Interacción patógeno-hospedador y evasión inmunológica

Interacción patógeno-hospedador y evasión inmunológica | Diane Williamson, Laboratorio de ciencias de la defensa y tecnología (DSTL), Porton Down, Reino Unido
Traducción: Jesús Gil, Würzburg, DE (SEI)

Cualquier microorganismo capaz de causar enfermedad en un organismo hospedador es llamado patógeno. En este artículo solo nos referiremos a los que afectan a humanos, aunque existen muchos otros que afectan a plantas y animales. Cuando un microorganismo patógeno (bacterias, virus o protozoos) infecta a un humano, se origina una batalla entre el sistema inmunitario innato y adaptativo y los factores y mecanismos de virulencia de los patógenos. El resultado de esta lucha determina si, o como de bien, el hospedador sobrevive y se recupera. Una recuperación completa supone lograr la homeostasis fisiológica (e inmunológica), y el tiempo necesario para ello dependerá de la naturaleza y severidad de la infección y si hubo alguna intervención profiláctica o terapéutica. Muchos patógenos también pueden usar tácticas para evadir el sistema inmunitario, de manera que puedan lograr invadir células y tejidos.

En este documento se presenta una selección de estrategias de evasión inmunitaria y de virulencia, involucrando la primera: (1) ocultamiento del sistema inmunitario (por ejemplo, en el interior de las células), (2) interfiriendo en su función (bloqueando señales) y (3) destruyendo determinados componentes (las estructuras que presentan los antígenos microbianos para iniciar la respuesta). La virulencia generalmente involucra el empleo de varios mecanismos para destruir o causar disfuncionalidad de las células del hospedador, aunque este último también cuenta con estrategias para contrarrestar los efectos. Se puede encontrar una descripción más detallada de algunos de los mecanismos empleados por microorganismos específicos en otros documentos de Bite-sized.

Los virus, como Varicella zoster (varicela) y Herpesviridae (virus que causan el herpes simple), pueden esconderse del sistema inmunitario en neuronas y células no neuronales donde pueden persistir por muchos años antes de emerger como forma patógena cuando el hospedador tiene una resistencia menor. Este el caso también para algunas bacterias como Borrelia burgdorferi y Burkholderia pseudomallei (causantes de la enfermedad de Lyme y la melioidosis, respectivamente), en la que algunos casos aparecen síntomas de infección después de meses o años (B.burgdorferi) e incluso hasta 60 años después (B. pseudomallei). En términos de interferencia inmunitaria podemos mencionar a los parásitos protozoos Leishmania, pertenecientes a Leishmania spp, los cuales pueden inhibir selectivamente la transcripción de la citocina proinflamatoria IL12 (IL1240p) del hospedador, por lo tanto suprimiendo la respuesta.

Para mantener los mecanismos de virulencia, muchas bacterias pueden secuestrar hierro libre (componente esencial del metabolismo del hospedador y de los patógenos) del hospedador, a través de la elaboración de sideróforos de unión a hierro. Para protegerse, el hospedador genera receptores de siderocalina, que unen hierro de forma competitiva. Las células de los mamíferos también han desarrollado un conjunto de receptores de reconocimiento de patrones para microbios o factores microbianos, como los receptores de tipo Toll (TLRs), los cuales generan cascadas de señalización intracelular con efectos antimicrobianos.

Mientras que muchas bacterias patógenas son de naturaleza intracelular, otras no necesitan invadir las células del hospedador, sino que utilizan diversos procesos de secreción (que involucran toxinas) u otros factores de virulencia. Ejemplos de bacterias que han desarrollado la habilidad de crear proyecciones huecas (llamadas translocones) que en contacto con las células del hospedador pueden transferir factores anti-hospedador, generalmente resultando en apoptosis de la célula diana (llamada secreción de tipo III), son Escherichia coli, Shigella flexnerii, Yersinia pestis y Chlamydia trachomatis, las cuales causan diversos síndromes de envenenamiento por alimentos, disentería, peste bubónica e infecciones del tracto genito-urinario, respectivamente (ver Figura 1). Sin embargo, algunas bacterias como Francisella tularensis (causante de la tularemia) y Burkholderia spp. (que causa melioidosis o muermo) poseen múltiples procesos de secreción a través de los cuales pueden liberar factores de virulencia en la célula del hospedador.

4. Host-pathogen interactions & immune evasion_Figure 1
Figura 1. . Sistema de secreción de tipo 3 y translocón (imagen diseñada por el departamento de bioquímica de la Universidad de Massachusetts)
Otro peligroso patógeno para los humanos, Bacillus anthracis, causante del ántrax, ha desarrollado importantes mecanismos de virulencia, como la secreción de tres proteínas, una de las cuales, el antígeno protector (PA), se une a receptores en la célula del hospedador para permitir la transferencia del factor letal (LF) o del factor causante de edema (EF). Los complejos PA-LF o PA-EF sufren endocitosis mediada por clatrinas y entran en los endosomas tempranos, lo que permite su transporte a través de microtúbulos hasta los endosomas tardíos perinucleares. Bajo estas condiciones, LF es liberada al citoplasma, mientras que EF permanece unido a la membrana del endosoma. En el citoplasma, LF fragmenta e inactiva proteín-quinasas activadas por mitógeno (MAPKKs), para interrumpir la fosforilación y transcripción en el núcleo, lo que resulta en la inhibición de la síntesis de proteínas y puede causar la muerte. Por su parte, EF, una adenilato ciclasa dependiente de calmodulina, causa un rápido incremento de cAMP en los endosomas perinucleares, lo que origina edema celular, tisular y, en última instancia, orgánico. Tanto LF como EF pueden suprimir la secreción de citocinas proinflamatorias y debilitar las barreras vasculares del endotelio mediante el descenso de producción de cadhersinas vasculares, las cuales son importantes para la adhesión célula-célula. Estos efectos contribuyen a la sintomatología típica del ántrax sistémico.

Por otro lado, los virus patógenos, siempre necesitan invadir las células para completar sus ciclos de replicación. Uno de los que más importancia tiene, el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), secuestra a las células T CD4+ para destruir la habilidad del hospedador de generar respuestas mediada por células. Las tácticas que este virus utiliza son tan complejas, que han impedido la generación de una vacuna efectiva contra él. Primero, el VIH entra en el hospedador a través de sitios como la vagina o el recto, los cuales no cuentan con un tejido linfoide efectivo, para acceder a las células CD4+ a través de correceptores (CCR5/CXCr4). El resultado es la pérdida gradual de estas células, con una disminución de la respuesta celular y un incremento de la susceptibilidad a otras infecciones (como pneumonía bacteriana) o tumores (como el sarcoma de Kaposi). Los casos de VIH pueden controlarse a través de drogas antirretrovirales mientras se ensayan vacunas efectivas. Variola major (que causa la varicela) también ha desarrollado estrategias de evasión, mediante la secreción de proteínas que inhiben la activación de enzimas del complemento y bloquean las señales de llamada a los linfocitos a los sitios de inflamación (proteína de unión a quimiocinas de tipo 2). Los microbios patógenos también puede evadir el procesamiento y presentación de antígenos, por ejemplo interfiriendo con la expresión de proteínas MHC de clase I, aunque esto incrementa su susceptibilidad a ser detectados por las células natural killers (NK). Sin embargo, algunos miembros de las familias herpesvirus, papilomavirus, retrovirus, poxvirus y flavivirus también han desarrollado estrategias para escapar al ataque de las células NK y promover su supervivencia, inhibiendo la apoptosis celular. Finalmente, algunos patógenos suelen cambiar con frecuencia los antígenos de superficie, como en el caso de los virus de la gripe (ortomixovirus).

Todos estos mecanismos han permitido a los microbios patógenos a sobrevivir en el hospedador. Por supuesto, la interacción del patógeno con éste es una situación dinámica, por lo que las estrategias de uno pueden ser contrarrestadas por el otro. Así, los patógenos continuarán evolucionando y adaptándose, previsiblemente hacia resultados en los que no se conduzca a la muerte.

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