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SISTEMA INMUNE INNATO
Y PROTEASAS
Dr. Nicanor Jáuregui Reyes
Investigador asociado a laboratorio de
inmunologia UP Cayetano Heredia
Defensas innatas: una mirada global
Reconocimiento
Selectivo
Limitado a patógenos
(PAMPs) y componentes
nocivos (derivados de
células muertas o
alteradas)
bacteria
piel
Célula dendrítica inmadura
Célula NK
Activación
Mastocito
Mecanismos
efectores
Macrófago
Muerte del patógeno
lisis
fagocitosis
(favorecida por opsoninas)
Inflamación
mediada por moléculas
vasoactivas y
quimiotácticas
Complemento
Vaso sanguíneo
Neutrófilo
Monocito
RESPUESTA INMUNE INNATO
AEROALERGENOS
HONGOS
POLEN
EPITELIOS
ACAROS
BLATIDES
EPITELIO RESPIRATORIO
INFLAMACION ALÉRGICA
RESPUESTA INMUNE INNATO
COMO NOS DEFENDEMOS?
Actividad muco ciliar
Células globet y glánd. mucosas.
Mucinas ( receptores, variedad ).
Péptidos FFT, GEF (acelera
curación).
Péptidos antimicrobianos
(defensinas, antiproteasas)
Epitelio
Complejo de unión epitelial
receptores Toll
receptores PAR
Células del sistema inmune innato
macrófagos
células dendríticas
linfocitos ínter epiteliales NK
TEJIDO LINFOIDE
ASOCIADO A MUCOSA BRONQUIAL
Epitelio bronquial
limpieza mucociliar
dos tipos de células, las células Goblet (20%) y células ciliadas (80%). tos, estornudos y movimiento ciliar
Una adecuada limpieza mucociliar es: adecuada producción de moco y líquido periciliar y una actividad ciliar
coordinada.De lo contrario condiciona infecciones respiratorias altas y bajas recurrentes.
APARATO MUCOCILIAR
MUCINAS
BATIDO
CILIAR
EPITELIO
CILIAR
BRONQUIAL
MUCINAS
Son grandes
glicopeptidos
( 100 KD)
compuesto de 50 a
85% de
carbohidratos y de
apomucina (núcleo
proteico). Da las
propiedades visco
elásticas.
CHEST 2002; 121:166S – 182S
MUCINAS (MUC)

Virus, peróxidos, súper óxidos y PROTEASAS alteran función
ciliar.

Mucina de membrana: comunicación célula-célula, adhesión celular,
en el reconocimiento y señalización,

Mucina + FEG + péptido TFF mejoran migración y curación celular.

H. Influenza, neumococo y P. Aeruginosa se unen por receptores a
la mucina.

P. aeruginosa, S. aureus, S. pneumoneae y H. Influenza
producen PROTEASAS que degradan: elastina, membrana
basal, lisozima, inmunoglobulinas y complemento.
CHEST 2002; 121:166S – 182S
PEPTIDOS ANTIMICROBIANOS
Journal of Endotoxin Research, Vol. 13, No. 6, 2007
PEPTIDOS ANTIMICROBIANOS
Journal of Endotoxin Research, Vol. 13, No. 6, 2007
DEFENSINAS HUMANA
(epitelio)

Detección de lipoproteína por TLR2 y de LPS por CD14 regulan
expresión de defensinas en células epiteliales..
.

sus concentraciones se modifican en las enfermedades pulmonares
inflamatorias.

portador nasal de S. Aureus se asocia con una disminución de la
actividad antibacteriana en el fluido nasal.

concentraciones elevadas de alfadefensinas puede causar la lisis de las
células epiteliales pulmonares y la inducción de la producción de IL-8.

Inhibidores de la proteinasa como alfa1-antitripsina (alfa1-AT) podrían
limitar la citotoxicidad inducida por defensinas pero también disminuiría
el control de elastasa de PMN.
DEFENSINAS HUMANA
(NEUTROFILOS)
Neutrophil Defensins Enhance Lung Epithelial Wound Closure
and Mucin Gene Expression In Vitro
Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. Vol. 30, pp. 193–201, 2004
defensinas de neutrofilos Mejora y cierra heridas de epitelio pulmonar y aumenta
la expresión Génica de mucina In Vitro

Defensinas son pequeños péptidos catiónicos, ricos en arginina
que contienen seis residuos de cisteína altamente conservadas,

Liberados de neutrófilos para eliminar microorganismos,
Atracción de células al sitio de inflamación.
Pueden también contribuir a la reparación epitelial.


DEFENSINAS – péptidos antimicrobianos
EXPRESION EPITELIAL DE DEFENSINAS
Vías estimuladas por las bacterias y sus patrones moleculares (PAMPs)
ACCION BACTERICIDA DE
LAS DEFENSINAS
Recluta neutrófilos.
Facilitan y amplifican RI
adaptativa.
Aumenta proliferación de
linfocitos.
Aumenta citoquinas y
anticuerpos
Fibrosis quística
hipótesis "alta concentración de sal”.
Epitelio sano libera AMP - mata bacterias
patógenas.
En fibrosis quística el epitelio contiene
elevadas concentraciones de sal que
inhiben la función de AMP.
Dermatitis Atopica
Citoquinas TH1 (IL 1 y 22) inducen
expresión de AMP.
Citoquinas Th2 (IL4 Y 13) inhiben
inducción de AMP en los
queratinocitos.
Journal of Endotoxin Research, Vol. 13, No. 6, 2007
EQUILIBRIO PROTEASA ANTIPROTEASA
Clase serin proteasas
AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL
CARE MEDICINE VOL 164 2001
Metaloproteasas de matriz basal
AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL
CARE MEDICINE VOL 164 2001
CISTEIN PROTEINASAS
AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL
CARE MEDICINE VOL 164 2001
SLPI Y ELAFIN EN ALVEOLO Y ALGUNAS DE LAS MOLÉCULAS DE S. I. INNATA

SLPI y ELAFIN son
inhibidores de la elastasa
que podria combatir la
infección, junto con el
surfactante A (SP-A)] y
defensinas (1).

modulan la inflamación:
a- inhibición de la
elastasa (HNE, 2).
b- posibles efectos
nocivos sobre las células
epiteliales (3).
c- bloqueo a agonísta
LPS en macrófagos ( 4 ).
HNE : ELASTASA DEL NEUTROFILO HUMANO
COMPLEJO DE UNION EPITELIAL
LISIS DE UNION
CELULAR CON
DESCAMACION
ACTIVACION DE PAR 1, 2
Y 4 ( IL 6, IL 8, GM- TGF,
RANTES).
AUMENTO DE
PERMEABILIDAD
PERMITE PASO
DE ALERGENOS.
CLIVAJE DE CD23 (LINF.
B) Y DE CD25 (LINF. T)
PROCESO INFLAMATORIO LOCAL.
PROVOCAN
DEGRANULACION DE
EOSINOFILOS Y PMN.
Antígenos del acaro y Asma
Los ácaros excretan fecalitos (10
a 40 µm) que se acumulan en el
polvo de casa .
Un acaro elimina 30 a 40 fecalitos
por día, una cama puede tener
hasta 2 millones de ácaros, que
dejan de 60 a 80 millones de
fecalitos por día.
Los fecalitos contienen múltiples
enzimas alergenicas.
Mayor de 2µg Der p 1 /gr. de polvo
puede ser sensibilizante, mayor de
10ug puede ser desencadenante.
Medición de alergenos por Kit de
ELISA y por Test de Guanina.
Alergenos de ácaros
Grupo 1
cistein proteasas.
Grupo 2
prot. Epididimales.
Grupo 3
serin proteasa (tripsina)
Grupo 4 amilasas.
Grupo 6 quimiotripsina
Grupo 9 serin proteasa
colagenolítica
Grupo 10 tropomiosina
Grupo 11 paramiosina.
PROTEASAS DE ÁCAROS QUE ATACAN
AL COMPLEJO DE UNION EPITELIAL
JAUREGUI, N
JULIO 2008
ACTIVIDAD PROTEOLITICA DE PROTEASAS DE ACAROS
DESCAMACION DE
CELULAS EPITELIALES
ACTIVIDAD PROINFLAMATORIA
ACTIVA “ PAR “ EPITELIAL
(Receptores Activados por Proteasas).
IL6: Proteinas de Fase Aguda (PFA )en
hígado y Linf.B activados.
IL8: Quimiotaxis de PMN y degranulacion.
Clinical and Molecular Allergy 2006
FAVORECE INFLAMACION ALERGICA
Proteasa de acaro Dp 1
CLIVAJE CD25-IL 2R
DISMINUYE
PROLIFERACION Y
PROLONGACION
DE INTERFERON
GAMMA
CLIVAJE CD 23 – F c II
CD23 SOLUBLE ESTIMULA
AUMENTO DE RECEPTOR
DE IG E DE ALTA AFINIDAD
Immunology Today 1998; 19
Dp1(ACAROS) CLIVA INHIBIDORES DE ELASTASAS
Permeabilidad epitelial
Inmunidad innata
JAUREGUI, N
JULIO 2008
PATHOGENESIS OF COPD. THE ROLE OF PROTEASEANTIPROTEASE IMBALANCE IN EMPHYSEMA
INT J TUBERC LUNG DIS 12(4):361–367 - 2008
Proteasas de hongos

Proteasas secretadas por Aspergillus fumigatus inducen la
producción de citocinas por las células epiteliales de vías aéreas,
incluyendo interleucina (IL) -6 e IL-8.
J Infect Dis. 1999 Oct;180(4):1267-74.


Proteasas de A. alternata, C. herbarum y A. fumigatus
inducen la producción de IL-8 e IL-6 por las células A549 y
causar desprendimiento celular.
Se propone que estos proteasas de hongos puede activar las
células epiteliales a través de PAR de tipo 2.
J Allergy Clin Immunol. 2000 Jun;105(6 Pt 1):1185-93.
Pen ch 13 allergen induces secretion of mediators
and degradation of occludin protein of human lung
epithelial cells
Allergy 2006: 61: 382–388

Conclusión: Pen ch 13 pueden contribuir al asma por
dañar la barrera formada por el epitelio de las vías
respiratorias y estimula la liberación de mediadores
(IL 8) que orquestan la respuesta inmune local y del
proceso inflamatorio en cultivo HBEpC.
Pen c 13(Penicilliun citrinun)
induce liberación de IL-8 por
activación de receptores PAR1 y PAR-2 de células
epiteliales respiratorias
The Journal of Immunology,
2007, 178:
5237–5244
Modelo propuesto para Pen c 13- expresion de IL-8
inducido via
PAR-1 and PAR-2 . Activacion en HAECs.
Proteasas de blátides


Clin Exp Allergy. 2003 Jan;33(1):3-6.
German cockroach extract increases bronchial
epithelial cell interleukin-8 expression.
Extractos de Blat g incrementa expression de IL 8 en
cellules de epitelio bronquial.
Allergy. 2006 Aug;61(8):988-95.
 German cockroach proteases regulate matrix
metalloproteinase-9 in human bronchial epithelial
cells.
Restos fecales de Blat g contiene serina proteasas activas
que induce expresión de MMP-9 por un mecanismo de
PAR-2, ERK y AP-1.
Proteasas de blátides

Clin Exp Allergy. 2007 Sep;37(9):1364-73.
Regulation of German cockroach extract-induced IL-8
expression in human airway epithelial cells.
Extracto de cucaracha con actividad proteasa induce
expresion de IL-8 regulada por activacion transcripcional
deNF-kB y NF-IL6 en coordinacion con la vias ERK.

Exp Lung Res. 2007 Apr-May;33(3-4):135-50.
German cockroach frass proteases cleave pro-matrix
metalloproteinase-9 ( pro MMP-9).
Inhalación de excremento de cucaracha podría regular la
remodelación de las vías aéreas por clivaje de pro-MMP-9.
TAMBIEN ALERGENOS DE POLEN

Pollen proteolytic enzymes degrade tight
junctions

Authors: RUNSWICK, Sarah; MITCHELL, Thomas; DAVIES,
Paul; ROBINSON, Clive1; GARROD, DavidR.

Source: Respirology, Volume 12, Number 6, November
2007 , pp. 834-842(9)
SILICOSIS Y INMUNIDAD INNATA – Los receptores de macrófagos con
estructura collagenosa (MARCO).

lesiones son moduladas y
provocados por el sistema
inmunológico y sus
mediadores. Probablemente
iniciada por la activación de
los receptores de la inmunidad
innata como MARCO.

La generación de oxidantes
por partículas de sílice en las
células inmunitarias resulta en
apoptosis de macrófagos,, la
inflamación pulmonar y la
transformación de células.

Curr Opin Allergy Clin
Immunol. 2007;7(2):1
68-173. ©2007
conclusiones

Evitando la carga alergenica ( de proteasas)
mantendremos un epitelio fuerte (sean
pacientes alérgicos o no alérgicos).

Evaluar sustancias que mantengan o
mejoren el cemento epitelial Proteínas de
unión, proteoglucanos colágenos, inh. de
elastasas etc..
Cuando la preocupación sea a mas
temprana edad será mejor.

Esquistosomiasis

La esquistosomiasis (antiguamente llamada bilharziasis o bilharziosis) es
una parasitosis por platelminto de la clase trematodos

Las metacercarias se enganchan a la piel para poco después penetrar por
enzimas proteolíticas (que rompen proteínas de la piel). Tras 1-2
días bajo la piel pasan al flujo sanguíneo hasta llegar a los pulmones, donde
continúan su ciclo vital. Posteriormente vuelven a la sangre hasta llegar al
hígado, donde se instalan. Una vez en los sinusoides hepáticos, esto es unos 8
días después de la penetración, se desarrolla una nueva etapa larvaria que se
caracteriza por nutrirse de eritrocitos.

Las formas larvarias (schistosomulas) de S. mansoni se benefician de una
protección análoga, pero por captación de las moléculas de DAF(Decrease
Acelerator Factor”: factor que retarda crecimiento) de su huésped o por
clivaje de C3 por las proteasas parasitarias.
Histamine enhances the production of human -defensin-2
in human keratinocytes

El anti-microbiano péptido humano b-defensin-2 (HBD-2), producida por los
queratinocitos epidérmicos, obras de teatro <br> papel fundamental en la
defensa anti-microbiano, dermatosis inflamatoria, y reparación. HBD-2
induce la liberación de histamina de los mastocitos

La histamina puede potenciar la defensa anti-microbiano, <br> inflamación
de la piel, heridas y la reparación a través de la inducción de <br> HBD-2

Recientemente se ha informado de que HBD-2 se une identificados
receptores de los mastocitos y aumenta su quimiotaxis y liberación de
histamina (31, 33), lo que indica una relación entre <br> HBD-2 y la
histamina
Se encontró que aumento de histamina TNF-a - o IFN-g inducen HBD-2
por la producción de estas células.

Am J Physiol Cell Physiol 293: C1916–C1923, 2007.
Am J Physiol Cell Physiol 293:
C1916–C1923, 2007.
Fig. 8. Un modelo esquemático
de las vías en el TNF-a(A) y el
IFN-g más-histamina HBD-2 inducida por la
expresión (B).
flechas Negro, blanco, y gris
indicar la histamina inducida,
TNF-a por el IFN-g y vías
comunes respectivamente.
H1R, los receptores de
histamina 1; TNFR, los
receptores de TNF, IFN-R,
IFN-receptor.
Colonizacion bacteriana y neutrofilos

Figura 2. Colonización
bacteriana en el pulmón
lleva a la contratación de
neutrófilos por dos
mecanismos.

1- productos bacterianos
actuar sobre epitelio y
libera IL 8;
2- la fagocitosis por los
macrófagos a su
activación liberan LTB4
e IL-8.


liberación de elastasa por
neutrófilos daña defensas
facilita colonización
bacteriana y, estimula a
los macrófagos a producir
más LTB4, resultando en
la amplificación de nuevo
por una ruta diferente.
Décima Segunda Mesa Redonda de CistiMex 28 de
Agosto del 2006
El Uso Terapéutico de Inhibidores de Proteasas en
la Cisticercosis



inhibidores específicos de las proteasas de Taenia solium y Taenia
crassiceps
(diseñados con nuestra tecnología Zycmacel) en la cisticercosis
murina demostraron una reducción de 95% y 80% en las cargas
parasitarias de ratones infectados y tratados con Z-LLL-FMK y
Z-LLY-FMK, respectivamente.
El rol de los inhibidores de la cisteín-proteasa amerita estudios
posteriores en el tratamiento de la cisticercosis.
Pharmacol Rev 56:515–548, 2004
Macrófagos en la EPOC.
secretan proteínas inflamatorias
en EPOC.
Los neutrófilos pueden ser
atraídos por la IL-8, GRO-a, LTB4,
MCP-1,
Linfocitos CD8 por IP-10, Mig, y ITAC.
Enzimas proteoliticas
MMPs y catepsinas
elastoliticas.
Liberación de TGF-activa EGFR,
que estimula la hipersecreción de
moco.
Mediators of Chronic Obstructive Pulmonary Disease
Leukocyte Elastase . Physiological Functions and Role in
Acute Lung Injury
Am. J. Respir. Crit. Care Med., Sept 1, 2001; 164(5): 896 - 904.
Fumar induce las células epiteliales para producir citoquinas que
estimulan los neutrófilos y macrófagos. El humo también actúa
para activar directamente sobre los neutrófilos y los macrófagos.
oxidantes que pueden inactivar antiproteases, neutrófilos y
macrófagos liberan Elastasa de neutrófilos que puede activar
MMPs, mientras que MMPs pueden inactivar ALFA 1antitripsina. No se muestra en el diagrama es el papel de MMP12 en la liberación de TNF-, que amplifica la reacción
inflamatoria. Estos procesos conducen a desequilibrio proteasaantiprotease, que puede degradar el pulmón y la elastina del
tejido conjuntivo; si se mantiene, ello se traducirá en el
enfisema.
QUIMIOQUINAS


TARC
Quimioquinas TARC desempeña un papel crucial en el reclutamiento de
células Th2 durante la reacción alérgica.
Células epiteliales de las vías respiratorias expresan TARC.

Der p induce la expresión TARC en células epiteliales bronquiales.

Este efecto parece estar mediado por ADAM dependiente de la fosforilación
de EGFR y la posterior activación de MAPkinases y NF-y B.

El contacto directo del epitelio bronquial con aeroalergenos que contienen
proteasa pueden contribuir al aumento de expresión TARC y reclutamiento
de células Th2 que se ha observado en los asmáticos.
AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY CELL
AND MOLECULAR BIOLOGY VOL 36 2007
Der p, IL-4 y TGF-induce ADAM (metaloproteinasa y desintegrina A)
dependiente de la fosforilación del receptor de EGF (EGFR), dando lugar a la
activación de las vías de MAPK, la liberación del principio activo P50 y p65 de
NF-B, vinculante para el promotor TARC.
AMERICAN JOURNAL OF
RESPIRATORY CELL
AND MOLECULAR BIOLOGY
VOL 36 2007
muestran que una mucosa adyuvante
(la toxina del cólera) y un complejo
alergenos (ácaros del polvo doméstico)
cada uno de estimular a las células
dendríticas secretan IL-6, un factor
clave en la diferenciación de los
linfocitos T en TH17 células y células
TH2, que contribuyen al desarrollo de
las enfermedades alérgicas.
En respuesta a cada estímulo, las
células dendríticas aumentar la
producción de cAMP, lo que conduce a
una mayor expresión de la señalización
del receptor transmembrana c-Kit. De
forma paralela, la superficie celular
expresión del ligando de c-Kit, tallo
células factor (SCF), también aumenta.
Ligadura de c-Kit de SCF entonces se
activa la enzima quinasa Pi3-δ (PI3K-δ),
en última instancia estimular la IL-6
secretion. La toxina del cólera se activa
a través de esta vía ADPribosylation del
G α s g de proteína, pero la complejidad
de alergenos como los ácaros del polvo
doméstico aumento cAMP la
abundancia de lo que queda por
determinar.
sistema inmunitario innato tienen diferente especificidad para
diferentes patógenos.