Secreciones mucosas producidas por el epitelio.

Inmunidad y Mucosas
CBCC6
Departamento de Inmunobiología
Setiembre de 2012
Diferentes tipos de mucosas presentes en el organismo
•
•
•
Un adulto posee aproximadamente 400 m2 de superficie mucosa.
Esta superficie está densamente poblada con microorganismos
comensales y también patógenos.
Las mucosas disponen de mecanismos efectores de la inmunidad
innata y adaptativa diseñados para hacer frente a estos desafíos
Muertes anuales a nivel mundial por infecciones de mucosas
Inf. respiratorias agudas
(4 millones)
Diarreas
(1.8 millones)
Tuberculosis
(1.5 millones)
HIV
(2.9 millones)
Sarampión
(600.000)
Hepatitis B
(103.000)
Tos convulsa (coqueluche)
(294.000)
La mayoría de las enfermedades infecciosas afecta directamente
o son adquiridas a través de las mucosas gastrointestinales,
respiratorias y/o genitourinarias.
Generalidades del Sistema Inmune Mucoso
1. El sistema inmune de las mucosas representa el
componente más complejo y numeroso a nivel celular de
todo el sistema inmune:
• Se enfrenta a un conjunto de antígenos y
microorganismos mayor al encontrado en otros sitios.
• Debe discriminar entre microorganismos patógenos,
la flora comensal y antígenos inócuos presentes en
las proteínas de la dieta.
2. En las mucosas existe una modulación fina de la
respuesta inmune que tiene como objetivos:
• Inducir tolerancia local frente a antígenos inócuos
• Generar una fuerte respuesta frente a
microorganismos patógenos
3. En la mucosa del intestino se concentran más del 80%
de los linfocitos totales del organismo.
El sistema inmune mucoso del intestino es el más estudiado
El epitelio intestinal compuesto de una única capa de células epiteliales
separa el medio interno de la luz densamente poblada de microorganismos
Mecanismos que evitan el acceso de bacterias a la
superficie apical del epitelio
• Flora comensal
• Mucinas
• Péptidos antimicrobianos
• IgA secretoria
• Descamación epitelial
(1011células/día)
• Continuidad del epitelio
Continuidad del epitelio:
Primera barrera frente a los agentes infecciosos.
Unión estrecha o zónula occludens
(ocludina y claudinas) responsables
de la polaridad del enterocito
Unión adherente o zónula
adherens (E-cadherina y bcatenina)
Desmosoma o mácula adherens
(desmocolina y desmogleína)
•
•
TNF- e IFN- “relajan” las uniones estrechas incrementando su permeabilidad.
IL-10 y TGF- incrementan la resistencia al pasaje de macromoléculas.
Flora comensal:
Actúa como barrera frente a los agentes infecciosos.
•
Estrecha relación colaborativa a través de millones de años
de coevolución.
•
Se adquiere luego del nacimiento y alcanza una densidad de
1012 bacterias/mL en el colon con aprox. 500 especies
diferentes
•
Colaboran en la digestión de hidratos de carbono.
•
Participan en la maduración de las células epiteliales.
•
Desarrollo y maduración de órganos linfoides asociados con
la mucosa intestinal.
•
Protegen frente a patógenos mediante competencia por los
nutrientes y activación de mecanismos inmunes.
FLORA COMENSAL
EMBO reports (2006) 7, 688–693
Seminars in Immunology 19 (2007) 94–105
Las bacterias colónicas
representan el 60% masa
de materia fecal
Secreciones mucosas producidas por el epitelio.
•
•
•
•
•
•
Secreciones mucosas: 10-700 μm.
Mucinas de alto peso molecular.
Las células de Goblet son las principales
productoras de mucinas
8 genes diferentes codifican para
mucinas (MUC1 a MUC8)
Presentan permeabilidad selectiva
Glucocálix (mucinas integradas a la cara
apical del epitelio + enzimas
degradativas)
1.
Dificultan el acceso del patógeno a
la célula epitelial
2. “Barre” el patógeno al exterior
3. Bloquea receptores expresados por
los patógenos
Secreciones mucosas producidas por el epitelio.
Secreciones mucosas producidas por el epitelio.
Las cilias del epitelio respiratorio barren contínuamente el moco pulmonar
hacia la faringe (5 a 10 cm/min)
Péptidos antimicrobianos producidos por el epitelio.
1. Tanto los enterocitos como las células de Paneth secretan
constitutivamente péptidos antimicrobianos que quedan embebidos
en las secreciones mucosas.
2. La unión de PAMPs a TLRs epiteliales incrementa notablemente su
producción.
3. Los péptidos antimicrobianos comprenden
• Defensinas
• Catelicidinas
4. La lisozima es una enzima que hidroliza peptidoglicanos de la pared
celular bacteriana.
5. La lactoferrina se une al hierro privando a los microorganismos del
mismo; tiene un efecto lítico directo sobre diferentes agentes
patógenos; y también presenta actividad inmunomoduladora
activando a neutrófilos, macrófagos y células NK.
Mecanismos inmunitarios innatos que actúan cuando
patógenos llegan a las células epiteliales.
1. Frente a una agresión infecciosa las células epiteliales
producen citoquinas y quimioquinas:
• CXCL8 (IL-8): atracción de neutrófilos al sitio de infección
que fagocitan bacterias
• IL-1 e IL-6, atraen leucocitos, estimulan fagocitos, activan
mastocitos.
• GM-CSF, prolonga sobrevida de neutrófilos, eosinófilos,
monocitos y macrófagos
• IL-7 e IL-15, promueve supervivencia y funcionalidad de
células T presentes en mucosas.
2. Macrófagos localizados en lamina propia:
• alta capacidad fagocítica y microbicida
• limitada capacidad de producir citoquinas y quimioquinas
inflamatorias
• alta capacidad de producir factores de crecimiento usados
en la reparación del epitelio lesionado.
Activación de las células epiteliales: un fenómeno
estrictamente regulado.
El patrón de expresión de TLRs por el enterocito presenta
las siguientes características particulares:
•
Es baja en condiciones basales (ausencia de infección)
•
TNF- e IFN- aumentan expresión de TLR4
•
IL-4 e IL-13 la disminuyen
•
TLR3, 4 y 5 se expresan preferencialmente en la
membrana basolateral de los enterocitos (se
encuentran con su ligando si la continuidad epitelial está
comprometida)
•
La funcionalidad de TLRs también está polarizada,
estimulos vía membrana apical no activan respuestas
proinflamatorias (si lo hacen vía basolateral)
Organización del Sistema Inmune adaptativo en las mucosas
El conjunto de linfocitos y estructuras linfoides en mucosas
recibe el nombre de MALT (Tejido Linfoide Asociado a las
Mucosas)
Comprende a:
•
•
•
•
•
•
•
GALT: tejido linfoideo asociado al tracto gastrointestinal
BALT: tejido linfoideo asociado al árbol bronquial
NALT: tejido linfoideo asociado al tracto nasofaríngeo
Tejidos linfoideos asociados a glándula mamaria
Tejidos linfoideos asociados a glándulas salivares y lagrimales
Tejidos linfoideos asociados a órganos génito-urinarios
Tejidos linfoideos asociados al oído interno
Localización de las diferentes poblaciones linfocitarias en
los GALTs
• LT y B vírgenes: circulación, Placas de Peyer, ganglios mesentéricos, folículos linfoides
• Plasmocitos productores de IgA en: Lámina propria
• LT CD4+ efectores y memoria en: Lámina propria e inmersos en el epitelio (LIE)
• LT CD8+ inmersos en el epitelio (LIE)
• LT  inmersos en el epitelio (LIE)
Sitios Inductivos y Efectores en el GALT
Sitios Inductivos: (estructuras
donde los LT y B vírgenes se
activan)
• Placas de Peyer
• Ganglios Mesentéricos
• Folículos linfoides aislados
en la lámina propia
Sitios Efectores: (donde se
ubican las células inmunes
efectoras)
• Epitelio
• Lámina propia
Sitios Inductivos: placas de Peyer
Las Placas de Peyer son órganos linfoides secundarios que están cubiertas por
un Epitelio Asociado a Folículos (FAE) que contiene células especializadas (M)
Las células M cubren del 10 al 20% de la
superficie de los FAE y su principal función
consiste en la translocación de antígenos
desde la luz intestinal hacia la lámina propia
Las células M y su microentorno celular
Las células M tienen:
•
Alta capacidad endocítica
•
Escasa actividad degradativa en
el compartimiento endosómico
•
Glucocálix escaso
•
No expresan receptores de IgA
Estructura de las Placas de Peyer
Ingreso del Antígeno en los Sitios Inductivos y Efectores
del GALT
Los antígenos pueden ingresar desde la luz intestinal a la lámina
propia por 3 mecanismos diferentes:
• A través de los enterocitos
• A través de las células M
• A través de prolongaciones de las células dendríticas
Ingreso de Microorganismos a través de las células M
•
Algunos patógenos utilizan a las células M para establecer una
infección y diseminarse con rapidez
Las Células Dendríticas activan a los Linfocitos T vírgenes
en el GALT
y también determinan el perfil efector de las células T
CD4+.
La activación de los LT vírgenes en el GALT induce patrones específicos
de migración (homing) caracterizado por la expresión de:
•
integrina 47 (que une MadCam-1) y CCR9 (receptor de CCL25) lo cual
condiciona retorno a lámina propia de la mucosa intestinal
•
Integrina E7 (se une a E-cadherina) lo cual condiciona unión a células
epiteliales (linfocitos intraepiteliales, LIE)
Las células dendríticas determinan el perfil de “homing” de
las células T efectoras
Activación de LT vírgenes en el GALT, su diferenciación y
adquisición de patrones de asentamiento diferenciales
Interacciones que permiten a las células T efectoras o TME
acceder a la lámina propia
Propiedades funcionales de los Linfocitos Intraepiteliales
(LIE)
•
Primera línea de defensa en el intestino
•
Exhiben actividad citotóxica: destruyen células epiteliales
“estresadas” o dañadas, preservando la integridad del epitelio.
•
Modulan la cinética de renovación de células epiteliales
•
Secretan citoquinas antiinflamatorias que contribuyen al desarrollo
de mecanismos tolerogénicos
•
Juegan un rol regulatorio en la tolerancia a antígenos dietarios
Fenotipo de los LIEs
TCR y CD8 (>80% TCR ) : CD8 efectoras / memoria convencionales
TCR y CD8 (<20% TCR ) : en ratón producen TGF-b e IL-10
TCR y CD8b (=60% TCR) :
reconocen MICA/B con el receptor NKG2D
TCR y CD8 (=40% TCR) :
no se ha definido aún en el hombre
Las células dendríticas del GALT ponen en marcha un
conjunto de mecanismos tendientes controlar la respuesta
frente a microorganismos comensales y antígenos dietarios
• induciendo la deleción o inactivación de células T contra
estos microorganismos y antígenos
• Produciendo citoquinas anti-inflamatorias: IL-10 y TGF-β
• induciendo la expansión de Treg naturales
• induciendo la diferenciación de células T CD4+ en células T
regulatorias inducibles
Modulación de la respuesta T CD4+ en mucosa intestinal
TSLP linfopoietina
PgE2
Otros
RRPs
IL-10
TGF-β
PAMPs
IDO
Àcido retinoico
Trends Immunol 29:41, 2007
TSLP
• Inhibe producción de IL-12 (Th1)
(linfopoyetina del • Inhibe producción de IL-23 (Th17)
estroma tímico) • Estimula IL-10 y TGF-b
Activación de LB vírgenes en el GALT
TGF-
Cel. dendrítica
IgA
La activación del LB en el GALT lo condiciona a:
• Cambiar de clase preferencialmente a IgA
• Expresar moléculas de homing específicas para
mucosas
Expresión de integrinas y receptores de quimiocinas que
regulan el “homing” de los plasmoblastos
IgA
Propiedades de la IgA secretoria
Características relevantes de
la IgA secretoria
• Resistencia a proteasas
intestinales
• No es efectora de
inflamación
• Una fracción significativa
(20-40%) de la IgA
secretoria en mucosas
proviene de células B1 de
peritoneo
Mecanismos de protección por
IgA secretoria en las
mucosas
• Neutraliza receptores virales
y bacterianos previniendo la
infección
• Neutraliza toxinas
• Inhibe la absorción de
antígenos y alergenos
• Inhibe las acciones
inflamatorias de anticuerpos
IgG e IgM
• cc >1mg/ml en secreciones
mucosas
Switch a IgA promovido por TGF-, IL-5 e IL-10
Transporte de la IgA a través del epitelio
IgM