MEDISAN 2003;7(2):64-74 ARTÍCULOS DE REVISIÓN Laboratorios de Anticuerpos y Biomodelos Experimentales, Santiago de Cuba INMUNOLOGÍA DE LA INFECCIÓN CRÓNICA POR EL VIRUS DE LA HEPATITIS B Dr. Orlando R. Serrano Barrera 1 RESUMEN La infección por el virus de la hepatitis B es aún un problema de salud a escala mundial, con más de mil millones de infectados y 300 millones de portadores crónicos, pues aunque la mayor parte de los individuos logra erradicar la enfermedad y queda inmune ante una nueva infección, alrededor de 10 % de los afectados pasa a la cronicidad, sin que se hayan esclarecido los mecanismos implicados en tal fallo del sistema inmune. A pesar de que tanto la respuesta de anticuerpos como la celular participan en la protección contra la enfermedad, ambas son también mediadoras de los daños al hígado y extrahepáticos. La actividad citotóxica directa sobre los hepatocitos infectados no parece ser un proceso eficiente ni fisiológicamente plausible. Avances recientes muestran que la respuesta no citolítica, consistente en la liberación de citocinas del perfil Th1 (interferón γ) por los linfocitos T, parece ser el elemento más importante en el control de la hepatitis B y abre nuevas alternativas en la búsqueda de estrategias terapéuticas para el control y erradicación de esta infección. Descriptores: HEPATITIS B; ENFERMEDAD CRÓNICA; CITOCINAS; INFECCIÓN; AUTOINMUNIDAD; HÍGADO/inmunología Límite: HUMANO El conocimiento aún incompleto de los mecanismos inmunológicos implicados en la defensa frente al virus de la hepatitis B (VHB) ha impedido esclarecer los factores que expliquen por qué algunas personas sufren una enfermedad leve mientras otras no logran eliminar al virus o desarrollan una neoplasia de hígado asociada a él. Es también la causa de que las terapias actuales -------------------------1 Especialista de I Grado en Inmunología no estén dirigidas a la eliminación del agente sino a la inhibición de su replicación. El desarrollo de nuevos productos, algunos ya en diversas fases de ensayos clínicos, está marcado por los más recientes avances en el conocimiento de los complejos procesos moleculares por medio de los cuales el sistema inmune enfrenta al VHB. En este artículo se describen los principales eventos inmunológicos que tienen lugar en el organismo humano como respuesta a la infección por el VHB, con particular énfasis en el papel de la respuesta inmune como responsable de los síntomas y secuelas de la enfermedad. Se explican los elementos que condicionan la evolución hacia la cronicidad y la emergencia de los mecanismos no citolíticos como principal vía efectora para el control de la enfermedad. DESARROLLO Inmunología del hígado humano El hígado humano adulto normal contiene 1010 células linfoides, localizadas en los tractos portales o dispersas en el parénquima 1 La distribución hepática de los linfocitos, en comparación con la de la sangre periférica, se muestra en la (tabla ). Tabla . Células linfoides en la sangre y el hígado humanos. Tipos de linfocitos Tαβ NK B Tγδ NKT Sangre periférica (%) 72,0 13,0 10,0 3,0 2,0 Tal vez una de las funciones más importantes de este órgano esté relacionada con la generación y maduración extratímica de linfocitos, un fenómeno aún debatido y de importantes implicaciones para el mantenimiento de un sistema inmune funcional a lo largo de la vida, sobre todo tras la involución o deterioro de las estructuras encargadas primariamente de esta función, léase timo y médula ósea. Está firmemente establecido el papel del hígado durante la formación embrionaria del sistema inmune, con algunas peculiaridades: población progenitora linfoide con capacidad para dar lugar también a células mieloides, así como ausencia de reordenamientos de los genes del receptor de células T, de actividad de la enzima Transferasa Deoxinucleotidilterminal y de expresión de moléculas del Sistema Principal de Histocompatibilidad (SPH) de clase II. 2 En el adulto esta función generadora podría mantenerse. Hígado (%) 37,0 31,0 6,0 14,0 12,0 El epitelio biliar tiene un origen embrionario similar al del timo y el intestino, por lo que podría aportar un ambiente para la maduración de los linfocitos. Por otro lado, se han encontrado células progenitoras linfoides pluripotenciales en el hígado humano normal, con sus marcadores CD34, CD45 y HLA-DR; algunas también expresan CD56 o CD7, lo que sugiere algún grado de compromiso hacia NK (del inglés Natural killer, asesina natural), T o NKT. Estas células pluripotenciales c-kit+ dan lugar en el parénquima hepático a linfocitos T extratímicos, 3 también pueden generar granulocitos y eritrocitos. En el adulto, los granulocitos y linfocitos se forman en el parénquima y migran hacia la luz sinusoidal tras madurar. Los hepatocitos producen interleucina (IL) 7, 4 citocina que participa en la maduración inicial; IL-2, 12, -15 y -18 median la maduración funcional. Algunos reportes señalan también la presencia de ARN de los genes RAG-1, RAG-2 y pre-Tα, 5 lo cual es un indicador de los procesos de maduración T en el hígado. Las células T clásicas, CD4+ y CD8+, constituyen menos del 40 % de los linfocitos T CD3+ en el hígado humano, 1 de ellas, entre el 60 y el 90 % son CD8+. Otras poblaciones T encontradas en este órgano son CD4+CD8+ (dobles positivas), CD4CD8- (dobles negativas) y CD8α+β-. La mayoría de los linfocitos T en el hígado expresa marcadores de activación: CD45RO, CD25 y CD69, probablemente la consecuencia de una continua estimulación antigénica en un órgano ricamente vascularizado y que recibe la sangre que ha estado en contacto con los sitios intestinales de absorción de elementos provenientes del exterior. El hígado es un sitio de síntesis de citocinas, componentes del complemento y proteínas de fase aguda; la fibrosis en este órgano es altamente dependiente de las citocinas del perfil Th (del inglés T helper) 2, aunque su papel en la regulación de los genes de remodelación de la matriz extracelular aún está por esclarecer. 6 El epitelio hepático expresa la molécula CD1, por lo que se ha especulado que podría ser este tejido un sitio especializado en respuestas a antígenos (Ags) no proteicos. Las células T responden a citocinas proinflamatorias producidas por los hepatocitos y las células de Kupffer, liberando interferón (IFN) γ, factor de necrosis tumoral (FNT) α e IL-2. El 5 % produce citocinas del perfil Th2, IL-4 pero no IL-5; otras producen a la vez IL-4 y también IFNγ, por lo que se clasifican como Th0. Tras la estimulación con citocinas, pueden generar potentes células asesinas activadas por linfocinas (células LAK, del inglés Lymphokine-Activated Killer). Algunas de las subpoblaciones T menos conocidas y frecuentes se encuentran en el hígado. Entre un 15 y un 35 % de los linfocitos T son del tipo Tγδ, lo que convierte al hígado en una de más ricas fuentes de esta subpoblación en todo el organismo. 7 Entre las funciones que se les ha atribuido presuntamente están, además de la eliminación de Ags, la reparación y regeneración del tejido hepático, la regulación de los linfocitos Tαβ y, dada su capacidad para producir IL-4 e IFNγ, existe la hipótesis de que puedan regular la diferenciación Th1/Th2; este último aspecto es de importancia capital en el control de las hepatitis virales. Algunos linfocitos expresan el complejo CD3/TCR junto a CD16, CD56 y CD161, marcadores típicos de células NK; la coexpresión de tales moléculas definen una nueva subpoblación: las células NKT, que conforman entre el 32 y el 55 % de las células CD3+ del hígado,8 escasas en este órgano al nacimiento, y se ha reportado que se expanden selectivamente en el hígado de enfermos crónicos de hepatitis B. Una tercera subpoblación son las células T naturales, caracterizadas por la expresión simultánea de CD3 y CD56. 9 Las tres subpoblaciones mencionadas en este párrafo infiltran y rechazan tumores. La primera descripción de las células NK se realizó precisamente en el hígado, aunque de otra especie, la rata. Pueden llegar a representar entre 30 y 50 % de los linfocitos hepáticos. 8 En pacientes con cáncer hepático se incrementan hasta 90 %, tienen una baja expresión de sus receptores inhibitorios KIRs y CD94, lo cual puede relacionarse con una mayor actividad citotóxica, si bien la mayoría no expresa CD16, molécula relacionada con la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos. Si se tiene en cuenta que los hepato- citos expresan bajos niveles de SPH de clase II, puede entenderse que las células NK resulten importantes en el control de infecciones hepatotrópicas. tección y daño separados por una línea poco definida. Respuesta inmune humana a la infección por el virus de la hepatitis B La producción de anticuerpos, que tiene lugar en respuesta a todas las proteínas virales, es ampliamente reconocida por su utilidad para el diagnóstico, el pronóstico y para definir las fases de la enfermedad (figura); contribuye a la eliminación del virus por medio de la formación de inmunocomplejos y, a través de éstos, favorece la inmunidad celular al facilitar la presentación antigénica. Además, los anticuerpos contribuyen a la eliminación viral al impedir la entrada del virus a las células susceptibles por bloqueo de receptores y limitan su diseminación extracelular al retirarlo de la circulación por activación del Complemento o por unión a los receptores para Fc en los fagocitos. Finalmente, los anticuerpos pueden depositarse en la superficie celular e impedir la liberación de los viriones. Los anticuerpos específicos para los antígenos S, preS1 y preS2 son neutralizantes y requieren cooperación T; 13 el primero de ellos es de aparición tardía, una vez que el antígeno de superficie (AgsHB) ha desaparecido de la circulación. Debido a que las vacunas disponibles para la prevención de la infección por el VHB se basan en el AgsHB, los anticuerpos contra él (anti-HBs), que confieren inmunidad, son los que definen la protección inducida por la inmunoprofilaxis, y se ha fijado como nivel mínimo una concentración de anticuerpos específicos de 10 UI/L; 14, 15 de ahí que la respuesta humoral sea la base del monitoreo de la eficacia de las campañas de vacunación y otros estudios epidemiológicos. El primero de los anticuerpos en aparecer, de la clase M (IgM) dirigido con- Las dificultades en el conocimiento de la patogenia de la hepatitis B han residido, por un lado, en la ausencia de un biomodelo que permita el estudio exhaustivo de y la extrapolación de hallazgos a lo que sucede en los humanos. El VHB no infecta a los ratones, 8 por lo que la enfermedad inducida y los experimentos de retos, tan útiles para investigar el proceso resistencia – enfermedad, así como la evaluación de medidas profilácticas o terapéuticas, no pueden llevarse a cabo en este animal de laboratorio; se ha logrado, sin embargo, crear ratones transgénicos que expresan proteínas virales y han sido de validez parcial. 10 Además, el VHB no infecta células en cultivo y no existe ningún sistema de cultivo tisular para propagarlo. 11 Un segundo elemento está dado por el hecho de que los pacientes usualmente son estudiados tras desarrollar un importante daño hepático, por lo cual los eventos virales e inmunológicos durante la fase de incubación de la enfermedad no han sido definitivamente establecidos. Una particularidad del VHB es su escaso efecto citopático sobre el hepatocito: el virus no suele destruir a las células que infecta; 12 sin embargo, es la respuesta inmune que se desencadena tras la infección y encargada de la eliminación del agente patógeno, la responsable de las principales manifestaciones de la enfermedad. Para ambos brazos del sistema inmune adaptativo, anticuerpos y linfocitos T, se cumple en el caso de la hepatitis B la peculiar ambigüedad de ser arma de doble filo: pro- - Respuesta humoral tra el antígeno core (AgcHB) durante la infección aguda, no requiere de cooperación T para su producción.13 Sin embargo, también queda para los anticuerpos la responsabilidad por las ma- nifestaciones extrahepáticas de la enfermedad: urticaria, artralgia, glomerulonefritis, crioglobulinemia y poliarteritis nodosa, causadas por el depósito de inmunocomplejos en diversos sitios. Figura . Marcadores humorales de la infección por el virus de la hepatitis B. Leyenda: AgeHB: antígeno e; AgsHB: antígeno de superficie; anti-Hbe: anticuerpos contra el antígeno e; anti-HBc Total: anticuerpos totales contra el antígeno c; anti-HBs: anticuerpos contra el antígeno de superficie; IgM anti-HBs: anticuerpos de clase IgM contra el antígeno c. - Respuesta celular La relevancia de la inmunidad celular en la defensa frente al VHB se manifiesta por los reportes de una vigorosa respuesta policlonal de linfocitos T citotóxicos contra epítopes de diferentes proteínas virales en pacientes con hepatitis aguda que curan de la enfermedad. 16 Tal respuesta citotóxica puede detectarse antes que la humoral y mantenerse durante años tras la recuperación de la enfermedad, incluso sin evidencias de estimulación antigénica.11 La cuantificación directa ex vivo de las células T CD4+ y CD8+ específicas, usando tetrámeros HLA-I y tinción intracelular de citocinas, ha revelado que los mecanismos inmunes adaptativos están presentes durante la fase de incubación de la enfermedad, al menos 4 semanas antes de los síntomas. 17 Tales resultados sugieren que el patrón de reducción de la replicación viral no es directamente proporcional al daño tisular durante la hepatitis B aguda en humanos. Incluso, debido a que se aprecian respuestas inmunes específicas y reducciones importantes en la replicación viral durante la fase de incubación, es probable que los eventos inmunes centrales al control viral ocurran antes de la enfermedad sintomática. Otra singularidad que distingue a este virus es la propiedad del AgsHB de ser presentado por las dos clases de moléculas del SPH, I y II, independientemente de la vía de entrada a la célula presentadora de Ag. 11 En los últimos años; sin embargo, han ganado importancia los mecanismos no citolíticos para el control de la infección viral. La citotoxicidad es un proceso ineficiente, al menos en el caso de la respuesta frente al VHB, pues requiere de contacto físico directo y los linfocitos son superados en número por las células hepáticas. Destruir cada hepatocito infectado provocaría la pérdida del órgano, lo que llevaría a la muerte del hospedero; no parece ser tal el caso, pues tras la eliminación viral tiene lugar la total recuperación funcional del hígado en más de 80 % de los enfermos agudos. Inhibición de la replicación viral sin daño hepático El poder antiviral de los linfocitos T es mayor que su capacidad destructora en muchos órdenes de magnitud. El IFNγ, una de las moléculas protagonistas en esta respuesta inocua, interrumpe la unión del ARN viral y las proteínas que a él se asocian durante el ensamblaje de la cápsida infecciosa; parte de este efecto parece ser mediado por los proteasomas, organitos celulares encargados de degradar proteínas citoplasmáticas, y se ha encontrado que la presencia de inhibidores de los proteasomas en células infectadas por el VHB, bloquea el efecto antiviral del IFNγ. Un segundo mecanismo mediado por esta citocina es la destrucción de una proteína celular que protege al ARN viral, lo cual permite la degradación de este último por las ribonucleasas que se encuentran en el citosol. Además, el IFNγ y el FNT polarizan la respuesta T hacia el desarrollo de sus funciones efectoras antivirales, 18 potencian el procesamiento antigénico y el transporte y expresión local de moléculas del SPH. 8 Los linfocitos T citotóxicos no son la única fuente de citocinas durante estas respuestas inmunes; células tales como las T cooperadoras, NK, dendríticas y los macrófagos también las liberan. La eliminación viral mediada por citocinas se considera como la fuerza efectora dominante en el control de la infección por el VHB: cuando todas las células mencionadas son activadas en el hígado para producir IFNγ y otras citocinas, el virus será eliminado y ello es lo que debe ocurrir en la mayoría de los pacientes adultos que sufren de hepatitis aguda. Se establece un beneficioso circuito cerrado, de retroalimentación positiva, en el cual las células producen citocinas que atraen y activan a nuevas células (macrófagos, NK, T), que a su vez producirán nuevas citocinas y el ciclo se repite potenciándose el efecto antiviral. Los interferones α y β también participan en la inhibición no citopática de la replicación del VHB, pues bloquean la división celular y estimulan las funciones efectoras de las células NK, de los linfocitos T citotóxicos y de los macrófagos. Además, aumentan la expresión de las moléculas del SPH, tanto de clase I como de clase II, al tiempo que favorecen la síntesis de inmunoglobulinas en las células B y la proliferación de linfocitos T de memoria. 8 Además, activan la ARNasa L (que degrada el ARN viral) inducida por 2’5’ oligoadenilato sintetasa 19 y de la proteína kinasa activada por ARN de doble cadena, 20 que inhibe la síntesis de proteínas virales. - Cronicidad de la infección Determinar con precisión cuáles son los factores implicados en el fallo para el control y eliminación del virus y favorecedores del establecimiento de una infección crónica es el área más importante y donde confluyen las investigaciones básicas, clínicas y epidemiológicas sobre la hepatitis B. El riesgo de cronicidad decrece con la edad: de un 90 % al nacer, es de 25 a 50 % entre 1 y 5 años y de un 10 % en adultos, 21 la altísima susceptibilidad de los recién nacidos probablemente se deba a mecanismos de tolerancia inmunológica durante la vida intrauterina en madres portadoras del virus, que ocasionan una infección persistente que se establece de manera crónica. Desde el punto de vista inmunológico se invocan varios elementos para explicar la persistencia viral, relacionados con el hospedero o el virus. Mecanismos de persistencia viral dependientes del hospedero La alteración de la respuesta de los linfocitos T al VHB puede deberse a una baja frecuencia de células con capacidad de reconocimiento específico en el repertorio inmunológico del individuo, 22 cuya conformación está determinada genéticamente y ocurre antes de la exposición a Ag alguno. Puede también estar causada por una baja respuesta de las células específicas existentes, secundaria a los factores que a continuación se describen. Puede ocurrir un agotamiento clonal por la exposición continuada a una muy alta concentración viral que conduzca a la muerte de los linfocitos específicos. Los hepatocitos carecen de moléculas coestimuladoras de la familia CD80/CD86, por lo que la estimulación antigénica mediada por las moléculas del SPH sin la segunda señal accesoria e imprescindible para una óptima activación linfocitaria, puede llevar a un estado de anergia o incapacidad funcional para responder. Finalmente, los mecanismos desencadenados para suprimir la replicación viral, mediante la degradación de los productos de los genes del VHB, pueden ser contraproducentes pues suprimirían la fuente de Ags a ser presentados y detectados por el sistema inmune. Mecanismos de persistencia dependientes del virus La replicación viral en sitios tales como el epitelio de los conductos biliares, el músculo liso, el páncreas, el riñón, la piel, el cerebro, los tejidos endocrinos y hasta en los nódulos linfáticos y células del sistema inmune 23 puede escapar a la vigilancia inmunológica o constituir una fuente permanente de material infeccioso. Algunos productos del VHB inhiben la producción de citocinas o sus mecanismos de acción; así, el AgcHB bloquea al IFNβ, mientras que la polimerasa viral inhibe la respuesta a los interferones α y γ. También se ha conjeturado que las mutaciones favorezcan eludir la respuestas inmunes; la tasa de cambios reportada para el VHB es de 1,4 a 3,2 x 105 sustituciones de nucleótidos por año, 24 pero es raro que eliminen epítopes reconocidos por los linfocitos T citotóxicos, por lo que éste debe ser un evento secundario que, no obstante, confiere ventaja replicativa. En realidad, muy pocos de los elementos mencionados en los dos párrafos anteriores permiten explicar por qué un 10 % de los individuos adultos que se infectan con el VHB no alcanzan a eliminarlo y curar, tal como sucede con la mayor parte de las personas, la mitad de las cuales ni siquiera presenta manifestaciones clínicas y cursa con una infección asintomática. Los mecanismos descritos, y otros aún por dilucidar, definen el escenario inmunológico que condiciona el desarrollo de una hepatitis B crónica. En pacientes que no logran eliminar la infección, el número de linfocitos T específicos para el VHB es de 100 a 1000 veces menor, reconocen un número restringido de epítopes y su efecto antiviral es prácticamente indetectable en comparación con los individuos que controlan al virus; la respuesta contra los epítopes T del AgcHB (1-20, 59-69, 117-131, todos presentados por la vía del SPH de clase II) es débil en la infección crónica. 11 El reclutamiento de células T inespecíficas, 25 NK y macrófagos, entre otros tipos celulares, contribuye al proceso inflamatorio que daña al órgano y lo lleva a las consecuencias a largo plazo de la enfermedad: la cirrosis hepática y el carcinoma hepatocelular. 26, 27 Las personas con hepatitis crónica tienen un riesgo hasta 200 veces superior de desarrollar cáncer de hígado, causado por la combinación de genes virales, mutaciones inducidas por la regeneración activa que responde al continuo ataque de los linfocitos T citotóxicos y la exposición a mutágenos liberados por las células inflamatorias; compárese la magnitud de tal riesgo con el de los fumadores, quienes tienen una probabilidad 10 veces supe- rior a la de individuos no fumadores de enfermar de cáncer del pulmón. El infiltrado celular inflamatorio está entre los primeros cambios patológicos en la biopsia de hígado. En la infección aguda los neutrófilos constituyen 20 % de las células inflamatorias, mientras que en las formas crónicas menos de 10 %; tal vez estas células participen en mecanismos inespecíficos de eliminación exitosa del virus. Los linfocitos T CD8+ se disponen en los espacios de Disse, en estrecho contacto con los hepatocitos, mientras que los CD4+ se localizan en los tractos portales y sinusoides, al igual que las células B, las cuales pueden formar folículos linfoides en los sinusoides. Algunos enfermos desarrollan anticuerpos antinucleares, lo cual se ha asociado con los alelos A1-B8-DR3 del SPH. 28 Aquellos con HLA-DR3 tienen mayores niveles de IgG y padecen más frecuentemente de enfermedad severa, en comparación con el alelo DR4. CONCLUSIONES Los portadores crónicos del virus de la hepatitis B ocupan un lugar muy importante en las estrategias para el control y la erradicación de la enfermedad. Los conocimientos que comienzan a acumularse sobre los mecanismos inmunológicos de respuesta más efectivos e inocuos, así como de los defectos responsables de la incapacidad para eliminar el virus, contribuirán a curar, aliviar y mejorar la calidad de vida de los más de 300 millones de enfermos crónicos de hepatitis B que existen en el mundo, cifra que supera diez veces la magnitud de la epidemia del Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida. ABSTRACT Immunology of the Chronic Infection by the Hepatitis B Virus The infection by the hepatitis B virus is still a health problem at a world scale, with more than a thousand millions of infected patients and 300 million chronic carriers, because although most of the individuals are able to eradicate the illness and become immune before a new infection, around 10% of those affected pass to a chronic stage, without the understanding of the mechanisms implied in this failure of the immune system. Although the antibodies response as well as the cellular response participate in the protection against the illness, both are also mediators of the hepatic and extrahepatic damages. The direct cytotoxic activity on the infected hepatocytes seems to be neither a physiologically commendable process nor an efficient one. Recent advancements show that the noncytolitic response, consistent of the release of cytokines of the Th1 profile (interferon g) for the T lymphocytes, seems to be the most important element in the control of hepatitis B and it opens new alternatives in the search of therapeutic strategies for the control and eradication of this infection. Subject headings: HEPATITIS B; CHRONIC DISEASE; CYTOKINES; INFECTION; AUTOIMMUNITY; LIVER/immunology Limit: HUMAN REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Doherty DG, O’Farrelly C. Innate and adaptive lymphoid cells in the human liver. Immunol Reviews 2000; 174:5-20. 2. Benoist Ch, Mathis D. T-lymphocyte differentiation and biology. En: Paul WE. Fundamental Immunology. New York: Raven Press, 1998:230- 8. 3. Abo T, Kawamura T, Watanabe H. Physiological responses of extrathymic T cells in the liver. Immunol Rev 2000;174:135-149. 4. Miyaji C, Watanabe H, Osman Y, Kuwano Y, Abo T. 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Inmunología de la infección crónica por el virus de la hepatitis B [artículo en línea]. MEDISAN 2003;7(2). <http://bvs.sld.cu/revistas/san/vol7_2_03/san10203.htm> [consulta: fecha de acceso].