Story Transcript
5. INMUNOLOGIA DE LA TUBERCULOSIS
Por la Dra. L. Castro Zorrilla
5.1. Introducción Finalizado el desarrollo del genoma humano, cabe esperar que se encuentren más relaciones que las actuales entre el M. tuberculosis y el hombre, ya que se han observado claras evidencias de la participación de varios genes en la susceptibilidad o en la protección de la enfermedad en el hombre. Si bien es posible que haya diferencias entre las cepas de M. tuberculosis que infectan al ser humano, se considera que en general la presentación clínica de la enfermedad en el hombre está ligada a su estado inmunológico (Condos y col, 2000). Según estudios realizados por Zuñiga Ramos y col son tres las regiones del genoma humano que determinan la susceptibilidad a la tuberculosis:
Las regiones de clase II y clase III del complejo principal de la histocompatibilidad (MHC), localizado en el brazo corto del cromosoma 6, La región 2q33-q37 (brazo largo del cromosoma 2), donde se localiza el gen Nramp-1, La región 17p11.2-q25 donde se localiza el gen NOS2A así como los genes de la proteína quimiotáctica de macrófagos, MCP-1, MCP-2 y MCP-3.
Otra región que parece tener importancia es la que está localizada en el cromosoma 12q13-114 donde se encuentra localizado el gen del receptor 3 de la vitamina D (VDR) Con respecto al complejo mayor de histocompatibilidad, el análisis de los antígenos de Clase II (Chávez Sánchez y col) ha demostrado que ciertos antígenos como el DR2, DR3, DQ1 y DR6 son los determinantes de la susceptibilidad genética a la tuberculosis, en cambio DR11 confiere una resistencia a la misma. Así como el bacilo de Koch de gran virulencia es capaz de resistir los mecanismos de defensa iniciados por el macrófago, multiplicándose lentamente cada 18 a 24 horas, el epitelio bronquial responde con una marcadamente resistente a la infección por el mismo. El M. tuberculosis ingresa al organismo luego de atravesar las barreras mucosas del tracto respiratorio. La invasión exitosa por el bacilo se logra cuando unos pocos microbios encerrados en una microgota de aerosol, menor a los 5 µ de diámetro, son inhalados. Las condiciones estériles dentro del pulmón eliminan la necesidad de competir con otros microorganismos para adherirse a los tejidos del huésped. Luego son fagocitados por los macrófagos alveolares donde pueden ser destruidos y/o transportados a los ganglios linfáticos. Una vez que los M. tuberculosis penetran en el pulmón tiene cuatro caminos potenciales a seguir (Schluger y Rom; Dannenberg)):
TUBERCULOSIS 153
1. Si la respuesta inicial del huésped es muy efectiva y los destruye completamente, matando a los bacilos, el individuo no tiene chance de desarrollar tuberculosis por este motivo en el futuro. 2. Si los bacilos de Koch se multiplican y crecen, se desarrolla la infección primaria que puede desencadenar en una tuberculosis primaria. 3. En otras ocasiones los bacilos entran en un estado de latencia, «durmientes» y nunca causar enfermedad, conocida como infección latente, que se manifiesta sólo por una prueba tuberculínica positiva. 4. Finalmente los bacilos «durmientes», en estado de infección latente, pueden comenzar a crecer y desarrollan una enfermedad clínica. Las bacterias intracelulares, como el M. tuberculosis, están dotadas de la capacidad para sobrevivir y replicarse dentro de las células del huésped. Si bien cualquier célula puede utilizarse como habitat, los fagocitos mononucleares, gracias a su capacidad fagocítica y larga vida media, son los ideales para esta función. Este mecanismo ha ido evolucionando en estos patógenos con el fin de asegurarles una mejor sobrevida intracelular en un microambiente potencialmente hostil y así evitar la acción de los anticuerpos. Como contrapartida, el procesamiento y presentación de sus proteínas promueven la activación de los linfocitos T, fundamentalmente para la resistencia a la infección. En la tuberculosis la defensa inicial pulmonar contra la infección está dada por los macrófagos alveolares gracias a su actividad fagocítica (Condos y col, 2000), los linfocitos T activados a través de sus células CD4+ y las células NK («natural killer») activadas y sus citoquinas (INF-γ) y quemoquinas (IL-8). Estas últimas sirven, ambas, para atraer y activar otras células inflamatorias efectoras. Una quemoquina importante en la interacción huéspedpatógeno es la interleuquina-8 (IL-8). Los macrófagos, gracias a su gran tamaño y vida media larga (meses), constituyen el habitat de muchas bacterias intracelulares y a su vez funcionan como células efectoras principales en la defensa frente a la infección micobacteriana. El proceso incluye: 1. Contacto del bacilo e ingreso a través de los receptores del complemento CR1, CR3, CR4, de la manosa (MR) y de otros componentes de la superficie, 2. Fagocitosis del bacilo por el macrófago alveolar con producción de una vacuola o fagosoma, donde se aloja el bacilo, 3. Internalización y 4. Finalmente inhibición de su crecimiento o destrucción. La entrada del M. tuberculosis se hace utilizando receptores específicos del macrófago independiente de los receptores Fc, con el fin de evitar el disparo de los estallidos oxidativos antimicrobianos. La interacción entre el bacilo y la célula fagocítica está mediada además por una glicoproteína de la pared del M. tuberculosis, el lipoarabinomanan (LAM). Esta impide la acción de las citoquinas producidas por los macrófagos (Orme).
154 TUBERCULOSIS
INMUNOLOGIA DE LA TUBERCULOSIS
Fig. 5.1.1. Fagocitosis del M. tuberculosis por el macrófago (Olivieri) ADHESION Bacilos
ENDOCITOSIS
Lisosomas
Fagosoma Fagolisosoma DIGESTION INTRACELULAR Vacuola digestiva EXOCITOSIS
La mayoría de las funciones bactericidas de los macrófagos requieren ser apropiadamente activadas. Esta activación está mediada por una poderosa citoquina, el IFN-γ, que al impactar sobre el macrófago, lo torna susceptible a responder a una segunda señal impartida por citoquinas como el TNF o ciertos productos bacterianos como los liposacáridos. La activación de los macrófagos infectados, conduce a: 1. Incrementar su capacidad de producir intermediarios reactivos del oxígeno (IRO) y óxido nítrico, moléculas con potente capacidad antimicrobiana, 2. Hacer mas eficiente la fusión fagosoma-lisosoma, exponiendo a los bacilos que estén creciendo intracelularmente o que han sido recientemente ingeridos, a la acción de una variedad de enzimas lisosomiales con funciones bactericidas, 3. Aumentar la expresión de las moléculas de clase II, incrementando su capacidad de presentar antígenos bacterianos a nuevas células Th1 reclutadas para resistir la infección. La habilidad de la micobacteria para evadir la muerte que puede producirle los IRO o el nitrógeno, son una etapa crucial para el desarrollo de la infección latente. El M. tuberculosis puede producir substancias que inactivan las especies reactivas del oxígeno, tales como la catalasa o quizás elabora substancias que desregulan la transcripción de genes, como la
TUBERCULOSIS 155
sintasa del óxido nítrico inducible (iNOS) y evadir así las defensas del huésped. Si los M. tuberculosis sobreviven se continúan multiplicando dentro del citoplasma de los macrófagos (Britton y col). Bonay y col han estudiado el mecanismo a través del cual las respuestas inmunes e inflamatorias estimulan la expresión de actividad antimicobacteriana por los macrófagos humanos, que no están bien definidas. Desarrollaron un método que permite la rápida cuantificación de las micobacterias viables basado en la detección de la actividad luciferasa expresada por una cepa repórter de Mycobacterium bovis BCG y usándolo para evaluar la sobrevida de las micobacterias en macrófagos derivados de monocitos humanos después de la estimulación con citoquinas y a través de la estimulación cruzada con moléculas expresadas en la superficie celular. De unas 19 citoquinas probadas, sólo el factor estimulante de colonias de los macrófagos y granulocitos (GM-CSF) y la interleuquina-3 (IL-3), cuyos receptores son conocidos y comparten una subunidad y un segundo mensajero comunes, pudieron contribuir al estímulo de la actividad de los macrófagos en humanos. Los linfocitos T pueden reclutar macrófagos y estimularlos a inhibir el crecimiento o matar a los bacilos. Los linfocitos T citotóxicos pueden ingerir macrófagos que hayan fagocitado micobacterias. Yoneda y Ellner han demostrado que ambas células T y NK poseen la habilidad de activar monocitos para matar los M. tuberculosis, aunque difieran en sus interacciones celulares, la antigenicidad específica y la restricción genética. La interacción de los macrófagos con otras células efectoras sucede en un medio con citoquinas y quemoquinas, que sirven para atraer otras células inflamatorias como los linfocitos y activarlas. Como se mencionó anteriormente una quemoquina importante en la interacción huéspedpatógeno es la interleuquina-8 (IL-8), que entre otras funciones recluta neutrófilos, linfocitos-T y basófilos, en respuesta a numerosos estímulos. La IL-8 es liberada por los monocitos/macrófagos, pero también puede ser expresada por los fibroblastos, queratocitos y linfocitos. Meddows-Taylor y col determinaron en la superficie de los leucocitos polimorfonucleares sanguíneos, por medio del uso de anticuerpos monoclonales y citometría de flujo, la presencia de receptores para la IL-8 humana: la IL-8RA (CXCR-1) e IL-8RB (CXCR2). Según las investigaciones realizadas tanto en pacientes con tuberculosis como con la coinfección por HIV, demostraron una reducción significativa en el porcentaje de expresión de IL-8RA e IL-8RB así como de las intensidades de fluorescencia en los polimorfonucleares de los grupos de pacientes con tuberculosis, infección por HIV o ambas coinfecciones respectivamente, siendo muy marcada en el grupo de coinfección. Esto fue relacionado con alteraciones en el aflujo de calcio intracelular y migración de los polimorfonucleares en respuesta a la IL-8R en los pacientes coinfectados con respecto a controles sanos. La actividad de la IL-2 en respuesta al PPD y la expresión de los receptores de la IL-2 (IL2R) en las células mononucleares de la sangre de los enfermos con tuberculosis está reducido, mientras que la expresión de IL-2 sobre células adherentes aisladas de enfermos tuberculosos está aumentada. Tchou-Wong y col estudiaron la expresión funcional de la IL-2Rα en mononucleares fagocitarios de infectados por M. tuberculosis y hallaron un importante papel inmunomodulatorio en la respuesta del huésped. Aún cuando el INF-γ secretado por las células Th1, es la citoquina con mayor relevancia en la defensa contra el M. tuberculosis, otras citoquinas y quemoquinas liberadas por las
156 TUBERCULOSIS
INMUNOLOGIA DE LA TUBERCULOSIS
células Th1, también juegan papeles relevantes para coordinar la respuesta. Por ejemplo el TNF-α, actuando de modo sinérgico con el INF-γ, mata a las células infectadas crónicamente, las cuales a consecuencia de la infección crónica han perdido su capacidad de activarse. Tales células, si son destruidas, constituyen un reservorio bacilar. Su destrucción permite que los patógenos sean incorporados por nuevos macrófagos capaces de activarse y mediar su eliminación. Además de la IL-8, el reclutamiento de nuevos fagocitos mononucleares en el sitio de la infección está garantizado por la acción combinada de otras citoquinas secretadas por las células Th1: 1. IL-3 el GM-CSF, que actúan sobre precursores presentes en la médula ósea, estimulando la diferenciación de monocitos, 2. El TNF-α, que cambia el patrón de expresión de moléculas de adhesión en el endotelio local, aumentando la adherencia de monocitos a dicho endotelio. El rol del factor de necrosis tumoral (TNF-α) es complejo en la defensa contra la tuberculosis. El TNF-α es liberado por los monocitos y macrófagos estimulado por las micobacterias y sus secreciones proteicas, ya que parece promover el crecimiento de las micobacterias virulentas. El TNF-a induce la formación de granuloma en la infección por BCG en el modelo animal. En personas con tuberculosis la talidomida, un inhibidor del TNF, reduce la expresión de TNF-α mRNA «in vivo» de los monocitos, aumenta los niveles de TNF-γ y provoca aumento de peso corporal. Tsao y col han encontrado que el líquido de revestimiento epitelial bronquial obtenido por lavado broncoalveolar de enfermos de tuberculosis presenta niveles elevados de TNF-α, considerando que hay liberación local del mismo y de la interleuquina-1β, que correlacionan con el estado de actividad de la enfermedad. Otras quemoquinas han sido estudiadas en la respuesta del huésped frente a la tuberculosis, incluyendo la proteína-1 quemoatractiva de los monocitos (MCP-1)y la reguladora de la secreción y expresión activación normal de la célula T (RANTES), que están las dos, disminuidas en la fase de convalecencia durante el período de tratamiento de la tuberculosis. La habilidad del macrófago para inhibir el desarrollo del M. tuberculosis parece depender de su grado de activación, el que dependería del TNF-γ y de la IL-10, y una vez activado una serie de mecanismos se desencadenan. Hay un posible rol de los intermediarios reactivos de oxígeno, como el anión superóxido y el peróxido de hidrógeno. Además la actividad de los macrófagos parece correlacionar con la inducción de producción de L-arginina, de la que depende la producción de especies de nitrógeno, como el óxido nítrico (NO), el NO2 y el HNO2. Kuo y col señalan que el NO está implicado en los mecanismos de defensa del huésped en tuberculosis, incluyendo la citotoxicidad. La producción de NO está aumentada en los macrófagos alveolares de pacientes con tuberculosis pulmonar a través de una sobreregulación de la actividad de la sintasa inducible del NO (iNOS). También el NO regula la síntesis y la liberación de varias citoquinas inflamatorias, incluyendo la IL-1β, TNF-α e IL-8, los que podrían hacerse a través de la activación del factor nuclear NF-γB (Kuo y col). Un aspecto de las defensas del huésped posiblemente relacionado con las especies de nitrógeno compromete a la proteína Nramp (gen de la proteína del macrófago asociado a la resistencia natural). Esta proteína transporta el nitrito intracelular como el citosol hacia medios ácidos como el fagolisosoma, donde lo puede convertir en NO.
TUBERCULOSIS 157
5.2. Hipersensibilidad tuberculínica Esta forma de hipersensibilidad fue originalmente descripta por Koch quien observó que en los pacientes con tuberculosis, luego de la inyección subcutánea con un cultivo de filtrado tuberculínico (antígenos derivados del bacilo de Koch) reaccionaban con fiebre, enfermedad generalizada e importante inflamación y edema en el área de la inyección.
5.3. Formación del granuloma Los primeros en migrar al sitio de inoculación del M. tuberculosis son los neutrófilos, a los que le siguen los monocitos, que se diferencian en macrófagos en unos 2 ó 3 días. Hacia el 7º día un granuloma de células macrofágicas maduras y de células epitelioides inmaduras está presente. Hacia el 9º día las células epiteloides han madurado y se nota la presencia de células de Langerhans. La proliferación de los bacilos de Koch ocurre en ambas células del granuloma, los linfocitos y los macrófagos. Las micobacterias también inducen la caseosis en el granuloma.
5.4. Los linfocitos en la defensa del organismo contra las micobacterias Una de las células más importantes en la lucha contra las micobacterias es el linfocito. Las células T-ayudadoras CD4+ pueden ser separadas en dos clases fenotípicas, las Th1 y Th2, que derivan de una sola precursora común la Th0 o nula, lo que se produce por la acción de citoquinas, entre las cuales sobresale la IL-12. Las Th1 se caracterizan por producir las citoquinas INF-γ e IL-2, que tienen la capacidad de activar otras células inflamatorias y fagocíticas que inhiben el crecimiento de las micobacterias patógenas, mientras que las Th2 producen IL-4, IL-5 e IL-10, responsables de producción de IgE y de reclutar eosinófilos. Las citoquinas producidas activan a los macrófagos pero además son capaces de producir la muerte de los bacilos a través de la activación de los lifocitos citotóxicos (CTL). Adams y col han señalado este aumento de IgE como marcador de la respuesta Th2 y la siguieron durante el tratamiento de los enfermos, encontrando que la misma decrece en el tiempo, como si fuera regulada su producción en esas condiciones, vinculándola con una incremento de la respuesta Th1. Casarini y col señalan que los moduladores que representan a la citoquinas Th1 son la IL-2, IL-12 e INF-γ, mientras que a las Th2 la representan la IL-4 y la IL-10. Las restantes cuatro, IL1β, IL-6, IL-8 y el INF-γ representan los medidores inflamatorios. La IL-12 resulta de interés pues es un eficiente estimulador de las células que producen INF-γ (Cooper y Flynn). Las células Tγ/δ son linfocitos grandes granulares que pueden desarrollar en los tejidos linfoideos morfología dendrítica, comprendiendo menos del 10 % de los linfocitos-T circulantes. Estas células pueden tener un papel en la inmunidad temprana contra la tuberculosis y ser una parte importante en el establecimiento de la inmunidad protectora en la infección tuberculosa latente.
158 TUBERCULOSIS
INMUNOLOGIA DE LA TUBERCULOSIS
5.5. Diagnóstico de actividad tuberculosa por marcadores inmunológicossolubles La lista de posibles marcadores solubles inmunológicos que pueden señalar la actividad de una tuberculosis ha sido muy importante en las últimas dos décadas. Saltini y Colizzi las resumen en las siguientes:
Anticuerpos séricos específicos para el M. tuberculosis Enzima adenosin desaminasa de los linfocitos-T Producto neopterina de activación del macrófago Microglobulina β2 de la proteína de la superficie de células monocucleares Receptores de la interleuquina 2 de las células-T solubles Receptores CD4 y CD8 solubles Moléculas de adhesión y proteínas reactantes de la fase aguda de los macrófagos y células T Citoquinas, como el TN-α, IL-1, IL-6, IFN-γ e IL12 Quemoquinas, como el IL-8, péptido-1 quimiotáctico de los monocitos (MCP-1), y RANTES (secreción y expresión de células-T normales, reguladas en activación)
Referencias Adams, JFA; Schölvinck, EH; Gie, RP y col; Decline in total serum IgE after treatment for tuberculosis; Lancet; 1999;353:2030-2032 ChávezSánchez,FR;BáezSaldaña,R;MontañoEstrada,LFycol;Respuestainmuneenlatuberculosis;RevInst NalEnfRespMéx;1997;10:195-202 Meddows-Taylor, S; Martin, DJ y Tiemessen, CT; Reduced expression of interleukin-8 receptors A and B on polymorphonuclearneutrophilsfrompersonswithhumanimmunodeficiencyvirustype1diseaseandpulmonary tuberculosis;JInfectDis;1998;177:921-930 Olivieri, D; Sintesi pneumologica; Ed Boehringer Ingelheim; Florencia; 1987 Saltini, C y Colizzi, V; Soluble immunological markers of disease activity in tuberculosis; Eur Respir J; 1999; 14:485-486 Tsao, TCY; Li, L; Hsieh, M y col; Soluble TNF-a receptor and IL-1 receptor antagonist elevation in BAL in active pulmonaryTB;EurRespirJ;1999;14:490-495
TUBERCULOSIS 159