Operating Grants for Environmental GOs

Cuando M. tuberculosis alcanza el pulmón interacciona con células del huésped,

principalmente macrófagos, pero también células dendríticas y células epiteliales. El reconocimiento, mediado por receptor, de M. tuberculosis por estos tipos celulares,

desencadena una respuesta proinflamatoria, controlada por citocinas y quimiocinas que reclutan células mononucleares e inducen la formación de los granulomas. El efectivo control del crecimiento de M. tuberculosis y el mantenimiento de los granulomas, con la

mínima patología, dependen de una correcta estimulación de la respuesta inmune, modulada por diversos compuestos producidos por M. tuberculosis.

1.9.1. La fagocitosis y el fagosoma de M. tuberculosis

La fagocitosis de M. tuberculosis está mediada por varios receptores,

principalmente receptores del complemento, el receptor de manosa y los receptores scavenger de tipo A (Fenton et al., 2005). Estos receptores interaccionan con diversos

heparina, las proteínas PE-PGRS, y el complejo Ag85. Además, la fagocitosis está modulada por otras moléculas del huésped como la fibronectina, el colesterol, y las proteínas surfactantes A y D. Estas interacciones regulan la respuesta inicial del macrófago inhibiéndose, en general, la respuesta tóxica y la fusión del fagosoma y el lisosoma (Fenton et al., 2005).

M. tuberculosis también interacciona con los macrófagos a través de receptores

de reconocimiento de patrón, como los receptores Toll-like (TLR, Toll-like Receptor)

que median la activación de las células de la respuesta innata a través de diversas cascadas de señales (Fenton et al., 2005). La estimulación de los TLR modula la

fagocitosis, la fusión fagosoma-lisosoma y la producción de citocinas que regulan a su vez la respuesta inmune. M. tuberculosis activa las células vía TLR2 y TLR4, siendo el

LM, el ManLAM y varias lipoproteínas los principales agonistas identificados. La unión de LM induce la producción de las citocinas proinflamatorias IL-12 y del factor de necrosis tumoral-α (TNF-α, Tumor Necrosis Factor-α) vía TLR2 (Flynn y Chan,

2005). Mientras que la unión de la lipoproteína de 19 kDa al TLR2 inhibe la presentación de antígenos, dificultando la posterior estimulación de la respuesta inmune adaptativa (Fenton et al., 2005). Además, la activación del TLR2 y, sobre todo, del

TLR4 inducen la apoptosis de las células infectadas, un proceso importante en la presentación de antígenos a los linfocitos (Fenton et al., 2005). El balance entre estas

respuestas determinará el tipo y eficiencia de la respuesta inmune desarrollada.

Tras la fagocitosis, M. tuberculosis reside en vacuolas con membrana,

deficientes en los complejos H+-ATPasa responsables de la acidificación de los fagosomas (Russell, D. G., 2005). Estas vacuolas son estructuras dinámicas que interaccionan con la vía endocítica temprana sin llegar a fusionarse con los lisosomas, lo que permite a M. tuberculosis sobrevivir y multiplicarse.

Varios estudios sugieren que la maduración de los fagosomas de M. tuberculosis

está detenida en un punto inicial del proceso. Las vacuolas de M. tuberculosis retienen

la GTPasa Rab5 que, en condiciones normales, regula la biogénesis del endosoma. Rab5 une fosfatidilinositol 3-cinasas que producen fosfatidilinositol 3-fosfato en la parte citosólica de la membrana vacuolar. El fosfatidilinositol 3-fosfato recluta a su vez diferentes proteínas, como EEA1 necesaria para la sustitución de Rab5 por Rab7 característica de estados más avanzados de la maduración. Este proceso está regulado por Ca2+/calmodulina (Russell, D. G., 2005). El punto exacto en que la maduración está

detenida es todavía incierto. Varios estudios sugieren que M. tuberculosis inhibe la

producción de Ca2+ asociada normalmente a la fagocitosis (Hesvitk et al. 2005). Esto

interferiría en la activación por calmodulina de la fosfatidilinositol 3-cinasa o de la unión de EEA1 al fosfatidilinositol 3-fosfato, con la consiguiente interrupción de la maduración del fagosoma (Hesvitk et al. 2005). El ManLAM se ha asociado con la

inhibición de la producción de Ca2+ y, junto con la fosfatasa ácida SapM, con el mantenimiento de unos niveles bajos de fosfatidilinositol 3-fosfato en los fagosomas micobacterianos (Deretic et al., 2006).

1.9.2. Estimulación de la respuesta inmune específica

Los macrófagos y las células dendríticas tienen un papel crucial en la estimulación de la respuesta inmune específica a través de la presentación de antígenos y la producción de citocinas. M. tuberculosis es capaz de inhibir la presentación de

antígenos por parte de los macrófagos, mientras que induce la expresión del complejo principal de histocompatibilidad (MHC, Major Histocompatibility Complex) y de

moléculas CD1 presentadoras de lípidos, en las células dendríticas. Por ello, y por su capacidad de migrar a los ganglios linfáticos, se considera que las células dendríticas son esenciales en la estimulación de células T naives durante la infección por

M. tuberculosis (Flynn y Chan, 2005).

Las células dendríticas pueden captar antígenos libres o fagocitar microorganismos y restos celulares procedentes de apoptosis o necrosis celular (Mendelson et al., 2005). La endocitosis de M. tuberculosis por las células dendríticas

está mediada por la lectina de tipo C DC-SIGN, a través de ligandos como el ManLAM (Mendelson et al., 2005). M. tuberculosis también interacciona con los TLR de las

células dendríticas modulando su activación; así, la lipoproteína de 19 kDa induce la producción de las citocinas proinflamatorias IL-12, TNF-α e IL-6 vía TLR-2 (Mendelson et al., 2005). Una vez endocitados, los bacilos se localizan en vacuolas que

pueden madurar a endosomas/lisosomas tardíos facilitando el procesamiento y presentación de antígenos (Mendelson et al., 2005).

Tras la captación de antígenos, las células dendríticas experimentan un proceso de maduración, crítico para la correcta estimulación de las células T. Este proceso implica la expresión de receptores de quimiocinas para migrar a los ganglios linfáticos, la expresión de moléculas presentadoras de antígenos y moléculas coestimuladoras, y la

producción de IL-12 para inducir una respuesta Th1 esencial en el control de la infección por M. tuberculosis (Mendelson et al., 2005). In vitro se ha comprobado que

la endocitosis de M. tuberculosis puede estimular la maduración de las células

dendríticas, induciendo la producción de IL-12 vía TLR2; o bien inhibirla mediante la producción de IL-10 en respuesta a la unión ManLAM-DC-SIGN (Flynn y Chan, 2005). Estas diferencias influirían, finalmente, en la inducción de una respuesta inmune adaptativa o en la inducción de tolerancia, por lo que se han asociado con el grado de virulencia de M. tuberculosis (Mendelson et al., 2005).

Una vez en los ganglios linfáticos, las células dendríticas estimulan la activación y proliferación de las células T en células efectoras de diferentes subtipos, incluyendo células T CD4 y CD8, células T γδ, y células T restringidas para CD1 (Mendelson et al.,

2005). Las células T activadas migran a los lugares de inflamación donde reconocen los antígenos presentados por las células infectadas. La principal función de las células T sería activar los macrófagos mediante la producción de IFN-γ y TNF-α. Además, algunas funciones efectoras incluirían la producción de perforinas y granulisina para lisar los macrófagos infectados y eliminar las bacterias, y la inducción de la apoptosis de los macrófagos infectados vía TNF-α o vía interacción Fas/FasL.

1.9.3. Mecanismos efectores del macrófago activado

La activación de los macrófagos para la eliminación de M. tuberculosis requiere

las citocinas IFN-γ y TNF-α. Las células NK y las células T γδ producen IFN-γ en respuesta a diversos antígenos de M. tuberculosis antes de que se desarrolle

completamente la respuesta adaptativa (Mendelson et al., 2005). Posteriormente, el

IFN-γ es producido por las células Th1 CD4 y CD8, mientras que el TNF-α lo producen principalmente las células T CD4 y los macrófagos. M. tuberculosis altera la respuesta

de los macrófagos al IFN-γ, antagónicamente en algunos casos y sinérgicamente en otros (Schnappinger et al., 2006).

Algunos de los mecanismos efectores del macrófago activado incluyen la producción de intermediarios reactivos de nitrógeno, mediante la óxido nítrico sintasa inducible (iNOS), e intermediarios reactivos de oxígeno (Flynn y Chan, 2001). El mecanismo bactericida de estos últimos no sería demasiado importante en la infección

por M. tuberculosis, ya que el bacilo dispone de diversos mecanismos de resistencia

de resistencia a los intermediarios reactivos de nitrógeno, la capacidad bactericida de estos compuestos sería más importante, como muestra la mayor sensibilidad de ratones deficientes en iNOS a la infección por M. tuberculosis (Flynn y Chan, 2001).

En el macrófago activado, además, se desbloquea la maduración de los fagosomas que se fusionan con los lisosomas permitiendo la eliminación de las bacterias (Russell, D. G., 2005). Estudios recientes implican a la GTPasa LRG-47 (o IRGM) en este proceso. Esta proteína, cuya expresión se induce en respuesta al IFN-γ,

actuaría como mediador de la respuesta de los macrófagos activados frente a

M. tuberculosis, en un proceso independiente de iNOS. Los ratones deficientes en LRG-

47 son incapaces de controlar la infección (Russell, D. G., 2005).

La activación de los macrófagos por el IFN-γ también induce autofagia, una vía degradativa mediante la que se engloban componentes citoplasmáticos en una vacuola que se fusiona con el lisosoma (Deretic, V., 2006). Este proceso, que forma parte de la homeostasis celular, se ha reconocido recientemente como un mecanismo efector de la respuesta inmune innata y específica frente a patógenos intracelulares. Además de permitir la eliminación de las bacterias, la autofagia es también importante en la presentación de antígenos por el MHC II. La GTPasa LRG-47 también se ha relacionado con la inducción de autofagia mediada por IFN-γ (Deretic, V., 2006).

La apoptosis es otro mecanismo de control del crecimiento intracelular de

M. tuberculosis (Bocchino et al., 2005). A diferencia de la necrosis, la apoptosis es un

proceso autolimitado, no induce una respuesta inflamatoria patológica, y los restos celulares son rápidamente eliminados por los fagocitos circundantes. La endocitosis de estas vesículas apoptóticas por las células dendríticas es esencial en la presentación de antígenos para la estimulación de las células T CD8 (Bocchino et al., 2005). Algunos

compuestos de M. tuberculosis, como el LM o la lipoproteína de 19 kDa, inducen la

apoptosis de macrófagos mientras que otros, como el ManLAM, la inhiben.