Transcript 0930_Inmunidad_Innata_del_Parasitismo_2013

Inmunidad innata en
infecciones parasitarias
2013
Alvaro Díaz
Cátedra de Inmunología
Facultad de Química/DepBio y Facultad de Ciencias/IQB
El sistema inmune innato constituye los “cimientos” del sistema inmune
RESPUESTAS ADAPTATIVAS
potenciación
instrucción
RESPUESTAS INNATAS INDUCIDAS
DEFENSAS INNATAS CONST.
RECONOCIMIENTO INNATO
PRRs
MECANISMOS EFECTORES
PAMPs
PATÓGENOS
Patógenos potenciales
(y otros elementos del
medio ambiente)
Otra forma de representar la rama instructiva del SI
PAMPs
PRRs
Células T CD4+
Células
presentadoras
PRRs
Células
efectoras
Células no
inmunes
Los perfiles clásicos de respuesta adaptativa
Respuestas de tipo 1
Respuestas de tipo 2
Macrófagos clásicamente
activados
Macrófagos alternativamente
activados
DC1s
DC2s
ILC1
ILC2
Eosinófilos, mastocitos, basófilos
Células Th1
Células Th2
IFN-g
IL-4, IL-5, IL-9, IL-13, IL-25, IL-33
IgE
La decisión entre estos perfiles está determinada desde el sistema inmune innato
Y hay que agregar la rama Th17, y la respuesta reguladora
highly inflammatory
macrophage phenotypes?
neutrophils
IL-17, IL-17F, TNFIL-21
IL-23R
RORgt
classically
activated
macrophages
IFNg
LT
IL-23
Th17
IL-6 + TGF
IL-12R
IL-12
T-bet
Hlx
IFNg
Th1
Tr1
IL-4
IL-4
IL-4R
GATA-3
IL-5
C-Maf
IL-9
IL-4
Thp
TGF-
Retinoic acid
IL-10
alternatively
activated
macrophages
FoxP3
iTreg
IL-13
IL-21
IL-25
Th2
eosinophils
FoxP3
nTreg
(expansion)
IL-10
“deactivated”/”suppressor”
macrophages?
TGF-
Other mechanisms
suppression of the other 3
response arms
De: Díaz & Allen 2007 EJI 37:3319
Las señales de “instrucción” y de “potenciación” no son todas iguales
RESPUESTAS ADAPTATIVAS
potenciación
instrucción
RESPUESTAS INNATAS INDUCIDAS
DEFENSAS INNATAS CONST.
RECONOCIMIENTO INNATO
PRRs
MECANISMOS EFECTORES
PAMPs
PATÓGENOS
El SI innato da señales de “polarización” de respueta al SI adaptativo
Esta clase…
¿Cómo “ve” el sistema inmune innato
a los parásitos?
• ¿Qué PAMPs?
• ¿Qué PRRs?
• ¿Qué respuestas?
Preguntas difíciles…
Puede ser mejor encararlas “ de arriba hacia abajo”:
RESPUESTAS ADAPTATIVAS
potenciación
instrucción
RESPUESTAS INNATAS INDUCIDAS
DEFENSAS INNATAS CONST.
RECONOCIMIENTO INNATO
PRRs
MECANISMOS EFECTORES
PAMPs
PATÓGENOS
Tipos de respuestas (incluyendo adaptativas)
Tipos de señales instructivas desde la inmunidad innata
PRRs y PAMPs
Veámos los “parásitos” en el árbol de la vida
nosotros
nosotros
Todos los “parásitos” son todos eucariotas….
(como también lo son los hongos, y los artrópodos ectoparásitos…)
Y se dividen en protozoarios (unicelulares) y helmintos (multicelulares).
Los dos grandes grupos de helmintos (nematodos y platelmintos) están
muy alejados entre sí.
Todos los “parásitos” establecen infecciones crónicas,
evadiendo la inmunidad…
(cosa que también hacen ciertas bacterias y hongos)
Todos son todos parásitos obligados
(en contraste con los patógenos fúngicos)
Empecemos por los protozoarios…
Se replican por mitosis…
si no se les controla, terminan con el hospedero
Han sin duda dejado una huella evolutiva importante sobre el sistema inmune
Tienen estadíos intracelulares, incluyendo intra-macrófago
Su control necesita de la activación (clásica) de macrófagos
Las respuestas contra protozoarios suelen ser de tipo 1
Inmunización y
reestimulación de
esplenocitos in vitro
de Jankovic et al., Immunity 16:429 (2002)
Y la protección contra infecciones por protozoarios
depende de las respuestas de tipo 1
Infección por T.
gondii en
ratones
de Jankovic et al., Immunity 16:429 (2002)
Los PRRs canónicos: los TLR
(con sus proteínas adaptadoras)
Dominio TIR
Los TLRs se han estudiado sobre todo con agonistas bacterianos y virales
Todos los TLRs dependen de MyD88 y/o de TRIF para señalizar
Se conocen PAMPs de protozoarios
Dan señales a través de TLRs e inducen respuestas de tipo 1
Anclas glicosilfosfaditil inositol de Trypanosoma, Leishmania,
(Toxoplasma, Plasmodium)
TLR2
Ceramidas con glicosilinositol fosfolípido de Trypanosoma
TLR4
Proteína Tc52 de Trypanosoma cruzi
TLR2
Profilina de Toxoplasma y otros apicomplexa
TLR11
Peroxiredoxina de Plasmodium
TLR4
HSP70 de Toxoplasma
TLR4
…………..
Como esperaríamos, el adaptador de TLRs más importante, MyD88,
es esencial para la respuesta de tipo 1 y para la protección
Infección por
T. gondii en
ratones
Curvas de supervivencia de ratones
wt, MyD88 KO e IL-12p40 KO
De Scanga et al (2002) J Immunol 168:5997
Los PRR citosólicos: NLRs e inflamasomas
De: Rathinam et al 2012 Nat Immunol 13:333
NLRP3
ASC
caspasa-1
Franchi et al 2012 Nat Immunol 13:325
El inflamasoma NLRP3 es importante en infección por Leishmania
Infección in vitro de
macrófagos (wt y
KO para ASC,
Casp-1 o NLRP3)
con L. amazonesis
de fase
estacionaria
ASC
Infección con
promastigotas
metacíclicos
de L.
amazonesis
De: Lima-Junior DS et al 2013 Nature Medicine 19: 909
Los ratones KO para ASC tienen mayor mortalidad y carga parasitaria en infección por T. cruzi.
Silva et al. 2013 J Immunol 191:3373
La respuesta “Th17” también es necesaria para protección frente a
Toxoplasma gondii en ratones
Supervivencia luego de infección:
ratones wt e IL-17 KO
De Kelly et al (2005) Infect Immun 73: 617
La infección de monocitos humanos in vitro por T. gondii induce IL-1 dependiente de ASC y caspasa-1.
Gov et al. 2013 mBio 4: e00255
Pero por supuesto los protozoarios logran establecer
infecciones crónicas…
Ahora se sabe que esto se debe a la inducción en el hospedero de
respuestas reguladoras
La infección crónica por Leishmania es hecha posible por
células T reguladoras (CD4+/CD25+) secretoras de IL-10
Ratones RAG-/transplantados con
células T y
desafiados con el
parásito.
Cargas parasitarias
a las 3.5 y 17
semanas
Las Treg expandidas en los sitios de infección son
específicas para el parásito.
De: Belkaid et al., Nature 420:502
(2002)
No se conocen los mecanismos de su inducción
En otros modelos de protozoarios, la regulación es por
IL-10 producida por las propias células T efectoras
También: Suffia et al. (2006) J Exp
Med 203: 777
En suma:
El reconocimiento de los protozoarios por TLR
induce respuestas Th1 (y algo de Th17)
Pero estos parásitos consiguen superponerles
respuestas reguladoras.
Estas respuestas incluyen la expansión de células Treg, y
también la secreción de citoquinas supresoras por las propias
T efectoras. No se conocen sus mecanismos de inducción.
Y ahora seguimos con los helmintos …
En general no se replican dentro de cada hospedero individual
En general causan morbilidad más que mortalidad
(otro hospedero)
Los estadíos infectantes de los helmintos causan al
menos cierta respuesta inflamatoria
En cambio, los estadíos establecidos en general
controlan la inflamación
Inflamación temprana: ¿mecanismos de reconocimiento?
Activación de complemento
¿TLRs..? ¿Otros PRRs..?
Las respuestas contra helmintos son de tipo 2
Inmunización y
reestimulación de
esplenocitos in vitro
de Jankovic et al., Immunity 16:429 (2002)
Ha habido sus dudas sobre la capacidad protectora
de las respuestas de tipo 2…
El asunto está en cómo las
definimos
Las respuestas de “tipo 2 modificadas”
IL-4
IL-10
TGF-
IL-5, IL-13
IgG4 (humanos)
Control de la inflamación
Inmunosupresión específica
filariasis
De Maizels et al., Immunol Rev 201:89 (2004)
Las células y moléculas responsables de la
respuesta tipo 2 modificada
Células T reguladoras (en particular, FoxP3+)
IL-10
TGF-
CTLA-4
PD-1/PD-L1/2
Células T efectoras hipo-respondedoras/anergizadas
Células T efectoras productoras de IL-10
¿Células mieloides supresoras?
¿Células B reguladoras…?
¿Otras ….?
Tipo 2 modificado no es lo mismo que tipo 2
Sensibilización con
OVA o Derp-1,
seguida de desafío
intratraqueal con
alergeno, en ratones
control e infectados
con H. polygirus.
Células en lavado
broncoalveolar
De Wilson et al., J. Exp. Med. 202:1199 (2005)
La hipótesis de la higiene original
(o un espacio monodimensional)
Infecciones (bacterianas)
Tipo 1
alergias
Tipo 2
La infección por S. haematobium se correlaciona
inversamente con la alergia
De van der Biggelaar et al., Lancet 356:1723 (2000)
La hipótesis de la higiene modificada
(o un espacio bidimensional)
Inflamatorio
Autoinmunidad
Alergias
Infecciones
bacterianas agudas
Fibrosis
Tipo 1
Tipo 2
Infecciones crónicas
por protozoarios y
micobacterias
De: Díaz & Allen 2007 EJI 37:3319
Infecciones
por helmintos
Regulatorio
Se viene la “terapia helmíntica” para enfermedades inflamatorias ….
Huevo de
Trichuris suis
Para una revisión muy buena, ver: Jouvin y Kinet, 2012, J Allergy Clin Immunol 130: 3
Las células T reguladoras favorecen la
infección crónica por un helminto
Infección por L. sigmodontis
Depleción de Treg CD25+ al momento de infección
Carga
parasitaria
al día 60
Microfilarias
en sangre
De Taylor et al. 2009 Eur. J. Immunol. 39:192
La depleción de Treg en etapas más tardías de infección en general no
afecta la carga parasitaria
En otros modelos, la infección crónica la hacen posible células Th2
productoras de IL-10
Un componente muy importante parece ser la presencia, en infección
crónica, de células Th2 “hipo-respondedoras”
Las células Treg podrían jugar su papel tempranamente en la infección,
condicionando otros mecanismos de regulación que operarían
independientemente de las Treg en la infección crónica
Taylor et al. 2005 J. Immunol. 174:4924
Taylor et al. 2007 J. Immunol. 179:4626
Taylor et al. PLOS Path 9: e1003215
Rausch et al 2009 Eur J Immunol 39: 3066
Dewals et al 2010 Eur J Immunol 40:1
Taylor et al 2012 Trends in Immunol 33:181 (revisión)
Parecería que:
• Las respuestas de tipo 2 evolucionaron para controlar a los
helmintos
• La capacidad de protección de las respuestas de tipo 2 suele
estar escondida debajo de las fuertes respuestas reguladoras
que inducen los gusanos
• Las respuestas reguladoras no se han seleccionado
negativamente en los hospederos vertebrados debido a que
son necesarias para las funciones “no inflamatorias” del
sistema inmune
• “Respuesta reguladora” incluye a las Treg y a células efectoras
(Th2) condicionadas para regulación.
¿Cuáles son los PAMPs/PRR que
determinan las respuestas de tipo 2 frente
a helmintos?
¿Y las respuestas de tipo 2 modificadas?
¿Qué pasa con los TLRs en las infecciones
helmínticas?
Los ratones KO en MyD88
infectados con S. mansoni
tienen respuestas más
sesgadas a tipo 2
IFN-g
Esto seguramente refleja la presencia
de PAMPs de tipo 1, detectados a
través de TLRs.
IL-4
La respuesta a Schistosoma, y a otros
platelmintos, tiene un pequeño
componente tipo 1.
Los agonistas de TLR podrían ser del
parásito, o endógenos (DAMPs)
Globalmente, la señalización a través
de TLR/MyD88 no contribuiría a la
respuesta de tipo 2.
De Layland et al, 2005 EJI 35:3248
IL-10
Células de
bazo de
ratones
infectados,
estimuladas in
vitro con SEA
Los ratones TLR2 KO infectados con S. mansoni
tienen impedidas las respuestas reguladoras y Th2
IFN-g
IL-10
Células T de ratones infectados, estimuladas in vitro con
células presentadoras normales y SEA
IL-13
De Layland et al, 2007 EJI 37:2174
Un lípido de Schistosoma induce Treg productoras de IL-10 a través de TLR2
van der Kleij et al., 2002 J. Biol. Chem. 277:48122
Otro lípido de Schistosoma potencia respuestas tipo 2 y activacion de eosinófilos a través de TLR2
Magalhaes et al 2010 J Inf Dis 202:1369
En ratones NOD, la inducción de Treg invitro por SEA depende parcialmente de TLR2
Burton et al 2010 Eur J Immunol 40:1
Efecto de falta de TLR2 ≠ efecto de falta de MyD88
Hay muchas evidencias de que “otros”
PRRs (“no TLR”) deben participar en
la respuesta a los helmintos
Grupo VI
Los receptores lectina de tipo C
Grupo II
Grupo V
R
Y
Y
?
?
?
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
?
Y otros …
Y
?
El componente principal de SEA inductor de Th2 es la glicoproteína Ω -1.
La polarización a Th2 es independiente de TLRs.
% de células CD4+
productoras de IL-4
La polarización depende de internalización por el receptor de manosa, y de actividad
ribonucleasa de Ω -1 sobre ARNm y ARNr dentro de la célula dendrítica.
Sin glicanos
Sin act.
ribonucleasa
Inyección de SEA u omega-1 en ratones
reporteros para IL-4. % de células CD4+
efectoras productoras de IL-4 en dLN
De: Everts et al 2012 J Exp Med 209:1753
Inyección de omega-1 y reestimulación ex-vivo con
antígeno o PHA
Y: Everts et al 2009 J Exp Med 206:1673
Steinfelder et al 2009 J Exp Med 206:1681
SEA de Schistosoma mansoni, a través de dectina-2, activa el inflamasoma NLRP3
En la infección, el inflamasoma NLRP3 participa en inducción de respuestas Th1 y Th7
BMDC wt o KO para
dectina-2 pre-condicionadas
con agonista de TLR2 y
estimuladas con SEA
Ratones wt o KO para
NLRP3 o ASC,
infectados con S.
mansoni durante 8
semanas
De: Layland et al 2010 PNAS 107:20459
La actividad proteolítica extracelular debe ser un
“PAMP” para Th2
Muchos alergenos ambientales tienen actividad proteolítica
Muchos helmintos usan proteasas para invadir tejidos
Existen en células del sistema inmune innato y de tejidos receptores
activados por proteasas (PARs)
La administración de ovalbúmina junto con la activación de PAR-2 en
ratones causa sensibilización alérgica a este antígeno
(Ebeling et al 2007 JI 179:2910)
Las proteasas inducen la secreción de la citoquina tipo 2 TSLP en
células de epitelio respiratorio, en forma dependiente de PAR-2 (Kouzaki
et al 2009 JI 183:1427)
Más en general, el daño tisular, detectado por células no inmunes, induce Th2
Las células linfoides innatas tipo 2 (ILC2) participan en amplificar las señales asociadas
Loke et al 2007 JI 179: 3926
Mishra et al 2011 JI 187: 6491
Nussbaum et al 2013 Nature epub ahead of print
De: Licona-Limón et al. 2013 Nat Immunol 14: 536
Misterios en relación a la respuesta tipo 2….
-¿De dónde sale la IL-4 inicial?
-¿Cuál es la respuesta fenotípica (señales de coestimulación inducidas) a
nivel de la DC?
??
?
IL-12
Th1
IL-4
TLRs
PRRs?
Entonces..
PRRs para Th2:
No sabemos casi nada. Probablemente PARs, detección de actividad
ribonucleasa, lectinas, TLR2, otros ..?
PRRs para respuestas reguladoras:
No sabemos casi nada. Probablemente TLR2, otros..?
Los (otros) TLRs deben contribuir al pequeño componente de tipo 1 (y Th17)
que existe en respuesta a helmintos
Células que comienzan inducción de Th2:
DCs, basófilos, células epiteliales. Amplificación por ILC2
Células que comienzan inducción de respuesta reguladoras: DCs (tDCs).
Señales de la DC a la célula T para Th2: ???
Señales de la DC a la célula T para respuestas reguladoras:
TGF-, IL-10, moléculas coestimuladoras negativas (PD-L1, PD-L2).
Entonces:
• ¿Cómo “ve” el sistema inmune los parásitos?
• ¿Qué PAMPs?
• ¿Qué PRRs?
• ¿Qué respuestas?
Las respuestas:
Comunes a todos los parásitos:
Respuestas reguladoras/anti-inflamatorias (en común con los
demás patógenos que establecen infecciones crónicas)
Comunes a los protozoarios:
Respuestas de tipo 1, modificadas por respuestas reguladoras
Comunes a los helmintos:
Respuestas de tipo 2, modificadas por respuestas reguladoras
Los PRRs y PAMPs
Los TLRs instruyen respuestas de tipo 1 frente a protozoarios.
Varios PAMPs ya se conocen.
Están por identificarse los PRR que instruyen las respuestas de tipo 2
frente a helmintos
Los PAMPs incluyen proteasas, ribonucleasas, ciertos glúcidos y ciertos
lípidos.
Están por identificarse los receptores que instruyen respuestas
reguladoras. TLR2 podría participar (en infección por Schistosoma).
FIN
PENSAR QUE
SOY “TIPO 2”…