RESPUESTA INMUNE INNATA FRENTE A INFECCIONES

RESPUESTA INMUNE INNATA FRENTE A INFECCIONES BACTERIANAS:
SU FUNCIÓN EN LA DEFENSA Y EN LA PATOGÉNESIS DE LA SEPSIS
Jacquelin, María Josefina* y Basso, Beatríz **
RESUMEN
El síndrome séptico es una causa importante
de morbilidad y mortalidad, con una letalidad
promedio de 40%, que se incrementa más allá del
60% en pacientes con shock séptico.
El sistema inmune innato es la primera línea de
defensa contra microorganismos invasivos y es
activado cuando un patógeno cruza las barreras de
defensas naturales del huésped. Instantáneamente
los componentes celulares (fagocitos) y solubles (vía
alterna del complemento) de este sistema inducen
una respuesta defensiva. La unión de estructuras
conservadas del patógeno a receptores de superficie
celular, activa a los fagocitos a eliminar al
microorganismo
y
a
liberar
mediadores
inflamatorios como citoquinas. Si la bacteria resiste
a este ataque inicial, pasa a sangre, donde induce
una inflamación sistémica caracterizada por una
activación masiva de macrófagos del sistema
retículo-endotelial
y
leucocitos
circulantes,
liberación de citoquinas, expresión de moléculas de
adhesión en células endoteliales y desarrollo de
hipotensión. Si esto no es rápidamente controlado,
la inflamación sistémica puede progresar a sepsis,
shock séptico y falla multiorgánica.
Uno de los principales logros para entender la
patogénesis de la sepsis ha sido reconocer el rol
principal del sistema inmune innato en la defensa
contra microorganismos invasivos. El objetivo del
presente trabajo es describir cómo las bacterias
desencadenan las funciones del sistema inmune
innato en la defensa del huésped. Localizando la
atención en el rol que juegan los productos
bacterianos (endotoxinas, pared celular de bacterias
gram positivas), proteínas de fase aguda, receptores
y citoquinas en la patogénesis de la sepsis. La
terapia de la sepsis y shock séptico debería estar
centrada en mantener la homeostasis, erradicar las
bacterias y restaurar el balance entre la respuesta
proinflamatoria y antiinflamatoria.
Palabras Clave: sepsis- inmunidad- bacterias
Laboratorio de Bacteriología.
Servicio de Neonatología del Hospital
Universitario de Maternidad y Neonatología.
Fac. Cs. Médicas. UNC.
Santa Rosa 1045. 5000 Córdoba
INTRODUCCIÓN
El síndrome séptico es una causa
importante de morbilidad y mortalidad, con una
letalidad promedio de 40%, que se incrementa
más allá del 60% en pacientes con shock séptico.
La piel, el tracto digestivo, el tracto respiratorio
alto, órganos urogenitales externos y conjuntiva,
están conectados al “ambiente externo” y
contienen bacterias comensales que no causan
enfermedad. En particular, el tracto intestinal
contiene billones de bacterias, que como
Escherichia coli contribuyen a la función de los
intestinos. De la misma manera, bacterias como
Lactobacillus acidophilus son involucrados en el
mantenimiento del ambiente ácido de la vagina,
mientras que el objetivo de bacterias como
Staphylococcus epidermidis en la piel, es la
defensa contra la invasión de microorganismos
por la producción de varias sustancias
bactericidas.
Los microorganismos patógenos así como los
comensales inducen una respuesta inmune si ellos,
o sus constituyentes, pasan la barrera entre el
medio externo e interno normalmente estéril.
Después del reconocimiento de la bacteria o de
sus productos, el organismo lanza un ataque, mata
a la bacteria y repara el daño producido. En este
síndrome, la respuesta inflamatoria sistémica es
iniciada por la liberación de componentes
microbianos,
incluyendo
endotoxinas,
peptidoglicanos ácido teicoico y varias
exotoxinas.
Esta secuencia de eventos es
altamente regulada, permitiendo al organismo
combatir la infección a través de un ataque que es
agresivo para erradicar la bacteria pero no tan
violento como para causar un daño innecesario al
huésped. En sangre, las bacterias o productos
bacterianos producen una inflamación sistémica
caracterizada por una activación masiva de
macrófagos en el sistema reticuloendotelial y de
leucocitos en circulación, liberación de citoquinas,
moléculas de adhesión expresadas en células
endoteliales y desarrollo de hipotensión. La
consecuencia de esta inflamación sistémica puede
progresar a sepsis, shock séptico y falla
multiorgánica. (Fig.1) (1,2)
La principal función del sistema inmune es
proteger al huésped contra microorganismos
patógenos, tradicionalmente ha sido dividido en
inmunidad innata e inmunidad adquirida. Las
principales diferencias entre ambas respuestas son
los mecanismos y los tipos de receptores usados
para el reconocimiento antigénico (3).
Es importante mencionar que constantemente se
describen nuevos factores, moléculas y proteínas
con diversas propiedades inmunológicas, las
cuales son producidas por células consideradas
como parte del sistema de defensa del huésped.
Asimismo, los mecanismos de regulación de las
citoquinas y su posible aplicación en la medicina
clínica permanecen aún por esclarecer, por lo cual
el estudio de las citoquinas y sus efectos se
mantiene como un campo amplio de
investigación.
El objetivo de este trabajo es estudiar los
diferentes
componentes
bacterianos,
su
interacción con los componentes del sistema
inmune innato a través de receptores, activación
celular y producción de citoquinas pro y antiinflamatorias generadas a partir de esa interacción,
que contribuyen a la defensa del huésped y a la
patogénesis de la sepsis. Además conocer nuevas
estrategias terapéuticas para el manejo del
paciente séptico.
MICROORGANISMOS
RESPUESTA
INMUNE INNATA
COMPLEMENTO
FAGOCITOS
MEDIADORES
SOLUBLES
SHOCK
SÉPTICO
PATÓGENOS
RESPUESTA INMUNE
ADQUIRIDA
FIG.1. Representación esquemática de las defensas del
huésped contra las infecciones. Los microorganismos
patógenos invasivos atraviesan la barrera epitelial y mucosa
del huésped e instantáneamente el mismo prepara un a
respuesta inmune innata defensiva formada por componentes
solubles (vía alterna del complemento, lectinas que fijan
manosa) y componentes celulares (fagocitos). La unión de
patrones moleculares asociados al patógeno (PAMPs) a los
receptores de superficie celular activa a los fagocitos y
eliminan al microorganismo. La liberación de mediadores
inicia la respuesta inflamatoria. La mayoría de las veces el
sistema inmune innato elimina al microorganismo. Pero si el
patógeno resiste al ataque inicial, puede causar sepsis severa
o shock séptico. La persistencia del patógeno gatilla la
respuesta inmune adaptativa con activación de linfocitos T y
B.
INFECCIÓN POR BACTERIAS.
INMUNIDAD INNATA Y ESPECÍFICA
Las principales células del sistema inmune
innato (SII) son los macrófagos/monocitos,
polimorfonucleares,
neutrófilos,
eosinófilos,
mastocitos y células NK (natural killer). Las
principales moléculas secretadas o de membrana
producidas por estas células e implicadas en la
función del SII son: 1- moléculas circulantes:
proteína C reactiva (PCR), proteína amiloide
sérica (PAS), proteína que fija manosa (PFM),
proteína que fija lipopolisacárido (PFL), CD14s
(soluble), factor 3 del complemento (C3). 2Moléculas receptoras de membrana: receptores
manosa del macrófago, DEC-205, receptores
“scavenger” (tipo I y II, MARCO), CD14,
receptores del complemento (CD35-CR1, CD21CR2 y CD11b, CD18-CR3). Todas estas
moléculas tienen como funciones estimular la
fagocitosis, fijar glúcidos, glucolípidos, aumentar
la depuración de bacterias por los macrófagos (en
sus diferentes variantes tisulares, como las células
de Kupffer) y monocitos de la sangre. Algunas
moléculas, como DEC-205, fijan los componentes
mencionados, ubicados principalmente en las
cápsulas y membranas bacterianas, sobre las
células dendríticas (4).
Las principales células del sistema inmune
específico (SIE) son los linfocitos B y T (Th y Tc)
y las CPA. Las moléculas solubles de este sistema
son los anticuerpos específicos (Igs) y las
citoquinas, las cuales son también muy
importantes en el SII. Las principales moléculas
de membrana son los receptores del linfocito B
(BCR), los del linfocito T (TCR) y los antígenos
de histocompatibilidad (CMH). En todas las
células se han reconocido casi 200 moléculas
solubles o de membrana diferentes (clasificadas
en general como CD1,2.). Muchas de ellas
participan directamente o indirectamente en el SI
(4).
En la inmunidad específica, los
receptores reconocen a los microorganismos
infecciosos e identifican antígenos propios y del
medio. En cambio, en la inmunidad natural, los
receptores reconocen estructuras altamente
conservadas presentes en los microorganismos.
Estas estructuras se conocen con el nombre de
patrones moleculares asociados al patógeno, en
inglés PAMPs. Los ejemplos más conocidos de
PAMPs son: LPS (lipopolisacáridos) bacterianos,
PGN
(peptidoglicano),
ALT
(ácidos
lipoteicoicos), mananos, DNA bacteriano, RNA y
glucanos. Aunque estas estructuras son
químicamente diferentes, todos los PAMPs tienen
un punto en común:
1. Los PAMPs son producidos solamente por
microorganismos patógenos, y no por sus
huéspedes. Por ejemplo el LPS es sintetizado sólo
por bacterias; los receptores que reconocen a estos
patrones, reconocen al LPS, por lo que alertan al
huésped de la presencia del microorganismo
infeccioso.
2. Las estructuras reconocidas por el SII son
esenciales para la sobreviva o patogenicidad del
microorganismo.
3. Los PAMPs son estructuras usualmente
invariables compartidas por diferentes clases de
microorganismos, y por lo tanto, el receptor del
huésped que reconoce patrones de LPS, puede
detectar la presencia de virtualmente todas la
bacterias gram negativas infectantes (3).
Después de la identificación del microorganismo,
los receptores activan una cascada de eventos
intracelulares resultando en la producción de
moléculas efectoras incluyendo mediadores
proinflamatorios como las citoquinas. Las señales
producidas por la inmunidad inespecífica,
controlan aspectos de la inmunidad específica.
Los mecanismos de las respuestas inmune innata
y adquirida forman un sistema integrado de
defensa del huésped, en el cual numerosas células
y moléculas funcionan colectivamente. La
respuesta inespecífica temprana es un factor de
suma importancia, influye en el tipo de respuesta
específica que se desarrollará subsecuentemente
(4). De igual manera, la inmunidad adquirida
puede intervenir durante la inmunidad natural.
Los fagocitos mononucleares son importantes
participantes en ambas interacciones. Después de
haber ingerido al patógeno, los macrófagos
respondedores durante una reacción de inmunidad
innata, actúan como células presentadoras de
antígenos (CPA), en este sentido los macrófagos
tienen un importante papel en el secuestro y
procesamiento antigénico. La CPA expresa
péptidos de ese microorganismo procesado a
moléculas
del
complejo
mayor
de
histocompatibilidad (CMH) clase II que se
encuentra sobre su superficie y expresa además
moléculas co-estimoladoras. Ambas señales son
requeridas para la activación de la célula T helper.
De esta manera, los macrófagos y la célula T
helper activada liberan ciertos tipos de citoquinas
que controlan los componentes de la respuesta
inmune adaptativa como la activación de
linfocitos T citotóxicos, linfocitos B, etc.
Mientras, las células T y B producen citoquinas
tales como el IFN-γ, con la finalidad de
incrementar las funciones microbicidas de los
macrófagos. Por lo tanto, la interrelación entre la
inmunidad natural y la específica es bidireccional
y está mediada en gran parte por las citoquinas
(5).
SEPSIS Y SHOCK SÉPTICO
Durante los años 70 Lewis Thomas popularizó
la teoría de que la sepsis es más una incontrolada
respuesta defensiva del huésped que un efecto
directo de los microorganismos. Tal afirmación
cobra fuerza hoy en día una vez que numerosas
investigaciones ponen de manifiesto que un gran
número de mediadores humorales y de productos
celulares están involucrados en esta exagerada
respuesta sitémica (6).
La activación de células en respuesta a la
bacteria o sus componentes de pared resulta en la
liberación de mediadores inflamatorios, como
citoquinas, prostaglandinas, mediadores lipídicos
y especies oxidantes. Estos componentes inducen
vasodilatación y aumento de la expresión de las
moléculas de adhesión, resultando en la
extravasación de neutrófilos y monocitos;
activación de leucocitos, linfocitos y células
endoteliales; y supresión miocárdica. Junto a la
estimulación de la coagulación por citoquinas, los
componentes bacterianos pueden
interactuar
directamente con el sistema de coagulación. El
resultado es la coagulación intravascular
diseminada que causa hipoperfusión e hipoxia y
junto al daño causado por células fagocíticas intra
y extravasculares, conducen a falla orgánica.
Puede iniciarse así, el estado letal de sepsis, en el
cual
la
falla
multiorgánica,
involucra
principalmente pulmón (síndrome de diestrés
respiratorio), hígado y riñón (7). Además la
hipoperfusión
causada
por
coagulación
intravascular diseminada puede dañar la mucosa
intestinal y como resultado de eso trasladar
bacterias a los nódulos linfáticos mesentéricos y
bajo condiciones de estrés, a varios órganos y a la
circulación. La liberación de las bacterias
alimentará aún más la falla multiorgánica y
empeorará el pronóstico. Si la sepsis persiste, hay
un cambio hacia un estado antiinflamatorio
inmunosupresor. Esta es una de las razones por lo
cual la estrategia antiinflamatoria falla como
terapia de sepsis (8). Los pacientes con sepsis se
caracterizan por inmunosupresión, que incluye
pérdida de la hipersensibilidad tardía, incapacidad
para actuar frente a la infección y predisposición
a las infecciones nosocomiales. Por lo tanto, el
tipo de respuesta inmunológica está determinado
por muchos factores, incluyendo la virulencia del
microorganismo, tamaño del inóculo y
condiciones de base del paciente como estado
nutricional, edad, y polimorfismo en los genes de
citoquinas u otras moléculas inmunoefectoras (6).
Hay marcada diferencia en la respuesta frente a
bacterias gram positivas y gram negativas. Todas
las bacterias gram negativas contienen
lipopolisacáridos (LPS) en su pared, como su
mayor determinante patogénico. Las bacterias
gram positivas contienen un importante número
de componentes de pared inmunogénicos, además
de exotoxinas. La respuesta inmunológica frente a
bacterias gram negativas involucra principalmente
a leucocitos y la producción de citoquinas como
factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α),
interleuquina-1(IL-1), e IL-6. La liberación de
exotoxinas, muchas de las cuales son
superantígeno, por bacterias gram positivas
activan células T, resultando así en una respuesta
celular diferente y diferencias en el perfil de
citoquinas, con relativamente bajos niveles de
TNF-α, IL-1 e IL-6, pero incrementados niveles
de IL-8. (9)
EPIDEMIOLOGÍA
Por sepsis, cada año mueren más de 135.000
pacientes en Europa y 215.000 pacientes en
Estados Unidos. A pesar de contar con mejores
medios de soporte en las unidades de cuidados
intensivos la mortalidad por shock sigue siendo
muy alta y la incidencia de bacteriemias y sepsis
hospitalarias en los últimos años se ha
incrementado. La sepsis severa es una amenaza
vital, que compromete más de 18 millones de
personas al año a nivel mundial, lo que equivale
aproximadamente a 1.400 personas fallecidas por
día, cifra equivalente a la población total de
Dinamarca, Finlandia, Irlanda y Noruega juntas.
En tres estudios distintos, la proporción de
infecciones debido a bacterias gram negativas
varió entre un 30 y un 80 % y las infecciones por
bacterias gram positivas entre 6 y 24 % del total
de números de casos de sepsis. (10). Sin embargo,
la contribución de bacterias gram positivas a la
sepsis se ha incrementado, y al principio de la
década del 90 fue superior al 50% de todos los
casos de septicemia con Staphylococcus aureus y
S. epidermidis como responsables de más de la
mitad de los casos de sepsis por bacterias gram
positivas (2). El incremento en el grado de
septicemia, probablemente se deba al incremento
del uso de catéteres y otros instrumentos
invasivos, por quimioterapia, y por inmunosupresión en pacientes transplantados. La
mortalidad por sepsis y shock varía desde el 20 al
80% de los casos, y la misma está relacionada con
la severidad de la sepsis así como también con la
enfermedad de base del paciente que siempre está
presente (9,11).
DEFINICIONES
El diagnóstico de sepsis sigue siendo
eminentemente clínico si bien se están
desarrollando diferentes marcadores que permitan
un diagnóstico precoz de estos pacientes y
diferenciar los síntomas de otros procesos
inflamatorios sistémicos no infecciosos. Ya en
1992 en un intento de identificar precozmente a
los pacientes que presentaban un alto riesgo de
desarrollar sepsis, el American College of Chest
Physicians / Society of Critical Care Medicine
llevaron a cabo un consenso para intentar definir
los diferentes estadios de infección, bacteriemia,
Síndrome de respuesta inflamatoria sistémica
(SIRS), sepsis, sepsis severa, shock séptico,
síndrome de disfunción multiorgánica. A pesar de
todo, en la práctica clínica, algunos de sus
conceptos han sido cuestionados (12) (Tabla I).
Tabla I. Definición de Sepsis.
Critical Care Medicine Consensus Conference*
Síndrome de respuesta inflamatoria
sistémica (SRIS)
Taquicardia > 90 latidos por min.
Taquipnea > 20 respiraciones por minuto o
PaCo2 < 32 mmHg
Fiebre > 38ºC o hipotermia < 36ºC
Leucocitos en sangre > 12.000 células/mm3 o
< 4.000 células/mm3 o > 10% en bandas
Sepsis
SRIS con infección documentada
Sepsis Severa
Sepsis más
Disfunción orgánica
Acidosis metabólica
PaO2 < 75 mmHg o PaO2/FiO2 < 250
Oliguria: < 30 ml/h (3 h) o 700 ml/24 h
Coagulopatía: TP prolongado, descenso de un
50% de las plaquetas, plaquetas < 100.000 × 109
Encefalopatía: GCS < 14
Hipotensión
Shock séptico
Sepsis severa con hipotensión durante al menos
una hora a pesar de la fluidoterapia.
Síndrome de disfunción multiorgánica
Incapacidad de un paciente en shock séptico
de mantener su homeostasis sin ayuda.
(*)American College of Chest Physician/Society of Critical Care Medicine Consensus
Conference. Definitions for sepsis and organ failure and guidelines for the use of innovative
therapies in sepsis. Chest. 1992.101. 1644-1655
1.
Infección es un fenómeno microbiano que se debe
a la invasión de los tejidos estériles por
microorganismos y/o la respuesta inflamatoria
consecuente con la presencia de microorganismos.
2. Bacteriemia-fungemia se entiende, como la
existencia de
hemocultivos positivo a una
bacteria-hongo, y esta terminología hace
referencia
estrictamente
a
un
criterio
microbiológico. La bacteriemia polimicrobiana es
también un criterio microbiológico y se define por
la existencia de hemocultivos positivo a dos o
más bacterias. Su frecuencia varía entre el 5 y el
22% del conjunto de bacteriemias.
3. Síndrome de respuesta inflamatoria
sistémica (SIRS) representa la variante severa de
la inflamación. No es un término que indique una
etiología en concreto y se puede deber tanto a la
infección como a otras causas que puedan
desencadenar una inflamación generalizada por
ejemplo: pancreatitis, isquemia, traumatismo,
shock hemorrágico, autoinmunidad o la
administración de inmunomoduladores. Es una
apreciación eminentemente clínica y se caracteriza
por la presencia de dos o más de las siguientes
manifestaciones clínicas detalladas en Tabla I.
(12).
4. Sepsis es la activación inflamatoria sistémica
infecciosa aguda. Indica un síndrome de toxicidad
sistémica grave. Se debe a la respuesta
inflamatoria del sistema inmune del huésped
frente al estimulo antigénico microbiano y no al
efecto directo del microorganismo invasor. Por
tanto, no es preciso aislar al microorganismo para
hablar de sepsis (45% al 50% de los pacientes
presentan hemocultivos positivos), pero sí es
necesario tener evidencia de la infección (fiebre o
hipotermia, hipotensión, taquicardia, fenómenos
cutáneos mucosos de CID (coagulación
intravascular diseminada), trombocitopenia, etc.)
(12).
5. Sepsis severa es una sepsis asociada con
disfunción orgánica, anormalidades de la
perfusión o hipotensión dependiente de la sepsis y
que responde a la adecuada administración de
líquidos (12).
6. Shock séptico, se entiende, como la presencia
de sepsis acompañada de una deficiente perfusión
tisular, lo cual se traduce clínicamente por una
presión arterial sistólica inferior a 90 mm de Hg o
un descenso de 50 mm de Hg en un paciente con
hipertensión establecida, por oliguria inferior a 20
ml hora ó 400 ml en 24 horas, por un pH inferior a
7,25 o por un descenso de nivel de conciencia a
pesar de la adecuada reanimación con fluidos
(12).
7. Síndrome de disfunción multiorgánica
(MODS) se define como la presencia de
alteraciones de diferentes órganos en un paciente
enfermo en el cual la homeostasis no puede
mantenerse sin medidas extraordinarias. En un
primer lugar el MODS es el resultado directo de la
agresión y la disfunción orgánica ocurre de
inmediato y es directamente atribuible a la misma.
Posteriormente el MODS se desarrolla como
consecuencia de la respuesta del huésped y se
identifica en el contexto del SIRS (12).
El shock endotóxico implica un criterio
patogénico, y hace referencia a los efectos de la
endotoxina de las bacterias gram-negativas como
mediadoras del desarrollo del shock.
COMPOSICIÓN DE LA ENVOLTURA
CELULAR BACTERIANA
La mayor parte de las bacterias producen una
envoltura celular que incluye la membrana
plasmática, la pared celular y las proteínas y los
polisacáridos asociados. Algunas bacterias
producen cápsulas o cubiertas mucosas. La pared
celular es una estructura rígida que contiene y
protege a la bacteria del daño físico y de
condiciones de baja presión osmótica externa. La
estructura y la naturaleza química de las
envolturas se correlacionan con el hecho de que
una bacteria se coloree como gram negativa, gram
positiva o que sea ácido-alcohol resistente. Los
tres grupos de microorganismos presentan
diferencias como la presencia de una membrana
externa en las bacterias gram negativas, la que no
aparece en las bacterias gram positivas o en las
ácido-alcohol resistente, y por la presencia en
estos dos últimos grupos de polisacáridos ligados
al peptidoglicano, que no se observa en las células
gram negativas
(13). (Fig. 2). El LPS de
bacterias gram negativas y otros componentes de
pared celular bacteriana como PGN, ALT, LAM
(lipoarabinomananos) y DNA bacteriano son
factores microbiológicos implicados en el inicio
de la respuesta inmune (14). Se describe a
continuación los distintos componentes de la
pared celular bacteriana y luego la interacción de
los mismos con los componentes del SII. Esta
interacción puede ser significativamente diferente
en lo que respecta a los factores involucrados,
bacterianos y del huésped
FIG.2. Estructura de la pared celular de las bacterias.
Todas las bacterias contienen una membrana celular
rodeada por una capa de Peptidoglicano (PGN). Los
Ácidos lipoteicoicos (ALT) y Lipoarabinomananos
(LAM) están insertos en la membrana celular. El
Lipopolisacárido (LPS) forma la parte externa de la
membrana externa de las bacterias gram negativas. Las
micobacterias también contiene una capa de PGN, pero
no todas las bacterias presentan cápsula. Microbiología
y Parasitología. USAL. Universidad del Salvador.
Directora científica: Alicia Farinati.
LIPOPOLISACÁRIDO. (LPS)
Estructura. La pared celular de las bacterias
gram negativas está compuesta por tres capas, las
cuales incluyen: membrana interna y externa que
envuelven a una delgada capa de peptidoglicano.
La membrana externa es una estructura trilaminar
que se diferencia en su composición química de la
membrana citoplasmática, ya que presenta en su
capa externa lipopolisacáridos. Estas moléculas se
encuentran cargadas negativamente y se unen de
forma no covalente con cationes divalentes. Esto
estabiliza a la membrana y provee una barrera
para moléculas hidrofóbicas. El desplazamiento
de los LPS por antibióticos policatiónicos como
polimixinas, aminoglucósidos o agentes quelantes,
vuelven a la membrana externa más permeable a
grandes moléculas hidrofóbicas. El LPS se
encuentra sólo en bacterias gram negativas (1).
E.coli contiene aproximadamente 3.5 X 10 6.
Otros componentes de la membrana externa son
glicerofosfolípidos y proteínas (por ejemplo:
proteínas porinas como OmpA en E.coli) que se
encuentran en la capa interna de la membrana
externa, algunas de las cuales están firmemente
asociadas con las moléculas del LPS. El LPS es
un componente esencial de la pared celular, no es
tóxico cuando está incorporado dentro de la
membrana externa, pero liberado de la pared
celular, su parte tóxica, el lípido A, es expuesto a
las células inmunes y así evoca una respuesta
inflamatoria. El LPS y otros constituyentes de
pared son liberados desde las células bacterianas
cuando estas se multiplican pero también cuando
se mueren o se lisan (15).Varios factores
endógenos como proteínas bactericidas y el
complemento, pueden causar desintegración de la
bacteria y así la liberación del LPS. Además, es
conocido que algunos antibióticos liberan el LPS
de la bacteria.
La molécula de LPS consiste en tres regiones
diferentes: el lípido A, el núcleo polisacárido y el
polisacárido O específico. (Fig. 3) (16). La
primera parte y esencial es el lípido A. Seis o más
residuos de ácidos grasos están unidos mediante
uniones éster amina a un disacárido compuesto
por N-acetilglucosaminafosfato. Cuatro de éstos
ácidos grasos contienen un grupo hidroxilo en el
carbón tres, mientras que los otros dos no están
hidroxilados. El disacárido está unido al núcleo
polisacárido
a
través
de
KDO
(cetodesoxioctonato). Entre los ácidos grasos que
se hallan habitualmente en el lípido A están el
ácido caproico, láurico, mirístico, palmítico y
esteárico. Distintas experiencias con lípido A
sintético han mostrado que esta porción de la
molécula del LPS es responsable de las
actividades endotóxicas.
El núcleo polisacárido es similar en todas las
bacterias gram negativas y está compuesto
principalmente de N-acetilglucosamina, glucosa,
galactosa, heptosa, fosfato y etanolamina. Las
cuales están unidas por medio del KDO al
disacárido del lípido A.
El polisacárido O específico está formado por
una secuencia de azúcares que es altamente
variable. Está unido al núcleo y consta
generalmente de galactosa, glucosa, ramnosa y
manosa, todos ellos azúcares de 6 átomos de
carbono. Estos azúcares están unidos entre sí
formando secuencias de cuatro o cinco unidades
que a menudo se hallan ramificados. La repetición
de estas secuencias de azúcares da lugar a la
formación del polisacárido O.
La estructura exacta del lípido A y de los
componentes del polisacárido varía según la
especie de bacterias gram negativas de que se
trate. Si bien, la secuencia de los elementos
principales (Lípido A-KDO-Núcleo polisacáridoPolisacárido O específico) es por lo general
uniforme. El Polisacárido O específico cambia
mucho según la especie por lo que allí reside la
especificidad serológica (17).
FIG.3. Estructura del Lipopolisacárido de bacterias
gram negativas. KDO, cetodesoxioctonato; HEP,
heptosa; GLU, glucosa; GAL, galactosa; GluNac, Nacetilglucosamina; GlcN, glucosamina. Brock Biología
de los microorganismos, 8º ed. Mitigan, Martinko,
Parker. Ed. Printice Hall.
ÁCIDOS LIPOTEICOICOS Y TEICOICOS.
Estructura. Muchas bacterias gram positivas
contienen considerables cantidades de ácidos
teicoicos (AT) y ácidos lipoteicoicos (ALT) en la
pared celular. Las moléculas son polímeros
solubles en agua. Contienen residuos de ribitol o
glicerol unidos a través de enlaces fosfodiéster y
transportan uno o más aminoácidos o azúcares
sustituyentes. La unidad repetida puede ser
glicerol, unidos por enlaces 1,3 o 1,2, o por ribitol,
unidos por enlaces 1,5. Pueden ocurrir uniones
más complejas en las cuales glicerol o ribitol se
une a residuos azúcares como glucosa, galactosa,
o N-acetilglucosamina. El número de unidades
repetidas varía ampliamente, dependiendo de las
especies, de la cepa, de las condiciones de
crecimiento pero generalmente varían entre 4 y 30
para S.aureus (13). El aminoácido sustituyente
más común es D-Alanina, usualmente se une en la
posición 2 o 3 del glicerol o posición 3 o 4 del
ribitol o se une a uno de los residuos de la azúcar.
Diferentes especies pueden tener uno o más tipos
de azúcares sustituyentes. El AT está
covalentemente
unido
al
peptidoglicano,
participando en la adhesión bacteriana y el ALT
está covalentemente unido a la membrana
glicolípidica, anclando la pared celular a la
membrana (1).
El ALT se asemeja al LPS de bacterias gram
negativas, por lo tanto es considerado la
contrapartida del LPS (2). (Fig 4) El ALT es
esencial para el crecimiento bacteriano. Está
involucrado en la regulación de la concentración
de Ca 2+ y Mg 2+ en la pared celular y en la
regulación de la actividad de las enzimas
autolíticas. Varias condiciones pueden llevar a la
liberación de los ALT desde la pared celular,
incluyendo la presencia de ciertos antibióticos (7).
(13). El PGN es un heteropolímero de largas
cadenas de polisacárido, en donde dos azúcares Nacetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico
están alternados en forma lineal. La cadena
péptidica que incluye a L-alanina, D-alanina, Dglutámico y lisina o en otros casos ácido
diaminopimélico (DAP), está unida a cada ácido
N-acetilmurámico. Estos componentes se unen
entre sí para formar una estructura que se repite a
lo largo de la pared y que se llama tetrapéptido del
glicano. La estructura básica del PGN está
constituida por una fina lámina en la que las
cadenas de azúcares se conectan entre sí por
puentes, formados por aminoácidos. Los enlaces
glucosídicos que unen los azúcares en las cadenas
de glucano son muy fuertes, pero estas cadenas
por si solas no son capaces de conferir rigidez. De
ahí que solo cuando se entrecruzan a través de
puentes peptídicos se logra la rigidez
característica de la pared. En las bacterias gram
negativas los puentes se establecen por lo general
mediante enlaces peptídicos directos del grupo
amino del DAP y el grupo carboxilo de la Dalanina terminal. En bacterias gram positivas
habitualmente se establece mediante el enlace de
varios aminoácidos cuyo número y tipo dependen
de los diferentes organismos. En S. aureus, el
puente está formado por cinco glicinas conectadas
por enlaces peptídicos (17). (Fig. 5). La inhibición
de la síntesis del PGN es el objetivo principal de
varias clases de antibióticos, incluyendo:
Penicilinas, Cefalosporinas y Glicopéptidos.
Fig 4. Estructura del Ácido lipoteicoico de S.aureus. Ala:
alanina. Clin.Microbiol.Rev. July 2003, p.379-414.
PEPTIDOGLICANO
Estructura. Debido a la estructura del
peptidoglicano (PGN), la pared celular de las
bacterias gram positivas y gram negativas es
rígida, por lo que protege a las bacterias contra la
ruptura osmótica. El PGN de las bacterias gram
positivas está formado por 50 a 100 moléculas de
espesor representando el 90% de la pared,
mientras que la pared celular de las bacterias gram
negativas está formada por una o dos moléculas
de espesor, constituyendo sólo el 10% de la pared
Fig. 5. Estructura de una de las unidades repetitivas
integrantes del peptidoglicano de la pared celular: el glicano tetrapéptido. NAG: N-acetilglucosamina. NAM: Nacetilmurámico. Microbiología y Parasitología. USAL.
Universidad del Salvador. Directora científica: Alicia
Farinati.
INTERACCIÓN ENTRE PRODUCTOS
BACTERIANOS, PROTEÍNAS
PLASMÁTICAS Y RECEPTORES DE
CÉLULAS INMUNES
Tan pronto como la bacteria entra al cuerpo,
esta confronta con dos líneas celulares de
defensa: una línea humoral y una línea celular.
Los
factores
humorales
comprenden
complemento, anticuerpos y proteínas de fase
aguda. En la línea de defensa celular, las células
mononucleares (monocitos y macrófagos) y los
neutrófilos son de gran importancia ya que estas
células pueden reconocer constituyentes de pared
celular bacteriana directa o indirectamente
después de que anticuerpos o el complemento se
unan a la bacteriana o a sus constituyentes
(opsonización). Normalmente, las células inmunes
están expuestas continuamente a bajos niveles de
LPS derivados de bacterias gastrointestinales que
pasan a sangre a través de la vena porta. Estos
LPS son captados por los macrófagos y pueden
ser esenciales para mantener al sistema inmune
bajo un nivel basal de atención (18).
BACTERIAS GRAM NEGATIVAS
El LPS y otros componentes bacterianos son
reconocidos por anticuerpos, y el complemento,
produciendo la opsonización y la lisis de la
bacteria. Los fagocitos (monocitos, macrófagos y
leucocitos polimorfonucleares (PMN)) son
capaces de reconocer componentes bacterianos
opsonizados a través de receptores Fc de la Ig G
(Inmunoglobulina G) y del complemento.
Además expresan receptores que reconocen
componentes bacterianos. En la respuesta del
huésped a la bacteria los fagocitos mononucleares
son de mayor importancia. El reconocimiento del
LPS y de otros componentes bacterianos por estas
células, inician una cascada de liberación de
mediadores inflamatorios, cambios vasculares y
reclutamiento de células inmunes. Un macrófago
activado
por
LPS,
se
vuelve
activo
metabólicamente
y
produce
depósitos
intracelulares de radicales libres de oxígeno y
otros agentes microbicidas (lisozima, proteínas
catiónicas, hidrolasas ácidas y lactoferrina) y
secretan mediadores inflamatorios (19). Uno de
los principales mediadores secretados es el Factor
de necrosis tumoral – alfa (TNF-α). Esta después
de la exposición al LPS, es la primera citoquina
liberada por los macrófagos. El RNAm de TNF-α
se transcribe constitutivamente en células de
Kupffer, permitiendo una rápida liberación
después del desafío inflamatorio.
La liberación de TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8, IL12, factor activador de plaquetas (PAF),
eicosanoides, produce un profundo efecto sobre el
tejido circundante (20). Las anafilotoxinas, C3a y
C5a derivadas del complemento y varios de estos
mediadores inflamatorios atraen PMN desde la
circulación y los activan. La extravasación de
PMN es posible por la vasodilatación y el
aumento de la expresión de moléculas de adhesión
en células endoteliales, PMN y macrófagos (21).
Los PMN reaccionan a éste estímulo por
agregación intravascular, adherencia al endotelio,
diapédesis y la producción de mediadores
inflamatorios como, leucotrienos B4, FAP (21).
Los PMN activados expresan CD14, CD11/CD18,
y varios receptores del complemento y receptores
para la porción Fc de la Ig G y por lo tanto están
capacitados para reconocer y fagocitar LPS,
fragmentos bacterianos y bacterias completas.
Los PMN producen una serie de agentes
microbicidas, como lisozima, proteína inductora
de permeabilidad/bactericida (PIP), enzimas y
radicales libres de oxígeno. Estos agentes son
usados para la muerte lisosomal de los
microorganismos. No obstante, la adherencia de
los PMN a las células endoteliales y la presencia
de altas concentraciones de estímulo puede
también resultar en la liberación de agentes
microbicidas; muchos de los daños endoteliales
observados en la sepsis son causados por estos
agentes (4).
Los mecanismos por el cual al LPS activa a las
células e inicia la respuesta inflamatoria fueron
explicados recientemente. El CD14 y la PFL son
los principales mediadores de la activación de las
células inflamatorias (22, 23,24). CD14 no es una
proteína de transmembrana, por lo que una
molécula de transmembrana era necesaria para
explicar la estimulación celular mediada por el
complejo LPS-PFL y CD14 unido a membrana.
Los receptores Toll (TLR4) funcionan como
componentes de transmembrana y traducen las
señales enviadas por el LPS. Después de la
activación de la cascada de señales se transcriben
las citoquinas codificadas en los genes (25,26).
Las células endoteliales o epiteliales responden al
LPS
a través del receptor CD14 soluble
estimulándolas a liberar citoquinas a circulación.
Los mediadores inflamatorios secretados por
poblaciones de células diferentes atraen y activan
linfocitos T y B. Además, la liberación de
mediadores como IL-2, Interferon – gama (IFNγ), Factor estimulante de colonias granulocíticamacrófago (GM-CSF), están involucrados en la
proliferación y activación de más células
mononucleares. La acción de las células inmunes
activadas combinada con los efectos de los
mediadores inflamatorios causan síntomas como
fiebre, daño endotelial, derrame capilar, dilatación
vascular periférica, desordenes en la coagulación,
microtrombos y depresión miocárdica. Este
fenómeno puede resultar finalmente en fallo
multiorgánico, shock y muerte (6).
BACTERIAS GRAM POSITIVAS
En comparación con el LPS, se conoce
relativamente poco acerca de la acción del ALT
in vivo e in vitro. Contrario a las bacterias gram
negativas, donde el LPS es la porción
biológicamente activa, en bacterias gram
positivas; los ALT, PGNs y exotoxinas son
altamente relevantes con respecto a la respuesta
inmunológica (27). El ALT y el PGN son capaces
de inducir la liberación de óxido nítrico (NO), IL1, IL-6, y TNF-α por monocitos y macrófagos y
activar la muerte oxidativa (28). Las bacterias
gram positivas pueden causar sepsis por dos
mecanismos: el primero por producción de
endotoxinas y el segundo por estimulación de la
respuesta inmune a través de mecanismos
similares a los identificados en la sepsis por gram
negativos. La sepsis por bacterias gram positivas
difiere de la sepsis por bacterias gram negativas,
en que las primeras, a menudo provienen de la
piel, heridas, tejidos blandos y catéteres más que
de fuentes genitourinaria o entérica. Además, los
microorganismos gram positivos, requieren de una
respuesta inmune altamente orquestada, con
muerte intracelular por neutrófilos y macrófagos
(27). Esto no es el caso de los patógenos gram
negativos, los cuales pueden ser eliminados
rápidamente en el espacio extracelular por
anticuerpos y el complemento (29).
Las exotoxinas pueden actuar como
superantígenos, las cuales son potentes moléculas
proteicas que estimulan células T, producidas por
S. aureus y S. pyogenes. Estos superantígenos son
capaces de inducir síndrome de shock tóxico y
pueden algunas veces causar falla multiorgánica
(30). Los superantígenos son moléculas
bifuncionales que interactúan con al menos dos
receptores expresados en diferentes células, CMH
clase II de la CPA (célula presentadora de
antígeno) y cadenas Vβ del receptor de las células
T, y forman un complejo trimolecular (31,32).
Esta interacción trimolecular conduce a una
liberación descontrolada de numerosas citoquinas
pro-inflamatorias, especialmente INF-γ y TNF-α.,
las cuales son las causantes del síndrome de shock
tóxico (33).
Las bacterias gram positivas presentan, además
otros componentes inmunogénicos de pared
celular, como PGN y ALT (11,27). Los ALT
presentan actividad biológica que median la
inducción de citoquinas como IL-1, IL-6, IL-8,
IL-12 y otras moléculas activadas en la
inflamación. En estudios experimentales en ratas,
la administración de ALT causa la liberación de
TNF-α, producción de óxido nítrico sintetasa y
falla circulatoria. La patogénesis mediada por los
ALT puede variar entre las especies bacterianas.
El PG de S.aureus induce la transcripción del
RNAm de IL-6 e IL-10 en monocitos y células T.
A diferencia de los ALT, el PG de S.aureus no
induce la liberación de óxido nítrico. Pero la
coadministración de ALT y PG resulta en un
incremento de cuatro veces en la producción de
óxido nítrico que lo liberado por los ALT solos
(1).
El CD14, el principal receptor del LPS, también
reconoce componentes bacterianos como ALT.
Los ALT pueden actuar sinérgicamente o como
antagonista del LPS (34). El PG de bacterias gram
positivas también se une al CD14, sugiriendo que
este receptor está involucrado en la inducción de
citoquinas en la infección por gram positivas
(35,36). Estudios utilizando líneas celulares
transfectadas con receptores Toll (TLR2) y
factor nuclear de transcripción NF-κB luciferasa o
macrófagos deficientes en el receptor TLR2,
mostraron que el mismo está implicado en la
respuesta
a
bacterias
gram
positivas
(Staphylococos sp., Streptococos sp., Listeria
monocytogenes) y a componentes de las mismas:
PGNs, ALT. Se observó una interesante
cooperación entre los receptores TLRs, llamados
TLR2 y TLR6 necesarios para el reconocimiento
del PGN en los macrófagos murinos. Ambos
receptores son requeridos para la inducción de
NF-κB luciferasa y producir TNF-α en respuesta a
bacterias gram positivas y PGNs. Los ratones con
deleción en el gen TLR6 son resistentes a la
estimulación con PGN, indicando que dicho
receptor es crítico para la respuesta frente al PGN.
Por el contrario, el reconocimiento de
lipopéptidos bacterianos requiere sólo de TLR2 o
en combinación con otro TLR distinto a TLR6
(37,38,39). Además de estar involucrado en la
respuesta celular a bacterias gram positivas, TLR2
media la respuesta del huésped contra varios
microorganismos incluyendo: micobacterias,
micoplasmas, espiroquetas y levaduras. También
TLR2 está implicado en la respuesta inmune
innata hacia lipoproteínas y lipopéptidos
microbianos y componentes de pared celular de
micobacterias como lipoarabinomananos (40,41).
lípidos, y un centro hidrofílico a través del cual
pasan libremente los iones. De este modo, la
inserción del CAM altera el equilibrio osmótico y
químico.
EL SISTEMA COMPLEMENTO
Durante la infección, las células hepáticas
(hepatocitos) son estimuladas por TNF-α, IL-1 e
IL-6 a producir proteínas de fase aguda. Estas
proteínas son: proteínas C reactiva, proteína
amiloide sérica A y P , proteína que fija LPS
(PFL), hemopexina, haptoglobina, C3 y C9 del
complemento, glicoproteína ácida α -1, α 2macroglobulina y algunas proteínas inhibidoras de
proteasas. Algunas de las proteínas de fase aguda,
como PFL, modulan la respuesta inmune por
activación de fagocitos y células presentadoras de
antígeno, pero básicamente la respuesta de fase
aguda se produce para aliviar los daños causados
durante la infección. La albúmina es considerada
una proteína de fase aguda negativa, ya que su
producción es mínima durante la inflamación
(42).
Está constituido por una serie de enzimas
proteolíticas que interactúan y funcionan como un
efector inmunológico de la respuesta inflamatoria
aguda (13). Estas enzimas pueden ser activadas a
través de 3 vías distintas: clásica, alterna o
properdina y MASP (ver receptores del SSI).
Cada una de las cuales se activa en presencia de
microorganismo o constituyentes de pared celular
bacteriana como: antígeno O, cápsula, LPS, lípido
A y ALT. La activación del complemento sobre la
superficie celular da como resultado alteraciones
funcionales y estructurales de la membrana que
conducen a la muerte de la célula. Durante la
activación secuencial del complemento se inician
una serie de episodios biológicos que facilitan la
localización y destrucción del microorganismo
por las células efectoras. La vía clásica es activada
por el complejo antígeno-anticuerpo generados
por el huésped ante una exposición previa. La vía
alterna es dependiente de una glicoproteína
plasmática, properdina, la cual junto con
receptores y un grupo de cofactores (factor B, D,
H
e
I),
reconocen
directamente
al
microorganismo, guiados por la interacción entre
el factor B y la superficie del microorganismo. La
vía MASP es activada por el receptor lectina que
une manosa de la superficie microbiana (42).
Los efectos de la activación de la cascada del
complemento por cualquiera de las tres vías son:
1. Activación de C3b, el cual se une al
microorganismo y lo opsoniza para su posterior
fagocitosis por neutrófilos y macrófagos.
2. Generación de C3a y C5a agentes vasoactivos y
quimioatractivos.
Ellos
incrementan
la
permeabilidad vascular, aumentan la expresión de
moléculas de adhesión en células endoteliales y
neutrófilos, y atraen y activan a estos fagocitos.
Además activan a granulocitos basófilos que
liberan sustancias vasoactivas como histamina,
facilitando la invasión de los fagocitos (21,43).
3. La inserción del complejo de ataque de
membrana (CAM) C5-C9 dentro de la superficie
celular, llevando a la lisis de la bacteria. El CAM
tiene una superficie externa relacionada con los
Como se ha mencionado anteriormente, los
macrófagos juegan un rol esencial en la respuesta
celular al LPS. El sistema reticuloendotelial
consta de macrófagos titulares especializados
responsables de la respuesta primaria frente a
microorganismos en la mayoría de los tejidos.
Ellos tienen por objetivo erradicar al
microorganismo invasor (lisis, fagocitosis) y
prevenir la diseminación del microorganismo o
sus componentes tóxicos al resto del organismo.
Se ha demostrado también, que los macrófagos
son capaces de remover endotoxinas y bacterias
de la circulación linfática y sanguínea y responden
a esa unión con producción de mediadores
inflamatorios.
Las
células
del
sistema
reticuloendotelial
adquirieron
característica
específica de tejido, por lo cual, hay diferencias
de respuesta frente al LPS. Durante el desafío con
LPS, ALT, u otros componentes bacterianos, los
macrófagos liberan una serie de mediadores
inflamatorios como; TNF-α, IL-1, IL-6,
eicosanoides, factor activador de plaquetas (
FAP), óxido nítrico (NO) y reactivos del oxígeno.
No solamente, el LPS, el ALT y el PG en sus
formas libres, sino también bacterias vivas o
muertas pueden inducir la liberación de TNF-α
(44). Los mediadores lipídicos, eicosanoides y
FAP, liberados por macrófagos y células hepáticas
tiene funciones importantes. Además de sus
funciones vasoactivas, las prostaglandinas PGE12, inhiben la transcripción del RNAm del TNF-α
en macrófagos, resultando en un período largo de
inhibición de la liberación del mismo. El último
grupo de productos liberados en respuesta al LPS
son las especies reactivas del oxígeno. La
activación de los macrófagos y PMN por
componentes bacterianos y por TNF-α y otros
mediadores inflamatorios induce la producción de
O2-, H2O2 y otros productos microbicidas potentes.
Si bien, estos componentes son responsables de la
muerte de los microorganismos fagocitados, frente
a altas concentraciones del activador se liberan a
circulación y causan daño tisular. El óxido nítrico
(NO) es un producto microbicida que es
producido por macrófagos, células endoteliales y
hepatocitos. Una vez secretado, este es
rápidamente convertido a nitratos y nitritos.
Además de su efecto bactericida, el NO causa
vasodilatación, daño endotelial, daño hepático e
inhibición de la producción de proteínas de fase
aguda (45).
Un estudio in vitro con macrófagos esplénicos y
células de Kupffer, mostró que los macrófagos
esplénicos producen más significativamente
TNF-α vía inducción por LPS, que las células de
Kupffer. Además, Lichtman y colaboradores,
mostraron que hay grandes diferencias entre las
vías de activación de ambos tipos celulares.
Mientras la respuesta de
los macrófagos
esplénicos es dependiente del CD14, las células de
Kupffer lo hacen a través de una vía CD14
independiente. La vía de ingreso del LPS al
organismo también puede hacer variar la respuesta
inmune. Asari y colaboradores demostraron que
los niveles máximos y la cinética de liberación del
TNF-α después de la inyección vía intraperitoneal
(i.p.) versus intravenosa (i.v.) es diferente,
confirmando que los macrófagos de órganos
importantes responden distinto (7).
RECEPTORES DEL SISTEMA INMUNE
INNATO.
Los receptores de reconocimiento de patrones
que reconocen PAMPs, pertenecen a varias
familias de proteínas. Estructuralmente se dividen
en: dominios ricos en leucina, dominios lectinas
dependientes de calcio y receptor “scavenger”.
Funcionalmente estos receptores pueden ser
divididos en tres clases: los que son secretados
que funcionan como opsonina uniéndose a la
pared celular bacteriana y alertando a los fagocitos
y al sistema de complemento para su
reconocimiento. El receptor mejor caracterizado
de esta clase es el receptor lectina que une
manosa, miembro de la familia de lectinas
dependientes de calcio. El receptor une los
carbohidratos de la bacteria e inicia la activación
del complemento. El receptor lectina que une
manosa es sintetizado en el hígado y secretado al
torrente circulatorio como un componente de la
respuesta de fase aguda. Este receptor puede unir
carbohidratos de bacterias gram negativas, gram
positivas y levaduras, así como también de virus y
parásitos. Las lectinas que unen manosa están
asociadas a dos Serin- proteasas 1 y 2. Estas serin
protesasa están relacionadas con las serin
proteasas de la vía clásica del complemento C1r y
C1s. De la misma forma que C1r y C1s, las
proteasas asociadas al receptor lectina, una vez
activadas, clivan el tercer componente del
complemento C3 y activan a C3 convertasa, lo
cual resulta en la activación de la cascada del
complemento. Si bien, la proteasa C1 requiere la
unión antígeno anticuerpo para su activación, la
proteasa asociada a el receptor lectina que une
manosa para ser activada sólo requiere la unión a
su ligando microbiano (3, 42).
Los receptores con acción endocítica
se
encuentran en la superficie de la célula fagocítica,
los mismos unen microorganismos a través de sus
PAMPs y conducen al patógeno a los lisosomas,
donde el microorganismo es
destruído, las
proteínas derivadas del patógeno, pueden ser
procesadas y el péptido resultante ser expresado
en la superficie del macrófago a través de las
moléculas
del
complejo
mayor
de
histocompatibilidad. Uno de los receptores con
acción endocítica es el receptor manosa del
macrófago, el cual también es un miembro de la
familia lectina dependiente de calcio. Este
receptor
reconoce
específicamente
los
carbohidratos con un gran número de manosas
que es característico de los microorganismos y
media su fagocitosis por los macrófagos. Otro
receptor con acción endocítica es el
receptor
“scavenger” del macrófago, el cual es esencial en
la eliminación de las bacterias de la circulación
(3).
Los receptores que traducen señales, como los
de la Familia Toll, al unirse con los PAMPs
activan varias vías de traducción de señales
intracelulares resultando en la activación de
factores de transcripción como NF-κB, AP-1, Fos
y Jun. De ellos, tal vez el más estudiado es el NFκB, el cual está compuesto de una familia de
proteínas que regula la transcripción de una
variedad de citoquinas, moléculas de adhesión y
genes productores de enzimas involucradas en el
SIRS, las cuales, se encargan de orquestar la
respuesta inmune innata o adquirida contra el
patógeno invasor (20).
RECEPTORES QUE UNEN
COMPONENTES DE PARED CELULAR
BACTERIANA
Durante varios años, el principal objetivo fue
dilucidar la secuencia de eventos que se producen
cuando se une el LPS a la célula y la respuesta de
la célula. Uno de los primeros receptores en ser
caracterizado fue el CD11b/CD18 o CR3, pero
debido a que la célula no era suficientemente
activada a través del mismo, nuevos estudios
fueron necesarios para identificar el receptor del
LPS que active a la célula (46). En 1990, CD14
fue identificado como el receptor involucrado en
la activación celular. Sin embargo debido a que
CD14 carece de dominios de señales de
transmembrana, fue propuesto un receptor
accesorio. Recientemente, los receptores tipo Toll
(TLR) fueron identificados como receptores que
traducen señales a través de su dominio de
transmembrana
para el LPS, ALT y otros
constituyentes microbianos. Las interacciones
entre TLR- CD14 y entre la proteína sérica que
fija LPS con el receptor soluble CD14, que
funciona como receptor accesorio, se describirá
con más detalles (47,48).
PROTEÍNA QUE FIJA
LIPOPOLISACÁRIDO (PFL)
El LPS liberado a la circulación forma
complejos
con
diferentes
proteínas
y
glicoproteínas circulantes que van a tener un
importante papel en la activación de la
inflamación o en el bloqueo y eliminación del
LPS. Aunque la endotoxina se puede unir a
proteínas transportadoras inespecíficas como la
transferrina, la albúmina y los factores del
complemento son sus uniones con proteínas
específicas como la proteína fijadora de LPS
(PFL), la proteína inductora de permeabilidad
(PIP), las lipoproteínas de alta densidad (HDL)
implicadas en la activación o neutralización
fagocitaria.
PFL es una proteína de fase aguda, y es
inducida por IL-6 e IL-1 (49). Además del hígado,
los pulmones, los riñones y el corazón también
están involucrados en la producción de PFL. Los
niveles séricos de PFL son bajos (1 a 15 ug/ml)
pero su concentración aumenta durante la
infección. En los humanos durante la fase aguda
de un trauma o sepsis, los niveles máximos de
dicha proteína se alcanzan a los dos o tres días.
PFL une al LPS y al lípido A. La afinidad de la
PFL por el lípido A es alta, con una Kd que varía
desde 1 a 58 nM. El sitio de unión para el lípido A
está situado en la porción N-terminal entre los
aminoácidos 91 y 108. La porción C-terminal de
la molécula es la que media la transferencia del
LPS al CD14. La PFL tiene mayor afinidad por
bacterias muertas que por bacterias vivas (49).
Al igual que otros fosfolípidos de membrana, el
LPS forma agregados en medios acuosos. Estos
agregados impiden una difusión espontánea de los
monómeros del LPS al CD14 sin la ayuda de
lipoproteínas transportadoras (LTP). La PFL es un
catalizador que permite transferir los monómeros
de la LPS desde los agregados al receptor CD14
sensibilizando las células con el LPS. Esta
transferencia del LPS al CD14, incrementa la
activación inducida por el LPS, de los monocitos,
macrófagos y PMN de 100 a 1000 veces (50). La
activación mediada por el CD14 de macrófagos
peritoneales por S. aureus inactivados por calor,
ALT, PGN de pared celular o proteínas
micobacterianas no es incrementada por la PFL
(2). En presencia de la PFL, el LPS induce un
aumento de la muerte intracelular y secreción de
TNF-α y NO por macrófagos e incrementa la
adherencia de los PMN a las células endoteliales.
Además de su rol pro-inflamatorio, la PFL
realiza acciones anti-inflamatorias, ya que media
la transferencia de los LPS y los ALT a las HDL y
a otras lipoproteínas (7). Como se mencionó
anteriormente, la PFL no es esencial para unir los
componentes de pared celular de bacterias gram
positivas al CD14, pero sí promueve la
neutralización de los ALT por lipoproteínas,
sugiriendo que solo cumple un rol antiinflamatorio frente a bacterias gram positivas.
CD14
El CD14 se puede unir al LPS, al PGN a otros
constituyentes de la pared de bacteria gram
positivas y al lipoarabinomano (LAM) de las
micobacterias. Este hecho no quiere decir que
estos diferentes productos bacterianos a través del
CD14 generen la misma señal intracelular.
Aunque algunos grupos de investigadores
suponen que el CD14 es un patrón de
reconocimiento de proteínas, la composición
estructural de los ligandos que interaccionan con
el CD14 no se han determinado. Una hipótesis
alternativa es que el CD14 podría unirse a una
gran variedad de antígenos microbianos sin un
reconocimiento específico (51).
Estructuralmente el CD14 es una glicoproteína
de
membrana
con
una
porción
glicosilfosfatidilinositol (GPI) que carece de
dominios de transmembrana, por lo que necesita
una molécula accesoria para la traducción de
señales. El receptor accesorio identificado, es un
miembro de la familia de receptores Toll. La
unión del LPS a la célula no resulta en una
respuesta inmediata. Se observa un lapso de
tiempo de 15 a 30 minutos entre la unión del LPS
y la inducción de respuesta como la liberación de
citoquinas y moléculas de adhesión, lo que sugiere
que es un
tiempo
necesario para la
internalización y para la traducción de las señales
(52).
El CD14 es expresado por células de linaje
mieloide (monocitos, macrófagos y PMN), células
B, células hepáticas y fibroblastos gingivales
(53). Se observó una expresión diferencial del
CD14: los macrófagos pleurales y peritoneales
tienen un alto nivel de expresión constitutivo,
mientras que células de Kupffer (ratones),
macrófagos alveolares, monocitos y PMN tienen
bajo nivel de expresión de CD14 constitutivo. El
CD14 está ausente en la célula mieloide
progenitora pero su expresión se incrementa con
la maduración. El desafío de ratones con LPS
resultó en un incremento de la expresión de CD14
en células de Kupffer pero también en células del
corazón, pulmón, bazo y riñones. La expresión del
CD14 en PMN humanos es de bajo nivel, pero la
misma puede ser inducida por TNF-α, factor
estimulante de colonias granulocítica y factor
estimulante de colonias granulocíticas –
monocíticas, dentro de los 20 minutos, indicando
que CD14 se encuentra almacenado a nivel
intracelular.
la proteína en el suero. La sensibilidad al LPS
puede ser bloqueada por anticuerpos anti-CD14 o
por inmunodeplesión de CD14s desde el suero. La
presentación del CD14s-LPS a las células
endoteliales o epiteliales resulta en la expresión de
moléculas de adhesión, excreción de IL-6 e IL-8 y
daño a nivel endotelial. El papel de PFL en
transferir el LPS al CD14s todavía no ha sido
aclarado (54).
Además de su acción pro-inflamatoria, el
CD14s ejerce acción anti-inflamatoria. La
inyección de CD14s a ratones inoculados con
LPS, fue protectivo contra la muerte inducida por
el LPS. A través de otras experiencias se reveló
que concentraciones moderadas de CD14s
aumentan la activación de monocitos, macrófagos
y PMN estimuladas por el LPS, mientras que la
inhibición de la activación mediada por el LPS se
observó cuando la relación CD14s/PFL era muy
alta (56).
FIG. 6. Unión de componentes bacterianos a CD14 y CD14s.
PFL, CD14 y TLR2 o TLR4 en la activación de células que
expresan CD14 (macrófagos) y de células que no expresan
CD14
(células endoteliales). LPS (izquierda) y PGN
(derecha) representan ligandos específicos de TLR4 y TLR 2
respectivamente. Clin. Microbiol.Rev. July 2003, p379-414.
CD14 SOLUBLE
FAMILIA DE RECEPTORES TOLL.
La forma soluble de CD14 carece de la porción
glicosilfosfatidilinositol (GPI) y está presente en
suero (54). Monocitos, macrófagos y células del
parénquima hepático están involucrados en su
liberación. La cual depende de la inducción del
LPS y del TNF-α, mientras que INF-γ e IL-4 la
inhiben. En estado normal, la concentración sérica
de CD14s es de 2 a 6 ug/ml. En pacientes en
shock séptico, los niveles de CD14s se encuentran
incrementados y se correlacionan con la muerte
(55).
Las células endoteliales y epiteliales no
expresan CD14 de membrana pero se hacen
10000 veces más sensibles al LPS en presencia de
Es una familia de proteínas conservada a lo
largo de la evolución ya que se han descripto
proteínas homólogas no solamente en Drosophila
sino también en una gran variedad de organismos
incluyendo plantas, reptiles, pájaros y humanos.
Presenta un papel central en la iniciación de la
respuesta inmune innata celular. Esta familia está
provista de moléculas de transmembrana que unen
el espacio extracelular, donde ocurre el contacto y
el reconocimiento de los patógenos microbianos,
y el espacio intracelular, donde una cascada de
señales lleva a iniciar una respuesta celular (57).
Toll y sus homólogos en humanos, son
proteínas de transmembrana tipo I, con un
dominio rico en leucina y una o dos regiones ricas
en cisteína. El dominio intracelular de los
receptores del tipo Toll contiene un dominio
(TIR) Toll/IL-1 basado en la homología de la
región con el dominio intracelular del receptor de
la IL-1 (58).
El primer miembro de la familia Toll fue
descubierto por mutaciones que establecían
alteraciones en la polaridad dorso-ventral en
embriones de Drosophila melanogaster. Luego se
determinó que Toll participaba de la respuesta
inmune innata de moscas Drosophila adultas,
debido a mutaciones en el gen Toll que reducía la
habilidad de activar la expresión de péptidos
antifúngicos y la sobrevida a la infección fúngica.
La vía de señales activadas por el receptor Toll
mostró una extensa analogía con una cascada de
señales en humanos que activa al factor de
transcripción NF-κB, conocido por su importante
papel en la activación de genes inmunoreguladores y pro-inflamatorios. Un homólogo
humano al Toll de Drosophila llamado receptor
del tipo Toll 4 (TLR4) fue descripto por primera
vez por Medzhitov y colaboradores en 1997. La
expresión del RNAm de TLR fue detectada en
muchos tejidos y líneas celulares humanas, e
indujo la activación del factor de transcripción
NF-κB y los genes controlados por dicho factor,
además indujo la expresión de moléculas coestimulatorias como B7, requeridas para la
activación de células T nativas (57).
En el presente todos los esfuerzos están
enfocados a caracterizar la cascada de señales que
es activada por los TLRs. La transcripción del
factor nuclear NF-κB es esencial para regular la
inducción de mediadores pro-inflamatorios que
contribuyen a la respuesta inmune. La activación
de NF-κB involucra la fosforilación y degradación
de IκB, un inhibidor de NF-κB, lo que conduce a
la translocación del heterodímero NF-κB al núcleo
para ejercer su acción. El sistema NF-κB/ IκB
puede ejercer regulación transcripcional en los
genes pro-inflamatorios. La mayoría de los genes
que codifican para moléculas de adhesión y
citoquinas tienen elementos de unión para NF-κB
en su región promotor. Se conoce además, que
NF-κB puede ser activado por varias citoquinas
como IL-1, IL-6 y TNF-α. Para la activación de
NF-κB, TLR necesita de la activación de
moléculas adaptativas intracelulares y de quinasas
que traducen sus señales. Los componentes de la
vía de señales en mamíferos son los siguientes:
CD14 – TLR4 – My88 – IRAK – TRAF6 – IκB –
NFκB para mediadores inflamatorios. Donde
IRAK es una quinasa asociada al receptor de IL-1
y TRAF6 es el receptor de TNF asociado al factor
6 (59).
Actualmente, han sido identificados 10 genes
TLR en humanos que codifican para 10 proteínas
TLR: TLR1 al TLR10 y todos están involucrados
en la respuesta inmune. En el cromosoma 4
residen los genes TLRI, TLR2, TLR3, TLR6 y
TLR10, en el cromosoma 9, TLR4, en el 1 TLR5,
en el 10, TLR7 y TLR8 y en el cromosoma 3,
TLR9 (60).
Los receptores TLR reconocen patrones
microbianos específicos (PAMPs). Desde la
década pasada se ha incrementado el número de
ligandos. Diferentes TLRs tienen un papel
importante en la activación de la respuesta inmune
frente a los PAMPs. A pesar de su especificidad
ligando –receptor, los estudios indican que la
respuesta inmune innata es la suma de señales
generadas por la interacción de múltiples TLRs y
otras moléculas cooperadoras. Se discutirá los
diferentes receptores TLRs y la interacción con
sus ligandos.
TLR1: se expresa en células sanguíneas y en bazo
en altas concentraciones. No ha sido identificado
un ligando directo. TLR1 actuaría como coreceptor, ya que mostró estar asociado con TLR2
en respuesta a lipopéptidos. Pero aún resta aclarar
su función.
TLR2: está involucrado en el reconocimiento de
múltiples productos de bacterias gram positivas
(PGN, lipoproteínas, ALT), micobacterias y
levaduras. Los primeros estudios describían que
TLR2 mediaba la respuesta al LPS, pero nuevos
estudios indicaron que TLR4 es el principal
receptor para el LPS. El análisis de ratones
deficientes en TLR2 demostró claramente que este
receptor es esencial para la respuesta frente al
PGN.
TLR2
también
interactúa
con
lipoarabinomananos, constituyentes de la pared
celular de Micobacterium tuberculosis. Además
TLR2 coopera con TLR6 o TLR1 para responder
frente al factor soluble de estreptococos grupo B o
lipopéptidos y lipoproteínas de bacterias gram
positivas (61).
TLR3 reconoce RNA viral de doble cadena, un
patrón molecular asociado a infecciones virales.
TLR4 es el principal receptor de LPS, mayor
constituyente de membrana externa de bacterias
gram negativas. Como ya ha sido mencionado,
además de TLR4, el LPS necesita de una
molécula CD14 que cataliza su traslado hacia el
TLR4. Estudios realizados con ratones deficientes
de TLR4 -, confirmaron que el mismo es crítico
para la respuesta al LPS. Estudios realizados más
tarde en humanos sugirieron un rol similar;
mutaciones en TLR4 se asocian con una falta de
respuesta frente al LPS. No todos los LPS de
bacterias gram negativas estimulan la respuesta
inflamatoria a través de TLR4, ya que, LPS
derivados de bacterias como Leptospira sp. o
Porphyromonas sp. lo hacen a través de TLR2.
Esto se debe a diferencias estructurales de LPS de
bacterias como E.coli sp. o Salmonella sp (60,41).
TLR5 reconoce la proteína flagelina de bacterias
gram positivas y gram negativas. Flagelina es la
subunidad monomérica del flagelo bacteriano.
Esta proteína presenta una potente actividad
proinflamatoria induciendo la expresión de IL-8.
TLR5 se expresa en bazo, leucocitos de sangre
periférica y células epiteliales. Se ha demostrado
que las bacterias flageladas y no las no flageladas
estimulan la respuesta a través de TLR5,
indicando que es flagelina el ligando específico de
TLR5 (38).
TLR6 es expresado en leucocitos de sangre
periférica y en bazo. Al igual que TLR1 actúa
como co-receptor.
TLR7 se expresa abundantemente en placenta,
pulmón, bazo y leucocitos de sangre periférica.
Esta relacionado genéticamente con TLR8 y
TLR9. Su ligando natural todavía no ha sido
definido.
TLR8 fue identificado junto con TLR7 y TLR9, y
se expresa en pulmón y leucocitos de sangre
periférica. Su ligando natural es desconocido.
TLR9
está
localizado
intracelularmente.
Reconoce secuencias específicas DNA bacteriano
no metiladas.
TLR10 es el último miembro descubierto de la
familia de TLRs humanos. Su función y su
ligando natural todavía no han sido
caracterizados. Este receptor se expresa en células
inmunes presentes en tejidos linfoides como
nódulos linfáticos, timo y bazo. Su análisis
genético revela una extensa relación con TLR1 y
TLR6, por lo que posiblemente actúe como coreceptor (60).
FIG.7. Vía de traducción de señales TLR: a través de la
activación de diferentes ligandos, TLRs inducen la atracción
de MyD88 vía su dominio TIR, lo cual activa por
fosforilación a IRAK quinasa asociada al receptor IL-1.
IRAK activada se combina con TRAF6 e induce señales que
conducen a la activación de NF-κB, el cual a su vez induce la
producción de citoquinas pro-inflamatorias. Este es un simple
esquema, ya que existen muchas otras moléculas
involucradas en esta vía. Current Science. Vol.85.Nº.8.25
october 2003
Por lo anteriormente descripto, se concluye
que, el papel principal de los TLR es alertar a
sistema
inmune
de
la
presencia
de
microorganismos. La unión ligando – TLR
conduce a la producción de citoquinas proinflamatoria y moléculas efectoras dependiendo
del tipo celular. Estudios en ratones TLR- han
sugerido su importancia in vivo. Por ejemplo,
ratones deficientes en TLR2 son altamente
susceptibles al shock séptico causado por
S.aureus. En otro estudio, ratones deficientes en
TLR4 tuvieron infecciones persistentes con
Haemophilus influenzae o virus sincitial
respiratorio, lo que indica la importancia de este
receptor en la defensa frente a infecciones (3, 4).
Β2 INTEGRINAS
Los antígenos CD18, o Β2 integrinas
comprenden una familia de tres glicoproteínas de
membrana celular íntimamente relacionadas, cada
una de las cuales poseen dos cadenas, una α y otra
β. Las tres proteínas comparten la misma cadena
CD18 β, pero tienen diferentes cadenas CD11 α.
La cadena α confiere especificidad de sustrato y la
cadena β asegura la localización adecuada del
receptor en la membrana celular. Las tres
glicoproteínas son: I. α1β2 – integrina o LFA-1 o
CD11α/CD18β;
II. α2β2 – integrina o CR3
(receptor del complemento) o MAC-1, o
CD11β/CD18β; y III. α3β2 – integrina o CR4 o
p150,95, o CD11c/CD18β. LFA-1 se expresa en
todos los leucocitos, CR3 se expresa en
monocitos, macrófagos, PMN y linfocitos,
mientras que CR4 se expresa en monocitos y
macrófagos. LFA-1 reconoce a las moléculas de
adhesión ICAM-1 e ICAM-2, CR3 reconoce a
C3bi unido a la superficie celular y fibrinógeno, y
CR4 también une fibrinógeno (13).
Muchas cepas de E.coli son reconocidas por
los macrófagos sin la intervención de anticuerpos
ni del complemento. CD18 en la superficie celular
puede ser responsable para el reconocimiento de
la bacteria. En varios estudios se demostró que la
activación de monocitos por antígenos
microbianos, incluyendo LPS, es parcialmente
inhibida por anticuerpos contra CD18, CD11β o
CD11c, lo que indica que las Β2 integrinas están
involucradas en la activación celular. CD11/CD18
y CD14 pueden tener vías de traducción de
señales en común. Hay indicaciones que
CD11/CD18 también utilizan la vía TRL4 para la
activación vía LPS, aunque con muy baja
eficiencia, demostrado por las diferencias de
cinética de activación. Debido a la baja eficiencia
de CD11/CD18 –TLR4 con respecto a CD14TLR4, la relevancia fisiológica de este modelo es
limitada. Mientras que la contribución de
CD11/CD18 a la activación inducida por bacterias
gram positivas a través de TLR2 resta ser
determinada (43).
RECEPTOR “SCAVENGER” (SR-A)
Los
SR-A son
glicoproteínas
de
transmembrana, expresadas por los macrófagos
tisulares (Ej. células de Kupffer) y células
endoteliales. Estructuralmente, están formados por
tres dominios extracelulares C-terminal ricos en
cisteínas, los que se conectan con un dominio de
transmembrana a través de una larga fibra de
colágeno. Se han identificado tres SR-A, siendo
SR-AI y SR-AII expresados en la membrana
plasmática. La región C-terminal del dominio
extracelular es el sitio de unión de ligandos
polianiónicos. Además de unir bacterias
y
componentes bacterianos (Ej. LPS, ALT), los SRA reconocen un amplio espectro de ligandos
incluyendo: LDL acetilados, LDL oxidados.
MARCO SR (receptor macrófago con estructura
de colágeno), también pertenece a la clase de SRA, y reconoce bacterias gram positivas y gram
negativas (62).
La unión a los receptores “scavenger” puede
formar un mecanismo protectivo, ya que remueve
el exceso de microorganismos o sus componentes,
por lo tanto previene la unión al receptor CD14 y
el desarrollo de shock séptico. Aunque la
incubación de macrófagos con LPS no resultó en
la activación mediada por el SR-A, otros estudios
revelaron que ligandos de SR como LDL
modificado pueden inducir la liberación de IL-1 y
TNF-α, aumentar la expresión del factor activador
del plasminógeno en macrófagos, y las moléculas
de adhesión en células endoteliales (63).
PROTEÍNAS QUE UNEN COMPONENTES
DE PARED CELULAR BACTERIANA
PROTEÍNA INDUCTORA DE
PERMEABILIDAD/BACTERICIDA (PIP):
Esta proteína catiónica de 55KDa reside en los
gránulos azurófilos de los PMN y en menor
medida en monocitos y macrófagos. Se une con
una elevada especificidad a bacterias gram
negativas y mata a las mismas incrementando la
permeabilidad de la membrana externa y por
activación de enzimas que degradan su pared
celular. La actividad bactericida de PIP frente a
bacterias gram positivas no fue observada. La
unión de PIP a bacterias gram negativas es
mediada por el LPS. Esta unión neutraliza la
actividad biológica del LPS, y por lo tanto, atenúa
el daño endotelial, así como también
la
producción por parte de los macrófagos de NO,
TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8. Los PMN pueden
secretar PIP, y la misma tiene idénticos efectos
bactericidas que la PIP intracelular. Esta doble
capacidad de la PIP (la neutralización de la LPS y
su acción bactericida) le confieren capacidad para
actuar clínicamente como anti-endotoxina (64,42).
Debido a esto se ha desarrollado una PIP
recombinante (rPIP, rPIP23, rPIP21) para la
utilización en humanos. En estudios "in vitro" se
ha visto que las PIPr inhiben la respuesta
inflamatoria de los leucocitos. También se han
ensayado en modelos animales y se ha podido
comprobar que previenen la mayoría de los
efectos hemodinámicos de la LPS y que su
administración incrementa la supervivencia. La
corta vida media en el suero de la PIP es uno de
los inconvenientes en su utilización en la clínica
(65).
LACTOFERRINA.
Es una glicoproteína que está presente en los
gránulos neutrófilos, en la leche, y en secreciones
mucosas. Une al LPS y es bacteriostática para la
bacteria, indirectamente quela iones hierro y
directamente desestabiliza las membranas
celulares de las bacterias gram negativas (66,42).
La lactoferrina es el principal componente
producido y liberado por PMN activados, que
neutraliza al LPS. Esta proteína al unirse al LPS,
previene la unión del mismo a la PFL y a su vez
que el complejo LPS-PFL se una al CD14 y por lo
tanto habrá una reducción en la liberación de
TNF-α e IL-6. Baveye y col. demostraron que esta
proteína es capaz de unir CD14s o LPS-CD14s, e
inhibe la activación de las células endoteliales y
por ende la expresión de moléculas de adhesión
(67).
LISOZIMA
Es una proteína que destruye la pared celular de
bacterias gram positivas y gram negativas, a
través de un mecanismo enzimático (42). Se ha
demostrado que la lisozima une al LPS y que esta
unión inhibe la inmuno-estimulación de las
células B. Con respecto a la habilidad de la
lisozima de afectar la liberación de citoquinas, los
datos son contradictorios (7).
PROTEÍNAS DE FASE AGUDA
Las proteínas surfactante A y D unen al LPS y a
bacterias y por lo tanto previenen la unión del
mismo a los macrófagos alveolares. La proteína
amiloide sérica (PAS) une al LPS e inhibe la
activación de PMNs mediada por la inducción del
LPS, pero contrario a la acción anti-inflamatoria,
PAS inhibe la neutralización que ejerce la
lipoproteína HDL al unirse al LPS, sugiriendo que
bajo condiciones fisiológica, PAS tiene
principalmente un papel pro-inflamatorio (68).
LIPOPROTEÍNAS
Aparte de las proteínas neutralizantes
producidas por los PMNs el organismo utiliza
otras lipoproteínas para este fin. En estudios in
vitro se ha detectado que las lipoproteínas de muy
baja densidad (VLDL), baja densidad (LDL), alta
densidad (HDL) y la apolipoproteína neutralizan
la actividad biológica de la LPS al ser eliminadas
a través del metabolismo del colesterol (69). Los
ensayos efectuados en animales indican que las
lipoproteínas podrían ser importantes en la
protección contra la endotoxemia. En humanos los
estudios realizados hasta la fecha muestran
resultados contradictorios.
CITOQUINAS
La unión de los componentes bacterianos a los
receptores, como TLRs, inducen una vía de
señales intracelulares en las células del sistema
inmune innato. Esta cascada de eventos
intracelulares resulta en la activación del factor de
transcripción nuclear NF-κB implicado en la
expresión de genes de respuesta inmune y la
liberación de moléculas efectoras (3). Los
mediadores pro-inflamatorios juegan un papel
crítico en la erradicación del microorganismo
invasor. Ellos inician la respuesta inflamatoria y
dirigen la respuesta humoral y celular. Las
citoquinas son una importante clase de
mediadores liberados por varios tipos celulares,
incluyendo linfocitos, monocitos, macrófagos y
células no inmunes. TNF-α, interleuquinas,
factores estimulantes de colonias, son miembros
de esta familia de moléculas mensajeras. Una
estimulación excesiva y no controlada de estos
mediadores pueden ser responsables una vez que
han alcanzado el torrente circulatorio de la mala
perfusión tisular, del fracaso multiorgánico y en
última instancia del shock (4).
Las citoquinas son pequeñas proteínas
usualmente menor a 30 KDa, cuya expresión es
mayormente inducida que constitutiva. Dos rasgos
típicos de las mismas es su pleiotrofismo (es la
capacidad que tienen las citoquinas de estimular a
varios tipos celulares) y su redundancia (es la
habilidad de diferentes citoquinas para ejercer
efectos similares). Además tienen la capacidad de
inducir la expresión de otras citoquinas y así
ampliar la red de moléculas que interactúa. Su
acción puede ser autócrina o parácrina mediada
por la interacción con receptores específicos
expresados en las células diana. Las citoquinas
ejercen efectos quimiotácticos
para células
inmunes, aumentan la expresión de las moléculas
del CMH clase I y II y participan en la activación
y proliferación de linfocitos T y B (5).
Cuadro 1: Características de las principales
citoquinas de la inmunidad innata.(5).
AVANCES CIENTÍFICOS: ESTRATEGIAS
PARA PREVENCIÓN Y TRATAMIENTO DE
SEPSIS Y SHOCK SÉPTICO
El tratamiento de la sepsis severa y el shock
séptico involucra una gran variedad de aspectos a
corregir que van desde los mecanismos
moleculares de respuesta al patógeno invasor,
pasando por la regulación de la respuesta
inflamatoria,
el
control
de
variables
hemodinámicas y la óptima oxigenación tisular.
Se han realizado numerosos estudios para crear
una estructura que al unirse al LPS lo neutralice, y
que pueda ser aplicable en la clínica para el
tratamiento de pacientes sépticos. Se han creado
péptidos basados en PIP, PFL y Lactoferrina. A
los que se les estudió su capacidad bactericida y
su capacidad de neutralización. Los resultados son
alentadores,
pero
se
necesitan
futuras
investigaciones para determinar la estructura
óptima del sitio de unión para que la
neutralización del LPS y de los ALT sea
altamente específica (70).
Las nuevas estrategias apuntan a bloquear la
interacción
ligando-receptor,
actuando
principalmente en la cascada de eventos inducida
por los microoganismos. Así, PFL, CD14 y TLR4
en bacterias gram negativas y CD14, TLR2 y
TLR6 en bacterias gram positivas serían las
estructuras diana de las nuevas drogas. Están en
marcha, estudios en fase I con anticuerpos
monoclonales anti-CD14. Sin embargo, estas
intervenciones con el objetivo de inhibir la
respuesta inmune innata, acarrean un importante
riesgo para el paciente. Como ya se observó, en
ratones C3H/HeJ y C57BL/10ScCr con
mutaciones o deleciones espontáneas en los genes
que codifica para el receptor TLR4, cuando son
expuestos a dosis letales de LPS, ellos presentan
una elevada sensibilidad a las infecciones
bacteriana y mueren rápidamente cuando son
expuestos a dosis no letales de bacterias (3).
La patogénesis de la sepsis es muy compleja.
Sin embargo, el trabajo en conjunto entre la
ciencia y la investigación clínica continúa para
proveer mayor información para la identificación
de un nuevo blanco terapéutico. Se han obtenido,
recientemente, resultados exitosos con una nueva
estrategia terapéutica, Proteína C activada
recombinante,
diseñada para corregir las
alteraciones de la coagulación inducidos por la
sepsis. La Proteína C activada recombinante
inactiva los factores V y VIII previniendo la
generación de trombina, mientras que promueve
la fibrinólisis. También inhibe la inflamación ya
que reduce los niveles de IL-6. Sin embargo, el
uso de esta proteína recombinante incrementa el
riesgo de sangrado, por lo que debería ser
administrada a pacientes con sepsis severa y con
razonables
expectativas
de
vida
sin
contraindicaciones absolutas relacionadas al
sangrado (71).Por otra parte, la administración
intratraqueal de surfactante recombinante, puede
prevenir el shock endotoxico en el recien nacido
(72)
Numerosos estudios demostraron que altos
niveles de mediadores pro-inflamatorios se
asociaban con una menor sobreviva del paciente
séptico, por lo que la inmunosupresión parecía ser
la elección obvia en el tratamiento de la sepsis,
pero se observó que esta incrementa la mortalidad.
TNF-α es el principal mediador en la patogénesis
de la sepsis, debido a esto, fueron probados en el
tratamiento de la sepsis,
preparaciones de
anticuerpos anti-TNF-α recombinante. Los
ensayos clínicos de estas preparaciones fueron
ineficientes. Otra importante citoquina en la
inflamación y sepsis es IL-1. Un receptor
antagonista IL-1 recombinante fue probado en dos
ensayos clínicos en fase III, pero también fue
ineficiente (73).
El uso de corticoides ha sido un tema de debate
durante muchos años. Se conoce que los
corticoides regulan la respuesta inmune. Ellos
inhiben los procesos inflamatorios como la
migración de leucocitos, producción de citoquinas
y tienen un efecto positivo a nivel cardíaco ya que
bloquean la síntesis de NO. Basados en estos
efectos los pacientes han sido tratados en dos
ensayos clínicos usando corticoides en la fase
temprana de la sepsis. Los resultados de estos
ensayos indicaron que no hay efecto benéfico en
el tratamiento de la sepsis temprana.
Si bien el bloqueo o la modulación de los
distintos componentes de la respuesta inmune
como factores del complemento, de la
coagulación, adherencia de neutrófilos y
liberación de NO son exitosos en animales, falta
determinar si esta terapéutica pueda ser efectiva
en humanos (73).
CONCLUSIONES
El Sistema Inmune presenta una gran variedad
de receptores para reconocer microorganismos
invasores y así producir la expresión de genes
asociados con el desarrollo y mantenimiento de la
respuesta inmune. Las bacterias han desarrollado
diversos mecanismos o estrategias para evadir o
manipular esa respuesta inmune.
La sepsis no debe ser atribuida solamente a un
Sistema Inmune descontrolado, ya que puede
indicar un sistema inmune dañado o
comprometido
incapaz
de
erradicar
al
microorganismo invasor. Se observó en ratones
deficientes en TNF-α y deficientes en su receptor,
una disminución de la sensibilidad al LPS pero se
vieron afectados por pequeñas concentraciones de
bacterias vivas (6).
Los pacientes con sepsis se caracterizan por ser
inmunosuprimidos, incapaces de controlar una
infección e incluso con alta predisposición a las
infecciones nosocomiales. Como se expuso
anteriormente, las terapias anti-inflamatorias en
pacientes con sepsis fueron ineficientes. ¿Por qué
ocurre esto? Inicialmente la sepsis se debe a un
incremento en los mediadores inflamatorios, pero
si
la
sepsis
persiste,
las
células
inmunocompetentes son capaces de inducir una
respuesta antiinflamatoria, con producción de
mediadores que inhiben a las citoquinas
proinflamatorias, intentando establecer un balance
entre ambos tipos de mediadores. Hay evidencia
de inmunosupresión en sepsis, en estudios que
muestran una liberación marcadamente menor de
TNF-α e IL- 1β de células de pacientes con sepsis
estimuladas con LPS con respecto a los pacientes
controles.
La respuesta inmune durante la sepsis está
determinada por varios factores, la virulencia
del microorganismo invasor, el tamaño del
inóculo y las condiciones coexistentes del
huésped como edad, estado nutricional,
enfermedad de base, y el polimorfismo de genes
que codifican para citoquinas, receptores y otras
moléculas efectoras.
La evaluación del bazo post-mortem de
pacientes con sepsis demostró que en estado de
sepsis prolongado con persistencia de infección,
desarrollaron
una
respuesta
hipo-inmune
prolongada con pérdida de células T y B. Ocurren
muchas muertes durante el estado hipo- inmune y
revertir o prevenir la deficiencia inmune debería
ser el objetivo de la terapia. Mientras que la
terapia antiinflamatoria aplicada tempranamente
en pacientes con respuesta hiperinmune podría
salvar la vida (73).
Por lo tanto medir la concentración de los
mediadores inflamatorios circulantes puede
proveer información valiosa para evaluar el estado
de sepsis y aplicar la terapia correspondiente. El
objetivo principal del la terapia de la sepsis y
shock séptico debería estar apuntado a mantener
la homeostasis, erradicar las bacterias y restaurar
el balance entre la respuesta proinflamatoria y
antiinflamatoria.
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ABREVIATURAS USADAS EN EL TEXTO
ALT: ácidos lipoteicoicos
AT: ácidos teicoicos
BCR: receptores del linfocito B
C3: factor 3 del complemento
CD14s: CD14 soluble
CID: coagulación intravascular diseminada
CMH: complejo mayor de histocompatibilidad
CPA: célula presentadora de antígeno
CR3: receptor del factor 3 del complemento
DAP: ácido diaminopimélico
DNA: ácido desoxirribonucleico
FAP: factor activador de plaquetas
GM-CSF: factor estimulante de colonias granulocíticamacrófago
GPI: glicosilfosfatidilinositol
HDL: lipoproteína de alta densidad
IDL: lipoproteína de baja densidad
IFN-γ: interferón-gamma
Igs: inmunoglobulinas
IL: interleuquina
IRAK: Quinasa asociada al receptor de IL-1
KDO: cetodesoxioctonato
LAM: lipoarabinomananos
LPS: lipopolisacáridos
LTP: lipoproteínas transportadoras
MODS síndrome de disfunción multiorgánica
NAG: N-acetilglucosamina
NAM: N-acetilmurámico
NK: natural killer
NO: óxido nítrico
PAMPs: patrones moleculares asociados al patógeno
PAS: proteína amiloide sérica
PCR: proteína C reactiva
PFL: proteína que fija lipopolisacáridos
PFM: proteína que fija manosa
PGN: peptidoglicano
PIP: proteína inductora de permeabilidad/bactericida
PMN: polimorfonucleares
RNA: ácido ribonucleico
RNAm: ácido ribonucleico mensajero
SIE: sistema inmune específico
SII: sistema inmune innato
SIRS: síndrome de respuesta inflamatoria sistémica
TCR: receptores del linfocito T
TLR: receptor del tipo Toll
TNF-α: factor de necrosis tumoral-alfa
TRAF6: receptor de TNF asociado al factor 6
VLDL: lipoproteína de muy baja densidad