Receptores tipo Toll: entre el reconocimiento de lo

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RECEPTORES TIPO TOLL: ENTRE EL RECONOCIMIENTO DE LO NO PROPIO INFECCIOSO Y LAS SEÑALES ENDÓGENAS DE PELIGRO VOL. 25 NUM. 2/ 2006 TABLA II. Expresión de TLR en células no inmunes Célula TLR Miofibroblastos intestinales TLR1-9 Fibroblastos gingivales TLR2, TLR4 Adipocitos TLR2 Epitelio respiratorio TLR1-10 Epitelio Intestinal TLR 2, TLR3, TLR4 variable Osteoblastos TLR2, TLR4, TLR6 Osteoclastos TLR4 Astrocitos y oligodendrocitos TLR2, TLR3 Microglia de CVO y del parénquima TLR2, TLR4 Placenta TLR7 gingivales que son los principales constituyentes de la gingiva responden al estímulo de LPS de bacterias patógenas de cavidad oral mediante la producción de IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α y expresión de CD14, TLR2 y TLR4 (43) . Adipocitos: Los pre-adipocitos y adipocitos pueden jugar un papel importante en la regulación de la inmunidad innata y la adaptativa. Los adipocitos murinos 3T3-L1 expresan TLR4 constitutivamente y cuando se estimulan con LPS incrementan la expresión de TLR2, TNF-α, IL-6 y de leptina. Respecto a la leptina, es importante la observación de que esta molécula puede ser un vínculo entre el sistema inmune y la regulación del balance energético en estados de peligro; en efecto la leptina incrementa la fagocitosis y la secreción de citocinas pro-inflamatorias pero disminuye el apetito; observación que podría asociarse con la anorexia característica de los estados infecciosos (44) . Epitelio: Los mecanismos de defensa de las superficies epiteliales son muy importantes por varias razones: (i) Todas las infecciones invasivas se inician al atravesar la barrera epitelial (ii) Muchas superficies corporales están densamente colonizadas por una microflora normal de modo que la diferenciación entre microorganismos comensales y patógenos supone un problema para el epitelio. (iii) La gran mayoría de retos microbianos del hospedero son rupturas menores de las superficies epiteliales por lesiones traumáticas y sin embargo, los microorganismos son rápidamente atacados por los mecanismos de defensa local sin activación de respuesta sistémica. Para poder responder ante el reto de la flora comensal y la patógena, el epitelio requiere receptores como los TLR. Sin embargo, es importante tener en cuenta que un lugar anatómico como el tracto respiratorio inferior mantiene estériles sus superficies epiteliales de modo que la presencia de PAMP es indicativa de infección y por tanto debe activar los mecanismos de defensa para eliminarla y mantener la función del órgano. Por el contrario la mayoría de superficies corporales tales como piel, tracto respiratorio 122 superior y tracto gastrointestinal están permanentemente colonizadas por una variedad de microbios. Aunque algunas bacterias comensales no producen señales estimuladoras, otras sí lo hacen y en ese caso es necesario que las células epiteliales sean refractarias a los PAMP ó que sean capaces de diferenciar los microbios comensales de los patógenos mediante mecanismos aun desconocidos. Actualmente no es claro el mecanismo que regula la tolerancia del epitelio a la flora normal y que permite la respuesta a los patógenos invasores. Sin embargo, con base en algunos estudios se propone que la tolerancia puede deberse a la expresión compartimentalizada de los TLR en el epitelio, a una baja expresión de TLR y de coreceptores como MD2, a la expresión de moléculas inhibidoras como la forma truncada de MyD88 ó a la activación de la cinasa inhibidora IRAK-M. Por otro lado, en el caso de una infección, las citocinas pro-inflamatorias regularían positivamente la expresión de los TLR y sus coreceptores en el epitelio para que pueda responder adecuadamente. A pesar de su importancia en los epitelios, solo existen unos pocos trabajos sobre la expresión y función de los TLR en este tipo de tejido y los datos son diversos debido en parte a los diferentes sistemas experimentales empleados, al origen, dosis y tiempo de incubación con los PAMP. El mRNA de varios TLR se ha detectado en diferentes epitelios; sin embargo es importante tener en cuenta que la presencia del transcrito no indica necesariamente la expresión de la proteína. El TLR4 ha sido el receptor mas analizado ya que se ha detectado en varias líneas celulares derivadas de epitelio de piel, córnea, gingiva, tracto respiratorio, estómago, intestino, túbulos renales, vejiga, cervix y ovario (45) . A continuación se describen algunos de los hallazgos en epitelio respiratorio e intestinal. Epitelio respiratorio: El epitelio del tracto respiratorio es el primer punto de contacto para las sustancias inhaladas tales como los contaminantes ambientales, el humo de cigarrillo, los aeroalergenos y los microorganismos. El epitelio respiratorio no es solamente una barrera pasiva sino que además contribuye activamente al sistema inmune innato. La respuesta inmune en el epitelio respiratorio es muy importante en una variedad de enfermedades humanas; los defectos en el sistema de defensa pueden producir colonización microbiana y posterior infección del parénquima pulmonar o desencadenar procesos inflamatorios crónicos que son la base fisiopatológica de enfermedades como el asma. El epitelio respiratorio detecta la presencia de microorganismos mediante PRR como TLR y lectina unidora de manosa (MBL) y responde mediante la liberación de péptidos antimicrobianos hacia el lumen de la vías aéreas y de quimiocinas y citocinas hacia la submucosa iniciando

INMUNOLOGÍA M. MESA-VILLANUEVA, P.J. PATIÑO así una reacción inflamatoria. Esta respuesta inflamatoria incluye el reclutamiento de fagocitos que sirven para remover microorganismos y de CD y linfocitos que pueden ayudar a montar una respuesta inmune adaptativa (46) . La expresión del mRNA de todos los TLR (TLR1-TLR10) se ha detectado tanto en células de epitelio respiratorio normal como en la línea celular BEAS-2B mediante RT-PCR y PCR en tiempo real (47) . En cuanto a compartimentalización, se ha observado que TLR2 se expresa específicamente en la porción apical de las células junto con el gangliósido asialoGM1, lo cual permite que después de la estimulación, las moléculas se agreguen en microdominios lipídicos de la membrana celular (raft) para desencadenar señales que son capaces de iniciar la defensa del hospedero en las vías aéreas (48) . Diferentes bacterias y PAMP se han utilizado para estimular células del epitelio respiratorio. La bacteria Haemophilus influenza y la lipoproteína de su membrana, P6 son reconocidas por TLR2, lo cual desencadena la traslocación de NF-κB, la activación de las MAPK y el incremento en la producción de IL-8, IL-1β y TNF-α (49) . El LPS y el LTA también inducen traslocación de NF-κB vía TLR4 y TLR2 respectivamente e inducen no sólo la síntesis de citocinas pro-inflamatorias sino también de β-defensinas que reclutan CD (50) . Respuestas similares son desencadenadas por el rinovirus, su dsRNA y el poli I:C que interactúan con TLR3 (51) . El estímulo con PG, zymosan, dsRNA, LPS, flagelina y CpG de la línea BEAS- 2B induce la expresión de IL-8, SAA, TLR3, MIP-3α y GM- CSF, aunque el efecto es mayor con dsRNA. La inducción de las citocinas MIP-3α y GM-CSF es crítica porque facilita la migración de las CD inmaduras y su posterior maduración (47) . Epitelio intestinal: De modo similar al epitelio respiratorio, el epitelio intestinal no es una simple barrera física sino que contribuye activamente en la respuesta inmune; sin embargo a diferencia del epitelio respiratorio inferior que es estéril, el epitelio intestinal está expuesto al mayor reservorio de microorganismos del cuerpo humano. Existen relativamente pocas bacterias en los dos primeros tercios del intestino delgado, pero la densidad se incrementa a 10 8 bacterias/ml en el íleon y a 10 11 -10 12 organismos/g en el colon; además muchos compuestos microbianos llegan a la mucosa intestinal por la ingestión de alimento contaminado. Ante este reto microbiano, las células del epitelio intestinal deben tener mecanismos de tolerancia y a la vez conservar latente la capacidad de respuesta al reto por patógenos. El reconocimiento de las bacterias comensales y de los patógenos en el epitelio intestinal también involucra la participación de los TLR. El TLR3 y el TLR4 se han detectado en líneas celulares derivadas de epitelio intestinal humano como CaCO2, T84 y HT29; sin embargo cuando se estimulan con LPS no responden, al parecer por la ausencia de CD14. Cuando se adiciona suero como fuente de LBP y de CD14, la respuesta es variable; en el caso de CaCO2 se observa activación de NF-κB y de las cinasas MAPK, p38 y JNK aunque la magnitud de la respuesta de MAPK p42/p44 es menor a la observada con PMA. Esto sugiere que las células de este epitelio pueden estar parcialmente desensibilizadas o ser tolerantes al LPS para limitar la activación de las células inmunes adyacentes ante la exposición constante de LPS en la superficie apical del epitelio (52) . En otro trabajo se detectó expresión muy baja de TLR4, y ausencia de MD2 así como falta de respuesta a LPS evaluada mediante traslocación de NF-κB y producción de IL-8 en las líneas utilizadas (53) ; de acuerdo con esto, se postuló que la falta de respuesta de las células intestinales a LPS se debía a la ausencia de MD-2. Posteriormente se observó que las citocinas IFN-α e IFN-γ incrementan la expresión de TLR4 y de MD-2 respectivamente, lo cual sugiere que aunque la expresión de los TLR puede ser baja en estado basal y en presencia de LPS, ante un estímulo inflamatorio o infeccioso que genere respuestas adaptativas Th1, su nivel y el de otros co-receptores puede incrementarse para poder responder adecuadamente. De acuerdo con esta hipótesis, el epitelio intestinal que es tolerante a los comensales, puede integrarse a la respuesta inflamatoria sólo tardíamente cuando el sistema inmune adaptativo requiere su ayuda para eliminar a los patógenos (54) . Otro mecanismo potencial para establecer tolerancia a la flora comensal en el intestino, es la ubicación de los TLR en las células epiteliales. Aunque los TLR se han detectado en la superficie apical y basolateral, en un estudio reciente en ratones se demostró su expresión preferencial en las criptas primarias que contienen células de Paneth productoras de péptidos antimicrobianos. Estos péptidos antimicrobianos pueden proteger el sitio de la invasión por microorganismos comensales y además pueden unirse al LPS e inhibir su actividad pro-estimuladora. Sin embargo, en el curso de una infección por patógenos entéricos invasivos con destrucción tisular subsecuente se facilita la aproximación entre TLR4 y LPS de modo que se podría estimular la respuesta del hospedero (55) . Además, la compartimentalización de los TLR en el epitelio gastrointestinal también se presenta a nivel celular; por ejemplo, se ha observado que TLR4 se concentra en el aparato de Golgi y que el TLR5 se ubica preferencialmente en la cara basolateral de la célula (56) ; esta ubicación puede ser otra estrategia para ocultar los TLR a la flora comensal y evitar la activación de la respuesta inflamatoria. La importancia de la regulación de TLR4 en el epitelio intestinal se hace evidente en condiciones como la enfermedad inflamatoria del intestino en la que se observa inflamación crónica en ausencia de patógenos acompañada de una elevada expresión de TLR4 (45) . 123

RECEPTORES TIPO TOLL: ENTRE EL RECONOCIMIENTO DE LO NO PROPIO INFECCIOSO Y LAS SEÑALES ENDÓGENAS DE PELIGRO VOL. 25 NUM. 2/ 2006<br />

TABLA II. Expresión <strong>de</strong> TLR en células no inmunes<br />

Célula TLR<br />

Miofibroblastos intestinales TLR1-9<br />

Fibroblastos gingivales TLR2, TLR4<br />

Adipocitos TLR2<br />

Epit<strong>el</strong>io respiratorio TLR1-10<br />

Epit<strong>el</strong>io Intestinal TLR 2, TLR3, TLR4 variable<br />

Osteoblastos TLR2, TLR4, TLR6<br />

Osteoclastos TLR4<br />

Astrocitos y oligo<strong>de</strong>ndrocitos TLR2, TLR3<br />

Microglia <strong>de</strong> CVO y d<strong>el</strong> parénquima TLR2, TLR4<br />

Placenta TLR7<br />

gingivales que son <strong>lo</strong>s principales constituyentes <strong>de</strong> la gingiva<br />

respon<strong>de</strong>n al estímu<strong>lo</strong> <strong>de</strong> LPS <strong>de</strong> bacterias patógenas <strong>de</strong><br />

cavidad oral mediante la producción <strong>de</strong> IL-1α, IL-1β, IL-6,<br />

IL-8, TNF-α y expresión <strong>de</strong> CD14, TLR2 y TLR4 (43) .<br />

Adipocitos: Los pre-adipocitos y adipocitos pue<strong>de</strong>n jugar<br />

un pap<strong>el</strong> importante en la regulación <strong>de</strong> la inmunidad innata<br />

y la adaptativa. Los adipocitos murinos 3T3-L1 expresan<br />

TLR4 constitutivamente y cuando se estimulan con LPS<br />

incrementan la expresión <strong>de</strong> TLR2, TNF-α, IL-6 y <strong>de</strong> leptina.<br />

Respecto a la leptina, es importante la observación <strong>de</strong> que<br />

esta molécula pue<strong>de</strong> ser un víncu<strong>lo</strong> <strong>entre</strong> <strong>el</strong> sistema inmune<br />

y la regulación d<strong>el</strong> balance energético en estados <strong>de</strong> p<strong>el</strong>igro;<br />

en efecto la leptina incrementa la fagocitosis y la secreción<br />

<strong>de</strong> citocinas pro-inflamatorias pero disminuye <strong>el</strong> apetito;<br />

observación que podría asociarse con la anorexia característica<br />

<strong>de</strong> <strong>lo</strong>s estados infecciosos (44) .<br />

Epit<strong>el</strong>io: Los mecanismos <strong>de</strong> <strong>de</strong>fensa <strong>de</strong> las superficies<br />

epit<strong>el</strong>iales son muy importantes por varias razones: (i) Todas<br />

las infecciones invasivas se inician al atravesar la barrera<br />

epit<strong>el</strong>ial (ii) Muchas superficies corporales están <strong>de</strong>nsamente<br />

co<strong>lo</strong>nizadas por una microf<strong>lo</strong>ra normal <strong>de</strong> modo que la<br />

diferenciación <strong>entre</strong> microorganismos comensales y patógenos<br />

supone un problema para <strong>el</strong> epit<strong>el</strong>io. (iii) La gran mayoría<br />

<strong>de</strong> retos microbianos d<strong>el</strong> hospe<strong>de</strong>ro son rupturas menores<br />

<strong>de</strong> las superficies epit<strong>el</strong>iales por lesiones traumáticas y sin<br />

embargo, <strong>lo</strong>s microorganismos son rápidamente atacados<br />

por <strong>lo</strong>s mecanismos <strong>de</strong> <strong>de</strong>fensa <strong>lo</strong>cal sin activación <strong>de</strong><br />

respuesta sistémica. Para po<strong>de</strong>r respon<strong>de</strong>r ante <strong>el</strong> reto <strong>de</strong><br />

la f<strong>lo</strong>ra comensal y la patógena, <strong>el</strong> epit<strong>el</strong>io requiere receptores<br />

como <strong>lo</strong>s TLR. Sin embargo, es importante tener en cuenta<br />

que un lugar anatómico como <strong>el</strong> tracto respiratorio inferior<br />

mantiene estériles sus superficies epit<strong>el</strong>iales <strong>de</strong> modo que<br />

la presencia <strong>de</strong> PAMP es indicativa <strong>de</strong> infección y por tanto<br />

<strong>de</strong>be activar <strong>lo</strong>s mecanismos <strong>de</strong> <strong>de</strong>fensa para <strong>el</strong>iminarla y<br />

mantener la función d<strong>el</strong> órgano. Por <strong>el</strong> contrario la mayoría<br />

<strong>de</strong> superficies corporales tales como pi<strong>el</strong>, tracto respiratorio<br />

122<br />

superior y tracto gastrointestinal están permanentemente<br />

co<strong>lo</strong>nizadas por una variedad <strong>de</strong> microbios. Aunque algunas<br />

bacterias comensales no producen señales estimuladoras,<br />

otras sí <strong>lo</strong> hacen y en ese caso es necesario que las células<br />

epit<strong>el</strong>iales sean refractarias a <strong>lo</strong>s PAMP ó que sean capaces<br />

<strong>de</strong> diferenciar <strong>lo</strong>s microbios comensales <strong>de</strong> <strong>lo</strong>s patógenos<br />

mediante mecanismos aun <strong>de</strong>sconocidos. Actualmente no<br />

es claro <strong>el</strong> mecanismo que regula la tolerancia d<strong>el</strong> epit<strong>el</strong>io<br />

a la f<strong>lo</strong>ra normal y que permite la respuesta a <strong>lo</strong>s patógenos<br />

invasores. Sin embargo, con base en algunos estudios se<br />

propone que la tolerancia pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>berse a la expresión<br />

compartimentalizada <strong>de</strong> <strong>lo</strong>s TLR en <strong>el</strong> epit<strong>el</strong>io, a una baja<br />

expresión <strong>de</strong> TLR y <strong>de</strong> coreceptores como MD2, a la expresión<br />

<strong>de</strong> moléculas inhibidoras como la forma truncada <strong>de</strong> MyD88<br />

ó a la activación <strong>de</strong> la cinasa inhibidora IRAK-M. Por otro<br />

lado, en <strong>el</strong> caso <strong>de</strong> una infección, las citocinas pro-inflamatorias<br />

regularían positivamente la expresión <strong>de</strong> <strong>lo</strong>s TLR y sus<br />

coreceptores en <strong>el</strong> epit<strong>el</strong>io para que pueda respon<strong>de</strong>r<br />

a<strong>de</strong>cuadamente.<br />

A pesar <strong>de</strong> su importancia en <strong>lo</strong>s epit<strong>el</strong>ios, so<strong>lo</strong> existen<br />

unos pocos trabajos sobre la expresión y función <strong>de</strong> <strong>lo</strong>s TLR<br />

en este <strong>tipo</strong> <strong>de</strong> tejido y <strong>lo</strong>s datos son diversos <strong>de</strong>bido en<br />

parte a <strong>lo</strong>s diferentes sistemas experimentales empleados,<br />

al origen, dosis y tiempo <strong>de</strong> incubación con <strong>lo</strong>s PAMP. El<br />

mRNA <strong>de</strong> varios TLR se ha <strong>de</strong>tectado en diferentes epit<strong>el</strong>ios;<br />

sin embargo es importante tener en cuenta que la presencia<br />

d<strong>el</strong> transcrito no indica necesariamente la expresión <strong>de</strong> la<br />

proteína. El TLR4 ha sido <strong>el</strong> receptor mas analizado ya que<br />

se ha <strong>de</strong>tectado en varias líneas c<strong>el</strong>ulares <strong>de</strong>rivadas <strong>de</strong> epit<strong>el</strong>io<br />

<strong>de</strong> pi<strong>el</strong>, córnea, gingiva, tracto respiratorio, estómago,<br />

intestino, túbu<strong>lo</strong>s renales, vejiga, cervix y ovario (45) . A<br />

continuación se <strong>de</strong>scriben algunos <strong>de</strong> <strong>lo</strong>s hallazgos en epit<strong>el</strong>io<br />

respiratorio e intestinal.<br />

Epit<strong>el</strong>io respiratorio: El epit<strong>el</strong>io d<strong>el</strong> tracto respiratorio<br />

es <strong>el</strong> primer punto <strong>de</strong> contacto para las sustancias inhaladas<br />

tales como <strong>lo</strong>s contaminantes ambientales, <strong>el</strong> humo <strong>de</strong><br />

cigarril<strong>lo</strong>, <strong>lo</strong>s aeroalergenos y <strong>lo</strong>s microorganismos. El epit<strong>el</strong>io<br />

respiratorio no es solamente una barrera pasiva sino que<br />

a<strong>de</strong>más contribuye activamente al sistema inmune innato.<br />

La respuesta inmune en <strong>el</strong> epit<strong>el</strong>io respiratorio es muy<br />

importante en una variedad <strong>de</strong> enfermeda<strong>de</strong>s humanas; <strong>lo</strong>s<br />

<strong>de</strong>fectos en <strong>el</strong> sistema <strong>de</strong> <strong>de</strong>fensa pue<strong>de</strong>n producir co<strong>lo</strong>nización<br />

microbiana y posterior infección d<strong>el</strong> parénquima pulmonar<br />

o <strong>de</strong>senca<strong>de</strong>nar procesos inflamatorios crónicos que son<br />

la base fisiopatológica <strong>de</strong> enfermeda<strong>de</strong>s como <strong>el</strong> asma.<br />

El epit<strong>el</strong>io respiratorio <strong>de</strong>tecta la presencia <strong>de</strong><br />

microorganismos mediante PRR como TLR y lectina unidora<br />

<strong>de</strong> manosa (MBL) y respon<strong>de</strong> mediante la liberación <strong>de</strong><br />

péptidos antimicrobianos hacia <strong>el</strong> lumen <strong>de</strong> la vías aéreas<br />

y <strong>de</strong> quimiocinas y citocinas hacia la submucosa iniciando

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