓN INHIBICIÓN CD16 ACTIVACIÓN INHIBICIÓN

40 Citotoxicidad celular dependiente de Ac (ADCC)
ADCC no se efectúa sobre una célula bacteriana, por ejemplo. ADCC actúa sobre una célula infectada ( por un virus,…) o neotransformada Este mecanismo conduce a la apoptosis de la célula blanco Los eosinófilos también pueden mediar ADCC frente a helmintos Ejemplo de aplicación clínica El receptor CD 16 de las células NK participa en la eliminación de las células tumorales en los pacientes sometidos a tratamientos antitumorales con anticuerpos monoclonales humanizados, ya que las células tumorales recubiertas por estos anticuerpos suelen ser reconocidas eficazmente por las células NK a través del CD 16

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42 Mecanismos tolerogénicos en las células NK
Modelo del licenciamiento Aquellos precursores de células NK que expresen receptores KIR inhibitorios que no reconozcan a las moléculas de clase i propias no completarán su maduración funcional. 2) Modelo de armado y desarme Los precursores de las células NK que expresen receptores KIR inhibitorios que no reconozcan a las moléculas de clase I propias no podrán recibir señales inhibitorias y así ajustar su umbral de activación, aun en la presencia de señales activadoras. 3) Modelo del reóstato Cada precursor de célula NK recibe su propio programa educacional, que opera a modo de reóstato.

43 La respuesta innata En ciertos casos logra erradicar la infección
En otros, en cambio, permite evitar la diseminación del patógeno hasta que se active una respuesta adaptativa Contribuye a determinar la naturaleza de la respuesta adaptativa subsecuente

44 La respuesta innata modela la respuesta adaptativa
Procesamiento del antígeno y transporte al ganglio linfático drenante

45 Las CD emigran de la piel por los vasos linfáticos aferentes.
Las CD capturan el antígeno y lo procesan. Las CD emigran de la piel por los vasos linfáticos aferentes. Las CD ingresan al ganglio Las CD y completan su a maduración. maduras estimulan los linfocitos T.

46 Sin embargo… No sólo los microorganismos desencadenan respuestas inflamatorias Los mecanismos innatos también pueden desencadenarse en respuesta a situaciones de daño estéril como el daño tisular ocasionado por una cirugía, por la exposición a radiaciones o a agentes químicos o físicos

47 La muerte celular por necrosis induce la infiltración del tejido por neutrófilos y monocitos
¿Qué mecanismos subyacen a estos acontecimientos?

48 Los RRP no sólo se activan en respuesta a PAMP
Señales endógenas conocidas como patrones moleculares asociados al daño o DAMP y algunos agentes físicos y químicos ambientales activan a ciertos RRP induciendo respuestas inflamatorias

49 DAMPs Moléculas que usualmente se encuentran ocultas en el interior de la célula y son liberadas cuando la célula muere por necrosis. En algunos casos, pueden ser moléculas usualmente presentes en mitocondria, que son liberadas al citoplasma a consecuencia de las disrupción mitocondrial (ADNm) Moléculas generadas por la fragmentación de componentes de la matriz extracelular como consecuencia de daño tisular

50 Algunos ejemplos de DAMPs
Cristales de urato monosódico formados a partir de ácido úrico que activan al receptor NLRP3 ATP que activa al receptor NLRP3 HMGB1 que activa al TLR2, TLR4 y RAGE moléculas generadas por fragmentación del ácido hialurónico, colágeno, elastina y laminina

51 Fagocitosis y síntesis de citoquinas anti- inflamatorias
DAMPs ocultos Célula viable apoptosis necrosis Célula apoptótica Célula necrótica Necrosis secundaria DAMPs permanecen ocultos Liberación de DAMPS Macrófago Macrófago Fagocitosis y síntesis de citoquinas anti- inflamatorias Inducción de respuesta pro- inflamatoria Nat Rev Immunol 8:279, 2008

52 Posibles consecuencias de la activación de una respuesta inflamatoria en situaciones de daño estéril
Deterioro de tejidos del huésped Inducción de una respuesta adaptativa frente a Ags propios Respuesta requerida para la cicatrización y la restauración de la homeostasis del tejido ¿? - +

53 Tráfico leucocitario

54 ¿Cómo acceden las células de la inmunidad innata a los focos de infección?

55 Patrón de expresión de moléculas de adhesión
Qué determina la correcta migración de las células del sistema inmune a los tejidos donde deben desempeñar sus funciones? Patrón de expresión de moléculas de adhesión Patrón de expresión de receptores de quimiocinas y la distribución de dichas quimiocinas

56 Familias de moléculas de adhesión (CAMs)
Selectinas Sialomucinas Integrinas Moléculas pertenecientes a la superflia de Ig Cadherinas

57 Las integrinas exhiben distinta afinidad por sus ligandos dependiendo de su estado de activación
La afinidad aumenta por cambios conformacionales que ocurren en respuesta a señales percibidas por la célula que la expresa, por ejemplo aquellas impartidas por quimiocinas.

58 Quimioatractantes Quimiocinas (IL-8, CCL19, CCL21, etc) Quimoatractantes lipídicos (LTB4) Péptidos formilados bacterianos Componentes del complemento activado (C3a, C5a)

59 IL-8 CXCL8

60 Cascada de adhesión leucocitaria
Mac-1= CD11b/CD18= a b M 2

61 Cascada de extravasación leucocitaria
1 Rolling 2 Adherencia estable 3 Diapédesis

62 Moléculas de adhesión implicadas en la extravasación de neutrófilos
Endotelio Rolling L-selectina PSGL-1 P-selectina E-selectina Adherencia estable y diápédesis Mac-1 ICAM-1 LFA-1 ICAM-1 y 2 VLA-4 (4) VCAM-1 PECAM-1

63 Tráfico leucocitario Importancia de la activación del endotelio, expresada como aumento de la permeabilidad vascular y expresión incrementada de CAMs En la etapa de adherencia estable , la Il-8 activa las integrinas expresadas por el PMN (Mac-1, LFA-1,…). Así las integrinas incrementan su afinidad por ICAM-1 e ICAM-2 , lo que le permite al PMN adherirse al endotelio en forma estable. Durante la transmigración, el leucocito debe superar no sólo la barrera que impone el endotelio vascular sino también la membrana basal.

64 Deficiencias de Adhesión Leucocitarias
LAD-1: defectos en la cadena 2 de las integrinas defectiva migración de neutrófilos a piel inflamada y peritoneo. Neutrofilia. Infecciones bacterianas recurrentes. LAD-2: defectos en un transportador de fucosa que causa la ausencia de sialyl-Lewis X sobre las sialomucinas (ligandos de selectinas) Rolling defectivo. Deficiencia muy rara.

65 La respuesta innata cumple un rol relevante en:
Limitar la proliferación de la mayoría de los microorganismos con los que nos enfrentamos cotidianamente Eliminar infecciones ocasionadas por microorganismos patógenicos para evitar su diseminación Contener infecciones por patógenos hasta que se desarrolle una respuesta adaptativa