Enfermedades Infecciosas Principios Y Practica opt

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Mandell, Douglas y Bennett

ENFERM EDADES INFECCIOSAS

Principios y práctica Octava edición

JOHN E. BENNETT, MD, MACP

Adjunct Professor of Medicine Uniformed Services University of the Health Sciences F. Edward Hebert School of Medicine Bethesda, Maryland

RAPHAEL DOLIN, MD

Maxwell Finland Professor of Medicine (Microbiology and Molecular Genetics) Harvard Medical School; Attending Physician Beth Israel Deaconess Medical Center; Brigham and Womens Hospital Boston, Massachusetts

MARTIN J. BLASER, MD

Muriel G. and George W. Singer Professor of Translational Medicine Professor of Microbiology Director, Human Microbiome Program Departments of Medicine and Microbiology New York University School of Medicine Langone Medical Center New York, New York

Ámsterdam México

Milán

Barcelona Munich

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Orlando

Boston París

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Roma

Sídney

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Toronto

ELSEVIER

ELSEVIER Edición en español de la octava edición de la obra original en inglés Mandell, Douglas, and Bennett’s Principies and Practice oflnfectious Diseases This edition o f Mandell, Douglas, and Bennetts Principies and Practice oflnfectious Diseases by John E. Bennett, Raphael Dolin and Martin J. Blaser is published by arrangement with Elsevier Inc. Copyright © 2015 by Saunders, an imprint o f Elsevier Inc. Copyright © 2010, 2005, 2000, 1995, 1990, 1985, 1979 Elsevier Inc. All rights reserved. Los siguientes capítulos son de dominio público: • Toxoinfecciones alimentarias, de Rajal K. Mody y Patricia M. Griffin • Inmunología de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana, de Susan Moir, Mark Connors y Anthony S. Fauci • Introducción a ios Herpesviridae, de Jeffrey I. Cohén • Virus herpes humanos de tipos 6 y 7 (exantema súbito), de Jeffrey I. Cohén • Virus del herpes B, de Jeffrey I. Cohén • Especies de Yersinia (incluyendo Y. pestisj, de Paul S. Mead • Género Trypanosoma (tripanosomiasis americana, enfermedad de Chagas): biología de ios tripanosomas, de Louis V. Kirchhoff • Agentes de la tripanosomiasis africana (enfermedad del sueño), de Louis V. Kirchhoff • Larva migratoria visceral y otras infestaciones infrecuentes por helmintos, de Theodore E. Nash • Infecciones causadas por dispositivos intravascuiares percutáneos, de Susan E. Beekmann y David K. Henderson • Infecciones transmitidas en transfusiones y trasplantes, de Matthew J. Kuehnert y Sridhar V. Basavaraju • Virus de la inmunodeficiencia humana en el ámbito sanitario, de David K. Henderson © 2016 Elsevier España, S.L.U. Avda. Josep Tarradellas, 20-30, l.° - 08029 Barcelona, España Fotocopiar es un delito. (Art. 270 C.P.) Para que existan libros es necesario el trabajo de un importante colectivo (autores, traductores, dibujantes, correctores, impresores, editores...). El principal beneficiario de ese esfuerzo es el lector que aprovecha su contenido. Quien fotocopia un libro, en las circunstancias previstas por la ley, delinque y contribuye a la «no» existencia de nuevas ediciones. Además, a corto plazo, encarece el precio de las ya existentes. Este libro está legalmente protegido por los derechos de propiedad intelectual. Cualquier uso, fuera de los límites establecidos por la legislación vigente, sin el consentimiento del editor, es ilegal. Esto se aplica en particular a la reproducción, fotocopia, traducción, grabación o cualquier otro sistema de recuperación de almacenaje de información. ISBN edición original: 978-1-4557-4801-3 ISBN edición española, obra completa (versión impresa): 978-84-9022-917-0 ISBN edición española, volumen 1: 978-84-9022-915-6 ISBN edición española, volumen 2: 978-84-9022-916-3 ISBN edición española (versión electrónica): 978-84-9022-910-1 Depósito legal (versión impresa): B. 19.433 - 2015 Depósito legal (versión electrónica): B. 19.434 - 2015 Servicios editoriales: DRK Edición Impreso en España Imagen de cubierta: micrografía electrónica de barrido de Staphylococcus aureus adherido a la superficie de un neutrófilo humano (Figura 8-5 de “Granulocytic Phagocytes,” de Frank R. DeLeo y William M. Nauseef.)

Advertencia La medicina es un área en constante evolución. Aunque deben seguirse unas precauciones de seguridad estándar, a medida que aumenten nuestros conocimientos gracias a la investigación básica y clínica habrá que introducir cambios en los tratamientos y en los fármacos. En consecuencia, se recomienda a los lectores que analicen los últimos datos aportados por los fabricantes sobre cada fármaco para comprobar la dosis recomendada, la vía y duración de la administración y las contraindicaciones. Es responsabilidad ineludible del médico determinar la dosis y el tratamiento más indicado para cada paciente en función de su experiencia y del conocimiento de cada caso concreto. Ni los editores ni los directores asumen responsabilidad alguna por los daños que pudieran generarse a personas o propiedades como consecuencia del contenido de esta obra.

El editor

Revisores de la edición española Carlos Barros Aguado

Pedro del Río Martínez

Especialista en Medicina Interna. Unidad de Enfermedades Infecciosas del Hospital de Móstoles de Madrid

Especialista en Medicina Familiar y Comunitaria

José Antonio de Diego Cabrera

Profesora T itu lar de M icro b io lo g ía. Facultad de M ed icin a de la Universidad Complutense de Madrid

Profesor Titular de Parasitología. Departamento de Medicina Preventiva y Salud Pública. Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma de Madrid

Jesús Diez Sebastián Especialista en Medicina Preventiva y Salud Pública. Médico Adjunto del Servicio de Medicina Preventiva del Hospital La Paz de Madrid. Profesor Asociado de la Universidad Autónoma de Madrid

Fernando Dronda Núñez Especialista en Microbiología Clínica y Parasitología. Médico Adjunto del Servicio de Enfermedades Infecciosas del Hospital Ramón y Cajal de Madrid

Juan García Caballero

Carmen Rodríguez-Avial

Juan Pedro Romanyk Cabrera Especialista en Microbiología Clínica y Parasitología. Hospital Universi­ tario príncipe de Asturias. Profesor Asociado. Universidad Alcalá de Henares. Profesor Colaborador Master Propio en Medicina Tropical. Universidad Autónoma de Madrid

Cristina Sarriá Cepeda Especialista en Medicina Interna. Médico Adjunto del Departamento Medicina Interna-Infecciosas del Hospital Universitario La Princesa de Madrid

José Ramón Toral Revuelta Especialista en Medicina Interna. Jefe del Servicio de Enfermedades Infecciosas del Hospital Gómez Ulla de Madrid

Profesor Titular de M icrobiología de la Facultad de M edicina de la Universidad Autónoma de Madrid. Jefe del Servicio de M edicina Preventiva del Hospital Universitario La Paz de Madrid

Jorge Vergas García

Juan Carlos Hurtado Negreiros

Especialista en Medicina Interna. Médico Adjunto de la Unidad de VIH/ Enfermedades Infecciosas del Hospital Clínico San Carlos de Madrid

Médico Especialista en Microbiología y Parasitología. Servicio de M icro­ biología del Hospital Clínic de Barcelona

Luz Martín Carbonero Especialista en M edicina Interna. M édico Adjunto del Servicio de Enfermedades Infecciosas del Hospital Carlos III de Madrid

III

Colaboradores Kjersti Aagaard, MD, PhD

Michael FI. Augenbraun, MD

Asocíate Professor, Department of Obstetrics and Gynecology, Division o f M aternal-Fetal Medicine, Baylor College o f Medicine, Houston, Texas

Professor of Medicine, Chief, Division of Infectious Diseases, Department of Medicine, SUNY Downstate Medical Center, Brooklyn, Nueva York

El microbioma humano de localizaciones corporales específicas y sus características biológicas únicas

Fredrick M. Abrahamian, DO Professor o f Medicine, David Geffen School o f Medicine at UCLA, Los Angeles, California; Director of Education, Department of Emergency Medicine, Olive View -U CLA Medical Center, Sylmar, California

Mordeduras

Ban Mishu Alios, MD Associate Professor, Departments o f Medicine and Preventive Medici­ ne, Division o f Infectious Diseases, Vanderbilt University School of Medicine, Nashville, Tennessee

Campylobacter jejuni y especies relacionadas

David R. Andes, MD Associate Professor o f M edicine, University o f W isconsin School of Medicine and Public Health, Madison, W isconsin

Cefalosporinas

Fred Y. Aoki, MD Professor, D epartm ents o f M edicine, M edical M icrobiology, and Pharmacology & Therapeutics, University o f Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canadá

Antivirales frente a virus de la gripe y otras infecciones víricas respiratorias; Antivirales frente a virus herpes

Michael A. Apicella, MD Professor and Head, Department of Microbiology, University o f Iowa Carver College o f Medicine, Iowa City, Iowa

Neisseria meningitidis; Neisseria gonorrhoeae (gonorrea)

Kevin L. Ard, MD, MPH Instructor in Medicine, Harvard Medical School; Associate Physician, Department o f Medicine, Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts

Manifestaciones pulmonares de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

Cesar A. Arias, MD, MSc, PhD Associate Professor o f M edicine, Departm ent o f Internal Medicine, Division of Infectious Diseases and Department of Microbiology and Molecular Genetics, University o f Texas Medical School at Houston, Houston, Texas; Director, M olecular G enetics and Antim icrobial Resistance Unit, Universidad El Bosque, Bogota, Colombia

Glucopéptidos (vancomicina y teicoplanina), estreptograminas (quinupristina-dalfopristina), lipopéptidos (daptomicina) y lipoglucopéptidos (telavancina); Género Enterococcus, grupo Streptococcus gallolyticus y género Leuconostoc

David M. Aronoff, MD Director, Division of Infectious Diseases; Addison Scoville Professor of Medicine, Department o f Medicine, Vanderbilt University Medical Center, Nashville, Tennessee

Metronidazol

Lesiones cutáneas y mucosas genitales; Uretritis; Vulvovaginitis y cervicitis

Francisco Averhoff, MD, MPFI Division o f V iral H epatitis, N ational C enter for H IV/AIDS, Viral Hepatitis, STD, and TB Prevention, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Virus de la hepatitis A

Dimitri T. Azar, MD, MBA Dean and B.A. Field Chair o f Ophthalmologic Research, Distinguished Professor o f Ophthalmology, Pharmacology, and Bioengineering, College of Medicine, University o f Illinois at Chicago, Chicago, Illinois

Conjuntivitis microbiana; Queratitis microbiana

Larry M. Baddour, MD Professor o f Medicine, Mayo Clinic College o f Medicine; Consultant, Infectious Diseases, Mayo Clinic, Rochester, Minnesota

Endocarditis sobre válvula protésica; Infecciones de los dispositivos cardiovasculares no valvulares

Lindsey R. Baden, MD Associate Professor o f M edicine, Harvard M edical School; A ssocia­ te Physician, Director o f Clinical Research (Division o f Infectious Diseases), Director o f Transplant Infectious Diseases, Brigham and W om en’s Hospital; D irector o f Infectious Diseases, D ana-Farber Cancer Institute, Boston, Massachusetts

Vacunas contra la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1

Carol J. Baker, MD Professor of Pediatrics, Molecular Virology, and Microbiology, Depart­ ment o f Pediatrics, Infectious Diseases Section, Baylor College of Medicine; Attending Physician, Texas Children’s Hospital, Houston, Texas

Streptococcus agalactiae (estreptococo del grupo B)

Ronald C. Ballard, MSB, PhD Associate Director for Laboratory Science, Center for Global Health, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Klebsiella granulomatis (donovanosis, granuloma inguinal)

Gerard R. Barber, RPh, MPH Department o f Pharm acy Services, University o f Colorado Hospital, University of Colorado Skaggs School o f Pharmacy and Pharmaceu­ tical Sciences, Aurora, Colorado

Antibacterianos singulares

Scott D. Barnes, MD Chief, Warfighter Refractive Eye Surgery Clinic, Womack Army Medical Center, Fort Bragg, North Carolina

Conjuntivitis microbiana; Queratitis microbiana

Dan H. Barouch, MD, PhD Professor o f Medicine, Harvard Medical School; Director, Center for Virology and Vaccine Research, Staff Physician, Beth Israel Deaconess Medical Center; Associate Physician, Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts

Vacunas contra la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1; Adenovirus IV

V

Elie F. Berbari, MD

Director, Sealy Center for Vaccine Development, Professor, Departments o f Pathology and Microbiology & Immunology, University of Texas Medical Branch, Galveston, Texas

Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases, Mayo Clinic, Rochester, Minnesota

Flavivirus (dengue, fiebre amarilla, encefalitis japonesa, encefalitis del Nilo Occidental, encefalitis de San Luis, encefalitis transmitida por garrapatas, enfermedad del bosque de Kyasanur, fiebre hemorrágica de Alkhurma, Zika)

Miriam Baron Barshak, MD Assistant Professor o f Medicine, Harvard M edical School; Associate Physician, Department o f Medicine, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts

Infecciones pancreáticas

Sridhar V. Basavaraju, MD Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Infecciones transmitidas en transfusiones y trasplantes

Byron E. Batteiger, MD Professor o f M edicine, Microbiology, and Immunology, Division of Infectious Diseases, Indiana University School o f Medicine, India­ napolis, Indiana

Chlamydia trachomatis (tracoma, infecciones genitales, infecciones perinatales y linfogranuloma venéreo)

Stephen G. Baum, MD Professor o f Medicine, Microbiology, and Immunology, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, Nueva York

Virus de la parotiditis

Arnold S. Bayer, MD Professor o f Medicine, Department o f Internal Medicine, David Geffen School o f M edicine at UCLA, Los Angeles, California; Associate Chief, Adult Infectious Diseases, Department o f Internal Medicine, Harbor-UCLA Medical Center; Senior Investigator, St. John’s Cardio­ vascular Research Center, Los Angeles Biomedical Research Institute, Torrance, California

Endocarditis e infecciones intravasculares

J. David Beckham, MD Assistant Professor, Departments o f Medicine, Neurology, and M icro­ biology, Division o f Infectious Diseases, Director, Infectious Disease fellowship Training Program, Medical Director, Occupational Health, University of Colorado Anschutz Medical Campus, Aurora, Colorado

Encefalitis

Susan E. Beekmann, RN, MPH University o f Iowa Carver College of Medicine, Iowa City, Iowa

Infecciones causadas por dispositivos intravasculares percutáneos

Beth P. Bell, MD, MPH Director, National Center for Emerging and Zoonotic Infectious Disea­ ses, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Amenazas infecciosas emergentes y reemergentes; Virus de la hepatitis A

John E. Bennett, MD, MACP Adjunct Professor o f Medicine, Uniformed Services University of the Health Sciences, E Edward Hebert School o f Medicine, Bethesda, Maryland

Meningitis crónica; Introducción a las micosis

Dennis A. Bente, DVM, PhD Assistant Professor, Departm ent o f M icrobiology and Immunology, University o f Texas Medical Branch, Galveston, Texas

Encefalitis de California, síndrome pulmonar por hantavirus y fiebres hemorrágicas producidas por bunyavirus

Osteomielitis

Jonathan Berman, MD, PhD Vice President, Clinical Affairs, Fast-Track Drugs and Biologies, North Potomac, Maryland

Medicinas alternativas y complementarias en enfermedades infecciosas

Joseph S. Bertino, Jr., PharmD Associate Professor o f Pharmacology, College o f Physicians and Sur­ geons, Colum bia University, Nueva York, Nueva York; Principal, Bertino Consulting, Schenectady, Nueva York

Farmacocinética y farmacodinámica de los fármacos antiinfecciosos; Tablas farmacológicas de los medicamentos antiinfecciosos

Adarsh Bhimraj, MD Head, Section o f Neurologic Infectious Diseases, Associate Program Director, Internal M edicine Residency Program, Cleveland Clinic, Cleveland, Ohio

Infecciones de las derivaciones y drenajes de líquido cefalo­ rraquídeo

Holly H. Birdsall, MD, PhD Deputy C hief Research and Development Officer, Office o f Research and D evelopm ent, D epartm ent o f V eterans A ffairs, W ashing­ ton, DC; Professor, Departments o f Otolaryngology, Immunology, and Psychiatry, Baylor College o f Medicine, Houston, Texas

Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias

Alan L. Bisno, MD Professor Emeritus, Department of Medicine, University of Miami Miller School o f Medicine; Staff Physician, M iami Veterans Affairs Medical Center, Miami, Florida

Clasificación de los estreptococos; Secuelas postestreptocócicas no supurativas: fiebre reumática y glomerulonefritis

Brian G. Blackburn, MD Clinical Associate Profesor, Division of Infectious Diseases and Geographic Medicine, Stanford University School of Medicine; Attending Physician, Department o f Internal Medicine, Division of Infectious Diseases and Geographic Medicine, Stanford Hospital and Clinics, Stanford, California

Amebas de vida libre

Lucas S. Blanton, MD Assistant Professor, Department of Internal Medicine, Division of Infec­ tious Diseases, University o f Texas Medical Branch, Galveston, Texas

Rickettsia rickettsii y otras rickettsias del grupo de las fiebres maculosas (fiebre maculosa de las Montañas Rocosas y otras fiebres maculosas); Rickettsia prowazekii (tifus epidémico o transmitido por piojos); Rickettsia typhi (tifus murino)

Martin J. Blaser, MD Muriel G. and George W. Singer Professor o f Translational Medicine, Professor o f Microbiology, Director, Human M icrobiome Program, Departments o f M edicine and Microbiology, New York University School of Medicine, Langone Medical Center, Nueva York, Nueva York

Introducción a las bacterias y a las enfermedades bacterianas; Campylobacter jejuni y especies relacionadas; Helicobacter pylori y otras especies gástricas de Helicobacter

Thomas P. Bleck, MD Professor o f Neurological Sciences, Neurosurgery, Medicine, and Anes­ thesiology, Rush Medical College; Associate C hief Medical Officer (C ritical Care), Associate Vice President, Director, Laboratory of Electroencephalography and Evoked Potentials, Rush University Medical Center, Chicago, Illinois

Rabia (rabdovirus); Tétanos (Clostridium tetani); Botulismo (Clos­ tridium botulinum)

Colaboradores

Alan D. Barrett, PhD

Colaboradores

Nicole M. A. Blijlevens, MD, PhD

Barbara A. Brown-El Iiott, MS, MT(ASCP)SM

Consultant and Lecturer, Department of Haematology, Radboud Uni­ versity Nijmegen Medical Centre, Nijmegen, Países Bajos

Research Assistant Professor, Microbiology, Supervisor, Mycobacteria/ Nocardia Laboratory, University o f Texas Health Science Center, Tyler, Texas

Infecciones en huéspedes inmunocomprometidos: principios generales

David A. Bobak, MD Associate Professor of Medicine, Associate Chair for Clinical Affairs, Division o f Infectious Diseases and H IV M edicine, Case Western Reserve University School o f Medicine; Director, Traveler’s Health­ care Center, Chair, Health System Medication Safety and Therapeutics Committee, Staff Physician, Transplant Infectious Diseases Clinic, University Hospitals Case Medical Center, Cleveland, Ohio

Náuseas, vómitos y diarrea no inflamatoria

William Bonnez, MD Professor of Medicine, Department o f Medicine, Division o f Infectious Diseases, University o f Rochester School of Medicine and Dentistry, Rochester, Nueva York

Papilomavirus

John C. Boothroyd, MD Professor of Microbiology and Immunology, Stanford University School of Medicine, Stanford, California

Toxoplasma gondii

Luciana L. Borio, MD Assistant Commissioner for Counterterrorism Policy, United States Food and Drug Administration, Silver Spring, Maryland

Bioterrorismo: visión general

Patrick J. Bosque, MD Associate Professor, Department of Neurology, University o f Colorado Denver School o f M edicine; N eurologist, D epartm ent o f M edici­ ne, Denver Health Medical Center, Denver, Colorado

Priones y enfermedades priónicas del sistema nervioso central (enfermedades neurodegenerativas transmisibles)

John Bower, MD Associate Professor o f Pediatrics, Northeast Ohio Medical University, Rootstown, Ohio

Crup en la infancia (laringotraqueobronquitis aguda); Bronquiolitis

Robert W. Bradsher, Jr„ MD Ebert Professor o f M edicine, D epartm ent o f M edicine, Division o f Infectious Diseases, University o f Arkansas for M edical Sciences, Central Arkansas Veterans Healthcare System, Little Rock, Arkansas

Blastomicosis

Itzhak Brook, MD Professor o f Pediatrics, Georgetown University School o f Medicine, Washington, DC

Tetraciclinas, glicilciclinas y cloranfenicol

Kevin E. Brown, MD, MRCP Consultant M edical Virologist, Virus Reference Departm ent, Public Health England, Microbiology Services, Londres, Reino Unido

Parvovirus humanos, incluidos parvovirus B19 y bocaparvovirus humanos

Patricia D. Brown, MD Professor o f Medicine, Department o f Internal Medicine, Division of Infectious Diseases, Wayne State University School o f Medicine; Cor­ porate Vice President of Quality and Patient Safety, Detroit Medical Center, Detroit, Michigan

Infecciones en adictos a drogas por via parenteral

Infecciones causadas por micobacterias no tuberculosas diferentes a Mycobacterium avium-intracellulare

Roberta L. Bruhn, MS, PhD Staff Scientist, Department o f Epidemiology, Blood Systems Research Institute, San Francisco, California

Virus linfotrópico T humano (HTLV)

Amy E. Bryant, PhD Research Career Scientist, Infectious Diseases Section, Veterans Affairs Medical Center, Boise, Idaho

Streptococcus pyogenes

Eileen M. Burd, PhD Associate Professor, Department of Pathology and Laboratory Medicine, Emory University School o f Medicine; Director, Clinical M icrobio­ logy, Emory University Hospital, Atlanta, Georgia

Otros bacilos gramnegativos y gramvariables

Jane C. Burns, MD Professor o f Pediatrics, University o f California San Diego School of Medicine, La Jolla, California

Enfermedad de Kawasaki

Larry M. Bush, MD Affiliated Associate Professor of Medicine, University o f M iami Miller School o f Medicine, JFK Medical Center, Palm Beach County, Flo­ rida; Affiliated Professor o f Medicine, Charles E. Schmidt School of Medicine, Florida Atlantic University, Boca Raton, Florida

Peritonitis y abscesos intraperitoneales

Stephen B. Calderwood, MD Morton N. Swartz, M D, Academy Professor o f Medicine (Microbiology and Immunobiology), Department o f M edicine, Harvard Medical School; Chief, Division o f Infectious Diseases, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts

Síndromes de infección entérica

Luz Elena Cano, PhD Head of Medical and Experimental Mycology Group, Corporación para Investigaciones Biológicas; Titular Professor, M icrobiology School, Universidad de Antioquia, Medellin, Colombia

Paracoccidioidomicosis

Charles C. J. Carpenter, MD Professor o f Medicine, Warren Alpert Medical School o f Brown Uni­ versity; Attending Physician, Division o f Infectious Diseases, Miriam Hospital, Providence, Rhode Island

Otros vibrios patogénicos

Mary T. Caserta, MD Professor of Pediatrics, University o f Rochester School o f Medicine and Dentistry, Rochester, Nueva York

Faringitis; Laringitis aguda

Elio Castagnola, MD Infectious Diseases Unit, Istituto Giannina Gaslini, Génova, Italia

Profilaxis y tratamiento empírico de las infecciones en los pacientes con cáncer

Richard E. Chaisson, MD Professor o f Medicine, Epidemiology, and International Health, Johns Hopkins University School o f Medicine, Baltimore, Maryland

Manifestaciones clínicas generales de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana (incluidos el síndrome retroviral agudo y las enfermedades orales, cutáneas, renales, oculares, metabólicas y cardíacas)

Vil

Lawrence Corey, MD P ro fesso r o f M ed icin e and L ab orato ry M ed icin e, U niversity o f W ashington Sch o ol o f M edicine; President and D irector, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, Washington

Penicilinas e inhibidores de jí-lactamasas; Otros antibióticos jí-lactámicos

Stephen J. Chapman, DM Consultant Physician and Senior Lecturer in Respiratory M edicine, Oxford University Hospitals, Oxford, Reino Unido

Genética humana e infección

James D. Chappell, MD, PhD A ssociate Professor o f Pathology, M icrobiology, and Immunology, Vanderbilt University School of Medicine, Nashville, Tennessee

Biología de los virus y enfermedades virales

Virus del herpes simple

Mackenzie L. Cottrell, PharmD, MS Postdoctoral Fellow, Division o f Pharmacotherapy and Experimental Therapeutics, UNC Eshelman School o f Pharmacy, University of North Carolina, Chapel Hill, North Carolina

Farmacocinética y farmacodinàmica de los fármacos antiinfecciosos

Timothy L. Cover, MD Professor o f M edicine, Professor o f Pathology, M icrobiology and Immunology, Vanderbilt University Medical Center; Veterans Affairs Tennessee Valley Healthcare System, Nashville, Tennessee

Helicobacter pylori y otras especies gástricas de Helicobacter

Lea Ann Chen, MD

Heather L. Cox, PharmD

Instructor, Division of Gastroenterology, NYU Langone School o f Medi­ cine, Nueva York, Nueva York

Assistant Professor o f Medicine and Infectious Diseases, Department o f M edicine, University o f Virginia School o f M edicine; C linical Coordinator, Infectious Diseases, Department o f Pharmacy Services, University o f Virginia Health System, Charlottesville, Virginia

Prebióticos, probióticos y simbióticos

Sharon C-A. Chen, MBBS, PhD Clinical Associate Professor, University of Sydney Faculty o f Medicine, Sydney, New South Wales, Australia; Senior Staff Specialist, Centre for Infectious Diseases and Microbiology, Westmead Hospital, Westmead, New South Wales, Australia

Especies de Nocardia

Linezolid y otras oxazolidinonas

William A. Craig, MD Emeritus Professor of Medicine, Infectious Disease Section, University of Wisconsin School of Medicine and Public Health, Madison, Wisconsin

Cefalosporinas

Anthony W. Chow, MD

Kent B. Crossley, MD, MHA

Professor Emeritus, Department o f Internal Medicine, Division of Infec­ tious Diseases, University o f British Columbia; Honorary Consultant, Department o f Internal Medicine, Division o f Infectious Diseases, Vancouver Hospital, Vancouver, British Columbia, Canadá

Professor, Department o f Medicine, University of M innesota Medical School; Chief of Staff, Minneapolis Veterans Administration Health­ care System, Minneapolis, Minnesota

Infecciones de la cavidad oral, el cuello y la cabeza

Rebecca A. Clark, MD, PhD Professor of Medicine, Louisiana State University Health Science Center; Lead Physician, HIV Outpatient Program, Interim LSU Public Hos­ pital, New Orleans, Louisiana

Infección por el virus de la inmunodeficiencia humana en la mujer

Jeffrey I. Cohen, MD Chief, Laboratory of Infectious Diseases, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, National Institutes o f Health, Bethesda, Maryland

Introducción a los Herpesviridae; Virus herpes humanos de ti­ pos 6 y 7 (exantema súbito); Virus del herpes B

Myron S. Cohen, MD Y ergin -B ates E m inent P rofessor o f M edicine, M icrobiology, and Epidemiology, Director, Institute o f Global Health and Infectious Diseases, University o f North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, North Carolina

El enfermo agudo con fiebre y exantema

Ronit Cohen-Poradosu, MD Infectious Diseases Unit, Tel-Aviv Sourasky Medical Center, Tel-Aviv University Sackler School of Medicine, Tel Aviv, Israel

Infecciones por anaerobios: conceptos generales

Susan E. Cohn, MD, MPH Professor o f M edicine, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, Illinois

Infección por el virus de la inmunodeficiencia humana en la mujer

Mark Connors, MD Chief, HIV-Specific Immunity Section, Laboratory of Immunoregulation, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, Bethesda, Maryland

Inmunología de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

Infecciones en el anciano

Clyde S. Crumpacker II, MD Professor o f Medicine, Harvard Medical School; Attending Physician, Division of Infectious Diseases, Beth Israel Deaconess Medical Center, Boston, Massachusetts

Citomegalovirus (CMV)

James W. Curran, MD, MPH Dean and Professor o f Epidemiology, Rollins School o f Public Health, Em ory University; Co-Director, Emory Center for AIDS Research, Atlanta, Georgia

Epidemiología y prevención del síndrome de inmunodeficiencia adquirida y de la infección por el virus de la inmunodeficien­ cia humana

Bart J. Currie, MBBS, DTM&H Professor in Medicine, Department of Infectious Diseases, Royal Darwin Hospital; Global and Tropical Health Division, Menzies School of Health Research, Darwin, Australia

Burkholderia pseudomallei y Burkholderia mallei: melioidosis y muermo

Erika D'Agata, MD, MPH Associate Professor o f M edicine, Brown University; Departm ent of Medicine, Division o f Infectious Diseases, Rhode Island Hospital, Providence, Rhode Island

Pseudomonas aeruginosa y otras especies de Pseudomonas

Inger K. Damon, MD, PhD Adjunct Clinical Faculty, Department of Medicine, Emory University School o f Medicine; Director, Division of High-Consequence Pathogens and Pathology, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Ortopoxvirus: vaccinia (vacuna antivariólica), viruela, viruela del mono y viruela bovina; Otros poxvirus que infectan al ser humano: parapoxvirus (incluido el virus del orf), molluscum contagiosum y yatapoxvirus

Colaboradores

Henry F. Chambers, MD Professor o f Medicine, Director, UCSF Infectious Diseases Fellowship Training Program, University o f C alifornia San Francisco; Chief, Division of Infectious Diseases, San Francisco General Hospital, San Francisco, California

Colaboradores

v ii i

Rabih O. Darouiche, MD

Carl W. Dieffenbach, PhD

VA Distinguished Service Professor, Departments o f Medicine, Surgery, and Physical Medicine and Rehabilitation, M ichael E. DeBakey VA Medical Center and Baylor College of Medicine, Houston, Texas

Director, Division of AIDS, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland

Infecciones en los pacientes con lesiones medulares

Mecanismos de defensa del huésped innatos (generales o inespecíficos)

Roberta L. DeBiasi, MD

Jules L. Dienstag, MD

A cting Chief, Division o f Pediatric Infectious Diseases, Children’s National Medical Center; Professor o f Pediatrics and Microbiology, Immunology and Tropical Medicine, George Washington University School of Medicine; Principal Investigator, Center for Clinical and Translational Science, Childrens Research Institute, Washington, DC

Dean for M edical Education, Carl W. W alter Professor o f Medicine, Harvard Medical School; Physician, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts

Orthoreovirus y orbivirus; Coltivirus y seadornavirus

George S. Deepe, Jr., MD Professor, Departm ent o f Internal M edicine, Division o f Infectious Diseases, University o f Cincinnati College of Medicine, Cincinnati, Ohio

Histoplasma capsulatum (Histoplasmosis)

Carlos del Rio, MD Professor and Chair, Hubert D epartm ent o f Global Health, Rollins School o f Public Health, Em ory University; C o-D irector, Em ory Center for AIDS Research, Atlanta, Georgia

Epidemiología y prevención del síndrome de inmunodeficiencia adquirida y de la infección por el virus de la inmunodeficien­ cia humana

Antivirales frente a virus de la hepatitis; Hepatitis viral

Yohei Doi, MD, PhD Assistant Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases, Uni­ versity o f Pittsburgh School o f Medicine, Pittsburgh, Pennsylvania

Penicilinas e inhibidores de fS-lactamasas; Otros antibióticos jí-lactámicos

Raphael Dolin, MD Maxwell Finland Professor of Medicine (Microbiology and Molecular Gene­ tics), Harvard Medical School; Attending Physician, Beth Israel Deaconess Medical Center; Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts

Antivirales: principios generales; Otros antivirales (interferones, imiquimod, pleconaril); Vacunas contra la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1; Paramixovirus zoonóticos: virus Nipah, Hendra y Menangle; Norovirus y sapovirus (calicivirus); Astrovirus y picobirnavirus

Andrew S. Delemos, MD

J. Peter Donnelly, PhD

Transplant Hepatologist, Carolinas Healthcare System, Charlotte, North Carolina

Coordinator of Studies in Supportive Care, Department of Haematology, Radboud University Nijmegen Medical Centre, Nijmegen, Países Bajos

Hepatitis vira!

Frank R. DeLeo, PhD Chief, Pathogen-H ost Cell Biology Section, Laboratory o f Human Bacterial Pathogenesis, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland

Fagocitos granulociticos

Infecciones en huéspedes inmunocomprometidos: principios generales

Michael S. Donnenberg, MD Professor of Medicine, Microbiology, and Immunology, University of Maryland School of Medicine, Baltimore, Maryland

Enterobacteriaceae

Gregory P. DeMuri, MD

Gerald R. Donowitz, MD

Associate Professor, University o f W isconsin School o f M edicine and Public Health; Attending Physician, Am erican Fam ily Children’s Hospital, Madison, Wisconsin

Professor o f Medicine and Infectious Diseases/International Health, Department of Medicine, University ofVirginia, Charlottesville, Virginia

Sinusitis

Peter Densen, MD Professor o f Internal Medicine, Division o f Infectious Diseases, Univer­ sity o f Iowa Hospitals and Clinics, Iowa City, Iowa

Complemento y deficiencias

Terence S. Dermody, MD Dorothy Overall Wells Professor o f Pediatrics, Director, Division of Infectious Diseases, Director, Elizabeth B. Lamb Center for Pediatric Research, Director, Vanderbilt Medical Scientist Training Program, Vanderbilt University School of Medicine, Nashville, Tennessee

Biología de los virus y enfermedades virales

Linezolid y otras oxazolidinonas; Neumonía aguda

Philip R. Dormitzer, MD, PhD Head of U.S. Research, Global Head of Virology, Vice President, Novartis Vaccines, Cambridge, Massachusetts

Rotavirus

James M. Drake, MB BCh, MSc Professor o f Surgery, University of Toronto Faculty o f Medicine; Neurosurgeon-in-Chief and Harold Hoffman Shopper’s Drug Mart Chair in Pediatric Neurosurgery, Division o f Neurosurgery, Hospital for Sick Children, Toronto, Ontario, Canadá

Infecciones de las derivaciones y drenajes de líquido cefalo­ rraquídeo

Robín Dewar, PhD

J. Stephen Dumler, MD

Principal Scientist, Leídos Biomedical Research— Frederick, National Cáncer Institute—Frederick, Frederick, Maryland

Professor, Departments o f Pathology and Microbiology and Immuno­ logy, University of Maryland School of Medicine, Baltimore, Maryland

Diagnóstico de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

Rickettsia typhi (tifus murino); Ehrlichia chaffeensis (ehrlichiosis monocitotrópica humana), Anaplasma phagocytophilum (anaplasmosis granulocitotrópica humana) y otros miembros de la familia Anaplasmataceae

James H. Díaz, MD, MPHTM, DrPH Professor o f Public Health and Preventive Medicine, School o f Public Health, Louisiana State University Health Sciences Center, New Orleans, Louisiana

Introducción a las enfermedades ectoparasitarias; Piojos (pedicu­ losis); Sarna; Miasis y tungiasis; Ácaros, incluidos los trombicúlidos; Garrapatas, incluidas las parálisis por garrapatas

J. Stephen Dummer, MD Professor, Departm ents o f M edicine and Surgery, Chief, Transplant Infectious Diseases, Vanderbilt University School of Medicine, Nash­ ville, Tennessee

Factores de riesgo y abordaje de las infecciones en los receptores de trasplantes

IX

Hakan Erdem, MD Department o f Infectious Diseases and Clinical Microbiology, GATA Haydarpasa Training Hospital, Estambul, Turquía

Disentería bacilar: Shigella / Escherichia coli enteroinvasiva

David T. Durack, MB, DPhil Consulting Professor ofM edicine, Duke University School ofMedicine, Durham, North Carolina

Profilaxis de la endocarditis infecciosa

Marlene L. Durand, MD Associate Professor ofM edicine, Harvard Medical School; Physician, Infectious Disease Unit, Massachusetts General Hospital; Director, Infectious Disease Service, Massachusetts Eye and Ear Infirmary, Boston, Massachusetts

Introducción a las infecciones oculares; Endoftalmitis; Uveitis de etiología infecciosa; Infecciones perioculares

Paul H. Edelstein, MD Professor o f Pathology and Laboratory Medicine, University o f Penns­ ylvania Perelman School ofM edicine; Director of Clinical M icrobio­ logy, Pathology and Laboratory Medicine, Hospital of the University o f Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania

Enfermedad de los legionarios y fiebre de Pontiac

Brucelosis (especies de BrucellaJ

Joel D. Ernst, MD Professor, Departments ofM edicine, Pathology, and Microbiology, New York University School ofM edicine, Nueva York, Nueva York

Mycobacterium leprae (lepra)

Peter B. Ernst, DVM, PhD Professor o f Pathology and Director, Comparative Pathology and Medi­ cine, University of California San Diego School ofM edicine, La Jolla, California

Inmunidad de las mucosas

Rick M. Fairhurst, MD, PhD Chief, Malaria Pathogenesis and Human Immunity Unit, Laboratory o f Malaria and Vector Research, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases, Rockville, Maryland

Género Plasmodium (malaria)

Jessica K. Fairley, MD Assistant Professor ofM edicine, Emory University School ofM edicine, The Emory Clinic, Atlanta, Georgia

Cestodos (tenias)

Michael B. Edmond, MD, MPH, MPA

Stanley Falkow, PhD

Richard P. Wenzel Professor of Internal Medicine, Division of Infectious Diseases, Virginia Commonwealth University School o f Medicine; Hospital Epidemiologist, VCU Medical Center, Richmond, Virginia

Robert W. and Vivian K. Cahill Professor, Emeritus, Departments of M icrobiology & Im m unology and M edicine, Stanford University School ofM edicine, Stanford, California

Prevención de infecciones en el ámbito sanitario

Perspectiva molecular de la patogenia microbiana

John E. Edwards, Jr., MD

Ann R. Falsey, MD

Chief, Division of Infectious Diseases, Department ofMedicine, Harbor/ UCLA Medical Center, Torrance, California; Professor ofM edicine, David Geffen School ofM edicine at UCLA, Los Angeles, California

Professor ofMedicine, Infectious Diseases Unit, University o f Rochester School ofM edicine, Rochester, Nueva York

Género Candida

Morven S. Edwards, MD Professor of Pediatrics, Baylor College ofMedicine; Attending Physician, Department o f Pediatrics, Infectious Diseases Section, Texas Chil­ dren’s Hospital, Houston, Texas

Streptococcus agalactiae (estreptococo del grupo B)

Metapneumovirus humano

Anthony S. Fauci, MD Chief, Laboratory o f Immunoregulation, Chief, Immunopathogenesis Section, Laboratory o f Immunoregulation, Director, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases, Bethesda, Maryland

Inmunología de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

George M. Eliopoulos, MD

Thomas Fekete, MD

Professor ofM edicine, Harvard Medical School; Physician, Division of Infectious Diseases, Beth Israel Deaconess Medical Center, Boston, Massachusetts

Professor ofM edicine and Chief, Section o f Infectious Diseases, Temple University School ofM edicine, Philadelphia, Pennsylvania

Principios del tratamiento antiinfeccioso

Otras especies de Bacillus distintas de Bacillus anthracis y géneros relacionados

Richard T. Ellison III, MD

Paul D. Fey, PhD

Professor, Departments ofM edicine and Microbiology & Physiological Systems, Division o f Infectious Diseases, University of Massachusetts Medical School, Worcester, Massachusetts

Professor, Department o f Pathology and Microbiology, University of Nebraska Medical Center, Omaha, Nebraska

Neumonía aguda

Staphylococcus epidermidis y otros estafilococos coagulasanegativos

Timothy P. Endy, MD, MPH

Steven M. Fine, MD, PhD

Professor o f Medicine, Division C hief o f Infectious Diseases, Upstate Medical University, State University of New York, Syracuse, New York

Associate Professor ofM edicine, Division o f Infectious Diseases, Uni­ versity of Rochester Medical Center, Rochester, Nueva York

Flavivirus (dengue, fiebre amarilla, encefalitis japonesa, encefalitis del Nilo Occidental, encefalitis de San Luis, encefalitis transmitida por garrapatas, enfermedad del bosque de Kyasanur, fiebre hemorrágica de Alkhurma, Zika)

N. Cary Engleberg, MD Professor, Departments o f Infectious Diseases and M icrobiology and Immunology, University o f M ichigan Medical School, Ann Arbor, Michigan

Síndrome de fatiga crónica

Virus de la estomatitis vesicular y virus vesiculares relacionados

Daniel W. Fitzgerald, MD Associate Professor ofM edicine, Microbiology, and Immunology, Weill Cornell Medical College, Nueva York, Nueva York

Mycobacterium tuberculosis

Anthony R. Flores, MD, MPH, PhD Assistant Professor, Departm ent o f Pediatrics, Section o f Infectious Diseases, Baylor College ofM edicine, Houston, Texas

Faringitis

Colaboradores

Herbert L. DuPont, MD Professor and Director, Center for Infectious Diseases, University o f Texas School o f Public Health; Chief, Internal M edicine Service, Baylor St. Luke’s M edical C enter; Professor and V ice Chairm an, Department of Medicine, Baylor College ofMedicine, Houston, Texas

Colaboradores

x

Derek Forster, MD

Jeffrey A. Gelfand, MD

Sectio n on Infectiou s D iseases, Wake Forest Sch o ol o f M edicine, W inston-Salem, North Carolina

Clinical Professor o f M edicine, Harvard M edical School; Attending Physician, Infectious Diseases Division, Massachusetts General Hos­ pital, Boston, Massachusetts

Artritis infecciosa de las articulaciones nativas

Vance G. Fowler, Jr., MD, MFIS Professor o f Medicine, Division of Infectious Diseases, Duke University School of Medicine, Durham, North Carolina

Endocarditis e infecciones intravasculares

David O. Freedman, MD Professor of Medicine and Epidemiology, Gorgas Center for Geographic Medicine, Division of Infectious Diseases, University of Alabama at Birmingham School o f Medicine; Director, University o f Alabama at Birmingham Travelers Health Clinic, University o f Alabama at Birmingham Health System, Birmingham, Alabama

Protección del viajero; Infecciones al regreso de viajes

Género Babesia

Steven P. Gelone, PharmD V ice President o f C linical Developm ent, ViroPharm a, Inc., Exton, Pennsylvania

Antibacterianos tópicos

Dale N. Gerding, MD Professor o f M edicine, Loyola University Chicago Stritch School of M edicine, M aywood, Illin ois; Research Physician, D epartm ent o f M edicine, Edward Hines, Jr., Veterans Affairs Hospital, Hines, Illinois

Infección por Clostridium difficile

Arthur M. Friedlander, MD

Anne A. Gershon, MD

Adjunct Professor of Medicine, School o f Medicine, Uniformed Servi­ ces University o f the Health Sciences, Bethesda, Maryland; Senior Scientist, U.S. Army Medical Research Institute of Infectious Diseases, Frederick, Maryland

Professor o f Pediatrics, Columbia University College of Physicians and Surgeons, Nueva York, Nueva York

Bacillus anthracis (carbunco)

John N. Galgiani, MD Professor o f Internal Medicine, Director, Valley Fever Center for Exce­ llence, University o f Arizona College o f M edicine; C hief Medical Officer, Valley Fever Solutions, Tucson, Arizona

Coccidioidomicosis (género CoccidioidesJ

John I. Gallin, MD Director, National Institutes o f Health Clinical Center, National Ins­ titutes of Health, Bethesda, Maryland

Evaluación del paciente con sospecha de inmunodeficiencia

Robert C. Gallo, MD Director, Institute of Human Virology, Professor, Department of Medici­ ne, University o f Maryland School o f Medicine, Baltimore, Maryland

Virus de la inmunodeficiencia humana

Virus de la rubéola; Virus del sarampión

Janet R. Gilsdorf, MD Robert P. Kelch Research Professor o f Pediatrics and Communicable Diseases, University o f Michigan Medical School and C.S. Mott Chil­ dren’s Hospital, Ann Arbor, Michigan

Infecciones en pacientes asplénicos

Ellie J.C. Goldstein, MD Clinical Professor of Medicine, David Geffen School of Medicine at Uni­ versity o f California, Los Angeles, Los Angeles, California; Director, R.M. Alden Research Laboratory, Santa Monica, California

Mordeduras

Fred M. Gordin, MD Professor o f Medicine, George Washington University School of M edi­ cine; Chief, Infectious Diseases, Veterans Affairs M edical Center, Washington, DC

Complejo Mycobacterium avium

Tejal N. Gandhi, MD

Paul S. Graman, MD

Clinical Assistant Professor o f Medicine, Department of Internal Medi­ cine, Division o f Infectious Diseases, University o f Michigan, Ann Arbor, Michigan

Professor o f M edicine, University o f R ochester School o f M edicine and Dentistry; Attending Physician and Clinical Director, Infectious Diseases Division, Strong Memorial Hospital, Rochester, Nueva York

Bartonella, incluida la enfermedad por arañazo de gato

Esofagitis

Wendy S. Garrett, MD, PhD

M. Lindsay Grayson, MD

Assistant Professor, Immunology & Infectious Diseases and Genetic & Complex Diseases, Department o f Medicine, Harvard School of Public Health; Department of Medical Oncology, Dana-Farber Cancer Institute, Boston, Massachusetts

Infectious Diseases Department, Austin Health, Department o f Epide­ miology and Preventive Medicine, Monash University; Department of Medicine, University of Melbourne, Melbourne, Australia

Gangrena gaseosa y otras enfermedades asociadas a Clostridium; Géneros Bacteroides, Prevotella, Porphyromonas y Fusobacterium (y otros bacilos anaerobios gramnegativos destacados desde el punto de vista médico)

Charlotte A. Gaydos, DrPFI, MPFI, MS Professor o f Medicine, Division of Infectious Diseases, Johns Hopkins University School o f M edicine; Emergency Medicine Department and Epidemiology, Population, Family and Reproductive Health, Bloomberg Johns Hopkins School o f Public Health; Director, Interna­ tional Sexually Transmitted Diseases Research Laboratory, Baltimore, Maryland

Chlamydia pneumoniae

Thomas W. Geisbert, PhD Professor, Department o f Microbiology and Immunology, University of Texas Medical Branch, Galveston, Texas

Fiebres hemorrágicas por los virus Marburg y Ébola (filovirus)

Ácido fusidico

Jeffrey Bruce Greene, MD Section Chief, Infectious Diseases, NYU Langone Medical Center, Nueva York, Nueva York

Tratamiento antibiótico parenteral ambulatorio

Patricia M. Griffin, MD Chief, Enteric Diseases Epidemiology Branch, Division o f Foodborne, Waterborne, and Environmental Diseases, National Center for Emer­ ging and Zoonotic Infectious Diseases, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Toxiinfecciones alimentarias

David E. Griffith, MD Professor o f M edicine and W illiam A. and Elizabeth B. M o n crief Distinguished Professor, University o f Texas Health Science Center at Tyler, Tyler, Texas

Antimicobacterianos

XI

Claudia Hawkins, MD, MPH Assistant Professor, Department o f M edicine, Division o f Infectious Diseases, Northwestern University Feinberg School o f Medicine, Chicago, Illinois

Náuseas, vómitos y diarrea no inflamatoria; Enteritis inflamatorias bacterianas

Virus de la hepatitis B y virus de la hepatitis delta

H. Cem Gul, MD

Roderick J. Hay, DM

Department o f Infectious Diseases and Microbiology, Gulhane Military Medical Academy, Ankara, Turquia

Professor o f Cutaneous Infection, Department o f Dermatology (KCH Campus), Kings College London, Londres, Reino Unido

Brucelosis (especies de Brucella)

Dermatofitosis (tiñas) y otras micosis superficiales

David A. Haake, MD

Craig W. Hedberg, PhD

Professor, Departments of Medicine, Urology, and Microbiology, Immu­ nology, & Molecular Genetics, The David Gelfen School o f Medicine at UCLA; Staff Physician, Department of Medicine, Division of Infec­ tious Diseases, The Veterans Affairs Greater Los Angeles Healthcare System, Los Angeles, California

Professor, Division o f Environmental Health Sciences, University of Minnesota School o f Public Health, Minneapolis, Minnesota

Género Leptospira (leptospirosis)

David W. Haas, MD Professor o f Medicine, Pharmacology, Pathology, M icrobiology, and Immunology, Vanderbilt University School o f Medicine, Nashville, Tennessee

Mycobacterium tuberculosis

Charles Haines, MD, PhD Division o f Infectious Diseases, Johns Hopkins University School o f Medicine, Baltimore, Maryland

Manifestaciones gastrointestinales, hepatobiliares y pancreáticas de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

Caroline Breese Hall, MD+ Professor of Pediatrics and Medicine, University o f Rochester School of Medicine and Dentistry, Rochester, Nueva York

Virus respiratorio sincitial

Joelle Hallak, BS, MS Research Assistant, Department o f Ophthalmology and Visual Science, University o f Illinois at Chicago, Chicago, Illinois

Queratitis microbiana

Scott A. Halperin, MD Professor, Departments o f Pediatrics and Microbiology & Immunology, Director, Canadian Center for Vaccinology, Dalhousie University; Head, Pediatric Infectious Diseases, IW K Health Centre, Halifax, Nova Scotia, Canadá

Bordetella pertussis

Margaret R. Hammerschlag, MD Professor o f Pediatrics and M edicine, State University o f New York Downstate College o f Medicine; Director, Division o f Pediatric Infec­ tious Diseases, State University o f New York Downstate M edical Center, Brooklyn, Nueva York

Chlamydia pneumoniae

Rashidul Haque, MD Scientist and Head o f Parasitology Laboratory, Laboratory Sciences Division, International Centre for D iarrhoeal Disease Research, Bangladesh, Dhaka, Bangladesh

Género Entamoeba, incluida la colitis amebiana y el absceso hepático

Jason B. Harris, MD, MPH Assistant Professor o f Pediatrics, Harvard Medical School; Division o f Infectious Diseases, MassGeneral Hospital for Children, Boston, Massachusetts

Fiebre entérica y otras causas de fiebre y síntomas abdominales

Tallecido

Principios epidemiológicos

David K. Henderson, MD Deputy Director for Clinical Care, Clinical Center, National Institutes o f Health, Bethesda, Maryland

Infecciones causadas por dispositivos intravasculares percutáneos; Virus de la inmunodeficiencia humana en el ámbito sanitario; Infecciones nosocomiales causadas por virus herpes

Donald A. Henderson, MD, MPH Professor o f M edicine and Public Health, University o f Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania; Distinguished Scholar, UPM C Center for Biosecurity, Baltimore, Maryland

Bioterrorismo: visión general

Kevin P. High, MD, MS Professor o f Medicine and Chief, Section on Infectious Diseases, Depart­ ment o f Internal Medicine, Wake Forest School of Medicine, WinstonSalem, North Carolina

Nutrición, inmunidad e infección

Adrian V. S. Hill, DPhil, DM Professor of Human Genetics, Wellcome Trust Centre for Human Gene­ tics, University o f Oxford, Oxford, Reino Unido

Genética humana e infección

David R. Hill, MD, DTM&H Professor, Departm ent o f M edical Sciences, Director, Global Public Health, Frank H. Netter M D School o f Medicine, Quinnipiac Uni­ versity, Hamden, Connecticut

Giardia lamblia

Alan R. Hinman, MD, MPH C enter for Vaccine Equity, Task Force for Global Health, Decatur, Georgia

Inmunización

Martin S. Hirsch, MD Professor of Medicine, Harvard Medical School; Professor o f Infectious Diseases and Immunology, Harvard School o f Public Health; Senior Physician, Infectious Diseases Service, Massachusetts General Hos­ pital, Boston, Massachusetts

Tratamiento antirretroviral de la infección por el virus de la inmunodeficiencia

Ai mee Hodowanec, MD Assistant Professor, Department o f M edicine, Division o f Infectious Diseases, Rush University Medical Center, Chicago, Illinois

Tétanos (Clostridium tetani); Botulismo (Clostridium botulinum)

Tobias M. Hohl, MD, PhD Assistant Member, Department o f Medicine, Infectious Disease Ser­ vice, M emorial Sloan Kettering Cancer Center; Head, Laboratory o f Antifungal Immunity, Assistant M em ber (Joint), Im m unology Program, Sloan Kettering Institute; Assistant Professor, Department o f Medicine, Weill Cornell Medical College, Nueva York, Nueva York

Defensa contra la infección mediada por células

Colaboradores

Richard L. Guerrant, MD Professor o f Medicine, Infectious Diseases, and International Health, University o f Virginia School o f Medicine, Charlottesville, Virginia

Colaboradores

Steven M. Holland, MD

Nicole M. lovine, MD, PhD

Chief, Laboratory o f Clinical Infectious Diseases, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases, National Institutes o f Health, Bethesda, Maryland

Assistant Professor of Medicine, Director, Antimicrobial Stewardship Program, Department o f Medicine, Division o f Infectious Diseases and Global M edicine, University o f Florida School o f M edicine, Gainesville, Florida

Evaluación del paciente con sospecha de inmunodeficiencia

Robert S. Holzman, MD Professor Emeritus of Medicine, Department o f Medicine, Division of Infectious Diseases and Immunology, New York University School of Medicine, Nueva York, Nueva York

Mycoplasma pneumoniae y neumonía atípica

Edward W. Hook III, MD Professor and Director, Division o f Infectious Diseases, University of Alabama at Birmingham, Birmingham, Alabama

Treponematosis endémicas

David C. Hooper, MD Associate Chief, Division o f Infectious Diseases, Chief, Infection Con­ trol Unit, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts

Quinolonas

Thomas M. Hooton, MD Professor of Clinical Medicine, Department of Medicine, Clinical Direc­ tor, Division of Infectious Diseases, University of Miami Miller School of Medicine; C hief o f Medicine, M iami Veterans Affairs Healthcare System, Miami, Florida

Infecciones urinarias nosocomiales

Harold W. Horowitz, MD Professor of Medicine, Infectious Diseases and Immunology, Department of Medicine, New York University School of Medicine; Chief o f Service Infectious Diseases, Bellevue Hospital Center, Nueva York, Nueva York

Enfermedad pulmonar obstructiva crónica y exacerbaciones agudas

C. Robert Horsburgh, Jr., MD, MUS Professor o f Epidemiology, Biostatistics, and Medicine, Boston Univer­ sity Schools o f Public Health and Medicine, Boston, Massachusetts

Complejo Mycobacterium avium

Campylobacter jejuni y especies relacionadas

Jonathan R. Iredell, MBBS, PhD Associate Professor, University o f Sydney Faculty o f Medicine, Sydney, New South Wales, Australia; Director, D epartm ent o f Infectious Diseases, Centre for Infectious Diseases and Microbiology, Westmead Hospital, Westmead, New South Wales, Australia

Especies de Nocardia

Michael G. Ison, MD, MS Associate Professor, Divisions o f Infectious Diseases and Organ Trans­ plantation, Northwestern University Feinberg School o f Medicine, Chicago, Illinois

Virus parainfluenza

J. Michael Janda, PhD, D(ABMM) Laboratory Director, Public Health Laboratory, Department o f Public Health, County o f Los Angeles, Downey, California

Capnocytophaga

Edward N. Janoff, MD Professor o f Medicine, Microbiology, and Immunology, Departments of Medicine and Infectious Diseases, University of Colorado Denver, Aurora, Colorado; Director, Mucosal and Vaccine Research Center, Denver Veterans Affairs Medical Center, Denver, Colorado

Streptococcus pneumoniae

Eric C. Johannsen, MD Assistant Professor o f M edicine, University o f W isconsin School of M edicine and Public H ealth; Physician, D ivision o f Infectious Diseases, University o f W isconsin Hospitals and Clinics, Madison, Wisconsin

Virus de Epstein-Barr (mononucleosis infecciosa, neoplasias asociadas al virus de Epstein-Barr y otras enfermedades)

James M. Horton, MD

Angela D. M. Kashuba, PharmD

Chief, Division o f Infectious Diseases, Department o f Internal Medicine, Carolinas Medical Center, Charlotte, North Carolina

John A. and Deborah S. McNeill Jr. Distinguished Professor and Vice Chair for Research and Graduate Education, Division o f Pharm a­ cotherapy and Experimental Therapeutics, UNC Eshelman School o f Pharm acy; Director, UNC C enter for A IDS Research C linical Pharmacology and Analytical Chemistry Core; Adjunct Professor, University o f North Carolina School o f Medicine, Chapel Hill, North Carolina

Antimicrobianos urinarios: nitrofurantoína, fosfomicina y metenamina; Fiebre recurrente causada por especies de Borrelia

Duane R. Hospenthal, MD, PhD Adjunct Professor o f M edicine, Department o f Medicine, Infectious Disease Division, University o f Texas Health Science Center at San Antonio, San Antonio, Texas

Microorganismos causantes de cromoblastomicosis; Microorga­ nismos causantes de micetomas; Hongos poco frecuentes y especies relacionadas

Kevin Hsueh, MD Infectious Diseases Fellow, NYU Langone Medical Center, Nueva York, Nueva York

Tratamiento antibiótico parenteral ambulatorio

James M. Hughes, MD Professor of Medicine (Infectious Diseases) and Public Health (Global Health), School o f M edicine and Rollins School o f Public Health, Emory University, Atlanta, Georgia

Amenazas infecciosas emergentes y reemergentes

Noreen A. Hynes, MD, MPH Associate Professor, Johns Hopkins University Schools o f Medicine and Public Health; Director, Geographic Medicine Center of the Division of Infectious Diseases, Johns Hopkins University School o f Medicine, Baltimore, Maryland

Bioterrorismo: visión general

Farmacocinética y farmacodinámica de los fármacos anti­ infecciosos

Dennis L. Kasper, MD William Ellery Channing Professor o f Medicine, Professor of M icrobio­ logy and Immunology, Department of M icrobiology and Immuno­ logy, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts

Infecciones por anaerobios: conceptos generales

Donald Kaye, MD Professor o f Medicine, Drexel University College o f Medicine, Phila­ delphia, Pennsylvania

Polimixinas (polimixina B y colistina); Infecciones del tracto uri­ nario

Keith S. Kaye, MD, MPH Professor of Medicine, Wayne State University; Corporate Vice President, Quality and Patient Safety, Corporate M edical Director, Infection Prevention, Hospital Epidemiology and Antimicrobial Stewardship, Detroit Medical Center, Detroit, Michigan

Polimixinas (polimixina B y colistina)

x iii

Bettina M. Knoll, MD, PhD Assistant Professor of Medicine, Warren Alpert Medical School of Brown University; Physician, Miriam Hospital and Rhode Island Hospital, Providence, Rhode Island

Virus de Epstein-Barr (mononucleosis infecciosa, neoplasias aso­ ciadas al virus de Epstein-Barr y otras enfermedades); Virus herpes asociado al sarcoma de Kaposi (virus herpes humano de tipo 8)

James W. Kazura, MD Professor of International Health, Center for Global Health and Diseases, Case Western Reserve University School of Medicine, Cleveland, Ohio

Nematodos tisulares (triquinelosis, dracunculosis, filariasis, loasis y oncocercosis)

Jay S. Keystone, MD, MSc (CTM) Professor o f Medicine, University o f Toronto; Senior Staff Physician, Tropical Disease Unit, Toronto General Hospital, Toronto, Canadá

Cyclospora cayetanensis, Cystoisospora (Isospora) belli, Sarcocystis spp.. Balantidium coli y Blastocystis spp.

Rima Khabbaz, MD Deputy Director for Infectious Diseases, Director, Office o f Infectious Diseases, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Amenazas infecciosas emergentes y reemergentes

David A. Khan, MD Professor o f M edicine and Pediatrics, Program Director, Allergy and Immunology Fellowship Program, Departments of Internal Medicine and Pediatrics, University o f Texas Southwestern Medical Center, Dallas, Texas

Alergia a antibióticos

Yury Khudyakov, PhD Division o f V iral H epatitis, N ational C enter for H IV/AIDS, Viral Hepatitis, STD, and T B Prevention, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Virus de la hepatitis A

Rose Kim, MD Associate Professor of Medicine, Division o f Infectious Diseases, Cooper Medical School o f Rowan University, Cooper University Hospital, Camden, New Jersey

Otras bacterias corineformes y rodococos

Charles H. King, MD Professor of International Health, Center for Global Health and Diseases, Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio

Cestodos (tenias)

Louis V. Kirchhoff, MD, MPH Professor o f Internal M edicine, University o f Iowa; Staff Physician, M edical Service, Departm ent o f Veterans Affairs Medical Center, Iowa City, Iowa; Professor o f Medicine, State University o f New York Upstate Medical University, Syracuse, Nueva York

Fármacos en infecciones protozoarias diferentes del paludismo; Género Trypanosoma (tripanosomiasis americana, enfermedad de Chagas): biología de los tripanosomas; Agentes de la tripa­ nosomiasis africana (enfermedad del sueño)

Jerome O. Klein, MD Professor, Department o f Pediatrics, Boston University School of M edi­ cine; Form er Director, Division o f Pediatric Infectious Diseases, Boston Medical Center, Boston, Massachusetts

Otitis externa, otitis media y mastoiditis

Michael Klompas, MD, MPH Associate Professor of Population Medicine, Harvard Medical School and Harvard Pilgrim Health Care Institute; Associate Hospital Epi­ demiologist, Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts

Neumonía nosocomial

Endocarditis sobre válvula protésica

Kirk U. Knowlton, MD Professor o f M edicine, C h ief o f Cardiology, University o f California San Diego School o f Medicine, La Jolla, California

Miocarditis y pericarditis

Jane E. Koehler, MA, MD Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases, University of California San Francisco, San Francisco, California

Bartonella, incluida la enfermedad por arañazo de gato

Stephan A. Kohlhoff, MD Assistant Professor o f Pediatrics and Medicine, State University o f New York Downstate College o f Medicine; Co-Director, Division o f Pedia­ tric Infectious Diseases, State University o f New York Downstate Medical Center, Brooklyn, Nueva York

Chlamydia pneumoniae

Eija Kónónen, DDS, PhD Professor, Institute of Dentistry, University o f Turku, Turku, Finlandia

Cocos anaerobios y bacilos anaerobios grampositivos no formadores de esporas

Dimitrios P. Kontoyiannis, MD Frances King Black Endowed Professor, Department of Infectious Disea­ ses, Deputy Head, Division of Internal Medicine, University of Texas M D Anderson Cancer Center, Houston, Texas

Microorganismos causantes de mucormicosis y entomoftoramicosis

Igor J. Koralnik, MD Professor o f Neurology, Harvard Medical School; Chief, Division of Neuro-Virology, Director, HIV/Neurology Center, Beth Israel Dea­ coness Medical Center, Boston, Massachusetts

Enfermedades neurológicas causadas por el virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 e infecciones oportunistas; Virus JC, BK y otros poliomavirus: leucoencefalopatía multifocal progresiva (LMP)

Poonum S. Korpe, MD Infectious Diseases Fellow, University of Virginia School of Medicine, Charlottesville, Virginia

Introducción a las enfermedades causadas por protozoos

Anita A. Koshy, MD Assistant Professor, Departments o f Neurology and Immunobiology, University o f Arizona, Tucson, Arizona

Amebas de vida libre

Joseph A. Kovacs, MD Sen ior Investigator, Head, A ID S Sectio n, C ritical Care M edicine Department, National Institute o f Health Clinical Center, Bethesda, Maryland

Toxoplasma gondii

Phyllis Kozarsky, MD Professor o f Medicine, Division of Infectious Diseases, Emory University School of Medicine; Medical Director, TravelWell, Emory University Hospital, Atlanta, Georgia

Cyclospora cayetanensis, Cystoisospora (Isospora) belli, Sarcocystis spp.. Balantidium coli y Blastocystis spp.

John Krieger, MD Professor, Department o f Urology, University o f Washington; Chief, Urology Section, Veterans Affairs Puget Sound Health Care System, Seattle, Washington

Prostatitis, epididimitis y orquitis

Colaboradores

Kenneth M. Kaye, MD Associate Professor, Department of Medicine, Harvard Medical School; Attending Physician, Division o f Infectious Diseases, Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts

Colaboradores

x iv

Andrew T. Kroger, MD, MPH

Aldo A. M. Lima, MD, PhD

Medical Officer, National Center for Immunization and Respiratory Diseases, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Professor, Institute o f Biomedicine, federal University of Ceara, fo rta ­ leza, Ceará, Brasil

Inmunización

Enteritis inflamatorias bacterianas

Matthew J. Kuehnert, MD

Ajit P. Li maye, MD

Director, O ffice o f Blood, Organ, and O ther Tissue Safety, Division o f Healthcare Quality Promotion, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Professor, Division o f Allergy and Infectious Diseases, University o f Washington School o f Medicine, Seattle, Washington

Infecciones transmitidas en transfusiones y trasplantes

Nalin M. Kumar, DPhil Professor, Department o f Ophthalmology and Visual Sciences, College of Medicine, University of Illinois at Chicago, Chicago, Illinois

Conjuntivitis microbiana

Merin Elizabeth Kuruvilla, MD Department o f Internal M edicine, Division o f Allergy/Immunology, University o f Texas Southwestern Medical Center, Dallas, Texas

Alergia a antibióticos

Regina C. LaRocque, MD Assistant Professor, Department o f Medicine, Harvard Medical School; Assistant Physician, Division o f Infectious Diseases, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts

Síndromes de infección entérica

James E. Leggett, MD Associate Professor o f Medicine, Oregon Health and Science Univer­ sity; Infectious Diseases Consultant, Medical Education, Providence Portland Medical Center, Portland, Oregon

Aminoglucósidos

Helena Legido-Quigley, MSc, PhD Lecturer in Global Health, London School o f Hygiene and Tropical Medicine, Londres, Reino Unido

Perspectivas globales sobre la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana y el síndrome de inmunodef¡ciencia adquirida

Paul N. Levett, PhD, DSc Assistant Clinical Director, Saskatchewan Disease Control Laboratory, Regina, Saskatchewan, Canadá

Género Leptospira (leptospirosis)

Donald P. Levine, MD Professor o f Medicine, Associate Vice Chair for Continuing Medical Education and Community Affairs, Department o f Medicine, Wayne State University, Detroit, Michigan

Infecciones en adictos a drogas por vía parenteral

Matthew E. Levison, MD Professor o f Public Health, Drexel University School o f Public Health; Adjunct Professor of Medicine, Drexel University College of Medicine, Philadelphia, Pennsylvania

Peritonitis y abscesos intraperitoneales

Alexandra Levitt, PhD Health Scientist, Office o f Infectious Diseases, Centers for Disease Con­ trol and Prevention, Atlanta, Georgia

Amenazas infecciosas emergentes y reemergentes

Russell E. Lewis, PharmD A ssociate Professor, D epartm ent o f M edical Sciences and Surgery, University o f Bologna Infectious Diseases Unit, S. Orsola Malpighi Hospital, Bologna, Italia

Microorganismos causantes de mucormicosis y entomoftoramicosis

W. Conrad Liles, MD, PhD Associate Chair and Professor of Medicine, University o f Washington School of Medicine, Seattle, Washington

Inmunomoduladores

Infecciones en los receptores de trasplantes de órganos sólidos

W. lan Lipkin, MD Director, Center for Infection and Immunity, Mailman School of Public Health, Columbia University, Nueva York, Nueva York

Zoonosis

Nathan Litman, MD Professor o f Pediatrics, Albert Einstein College o f Medicine; Vice Chair, Clinical Affairs, Department o f Pediatrics, Chief, Division o f Pedia­ tric Infectious Diseases, Children’s Hospital at Montefiore, Bronx, Nueva York

Virus de la parotiditis

Bennett Lorber, MD, DSc (Hon) Thomas M. Durant Professor o f Medicine, Professor o f M icrobiology and Immunology, Temple University School o f Medicine, Philadel­ phia, Pennsylvania

Absceso pulmonar bacteriano; Listeria monocytogenes

Ruth Ann Luna, PhD Assistant Professor, Texas Childrens Microbiome Center, Department of Pathology and Immunology, Baylor College of Medicine; Department of Pathology, Texas Children’s Hospital, Houston, Texas

El microbioma humano de localizaciones corporales específicas y sus características biológicas únicas

Conan MacDougall, PharmD, MAS Associate Professor o f Clinical Pharmacy, Department of Clinical Phar­ macy, University o f California San francisco School o f Pharmacy, San francisco, California

Responsabilidad en el uso de los antimicrobianos

Rob Roy MacGregor, MD Professor, Department o f M edicine, Division o f Infectious Diseases, University of Pennsylvania School o f Medicine, Philadelphia, Penn­ sylvania

Corynebacterium diphtheriae (difteria)

Philip A. Mackowiak, MD, MBA Professor and Vice Chairman, Department o f Medicine, University of Maryland School o f Medicine; Chief, Medical Care Clinical Center, Veterans Affairs Maryland Health Care System, Baltimore, Maryland

Regulación de la temperatura y patogenia de la fiebre; Fiebre de origen desconocido

Lawrence C. Madoff, MD Professor o f M edicine, University o f M assachusetts M edical School; Director, Division of Epidemiology and Immunization, Massachusetts Departm ent o f Public Health; Division o f Infectious Disease and Immunology, University of Massachusetts Memorial Medical Center, Worcester, Massachusetts

Infecciones hepáticas y del sistema biliar (absceso hepático, colangitis, colecistitis); Absceso esplénico; Apendicitis; Diverticulitis y tiflitis

Alan J. Magill, MD D irecto r, M alaria, B ill and M elind a G ates fo u n d a tio n , S eattle, Washington

Género Leishmania: leishmaniasis visceral (kala-azar), cutánea y mucosa

XV

Alison Mawle, MD

Professor o f Medicine, Harvard Medical School; Senior Physician, Divi­ sion o f Infectious Disease, Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts

Associate Director for Laboratory Science, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Introducción a las infestaciones por helmintos; Nematodos intes­ tinales (nematelmintos); Tremátodos (esquistosomasy otras espe­ cies hepáticas, intestinales y pulmonares)

Frank Maldarelli, MD, PhD Head, Clinical Retrovirology Section, H IV Drug Resistance Program, National Cancer Institute— Frederick, National Institutes o f Health, Frederick, Maryland

Diagnóstico de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

Lewis Markoff, MD Chief, Laboratory o f Vector-Borne Virus Diseases, Office o f Vaccines, Center for Biologies Evaluation and Research, U.S. Food and Drug Administration, Bethesda, Maryland

Alfavirus

Jeanne M. Marrazzo, MD, MPH Associate Professor o f M edicine, Division o f Allergy and Infectious Diseases, University o f W ashington School o f M edicine, Seattle, Washington

Neisseria gonorrhoeae (gonorrea)

Thomas J. Marrie, MD Dean, Faculty o f Medicine, Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canadá

Coxiella burnetii (fiebre Q)

Thomas Marth, MD Professor o f Internal Medicine, Chief, Division o f Internal Medicine, Krankenhaus Maria Hilf, Daun, Alemania

Enfermedad de Whipple

David H. Martin, MD Harry E. Dascomb, M.D., Professor of Medicine, Department of Internal M edicine, Professor o f Microbiology, Immunology, and Parasito­ logy, Louisiana State U niversity H ealth S cien ces C enter, New Orleans, Louisiana

Micoplasmas genitales: Mycoplasma genitalium. Mycoplasma hominis y género Ureaplasma

Gregory J. Martin, MD Chief, Infectious Diseases—Tropical Medicine, Office of Medical Servi­ ces, U.S. Department o f State, Washington, DC; Associate Professor o f M edicine and Preventive M edicine and Biom etrics, Uniformed Services University of the Health Sciences, Bethesda, Maryland

Bacillus anthracis (carbunco)

Inmunización

Kenneth H. Mayer, MD Professor o f M edicine, Harvard M edical School; Professor, D epart­ ment o f Global Health and Population, Harvard School o f Public Health; Infectious Disease Attending and Director of H IV Prevention Research, Beth Israel Deaconess Medical Center; Medical Research Director, The Fenway Institute, Fenway Health, Boston, Massachusetts

Sulfamidas y trimetoprima

John T. McBride, MD Professor o f Pediatrics, Northeast Ohio Medical University, Rootstown, Ohio; Vice Chair, Department of Pediatrics, Akron Children’s Hos­ pital, Akron, Ohio

Crup en la infancia (laringotraqueobronquitis aguda); Bronquiolitis

James S. McCarthy, MD Professor of Medicine, Division o f Infectious Diseases, Royal Brisbane and Women’s Hospital; Professor o f Medicine, Department o f Infec­ tious Diseases, Queensland Institute of Medical Research, University o f Queensland, Brisbane, Australia

Antipalúdicos; Fármacos en infecciones protozoarias diferentes del paludismo; Antihelmínticos

William M. McCormack, MD Distinguished Teaching Professor o f M edicine and o f Obstetrics and Gynecology, Emeritus, Division o f Infectious Diseases, Department o f Medicine, SUNY Downstate Medical Center, Brooklyn, Nueva York

Uretritis; Vulvovaginitis y cervicitis

Catherine C. McGowan, MD Associate Professor, Department o f Medicine, Division o f Infectious D iseases, Vanderbilt U niversity Sch ool o f M edicine, Nashville, Tennessee

Prostatitis, epididimitis y orquitis

Kenneth McIntosh, MD Professor o f Pediatrics, Harvard M edical School; Senior Physician, Department of Medicine, Children’s Hospital, Boston, Massachusetts

Coronavirus, incluido el síndrome respiratorio agudo grave (SRAG) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (SROM)

Paul S. Mead, MD, MPH Chief, Epidemiology and Surveillance Activity, Bacterial Disease Branch, National Center for Zoonotic, Vector-Borne, and Enteric Diseases, Centers for Disease Control and Prevention, Fort Collins, Colorado

Especies de Yersinia (incluyendo Y. pestisj

Francisco M. Marty, MD

Malgorzata Mikulska, MD

Associate Professor o f M edicine, Departm ent o f M edicine, Harvard M edical School; Brigham and W omen’s Hospital, Boston, M assa­ chusetts

Division of Infectious Diseases, IRCCS AOU San M artino-IST; Depart­ ment of Health Sciences, University o f Genova, Génova, Italia

Fibrosis quistica

Profilaxis y tratamiento empírico de las infecciones en los pacientes con cáncer

Melanie Jane Maslow, MD

Robert F. Miller, MBBS

Professor o f M edicine, Departm ent o f Internal M edicine, New York University School o f Medicine; Chief, Infectious Diseases, Veterans Affairs New York Harbor Healthcare System, Nueva York, Nueva York

Reader in Clinical Infection, H onorary Professor, London School o f Hygiene and Tropical M edicine; H onorary Consultant Physician, Camden Provider Services, Central and North West London NHS Foundation Trust, and at University College London Hospitals, Uni­ versity College London, Londres, Reino Unido

Rifamicinas

Henry Masur, MD Chief, Critical Care M edicine Department, Clinical Center, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland

Tratamiento de las infecciones oportunistas asociadas a la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

Genera Pneumocystis

Samuel I. Miller, MD Professor o f Medicine, Microbiology, Genome Sciences, and Immuno­ logy, Department o f Immunology, University of Washington School o f Medicine, Seattle, Washington

Genera Salmonella

Colaboradores

James H. Maguire, MD, MPH

Colaboradores

XV i

David H. Mitchell, MBBS

Robin Moseley, MAT

C linical Senior Lecturer, University o f Sydney Faculty o f M edicine, Sydney, New South Wales, Australia; Senior Staff Specialist, Centre for Infectious Diseases and Microbiology, Westmead Hospital, Westmead, New South Wales, Australia

Public Health Advisor, Office of Infectious Diseases, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Especies de Nocardia

John F. Modlin, MD Professor o f Pediatrics and Medicine, Chair, Department o f Pediatrics, Senior Advising Dean, Geisel School o f M edicine at Dartm outh; Interim Director, Children’s Hospital at Dartmouth, Lebanon, New Hampshire

Introducción a los enterovirus y parechovirus humanos; Poliovirus; Coxsackievirus, virus ECHO y enterovirus numerados; Parecho­ virus humanos

Rajal K. Mody, MD, MPH Lead, N ational Surveillance Team, Enteric Diseases Epidem iology Branch, Division o f Foodborne, W aterborne, and Environmental Diseases, N ational C enter for Em erging and Zoonotic Diseases, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Toxiinfecciones alimentarias

Robert C. Moellering, Jr., MD+ Shields Warren-Mallinckrodt Professor o f Medical Research, Harvard Medical School; Physician, Division of Infectious Diseases, Beth Israel Deaconess Medical Center, Boston, Massachusetts

Principios del tratamiento antiinfeccioso

Matthew Moffa, DO Physician, Infectious Diseases and Travel Medicine, Georgetown Uni­ versity Hospital, Washington, DC

Tetraciclinas, glicilciclinas y cloranfenicol

Susan Moir, PhD Laboratory o f Immunoregulation, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases, Bethesda, Maryland

Inmunología de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

José G. Montoya, MD Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases and Geographic Medicine, Stanford University School o f Medicine, Stanford, Cali­ fornia

Toxoplasma gondii

Thomas A. Moore, MD Clinical Professor o f Medicine, University of Kansas School o f Medicine at Wichita, Wichita, Kansas

Antihelmínticos

Philippe Moreillon, MD, PhD Professor and Vice Rector for Research, Department o f Fundamental Microbiology, University o f Lausanne, Lausanne, Suiza

Staphylococcus aureus (incluido el síndrome del shock tóxico)

J. Glenn Morris, Jr., MD, MPH&TM Director, Emerging Pathogens Institute, University of Florida; Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases. University o f Florida College o f Medicine, Gainesville, Florida

Enfermedades humanas asociadas a la proliferación de algas nocivas

Caryn Gee Morse, MD, MPH Assistant Clinical Investigator, Critical Care M edicine Departm ent, HIV/AIDS Section, National Institutes o f Health Clinical Center, Bethesda, Maryland

Nutrición, inmunidad e infección

Tallecido

Amenazas infecciosas emergentes y reemergentes

Robert S. Munford, MD Senior Clinician, Laboratory o f Clinical Infectious Diseases, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland

Sepsis, sepsis grave y shock séptico

Edward L. Murphy, MD, MPH Professor, Departments o f Laboratory Medicine andEpidemiology/Biostatistics, University o f California School o f Medicine; Senior Inves­ tigator, Blood Systems Research Institute, San Francisco, California

Virus linfotrópico T humano (HTLV)

Timothy F. Murphy, MD SUN Y Distinguished Professor, Clinical and Translational Research Center, University at Buffalo, State University o f New York, Buffalo, Nueva York

Moraxella catarrhalis, Kingella y otros cocos gramnegativos; Especies de Haemophilus, incluidos H. influenzae y H. ducreyi (chancroide)

Barbara E. Murray, MD J. Ralph Meadows Professor and Director, Division of Infectious Disea­ ses, Department o f Internal Medicine and Department o f M icrobio­ logy and Molecular Genetics, University o f Texas Medical School at Houston, Houston, Texas

Glucopéptidos (vancomicina y teicoplanina), estreptograminas (quinupristina-dalfopristina), lipopéptidos (daptomicina) y lipoglucopéptidos (telavancina); Género Enterococcus, grupo Strep­ tococcus gallolyticus y género Leuconostoc

Clinton K. Murray, MD Chief, Infectious Disease, Brooke Army Medical Center, Fort Sam Hous­ ton, Houston, Texas; Professor o f M edicine, U niform ed Services University o f the Health Sciences, Bethesda, M aryland; C linical Professor o f M edicine and Infectious Diseases, University o f Texas Health Sciences Center, San Antonio, Texas

Quemaduras

Patrick R. Murray, PhD W orldwide D irector, Scientific Affairs, Becton D ickinson, Sparks, Maryland

El clínico y el laboratorio de microbiología

Daniel M. Musher, MD Professor o f Medicine and of Molecular Virology and Microbiology, Dis­ tinguished Service Professor, Baylor College o f Medicine; Infectious Disease Section, Michael E. DeBakey Veterans Affairs Medical Center, Houston, Texas

Streptococcus pneumoniae

Jerod L. Nagel, PharmD Adjunct Clinical Instructor, University o f Michigan, College o f Phar­ macy; Clinical Pharmacist, Infectious Diseases, University of M ichi­ gan Hospitals and Health Systems, Ann Arbor, Michigan

Metronidazol

Esteban C. Nannini, MD Assistant Professor, Division of Infectious Diseases, School o f Medicine, Universidad Nacional de Rosario; Director, Division o f Infectious Diseases and Clinical Research Unit, Sanatorio Británico, Rosario, Argentina

Glucopéptidos (vancomicina y teicoplanina), estreptograminas (quinupristina-dalfopristina), lipopéptidos (daptomicina) y lipoglucopéptidos (telavancina)

Walter A. Orenstein, MD

Fellow, Division o f Cardiology, University o f California San Diego School of Medicine, La Jolla, California

Professor o f Infectious Diseases, Department o f Medicine, Emory Uni­ versity School o f Medicine; Director, Strategic Planning, The Hope Clinic; Director, Em ory Program for Vaccine Policy and Develop­ ment, Atlanta, Georgia

Miocarditis y pericarditis

Theodore E. Nash, MD Head, Gastrointestinal Parasites Section, Laboratory o f Parasitic Disea­ ses, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland

Giardia lamblia; Larva migratoria visceral y otras infestaciones infrecuentes por helmintos

Inmunización

Douglas R. Osmon, MD Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases, Mayo Clinic, Rochester, Minnesota

Osteomielitis

William M. Nauseef, MD

Michael T. Osterholm, PhD, MPH

Professor o f Medicine and Microbiology, Inflammation Program and Department o f Medicine, University o f Iowa Carver College of M edi­ cine; Attending Physician, Iowa City Veterans Affairs Medical Center, Iowa City, Iowa

Professor, Division o f Environmental Health Sciences, University of M innesota School o f Public Health; Adjunct Professor, University o f Minnesota Medical School, Minneapolis, Minnesota

Fagocitos granulociticos

Jennifer L. Nayak, MD Assistant Professor, Department o f Pediatrics, University o f Rochester School o f Medicine and Dentistry, University o f Rochester Medical Center, Rochester, Nueva York

Epiglotitis

Marguerite A. Neill, MD Associate Professor o f M edicine, W arren Alpert M edical School of Brown University, Providence, Rhode Island; Attending Physician, Division o f Infectious Diseases, Memorial Hospital o f Rhode Island, Pawtucket, Rhode Island

Otros vibrios patogénicos

Judith A. O'Donnell, MD Associate Professor o f Clinical Medicine, Division o f Infectious Disea­ ses, Perelman School o f Medicine at the University o f Pennsylvania; Chief, Division o f Infectious Diseases, Hospital Epidemiologist and Director, Department o f Infection Prevention & Control and Health­ care Epidemiology, Penn Presbyterian Medical Center, Philadelphia, Pennsylvania

Antibacterianos tópicos

Christopher A. Ohl, MD Professor o f M edicine, Section on Infectious Diseases, Wake Forest School of Medicine; Medical Director, Center for Antimicrobial Uti­ lization, Stewardship, and Epidemiology, Wake Forest Baptist Medical Center, Winston-Salem, North Carolina

Artritis infecciosa de las articulaciones nativas

Pablo C. Okhuysen, MD Professor, Department o f Infectious Diseases, Infection Control and Employee Health, MD Anderson Cancer Center, Houston, Texas

Sporothrix schenckii

Andrew B. Onderdonk, PhD Professor o f Pathology, Harvard Medical School; Microbiology Labora­ tory, Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts

Gangrena gaseosa y otras enfermedades asociadas a Clostridium; Géneros Bacteroides, Prevotella, Porphyromonas y Fusobacterium (y otros bacilos anaerobios gramnegativos destacados desde el punto de vista médico)

Steven M. Opal, MD Professor o f M edicine, Infectious Disease Division, W arren Alpert Medical School of Brown University, Providence, Rhode Island; Chief, Infectious Disease Division, M em orial Hospital o f Rhode Island, Pawtucket, Rhode Island

Mecanismos moleculares de resistencia antimicrobiana en las bacterias

Principios epidemiológicos

Stephen M. Ostroff, MD Chief Science Officer (Acting), Office of the Chief Scientist, U.S. Food and Drug Administration, Silver Spring, Maryland

Amenazas infecciosas emergentes y reemergentes

Michael N. Oxman, MD Professor o f Medicine and Pathology, University of California San Diego School o f Medicine, La Jolla, California; Staff Physician, Infectious Diseases, Veterans Affairs San Diego Healthcare System, San Diego, California

Miocarditis y pericarditis

Slobodan Paessler, DVM, PhD Professor, Department of Pathology, Director, Preclinical Studies Core, Director, Animal Biosafety Level 3, Galveston National Laboratory, Institute for Human Infections and Immunity, University o f Texas Medical Branch, Galveston, Texas

Coriomeningitis linfocitica, fiebre de Lassa y fiebres hemorrágicas de Sudamérica (arenavirus)

Andrea V. Page, MD, MSc Assistant Professor, Department o f M edicine, University o f Toronto; Staff Physician, Division of Infectious Diseases, Mount Sinai Hospital, Toronto, Ontario, Canadá

Inmunomoduladores

Manjunath P. Pai, PharmD Associate Professor, Department o f Pharmacy Practice, Albany College o f Pharmacy and Health Sciences, Albany, Nueva York

Farmacocinética y farmacodinàmica de los fármacos antiinfecciosos; Tablas farmacológicas de los medicamentos antiinfecciosos

Tara N. Paimore, MD Epidemiologist, National Institutes o f Health Clinical Center; Atten­ ding Physician, Infectious Diseases Consultation Service, Program Director, Infectious Diseases Training Program, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases/National Institutes o f Health, Bethesda, Maryland

Infecciones nosocomiales causadas por virus herpes

Raj Palraj, MBBS In stru ctor o f M edicine, Mayo Clinic College o f M edicine; Senior Associate Consultant, Infectious Diseases, Mayo Clinic, Rochester, Minnesota

Endocarditis sobre válvula protésica

Peter G. Pappas, MD Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases, University of Alabama at Birmingham, Birmingham, Alabama

Neumonía crónica

Colaboradores

Anna Narezkina, MD

Colaboradores

xviii

Mark S. Pasternack, MD

Jennifer A. Philips, MD, PhD

Chief, Pediatric Infectious Disease Unit, Massachusetts General Hos­ pital, Boston, Massachusetts

Assistant Professor, Department o f Infectious Diseases, New York Uni­ versity School o f Medicine, Nueva York, Nueva York

Celulitis, fascitis necrosante e infecciones del tejido subcutáneo; Miositis y mionecrosis; Linfadenitis y linfangitis

Thomas F. Patterson, MD Professor, Department o f M edicine, Division o f Infectious Diseases, University of Texas Health Science Center and South Texas Veterans Health Care System, San Antonio, Texas

Género Aspergillus

Deborah Pavan-Langston, MD Professor, Departm ent o f Ophthalmology, Harvard Medical School; Attending Physician, Massachusetts Eye and Ear Infirmary, Boston, Massachusetts

Conjuntivitis microbiana; Queratitis microbiana

David A. Pegues, MD Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases, Perelman School o f M edicine at the University o f Pennsylvania; M edical Director, Healthcare Epidemiology, Infection Prevention and Control; Antimi­ crobial Management Program, Hospital o f the University o f Penn­ sylvania, Philadelphia, Pennsylvania

Género Salmonella

Robert L. Penn, MD Professor o f M edicine, Infectious Diseases Section, Louisiana State University School o f Medicine in Shreveport; Physician, Infectious Diseases Section, Overton Brooks Veterans Affairs Medical Center, Shreveport, Louisiana

Francisella tularensis (tularemia)

John R. Perfect, MD James B. Duke Professor of Medicine, Chief, Infectious Diseases, Depart­ ment o f Medicine, Duke University Medical Center, Durham, North Carolina

Criptococosis (Cryptococcus neoformans y Cryptococcus gattiij

Introducción a las bacterias y a las enfermedades bacterianas

Julie V. Philley, MD University of Texas Health Science Center at Tyler, Tyler, Texas

Antimicobacterianos

Michael Phillips, MD Associate Professor (Clinical), Associate Director for Clinical Affairs, Division of Infectious Disease and Immunology, New York University School of Medicine; Hospital Epidemiologist and Director of Infection Prevention and Control, NYU Langone Medical Center, Nueva York, Nueva York

Género Acinetobacter

Larry K. Pickering, MD Senior Advisor to the Director, National Center for Immunization and Respiratory Diseases; Executive Secretary, Advisory Committee on Immunization Practices, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Inmunización

Peter Piot, MD, PhD Director and Professor of Global Health, London School of Hygiene and Tropical Medicine, Londres, Reino unido

Perspectivas globales sobre la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana y el síndrome de inmunodeficiencia ad­ quirida

Jason M. Pogue, PharmD Clinical Pharmacist, Infectious Diseases, Sinai Grace Hospital; Detroit Medical Center; Clinical Assistant Professor of Medicine, Wayne State University School o f Medicine, Detroit, Michigan

Polimixinas (polimixina B y colistina)

Aurora Pop-Vicas, MD, MPH

Professor, Department o f M icrobiology and Pediatrics, University of Iowa Carver College of Medicine, Iowa City, Iowa

Assistant Professor o f Medicine, Infectious Disease Division, Warren Alpert Medical School of Brown University, Providence, Rhode Island; Infection Control Officer, Memorial Hospital o f Rhode Island, Paw­ tucket, Rhode Island

Coronavirus, incluido el síndrome respiratorio agudo grave (SRAG) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (SROM)

Mecanismos moleculares de resistencia antimicrobiana en las bacterias

Stanley Perlman, MD, PhD

Brett W. Petersen, MD, MPH

Cynthia Portal-Celhay, MD, PhD

Medical Officer, Poxvirus and Rabies Branch, Division o f High-Consequence Pathogens and Pathology, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Instructor, Departm ent o f Medicine/Infectious Diseases, New York University School o f Medicine, Nueva York, Nueva York

Ortopoxvirus: vaccinia (vacuna antivariólica), viruela, viruela del mono y viruela bovina; Otros poxvirus que infectan al ser humano: parapoxvirus (incluido el virus del orf), molluscum contagiosum y yatapoxvirus

Phillip K. Peterson, MD Professor o f Medicine, Director, International Medical Education and Research, University o f M innesota M edical School, M inneapolis, Minnesota

Infecciones en el anciano

William A. Petri, Jr., MD, PhD Wade Hampton Frost Professor o f Epidemiology, University o f Virginia; Chief, Division o f Infectious Disease and International Health, Uni­ versity o f Virginia Health System, Charlottesville, Virginia

Introducción a las enfermedades causadas por protozoos; Género Entamoeba, incluida la colitis amebiana y el absceso hepático

Cathy A. Petti, MD CEO, HealthSpring Global, Inc., Bradenton, Florida

Grupo Streptococcus anginosus

Rifamicinas

John H. Powers III, MD A sso ciate C lin ica l P rofessor, D ep artm en t o f M ed icin e, G eorge W ashington U niversity S ch o ol o f M edicine, W ashington, DC; Senior Medical Scientist, Division o f Clinical Research, Leidos Bio­ medical Research in support o f National Institute o f Allergy and In­ fectious Diseases, National Institutes o f Health, Bethesda, Maryland

Diseño e interpretación de los estudios clínicos sobre enfermedades infecciosas

Richard N. Price, MD Professor, Global Health Division, Menzies School o f Health Research, Darwin, Australia; Professor, Centre for Tropical Medicine, Nuffield Departm ent o f C linical M edicine, University o f Oxford, Oxford, Reino Unido

Antipalúdicos

Yok-Ai Que, MD, PhD Instructor and Researcher, University o f Lausanne School o f Medicine; Attending Physician, Department o f Critical Care Medicine, Centre Hospitalier Universitaire Vaudois Lausanne, Lausanne, Suiza

Staphylococcus aureus (incluido el síndrome del shock tóxico)

X IX

Elizabeth G. Rhee, MD

Professor, Departments of Medicine, Pediatrics, Immunology, Genetics & Developmental Biology, and Molecular Biology and Biophysics, University of Connecticut Health Center, Farmington, Connecticut; Senior Scientific Advisor, Connecticut Childrens Medical Center, Hartford, Connecticut

Director, Clinical Research, Departm ent o f C linical Pharmacology, M erck Research Laboratories, Kenilworth, New Jersey

Sífilis (Treponema pallidum)

Sanjay Ram, MBBS Associate Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases and Immunology, University of Massachusetts Medical Center, Worcester, Massachusetts

Complemento y deficiencias

Adenovirus

Norbert J. Roberts, Jr., MD Professor Emeritus, Department o f Internal Medicine, Division of Infec­ tious Diseases, University o f Texas Medical Branch, Galveston, Texas; Adjunct Professor, Department ofM edicine, Division o f Infectious Diseases and Immunology, New York University School ofM edicine, Nueva York, Nueva York

Oxigenoterapia hiperbárica

Didier Raoult, MD, PhD

José R. Romero, MD

Professor and President, Aix M arseille Université; Director, Clinical Microbiology Laboratory for the University Hospitals; Founder, WHO Collaborative Center; President, Université de la M editeranee in Marseille, Marsella, Francia

Horace C. Cabe Professor o f Infectious Diseases, Department o f Pedia­ trics, University of Arkansas for Medical Sciences; Director, Pediatric Infectious Diseases Section, Department of Pediatrics, Arkansas Chil­ drens Hospital; Director, Clinical Trials Research, Arkansas Childrens Hospital Research Institute, Little Rock, Arkansas

Introducción a las rickettsiosis, las ehrlichiosis y las anaplasmosis; Rickettsia akari (rickettsiosis pustulosa o viruela rickettsiósica); Coxiella burnetii (fiebre Q); Orientia tsutsugamushi (tifus de los matorrales)

Introducción a los enterovirus y parechovirus humanos; Poliovirus; Coxsackievirus, virus ECHO y enterovirus numerados; Parecho­ virus humanos

Jonathan I. Ravdin, MD

Alan L. Rothman, MD

Milwaukee, Wisconsin

Research Professor, Institute for Im m unology and Inform atics and D epartm ent o f Cell and M olecular Biology, University o f Rhode Island, Providence, Rhode Island

Introducción a las enfermedades causadas por protozoos

Stuart C. Ray, MD Professor ofMedicine, Department of Medicine, Division of Infectious Disea­ ses, Johns Hopkins University School ofMedicine, Baltimore, Maryland

Hepatitis C

Flavivirus (dengue, fiebre amarilla, encefalitis japonesa, encefalitis del Nilo Occidental, encefalitis de San Luis, encefalitis transmitida por garrapatas, enfermedad del bosque de Kyasanur, fiebre hemorrágica de Alkhurma, Zika)

Annette C. Reboli, MD

Craig R. Roy, PhD

Founding Vice Dean, Professor o fM ed icin e, Division o f Infectious Diseases, Cooper Medical School of Rowan University, Cooper Uni­ versity Hospital, Camden, New Jersey

Professor, Department o f Microbial Pathogenesis, Yale University School ofM edicine, New Haven, Connecticut

Otras bacterias corineformes y rodococos; Erysipelothrix rhusiopathiae

Marvin S. Reitz, Jr., PhD Professor, Institute o f Human Virology, University o f Maryland School ofM edicine, Baltimore, Maryland

Virus de la inmunodeficiencia humana

David A. Reiman, MD Thomas C. and Joan M. Merigan Professor, Departments ofM edicine and M icrobiology & Immunology, Stanford University School o f Medicine, Stanford, California; Chief o f Infectious Diseases, Veterans Affairs Palo Alto Health Care System, Palo Alto, California

Perspectiva molecular de la patogenia microbiana

Cybèle A. Renault, MD, DTM&H Clinical Assistant Professor, Department o f Internal Medicine, Divi­ sion o f Infectious Diseases, Stanford University School ofM edicine, Stanford, California; Attending Physician, Veterans Affairs Palo Alto Health Care, Palo Alto, California

Mycobacterium leprae (lepra)

Angela Restrepo, MSc, PhD Senior Researcher, Medical and Experimental Mycology Unit, Corpora­ ción para Investigaciones Biológicas, Medellin, Antioquia, Colombia

Paracoccidioidomicosis

Enfermedad de los legionarios y fiebre de Pontiac

Kathryn L. Ruoff, PhD Associate Professor of Pathology, Geisel School ofM edicine, Hanover, New Hampshire; Associate Director, Clinical Microbiology Laboratory, Dartmouth-Hitchcock Medical Center, Lebanon, New Hampshire

Clasificación de los estreptococos

Mark E. Rupp, MD Professor and Chief, Infectious Diseases, University of Nebraska Medical Center; Medical Director, Infection Control and Epidemiology, The Nebraska Medical Center, Omaha, Nebraska

Mediastinitis; Staphylococcus epidermidis y otros estafilococos coagu lasa-negativos

Charles E. Rupprecht, VMD, PhD Research Coordinator at Global Alliance for Rabies Control, Atlanta, Georgia; Professor, Ross University School o f Veterinary Medicine, Basseterre St. Kitts, West Indies

Rabia (rabdovirus)

Thomas A. Russo, MD, CM Professor ofM edicine and Microbiology, Division of Infectious Disea­ ses, State University o f New York at Buffalo School ofM edicine and Biomedical Sciences; Staff Physician, Veterans Affairs Western New York Health Care System, Buffalo, Nueva York

Microorganismos causantes de actinomicosis

John H. Rex, MD

William A. Rutala, MS, PhD, MPH

A djunct Professor o fM ed icin e, D epartm ent o f Internal M edicine, Division o f Infectious Diseases, Center for the Study o f Emerging and Reem erging Pathogens, University o f Texas M edical School, Houston, Texas; Head of Infection, Global Medicines Development, AstraZeneca Pharmaceuticals, Waltham, Massachusetts

Professor ofM edicine, Director, Statewide Program for Infection Con­ trol and Epidemiology, University o f North Carolina at Chapel Hill School ofM edicine; Director, Hospital Epidemiology, Occupational Health and Safety, University o f North Carolina Health Care, Chapel Hill, North Carolina

Fármacos activos contra hongos, Pneumocystis y Microsporidia; Sporothrix schenckii

El enfermo agudo con fiebre y exantema; Desinfección, esterili­ zación y control de los residuos hospitalarios

Colaboradores

Justin D. Radolf, MD

Colaboradores

xx

Edward T. Ryan, MD

Arme Schuchat, MD (RADM USPHS)

Professor o f Medicine, Harvard Medical School; Professor o f Im m u­ nology and Infectious Diseases, Harvard School o f Public Health; Director, Tropical Medicine, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts

Assistant Surgeon General, United States Public Health Service; Director, National Center for Immunization and Respiratory Diseases, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia

Fiebre entérica y otras causas de fiebre y síntomas abdominales; Vibrio cholerae

Amar Safdar, MD, MBBS Associate Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases and Immunology, New York University School o f M edicine; Director, Transplant Infectious Diseases, Department o f Medicine, NYU Langone Medical Center, Nueva York, Nueva York

Antibacterianos singulares; Antibacterianos tópicos; Stenotrophomonas maltophilia y Burkholderia cepacia

Mohammad M. Sajadi, MD Assistant Professor o f Medicine, Institute of Human Virology, University o f M aryland School o f M edicine; S taff Physician, Departm ent o f M edicine, Baltim ore Veterans Affairs M edical Center, Baltimore, Maryland

Regulación de la temperatura y patogenia de la fiebre

Juan C. Salazar, MD, MPH Professor and Chairman, Department o f Pediatrics, University of Con­ necticut School o f Medicine, Farmington, Connecticut; Physician-inChief, Head of Division of Pediatric Infectious Diseases and Immuno­ logy, Connecticut Children’s Medical Center, Hartford, Connecticut

Sífilis (Treponema pallidum)

Juan Carlos Sarria, MD Professor of Medicine, Department of Internal Medicine, Division of Infec­ tious Diseases, University of Texas Medical Branch, Galveston, Texas

Oxigenoterapia hiperbárica

Maria C. Savoia, MD Dean for Medical Education, Professor of Medicine, University o f Cali­ fornia San Diego School o f Medicine, La Jolla, California

Miocarditis y pericarditis

Paul E. Sax, MD Professor of Medicine, Harvard Medical School; Clinical Director, Divi­ sion o f Infectious Diseases and Human Im m unodeficiency Virus Program, Brigham and Womens Hospital, Boston, Massachusetts

Manifestaciones pulmonares de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

Amenazas infecciosas emergentes y reemergentes

Jane R. Schwebke, MD Professor o f M edicine, M edicine/Infectious Diseases, University of Alabama at Birmingham, Birmingham, Alabama

Trichomonas vaginalis

Cynthia L. Sears, MD Professor o f Medicine, Divisions o f Infectious Diseases and Gastroen­ terology, Johns Hopkins University School o f Medicine, Baltimore, Maryland

Prebióticos, probióticos y simbióticos

Leopoldo N. Segal, MD Assistant Professor, Departm ent o f M edicine, New York University School of Medicine, Nueva York, Nueva York

Enfermedad pulmonar obstructiva crónica y exacerbaciones agudas

Parham Sendi, MD Consultant and Lecturer, Basel University Medical Clinic, Liestal, Swit­ zerland; Department of Infectious Diseases, University Hospital and Institute for Infectious Diseases, University o f Bern, Bern, Suiza

Infecciones asociadas a implantes ortopédicos

Kent A. Sepkowitz, MD Deputy Physician-in-Chief, Quality and Safety, M emorial Sloan Ket­ tering Cancer Center; Professor of Medicine, Weill Cornell Medical College, Nueva York, Nueva York

Hepatitis nosocomial

Edward J. Septimus, MD C linical Professor, D epartm ent o f Internal M edicine, Texas A&M Health Science Center, Houston, Texas; Medical Director, Infection Prevention and Epidemiology, Clinical Services Group, HCA, Inc., Nashville, Tennessee

Derrame pleural y empiema

Alexey Seregin, PhD Research Scientist, Department o f Pathology, University o f Texas M edi­ cal Branch, Galveston, Texas

Coriomeningitis linfocítica, fiebre de Lassa y fiebres hemorrágicas de Sudamérica (arenavirus)

W. Michael Scheld, MD

Stanford T. Shulman, MD

Gerald L. M andell-Bayer Professor o f Infectious Diseases, Professor o f M edicine, University o f Virginia School o f M edicine; C linical Professor o f Neurosurgery, Director, Pfizer Initiative in International Health, University o f Virginia Health System, Charlottesville, Virginia

Virginia H. Rogers Professor o f Pediatric Infectious Diseases, N orth­ western University Feinberg School of Medicine; Chief, Division of Infectious Diseases, Department of Pediatrics, Ann & Robert H. Lurie Children’s Hospital of Chicago, Chicago, Illinois

Endocarditis e infecciones intravasculares; Meningitis aguda

Joshua T. Schiffer, MD, MSc Assistant Professor, Department of Medicine, University of Washington; Assistant Member, Vaccine and Infectious Diseases Division, Clinical Research Division, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, Washington

Virus del herpes simple

Secuelas postestreptocócicas no supurativas: fiebre reumática y glomerulonefritis

George K. Siberry, MD, MPH Medical Officer, Maternal and Pediatric Infectious Disease Branch, Euni­ ce Kennedy Shriver National Institute o f Child Health and Human Development, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland

Infección por el virus de la inmunodeficiencia humana en los niños

David Schlossberg, MD

Omar K. Siddiqi, MD

Professor, Department o f Medicine, Temple University School o f M edi­ cine; Medical Director, Tuberculosis Control Program, Philadelphia Department o f Public Health, Philadelphia, Pennsylvania

Clinical Instructor, Department o f Neurology, Beth Israel Deaconess Medical Center, Boston, Massachusetts; Honorary Lecturer, Depart­ ment Medicine, University o f Zambia School o f Medicine, Lusaka, Zambia

Psitacosis (debida a Chlamydia psittacij

Thomas Schneider, MD, PhD Professor of Infectious Diseases, Charité University Hospital, Benjamin Franklin Campus, Berlin, Alemania

Enfermedad de Whipple

Enfermedades neurológicas causadas por el virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 e infecciones oportunistas

XXI

David E. Soper, MD Professor and Vice Chairman, Department of Obstetrics and Gynecology, Medical University of South Carolina, Charleston, South Carolina

Infecciones hepáticas y del sistema biliar (absceso hepático, colangitis, colecistitis); Apendicitis; Diverticulitis y tiflitis

Michael S. Simberkoff, MD Professor of Medicine, Department o f Medicine, Division o f Infectious Diseases and Immunology, New York University School of Medicine, Nueva York, Nueva York

Mycoplasma pneumoniae y neumonía atípica

Francesco R. Simonetti, MD Guest Researcher, H IV Drug Resistance Program, National Cancer Ins­ titute— Frederick, National Institutes of Health, Frederick, Maryland

Diagnóstico de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

Kamaljit Singh, MD, D(ABMM) Associate Professor, Departm ents o f M edicine and Pathology, Rush University Medical Center, Chicago, Illinois

Rabia (rabdovirus)

Nina Singh, MD Professor of Medicine, Department o f Medicine, Division o f Infectious Diseases, University o f Pittsburgh and VA Pittsburgh Healthcare System, Pittsburgh, Pennsylvania

Infecciones en los receptores de trasplantes de órganos sólidos

Infecciones de la pelvis femenina

Tania C. Sorrell, AM, MD, MBBS Professor and Director, Marie Bashir Institute for Infectious Diseases and Biosecurity, University of Sydney, Sydney, New South Wales, Aus­ tralia; Director, Centre for Infectious Diseases and Microbiology and Service Director, Infectious Diseases and Sexual Health, Westmead, New South Wales, Australia

Especies de Nocardia

James M. Steckelberg, MD Professor of Medicine, Consultant, Division of Infectious Diseases, Mayo Clinic, Rochester, Minnesota

Osteomielitis

Allen C. Steere, MD Professor o f Medicine, Harvard Medical School, Harvard University; Director, Translational Research in Rheumatology, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts

Enfermedad de Lyme (borreliosis de Lyme) por Borrelia burgdorferi

Neal H. Steigbigel, MD Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases and Immunology, New York University School o f M edicine; Staff Physician, Medical Service, Infectious Diseases Section, New York Veterans Affairs Medical Center, Nueva York, Nueva York

Macrólidos, clindamicina y cetólidos

Upinder Singh, MD

James P. Steinberg, MD

Associate Professor o f Medicine, Departments o f Infectious Diseases and M icrobiology & Immunology, Stanford School o f M edicine, Stanford, California

Professor o f Medicine, Division of Infectious Diseases, Emory University School of Medicine; Chief Medical Officer, Emory University Hospital Midtown, Atlanta, Georgia

Amebas de vida libre

Otros bacilos gramnegativos y gramvariables

Scott W. Sinner, MD

David S. Stephens, MD

Hyperbaric Medical Director, Mercy-Clermont Hospital, Batavia, Ohio

Stephen W. Schwarzmann Distinguished Professor o f Medicine, Chair, Department of Medicine, Emory University School o f Medicine; Vice President for Research, Robert W. W oodruff Health Sciences Center, Emory University, Atlanta, Georgia

Estreptococos viridans, estreptococos nutricionalmente variables, estreptococos de los grupos CyG, y otros microorganismos rela­ cionados

Sumathi Sivapalasingam, MD Assistant Professor, Department o f M edicine, Division o f Infectious Diseases and Immunology, New York University School of Medicine, Nueva York, Nueva York

Macrólidos, clindamicina y cetólidos

Leonard N. Slater, MD Professor o f Infectious Diseases, Departm ent o f Internal M edicine, College o f M edicine, U niversity o f O klahom a, O klahom a City, Oklahoma

Bartonella, incluida la enfermedad por arañazo de gato

A. George Smulian, MB BCh, MSc A ssociate Professor, University o f C incinnati College o f M edicine; Chief, Infectious Disease Section, Veterans Affairs Cincinnati Medical Center, Cincinnati, Ohio

Género Pneumocystis

Jack D. Sobel, MD Professor o f M edicine, Division o f Infectious Diseases, Wayne State University School o f Medicine, Detroit, Michigan

Infecciones del tracto urinario

Neisseria meningitidis

Timothy R. Sterling, MD Professor o f M edicine, Division o f Infectious Diseases, Vanderbilt University School o f Medicine, Nashville, Tennessee

Manifestaciones clínicas generales de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana (incluidos el síndrome retroviral agudo y las enfermedades orales, cutáneas, renales, oculares, metabólicas y cardíacas); Mycobacterium tuberculosis

David A. Stevens, MD Professor o f Medicine, Stanford University, Stanford, California; Hos­ pital Epidemiologist, Santa Clara Valley Medical Center; President, California Institute for M edical Research; Principal Investigator, Infectious Diseases Research Laboratory, California Institute for Medical Research, San Jose, California

Fármacos activos contra hongos, Pneumocystis y Microsporidia

Dennis L. Stevens, MD, PhD Associate Chief o f Staff, Research and Development Service, Veterans Affairs Medical Center, Boise, Idaho; Professor of Medicine Depart­ ment of Medicine, University o f Washington, Seattle, Washington

Streptococcus pyogenes

M. Rizwan Sohail, MD

Jacob Strahilevitz, MD

Associate Professor o f Medicine, Divisions o f Infectious Diseases and Cardiovascular Diseases, D epartm ent o f M edicine, Mayo Clinic College of Medicine, Rochester, Minnesota

Senior Lecturer in Clinical Microbiology, Hebrew University; Attending Physician, Clinical Microbiology and Infectious Diseases, Hadassah Medical Center, Jerusalem, Israel

Infecciones de los dispositivos cardiovasculares no valvulares

Quinolonas

Colaboradores

Costi D. Sifri, MD Associate Professor o f Medicine, Division o f Infectious Diseases and International Health, University o f Virginia School o f M edicine; Attending Physician, Department o f Medicine, University o f Virginia Health System, Charlottesville, Virginia

Colaboradores

X X II

Charles W. Stratton IV, MD

Stephen J. Thomas, MD

Associate Professor o f Pathology and Medicine, Vanderbilt University School o f M edicine; Director, C linical M icrobiology Laboratory, Vanderbilt University Medical Center, Nashville, Tennessee

Director, Viral Diseases Branch, Walter Reed Army Institute o f Research, Silver Spring, Maryland

Grupo Streptococcus anginosus

Anthony F. Suffredini, MD Senior Investigator, Critical Care Medicine Department, Clinical Center, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland

Sepsis, sepsis grave y shock séptico

Kathryn N. Suh, MD, MSc Associate Professor o f M edicine, University o f Ottawa; Division of Infectious Diseases, The Ottawa Hospital, Ottawa, Canada

Cyclospora cayetanensis, Cystoisospora (Isospora) belli, Sarcocystis spp.. Balantidium coli y Blastocystis spp.

Mark S. Sulkowski, MD Professor o f Medicine, Medical Director, Viral Hepatitis Center Divi­ sions of Infectious Diseases and Gastroenterology/Hepatology, Johns Hopkins University School o f Medicine, Baltimore, Maryland

Manifestaciones gastrointestinales, hepatobiliares y pancreáticas de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana

Morton N. Swartz, MD+ Associate Firm Chief, Infectious Diseases Unit, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts

Celulitis, fascitis necrosante e infecciones del tejido subcutáneo; Miositis y mionecrosis; Linfadenitis y linfangitis

Thomas R. Talbot, MD, MPH Associate Professor of Medicine and Health Policy, Vanderbilt Univer­ sity School o f Medicine; C hief Hospital Epidemiologist, Vanderbilt University Medical Center, Nashville, Tennessee

Infecciones de las heridas quirúrgicas y profilaxis antimicrobiana

C. Sabrina Tan, MD Assistant Professor of Medicine, Harvard Medical School, Beth Israel Deaconess Medical Center, Boston, Massachusetts

Virus JC, BK y otros poliomavirus: leucoencefalopatía multifocal progresiva (LMP)

Ming Tan, MD Professor o f Medicine, Microbiology and Molecular Genetics, University of California at Irvine School o f Medicine, Irvine, California

Chlamydia trachomatis (tracoma, infecciones genitales, infecciones perinatales y linfogranuloma venéreo)

Chloe Lynne Thio, MD Associate Professor o f M edicine, Departm ent o f Internal M edicine, Division o f Infectious Diseases, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland

Virus de la hepatitis B y virus de la hepatitis delta

David L. Thomas, MD, MPH Professor of Medicine, Director, Division of Infectious Diseases, Johns Hopkins University School o f Medicine, Baltimore, Maryland

Hepatitis C

Lora D. Thomas, MD, MPH Assistant Professor o f Medicine, Vanderbilt University School o f M edi­ cine, Nashville, Tennessee

Factores de riesgo y abordaje de las infecciones en los receptores de trasplantes

Flavivirus (dengue, fiebre amarilla, encefalitis japonesa, encefalitis del Nilo Occidental, encefalitis de San Luis, encefalitis transmitida por garrapatas, enfermedad del bosque de Kyasanur, fiebre hemorrágica de Alkhurma, Zika)

Anna R. Thorner, MD Assistant C linical Professor o f M edicine, Departm ent o f M edicine, Harvard Medical School; Associate Physician, Division o f Infectious Disease, Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts

Paramixovirus zoonóticos: virus Nipah, Hendra y Menangle

Angela María Tobón, MD Director, Chronic Infectious Diseases Unit, Departm ent o f Internal Medicine, Corporación para Investigaciones Biológicas, Medellin, Colombia

Paracoccidioidomicosis

Edmund C. Tramont, MD Associate Director, Special Projects, Division o f C linical Research, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases, National Ins­ titutes of Health, Bethesda, Maryland

Mecanismos de defensa del huésped innatos (generales o inespecí­ ficos); Sífilis (Treponema pallidum)

John J. Treanor, MD Chief, Division of Infectious Diseases, Department ofM edicine, Univer­ sity o f Rochester Medical Center, Rochester, Nueva York

Virus de la gripe (incluidas gripes aviar y porcina); Norovirus y sapovirus (calicivirus); Astrovirus y picobirnavirus

Jason Trubiano, MD Infectious Diseases Department, Austin Health, Melbourne, Australia

Ácido fusidico

Athe M. N. Tsibris, MD, MS A ssistant P rofessor in M edicine, D ivision o f Infectiou s D iseases, Harvard Medical School; Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts

Tratamiento antirretroviral de la infección por el virus de la inmu­ nodeficiencia

Allan R. Tunkel, MD, PhD, MACP Professor ofM edicine, Associate Dean for Medical Education, Warren Alpert Medical School of Brown University, Providence, Rhode Island

Enfoque del paciente con una infección del sistema nervioso central; Meningitis aguda; Absceso cerebral; Empiema subdural, absceso epidural y tromboflebitis intracraneal supurativa; Infec­ ciones de las derivaciones y drenajes de líquido cefalorraquídeo; Estreptococos viridans, estreptococos nutricionalmente varia­ bles, estreptococos de los grupos C y G, y otros microorganis­ mos relacionados

Ronald B. Turner, MD Professor o f Pediatrics, University o f Virginia School o fM ed icin e, Charlottesville, Virginia

Resfriado común; Rinovirus

Kenneth L. Tyler, MD Reuler-Lewin Family Professor of Neurology and Professor ofM edicine and Microbiology, University o f Colorado Denver School o fM ed i­ cine, Aurora, Colorado; Chief, Neurology Service, Denver Veterans Affairs Medical Center, Denver, Colorado

Encefalitis; Orthoreovirus y orbivirus; Coltivirus y seadornavirus; Priones y enfermedades priónicas del sistema nervioso central (enfermedades neurodegenerativas transmisibles)

Tallecido

Edward E. Walsh, MD

Assistant Professor o f Pediatrics, Departm ent o f M edicine, Harvard Medical School; Boston Children’s Hospital, Boston, Massachusetts

Professor o f Medicine, Department of Infectious Diseases, University of Rochester School o f Medicine and Dentistry, Rochester, Nueva York

Fibrosis quistica

Bronquitis aguda; Virus respiratorio sincitial

Diederik van de Beek, MD, PhD

Stephen R. Walsh, MD

Professor, Department of Neurology, Center o f Infection and Immunity A m sterdam (C IN IM A ), A cadem ic M edical C enter, U niversity o f Amsterdam, Amsterdam, Países Bajos

Assistant Professor o f Medicine, Harvard Medical School; Beth Israel Deaconess Medical Center, Boston, Massachusetts

Meningitis aguda

Walter J. F. M. van der Velden, MD, PhD Department o f Haematology, Radboud University Nijmegen Medical Centre, Nijmegen, Países Bajos

Infecciones en huéspedes inmunocomprometidos: principios ge­ nerales

Edouard G. Vannier, PharmD, PhD Assistant Professor of Medicine, Division o f Geographic Medicine and Infectious Diseases, Tufts Medical Center and Tufts University School o f Medicine, Boston, Massachusetts

Género Babesia

Trevor C. Van Schooneveld, MD Assistant Professor o f Infectious Diseases, D epartm ent o f Internal Medicine, University o f Nebraska Medical Center, Omaha, Nebraska

Mediastinitis

James Versalovic, MD, PhD

Virus de la hepatitis E

Peter D. Walzer, MD, MSc Em eritus Professor o f M edicine, University o f C incinnati; Retired Associate Chief of Staff for Research, Cincinnati VA Medical Center, Cincinnati, Ohio

Genera Pneumocystis

Christine A. Wanke, MD Professor, Department o f Medicine, Associate Chair, Department of Public Health and Com munity M edicine, Tufts University School o f Medicine, Boston, Massachusetts

Esprue tropical: enteropatia

Cirle A. Warren, MD Assistant Professor, Infectious Diseases and International Health, Uni­ versity of Virginia School of Medicine, Charlottesville, Virginia

Enteritis inflamatorias bacterianas

Ronald G. Washburn, MD

M ilton J. Finegold Professor, Texas Children’s M icrobiom e Center, Department o f Pathology and Immunology, Baylor College o f M edi­ cine; Department o f Pathology, Texas Children’s Hospital, Houston, Texas

A ssociate C h ie f o f S ta ff for Research and D evelopm ent, M edical Research, Chief of Infectious Diseases, Medical Service, Shreveport Veterans Affairs Medical Center; Professor o f Medicine, Infectious Diseases Section, Louisiana State University Health Sciences Center, Shreveport, Louisiana

El microbioma humano de localizaciones corporales específicas y sus características biológicas únicas

Fiebre por mordedura de rata: Streptobacillus moniliformis y Spirillum minus

Claudio Viscoli, MD

Valerie Waters, MD, MSc

Division of Infectious Diseases, IRCCS AOU San M artino-IST; Depart­ ment of Health Sciences, University o f Genova, Génova, Italia

Associate Professor, Department of Pediatric Infectious Diseases, Hos­ pital for Sick Children, Toronto, Ontario, Canadá

Profilaxis y tratamiento empírico de las infecciones en los pacientes con cáncer

Ellen R. Wald, MD Alfred Dorrance Daniels Professor on Diseases of Children, University o f W isconsin School o f M edicine and Public Health; Pediatricianin-Chief, American Family Children’s Hospital, Madison, Wisconsin

Sinusitis

Matthew K. Waldor, MD, PhD Edward H. Kass Professor o f Medicine, Harvard Medical School; Divi­ sion o f Infectious Diseases, Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts

Vibrio cholerae

David H. Walker, MD Professor, Department of Pathology, University of Texas Medical Branch; Executive Director, Center for Biodefense and Emerging Infectious Diseases, Galveston, Texas

Rickettsia rickettsii y otras rickettsias del grupo de las fiebres maculosas (fiebre maculosa de las Montañas Rocosas y otras fiebres maculosas); Rickettsia prowazekii (tifus epidémico o transmitido por piojos); Rickettsia typhi (tifus murino); Ehrlichia chaffeensis (ehrlichiosis monocitotrópica humana), Anaplasma phagocytophilum (anaplasmosis granulocitotrópica humana) y otros miembros de la familia Anaplasmataceae

Richard J. Wallace, Jr., MD Chairman, Department o f Microbiology, University o f Texas Health Northeast, Tyler, Texas

Antimicobacterianos; Infecciones causadas por micobacterias no tuberculosas diferentes a Mycobacterium avium-intracellulare

Bordetella pertussis

David J. Weber, MD, MPH Professor o f M edicine, Pediatrics, and Epidemiology, University of North Carolina at Chapel Hill School o f Medicine; Associate Chief of Staff and Medical Director, Hospital Epidemiology and Occupational Health, University o f North Carolina Health Care, Chapel Hill, North Carolina

El enfermo agudo con fiebre y exantema; Desinfección, esterili­ zación y control de los residuos hospitalarios

Michael D. Weiden, MD A ssociate Professor, Departm ents o f M edicine and Environm ental Medicine, New York University School ofMedicine, Langone Medical Center, Nueva York, Nueva York

Enfermedad pulmonar obstructiva crónica y exacerbaciones agudas

Geoffrey A. Weinberg, MD Professor of Pediatrics, Department o f Pediatrics, University of Roches­ ter School ofM edicine and Dentistry; Director, Pediatric H IV Pro­ gram, Golisano Children’s Hospital, University o f Rochester Medical Center, Rochester, Nueva York

Epiglotitis; Infección por el virus de la inmunodeficiencia humana en los niños

Daniel J. Weisdorf, MD Professor o f Medicine, Division of Hematology, Oncology, and Trans­ plantation, Director, Adult Blood and Marrow Transplant Program, University o f Minnesota Medical School, Minneapolis, Minnesota

Infecciones en los receptores de trasplantes de células madre hematopoyéticas

Colaboradores

Ahmet Uluer, DO, MS

Colaboradores

x x iv

Louis M. Weiss, MD, MPH

William F. Wright, DO, MPH

Professor, Departm ents o f Pathology and M edicine, Albert Einstein College o f Medicine, Bronx, Nueva York

Assistant Professor o f Medicine and Microbiology, Division of Infectious Diseases and Travel M edicine, Georgetown University School o f Medicine, Washington, DC

Microsporidiosis

David F. Welch, PhD Clinical Consultant, Medical M icrobiology Consulting, LLC, Dallas, Texas

Bartonella, incluida la enfermedad por arañazo de gato

Thomas E. Wellems, MD, PhD Chief, Laboratory of Malaria and Vector Research, Chief, Malaria Gene­ tics Section, Laboratory o f Malaria and Vector Research, National Institute o f Allergy and Infectious Diseases, Rockville, Maryland

Genera Plasmodium (malaria)

Richard P. Wenzel, MD, MSc Chair Emeritus, Department o f Internal Medicine; Professor o f Internal Medicine, Division o f Infectious Diseases, Virginia Commonwealth University School o f Medicine, Richmond, Virginia

Prevención de infecciones en el ámbito sanitario

Melinda Wharton, MD, MPH Acting Director, National Center for Immunization and Respiratory D iseases, Centers for Disease C ontrol and Prevention, Atlanta, Georgia

Inmunización

Fiebre de origen desconocido

Jo-Arme H. Young, MD Professor o f Medicine, Division o f Infectious Disease and International Medicine, Medical Director of the Program in Adult Transplant Infec­ tious Disease University o f M innesota, M inneapolis, M innesota; Editor-in-Chief, Clinical Microbiology Reviews, American Society of Microbiology, Washington, DC

Infecciones en los receptores de trasplantes de células madre hematopoyéticas

Vincent B. Young, MD, PhD A ssociate Professor, Departm ent o f Internal M edicine, Division o f Infectious Diseases, Department o f Microbiology and Immunology, University o f Michigan Medical School, Ann Arbor, Michigan

Infección por Clostridium difficile

Nadezhda Yun, MD Assistant Professor, Department of Pathology, Assistant Director, Preclinical Studies Core, Galveston National Laboratory, University of Texas Medical Branch, Galveston, Texas

Coriomeningitis linfocítica, fiebre de Lassa y fiebres hemorrágicas de Sudamérica (arenavirus)

A. Clinton White, Jr., MD

Werner Zimmerli, MD

Paul R. Stalnaker Distinguished Professor, Director, Division of Infec­ tious Diseases, Department of Internal Medicine, University of Texas Medical Branch, Galveston, Texas

Professor, Basel University Medical Clinic, Liestal, Suiza

Criptosporidiosis (género Cryptosporidium,)

Richard J. Whitley, MD Distinguished Professor o f Pediatrics, Loeb Eminent Scholar Chair in Pediatrics, Professor of Microbiology, Medicine, and Neurosurgery, Department o f Pediatrics, University o f Alabama at Birmingham, Birmingham, Alabama

Varicela y herpes zoster (virus de la varicela zóster)

Walter R. Wilson, MD Professor o f Medicine and Assistant Professor of Microbiology, Mayo C lin ic C ollege o f M ed icin e; C o n su ltan t, In fe ctio u s D iseases, Mayo Clinic, Rochester, Minnesota

Endocarditis sobre válvula protésica; Infecciones de los dispositivos cardiovasculares no valvulares

Glenn W. Wortmann, MD Chief, Infectious Diseases Section, MedStar Washington Hospital Center, Washington, DC; Professor o f Medicine, Infectious Diseases, Uni­ formed Services University o f the Health Sciences, F. Edward Hebert School of Medicine, Bethesda, Maryland

Fármacos en infecciones protozoarias diferentes del paludismo

Infecciones asociadas a implantes ortopédicos

Stephen H. Zinner, MD Charles S. Davidson Professor o f Medicine, Harvard Medical School, Boston, M assachusetts; Chair, D epartm ent o f M edicine, M ount Auburn Hospital, Cambridge, Massachusetts

Sulfamidas y trimetoprima

John J. Zurlo, MD Professor o f Medicine, Department o f Medicine/Infectious Diseases, Penn State Hershey Medical Center, Hershey, Pennsylvania

Especies de Pasteurella

Prólogo a la octava edición El campo de las enfermedades infecciosas está experim entando una extraordinaria expansión de conocim ientos. Esta octava edición de Enfermedades infecciosas. Principios y práctica sigue centrada en presen­ tar la información más actualizada de forma clara, exhaustiva y, sobre todo, fundamentada en hechos. Desde la anterior edición se han descrito nuevas enfermedades infecciosas y nuevos patógenos, se han desarro­ llado nuevos antimicrobianos y se han producido avances en los procesos diagnósticos. Entre las nuevas enfermedades se incluyen el síndrome respiratorio de Oriente Medio, causado por un nuevo coronavirus, el cuadro producido por el virus Heartland transmitido por garrapatas en Misuri y la meningitis por Exserohilum causada por la inyección de corticoides en condiciones no asépticas. Se incluye información detallada y las bases de los tratamientos para diversos agentes y enfermedades, como hepatitis C, virus de la inmunodeficiencia humana (VIH ), tuberculosis, carbunco, herpes genital, Staphylococcus aureus resistente a m eticilina (SARM) y Clostridium difficile, así como opciones terapéuticas para el creciente número de bacterias resistentes a antibióticos. Por otra parte, cada vez es más importante estar alerta ante enfermedades importadas desde distintos países por alimentos, viajeros, animales exóticos e inmi­ grantes. La complejidad del manejo de las infecciones en los pacientes inmunodeprimidos mediante nuevos fármacos y el trasplante de células madre requieren una actualización exhaustiva, aplicable tam bién a los cuadros que se desarrollan en pacientes con implantes protésicos cardíacos y articulares. Actualmente se hallan fácilmente disponibles pruebas diagnósticas mejoradas para C. difficile, norovirus, virus herpes humano 6, virus JC, patógenos respiratorios, Tropheryma whipplei y muchos otros microorganismos. Además, en esta obra se recogen los avances significativos que se han producido en el conocim iento de la microbiota humana y de la microbiología, patogenia y respuestas del huésped a nivel molecular. Como en ediciones anteriores, Enfermedades infecciosas. Principios y práctica se divide en grandes secciones que abarcan estas áreas y se presentan de manera interrelacionada. En esta

edición nos complace presentar al Dr. Martin Blaser como nuevo editor. Sustituye al Dr. Gerald Mandell, uno de los tres fundadores de la obra, que cede el testigo después de siete extraordinarias ediciones. El Dr. Blaser ostenta las cátedras Muriel G. y George W. Singer de Medi­ cina Traslacional y de Microbiología en el Langone Medical Center de Nueva York y es un destacado investigador, clínico y docente en el área de las enfermedades infecciosas. Los autores seleccionados para escribir los distintos capítulos son expertos reconocidos en sus respectivos campos y a ello hay que añadir que cada capítulo es revisado por los tres editores para situarlos en el contexto y la perspectiva correspondientes. Con todo ello creemos que Enfermedades infecciosas. Principios y práctica resultará de utilidad para muy diversos médicos, desde especialistas en enfermedades infecciosas hasta internistas, médicos de familia, especialistas en VIH/SIDA, así com o para otros profesionales sanitarios, expertos en salud pública, microbiólogos, inmunólogos e investigadores médicos. La octava edición de Enfermedades infecciosas. Principios y práctica representa el extraordinario esfuerzo conjunto de muchas personas. Esto incluye especialmente a los autores de los 324 capítulos, que se implicaron para mantener la tradición de un texto acreditado y que se desarrolla según los más altos estándares de precisión e integridad. Queremos mostrar nuestro agradecimiento a Janet Morgan y Joyce Ying por la inestimable ayuda que nos han prestado. También queremos dar las gracias a Mary Gatsch, Taylor Ball y Kristine Feeherty en Elsevier por su generoso esfuerzo y por su apoyo. Y, como siempre, queremos añadir que esta obra no hubiera sido posible sin el ánimo, la comprensión y, cómo no, la paciencia de nuestras esposas, Shirley Bennett, Kelly Dolin y María Gloria Domínguez Bello. JOHN E. BENNETT, MD RAPHAEL DOLIN, MD M ARTIN J. BLASER, MD

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Prólogo a la octava edición española Desde su primera edición en 1979, Enfermedades infecciosas. Principios y práctica constituye un texto de cabecera no solo para los especialistas en infecciones, sino también para internistas y otros profesionales interesa­ dos en el tema. Es una publicación indispensable y mía herramienta fun­ damental que acompaña a los médicos generalistas y a los infectólogos de todo el mundo desde su etapa de formación, por su formato práctico y accesible. Pero es igualmente un libro de consulta para aquellos con vasta experiencia, ya que la rigurosidad de la información que brinda permite utilizarlo como guía global y exhaustiva para el diagnóstico y el tratamiento. Cabe destacar que Enferm edades infecciosas. Principios y práctica comprende toda la información necesaria de manera didáctica, clara, concisa y, a la vez, precisa y completa. Además, está estructurado del mismo modo en que los médicos razonamos cada caso clínico: parte de la epidemiología (al inicio de cada capítulo sobre una patología o agente etiológico, se analizan sus características epidemiológicas) hasta la clínica, los métodos diagnósticos, los diagnósticos diferenciales, el tratamiento y la prevención; y hace la descripción de cada padecimiento de forma integral. Al mismo tiempo, la publicación desarrolla muy bien, de forma profunda, la relación de cada patología con los hallazgos de laboratorio y los relaciona con la clínica. Esto resulta fundamental en la actualidad, ya que el laboratorio es esencial para el manejo adecuado de los pacien­ tes, y la aparición constante de nuevas pruebas diagnósticas obliga a mantenerse actualizado. Específicamente para los médicos de Latinoam érica, esta edición en español es útil porque describe las enfermedades infecciosas más frecuentes, pero también las tropicales y emergentes. Y, a diferencia de lo que ocurre con la mayoría de la literatura disponible, Enfermedades infecciosas. Principios y práctica no se centra solo en las patologías del hemisferio norte, sino que ofrece información completa y actualizada sobre infecciones de nuestra región conocidas desde hace décadas (como chagas, leishmaniasis, dengue o malaria) y sobre las emergentes, entre ellas fiebre chikungunya o hantavirus. Todo esto es particularm ente significativo, dado que las infecciones se caracterizan por tener una evolución naturalmente cambiante en el tiempo, con la aparición de brotes, epidemias y patógenos emergentes, que requiere información actualizada. Además, aquellas que tradicionalmente se asociaban con áreas específicas del mundo se encuentran hoy en expansión y cambio por los viajes de las personas, alimentos y vectores. Algunos ejemplos son

XXVI

la fiebre chikungunya, la enfermedad por el virus del Ébola o el síndrome respiratorio de Oriente Medio, causado por un nuevo coronavirus. Otro aspecto a resaltar de Enferm edades infecciosas. Principios y práctica es que permite el acceso a información sobre nuevos patógenos y métodos diagnósticos, como la genómica. También ofrece mía actua­ lización del enfoque terapéutico, subrayando la im portancia del uso racional de antimicrobianos, los mecanismos de acción y resistencia de cada familia antibiótica y el tratamiento de las infecciones resistentes. La obra dedica un capítulo al control y manejo de las infecciones nosocom iales, herram ienta indispensable para la elaboración de las guías que ayudarán a m ejorarla atención de los pacientes hospitalizados y a reducir los costos económ icos asociados con esta problemática. Asimismo, aborda las nuevas modalidades diagnósticas y terapéuticas para el complejo manejo de los huéspedes inmunocomprometidos, como los enfermos de cáncer, los trasplantados, los asplénicos y los ancianos. Además, el libro subraya la importancia de las vacunas para la pre­ vención de enfermedades y brinda inform ación sobre los avances en nuevos antígenos vacunales, más immunogénicos y seguros, y adyuvan­ tes. Aquí es interesante mencionar que estamos transitando los estadios finales de la Iniciativa Mundial para la Erradicación de la Poliomielitis, y que se espera ver los últimos casos de polio salvaje en 2015. Con esta octava edición, Enfermedades infecciosas. Principios y prác­ tica, en su versión impresa y en sus materiales electrónicos asociados, se mantiene actualizado en mía época de grandes avances en la medicina y permite que los profesionales de la salud podamos seguir ofreciendo a nuestros pacientes una atención de calidad. Es para m í un honor hacer el prefacio para la versión en español de una publicación con las características y con el prestigio de Enferme­ dades infecciosas. Principios y práctica. En esta edición, el Dr. M artin Blaser sustituye como nuevo editor al Dr. Gerald Mandell, uno de los tres fundadores de la obra. Es mía gran oportunidad para expresar mi admiración y agradecimiento hacia el Dr. Mandell y hacia los otros dos editores, los Dres. John Bennet y Raphael Dolin, a quienes considero también mentores por la magnitud y relevancia de su labor con este libro esencial y por su compromiso e integridad profesional. DANIEL STAMBOULIAN, M.D.

Fundador y Presidente de FUNCEI (Fundación Centro de Estudios Infectológicos) y FIDEC (Fighting Infectious Diseases in Emerging Countries)

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Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas A Patogenia microbiana

1

Perspectiva molecular de la patogenia microbiana D a v id A . R elm a n

y S ta n le y F a lk o w

D IV E R S ID A D D E L A S R E L A C IO N E S E N T R E E L S E R HUM ANO Y L O S M IC R O O R G A N IS M O S ______________________ Desde el mismo momento del nacimiento, el ser humano queda coloni­ zado por una enorme cantidad de microorganismos que se agrupan en comunidades estereotipadas y complejas creando así una flora m icro­ biana indígena muy beneficiosa. El resultado es un «supraorganismo» en el que los simbiontes microbianos son 10 veces más abundantes que las propias células del organismo. La mayor parte de la inform ación existente en la actualidad acerca de la flora microbiana indígena humana se refiere al componente bacteriano, a pesar de que no son de ninguna manera los únicos miembros importantes de dicha flora. Las bacterias van a constituir el objetivo de este capítulo. A diferencia de lo que ocurre con los encuentros relativamente infre­ cuentes y peligrosos con m icroorganism os patógenos, las relaciones entre el ser humano y los microorganismos indígenas en las que tanto el prim ero com o los segundos se benefician sin causarse perjuicios (relaciones de comensalismo), así como las relaciones en las que ambos se benefician entre sí (relaciones de mutualismo), son las formas domi­ nantes de interacción y tienen una importancia fundamental para la biología del ser humano. La coevolución, la coadaptación y la codependencia son características de las relaciones que mantenemos con nuestra flora microbiana indígena1. La flora microbiana del ser humano facilita la adquisición de nutrientes y la extracción de energía a partir de los alimentos, estimula la diferenciación terminal (posnatal) de la estructura y la función de las mucosas y potencia los sistemas inmunitarios tanto innato como adaptativo. A través de estas funciones, tiene utilidad para mantener la función de barrera epitelial y la integridad del epitelio, así como también para «educar» a nuestros mecanismos innatos de defensa inmunitaria. También ofrece mía «resistencia a la colonización» frente a la invasión por patógenos, regula el metabolismo intermediario, procesa sustancias químicas ingeridas y proporciona cantidades pequeñas de factores de crecimiento accesorios para el ser humano2,3. Las normas y las características de esta relación de simbiosis microbiana tienen una *Todo el material de este capítulo es de dominio público, salvo las figuras o tablas tomadas de otros autores. © 2016. Elsevier Esp-^^ CT TT

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importancia fundamental, aunque hasta el momento todavía no han sido dilucidadas con detalle4. Durante el período neonatal el proceso de esta­ blecimiento de la comunidad entre el ser humano y la flora microbiana es especialmente dinámico y está influido por la exposición al entorno existente en ese momento (concretamente, el materno) y por efectos de tipo estocástico. La composición y las capacidades funcionales de la flora microbiana indígena evolucionan generalmente de manera ordenada a medida que la dieta, el entorno hormonal, otros factores del ambiente y diversas perturbaciones ocasionales de carácter ecológico inducen sus efectos sobre un contexto genético humano específico y diverso5. La diversidad bacteriana en las distintas comunidades indígenas de la flora microbiana del cuerpo humano es sorprendente debido a su riqueza en especies y en cepas específicas, así como también en relación con el limitado número de filos que se suelen observar. A pesar de la exposición a más de 100 filos bacterianos existentes en el entorno, las localiza­ ciones del cuerpo humano están dominadas por los filos Lirmicutes, Bacteroidetes, A ctinobacteria, Proteobacteria y Pusobacteria, lo que sugiere la existencia de intensas fuerzas y mecanismos de diversificación microbiana selectivos que han coevolucionado a lo largo de cientos de miles de años con su huésped. En lo que se refiere al dominio Archaea, la diversidad existente en el cuerpo humano se limita aparentemente a un puñado de especies m etanógenas: M ethanobrevibacter smithii se observa con frecuencia en el intestino distal sano, mientras que las especies relacionadas con M ethanobrevibacter aparecen en el surco subgingival inflamado en algunos pacientes con periodontitis crónica moderada o intensa. Resulta interesante señalar que los patrones de diversidad bacteriana en el ser humano muestran características indivi­ duales específicas. La distinción de la flora microbiana de un individuo es menos evidente cuando se contempla en términos de las capacidades funcionales globales de la comunidad, en lugar de en términos de los nombres y la relación de las cepas y especies6; esta diferencia refleja probablemente la redundancia funcional de cepas y especies dentro de la flora microbiana humana, que, a su vez, puede contribuir a la estabi­ lidad de este sistema ecológico. Sin embargo, las diferencias en la capa­ cidad de las cepas pueden explicar la variación entre los individuos en el metabolism o de fárm acos, tales com o la digoxina y otras sustancias químicas exógenas7. Las diferencias en cuanto a la capacidad de las

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1

1.el P A L A B R A S C L A V E __________________________________ Capítulo 1 Perspectiva molecular de la patogenia microbiana

bacteriófago; biología poblacional; clonalidad; comensal; comensalismo; diagnóstico; ecología; enfermedades infecciosas; evolución; flora microbiana; genómica; infección oportunista; isla de patogenicidad; metagenómica; parásitos intracelulares; patógeno; plásmido; regulación de virulencia; transferencia horizontal de genes; virulencia

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

TABLA 1-1 Interacciones entre los microorganismos y el huésped hum ano Transitorio

Microorganismo que está presente en los alimentos o en cualquier otro lugar del ambiente. Por lo general, simplemente está «de paso» y tiene pocas consecuencias; sin embargo, los encuentros frecuentes durante períodos prolongados de tiempo podrían dar lugar a la adaptación al huésped, o incluso la dependencia

Com ensal (literalmente «comer en la misma mesa»)

Microorganismo que es un habitante normal del cuerpo humano. En las relaciones comensales se beneficia el microorganismo o el huésped; en las relaciones mutuallstas se benefician ambos

Patógeno (derivado del griego pathos, que significa «origen del sufrimiento»)

Microorganismo que puede o no ser un miembro de la flora microbiana indígena, pero con frecuencia causa enfermedad en individuos aparentemente sanos

Patógeno oportunista

Microorganismo que causa enfermedad sólo en personas que tienen algún tipo de compromiso de sus mecanismos normales de defensa

Patógeno accidental

Microorganismo que se encuentra por contacto accidental con animales, insectos o el ambiente. Estos microorganismos suelen ser mortales en el ser humano y a veces son agentes causales de enfermedad en otros animales. A menudo se distinguen de patógenos específicos del ser humano porque no presentan una transmisibilidad interhumana directa o fácil

cepas para tolerar la inflamación normal también pueden influir en la composición de la microbiota. A pesar de que hay pruebas de la exis­ tencia de capacidades funcionales compartidas entre las comunidades microbianas intestinales de los diferentes seres humanos sanos, el acervo genético del huésped es una causa de variación en la constitución de la flora microbiana indígena del ser humano8. La infección (o colonización) es simplemente el establecimiento de un microorganismo en el interior o el exterior de un huésped; puede tener mía duración breve, como en nuestros encuentros con «pasajeros» (tabla 1-1), o ser persistente y puede provocar únicamente un escaso beneficio o perjuicio a cualquiera de los implicados. El término de enfer­ m edad infecciosa se aplica cuando la interacción de un huésped con un microorganismo causa alteraciones en el primero y dichas alteraciones o las modificaciones fisiológicas resultantes se manifiestan a través de signos o síntomas clínicos de enfermedad. En general, un patógeno se define como mi microorganismo con capacidad para causar enfermedad. Sin embargo, ésta es una definición de tipo médico, no de tipo biológico, y, ciertamente, no todos los patógenos poseen la misma capacidad para causar una enfermedad sintomática. El concepto de virulencia ofrece una medida cuantitativa de la patogenicidad o de la probabilidad de que un microorganismo cause enfermedad. Por ejemplo, los neumococos encapsulados son más virulentos que los neumococos no encapsulados, mientras que las cepas de Escherichia cotí que expresan toxinas de tipo Shiga son más virulentas que las cepas de esta misma bacteria que no expresan dichas toxinas. Los factores de virulencia son las propieda­ des (p. ej., los productos génicos) que permiten a un microorganismo establecerse y replicarse en el exterior o el interior de un huésped, y también las que incrementan el potencial de un microorganismo para causar una enfermedad sintomática. En muchos sentidos, los factores de virulencia se refieren en un sentido biológico a factores de colonización que permiten la replicación en el huésped y la transmisión posterior a un nuevo huésped susceptible. Por tanto, es útil diferenciar los patógenos que causan regularmente enfermedad en mía cierta proporción de individuos susceptibles con sis­ temas de defensa aparentemente intactos, de otros posibles microorganis­ mos patogénicos como Pseudomonas aeruginosa. Este microorganismo no suele causar enfermedad en los individuos con sistemas de defensa intactos, al tiempo que puede dar lugar a una enfermedad de carácter devastador en muchos pacientes inmunodeprimidos. Muchos microor­ ganismos con capacidad para multiplicarse de forma sostenida en el ser humano, incluyendo los miembros de la flora microbiana indígena, pueden causar enfermedad con mayor facilidad en las personas que sufren enfermedades crónicas o en las que muestran algún otro tipo de problema de salud. Esta categoría también se puede incluir en el concepto habitual de patógenos oportunistas (v. tabla 1-1).

Un concepto emergente en lo relativo a la etiología de las enfer­ medades m icrobianas y que procede del campo de la ecología es el correspondiente a la «comunidad com o patógeno», en el que son las características genéricas de la comunidad microbiana que se han con­ servado las que contribuyen a la patología, más que cualquier miembro o componente específicos de la propia comunidad. Este concepto puede ser relevante respecto a una amplia gama de procesos inflamatorios crónicos que afectan a la piel y a las mucosas, como la enfermedad intes­ tinal inflamatoria y la periodontitis crónica. Dicho concepto indica que en los estudios a realizar acerca de la patogenia se deben considerar las propiedades generales de las comunidades microbianas, como la resis­ tencia, o las interacciones funcionales conservadas como el sintropismo (alim entación cruzada), más que la función de los microorganismos individuales, especialmente en lo que se refiere al desarrollo de nuevas estrategias para el mantenimiento o el restablecimiento de la salud. Por tanto, la dificultad radica en que la diferenciación entre un microorganismo comensal, oportunista y patógeno puede quedar difuminada en algunos momentos, debido en parte a que algunos patógenos comensales causan enfermedades (si bien generalmente en los individuos inmunocomprometidos) y también a que algunos de los patógenos más temidos pueden persistir en el ser humano durante todo su ciclo vital sin causar por ello síntomas de enfermedad. Además, en la patogenia microbiana están implicadas sinergias entre los propios microorganis­ mos, así com o también entre los productos génicos, de manera que cada microorganismo podría ser insuficiente para causar enfermedad por sí mismo. Por ejemplo, varios m iem bros de la flora microbiana nasofaríngea humana (incluyendo Streptococcus pneum oniae, Neisseria meningitidis y Streptococcus pyogenes) causan de manera habitual enfermedades bien definidas en el ser humano. La vacunación frente a los primeros dos de estos microorganismos no solamente es mi elemento de protección frente a la enfermedad, sino que también evita (a través de un mecanismo con especificidad antigénica) que dichos microorganis­ mos puedan colonizar al huésped. Estos patógenos comensales persisten en mía proporción significativa de la población humana, la mayor parte de la cual está constituida por individuos que son portadores asinto­ máticos. ¿Son microorganismos patógenos o bien son miembros de la flora microbiana indígena que han evolucionado hasta com petir con otros miembros de la comunidad y viven en localizaciones peligrosas en asociación con el tejido linfoide del tracto respiratorio, en donde entran regularmente en contacto con elementos del sistema inmmiitario que los mantienen controlados la mayor parte del tiempo pero que en ocasiones dejan de hacerlo y ello da lugar a una enfermedad? No es necesario el conocim iento de la definición de un patógeno cuando un clínico se enfrenta a un paciente infectado que requiere tratamiento. Sin embargo, si queremos conocer con detalle los microor­ ganismos asociados a la enfermedad y descubrirlos tratamientos eficaces frente a ellos, vamos a tener que definir los aspectos fundamentales de su biología y del nicho ecológico. También es importante tener en cuenta que los antibióticos no siempre actúan frente a muchos de los patógenos (de hecho, cada vez lo hacen menos), que conllevan un coste (en términos de resistencia y de daño colateral a los comensales9) y que todavía carecemos de vacunas efectivas frente a una enorme cantidad de microorganismos que aparecen de manera cotidiana en la práctica médica. Así, la capacidad de ciertos microorganismos para causar enferme­ dad en el huésped humano sano y con un sistema inmunitario normal debe reflejar la existencia de diferencias biológicas fundamentales en sus capacidades de virulencia, en el espectro que se inicia con los microor­ ganismos oportunistas y com ensales que raramente o nunca causan enfermedad. En los apartados siguientes vamos a abordar esta cuestión y a detallar la forma con la que han sido aplicados los conocimientos de la patogenia a la práctica de la medicina moderna relacionada con las enfermedades infecciosas.

A T R IB U T O S D E L O S P A T Ó G E N O S M IC R O B IA N O S ________________________________________ ¿Cuáles son las características que diferencian a los microorganismos que residen en el ser humano? Un patógeno o un comensal deben realizar las tareas siguientes para tener éxito en su objetivo: 1) introducirse en el huésped humano; 2) establecerse (que incluye la competición satis­ factoria con los microorganismos indígenas); 3) conseguir nutrientes;

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4) evitar o sortear las defensas innatas del huésped y su potente sistema inmunitario; 5) por encima de todo, replicarse; 6) diseminarse, si fuera necesario hacia su localización más apropiada, y 7) finalmente, ser trans­ mitido a un nuevo huésped susceptible. Tanto si es un patógeno como si es un comensal, el microorganismo también debe poseer un grupo interactivo de propiedades genéticas complementarias, en ocasiones correguladas, que le permitan su inte­ racción con el huésped humano. Para un microorganismo dado, los rasgos genéticos definen atributos específicos que le permiten llevar a cabo la secuencia común de pasos necesarios para causar una infección o bien, en algunos casos, una enfermedad subsiguiente a la infección10' n. Las técnicas moleculares y genéticas actuales permiten identificar, aislar y caracterizar de manera sencilla y elegante muchos de los genes y sus productos. También poseem os en la actualidad las secuencias genómicas completas de la práctica totalidad de las especies bacterianas patógenas. Esta información tiene una gran importancia para conocer las posibilidades de que un microorganismo cause enfermedad, al tiem ­ po que nos permite diseñar nuevas estrategias experimentales para el conocim iento tanto de los patógenos com o de los com ensales12,13. La disponibilidad de la secuencia del genoma del huésped (p. ej., el ser hum ano) tam bién perm ite la aplicación de múltiples estrategias de carácter sinèrgico para el conocimiento de la virulencia, incluyendo la identificación de los rasgos de susceptibilidad del huésped, la valoración de la respuesta del huésped desde el punto de vista de todo el genoma y el conocimiento de los mecanismos de defensa del huésped y de los mecanismos de contradefensa del patógeno14. Es esencial advertir que la patogenicidad sólo puede comprenderse en el contexto de un huésped específico. Estos análisis genóm icos han dado crédito en última instancia a la hipótesis de trabajo que se ha mantenido durante casi 50 años de investigación, es decir, la determinación de que las características diferenciadoras de los microorganismos que causan enfermedad de manera regular son mi conjunto de rasgos genéticos especiales que les aportan la capacidad de violar las barreras anatómicas, celulares o bioquímicas del huésped, y que habitualmente impiden la entrada de otros microorganis­ mos en el interior de estructuras tisulares estériles. Así, los patógenos «llegan a donde no lo hacen otros microorganismos». Además, muchos patógenos, com o M ycobacterium tuberculosis, Treponema pallidum, Chlamydia trachomatis y Salmonella typhi, tienen capacidad para causar una infección persistente (generalmente asintomática) en el huésped humano y han desarrollado también una capacidad extraordinaria para sobrevivir a nuestras defensas inmunitarias tanto innatas como adaptativas o, en general, para competir bien frente a unas condiciones por lo demás hostiles del huésped. Por ejemplo, Salmonella se aprovecha de la respuesta inflamatoria que provoca en el intestino al utilizar la forma oxidada de un factor del huésped producido a nivel local para lograr una ventaja de crecimiento selectivo contra los comensales15. Así, una diferencia entre los patógenos primarios y los microorganismos opor­ tunistas es el hecho de que los primeros poseen mía capacidad inherente para violar las barreras del huésped que generalmente no son violadas por otros m icroorganism os, mientras que los segundos necesitan la existencia de algún defecto o alteración (genético, ecológico [alteración de la flora microbiana] o secundario a una enfermedad subyacente) en las defensas del huésped para establecerse en un nicho habitualmente privilegiado del propio huésped. Claram ente, las características del huésped desempeñan una función importante en lo que se refiere al efecto final inducido por el patógeno16. El paso inicial del patógeno debe ser el de acceder al huésped en cantidades suficientes. Este acceso requiere que el microorganismo no solamente establezca contacto con una superficie adecuada, sino que también alcance su nicho o microambiente específico en la superficie externa o en el interior del huésped. Este requerimiento no es trivial. Algunos patógenos deben sobrevivir durante períodos de tiempo diver­ sos en el ambiente externo. Otros han desarrollado medios eficaces y eficientes de transmisión. Para alcanzar este objetivo, el microorganismo infectante puede utilizar la motilidad, sus propiedades quimiotácticas y sus estructuras de adhesión (o adhesinas), que intermedian su unión a receptores celulares eucariotes específicos o bien a otros m icroor­ ganism os17,18. Los patógenos que persisten en la superficie de la piel o las mucosas necesitan poseer generalmente múltiples adhesinas y mecanismos de adherencia redundantes. Si la adhesina es inmunóge-

na su expresión suele estar regulada; por otra parte, pueden aparecer variantes antigénicas (v. «Regulación de la patogenicidad bacteriana»). Los microorganismos preexistentes (la flora microbiana indígena) repre­ sentan un elemento de com petición que se opone al establecimiento del recién llegado; por otra parte, el nuevo microorganismo se debe adaptar — al menos temporalmente— al entorno nutricional concreto en el que se encuentra ahora. Los m ecanism os de defensa inherentes norm ales del huésped representan el conjunto más difícil de obstáculos para los patógenos y los com ensales en su objetivo de establecerse en el interior de un huésped. Para cualquier conjunto de defensas específicas del huésped, un patógeno individual debe poseer una contraestrategia específica y exclusiva. Algunos de los mecanismos mejor conocidos de los utilizados por los m icroorganism os patógenos para contrarrestar las defensas del huésped son el uso de una cápsula antifagocitaria y la elaboración de toxinas y de enzimas que actúan sobre las células inmunitarias del huésped o que destruyen las barreras anatómicas. Los microorganismos también aplican mecanismos bioquímicos de carácter sutil para evitar, debilitar o, com o cada vez se conoce con más detalle, m odificar las defensas del huésped. Estas estrategias son la elaboración de proteasas específicas para las inmunoglobulinas, los mecanismos de secuestro del hierro y el recubrimiento de los propios microorganismos con proteínas del huésped para confundir su sistema de vigilancia inm unitaria o inducir la elaboración de señales inadecuadas por parte de las células del huésped, con disregulación de las defensas e incluso con muerte celular. Son ejemplos de estos mecanismos la producción de proteasas para la inmunoglobulina A l por parte de los meningococos, el uso de receptores para la transferrina y la lactoferrina humanas saturadas con hierro por parte de N. gonorrhoeae y la cobertura de T. pallidum con fibronectina soluble humana. Yersinia, M ycobacterium y Bordetella hacen que las células del huésped elaboren interleucina 10 (una potente citocina inmunosupresora), lo que debilita elementos importantes de las defensas inmunitarias innatas. La variación antigénica y la invasión intracelular son otras estrategias utilizadas con frecuencia por los pató­ genos para evitar su detección por parte de las defensas inmunitarias19,20. La intimidad de las relaciones existentes entre los patógenos víricos y el huésped queda reflejada en la frecuencia con la que estos patógenos incorporan m oléculas y m ecanism os del huésped para soslayar las defensas del propio huésped (v. «Subversión de los procesos celulares y las defensas inmunitarias del huésped»)19,2123. La capacidad de multiplicación es una característica de todos los organismos vivos. Con independencia de que el hábitat del patógeno en el huésped relevante sea intracelular o extracelular, mucoso o submu­ coso, o se localice en el interior del torrente sanguíneo o en alguna otra zona anatómica concreta, los patógenos han desarrollado un conjunto muy particular de tácticas bioquímicas para conseguir su objetivo. Así, el éxito final de un patógeno y de cualquier m icroorganism o viene determinado por el grado con el que se puede multiplicar. El patógeno no solamente debe replicarse de manera suficiente para establecerse en un huésped y alcanzar su nicho específico, sino que lo debe hacer en un m om ento concreto de su ciclo vital que perm ita su transm isión potencial a un nuevo huésped susceptible. La tasa de la multiplicación del patógeno es contemplada por el clínico en términos de un período de incubación característico que abarca desde el momento de la exposición hasta la aparición de los signos y los síntomas de la enfermedad. En cierto sentido, las enfermedades infecciosas son simplemente un efecto colateral del método y la localización seleccionados por los patógenos para su replicación y persistencia; la enfermedad en sí mis­ ma no es un parám etro que defina el éxito de los m icroorganismos. En parte, la enfermedad refleja el estado del huésped tanto com o lo hacen las características de virulencia del microorganismo atacante. La muerte del huésped es afortunadamente un evento infrecuente que debe ser contemplado fríam ente desde un punto de vista biológico como una consecuencia perjudicial para las dos partes implicadas. Las reglas más habituales del compromiso que se establece entre el huésped y el patógeno dan lugar con mayor frecuencia a la aparición de un vínculo: una multiplicación suficiente del patógeno para que sea posible su establecimiento en el huésped (infección transitoria o crónica) y para garantizar su transmisión adecuada a un nuevo huésped susceptible, al tiempo que dicha multiplicación no debe ser superior a lo tolerado por el propio huésped, que debe increm entar su nivel de inmunidad

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Capítulo 1 Perspectiva molecular de la patogenia microbiana

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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frente a nuevas incursiones del mismo patógeno o de otros patógenos relacionados con él. ¿Por qué algunos patógenos causan enfermedad con mayor facilidad que otros? La estrategia que utilizan los patógenos para su multiplicación en la superficie o el interior del huésped (es decir, su capacidad para superar las barreras del huésped) define con frecuencia una serie de diferencias fundamentales entre los patógenos que causan a menudo sintomatología aguda de enfermedad y los que no lo hacen. Un microor­ ganismo que puede alcanzar zonas anatómicas privilegiadas (lejos del ambiente competitivo de las superficies correspondientes a la piel y las mucosas) y multiplicarse en ellas tiene más posibilidades de alterar la homeostasis de huésped y causar enfermedad que otro microorganismo que utiliza mía estrategia diferente. Si un microorganismo ha sido capaz de desarrollar medios para anular o destruirlas células fagocitarias con objeto de poder multiplicarse con éxito, generalmente tiene más posibi­ lidades de alcanzar estructuras profundas y dar lugar a mía enfermedad aguda. Los microorganismos comensales y mutualistas están conteni­ dos, de modo que se multiplican sólo lo suficiente, en el contexto de la competencia establecida con la flora microbiana original, para persistir sin dañar los mecanism os hom eostásicos e inm unitarios innatos del huésped. Es importante insistir en el hecho de que un microorganismo preparado para multiplicarse de manera eficiente en el ser humano puede ser excepcional en el sentido biológico, pero convencional como patógeno en el sentido médico; estos microorganismos nunca causan enfermedad clínica o bien sólo lo hacen de manera infrecuente. A pesar de su impresionante dotación de factores de virulencia, algunos microorganismos que afectan al ser humano —como P. aeru­ ginosa — «sólo» son oportunistas. Estos factores de virulencia actúan adecuadamente en algunos huéspedes vegetales y también en predadores que existen en el ambiente. Sin embargo, en lo que se refiere a Pseudo­ monas, estos mismos determinantes patogénicos suelen fracasar frente a las defensas habituales del ser humano. Con respecto a los patógenos oportunistas, el estado del huésped es el determinante principal en lo que se refiere a la posibilidad de que la evolución de su interacción con el huésped sea una enfermedad. Por ejemplo, los m icroorganism os comensales y mutualistas (que son la causa habitual de las infecciones oportunistas) pueden tener una gran habilidad para llevar a cabo la colonización; sin embargo, dadas su localización preferida para el cre­ cimiento (p. ej., en las superficies mucosas) y sus condiciones favoritas de crecimiento (p. ej., un entorno m icroaerobio), en una persona sin problemas de inm unocom prom iso pueden tener oportunidades de crecimiento limitadas en el exterior de su nicho específico. Los factores inmunitarios innatos son difíciles de superar para la inmensa mayoría de los comensales. Hace algo más de 50 años se consideraba en térm i­ nos generales que los patógenos habían experimentado una evolución retrógrada y que daban lugar a enfermedad debido a que eran poco más que parásitos. Después, los patógenos fueron considerados como microorganismos que a menudo no se adaptaban a sus huéspedes y que elaboraban toxinas potentes u otros factores intensamente agresivos que daban lugar a la aparición de signos y síntomas de enfermedad. Sin embargo, la patogenicidad bacteriana ha sido redefinida a lo largo de los 25 últimos años a través del uso de herramientas de genética mole­ cular, genómica y biología celular. En la actualidad podemos abordar de manera directa la cuestión básica: ¿por qué hay algunas bacterias que son patógenas para el ser humano, mientras que otras (estrechamente relacionadas con las anteriores) no lo son? Sabemos en la actualidad que las bacterias patógenas son realmente microorganismos con una adaptación intensa que utilizan estrategias bioquím icas sofisticadas para interferir con las funciones norm ales de la célula huésped y manipularlas en su propio beneficio. Podrían ser contempladas como biólogos extraordinarios de la célula humana. También sabemos más allá de toda duda que estas propiedades bioquí­ micas sofisticadas que diferencian a los patógenos de los microorganis­ mos no patógenos están fundamentadas en los genes especializados que poseen los primeros pero que están ausentes en los segundos. La fuerza motriz para la herencia de los rasgos patogénicos no es la lenta adaptación al huésped, sino más bien un conjunto de procesos dinámicos de transferencia genética horizontal (lateral) a través de elem entos genéticos móviles. Así, los genes correspondientes a muchos produc­ tos «bacterianos» especializados, com o las toxinas y las adhesinas, se localizan realmente en los transposones («genes saltadores») y en virus

TABLA 1-2 Ejem plos de determ inantes de virulencia codificados por plásm idos y fa g o s FACTOR DE MICROORGANISMOS VIRULENCIA Virulencia codificada por plásmidos

FUNCIÓN BIOLÓGICA

Escherichia coli enterotoxígeno

Enterotoxinas termolábil y termoestable

Activación de la adenilato/guanilato ciclasa en el intestino delgado, con diarrea

CFA/I y CFA/II

Factores de adherencia/ colonización

£ coli extraintestinal

Hemolisina

Citotoxina

Shigella spp. y £ coli enteroinvasivo

Productos genéticos implicados en la invasión

Induce la internalización por parte de las células epiteliales intestinales

Yersinia spp.

Factores de adherencia y productos genéticos implicados en ia invasión

Adherencia/invasión

Bacillus anthracis

Factor de edema, factor letal y antígeno protector

El factor de edema tiene actividad adenilato ciclasa; el factor letal es una metaloproteasa que actúa sobre las moléculas de señal del huésped

Staphylococcus aureus

Toxina exfoliativa

Causa necrólisis epidérmica tóxica

Clostridium tetani

Neurotoxin a tetánica

Bloquea la liberación del neurotransmisor inhibidor, con espasmos musculares

Virulencia codificada por fagos Corynebacterium diphtheriae

Toxina de ia difteria

Inhibición de ia síntesis de proteínas por parte de las células eucahotas

Streptococcus pyogenes

Toxina eritrogénica

Erupción cutánea de la escarlatina

Clostridium botulinum

Neurotoxina botulínica

Bloqueo sinóptico de ia liberación de aceti Ico lina, con parálisis fiácida

£ coli ente roh emorragico

Toxina de tipo Shiga

inhibición de la síntesis proteica por las células eucariotas

Vibrio cholerae

Toxina dei cólera

Estimula ia adenilato ciclasa en las células del huésped

CFA, antígeno del factor de colonización. Datos tomados de Elwell LE Shipley PL Plasmid-mediated factors associated with virulence o f bacteria to animals. Annu Rev Microbiol. 1980;34:465-496; Cheetham BR, Katz ME. A role for bacteriophages in the evolution and transfer o f bacterial virulence determinants. Mol Microbiol. 1995:18:201 -208.

bacterianos (bacteriófagos) (tabla 1-2). Entre las bacterias también se comparten paquetes mayores de información a través de la transferencia genética. La herencia lateral de grandes bloques de genes, denominados islas de patogenicidad, es a menudo el elemento clave en la expresión de la patogenicidad por parte de las bacterias. Muchos de estos deter­ m inantes de virulencia adquiridos mediante transferencia genética lateral poseen varias características que son evidentes simplemente con la inspección de las secuencias de genoma (como la composición específica de nucleótidos en los cromosomas y la asociación con plásmidos) que sugieren que su ascendencia procede de un microorganismo no relacionado. Un hallazgo sorprendente es el hecho de que la cantidad del ácido desoxirribonucleico (ADN) adquirido que está asociado a la virulencia y la adaptación alhábitat de un huésped de muchas bacterias puede ser sustancial. Por ejemplo, los tipos uropatógeno, enterohemorrágico y extraintestinal de E. cotí muestran una estructura de genoma en mosaico con cientos de islas de genes que son específicas para cada tipo y que constituyen hasta el 40% del contenido genético global de cada mía de estas cepas24. Cada tipo patógeno es diferente de los demás

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debido a que procede de una cepa de laboratorio no patógena de E. cotí. Por el contrario, más de la mitad del conjunto de genes combinados es común a todas las cepas de E. cotí. El concepto de «pangenoma» o de conjunto completo de genes de mía especie está fundamentado en éste y en otros hallazgos similares. E. cotí posee un pangenoma relativamente «abierto» en el sentido de que con cada nueva secuencia genómica se descubre un conjunto también nuevo de aproximadamente 300 genes específicos, lo que sugiere una evolución progresiva de esta especie a través de la adquisición de genes25. Por su parte, Bacillus anthracis y otros patógenos humanos accidentales con un hábitat ambiental restringido o con preferencia de huésped diferente muestran un pangenoma relativa­ mente «cerrado» y una proporción mucho mayor de genes compartidos. Por tanto, la conclusión es que en la mayor parte de los casos los patógenos adaptados al ser humano poseen genes de virulencia que no están presentes en los microorganismos no patógenos y que, además, la distribución de dichos genes sugiere que las bacterias se convierten en elementos patógenos a través de la adquisición de determinantes de virulencia y no a través de la pérdida gradual de genes. Esto no quiere decir que, con el transcurso del tiempo, algunos patógenos no llegan a prescindir de diversos genes que ya no tienen utilidad para su actividad patogénica. De hecho, el estudio de la adaptación al huésped sugiere que la pérdida o inactivación de genes suele asociarse a la adaptación de un patógeno particular a un huésped específico. Por ejemplo, S. typhi, com parada con Salm onella typhimurium, ha perdido o inactivado un gran número de genes. Sin embargo, tam bién ha adquirido por transferencia lateral un determinante de superficie especial (Vi) y una toxina específica. Por tanto, el estímulo evolutivo fundamental hacia la patogenicidad está fundamentado en la adquisición de genes. No es simplemente un mecanismo que utilizan los microorganismos para convertirse en patógenos, sino más bien una estrategia general para la especialización m icrobiana y el éxito respecto a la perm anencia en diversos nichos ambientales de alta competitividad. Las razones por las que las bacterias han adoptado esta táctica con el objetivo de maximizar su diversidad e increm entar sus oportunidades para continuar su evolución reflejan con mayor probabilidad su estado haploide y su necesidad de conservación de las características fundamentales, como su capacidad para sobrevivir en una superficie mucosa, al tiempo que siguen siendo capaces de utilizar nuevas com binaciones de genes. El hecho de que m icroorganism os aparentemente dispares com partan genes y ocupen el mismo nicho ofrece a estos m icroorganism os un número prácticamente interminable de combinaciones de genes para la experimentación evolutiva en el interior de un hábitat como puede ser el tracto intestinal humano26. En conjunto, el número de experimentos de este tipo en el mundo bacteriano cuyo resultado haya sido la aparición de un patógeno parece haber sido muy escaso (v. «Naturaleza clonal de los patógenos bacterianos»). No obstante, cuando estos experimentos tienen éxito son sorprendentemente eficientes, al menos desde la pers­ pectiva de los microorganismos, aunque manejables desde el punto de vista del huésped. Algunas enfermedades infecciosas evolucionan predominantemente en forma de brotes epidémicos de gran envergadura, en lo que repre­ senta un argumento contrario al desarrollo de una relación equilibrada entre el huésped y el parásito; sin embargo, en muchas epidemias dicha relación está influida por el alivio de las circunstancias relacionadas con la inmunidad del rebaño y con otras cuestiones sociales, económicas y políticas. Las denominadas enfermedades infecciosas emergentes refle­ jan diversas cuestiones indicativas de un desequilibrio en las relaciones entre el huésped, el patógeno y el ambiente27. Muchas de las enferm e­ dades infecciosas más graves se deben a la infección del ser humano por m icroorganism os (patógenos accidentales) que prefieren otros huéspedes mamíferos y que están m ejor adaptados a ellos. De hecho, la mayor parte de las enfermedades infecciosas emergentes que afectan al ser humano tiene mi origen zoonósico28. Tal como podemos observar en muchas enfermedades zoonósicas, se produce una difuminación de las reglas de compromiso entre el huésped y el patógeno, a menudo con perjuicio de ambos. Es frecuente que el proceso finalice con la muerte de ambas partes. Dadas la frecuencia cada vez mayor y la aparición inesperada de patógenos previamente no reconocidos, vale la pena que nos pregun­ tem os cuál es nuestro grado de conocim iento de la diversidad y la distribución reales de los microorganismos que todavía existen y que

pueden causar enfermedad en el ser humano. A pesar de que la mayor parte de los patógenos emergentes son zoonósicos y que, por tanto, ya están adaptados a un huésped diferente, la cuestión también se refiere a una incertidumbre más básica respecto a la frecuencia con la que se pueden originar mecanism os de virulencia frente al ser humano, así como también a los contextos filogenéticos y a los mecanismos relacio­ nados con ello. La patogenicidad parece haberse originado en múltiples ocasiones a través del dominio Bacteria, pero solamente en una pequeña proporción de los filos existentes, es decir, aquéllos cuyos miembros suelen colonizar al ser humano (v. «Diversidad de las relaciones entre el ser hum ano y los microorganismos»). A pesar de que en la actualidad no existen patógenos tradicionales conocidos en el dominio Archaea, los metanógenos (a través de una interacción sinèrgica con otros microor­ ganismos, denominada sintropismo) pueden contribuir a la patología en ciertos contextos clínicos29 31. Por ejemplo, en la periodontitis crónica, los metanógenos del surco subgingival pueden potenciar el crecimiento de bacterias fermentativas potencialm ente patógenas al consum ir el hidrógeno producidas por estas últimas. Finalmente, antes de considerar con mayor detalle los diferentes aspectos de la patogenicidad, hay tres aspectos a tener en cuenta: 1) la detección y la identificación de los patógenos sigue siendo subóp­ tima debido en parte a la dependencia que existe todavía respecto a los métodos de cultivo, lo que hace que no sea posible detectar ciertos patógenos nuevos32; 2) algunos patógenos potenciales pueden no haber tenido todavía el contacto adecuado con el ser humano como para ser reconocidos33; 3) es posible que los conceptos dominantes respecto a la etiología de las enfermedades causadas por microorganismos (p. ej., el relativo a un único agente patógeno que actúa sobre un huésped sus­ ceptible) puedan ser demasiado restrictivos. Tal como se ha señalado previamente, algunas enfermedades causadas por m icroorganism os pueden requerir la participación de un conjunto de patógenos (p. ej., absceso intraabdom inal), lo que dificulta de m anera im portante la identificación de los patógenos individuales. Si definimos el éxito de un patógeno como patológico sin hacer referencia a su supervivencia a largo plazo, tenemos un número mucho mayor de microorganismos que pueden causar enferm edades humanas de carácter devastador, aunque tan sólo a través de un número limitado de generaciones. Estas cuestiones tienen una relevancia obvia en lo que se refiere al problema del bioterrorismo y al posible uso malicioso de los microorganismos y de la manipulación de sus genes.

N A T U R A L E Z A C LO N A L D E L O S P A T Ó G EN O S B A C T E R IA N O S ___________ Según se ha indicado previamente, la patogenicidad no es un rasgo de los microorganismos que se haya establecido por azar. Más que ello, las diferentes cepas y especies m icrobianas adaptadas a un huésped particular han evolucionado hasta conseguir un conjunto muy específico de genes asociados a la virulencia. A través del análisis de la organiza­ ción genética de las bacterias patógenas, oportunistas y no patógenas podemos empezar a comprenderlos orígenes déla patogenicidad y por qué algunos patógenos son más patogénicos o tienen más éxito que los demás. Entre las técnicas utilizadas para el estudio de la proximidad genética están las comparaciones de las proteínas primarias o de las secuencias de ácidos nucleicos y los métodos de hibridación del ADN, incluyen­ do las estrategias fundamentadas en microarrays de A DN 12. Algunas secuencias genéticas, com o las del ácido ribonucleico (ARN) de las subunidades ribosómicas pequeñas y grandes, han sido utilizadas como relojes evolutivos fiables3435. El análisis comparativo de estas secuencias permite inferir las relaciones filogenéticas entre todos los componentes conocidos de la vida celular, aunque estas secuencias solamente ofre­ cen una resolución limitada para diferenciar las distintas cepas y una información también limitada respecto a la biología y la función de los microorganismos. La facilidad cada vez mayor con la que es posible obte­ ner información relativa a la secuencia genómica primaria, cuantificar las diferencias y compartir los datos ha dado lugar a la introducción de métodos más precisos para la caracterización de las cepas, tal como la tipificación de secuencia multilocus (multilocus sequence typing) 36 y la secuenciación de genoma completo. Hoy en día, la secuenciación del genoma completo y el análisis de los polimorfismos con nucleótido único en todo el genoma son factibles a gran escala, lo que ofrece una enorme

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Capítulo 1 Perspectiva molecular de la patogenia microbiana

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cantidad de información acerca de las relaciones evolutivas y de la bio­ logía de las poblaciones constituidas por los microorganismos13. Todas estas estrategias fundamentadas en la secuencia soslayan las dificultades de las comparaciones clásicas de los fenotipos (es decir, las caracterís­ ticas macroscópicas observables de un microorganismo), que pueden no ser fiables. Cuando utilizamos estas técnicas fundamentadas en la secuencia aparece un hallazgo constante que se refiere a la estructura de la población de los microorganismos: la mayor parte de las poblaciones naturales de los microorganismos está constituida por diversos linajes clónales bien definidos37. Una estructura de población clonal implica que las tasas de recom ­ binación de los genes crom osóm icos entre las diferentes cepas de la misma especie, y también entre las diferentes especies bacterianas, son muy bajas. El concepto de la organización clonal está apoyado por la concordancia observada entre los árboles evolutivos obtenidos de secuencias cromosómicas no relacionadas38. A pesar de que las bacterias poseen mecanismos de intercambio genético naturales y bien definidos conservan su individualidad, al igual que las comunidades bacterianas asociadas al ser humano y a otros animales presentan una afiliación estable a lo largo de períodos prolongados de tiempo en un individuo. Podríam os considerar que, a la vista del inconfundible intercambio de genes existente entre las bacterias, se debería haber producido una homogenización de las especies bacterianas, con disminución de la especialización. Sin embargo, lo que ha ocurrido es en realidad lo contrario. Las especies bacterianas han seguido siendo entidades taxonómicas bien definidas y diferenciadas entre sí39 debido a que el cromosoma bacteriano es una entidad altamente integrada y coadaptada que, en térm inos generales, se ha resistido al reordenamiento. Esto mismo puede cum ­ plirse en la estructura global de las comunidades bacterianas indígenas de los seres humanos. Es fascinante el hecho de que el análisis de las poblaciones naturales de microorganismos con potencial patogénico ha demostrado la promi­ nente representación de un número relativamente pequeño de clones. De hecho, la mayor parte de las enfermedades graves podría ser debida a tan sólo unos pocos de los muchos clones existentes y que constituyen una especie bacteriana patogénica. Por ejemplo, podemos observarlo en la enfermedad meningocócica, en la que hay un predominio claro de un clon concreto en áreas muy extensas de todo el mundo. Por el contrario, en el caso del bacilo de la fiebre tifoidea solamente existe un don impor­ tante en todo el mundo, aunque la resistencia a los antibióticos puede forzar la diversidad40. Así, en algunos casos extremos todos los miembros de una especie, como Shigella sonnei o Bordetella pertussis, pertenecen al mismo tipo clonal o a un pequeño grupo de tipos estrecham ente relacionados entre sí. No todas las especies bacterianas patogénicas muestran este patrón de organización clonal. Dos excepciones notables son las constituidas por N. gonorrhoeae y Helicobacter pylori, que parecen utilizar la recombinación crom osóm ica para increm entar su diversi­ dad genética. Es posible que microorganismos como N. gonorrhoeae y H. pylori, que muestran una gran especialización respecto a sus prefe­ rencias por las localizaciones anatómicas concretas del ser humano en las que raramente se encuentran con otras especie relacionadas, deban recurrir a un proceso constante de recombinación y reagrupamiento genéticos utilizando la transformación del ADN para compartir alelos bien adaptados que se acumulan en sus poblaciones. Por tanto, la variabi­ lidad genética existente entre las cepas de gonococos y H. pylori aisladas en localizaciones geográficas concretas sugiere que estos microorganis­ mos son básica y principalmente sexuales. El análisis clonal ha dado lugar a otras conclusiones importantes en lo relativo a la evolución de las especies bacterianas y de las cepas patógenas en particular. El estudio de las poblaciones de E. cotí en el tracto intestinal humano indica que sólo persiste un pequeño número de linajes clónales, al tiempo que numerosas líneas celulares no relacionadas aparecen y desaparecen37. Las cepas de E. cotí que son patogénicas para el tracto urinario y que causan enfermedad sintomática en el ser humano pueden mostrar una diversidad genética incluso menor que las cepas de E. cotí que se localizan en la flora intestinal o que las cepas que dan lugar a una colonización asintomática del tracto urinario41. Quizá, la evolución de estas cepas de E. cotí para residir en un nicho epitelial más especializado introduzca limitaciones en la recombinación que preserva su grado añadido de especialización. Al mismo tiempo, la especialización por una localización corporal puede que no impida la idoneidad para

otra localización: en algunas personas con infecciones recidivantes del tracto urinario, puede haber un desplazamiento simultáneo e idéntico de la población dominante de E. cotí de la vejiga urinaria y del intestino distal entre episodios consecutivos42. Los patógenos nos han enseñado incluso muchas cosas acerca de la prehistoria humana: el análisis de poblaciones fundamentado en secuencias de los patógenos bacterianos limitados y adaptados al ser humano, como H. pylori, nos ha aclarado aspectos importantes de las migraciones del ser humano y de la estruc­ tura de las poblaciones humanas43.

G EN Ó M IC A Y EV O LU C IÓ N D E L A P A T O G E N IC ID A D ___________________________ La primera secuencia genómica completa de mi microorganismo extra­ celular, H. influenzae, fue descrita en 199544. Desde entonces se han publicado las secuencias genómicas completas de más de 2.900 bacterias y microorganismos Archaea en bases de datos públicas (v. www.ncbi. nhn.nih.gov/genome/browse/). A pesar de la utilidad evidente de una plantilla genómica primaria, está cada vez más claro que las aproxima­ ciones genética, genómica, bioquímica y epidemiológica ofrecen ventajas complementarias. Cada una de ellas contribuye a la búsqueda de nuevos determinantes de la virulencia. Tal como se ha señalado previamente, las comparaciones entre los representantes patógenos y no patógenos de un único género o especie demuestran habitualmente que los no patógenos carecen relativamente de las secuencias genéticas funcionales que codifican el rasgo o los rasgos de la patogenicidad. Las variantes o porciones mutacionales inactivas de los genes asociados a la virulencia se observan en ocasiones en las cepas no patógenas de la misma especie. En general, a medida que las bacterias pasan de ser microorganismos extracelulares con múltiples hábitats y se convierten en patógenos obligados, microorganismos con restricción de huésped, endosimbiontes u organismos intracelulares obligados, parece que experimentan mía disminución en el tamaño de su genoma o que acumulan genes inactivos y/o defectuosos (seudogenes)13'45. Por ejemplo, la evolución de B. pertussis com o un patógeno con especificidad de huésped y adaptado al ser humano a partir de su ancestro de tipo Bordetella bronchiseptica se ha acompañado de unos niveles intensos de pérdida e inactivación de los genes (3.816 secuen­ cias de codificación frente a 5.007 en B. bronchiseptica; el 9,4% de las secuencias de codificación corresponde a seudogenes en comparación con el 0,4% en B. bronchiseptica)46. En este caso, la existencia de un rango muy restringido de huéspedes (en el caso de B. bronchiseptica sólo para el ser humano) ha significado la pérdida de diversidad genética. A diferencia de lo que ocurre con B. bronchiseptica, que puede infectar a múltiples huéspedes animales y que puede sobrevivir en el ambiente, B. pertussis muestra pocas variaciones en su contenido genético entre las diferentes cepas aisladas a lo largo de los 50 últimos años y en los diversos continentes47. B. anthracis (que existe predominantemente en forma de una espora inactiva) y Mycobacterium tuberculosis (que existe principalmente en fase latente en los granulomas humanos) también muestran una diversidad genómica lim itada. M ycobacterium leprae exhibe un grado extremo de decadencia genética48. No es infrecuente que las secuencias específicas relacionadas con la virulencia estén rodeadas por segmentos repetidos de ADN, algunos de los cuales pueden representar elementos conocidos de inserción; ello sugiere que dichos genes de virulencia estuvieron asociados en algún momento a mi elemento genético móvil o bien que estos genes ocuparon previamente alguna otra localización cromosómica en la misma especie o en otro microorganismo. La adquisición de una adhesina, una toxina o un factor de resistencia sérico podría perm itir que un microorganis­ mo previamente no patógeno causara enfermedad en un huésped que anteriormente no era susceptible. Las islas de patogenicidad respaldan este concepto49. Estas islas contienen conjuntos de genes asociados a la virulencia que codifican sistemas de secreción especializados, moléculas efectoras segregadas, adhesinas y proteínas reguladoras. Se considera que S. typhimurium inició su evolución en forma de un patógeno procedente de un ancestro común con E. cotí hace aproximadamente 130 millones de años, a través de la adquisición secuencial de al menos dos islas de patogenicidad, una de las cuales intermedia la internalización del microorganismo en las células del huésped; la otra permite la supervivencia y la replicación del microorganismo en el interior de una vacuola intracelular. Yersinia

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70 kb que es necesario para su efecto patogénico y para superar los sis­ temas inmunitarios del huésped, aunque hay dos plásmidos específicos de Y. pestis que han sido adquiridos recientemente a través de la trans­ ferencia horizontal de genes. Uno de ellos codifica un activador del plasminógeno (una molécula de superficie que lleva a cabo funciones proteolíticas, de adherencia y de invasividad) y facilita la diseminación a partir de la localización intradèrmica de la infección. El otro plás­ mido codifica un antígeno capsular que bloquea la fagocitosis y una toxina necesaria para la supervivencia del microorganismo en la pulga. Así, este m icroorganism o evolucionó hasta establecer un reservorio mamífero bien definido, para garantizar su transmisión a través de la pulga y conseguir atributos que le permitieran diseminarse hacia zonas sistémicas en su huésped murino preferido, con posibilidad de causar efectos obvios y devastadores en mi huésped humano accidental. En este proceso tuvo lugar mi reordenamiento de sus cromosomas y de los genes inactivos que eran reliquias de su vida gastrointestinal previa. El hecho de que un microorganismo pueda llevar a cabo esta auténtica hazaña de la evolución en lo que supone prácticamente un «abrir y cerrar de ojos» en términos evolutivos representa toda una lección de prudencia respecto a lo que podemos aprender en el futuro respecto a cualquier entidad viva que actúe como un huésped para los microorganismos. A pesar de que los análisis genóm icos nos ofrecen historias fas­ cinantes de la forma con la que los patógenos evolucionaron a través de la adquisición genética de sistemas de secreción especializados, así como de la función de estos sistemas en la propagación de los diversos genes que aportan al microorganismo propiedades extraordinarias que le permiten sobrevivir en un huésped específico, todavía desconocemos los orígenes precisos de estos y otros sistemas asociados a la virulencia. No obstante, parece probable que la patogenicidad sea un rasgo bacte­ riano antiguo y honroso cuya aparición pueda estar relacionada con la necesidad del patógeno de evitar la predación por otros organismos más sofisticados, tales como las amebas extracelulares, los nematodos y una amplia gama de otras criaturas igualmente invisibles que emplean a los microorganismos como alimento.

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R EG U LA C IÓ N D E L A PA TO G EN IC ID A D B A C T E R IA N A __________________________________________ Si un organismo posee productos genéticos especializados respecto a su virulencia puede ser capaz de utilizarlos siempre que sea necesario, pero no va a malgastar su energía metabòlica en producirlos sin un objetivo concreto ni va a ponerlos en riesgo antes de haber detectado y neutralizado las defensas del huésped. En consecuencia, la regulación de la expresión de los factores de virulencia es una tarea adicional, aunque esencial, en la vida del microorganismo patógeno50. El huésped muestra mía serie de condiciones sorprendentemente distintas de las existentes en el ambiente exterior, condiciones que no es fácil reproducir en el labora­ torio. De hecho, las condiciones en las que se llevan a cabo los cultivos de laboratorio introducen un sesgo en nuestros conocimientos relativos a la adaptación de los microorganismos a los ambientes naturales. Este sesgo se refleja en el concepto de «estado viable pero sin posibilidades de cultivo» respecto a las bacterias en su ambiente externo51. Por ejemplo, se considera que Vibrio cholerae persiste en este estado en estuarios salobres y en otros entornos acuáticos salinos, asociado en ocasiones al citoesqueleto de quitina de diversos organismos marinos52. La transición desde este ambiente hasta el correspondiente a la luz del intestino delgado del ser humano se debe acompañar necesariamente de importantes eventos reguladores genéticos. El microorganismo es una célula relativamente simple, aunque posee los mecanismos necesarios para detectar simultáneamente los cambios de temperatura, las condiciones iónicas, la concentración de oxígeno, el pH y las concentraciones de calcio, hierro y otros metales, en lo que podrían ser señales de carácter sutil, pero que son esenciales para la activación precisa de los determinantes de la virulencia. De la misma forma, las señales reguladoras del ambiente preparan al microorganis­ mo para su transición desde un estado extracelular hasta un estado intracelular. Por ejemplo, el hierro es un componente clave en muchos

procesos metabólicos celulares. Así, no es sorprendente que los anima­ les utilicen proteínas de alta afinidad de fijación al hierro y proteínas para el alm acenam iento del hierro con el objetivo de evitar que los microorganismos puedan acceder a este nutriente, especialmente en las superficies mucosas. A su vez, la mayor parte de los patógenos perciben la disponibilidad de hierro y en función de ello inducen o reprimen diversos sistemas de captación del hierro53. Así, muchos microorganis­ mos poseen toxinas que están reguladas por el hierro, de manera que las concentraciones bajas de hierro desencadenan la biosíntesis de dichas toxinas. En lo que se refiere al patógeno gástrico H. pylori, el pH puede ser una señal crítica. La respuesta de H. pylori frente al pH bajo implica la aparición de modificaciones en la abundancia de transcritos respecto al 7% de sus genes y se asocia a un incremento de la motilidad, quizá como método para atravesar la mucosa gástrica54. La regulación reversible de la expresión de los genes de virulencia por parte de la temperatura es mía característica común a muchos patógenos, como E. cotí enteropatógeno y uropatógeno (fimbrias K-88 y K-99, fim­ brias pilus asociadas a pielonefritis y antígeno capsular K -l), el género Shigella (invasividad y toxina Shiga) y el género Yersinia (determinantes asociados a la virulencia, incluyendo la respuesta a la disminución de la concentración de calcio y las proteínas de la membrana externa). Las m odificaciones en la topología del ADN, la conform ación del ARN mensajero y la conformación y estabilidad de las proteínas intermedian la regulación térmica de estos diversos determinantes de la virulencia55. El número de sistemas reguladores de la virulencia que han sido bien caracterizados es muy elevado. Un mecanismo frecuente para la transducción bacteriana de las señales del ambiente implica la participación de los sistemas reguladores de dos componentes que actúan sobre la expresión genética, generalmente a nivel de la transcripción56,57. Estos sistemas utilizan parejas de proteínas similares; una de las proteínas de la pareja abarca la membrana citoplásmica, contiene un dominio trans­ m isor y puede actuar com o un sensor de los estímulos del ambiente, m ientras que la otra es una proteína citoplásm ica (reguladora de la respuesta) con un dominio receptor que regula los genes o proteínas de respuesta. Las proteínas sensor son a menudo cinasas que experimentan autofosforilación en un residuo conservado de histidina. Después, estos elementos intermedios de energía elevada transfieren sus grupos fos­ fato a un residuo conservado de aspartato localizado en el dominio receptor de las proteínas reguladoras de la respuesta. Las desfosforilasas com petitivas determinan un estado global de fosforilación de estos reguladores de la respuesta y, por tanto, su nivel de actividad. Muchos de dichos reguladores son proteínas que se unen al ADN y que regulan la transcripción de múltiples objetivos genéticos. Por ejemplo, los sistemas de este tipo controlan las propiedades de permeabilidad de la cubierta celular de E. cotí en respuesta a los estímulos osmóticos (EnvZ/OmpR), la actividad motora implicada en la quimiotaxis de E. cotí (CheA/CheY, CheB), la expresión de muchos factores de virulencia en Streptococcus pyogenes (CovR/CovS), el cambio desde el crecimiento vegetativo hasta la esporulación en el caso de Bacillus subtilis (KinA/SpoOF, SpoOA) e incluso la capacidad de la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens para inducir tumores en células vegetales susceptibles en respuesta a los fenoles existentes en el interior de los exudados de las heridas inferidas a la planta (VirA/VirG). El control coordinado de la patogenicidad incorpora el importante concepto de reguión. Un reguión es un grupo de operones o de genes individuales controlados por un regulador común, generalmente un activador o represor de proteínas. En algunos casos este regulador puede ser el segundo com ponente de un sistema de dos com ponentes. Un reguión proporciona un medio a través del cual muchos genes pueden responder de manera concertada frente a un estímulo concreto. En otras ocasiones los mismos genes pueden responder de forma independiente a otras señales. Las redes reguladoras globales representan un elemento habitual tanto en lo que se refiere a la virulencia microbiana como a la fisiología básica de los microorganismos (tabla 1-3). La complejidad de la regulación de la virulencia de mi patógeno microbiano único aparece magnificada por la coexistencia de múltiples sistemas de interacción (cruce de líneas) y por regulones en el interior de regulones. Por ejem ­ plo, P. aeruginosa contiene genes para 55 sensores y 89 reguladores de respuesta, mientras que El. pylori contiene genes para 4 sensores y 7 reguladores de respuesta. Quizá el número y los tipos más limitados de microambientes relacionados con el segundo microorganismo limitan

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Capítulo 1 Perspectiva molecular de la patogenia microbiana

pestis representa un ejemplo m anifiesto de la evolución a través de la adquisición y la pérdida de genes. Se ha estimado que Y. pestis se originó a partir del enteropatógeno Yersinia pseudotuberculosis hace tan sólo 2.000-20.000 años. Todas las especies patogénicas de Yersinia son portadoras de un plásmido de virulencia (pYV, virulence plasmici) de

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

TABLA 1-3

Ejem plos de sistem as reguladores de la virulencia bacteriana

MICROORGANISMO

GEN(ES) REGULADOR(ES)

ESTÍMULOS AMBIENTALES

Escherichia coli

drdX

Temperatura

Pili asociados a pielonefritis

fur

Concentración de hierro

Toxina de tipo Shiga, sideróforos

Bordetella pertussis

bvgAS

Temperatura, condiciones iónicas, ácido nicotinico

Toxina pertussis, hemagiutinina filamentosa, adenilato ciciasa, otros

Vibrio cholerae

toxR

Temperatura, osmolaridad, pH, aminoácidos

Toxina del cólera, piii, proteínas de la membrana externa

Yersinia

1er

FUNCIONES REGULADAS

Temperatura, calcio

S e c re c ió n d e p ro te ín a s e fe c to ra s

virF

Temperatura

Adherencia, invasividad

Shigella spp.

virR

Temperatura

Invasividad

Salmonella typhimurium

Genes pag

pH

V iru le n c ia , s u p e rv iv e n c ia d e los m a c r ó fa g o s

Staphylococcus aureus

Genes agr

Densidad celular

Hemolisinas a y |3, toxina del síndrome del shock tóxico 1, proteína A

sp p .

lo ci

Datos tornados de Miller JF, Mekalanos JJ, Falkow S. Coordinate regulation and sensory transduction in the control o f bacterial virulence. Science. 1989;243:916-922; Mekalanos JJ. Environmental signals controlling the expression o f virulence determinants in bacteria. J Bacteriol 1992;174:1-7.

a su vez el número (a la vez que aumentan la importancia relativa) de datos que debe reconocer. Parece que algunos sistemas reguladores son esenciales para la virulencia, aunque no todos. La regulación de la expresión de los determinantes de la virulencia por parte de V. choleme implica una proteína reguladora global que, en este caso, lleva a cabo una función doble. El producto del gen toxR es una proteína transmembrana de unión al ADN que regula la expresión de la toxina del cólera, los pili corregulados por toxinas y diversas proteínas específicas localizadas en la membrana externa. Se considera que la proteína ToxR percibe diversas señales reguladoras ambientales, inclu­ yendo la osmolaridad, la concentración de aminoácidos, la temperatura y el pH. La proteína ToxR dirige de manera indirecta la expresión de estos genes al activarla transcripción de toxT, cuyo producto pertenece a la fam ilia AraC de reguladores de la transcripción. En el nivel de la secuencia de aminoácidos, la proteína ToxR posee características tanto de sensor como de proteína reguladora a través de su sistema de transducción sensorial de dos componentes. La combinación de estas características en una sola proteína puede incrementar la especificidad del efecto. El aumento masivo del número de vibriones existentes en las heces de los pacientes con cólera puede presagiar un estado elevado de infectividad y de mayor capacidad de transmisión58. El perfil transcripcional de estos microorganismos que salen del cuerpo del paciente sugiere una privación reciente de nutrientes, la limitación respecto a la disponibilidad del hierro, la reducción de la modulación de la expresión de toxinas y la disminución de la actividad quimiotáctica58,59. La denominada percepción de quorum es mía estrategia a través de la cual las bacterias regulan su densidad celular y su comportamiento en función de las circunstancias60. Está implicada de manera inextricable en la formación de estructuras comunitarias complejas denominadas biopelículas, form adas por bacterias localizadas en superficies del ambiente con persistencia a largo plazo y resistencia frente a las defensas del huésped. Los microorganismos gramnegativos segregan lactonas hom oserina adiadas y responden a las mismas como mecanismo de percepción de quorum y de comunicación entre células. La producción de luz por parte de los vibriones marinos y de enzimas con capacidad de degradación tisular por parte de P. aeruginosa está activada por estos compuestos autoinducibles cuando alcanzan una concentración suficiente61. Los microorganismos grampositivos como Staphylococcus aureus utilizan autoinductores y represores peptídicos para controlar la densidad celular y regular la expresión de las toxinas. La capacidad de los patógenos bacterianos para controlar su propio censo establece una coreografía precisa respecto a la producción de factores de virulencia en el transcurso del crecimiento del microorganismo en un huésped que permanece vigilante. Por ejemplo, en las fases iniciales del desarrollo de un absceso en los tejidos blandos, S. aureus activa toxinas antifagocitarias hasta el momento en el que la bacteria alcanza un número suficiente com o para llam ar la atención de los neutrófilos62. V. cholerae utiliza un mecanism o de percepción de quorum para regular la form ación de la biopelícula en el plancton marino e intermedia su salida de estas estructuras de biopelícula para introducirse en un huésped humano63. Los factores de quorum muestran en ocasiones especificidad de cepa y podrían actuar como objetivos respecto a las estrategias terapéuticas novedosas64.

Algunos patógenos m icrobianos (p. ej., N. gonorrhoeae, Borrelia recurrentis y Trypanosoma brucei) modifican de manera periódica los componentes antigénicos de su superficie y, a través de ello, evitan la res­ puesta inmunitaria del huésped. Las variaciones antigénicas que tienen lugar en S. typhimurium y N. gonorrhoeae son ejemplos de mecanismos m oleculares alternativos (es decir, reordenam ientos del ADN) que intermedian la regulación de la expresión de los factores de virulencia. S. typhimurium modifica un antígeno inmuno dominante a través de la alternancia en la expresión de dos genes distintos ( H I y H2) que codifi­ can la proteina flagelina. El mecanismo correspondiente a esta forma de variación implica la inversión de una secuencia de ADN cromosomico de 995 pares de bases (pb) que contiene un promotor65. A través de la modificación de la expresión de la flagelina S. typhimurium puede evitar la respuesta de anticuerpos que elabora el huésped contra ella. Los pili son esenciales para la virulencia de los gonococos en el huésped humano, posiblemente debido a la función que desempeñan en la adherencia a las mucosas66. También inducen una respuesta local y sistèmica específica de anticuerpos por parte del huésped. La producción interm itente de pili, así com o la variación en el tipo antigénico del pilus, pueden ser estrategias que utilizan los gonococos para evitar la respuesta inmunitaria del huésped. Los mecanismos moleculares que sustentan estas estrategias son com plejos. En térm inos generales, la variación de fase y antigénica se debe a reordenamientos del ADN que desplazan secuencias relacionadas con la proteina pilina y que están dispersas en el cromosom a del gonococo (en loci pilS silentes) hasta la zona de expresión (locus pilE). Los derivados de una cepa única de N. gonorrhoeae pueden expresar numerosos tipos diferentes de pilus. Entre otros patógenos m icrobianos, los reagrupam ientos del ADN explican la variación antigénica de las glucoproteínas de superficie de T. brucei67 y también la variación antigénica de las proteínas principales variables del género Borrelia66. En la actualidad sabemos que la presentación adecuada en la superfi­ cie microbiana de ciertos productos genéticos asociados a la virulencia es tan importante para la patogenicidad como la expresión inicial de estos genes. La presentación conlleva la aplicación de mecanismos de expor­ tación, la asociación con otros factores periplásmicos o de la superficie y, en ocasiones, el montaje macromolecular en la superficie, además de que también está sometida a regulación69. Entre los patógenos bacterianos es aparente la hom ología com partida entre las familias de proteínas implicadas en estos procesos. Una de dichas familias está constituida por proteínas denominadas chaperones y ujieres (ushers); ambos conceptos fueron propuestos inicialmente en un modelo de montaje de los pili P de E. coli con adherencia al uroepitelio. Los chaperones periplásmicos, como PapD, dirigen las subunidades proteicas desde el citoplasma hasta la membrana externa y participan en suplegamiento adecuado. Los ujie­ res de la membrana externa, como PapC, dirigen estos complejos hasta una zona de montaje en la superficie. Las actividades de plegamiento, transporte y montaje hacen que un microorganismo muestre mía trama específica de moléculas de superficie que es necesaria para el tropismo, la intoxicación o la entrada en las células eucariotas10. La configuración precisa de las moléculas de superficie del microorganismo podría ser contemplada como un «complejo de ataque» cuyas propiedades no se encuentran en ninguno de sus componentes individuales.

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A pesar de su capacidad respecto al mantenimiento de una existencia extracelular, una amplia gama de patógenos bacterianos y protozoos han desarrollado medios para introducirse en las células eucariotas huésped y para sobrevivir, multiplicarse e incluso establecerse en ellas. De esta manera, mi microorganismo evita las defensas inmunitarias del huésped y puede acceder a lo que son siempre nutrientes escasos. Estas ventajas imponen una intensa presión evolutiva selectiva que queda reflejada de manera muy evidente en las refinadas estrategias desarrolladas por los patógenos microbianos para sobrevivir en el interior de mía célula huésped. Dichas estrategias son el mimetismo molecular, la coacción y la adaptación íntima a los procesos de las células eucariotas y se acompañan de una reducción genómica. En gran medida, son los mecanism os utilizados por un m icroor­ ganismo para adherirse a las células eucariotas los que determinan si dicho microorganismo se va a poder introducir en las células y tam ­ bién la manera con la que lo va a hacer, así com o su evolución en el medio intracelular17. La mayor parte o la totalidad de los patógenos intracelulares poseen mecanismos múltiples de fijación y adherencia a la superficie de las células eucariotas; la com binación concreta de factores de adherencia microbiana y de receptores afines de la célula huésped favorece la selección de una de las diversas vías de entrada y determina así las características básicas de la vacuola intracelular. No obstante, en términos generales, aún no sabemos hasta qué punto los patógenos microbianos aceptan las vías y mecanismos preprogramados correspondientes a los receptores fagocitarios (p. ej., receptores del complemento y Fe) y no fagocitarios, ni tampoco hasta qué punto estos receptores pueden modificar o aprovechar dichas vías y mecanismos. Toxoplasma gondii se introduce y replica en el interior de todos los tipos de células nucleadas del mamífero. Tras su entrada en una de estas células a través de receptores no identificados, T. gondii reside en una vacuola parasitófora que es de manera perm anente incapaz de experim entar fusión con otros orgánulos intracelulares, incluyendo los lisosomas. La supervivencia del parásito en el interior de estas vacuolas depende de la inexistencia de acidificación, de la exclusión del contenido lisosómico y de mecanismos específicos para la adquisición de nutrientes y para la percepción del entorno. Sin embargo, cuando este m icroorganis­ mo pretende introducirse en las células eucariotas a través de una vía alternativa (p. ej., la mediada por receptores de la región constante de la inmunoglobulina G, Fe) desaparece el bloqueo de la fusión de la vacuola. Presumiblemente, las modificaciones introducidas por el parásito en la membrana vacuolar y la exclusión de ciertas proteínas del huésped durante las fases iniciales del proceso de entrada son factores que facilitan el establecimiento de las condiciones necesarias para el crecimiento y el desarrollo del patógeno70. Algunos microorganismos patógenos parecen regular el momento y el lugar en los que interactúan con las células del huésped utilizando para ello mecanismos de señal preexistentes del huésped17. Entre los receptores que reconocen los patógenos y, en algunos casos, intermedian su entrada en el interior de la célula están las integrinas ( Yersinia spp.), las cadherinas del aparato de las uniones estrechas (Listeria monocyto­ genes)71y la proteina de andamiaje ZO-1 (H. pylori)72, los distroglucanos (arenavirus)73 y los receptores del factor de crecimiento (S. typhimurium). En la mayoría de estos casos los patógenos no dependen de una única familia de receptores para su entrada en la célula. Por otra parte, el tropismo respecto a las células y los órganos puede estar determinado por el reconocimiento de miembros diferentes de una misma familia. Los acontecimientos de señal que tienen lugar en la superficie de la célula huésped, entre los patógenos del mismo tipo y también entre los patógenos y las células huésped, indican la existencia de un proceso com­ plejo y altamente desarrollado de coadaptación y de incorporación10' 19'60. Muchas de estas señales inducen la reordenación del citoesqueleto de la célula huésped para favorecer al patógeno. En un ejemplo especial­ mente demostrativo, E. coli enteropatógeno induce el borramiento de la arquitectura norm al de la superficie celular epitelial y la formación de una estructura especializada que contiene actina reorganizada, que protruye en la superficie de la célula huésped y que se denomina «pedes­ tal» o seudópodo (fig. 1-1). Los pedestales facilitan la adherencia íntima del microorganismo, pero no la entrada, de E. coli enteropatógeno al interior de la célula huésped; la fijación está mediada por la adhesi-

FIGURA 1-1 Micrografía electrónica de barrido en la que se observa un seudópodo o una formación de tipo «pedestal» correspondiente a Escherichia co li enteropatógeno (ECEP) en su interacción con la superficie de una célula epitelial. Esta form a de adherencia íntima requie­ re la presencia de la adhesina bacteriana intim ina, un receptor de origen bacteriano — Tir— que es inyectado en la célula huésped, y una serie de eventos de señal iniciados por ECEP. La alteración de la función absortiva norm al da lu gar a diarrea. Hay otros p atóge no s bacterianos que tam bién son capaces de inducir la aparición de «pedestales» en las células epiteliales intestinales. (D e Rosenshine I, R u sch ko w ski 5, Stein M y cois. A p a th o g e n ic bacterium triggers epithelial signáis to form a fu n ctio n a l bacterial receptor that m ediates actin p se u d o p o d form ation. EM BO J. 1 9 9 6 ;1 5 :2 6 1 3 -2 6 2 4 . Por cortesía d e B. B. Finlay.)

na bacteriana intim ina y por un receptor, Tir, que es segregado por

E. coli enteropatógeno en la célula huésped y que después se localiza en la membrana de dichas células (en la superficie apical del pedestal)74. Estos acontecimientos exigen la existencia de un sistema de secreción especializado (v. «Subversión de los procesos celulares y de las defensas inmunitarias del huésped») que produce no solamente el receptor Tir, sino también proteínas efectoras que dan lugar a la fosforilación del receptor Tir en la célula huésped y que también activan otras vías de señal. Todos estos factores están codificados por genes que se localizan en el interior de una isla de patogenicidad denominada locus del borramiento de los enterocitos (LEE, locusfor enterocyte effacement); esta isla cromosómica también se observa en algunas cepas de E. coli productor de toxina Shiga. El receptor T ir procedente de E. coli productor de toxina Shiga es inmunógeno en el ser humano y muestra diversidad de secuencia y antigénica en las diferentes cepas75. Hay otras formas de reordenamiento del citoesqueleto que son esen­ ciales en los procesos a través de los cuales Salmonella, Shigella y otros patógenos intracelulares se introducen en las células huésped. Salmonella induce el «fruncimiento» de la membrana de la célula huésped que ahora puede fagocitar la bacteria y conseguir su internalización a través de mi proceso de macropinocitosis. Esta respuesta de las células no fagocitarias es similar a la que provocan los factores de crecimiento. Las proteínas Sip de Salmonella y las proteínas Ipa de Shigella (relacionadas con las anteriores) son segregadas en el interior de la célula huésped tras el contacto de superficie y ambas son necesarias para las respuestas del citoesqueleto de la célula huésped y para la entrada del patógeno. Los patógenos m icrobianos que se han adaptado a un ambiente intracelular poseen estrategias diversas y específicas para su super­ vivencia y replicación. Algunos patógenos perm anecen en el interior de una vacuola (p. ej., Toxoplasma, Salmonella) y otros dan lugar a la lisis de la membrana del fagosoma inicial con replicación en el interior del citoplasma de la célula huésped ( Shigella, histeria, Trypanosoma, algunas especies de Rickettsia). El mantenimiento de unas condiciones específicas y favorables en el interior de la vacuola puede conllevar la inhibición de la fusión fagolisosoma y la acidificación (Toxoplasma), la asociación de los orgánulos de las células eucariotas con las vacuolas que contienen bacterias (Legionella, Salm onella), la regulación del pH (Salmonella) y una elevación de la concentración intracelular de glucosa en macrófagos activados de form a alternativa (Salmonella,

Brucella).

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Capítulo 1 Perspectiva molecular de la patogenia microbiana

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P A T Ó G E N O S M IC R O B IA N O S COM O P A R Á S IT O S IN T R A C E L U L A R E S ________

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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La salida temprana del interior de la vacuola es esencial para el crecim iento y la virulencia de algunos patógenos intracelulares. Listeria monocytogenes utiliza varias moléculas para la lisis del fagosoma inicial, incluyendo una hem olisina formadora de poros (listeriolisina O) y dos formas de fosfolipasa C. Una vez en el interior del cito­ plasma, Listeria se replica e induce su propio movimiento a través de un proceso de carácter singular de polim erización de la actina de la célula huésped y de la formación de microfilamentos en el interior de una cola con configuración de cometa. Shigella también induce la lisis de la vacuola fagosómica y la formación de estructuras similares para facilitar el movimiento intracitoplásmico y la propagación de célula a célula del microorganismo. En ambos casos han sido identificados los factores bacterianos y del huésped implicados en la polimerización de la actina76. De la misma forma que los patógenos microbianos muestran características diferentes en sus interacciones con las células fagocitarias, la evolución del parasitismo intracelular respecto a la célula huésped también varía considerablemente en relación con la célula huésped y el patógeno específicos implicados en el proceso.

S U B V E R S IÓ N D E L O S P R O C E S O S CELU LA R ES Y DE LA S D EFEN SA S IN M U N IT A R IA S D E L H U É S P E D __________________ Los patógenos se pueden diferenciar de los microorganismos comensales típicos por el grado en el que debilitan los procesos celulares del huésped en su propio provecho17' 19. La potenciación de la adherencia o la internalización del patógeno, la inhibición de la actividad antimicrobiana de la célula huésped, la alteración de las respuestas inflamatorias, la potenciación de la multiplicación del patógeno y la muerte de la célula huésped son posibles resultados. Tal como se ha señalado previamente, un mecanismo habitual a través del cual los patógenos bacterianos alte­ ran o debilitan la célula huésped es el correspondiente a los sistemas es­ pecializados de secreción, como las vías de secreción de tipo III y tipo VI (o dependientes de contacto) y la vía de secreción de tipo IV 77 79. Los sistemas de secreción de tipo III correspondientes a diversos patógenos bacterianos comparten características estructurales y funcionales que sugieren la existencia de una relación evolutiva con el aparato flagelar bacteriano77. Estos sistemas están codificados por bloques de genes que generalmente se localizan en el interior de islas de patogenicidad. A través del uso de una estructura supramolecular que abarca toda la pared celular y que tiene una configuración similar a la de una jeringa hipodérmica80, los patógenos segregan moléculas efectoras que atravie­ san directamente las membranas celulares. Mientras que Salmonella y Shigella utilizan sistemas de secreción de tipo III (isla de patogenicidad 1 de Salm onella [SPI-1, Salm onella pathogenicity island 1] y sistemas de plásmidos de invasión, respectivamente) para entrar en la célula huésped, Salmonella utiliza otra forma de sistema de tipo III (SPI-2) para su replicación en el interior de la vacuola intracelular; este segundo sistema solamente aparece expresado cuando el microorganismo ocupa este nicho privilegiado. Las moléculas efectoras segregadas de tipo III y V I intermedian tareas diversas. SopE, de Salmonella, es segregada por el sistema SPI-1 y se une directamente a los miembros de la familia de proteínas guanosina trifosfatasa Rho de peso molecular bajo en el citoplasma de la célula huésped; esta acción activa el proceso de fruncim iento de la m em brana81. La proteína efectora YopH de Yersinia es una potente fosfatasa de tirosina que actúa como factor de virulencia y como factor antifagocitario. YopJ induce la apoptosis en macrófagos activados, suprime la producción del factor de necrosis tumoral a y desempeña una función clave en la traslocación de Yersinia desde las placas de Peyer hasta el tejido linfoide, así como en la replicación del microorganismo en el bazo. Hay varios patógenos, entre ellos Shigella, que pueden inducir la muerte celular de los macrófagos y las células dendríticas, pero no de las células epiteliales. A pesar de que la inducción de la muerte celular y la apoptosis manifies­ ta son estrategias compartidas por muchos patógenos, todos ellos los implementan a través de mecanismos distintos y mediante un programa temporal muy preciso y también diferente19,22. La secreción de tipo VI dependiente de contacto se ha asociado con la actividad bactericida en diversas bacterias gramnegativas y con una forma de conducta de «duelo» entre especies bacterianas heterólogas82. La manipulación del destino de la célula huésped y de la orquestada coreografía de las respuestas inflamatorias es un denominador común

en las estrategias de los patógenos microbianos. Por ejemplo, las micobacterias desactivan el reclutamiento de los macrófagos dependiente de la proteína de respuesta primaria de diferenciación mieloide 88 (MyD88) beneficioso para el huésped y activan un programa de reclutamiento alternativo para poder residir en macrófagos más permisivos. Por tanto, el granuloma, al que durante 100 años se le ha atribuido mi papel central en el «aislamiento» de la infección por M. tuberculosis, es más bien una estructura elaborada por las micobacterias para fomentar su expansión y diseminación en las primeras etapas de la infección83. Asimismo, en estudios recientes se ha sugerido que el estado de portador a largo plazo de Salmonella es un reflejo de la «selección» de una clase particular de células fagocíticas para lograr la supervivencia a largo plazo84. Debido a que estos microorganismos establecen relaciones de depen­ dencia con las células huésped, los virus manipulan a menudo estas células de una forma muy llamativa. Los virus del papiloma humano y otros virus animales inducen la expansión de su nicho preferido en la célula huésped al interferir con los elementos de control clave del ciclo celular85. En una analogía interesante, Rickettsia rickettsii bloquea la apoptosis como estrategia defensiva de la célula huésped con objeto de prolongar la vida de la célula infectada y facilitar así la replicación de las rickettsias y su diseminación posterior a otras células huésped86. El virus del molluscum contagiosum protege a la célula huésped frente a la lesión oxidativa y la lesión inducida por radiación ultravioleta a través de la expresión de una selenoproteína de tipo glutatión peroxidasa que actúa com o elem ento de elim inación de los m etabolitos tóxicos del oxígeno87. Otras estrategias oportunistas de los patógenos víricos son la supresión de la presentación de los antígenos víricos por parte de las células huésped y la interferencia con las actividades de las citocinas, el complemento y el interferón de la célula huésped2123. Los miembros de la familia de receptores de tipo dominio de oligomerización de nucleótidos (NOD, nucleotide oligomerization domairi) reconocen una amplia gama de patógenos intracelulares y de sus com ­ ponentes moleculares, lo que da lugar a la activación de un complejo proteico citosólico denominado «inflamasoma» y a la activación de la caspasa-1, unaproteasa que, a su vez, estimúlala activación de citocinas proinflamatorias y la muerte de la célula huésped88. El inflamasoma puede ser contemplado como una especie de vestigio atávico de la muy prolongada en el tiempo interacción entre los fagocitos y los m icroor­ ganismos. El alcance y la sofisticación de los medios utilizados por los patógenos para eliminar las barreras que opone la célula huésped a su establecimiento, replicación, persistencia y salida y transmisión subsi­ guientes hada mía nueva célula huésped pueden ser contemplados como uno de los ejemplos más impresionantes de la diversidad y la adaptación evolutivas. No pretendemos hacer justicia a ello en estas líneas, pero sí esperamos que su consideración haga que los clínicos valoren y respeten a sus adversarios microscópicos.

ID EN T IFIC A C IÓ N Y C A R A C T ER IZ A C IÓ N D E L O S G E N E S D E V IR U L E N C IA _________________ La caracterización de la patogenia microbiana a nivel molecular se ha iniciado tradicionalm ente con la identificación de un fenotipo aso­ ciado a la virulencia. Esta identificación puede estar fundamentada en la observación clínica, en la investigación epidemiológica o en el uso de un modelo o sistema que reproduzca fiablemente el fenotipo microbiano de manera similar a lo que ocurre en una infección natural. Tradicionalmente, las cepas virulentas han sido comparadas con las variantes avirulentas naturales. Sin embargo, estas variantes pueden presentar modificaciones genotípicas complejas con afectación de locus genéticos múltiples. Hoy en día, el uso de herramientas de computación cada vez más sofisticadas y de secuencias genómicas completas (deter­ minadas con una dificultad que es cada vez menor) ha dado lugar a predicciones del fenotipo y a la identificación de los genes de virulencia candidatos en la secuencia. El análisis de las secuencias genóm icas correspondientes a cepas múltiples, cada una de ellas con fenotipos de virulencia diversos, representa mi buen punto de partida para el proceso subsiguiente de comprobación de las hipótesis mediante cepas mutantes controladas específicas en los casos en los que las especies microbianas son susceptibles de modificación genética. No obstante, hoy en día sigue siendo imposible modificar genéticamente algunos microorganismos patógenos y muchos microorganismos comensales, o son resistentes al

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cultivo en el laboratorio. En lo que se refiere a estos microorganismos, los métodos de análisis emergentes ofrecen la posibilidad de evaluar su comportamiento y sus supuestas propiedades directamente a partir de los especímenes clínicos, sin necesidad de su propagación en el labora­ torio (v. «Microbiología molecular a la cabecera del paciente: detección, descubrimiento y perfil genómico de los patógenos»). Algunas de las estrategias convencionales que se utilizan en la actua­ lidad para identificar los genes asociados a la virulencia son el uso de elementos de inserción (p. ej., transposones) como elementos inductores de mutación para la generación de cepas mutantes isogénicas. Los trans­ posones tienen la ventaja de que marcan el locus genético mutagenizado con un nuevo fenotipo predeterminado (generalmente la resistencia a los antibióticos), pero también tienen la desventaja de inducir posibles efectos pleiotrópicos sobre genes cotranscritos o sobre la viabilidad microbiana global. El desarrollo de vectores plásmidos de amplio espec­ tro en el huésped portador de transposones bien definidos ha ampliado las posibilidades de utilización de este método de análisis para su uso en diversas especies patógenas respecto a las cuales anteriormente no existía ningún método de manipulación genética. A través del uso de elementos transposicionables con marcas genéticas específicas es posible aplicarla selección negativa a un conjunto de mutantes aleatorios en un modelo relevante de patogenia. Esta estrategia, denominada mutagénesis con mareaje mediante firm a (signature-tagged mutagenesis) ha permitido identificar en bacterias gramnegativas y grampositivas diversos genes que son esenciales para la virulencia89,90. Otros métodos utilizados para la identificación de los genes asociados a la virulencia están fundamentados en la regulación de dichos genes por parte de las transiciones entre los ambientes externo e interno del huésped por un lado y las células por otro. Hay dos estrategias que permiten a los investigadores la selección de genes y promotores expre­ sados preferencialmente por un patógeno microbiano en el interior de una célula huésped o de un órgano del huésped. Estas estrategias están fundamentadas en vectores diseñados especialmente y en los que se lleva a cabo la clonación de una librería completa de genes cromosómicos de manera que cuando son activados los promotores de estos genes también se activa la expresión de factores que pueden ser seleccionados con faci­ lidad, por ejemplo a través de la expresión de antibióticos, de la complementación de mía mutación inducida de atenuación del crecimiento en el microorganismo patógeno o de la expresión de una proteína fluores­ cente. En la primera estrategia, la aplicación de tecnología con expresión in vivo (in vivo expression technology) a V. cholerae y a S. typhimurium ha permitido definir las condiciones que encuentran los patógenos in vivo y también sus respuestas reguladoras91. Mediante una segunda estrategia, denominada inducción de fluorescencia diferencial (differential fluorescence induction), los investigadores identifican los promotores que son inducidos selectivamente en el interior de las células por los tejidos del huésped mediante la fusión de fragmentos aleatorios del genoma de un patógeno con el gen que codifica la proteína de fluorescencia verde, con aplicación final de la citometría de flujo activada mediante fluorescencia a un conjunto de microorganismos recombinantes que son portadores de estas fusiones de genes92. En la actualidad son posibles las estrategias no selectivas y de base genérica para el análisis del genoma completo y de los genes expresados que contiene mediante las tecnologías de microarrays de ADN y de secuenciación de ADN. Los microarrays de ADN son rejillas de densidad elevada constituidas por sondas que se disponen sobre una superficie sólida; en una superficie de 1 cm2 se pueden disponer decenas o cientos de miles de sondas. A través de la disposición en un m icroarray de sondas correspondientes a todos los genes y características intergénicas de un patógeno concreto y mediante la tecnología de hibridación del ADN genómico o complementario (ADNc) marcados podemos definir el contenido completo de genes o el perfil de expresión, respectivamente, correspondientes al patógeno evaluado. El análisis mediante hibridación genómica comparativa de cepas múltiples de patógenos revela la exis­ tencia de regiones localizadas con ganancia y pérdida frecuentes de genes («regiones de diferencia», equivalentes en muchos casos a las islas de patogenicidad) y nos ofrece información tanto en lo que se refiere a la evolución de los patógenos como a los mecanismos novedosos de viru­ lencia47. Más recientemente, la facilidad con la que se pueden secuenciar conjuntos complejos de moléculas de ADN o ARN de forma simultánea y en paralelo ha facilitado otras estrategias para el cribado de un gran

número de cepas mutantes de transposones y para identificar genes asociados con la viabilidad microbiana93. En la actualidad, las determi­ naciones cuantitativas de los transcritos génicos y las comparaciones de la abundancia de transcritos se ven facilitadas en gran medida por la secuenciación aleatoria de alto rendimiento de ADNc y por la generación de millones de etiquetas de secuencias expresadas que, a continuación, se asignan mediante mapeo inverso a genes y genomas con un método denominado «ARNseq». Mediante estas estrategias es posible evaluar los genes y sus productos a través de la relación que tienen con el proceso patológico asociado. Sin embargo, la prueba final de un gen se asocia a una forma concreta de patogenicidad y requiere el cumplimiento de diversos criterios. De manera similar a lo que se proponía en los pos­ tulados originales de Koch, estos criterios deben incluir el retorno del supuesto agente causal (el gen mutado o intacto asociado a la virulencia y clonado) al huésped original. A menos que podamos demostrar que este tipo de manipulación genética controlada induce un efecto sobre la patogenicidad, no quedará demostrada la causalidad respecto a la viru­ lencia. De la misma forma que los postulados originales de Henle-Koch han constituido un punto de referencia respecto a los criterios revisados de la causalidad microbiana94, la forma molecular de los postulados de Koch95 puede servir como directriz para la aproximación experimental al fundamento genético molecular de la patogenicidad. Estos postulados siguen evolucionando en paralelo a la información nueva que se genera respecto a la virulencia microbiana, al tiempo que son introducidas con rapidez estrategias y tecnologías experimentales nuevas. Por ejemplo, se requieren estrategias alternativas para lograr la prueba de causalidad para patógenos que no pueden aislarse y para enfermedades en las que la causa se atribuye a una «comunidad patogénica»96.

M IC R O B IO LO G ÍA M O L E C U L A R A L A C A B E C E R A D E L P A C IE N T E : D E T E C C IÓ N , D E S C U B R IM IE N T O Y P E R F IL G EN Ó M ICO D E L O S P A T Ó G E N O S _______________________________ A medida que se descubren los mecanismos de la patogenia microbiana, de la adquisición de la virulencia y de la resistencia a los medicamentos, la detección de los patógenos, la identificación de las cepas y el des­ cubrimiento de los patógenos cobran una importancia cada vez mayor en la práctica de la medicina clínica de las enfermedades infecciosas32. Ya es evidente que los estudios relativos a la patogenia microbiana a nivel molecular han contribuido de manera sustancial a nuestro conocimiento de la epidemiología, las manifestaciones clínicas, el diagnóstico, el tra­ tamiento y la prevención de las enfermedades infecciosas. Es necesario volver a examinar a la luz de los nuevos métodos experimentales y de la información más reciente incluso los aspectos más fundamentales de la etiología de las enfermedades infecciosas y del posible papel que desempeñan los microorganismos y las comunidades microbianas en las enfermedades crónicas. La epidemiología de las enfermedades infecciosas está fundamentada en una definición precisa del problema clínico a estudiar y, además, en la identificación detallada del agente etiológico. Las técnicas moleculares muestran niveles elevados de sensibilidad y especificidad para la detec­ ción de supuestos patógenos, al tiempo que constituyen un método para determinar las relaciones que existen entre las múltiples cepas de una misma especie. Gracias a ello ha sido posible establecer conexiones entre casos aparentemente no relacionados en el curso de un brote epidémico; de la misma forma, también ha sido posible relacionar con un mismo clon patogénico brotes epidémicos geográfica o temporalmente bien diferenciados. Las técnicas m oleculares han sido aplicadas en otros estudios epidemiológicos para definir los mecanismos de transmisión y la función de las variantes microbianas avirulentas en lo relativo a la propagación de la enfermedad. La secuenciación del genoma comple­ to proporciona en ocasiones el único dato que indica que varios casos están relacionados entre sí, es decir, que se ha producido un brote de la enfermedad, así como de las relaciones de la cepa del brote con otras cepas97. Es frecuente que las características morfológicas y metabólicas generales no pongan de manifiesto la importante diversidad genética existente en las cepas. Las técnicas de amplificación de los ácidos nucleicos han tenido mi impacto de gran resonancia en el estudio de la patogenia microbiana y en el diagnóstico de las enfermedades infecciosas. Por diversas razones,

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Capítulo 1 Perspectiva molecular de la patogenia microbiana

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algunas de ellas económicas (imputación del pago correspondiente a la evaluación clínica) y otras técnicas (métodos inadecuados de pre­ paración de las muestras y debido a la atención insuficiente a la com ­ plejidad de la matriz de especímenes), las técnicas específicas de reac­ ción en cadena de la polimerasa aplicadas a los patógenos microbianos no han sido incorporadas al ámbito clínico en la medida necesaria98. Los métodos utilizados en la actualidad para la identificación de los patógenos m icrobianos están muy fundamentados en el cultivo o la propagación de los microorganism os en el laboratorio. Los métodos de detección de patógenos moleculares evitan esta dependencia y han abierto nuevas líneas de investigación respecto a los microorganismos que podrían desempeñar un papel causal importante en una amplia gama de enfermedades agudas y crónicas que hasta el m om ento no han sido bien explicadas32,99,100. Estos métodos, que proporcionan un diagnóstico microbiològico rápido y específico, fomentarán el desarrollo e implementación de tratamientos dirigidos y reducirán el uso empírico de antimicrobianos de amplio espectro, lo que disminuirá la selección de microorganismos resistentes. El fundamento que subyace a estos méto­ dos es el uso de firmas moleculares (molecular signatures) para identificar o clasificar mi patógeno previamente desconocido; la firma utilizada con mayor frecuencia es la secuencia genómica, pero hay otras moléculas pequeñas que también pueden tener utilidad. Uno de estos métodos se centra en regiones altamente conservadas de secuencias génicas de ARN ribosómico mediante su amplificación directa a partir de tejido humano infectado y digerido99. Después, a partir de estas secuencias amplificadas, es posible determinar una serie de relaciones evolutivas fiables respecto a un supuesto microorganismo. Los métodos que no están fundamentados en el cultivo han permitido identificar varios microorganismos resis­ tentes al cultivo101,102. Hay algunos métodos moleculares que se utilizan para evaluar la diversidad en las comunidades microbianas indígenas que pueblan la piel y las mucosas del cuerpo humano. Los avances conceptuales que han tenido lugar en nuestros conoci­ mientos relativos a la virulencia microbiana, los desarrollos de carácter revolucionario que han experimentado nuestros métodos técnicos y las dificultades emergentes relacionadas con un cambio constante del ambiente que nos rodea sugieren diversos escenarios y objetivos futuros.

Bibliografia seleccionada La bibliografia completa esta disponible en studentconsult.es. 1. Dethlefsen L, McFall-Ngai M, Reiman DA. An ecological and evolutionär)7perspective on human-microbe mutualism and disease. Nature. 2007;449:811-818. 2. Tremaroli V, Bäckhed R Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism. Nature. 2012;489: 242-249. 5. Yatsunenko T, Rey FE, M anary MJ, et al. Human gut m icrobiom e viewed across age and geography. Nature. 2012;486:222-227. 6. The Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity o f the healthy human microbiome. Nature. 2012;486:207-214. 9. Dethlefsen L, Reiman DA. Incomplete recovery and indi­ vidualized responses o f the human distal gut microbiota to repeated antibiotic perturbation. Proc Natl Acad Sei USA. 2011;108(suppl 1):4554-4561. 10. Merrell DS, Falkow S. Frontal and stealth attack strategies in microbial pathogenesis. Nature. 2004;430:250-256. 11. Falkow S. The microbes view o f infection. Ann Intern Med. 1998;129:247-248. 13. Reiman DA. Microbial genomics and infectious diseases. N Engl JM ed. 2012;365:347-357. 17. Pizarro-Cerda J, Cossart P. Bacterial adhesion and entry into host cells. Cell. 2006;124:715-727. 19. Baxt LA, Garza-Mayers AC, Goldberg MB. Bacterial sub­ version ofhost innate immune pathways. Science. 2013;340: 697-701.

En primer lugar, deberíamos centrar nuestros esfuerzos en la identifica­ ción y la caracterización de los patógenos obtenidos directamente a partir de especímenes clínicos y de huéspedes infectados, utilizando para ello estrategias independientes de cultivo. En la actualidad son completamen­ te factibles la manipulación y la caracterización del genoma de células bacterianas aisladas103. También es mía realidad la identificación de los patógenos de un espécimen clínico mediante técnicas fundamentadas en la secuenciación profunda104,105. A su vez, deberíamos llegar a ser capaces de determinar la abundancia de transcripciones microbianas en todo el genoma y a definir la actividad metabòlica directamente a partir de especí­ menes humanos. En segundo lugar, es posible evaluar la composición y la función de las comunidades microbianas indígenas mediante la aplicación de tecnologías metagenómicas y de otros métodos posgenómicos de amplio espectro6,8,106. Mediante las valoraciones combinadas de las res­ puestas comunitaria y humana podemos conseguir información acerca de la naturaleza de las enfermedades inflamatorias crónicas de la piel y las mucosas107. En tercer lugar, ha llegado el momento de tener en cuenta la importancia de la variación genética del huésped en lo que se refiere a la susceptibilidad diferencial frente a la infección y a la enfermedad subsiguiente108. En cuarto lugar, las tecnologías genómica y posgenómica nos permiten cuantificar e interpretar los patrones de la expresión de los genes y las proteínas humanas relacionados con la respuesta frente a las enfermedades infecciosas; estos patrones pueden constituir la base de las firmas genéticas, lo que permitiría el reconocimiento y la clasificación tem­ pranos de los pacientes en función del microorganismo o de la evolución futura de la enfermedad32,109' 112. A medida que sean identificados los factores de virulencia relacionados con los pasos fundamentales de la patogenia va a ser posible interferir con su función. Según sean definidos con una precisión cada vez mayor, la manipulación de los sistemas globales reguladores de la virulencia puede llegar a tener mi valor terapéutico. Las nuevas vacunas reales y las vacunas candidato acelulares o recombinantes con microorganismos atenuados ya han permitido la identificación de antígenos inmunoprotectores mediante estrategias moleculares y genómicas12,13. El resultado de todas estas iniciativas va a ser la aplicación de una estrategia mejor fundamentada y más efectiva para la detección, el tratamiento y la prevención de las enfermedades infecciosas.

23. Finlay BB, McFadden G. Anti-immunology: evasion o f the host immune system by bacterial and viral pathogens. Cell. 2006;124:767-782. 2 5. Rasko DA, Rosovitz MJ, Myers GS, et al. The pangenome structure o f Escherichia coli : comparative genomic analysis of E. coli commensal and pathogenic isolates. / Bacteriol. 2008;190:6881-6893. 28. Jones KE, Patel NG, Levy MA, et al. Global trends in emer­ ging infectious diseases. Nature. 2008;451:990-993. 34. Pace NR. Mapping the tree o f life: progress and prospects. Microbiol Mol Biol Rev. 2009;73:565-576. 43. Moodley Y, Linz B, Yamaoka Y, et al. The peopling of the Pacific from a bacterial perspective. Science. 2009;323:527-530. 45. Moran NA. Microbial minimalism: genome reduction in bacterial pathogens. Cell. 2002;108:583-586. 49. Groisman EA, Ochman H. Pathogenicity islands: bacterial evolution in quantum leaps. Cell. 1996;87:791-794. 56. Parkinson JS. Signal transduction schemes ofbacteria. Cell. 1993;73:857-871. 59. Bina J, Zhu J, Dziejman M, et al. ToxR regulon o f Vibrio cholerae and its expression in vibrios shed by cholera patients. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100:2801-2806. 60. Bassler BL. Small talk. Cell-to-cell communication in bac­ teria. Cell. 2002;109:421-424. 64. Rutherford ST, Bassler BL. Bacterial quorum sensing: its role in virulence and possibilities for its control. Cold SpringHarb PerspectMed. 2 0 12;2:a012427. 69. Thannasi DG, Bliska JB, C hristie PJ. Surface organelles assembled by secretion systems of gram-negative bacteria: diversity in structure and function. FEMS Microbiol Rev. 2012;36:1046-1082.

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Capítulo 1 Perspectiva molecular de la patogenia microbiana

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El microbioma humano de localizaciones corporales específicas y sus características biológicas únicas K je rsti A a g a a rd , R u th A n n Lu n a y Ja m es V ersalovic

D EFIN IC IÓ N D E L M IC R O B IO M A H U M A N O _______________________________________________ La microbiota humana puede definirse como el conjunto de m icroor­ ganismos (alrededor de 90.000 millones de bacterias, arqueobacterias, microeucariotas y virus) que residen en el cuerpo humano; el microbio­ ma humano consta de los genes y productos génicos (ARN, proteínas, metabolitos) producidos por comunidades microbianas residentes. La aparición de las tecnologías de secuenciación de alto rendimiento de ADN/ARN y de las metodologías computacionales ha permitido a los científicos catalogar sistemáticamente el conjunto global de microorga­ nismos (cultivados y no cultivados) de mía manera sin precedentes hasta el momento. Los diferentes hábitats corporales contienen comunidades microbianas y microbiomas que se diferencian por la composición y la función microbianas (módulos y vías metabólicos). Como resultado, cada hábitat corporal está compuesto de especies bacterianas caracterís­ ticas y otros taxones microbianos que se adaptan a cada localización del cuerpo. Las diferencias en cuanto a com posición microbiana dan lugar a diferencias de capacidad metabòlica y de función agregada del microbioma humano. Los conceptos tradicionales se han puesto en entredicho, como las ideas expuestas por primera vez en los postulados de Koch, donde los microorganismos se consideraban patógenos y como los únicos agentes etiológicos de las enferm edades infecciosas. Esta visión «hostil» no tiene en cuenta las primeras visualizaciones de microorganismos orales y fecales con los microscopios de Anton van Leeuwenhoek, donde se observó que ciertos animálculos (m icroorganism os) habitan en una relación simbiótica y probablemente mutuamente beneficiosa con el huésped. En la actualidad se sabe que el genoma microbiano es alrededor de 250 veces mayor que el genoma humano y el recuento celular de la microbiota residente es 10 veces mayor que el de células humanas1. El desarrollo de los conceptos sobre la abundancia relativa y la ubicuidad de diversos patógenos humanos es cada vez mayor gracias a los avances en la ciencia del microbioma humano. La abundancia se refiere a la cantidad relativa de microorganismos dentro de cada individuo o localización corporal, mientras que la ubicuidad se refiere a la presencia de los mis­ mos microorganismos en diferentes individuos. El Proyecto Microbioma Humano (HMP por su acrónimo en inglés) documentó la sorprendente ausencia de patógenos canónicos en adultos sanos en 18 localizaciones corporales2. Entre las excepciones notables hay que citar los patógenos bien conocidos Staphylococcus aureus y Escherichia coli. Por ejemplo, se detectó ADN de E. coli en el 15% de los individuos con una abundancia del 0,5% y era detectable a cualquier nivel en el 61% de los adultos sanos. Los patógenos canónicos, según la definición del National Institute of Allergy and Infectious Diseases2, suelen estar ausentes del microbioma humano en individuos sanos, pero los patógenos oportunistas están ampliamente distribuidos en dicha población. Se detectaron un total de 59 agentes patógenos oportunis­ tas en la base de datos del PathoSystems Resource Integration Center (PATRIO) en 242 adultos sanos, y estas especies estaban compartidas en individuos colonizados en múltiples localizaciones corporales. Este hallazgo contrasta con la relativa especificidad de hábitat de especies com ensales que carecen de pruebas de patogenicidad. En resumen, aunque los patógenos canónicos son poco frecuentes en individuos sanos, los patógenos oportunistas son relativamente habituales en dichos individuos y explican por qué la inmunosupresión a menudo da lugar a infecciones oportunistas. Los patógenos canónicos, por el contrario, © 2016. Elsevier Esp-^^ CT TT

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deben transmitirse a las personas sanas a partir de otros seres humanos, animales o el medio ambiente. Los patógenos oportunistas pueden surgir del seno del microbiom a indígena, además de la posible transmisión desde fuentes externas.

E L M IC R O B IO M A H U M A N O COM O UN E C O S IS T E M A C O M P LE JO C O M P U E S T O P O R M Ú L T IP L E S H Á B IT A T S Y N ICH O S C O R P O R A L E S ___________ Los proyectos HMP (financiado por los National Institutes o f Health estadounidenses) y M etagenóm ica del Tracto Intestinal Humano (M etaH IT; financiado por la C om isión Europea) establecieron los prim eros catálogos de genes m icrobianos de la m icrobiota humana adulta. El proyecto HMP abarca 15 nichos corporales en varones y 18 en mujeres14. Cada hábitat corporal principal del microbioma del ser humano sano contiene una comunidad microbiana específica, cuando se evalúa según su composición bacteriana2,3,5. La elaboración de estas primeras estimaciones fiables de la estructura, la función y la diversidad del m icrobiom a humano «sano» puso de manifiesto la existencia de especificidad en función de la localización corporal (nicho) (tabla 2-1, fig. 2-1). El HMP señaló que aunque ningún taxón bacteriano estaba presente universalmente en todos los hábitats corporales e individuos la distribución relativa de varios módulos y vías metabólicos era sorpren­ dentemente similar, con la observación de un mayor grado de similitud en el seno de grupos étnicos y raciales2. Estos patrones de portador eran funcionalmente relevantes, y la variación genómica de las cepas m icro­ bianas (ganancias, pérdidas y polimorfismos) subrayó la magnitud de la variación interindividual en el microbioma humano. La determinación del perfil taxonóm ico que asocia los ciados y el metabolismo con las covariables del huésped (es decir, la edad adulta, sexo, índice de masa corporal [IM C], presión arterial, raza y origen étnico) ha demostrado que la mayor parte de la variación microbiana no se explica bien por covariables clínicas evaluadas distintas de la raza y el origen étnico4. Com o resultado, el punto de vista rápidam ente cam biante del ecosistema humano amplía el concepto tradicional según el cual un único patógeno explica la aparición de la enfermedad. Aunque un solo microorganismo sea el agente etiológico de una infección, la patogenia y la fisiopatología de dicha infección pueden contemplarse en el contexto del microbioma y la biología humana. En la actualidad se sabe que el microbioma humano es un ecosistema complejo, con nichos biológicos distintos. La perspectiva resultante para la salud y la enfermedad huma­ nas desplaza el foco de atención al equilibrio global de nuestra m icro­ biota en lugar de a la aparición de un agente infeccioso específico. Como resultado de ello, el conocimiento preciso del papel de la estructura de la comunidad microbiana en el huésped puede facilitar una comprensión más profunda de las enfermedades infecciosas y la susceptibilidad a las infecciones (v. tabla 2-1). En la actualidad se están recogiendo los frutos traslacionales de mía comprensión más amplia del microbioma humano a medida que la medicina metagenómica progresa en el restablecimiento de la salud en situaciones de gran morbilidad (p. ej., colitis recidivante por Clostridium difficile)6. El período de establecimiento del microbioma humano en los recién nacidos es motivo de intensa controversia. Se han propuesto varias teorías, como la adquisición a partir de la exposición al microbioma vaginal materno, microbioma intestinal, microbioma de la leche mater­ na y del contacto piel con piel7; sin embargo, estos hallazgos no son

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P A L A B R A S C L A V E __________________________________ Capítulo 2 El microbioma humano de localizaciones corporales específicas y sus características biológicas únicas

comensalismo; disbiosis; ecología microbiana; metagenoma; microbioma; microbiota; microorganismos beneficiosos; mutualismo; probiótico; simbiosis

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

TABLA 2-1

Explicación de térm inos clave

TÉRMINO

DEFINICIÓN

ARNr16S

Transcrito del gen de la subunidad ribosómica 16S, el menor componente de ARN del ribosoma procariótico, usado como marcador taxonómico más frecuente de las comunidades microbianas

Biopeiícuia

Agregado físicamente (y a menudo temporalmente) estructurado de microorganismos que suele contener múltiples taxones, que con frecuencia están adheridos entre sí y/o a un sustrato definido

Diversidad

Medición de la distribución taxonómica en una comunidad en términos de taxones diferentes o de su distancia evolutiva/filogenética

Diversidad alfa

Diversidad taxonómica en una misma muestra

Diversidad beta

Diversidad taxonómica entre distintas muestras

Estructura de comunidad

Se usa con más frecuencia para referirse a ia composición taxonómica de una comunidad microbiana; también puede referirse a ia distribución espaciotemporai de ios taxones

Gnotobiótico

Huésped animal que contiene una serie definida de microorganismos, implantados de forma sintética o transferidos de otro huésped; a menudo se usa para referirse a organismos modelo con microbiota humanizada

Meta bono ma

Conjunto total de metabolitos (y posiblemente flujos) de una comunidad

Metagenoma

ADN genómico total de todos los organismos de una comunidad

Metagenómica funcional

Análisis computacionai o experimental de una comunidad microbiana respecto a las actividades bioquímicas y biomoiecuiares de otro tipo codificadas por su metagenoma compuesto

Metaproteoma

Proteoma total de todos los organismos de una comunidad

Metatranscriptoma

Conjunto total de ARN transcrito de todos ios organismos de una comunidad

Microbioma

Conjunto total de la comunidad, genes y biomoléculas microbianos en un entorno definido

Microbiota

Conjunto total de microorganismos en una comunidad; suele usarse en referencia a un huésped animal

PhyloChip

Microarray que contiene secuencias marcadoras taxonómicas (y a veces funcionales)

Probiótico

Microorganismo viable consumido por ei huésped y que posee beneficios directos o indirectos para ia salud

Sin microorganismos

Huésped animal que no contiene microorganismos

UTO

Abreviatura de unidad taxonómica operacionai, un grupo de organismos similares a nivel de secuencia por encima de un umbral específico (p. ej., 95% ) utilizado en lugar de especie o género

excluyentes. En modelos murinos el intestino neonatal es relativamente estéril antes del nacimiento y poco después del parto está expuesto tanto a la m icrobiota materna como ambiental8. La m icrobiota simbiótica y com ensal en el huésped humano puede evitar la colonización por bacterias perjudiciales y proporcionar resistencia inmunitaria, como se ha demostrado en experimentos con ratones carentes de microorganis­ mos. El tipo de parto se ha asociado con diferencias de composición del microbioma neonatal9 13. A medida que el lactante pasa a través del canal de parto es probable que el microbioma vaginal materno se ponga en contacto con la piel, la boca y el tracto respiratorio del lactante, y esta exposición puede influir en la composición de los microbiomas cutáneo, oral, intestinal y nasal de la descendencia. En uno de los estudios citados con frecuencia respecto al tipo de parto y al impacto sobre el m icrobiom a humano, los investigadores evaluaron la estructura de la comunidad microbiana neonatal en los casos de parto por cesárea en comparación con el parto vaginal de una pequeña cohorte de mujeres venezolanas utilizando metagenóm ica basada en ARNr 16S10 y observaron que los lactantes nacidos por vía vaginal presentaban Lactobacillus, Prevotella o Sneathia spp. (que se encuentran habitualmente en la vagina), mientras que los recién naci­ dos por cesárea adquirieron un microbioma que estaba dominado por Staphylococcus, Corynebacterium y Propionibacterium spp. (parecido a la microbiota de la piel de sus madres y otras personas en el entorno local)10. Curiosamente, a pesar de que los lactantes nacidos por cesárea

CP1 (13%) FIGURA 2-1 El microbioma humano está compuesto de distintas poblaciones de bacterias en diferentes localizaciones corporales. Esta grá fica del an álisis de los co m p o n e n te s p rin cip ale s (A C P ) m uestra cada lo calizació n corporal específica (Indicada por colores distintos) y su co m p o sició n m icro biana en a d u lto s san o s. C a d a círcu lo de co lo r en el esp ad o representa el m icrobiom a de un Individuo según se ha determ inado m ediante secuenclaclón génlca de A R N r 16S, y los m icrobiom as similares se agrup an m ás estrecham ente entre sí en el esp ad o bldlm enslonal. (M o d ifi­ cada de H u tte n h o w e r C, G evers D, K n ig h t R y cois. Structure, fu n ctio n a n d diversity o f the healthy hum an m icrobiom e. Nature. 2 0 1 2 ;4 8 6 :2 0 7 -2 1 4 .)

tenían un perfil de m icrobiom a más parecido a las com unidades de m icrobiom a cutáneo humano, el m icrobiom a de la piel materna no presentaba una semejanza más estrecha con el microbioma de su res­ pectivo lactante cuando se comparaba con otros lactantes nacidos a través de la misma modalidad de parto por vía vaginal o en parejas de madre-lactante nacido por vía vaginal10. Este hallazgo sugiere que la transmisión vertical se puede producir con el parto vaginal, pero la transmisión horizontal de microorganismos de otros seres humanos y del entorno contribuye a la diversificación del microbioma cutáneo después del nacimiento por cesárea. En cuanto a implantación longitudinal del microbioma humano, los microbiomas en los lactantes nacidos por vía vaginal en comparación con los nacidos por cesárea presentaron una diferencia modesta pero significativa hasta los 6 meses de edad y diferencias apreciables años después9,12,14. Los recién nacidos que nacen por cesárea presentan una ausencia característica de Bifidobacterium spp., m ientras que en los nacidos por vía vaginal predominan Bifidobacterium longum y Bifido­ bacterium catenulatum9,13. La com posición del microbiom a neonatal y su relación con el tipo de parto se complica por el hecho de que las madres en quienes se realiza una cesárea suelen recibir antibióticos12. Los factores maternos, com o la indicación para la cesárea, el uso de antibióticos previos a la incisión frente a perioperatorios, el consumo de probióticos, el IM C materno y el estatus de la diabetes gestacional, son factores modificadores probables poco estudiados8 10,14. Estas primeras observaciones con respecto a la modalidad del parto y su impacto en la creación del microbioma no se han descrito aún en cohortes pobladonales amplias y las posibles coasociaciones y enfermedades concurrentes subyacentes requieren mayor atención en futuros estudios. En este capítulo se describe el estado actual del conocim iento del microbiom a humano y las características principales de las com uni­ dades microbianas asociadas al ser humano en cada hábitat corporal principal. Se presentan breves descripciones respecto a los determinantes conocidos de la estructura microbiana de estos nichos y las supuestas asociaciones con varias enfermedades (com o ejemplos). Debido a la escasez de datos referentes a un papel definitivo de la diversidad del microbioma como origen de enfermedad, se limitará toda la exposición en este capítulo a la coocurrencia y las asociaciones, en lugar de a la supuesta causalidad.

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Estómago H. pylori (-

Cavidad oral

Estómago H. pylori (+)

Esófago

Actinobacteria Firmicutes Proteobacteria Bacteroidetes Cyanobacteria Fusobacteria FIGURA 2-2 Diferencias de composición del microbioma por localización anatómica.

Las estrategias de secuenciación masiva paralela m etagenóm lca han puesto de m anifiesto una gran especificidad de localización corporal y las características taxon ó m icas de m ayor nivel (p. ej., filo) m uestran una estabilidad tem poral (lon gitud in al) en los Individuos en localizaciones anatóm icas específicas. En la figura se representan las distribuciones relativas (porcentajes) de taxones proyectadas a nivel de filo. (M o dificada d e Cho I, Blaser MJ. The hum a n m icro b io m e : at the interface o f health a n d disease. Nat Rev Genet. 2 0 1 2 ;1 3 :2 6 0 -2 7 0 .)

M IC R O B IO M A O R A L ________________________________

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El microbioma oral es diverso y abundante. Aunque numerosas inves­

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tigaciones se han centrado en el microbiom a intestinal con respecto a la salud y la enfermedad, se han llevado a cabo numerosos trabajos en relación con el microbioma oral. El HMP demostró que existe una gran especificidad de nicho en el microbioma oral, con observación de distintas comunidades a nivel de taxones y de patrones de portadores génicos (fig. 2-2). Para hacerse una idea, 1 cc (mi) de saliva de un adulto sano contiene alrededor de 100 millones de células, que son distintas de la comunidad del microbioma oral circundante. Varios estudios2,3,1518 han documentado la solidez imprevista del microbioma oral. Las m eto­ dologías de microarray, pirosecuenciación precoz y cultivo han estima­ do que existen alrededor de 700 filotipos de microorganismos orales. Sin embargo, se estimó que las muestras conjuntas de placa dental de 98 adultos sanos englobaban 22 filos, con 3.621 y 6.888 filotipos a nivel de especie en la saliva y la placa, respectivamente15. El HMP estimó que existen casi 70 géneros distintos en los tipos de muestras humanas2. Los géneros bacterianos más abundantes en adultos sanos son Actinomy­

ces, Bacteroides, Prevotella, Streptococcus, Fusobacterium, Leptotrichia, Corynebacterium, Veillonella, Rothia, Capnocytophaga, Selenomonas y Treponema, así como la estirpe TM 7. Además del reino bacteriano, M ethanobrevibacter spp. del reino Archaea también se identificó en el microbioma oral. Se observa una intensa variación interindividual en el microbioma del nicho oral. Por ejemplo, Streptococcus spp. es dominante en la orofaringe2, con una gran variación genómica a nivel de cepa en el seno de las especies microbianas que es aún mayor para las variantes estructura­ les específicas del huésped alrededor de islas genómicas. Aunque estas

diferencias también se observan en el intestino y la piel (y producen problemas tales como S. aureus resistente a meticilina), el microbioma oral es único porque mantiene sublocalizaciones estrechamente adya­ centes en el nicho. El microbioma amigdalino puede distinguirse del de la lengua, y el de lengua del microbioma del paladar. Estas diferencias son evidentes a pesar de la proximidad espacial y el contacto constante entre estas localizaciones.

A sociaciones entre la m icrobiota oral y las enferm ed ades Teniendo presente la especificidad de nicho y de sublocalización, no es de extrañar que se hayan documentado asociaciones prolongadas entre la salud oral y las m anifestaciones patológicas en localizacio­ nes corporales distales. Por ejemplo, la enfermedad periodontal es la enferm edad infecciosa más frecuente que afecta a los dientes. Si no recibe tratam iento o si éste es ineficaz, la periodontitis es un factor predictivo independiente conocido de parto prematuro, enfermedades cardiovasculares, trastornos pulmonares, diabetes y obesidad, cuadros donde tam bién contribuye a la com orbilid ad 19. Se han establecido otras correlaciones intensas entre la com posición cualitativa de la microbiota oral en su conjunto y diferentes enfermedades. La produc­ ción de la biopelícula de la placa dental que se experimenta a diario se ha descrito en detalle1519. Una sucesión de especies colonizadoras tempranas y tardías, donde Streptococcus spp. predomina en la eta­ pa temprana, cubre la superficie de la dentina del diente. Una vez que esta biopelícula inicial se establece, se producen varias interacciones muy coevolucionadas entre las bacterias orales y el huésped para depo­ sitar capas de bacterias sucesivas, lo que, en última instancia, da origen

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Capítulo 2 El microbioma humano de localizaciones corporales específicas y sus características biológicas únicas

Nanna

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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a una carga de microbiota amplia y diversa en la superficie del diente con un periodonto generalmente sano (v. tabla 2-1). La periodontitis se puede considerar similar a la vaginosis bacteria­ na (VB) o a la enfermedad intestinal inflamatoria (E li), ya que no es la ausencia o presencia aislada de una especie o subgénero dado lo que provoca la inflamación gingival, sino que la complejidad de la microbiota subgingival y el establecimiento de la biopelícula favorecen un modelo de enferm edad asociada a la com unidad m icrobiana. En un estudio reciente en el que se empleó la secuenciación profunda, la periodontitis se asoció con un cambio a poblaciones con mayor abundancia de géneros gramnegativos como Catonella, Haemophilus y Tannerellals. El científico clínico que piense en el m icrobiom a tendrá en cuenta la estabilidad de la com posición del m icrobiom a oral com o un sello distintivo de la salud humana. Una excepción es la infección por Aggregatibacter actinomycetemcomitans porque este bacilo gramnegativo parece causar una periodontitis muy agresiva (periodontitis agresiva localizada) en personas africanas con un fuerte tropismo de huésped19. Otros inves­ tigadores han utilizado la secuenciación aleatoria (shotgun sequencing) del genoma completo en estudios a menor escala para sugerir un papel potencial de las bacterias no cultivadas de la estirpe TM 7 en otras formas de periodontitis, pero las asociaciones más amplias entre la salud y la enfermedad aún no se han evaluado en una cohorte poblacional.

P IE L Y n iA S O FA R IM G E_____________________________ Debido a que la piel humana es el tegumento (incluidos la piel, el cabello y las uñas) que comprende la superficie principal del cuerpo en contacto constante con el ambiente exterior, consta de diversos conjuntos de hábitats locales y nichos para el microbioma humano. La piel humana engloba diversos ecosistemas que difieren notablemente por las dife­ rencias relativas de temperatura, humedad y distribución glandular. El microbioma de la piel humana y las características del entorno local pueden variar en gran medida dependiendo de la localización anató­ mica. En un artículo se han descrito las diferencias de com posición de bacterias en 20 localizaciones distintas de la piel humana20. Varios estudios recientes han demostrado que el microbioma de la piel difiere entre individuos sanos más que el de cualquier otra localización2,3. Las comunidades bacterianas se componen en gran parte de microorganis­ mos transitorios (superficiales), autóctonos (superficie profunda) y adherentes situados adyacentes a la epidermis, pero también se han detectado en el compartimento subepidérmico, incluidos la dermis y el tejido adiposo dérmico21. Hay distintos factores que contribuyen a la variación del microbioma de la piel humana, entre ellos la fisiología del huésped (sexo, edad, locali­ zación), el ambiente (clima local, ubicación geográfica), el sistema inmunitario, el genotipo del huésped, el estilo de vida (ocupación, higiene) y la patobiología (enfermedades cutáneas y sistémicas)22. Las diferentes regiones de la piel humana contienen distribuciones características de distintos tipos de glándulas. Estas glándulas producen sustancias oleosas, como el sebo y otros lípidos, carbohidratos y componentes proteicos que pueden ser nutrientes del microbioma, así como inhibidores para clases particulares de microorganismos. Por ejemplo, las regiones ricas en glándulas sebáceas son la cabeza, los hombros, los brazos y la zona superior del torso20,23. Las glándulas ecrinas son más abundantes en la corona de la cabeza, debajo de los brazos y en las superficies palmares de las manos. Las glándulas apocrinas son más abundantes alrededor délos ojos y las orejas, los pezones y las regiones genitales. La humedad relativa es otro factor clave que afecta a la composición microbiana de la piel. En las zonas ricas en glándulas sebáceas aumenta la abundancia de Propionibacterium spp., mientras que en las zonas de piel húmedas y secas aumenta la de Corynebacterium spp. y (3-Proteobacterias, res­ pectivamente20. El HMP ha llevado a cabo el estudio más completo del microbioma de la piel humana en cuanto al número de varones y mujeres adultos diferentes2. Se realizó un análisis completo en un total de 242 individuos en tres localizaciones corporales (región anterior de la nariz, fosa antecu­ bital, pliegue retroauricular). Este estudio confirmó que el microbioma cutáneo es distinto al de otras partes del cuerpo y se caracteriza por un grado intermedio de diversidad y riqueza alfa en cada muestra. Los filos Actinobacteria, Firmicutes y Verrucomicrobia fueron los grupos predominantes en la piel humana24, en contraste con el predominio de Bacteroidetes, Firmicutes y Proteobacteria en el intestino humano. Por

tanto, incluso a nivel de los filos compuestos por cientos de especies bacterianas distintas, se observaban diferencias marcadas en la piel en com paración con los resultados de otras localizaciones corporales25. Los resultados dependen de aspectos técnicos y de los diferentes tipos de muestras tales como frotis cutáneos, raspados con bisturí y mues­ tras de biopsia cutánea26. El tipo de muestra aceptado con más frecuencia en la actualidad para los estudios del microbioma humano es el frotis cutáneo, debido en parte a la menor contaminación del ADN microbiano por el ADN humano en las muestras más superficiales3. Se han logrado cantidades adecuadas de ADN microbiano para la secuenciación de genes de ARNr ló S y la secuenciación del metagenoma completo usando mues­ tras tomadas mediante frotis, aunque puede que los microorganismos específicos estén presentes sólo en las muestras o tejidos humanos más profundos. Para la evaluación de las infecciones dermatológicas puede ser necesaria la toma de muestras en superficies y tejidos más profundos con el fin de detectar los agentes infecciosos. La edad es mi factor importante, como lo demuestran los cambios de las comunidades bacterianas que se producen durante el proceso de maduración sexual27. Corynebacteriaceae y Propionibacteriaceae predominaron en personas de un estadio 5 de Tanner en comparación con niños de estadio 1 de Tanner. Ciertos grupos específicos de microorganismos pueden conservarse en la piel de individuos sanos, mientras que la variación interindividual puede explicar las diferencias de abundancia relativa de los m icroor­ ganismos y la distinta susceptibilidad a la enferm edad22. Por ejem ­ plo, puede haber distintas proporciones de Propionibacterium spp. y (3-Proteobacteria en la espalda o los brazos, respectivamente, en dife­ rentes individuos, pero estos grupos de bacterias están presentes en la mayoría de los individuos sanos en estas localizaciones corporales. Los géneros bacterianos representativos en la piel humana en las diversas localizaciones son Corynebacterium, Eubacterium, Propionibacterium, Staphylococcus y Streptococcus2i, así com o el género fúngico M alassezia2S. En las fosas nasales Corynebacterium es el género bacteriano más común22 y se ha observado la colonización persistente de las fosas nasales por S. aureus en el 24% de las personas sanas29. La m icrobio­ ta nasal contiene diferentes proporciones de estafilococos y algunos individuos contienen principalmente S. aureus, mientras que otros son portadores principalm ente de Staphylococcus epidermidis. El género M alassezia es el género fúngico predominante de la piel humana en múltiples localizaciones corporales, incluidos la cabeza, el torso, los brazos y las piernas24, a excepción de localizaciones del pie28. En este estudio se observaron efectos persistentes de los agentes antifúngicos sobre los hongos cutáneos o «micoma»28. Las distribuciones relativas de las bacterias com ensales y de los patógenos oportunistas pueden ayudar a explicar los diferentes patrones de infecciones cutáneas y de penetración sistèmica de los agentes pató­ genos a partir de las superficies de la piel. Las personas hospitalizadas con predominio de S. aureus en los microbiomas nasales eran también más propensas a contener S. aureus resistente a m eticilina (SARM ) asociado a su hospitalización30. En los casos de dermatitis atópica, las poblaciones de estafilococos (incluidas las poblaciones de S. aureus y S. epidermidis) parecen «florecer» y contribuir a brotes y recidivas de la enfermedad en localizaciones cutáneas específicas31. La composición bacteriana de la piel humana puede ser útil para aplicaciones forenses. En un estudio se describió la utilidad de los patrones del microbioma de la piel de las yemas de los dedos para hacer un seguimiento del uso de teclados y quizá de otros dispositivos por personas específicas32. Este estudio pone de relieve la naturaleza individualizada del microbioma de la piel en localizaciones específicas y el hecho de que las diferencias interindividuales en la composición bacteriana pueden ayudar a explicar susceptibilidades relativas a la enfermedad.

M IC R O B IO M A D E L A S V ÍA S R E S P IR A T O R IA S Y P U L M O N A R ________________ Aunque no forma parte del trabajo original del HMP, un estudio reciente ha caracterizado y comparado muestras respiratorias de seis localizacio­ nes diferentes a lo largo de las vías respiratorias de seis personas sanas para determinar qué tipos de muestras eran más adecuados para la inves­ tigación sobre el microbioma33. Los tipos de muestras oscilaron de frotis nasofaríngeos a lavados broncoalveolares (LBA). Los investigadores determinaron que la comunidad pulmonar global parecía homogénea entre las diferentes localizaciones donde se tom aron muestras, pero

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que se aislaron menores cantidades de contenido bacteriano a partir de muestras pulm onares más profundas. El m icrobiom a del tracto respiratorio inferior sano (muestras de LBA) estaba compuesto prin­ cipalmente de Firmicutes y Bacteroidetes con predominio de Veillonellaceae, Prevotellaceae y Streptococcaceae. Un estudio posterior trató de caracterizarlas comunidades fúngicas en LBA obtenidos de individuos sanos y, aunque se obtuvieron pocas secuencias fúngicas, se identificaron microorganismos ambientales comunes como Davidiellaceae, Cladosporium y Aspergillus en bajas cantidades34. El estado de portador de Staphylococcus y la infección posterior en pacientes hospitalizados fue el tema de un estudio diferente, en el que se compararon frotis nasales en una cohorte sana y en otra de pacientes hospitalizados33. Aunque Actinobacteria (68%) y Firmicutes (27% ) fueron los filos más frecuentes en frotis nasales de pacientes sanos, en la cohorte de hospitalizados se describió una inversión de la abundancia relativa entre Firmicutes (71%) y Actinobacteria (20%). Este cambio significativo de la com posición de la com unidad se atribuyó a un aumento global de la cantidad de S. aureus y S. epidermidis, así como a la m enor cantidad de Propionibacterium acnés en los grupos hospitalizados. Como se mencionó previamente, ciertas enfermedades suelen asociarse con la disminución de la diversidad bacteriana, pero se ha observado lo contrario en un estudio reciente realizado en mi sub­ grupo de pacientes con tuberculosis (TB) pulmonar. Las muestras de esputo recogidas en individuos sanos y en pacientes con T B sugirieron una mayor diversidad bacteriana en el grupo de TB en comparación con el grupo sano35. A nivel de filo, Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria y Actinobacteria se detectaron según lo previsto en el grupo sano. El grupo de TB presentaba mía disminución de Bacteroidetes y mi aumento de Firmicutes y Actinobacteria. Los géneros predominantes eran simi­ lares en ambos grupos y las bacterias identificadas con más frecuencia pertenecían a los géneros Streptococcus, Granulicatella, Actinomyces, Prevotella y Veillonella. Varios géneros sólo se observaron en el grupo de TB, lo que sugiere que los pulmones de los pacientes con TB pueden albergar especies bacterianas únicas. Los patógenos bacterianos y virales se han implicado como posibles causas de asma y desencadenantes potenciales de episodios asmáticos. En un estudio sobre niños sanos y niños con asma, los cambios signifi­ cativos en las comunidades bacterianas globales presentes en el tracto respiratorio no se detectaron a nivel de filo, y ambos grupos presentaban el predominio esperado de Bacteroidetes, Firmicutes y Proteobacteria (en el grupo de asma se observó un orden de prevalencia algo dife­ rente: Firm icutes, Proteobacteria y Bacteroidetes)36. Curiosamente, aunque los niños sanos se caracterizaron por la presencia de Prevotella, Streptococcus, Veillonella y Fusobacterium, en el grupo de asma existía una abundancia relativa de Flaemophilus, un patógeno (Flaemophilus influenzae) previamente implicado como mi desencadenante potencial de episodios asmáticos. Como añadido a los datos sobre el microbioma en la población con asma hay que citar mi estudio convincente de Ecua­ dor, donde el tratamiento de las enfermedades respiratorias difiere en gran medida del estándar de asistencia de Estados Unidos. Se obtuvieron frotis orofaríngeos de lactantes con sibilancias y de niños sanos, y todos los pacientes tenían una exposición mínima a los antibióticos y ninguna exposición a esteroides inhalatorios37. La comunidad bacteriana global en la población del estudio estaba compuesta por Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes y Fusobacterium, por orden de predominio. Los géneros más frecuentes aislados concordaron con los hallazgos de Hilty y cois.36, identificándose la mayoría de las bacterias com o Streptococcus, Veillonella, Atopobium y Prevotella. En el grupo de sibilancias se detectó mía mayor frecuencia de Neisseria, Prevotella, Corynebacterium, Staphylococcus, Actinomyces y Flaemophilus37. Las vías respiratorias de los pacientes con fibrosis quística (FQ ) proporcionan un ambiente ideal para la proliferación bacteriana, lo que da lugar a las infecciones respiratorias agudas y crónicas típicas de la enfermedad. En la población general con FQ se ha observado mía comu­ nidad bacteriana diversa en las muestras respiratorias de los pacientes más jóvenes con enfermedad leve y mía buena función pulmonar, mien­ tras que se ha observado una disminución de la diversidad bacteriana, com o era de esperar, en los pacientes mayores con una enfermedad más grave y descensos significativos de la función pulm onar38 40. Los estudios basados en el microbiom a también han confirmado que las bacterias anaerobias son mucho más frecuentes en los pacientes con FQ

délo indicado mediante la detección rutinaria con cultivo. C o xy cois.38 llevaron a cabo un estudio basado en PhyloChip en niños y adultos con FQ en 2010. Los resultados sugirieron que la diversidad bacteriana en los m icrobiom as pulm onares de los niños con FQ aumentaba hasta alrededor de los 11 años y disminuía continuamente durante la edad adulta38. Se ha sugerido la existencia de mi microbioma pulmonar central en la FQ que consta de siete géneros: Pseudomonas, Streptococcus, Neisseria, Catonella, Porphyromonas, Prevotella y Veillonella41. Pseudomonas aeruginosa fue la bacteria identificada con más frecuencia en esta cohorte de adultos. Aunque existen datos lim itados sobre las com unidades fúngicas délas vías aéreas, Candida, Aspergillus, G eotrichum j Malassezia sp. se identificaron con frecuencia en los esputos de pacientes con FQ 42. En mi estudio de sujetos sanos frente a sujetos con FQ, se observó que el grupo de FQ tenía mía mayor cantidad de Proteobacteria y Actinobacteria, con mía reducción relativa de Bacteroidetes y la pérdida completa de Fusobacteria39. Se confirmó una menor diversidad bacteriana en las muestras de FQ, con la identificación de 17 filos diferentes en la pobla­ ción sana en comparación con la de 10 filos diferentes en la población con FQ. La disminución de la diversidad bacteriana en pacientes con FQ se ha asociado en repetidas ocasiones con la enfermedad avanzada, al igual que el aumento de la cantidad de P. aeruginosa 40. En contraste, la abundancia relativa de Streptococcus spp. se ha asociado con una mayor diversidad bacteriana y una estabilidad clínica relativa o con la falta de evidencia de empeoramiento del fenotipo de enfermedad en los pacientes43. Las conexiones entre los microbiom as de distintas localizaciones corporales pueden ayudarnos a entender los patrones de las infecciones humanas. Un estudio innovador de Madan y cois.44 trató de caracterizar y com parar muestras de los tractos gastrointestinal y respiratorio de lactantes con FQ durante los primeros 24 meses de vida. En general, Veillonella y Streptococcus se identificaron con mayor frecuencia en los dos tipos de muestras. Streptococcus, Veillonella y Prevotella fueron los géneros más frecuentes en el tracto respiratorio, y Bacteroides, Bifi­ dobacterium y Veillonella fueron los géneros más frecuentes en el tracto gastrointestinal. En general, la diversidad bacteriana aumentó con el tiempo, con una diversificación más rápida en el tracto respiratorio en desarrollo. Curiosamente, la colonización del intestino precedió a la colonización respiratoria posterior en el caso de varios géneros, como Roseburia, Dorea, Sporacetigenium, Coprococcus, Blautia, Enterococcus y Escherichia. La aspiración puede explicar la propagación de los microor­ ganismos desde el intestino a las vías aéreas, con la posibilidad de dar lugar a infecciones en el huésped inmunodeprimido.

T R A C T O G A S T R O IN T E S T IN A L __________________ Esófago Se cree que los tercios proximal y medio del esófago albergan princi­ palmente bacterias transitorias y levaduras, y se sabe poco sobre las características de las comunidades microbianas en estas localizaciones. La relación con la esofagitis proximal sigue siendo una cuestión abierta y las susceptibilidades relativas a las infecciones bacterianas, fúngicas y virales de los extremos proximal y medio del esófago puede verse afec­ tada por estas comunidades microbianas transitorias. Por el contrario, el tercio distal del esófago inmediatamente cefálico al esfínter gastroesofágico contiene un microbiom a moderadamente diverso. Esta región esofágica parece albergar una colección de residen­ tes permanentes que incluye bacterias, levaduras y virus en pacientes humanos. Los estudios más antiguos basados en cultivos mostraron que las bacterias grampositivas como Streptococcus predominaban en el ecosistema del esófago distal. Los estudios más recientes pertenecientes al HMP han proporcionado conjuntos de datos exhaustivos basados en la secuenciación de genes de ARNr 16S y en la secuenciación del metagenoma completo. En términos de parámetros globales, el m icro­ bioma del esófago distal es menos abundante y menos diverso que el del intestino grueso. El esófago distal fenotípicamente normal contiene un microbioma menos complejo, compuesto en gran parte por el filo Firmicutes y dominado por el género Streptococcus45. A diferencia del intestino grueso, parece que el «sobrecrecimiento» relativo y la mayor diversidad microbiana en el esófago se asocian con ciertas enfermedades. Para explicar estos hallazgos, nosotros propo­ nemos la hipótesis del punto de ajuste de diversidad microbiana. Esta hipótesis afirma que una mayor diversidad en las regiones de menor

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Capítulo 2 El microbioma humano de localizaciones corporales específicas y sus características biológicas únicas

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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diversidad se asocia con enfermedad e inflam ación, mientras que la reducción de la diversidad en las regiones de mayor diversidad también se asocia con la enfermedad y la inflamación. El aumento de la abun­ dancia de especies y de la diversidad de bacterias en el esófago se asoció con esofagitis y esófago de Barrett45. El esófago distal en pacientes con esofagitis o esófago de Barrett contenía un microbioma diverso domi­ nado por anaerobios y microaerobios gramnegativos45, y este cambio de población puede explicar la mayor propensión a la inflamación en los pacientes expuestos a mayores concentraciones de endotoxinas o lipopolisacáridos (LPS) en el esófago distal45. Los aspectos cualitativos de la composición bacteriana, además de las características cuantitativas, pueden contribuir a la susceptibilidad del huésped a las infecciones esofágicas y la esofagitis.

Estóm ago El descubrimiento de Helicobacter pylori en 1982 dio lugar al recono­ cim iento generalizado de la colonización bacteriana en el estómago humano. Los estudios de seguimiento pusieron de relieve la abundan­ cia diferencial de H. pylori en las distintas regiones del estómago, con la presencia de una mayor concentración de bacterias generalmente en el antro. El reconocim iento de la gran prevalencia de H. pylori en diversas poblaciones humanas y los estudios evolutivos que analizaron los patrones migratorios humanos46 subrayaron su relevancia potencial como bacteria comensal que coevolucionó con el ser humano durante miles de años de evolución de nuestra especie. Blaser y cois.47 fueron los primeros en proponer que H. pylori podría ser un microorganismo comensal importante en el estómago humano y que su presencia protegía contra el reflujo gastroesofágico (ERGE), el esófago de Barrett y los ade­ nocarcinomas del cardias gástrico y del esófago distal. En resumen, estos trabajos sentaron las bases para los conceptos del microbioma humano y de cómo los antibióticos podrían aumentar el riesgo de enfermedad crónica por el exterminio de miembros valiosos del microbioma gas­ trointestinal humano. Los estudios más recientes basados en la secuenciación de genes de ARNr 16S demostraron la presencia de 128 filotipos bacterianos en muestras de biopsia gástrica humana48. La especie dominante era H. pylo­ ri en los individuos infectados, pero esta especie bacteriana no afectaba a la composición bacteriana global en una serie de 19 sujetos. Los filos dominantes incluían los que predominaban en el intestino grueso, como Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria y Actinobacteria, pero el filo Fusobacteria parece mostrar una mayor abundancia diferencial en el estómago. Un hallazgo interesante fue la presencia de microorganismos similares a Deinococcus en el estómago, aunque no estaba confirmada en momento de la publicación de esta obra. Un estudio más reciente sobre el m icrobiom a gástrico subrayó la importancia ecológica de H. pylori y la presencia de comunidades compuestas por distintos microorganismos49. Se encontraron bacterias grampositivas, como Streptococcus y Lactobacillus spp., en el estómago humano. Las diferencias en las comunidades bacterianas gástricas pue­ den predisponer a los pacientes a desarrollar gastritis aguda o crónica. La incapacidad para mantener un pH lum inal suficientem ente bajo en condiciones como la aclorhidria o el consumo de inhibidores de la bomba de protones se ha asociado con mi «sobrecrecimiento» bacteriano relativo y el aumento de la diversidad bacteriana se ha relacionado con enfermedades crónicas, como el cáncer gástrico50. En consonancia con la hipótesis del punto de ajuste de la diversidad microbiana, el estómago es una región de diversidad bacteriana limitada, por lo que sería previsible que el aumento de la diversidad se asociase con inflamación y enferme­ dades. Las regiones con una diversidad microbiana limitada, como el esófago, el estómago y el intestino delgado proximal, también pueden ser más susceptibles a los agentes patógenos, como los virus que son capaces de sobrevivir y prosperar en estos ecosistemas. Por ultimo, los efectos a largo plazo sobre la composición microbiana intestinal después del tratamiento antibiótico de la infección por H. pylori, incluida la dis­ minución de Actinobacteria durante semanas después del tratamiento, subrayan los riesgos potenciales de dicho tratamiento antimicrobiano51.

Intestino (delgado y grueso) La biogeografía de los compartimentos del intestino delgado y grueso afecta a la com posición bacteriana y a las vías m etabólicas presen­ tes en el microbioma humano. Según los estudios más antiguos basados

en cultivos y otros más recientes basados en la secuenciación del ADN, la diversidad bacteriana aumenta gradualmente en sentido proximal a distal desde el duodeno, pasando por el yeyuno, hasta el íleon dis­ tal y el colon. El duodeno y el yeyuno se pueden considerar zonas de diversidad microbiana relativamente limitada, en contraste con el íleon terminal, que contiene un microbioma abundante y diverso similar al colon proximal. Aunque se observan diferencias sustanciales en cuanto a com posición microbiana en distintos com partimentos intestinales, sólo se dispone de inform ación detallada para los principales com ­ partimentos, como el intestino delgado, el intestino grueso (colon) y las heces. Las muestras tomadas por la ileostom ía y las muestras de líquido del intestino delgado obtenidas por catéter nasoileal informan sobre la composición y función del microbioma del intestino delgado. El filo Firm icutes (gram positivo), que engloba géneros tales com o Streptococcus, Veillonella (Clostridium, grupo IX) y Clostridium (p. ej., grupo XlV a) parece ser el dominante en el intestino delgado52,55, en contraste con los grupos de bacterias dominantes en el colon. Otros filos bacterianos como Bacteroidetes y Proteobacteria (p. ej., E. coli y otras gammaproteobacterias) se detectaron en un número relativamente mayor en el intestino delgado distai. Los datos de metagenómica y del perfil de expresión gènica muestran que Streptococcus spp. (bacteria dominante) expresa genes implicados en el metabolismo de los hidratos de carbono y los sistemas fosfotransferasa de transporte de hidratos de carbono simples. Varias especies bacterianas intestinales convierten los azúcares simples en ácidos orgánicos tales como lactato, acetato, propionato y butirato, y en última instancia influyen en la proliferación y la virulencia de diversos patógenos. Por ejemplo, el acetato producido por Bifidobacterium spp. suprime la virulencia de las toxinas semejantes a Shiga producidas por E. coli verotoxígena54. El intestino grueso (ciego, colon ascendente-transverso-descendente, sigmoide/recto) contiene com unidades m icrobianas abundantes y muy diversas con dos filos bacterianos predominantes en individuos sanos (Bacteroidetes y Firm icutes). El filo Bacteroidetes está domina­ do por el género Bacteroides, mientras que el filo Firm icutes contiene diversos m icroorganism os com ensales de géneros tales com o Clos­ tridium, Faecalibacterium , Lactobacillus y Ruminococcus. La primera semana de vida se caracteriza por fluctuaciones a gran escala de la com posición bacteriana intestinal en los recién nacidos55. Al final de los primeros 3 años de vida se alcanza un equilibrio relativo con un m icrobiom a intestinal diverso, sim ilar al del adulto56. Se producen variaciones de filos, fam ilias y géneros bacterianos a lo largo de la infancia y la edad adulta. En los niños, los filos como Verrucomicrobia y A ctinobacteria son relativam ente abundantes en las muestras de heces57, y se han descrito diferencias significativas en la com posición m icrobiana intestinal en distingas poblaciones pediátricas de tres continentes diferentes58,59. En adultos sanos estos filos son menos abundantes, con un predom inio proporcionalm ente m ayor de los filos dominantes Bacteroidetes y Firm icutes. Los géneros com o Bifi­ dobacterium disminuyen gradualmente durante la edad adulta. En el estudio Eldermet60 se describieron los cambios del microbiom a intes­ tinal en ancianos, y la com posición bacteriana dependía de factores ambientales com o el tipo de hábitat (residencia de ancianos frente a residencia en la com unidad). Aunque la im portancia global de los enterotipos sigue siendo controvertida, los datos de secuenciación del ADN bacteriano obtenido de muestras de heces indicaron que los seres humanos sanos se pueden clasificar en tres enterotipos básicos (dom inados por Bacteroides, Prevotella o Ruminococcus en los ente­ rotipos 1, 2 y 3, respectivamente). La im portancia funcional de estos enterotipos y si tales «tipos» del microbioma influyen en los resultados clínicos siguen siendo temas desconocidos. En las regiones con una abundante diversidad microbiana, como el intestino, la reducción de dicha diversidad se ha asociado con un aumento de susceptibilidad a enfermedades y la recidiva de la enfer­ medad en el intestino. Un ejemplo es la reducción documentada de la diversidad bacteriana global en las muestras de heces de pacientes con enfermedad recidivante por C. difficile frente a los pacientes con episodios únicos de enfermedad61. La E li y la enterocolitis necrosante (ECN) son otros fenotipos de enfermedad que se han asociado con reducciones de la abundancia y diversidad de microorganismos en el intestino62. La menor diversidad microbiana puede contribuir a la dis­ minución de las funciones inmunomoduladoras por el microbioma y

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Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

M IC R O B IO M A V A G IN A L ___________________________ M ediante el uso de técn icas de cultivo trad icionales y de m icro s­ copía óptica, se observó inicialmente que los lactobacilos eran el cons­ tituyente predom inante de la m icrobiota vaginal norm al. A finales de la década de 1800, Menge y Kronig describieron por primera vez el aislamiento de anaerobios además de Lactobacillus a p artir de la vagina, a menudo con una escasez de lactobacilos. En otras cohortes de mujeres se observaron «microorganismos anormales» debido a su asociación con un exudado fétido, con predom inio de Gardnerella vaginalis, y posteriorm ente esto se denominó «vaginosis bacteriana», o VB. Existe una relación simbiótica entre la microbiota vaginal y cada huésped, que probablemente proporcione protección al huésped frente a la colonización por patógenos perjudiciales69. Los estudios m olecu­ lares del microbiom a vaginal en mujeres sanas en edad reproductiva confirm aron las observaciones iniciales al demostrar el predominio de Lactobacillus spp., que produce ácido láctico para disminuir el pH vaginal70. En cohortes más pequeñas de mujeres igualmente sanas, los estudios moleculares han demostrado que en su microbiom a vaginal predomina alternativamente una gama diversa de microorganismos anaerobios70. Algunos estudios plantean la hipótesis de que la com po­ sición de estas comunidades se puede correlacionar con las respuestas de alteración en la vagina70.

V ag inosis bacteriana: un ejem plo de una variación frecuente en el m icrobiom a vaginal El diagnóstico clínico de la V B es fam iliar a cualquier estudiante de medicina durante su formación y consiste en la presencia de secreciones vaginales con un pH superior a 4,5, un olor «a pescado» cuya presencia se facilita por la mezcla de las secreciones vaginales con solución de hidróxido de potasio (KOH) al 10%, un exudado vaginal de color blanco lechoso y la presencia de al menos un 20% de «células clave» (células epiteliales vaginales recubiertas con bacterias). Estos criterios clínicos a menudo se describen de una forma modificada con la escala de Nugent, donde una puntuación de 7-10 se considera diagnóstica de V B e indicati­ va de la ausencia de lactobacilos y del predominio relativo de G. vaginalis y Mobiluncus spp. La escala de Nugent pocas veces es utilizada por los clínicos, ya que requiere tiempo para leer las preparaciones m icros­ cópicas y microscopistas experimentados. Aunque existe mucha con­ troversia con respecto a la causalidad frente a la asociación, las mujeres con V B tienen un mayor riesgo de complicaciones en el embarazo, como parto prematuro, rotura prematura de membranas y endometritis del posparto71. Fuera del embarazo la V B se asocia con un mayor riesgo de adquisición del VIH , y las mujeres con V B y V IH tienen un mayor riesgo de morbilidad durante toda la vida72 74. Aunque está fuera del ámbito de este capítulo, se debe mencionar que el tratamiento de la V B asintomática se asocia con un mayor riesgo de parto prematuro69,71,75. Pese a que la fisiopatología que intermedia estas observaciones no está clara, el médico que tenga en cuenta el microbioma podría optar por minimizar las intervenciones clínicas que alteren el complejo ecosis­ tema vaginal.

STR EPTO C O C C U S G R U P O B ______________________ Alrededor del 25-30% de las gestantes presenta una colonización vaginal crónica por Streptococcus agalactiae, denominado habitualmente Streptococcus grupo B (SG B)76. A pesar de que la colonización por SGB no es un riesgo de parto prematuro por sí mismo, la transmisión vertical de SGB se ha asociado desde hace mucho tiempo de forma indepen­ diente con bacteriemia y sepsis neonatales, con mi peor pronóstico en recién nacidos prematuros (< 37 semanas)77. Durante varias décadas el estándar de asistencia fue tratar los embarazos de riesgo. Sin embargo, la comunidad médica adoptó por lo general una estrategia basada en el cribado. Como resultado, la colonización neonatal se ha alterado drás­ ticamente. De forma irónica, la reducción de las muertes neonatales debidas a septicemia por SGB se ha compensado parcialmente por un aumento proporcional de las muertes neonatales debidas a la infección por E. cotí resistente a (3-lactámicos en los lactantes de muy bajo peso al nacer y prematuros78. Este cambio epidemiológico sirve como dolo­ roso recordatorio de los posibles efectos del cribado poblacional y el tratamiento a gran escala, así como de las consecuencias no deseadas en las cohortes afectadas.

A L T E R A C IO N E S D E L A M IC R O B IO TA V A G IN A L (E IN T E S T IN A L ) D U R A N T E E L E M B A R A Z O _________________________ La caracterización de la composición del microbioma vaginal durante el embarazo es im portante para profundizar en el conocim iento de cóm o se podría establecer por primera vez el m icrobiom a neonatal. Mediante el uso de mujeres embarazadas y no embarazadas empare­ jadas por protocolo, las mediciones de diversidad beta para los ARNr 16S bacterianos m ostraron una agrupación de las comunidades del microbioma vaginal debida al embarazo7. La abundancia y la diversidad de la comunidad microbiana en mujeres embarazadas se redujeron por el predominio de Lactobacillus spp. (Lactobacillus iners, L. crispatus, L. jensenii y L. johnsonii) y de las órdenes Lactobacillales (y familia Lactobacillaceae), Clostridiales, Bacteroidales y Actinomicetales. La mayor presencia de especies individuales puede tener implicaciones clínicas en el establecimiento de la microbiota neonatal o en la reducción de los riesgos de infección ascendente o de parto prematuro. Por ejemplo, L. johnsonii produce lactacina F, que limita el crecimiento de otras especies de Lactobacillus y de Enterococcus en el tracto gastrointestinal (GI). La mayor abundancia de L. johnsonii podría facilitar el establecimiento de la microbiota del tracto GI superior del recién nacido en el parto. Este estudio comparativo proporciona una evidencia sólida inicial de que la

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Capítulo 2 El microbioma humano de localizaciones corporales específicas y sus características biológicas únicas

a una menor resistencia a los patógenos intestinales, lo que aumenta la predisposición del huésped a desarrollar enteritis o colitis infecciosa. Varios patógenos, tanto bien establecidos com o potenciales, son bacterias entéricas del filo Proteobacteria, un filo intestinal minoritario, pero frecuente. La clase de las gammaproteobacterias engloba patógenos que pertenecen a los géneros Escherichia, Salmonella, Vibrio o Yersinia. Curiosamente, se ha descrito una mayor abundancia de gammaproteo­ bacterias en diferentes situaciones patológicas, como E li, síndrome del intestino irritable (SII) y ECN57,63,64. Ciertas clases específicas de bac­ terias, como las gammaproteobacterias, pueden provocar inflamación mediante la producción de endotoxinas potentes o de otras moléculas que exacerban las enfermedades. Las enfermedades agudas o crónicas, junto con la pérdida de la integridad de la mucosa del epitelio intes­ tinal, pueden predisponer a pacientes específicos a desarrollar colitis o infecciones abdominales. Los estudios se han basado en gran medida en muestras de heces autorrecogidas, aunque en m uchos estudios se han docum entado hallazgos en muestras de biopsia de colon. Los datos de las muestras de heces autorrecogidas parecen ser una fuente razonablemente eficaz de información sobre el microbioma intestinal distai, y estas muestras han proporcionado la mayor parte de nuestro conocim iento actual sobre el microbiom a intestinal. Las muestras de biopsia de colon pusieron de manifiesto un solapamiento de com posición respecto a las heces, así como diferencias en cuanto a la abundancia relativa y la microheterogeneidad presente en diferentes regiones intestinales65. Basándose en gran medida en datos fecales, la composición bacteriana intestinal, que representa la gran mayoría del contenido genético microbiano en el microbioma intestinal, es relativamente estable en términos de com ­ posición y capacidad funcional en un individuo. Un estudio detallado a corto plazo que analizó los efectos de la dieta sobre el microbiom a confirmó que los enterotipos se mantenían estables en un período de 10 días, incluso después de cam bios dietéticos significativos, com o la introducción de dietas con alto contenido de grasa y baja en fibra, o baja en grasa y alta en fibra66. Aunque la com posición microbiana puede ser relativamente estable a pesar de fluctuaciones leves en una persona, parece que los cambios de la dieta, incluida la introducción de probióticos, pueden alterar rápidamente los patrones de expresión gènica en el microbioma intestinal. Los datos de estos modelos murinos67 sugieren que el dinamismo funcional en términos de expresión gènica y m etabolom as m icrobianos puede superar fácilm ente los cam bios rutinarios de la com posición microbiana intestinal. Por ultimo, se ha demostrado la resiliencia del microbioma intestinal por la reconstitución casi completa de las bacterias intestinales humanas en las 4 semanas pos­ teriores a la interrupción del tratamiento antimicrobiano oral68. Puede ser importante tener en cuenta tales consideraciones sobre el dinamismo relativo y la resiliencia en las enfermedades con m icrobiom as intes­ tinales menos diversos, y estas propiedades del microbioma pueden ser diferentes en regiones adyacentes a la mucosa intestinal.

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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estructura del microbioma vaginal cambia de forma natural durante el embarazo en cuanto a diversidad, abundancia y miembros microbianos específicos, con una variación de los taxones en las distintas sublocali­ zaciones vaginales y edad gestacional. Un estudio reciente también ha proporcionado evidencia de un cambio del m icrobiom a intestinal de las m ujeres embarazadas, que influyó sobre el metabolismo del huésped de una forma posiblemente beneficiosa en el embarazo8. Los investigadores recogieron muestras de heces de 91 mujeres embarazadas en el prim er trim estre (T I), tercer trimestre (T3) y después del parto. Como era de esperar, las mujeres aum entaron su adiposidad y tenían niveles integrados mayores de glucosa circulante, concentraciones mayores de leptina, insulina y colesterol circulantes, así como una mayor resistencia a la insulina de T I a T3. Se usaron métodos independientes de cultivo para comparar las comunidades microbianas intestinales mediante la generación de secuencias de ARNr 16S bacteriano (región V1/V2). Las secuencias se obtuvieron mediante pirosecuenciación y se analizaron mediante el paquete de software QIIME. Durante la gestación, la diversidad beta (que mide la diversidad entre los sujetos) aumentó en gran medida, mientras que la diversidad alfa (que mide la diversidad de las com u­ nidades m icrobianas en un único sujeto) se redujo. Estos cam bios no se relacionaron con el IM C previo al embarazo, el desarrollo de diabetes gestacional, o el número anterior de partos. El aumento de la diversidad beta persistió en las muestras recogidas en las madres un mes después del parto. El estudio también comparó muestras de T I y T3 con muestras de mujeres no embarazadas y de varones del HMP. Los resultados indicaron que el microbioma de T I era el más similar al de mujeres no embarazadas con respecto a la diversidad beta microbiana. En el estudio tam bién se observó una mayor proporción media de Proteobacteria y A ctinobacteria en la m icrobiota de T3. El aumento de Proteobacteria puede tener relevancia biológica, porque este filo se asocia con afecciones inflamatorias. Los estudios adicionales revelaron que la transferencia de m icrobiota de muestras de T3 a ratones sin microorganismos dio lugar a una mayor adiposidad e insensibilidad a la insulina en com paración con la transferencia de m icrobiota de T I. La remodelación de la microbiota intestinal durante el embarazo produce una comunidad microbiana con una estructura y composición que maximizarían la transferencia de energía a su recién nacido, pero

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también se asemeja a la de la disbiosis asociada a enfermedad8. Aún se requieren más investigaciones para entender las diferentes variaciones de los microbiomas intestinal y vaginal en embarazos sanos «normales» y las posibles alteraciones de estos cambios que pueden asociarse con complicaciones del embarazo.

R E S U M E N Y D IR E C C IO N ES D E F U T U R O ____________________________________________ El microbioma humano está compuesto de comunidades microbianas diferentes en localizaciones corporales distintas, y estos hábitats corpo­ rales diferentes proporcionan nichos para diversas especies bacterianas. Los elementos celulares del microbioma pueden potenciarla inmunidad o prevenir las infecciones por patógenos canónicos. Otros microorganis­ mos pueden actuar como oportunistas que suelen colonizar al huésped humano sin causar enfermedad, pero algunos de estos microorganismos pueden causar infecciones en huéspedes inmunodeprimidos. Las cepas bacterianas, entre las que se incluyen probióticos aceptados actualmente, pueden estimular las respuestas inmunitarias y modular la inflamación, y el agotamiento de las bacterias asociadas al ser humano debido a los antibióticos puede dar lugar a mía disregulación inmunitaria o a micro­ biomas susceptibles a las infecciones. En la era próxima de la medicina metagenómica, las enfermedades infecciosas deben considerarse en el contexto del microbioma humano y de las comunidades microbianas protectoras o patógenas. Los microorganismos asociados al ser humano pueden actuar com o sim biontes fomentando interacciones que son mutuamente beneficiosas o como comensales benignos que simplemente colonizan al ser humano sin proporcionar ningún beneficio eviden­ te para el huésped. Las pruebas diagnósticas futuras podrían incluir componentes del microbioma en la evaluación de la enfermedad, y las decisiones sobre el tratamiento antimicrobiano pueden depender de la «tipificación» o de la determinación del perfil del microbioma humano en pacientes individuales. Las características de la infección pueden dictar qué localización corporal se evalúa en términos de composición o función del microbioma. Los avances en la comprensión y tratamiento de las enfermedades infecciosas requerirán mía comprensión más pro finida del contexto del microbioma. Las contribuciones o los efectos de las comunidades y metagenomas microbianos pueden tener mi gran impacto en la susceptibilidad a la infección y la patogenia de la enfermedad.

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Capítulo 2 El microbioma humano de localizaciones corporales específicas y sus características biológicas únicas

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Prebióticos, probióticos y simbióticos Lea A n n C h e n y C ynth ia L. Sears

La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimen­ tación (FAO) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) definen los probióticos como microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas confieren un beneficio sobre la salud al huésped1,2. Los probióticos también se describen en el capítulo 50, «M edicinas alternativas y complementarias en las enfermedades infecciosas». Los prebióticos son ingredientes fermentados de forma selectiva que esti­ mulan cambios específicos en la microflora que benefician la salud del huésped3. En la actualidad sólo ciertos oligosacáridos no digeribles (en especial la inulina) se clasifican como prebióticos. Los simbióticos son com binaciones de prebióticos y probióticos que están diseñados para tener efectos sinérgicos y/o aditivos que beneficien al huésped4. Aunque las sustancias relacionadas (prebióticos y simbióticos) se están comenzando a evaluar en estudios clínicos, hasta el momento la mayoría de los investigadores se han centrado en la evaluación de los posibles probióticos. Los probióticos tanto bacterianos (por lo general, especies de Lactobacillus o Bifidobacterium) como fúngicos (habitualmente Saccharomyces boulardii) son objeto de una literatura en constante expan­ sión, así como de un uso global creciente5,6. Por razones de simplicidad, en este capítulo se denominarán «probióticos» todos los productos que contengan bacterias y/u hongos, incluso aunque no se haya demos­ trado ningún «beneficio para la salud» (según la definición de la OMS), pero se debe señalar que para la mayoría de los numerosos productos comercializados en la actualidad no se han realizado ensayos clínicos rigurosos para determinar los beneficios para la salud. En la literatura en inglés (www.ncbi.nhn.nih.gov/pubmed/) hay más de 8.880 publicaciones sobre probióticos, de las que la primera vio la luz en 1965, y alrededor del 60% de esta literatura se basa en estudios en el ser humano. Hasta 2012 se habían publicado alrededor de 880 en­ sayos clínicos controlados y aleatorizados en seres humanos sobre pro­ bióticos, con un 84% de los mismos realizado desde 2005. Aunque se ha estimado que los probióticos supusieron menos del 5% del mercado de los suplementos dietéticos en Estados Unidos en 2005, se cree que el mercado internacional es mucho mayor5. La mayoría de preparados probióticos se comercializan en la actualidad como ingredientes ali­ menticios, suplementos dietéticos o «alimentos médicos». Los yogures en los que la etiqueta afirma que contienen «cultivos vivos y activos» se suplementan con uno o más probióticos7.

A S P E C T O S R E L A T IV O S A L A C O M P L E JID A D Y V A R IA B IL ID A D D E L O S P R O B IÓ T IC O S ______________________________ Los probióticos comercializados son muy variables. Algunos produc­ tos indican en su etiqueta que contienen un solo tipo de m icro o r­ ganism os, m ientras que en otros se afirma que contienen muchos tipos distintos, com o el producto VSL3, que consta de ocho cepas de bacterias de los géneros Bifidobacterium, Lactobacillus y Streptococcus, mientras que otros contienen múltiples especies de un único género, habitualm ente bacteriano (p. ej., Lactobacillus casei y Lactobacillus rhamnosus). Sin embargo, los estudios para verificar la com posición de las formulaciones probióticas comercializadas han observado dis­ crepancias con frecuencia (en al menos el 30-40% de los productos) entre lo que se afirma y el número real de m icroorganism os viables, la concentración de m icroorganism os y/o sus tipos presentes en el producto en com paración con el etiquetado del m ism o5. Además, algunos probióticos com ercializados se etiquetan con nom bres de m icroorganism os que tienen una taxonom ía incorrecta o que son ficticios8. Por tanto, existe una incertidum bre considerable sobre la

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com posición y fiabilidad de las preparaciones probióticas disponibles en la actualidad (tabla 3-1). Al ser ingredientes alim entarios o suplem entos d ietéticos, los probióticos no están sujetos a estándares mínimos de fabricación con supervisión de organismos reguladores, ni existen estudios con solidez científica que demuestren la eficacia requerida para comercializar un producto probiótico1,5. Sin embargo, se han publicado directrices inter­ nacionales para fomentar la evaluación de los probióticos tanto en las formulaciones alimentarias como no alimentarias9,10. Por consiguiente, para la mayoría de los productos probióticos disponibles faltan estudios que demuestren que el probiótico confiere un beneficio comprobable sobre la salud, e incluso se dispone de menos información para definir el mecanismo o mecanismos por el que un producto concreto estimula la salud del ser humano en distintas enfermedades clínicas. En Estados Unidos los probióticos pueden recibir la calificación «GRAS» («gene­ ralmente reconocido com o seguro») de la Food and Drug Administration (FD A ), incluso aunque no haya datos sobre su eficacia. Las sustancias GRAS son aquéllas «para las que su uso en los alimentos tiene un historial demostrado de seguridad basado en una historia de uso previa a 1958 o en la evidencia científica publicada y no necesitan ser aprobados por la FDA antes de usarse». Los probióticos que poseen la calificación GRAS en Estados Unidos actualmente se presentan en la tabla 3-2 (v. también www.accessdata.fda.gov/scripts/fcn/fcnNavigation. cfm?rpt=grasListing&displayAll=true).

E S T U D IO S C LÍN IC O S D E P R O B IÓ T IC O S ____________________________________ En la tabla 3-3 se enumeran los trastornos para los que se han estudiado los prebióticos, probióticos y simbióticos en ensayos clínicos controlados y aleatorizados. Sólo se han publicado unos 80 estudios controlados sobre sim bióticos y 115 sobre prebióticos hasta la fecha, en com paración con los más de 800 ensayos clínicos del mismo tipo sobre probióticos. Com o se muestra en la tabla 3-3, hay que destacar que ha habido al menos un ensayo clínico en diversas afecciones clínicas. Los trastornos digestivos, como las enfermedades inflamatorias (p. ej., enfermedades intestinales inflamatorias o enterocolitis necrosante en recién nacidos) o infecciones entéricas, son los estudiados con más frecuencia11. Además de los estudios sobre trastornos clínicos específicos, en muchos otros se ha evaluado el efecto de preparados probióticos individuales sobre la composición de la flora microbiana oral, fecal y vaginal, la función de barrera gastrointestinal y la nutrición, así como una variedad de res­ puestas inmunitarias mucosas, sistémicas o cutáneas en personas sanas y en distintas poblaciones de pacientes. Además, en muchos estudios pediátricos se ha evaluado el efecto del uso materno de probióticos durante la gestación sobre la salud y la enfermedad durante la infan­ cia. De forma global, los efectos descritos a menudo difieren entre los estudios realizados sobre temas similares. Esto puede atribuirse en parte al hecho de que muchos de los ensayos clínicos controlados y aleatorizados disponibles en un trastorno concreto se hayan realizado con distintos agentes probióticos y con un rigor variable. Además, la verificación del contenido probiótico y su viabilidad no es un estándar actual usado cuando se publican los estudios controlados y aleatorizados sobre probióticos. Por ejemplo, una revisión de 46 ensayos clínicos sobre el uso de probióticos en la enfermedad intestinal inflamatoria señaló que sólo 23 estudios publicados contaban con doble enmascaramiento y eran aleatorizados y controlados. Además, entre los 46 ensayos clínicos revisados había 32 en los que se usaron distintos productos probióticos, 10 utilizaron diferentes productos prebióticos y 4 usaron simbióticos distintos12. Una preocupación adicional son los criterios de estudio, que (At D A 1 £. C U .

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todos los derechos

2 2 . e1

P A L A B R A S C L A V E __________________________________ Capítulo 3 Prebióticos, probióticos y simbióticos

bacterioterapia; bifidobacterias; Lactobacillus; prebióticos; probióticos; Saccharomyces; salud intestinal; simbióticos; suplementos dietéticos

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TABLA 3-1 Preocupaciones sobre los productos p robióticos com ercializados

TABLA 3-2 Probióticos que han recibido la calificación GRAS («Generalm ente Reconocido com o Seguro») en Estados Unidos

Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

Bifidobacterium lactis cepa Bb 1 2 y Streptococcus thermophílus cepa Th4 Bifidobacterium longum BB536 Bifidobacterium animalis subsp. lactis cepas Bf-6, HN019, Bi-07, B1-04 y B420 Carnobacterium maltaromaticum cepa CB1 (viable y tratada con calor) Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus lactis y Pediococcus acídílactící L acidophilus NCFM Lactobacillus easel subsp. rhamnosus cepa GG L case/ cepa Shi rota Lactobacillus reuteri cepa DSM 17938 L reuten cepa NCIMB 30242 Lactobacillus rhamnosus cepa HN001 L rhamnosus cepa HN001 producida en un medio basado en leche Proplonlbacterlum freudenrelchü ET-3, destruida con calor Saccharomyces cerevisiae cepa ML01, portadora de un gen que codifica la enzima maloláctica de Oenococcus oenly un gen que codifica la malato permeasa de Schizosaccharomyces pombe

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motivan que la participación en los ensayos clínicos sobre probióticos sea escasa. Por ejemplo, un ensayo clínico muy publicitado de tipo aleatorizado, doble ciego y controlado con placebo, en el que se evaluó mi preparado probiótico de Lactobacillus para evitarla diarrea asociada a antibióticos, se llevó a cabo con 135 pacientes. Los resultados sugirieron que el probiótico era beneficioso, con una reducción significativa tanto de la diarrea asociada a antibióticos como del número de pacientes que adquirieron la diarrea causada por Clostridium difficile. Sin embargo, sólo un 8% de los pacientes potencialmente elegibles participaron en el estudio, lo que limita la capacidad de generalizar los resultados del estudio a la práctica clínica13. Las revisiones Cochrane utilizan criterios predefinidos para propor­ cionar una estrategia estructurada, colaborativa y multinacional para evaluar las intervenciones para la prevención y el tratamiento de las enfermedades. Debido a la diversidad de la literatura sobre probióticos, las revisiones Cochrane sobre los estudios de probióticos se resumen en la tabla 3-4, con el fin de ofrecer mía panorámica actualizada de las áreas concretas evaluadas con esta rigurosa estrategia. De las 24 de estas revisiones disponibles, 13 se centran en trastornos o infecciones de la luz del aparato digestivo, como diarrea infecciosa, diarrea asociada a antibióticos, colitis por C. difficile, enfermedades intestinales inflama­ torias (incluida la inflamación de la bolsa ileal), enterocolitis necrosante en lactantes prematuros, colitis colagenosa y síndrome del intestino irritable. En estas afecciones, los probióticos estudiados pueden reducir el riesgo de enterocolitis necrosante en los lactantes prematuros, pueden ser útiles para mantener la remisión de la inflamación crónica de una bolsa ileal tras una anastomosis entre la bolsa y el ano y pueden acortar la duración y la frecuencia de las defecaciones durante los episodios de diarrea infecciosa (amique aún no se ha determinado cuál es el produc­ to probiótico más eficaz). Las revisiones Cochrane sobre los estudios de probióticos en la diarrea asociada a antibióticos, la diarrea pediátrica persistente, la colitis por C. difficile, la colitis ulcerosa, la enfermedad de Crohn, la colitis colagenosa y el síndrome de intestino irritable no ofrecieron evidencias de la eficacia de los probióticos en estas afec­ ciones y/o se consideró que los datos eran insuficientes para obtener conclusiones claras sobre la eficacia. De forma similar, se disponía de datos insuficientes para respaldar o refutar el uso de probióticos (o sim­ bióticos) para las indicaciones de encefalopatía hepática, esteatosis/

M E C A N IS M O S D E A CCIÓ N P R O P U E S T O S D E L O S P R O B IÓ T IC O S _________ La contribución del microbioma a la salud y la enfermedad es un área floreciente de investigación. Varios estudios murinos sobre los m iem ­ bros bacterianos habituales del microbioma, como Bacteroides fragilis o Bacteroides thetaiotaomicron, aportan información clave sobre el modo en el que miembros comunes del microbioma favorecen la salud. Por ejemplo, determinadas cepas de B. fragilis, mediante la expresión del polisacárido A de superficie (PSA), pueden disminuir la inflamación mucosa o incluso favorecer las respuestas inm unitarias adaptativas sistémicas, lo permite pensar que estas cepas (o incluso el PSA por sí solo) pueden tener potencial probiótico17,18. En contraste, se cree que B. thetaiotaom icron desempeña un papel destacado en la nutrición mediante el metabolismo del glucano en la luz del colon19,20. Es posible que la capacidad del microbioma para recuperar la salud se haya ilus­ trado de un modo más evidente por los estudios de trasplante fecal en la enfermedad por C. difficile, donde se han observado tasas del 80% o mejores en distintos estudios21,22. De forma alternativa, en la actualidad se ha propuesto que la alteración de la microflora bacteriana (o disbiosis) contribuye a un amplio espectro de enfermedades de las mucosas y sistémicas, como la obesidad23, enfermedades cardiovasculares24, kwashiorkor25 y cáncer de colon26, entre otros trastornos. En este marco científico básico, dirigido a com prenderlos mecanis­ mos fundamentales por los que el microbioma influye en la salud o la enfermedad del huésped, es donde se están realizando las investigacio­ nes para definir la base mecanicista y biológica del beneficio, o benefi­ cios, de los probióticos sobre la salud27. Amique el(los) mecanismo(s) de acción de la mayoría de los probióticos sigue(n) sin estudiarse, se suele suponer que los mecanismos moleculares de los probióticos se activan por las interacciones entre los microorganismos y las células epiteliales en el lugar de aplicación de los probióticos (p. ej., intestino, vagina). Los principales mecanismos supuestos de acción de los probióticos son la inhibición del crecimiento o de la expresión de factores de virulencia bacteriana, la evitación de la colonización con bacterias patógenas, la m odulación de una o más respuestas inm unitarias m ucosas y/o sistémicas y la mejora de la integridad de la barrera gastrointestinal. Varios estudios experimentales in vitro e in vivo están empezando a ofrecer pistas sobre los posibles modos de acción de los probióticos.

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Capítulo 3 Prebióticos, probióticos y simbióticos

Comercialización con nombres microbiológicos de taxonomía incorrecta o ficticios Falta de estándares para definir el número de microorganismos viables en los probióticos disponibles, la caducidad de los productos o las condiciones adecuadas de almacenamiento para mantener su viabilidad Falta de un etiquetado claro de muchos productos probióticos sobre la posología o toxicidad Ausencia de supervisión de la Food and Drug Administration estadounidense o de otro organismo para proporcionar unos estándares de fabricación mínimos para los probióticos Gran número de productos probióticos distintos sin un estudio científico adecuado para definir ia eficacia del producto, establecer la base biológica del supuesto beneficio sobre la salud y/o demostrar su seguridad

esteatohepatitis no alcohólica y la prevención de las com plicaciones hepáticas posquirúrgicas. Las revisiones Cochrane también abordaron el papel de los probióticos en la prevención de la enfermedad alérgica y la hipersensibilidad a los alimentos en lactantes, así como el papel de los probióticos en el tratamiento del eczema. En estas dos revisiones se con­ cluyó que los probióticos estudiados eran ineficaces o que había pocas evidencias para recomendar su uso en la actualidad. En dos revisiones Cochrane se evaluó el tratamiento de la vaginosis bacteriana: en una se evaluaron específicamente probióticos y en la otra se evaluaron antimi­ crobianos, incluidos los estudios con un componente probiótico. Tres de los 4 artículos evaluados se solaparon entre las dos revisiones y los autores observaron míos resultados iniciales prometedores para el uso de probióticos en la vaginosis bacteriana, sobre todo en combinación con el antibiótico metronidazol. Sin embargo, los autores de ambas revisiones también indicaron la necesidad de realizar más estudios sobre este tema. Además, en dos revisiones Cochrane se evaluó el uso de probióticos en la prevención de la candidiasis vulvovaginal en mujeres infectadas por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH ) y en la prevención del parto prematuro; en ambos se concluyó que había una evidencia insuficiente para determinar su utilidad. Por ultimo, en una revisión Cochrane sobre las infecciones de las vías aéreas superiores (en adultos y niños) se observó que los probióticos eran útiles para prevenir dichas infecciones, pero no para acortar la duración media de la enfermedad. Los d atos r e c ie n te s , b asad o s en re v is io n e s s is te m á tic a s y metaanálisis14'16, sugieren que los probióticos pueden ser útiles en algu­ nos trastornos gastrointestinales, sobre todo para prevenir la diarrea asociada a antibióticos o la asociada a C. difficile. Sin embargo, la calidad de la evidencia sólo se consideró moderada14 o muy heterogénea15 y, debido a que varios estudios se analizaron en conjunto, los datos eran insuficientes para determinar silos efectos observados se podían atribuir realmente a diferencias en cuanto a la población de pacientes, al tipo de uso de antibióticos y/o a la preparación de probiótico.

TABLA 3-3 Trastornos clínicos o contextos estudiados en ensayos clínicos aleatorizado s y controlados para evaluar la eficacia de los prebióticos, probióticos o sim bióticos Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

Prebióticos Actividad de la enfermedad de Crohn (en adultos)

Prevención y tratamiento de la vaginosis bacteriana y de la vulvovaginosis fúngica

Consistencia y frecuencia de las heces, así como bienestar digestivo global en sujetos sanos

Asma alérgica

Dermatitis atópica

Dermatitis atópica

Trastornos alérgicos o cutáneos

Diarrea aguda (en niños)

Prevención y tratamiento del eczema pediátrico

Estrés, dispepsia y síndromes catarrales/gripales (en adultos)

Quemaduras cutáneas

Hiperbilirrubinemia neonatal

Rinitis y rinosinusitis alérgicas

Manifestaciones alérgicas*

Verrugas cutáneas virales

Marcadores de síndrome metabólico y de riesgo cardiovascular

Otras

Pancreatitis aguda grave

Angustia psicológica, estado de ánimo y cognición

Perfil lipídico

Artritis reumatoide

Prevención de diarrea asociada a antibióticos en niños

Desarrollo de anticuerpos específicos de vacunas

Prevención de fiebre en lactantes (primer año de vida)

Efecto sobre el recuento de CD4 en pacientes con VIH

Prevención de infecciones en lactantes o niños pequeños

Efecto sobre la mortalidad en lactantes prematuros

Reducción de la incidencia y gravedad de la diarrea del viajero (en adultos)

Embarazo tras fecundación in vitro

Respuestas de anticuerpos específicos de vacunas (primer año de vida)

Enfermedad renal crónica

Saciedad posprandial (en adultos)

Espondiloartropatía

Vaciamiento gástrico

Excreción urinaria de oxalato (factor de riesgo de nefrolitiasis)

Probióticos Trastornos abdominales

Glucosa en ayunas, sensibilidad a la insulina y control de la glucosa en pacientes diabéticos

Amebiasis aguda Colangitis esclerosante primaria en pacientes con Eli

Hiperlipidemia Hipertensión

Cólico del lactante

Inhibición de la colonización nasal, oral o fecal con bacterias patógenas11

Colitis colagenosa

Marcadores de síndrome metabólico y enfermedad cardiovascular

Diverticulosis del colon Encefalopatía hepática Enfermedades intestinales inflamatorias (enfermedad de Crohn, colitis ulcerosa, inflamación de bolsa ileal)

Mastitis Metabolismo de los estrógenos Otitis media aguda Otitis media pediátrica

Esteatohepatitis no alcohólica

Perímetro de la cintura y obesidad

Estreñimiento

Presión arterial y perfil metabólico en lactantes de madres tratadas con probióticos

Excreción viral

Prevención de diabetes mellitus tipo 1

Flatulencia y distensión abdominal

Prevención de infecciones en lactantes prematuros, lactantes y niños pequeños

Hematoquecia en lactantes alimentados con leche materna y en la supuesta colitis alérgica del lactante

Prevención de infecciones nosocomiales en UCI

Infección por Helícobacter pylorí

Prevención de lesión del músculo esquelético bajo estrés oxidativo

Intolerancia a la lactosa

Prevención y tratamiento de diabetes gestacional

Prevención de infecciones postoperatorias

Lesión del intestino delgado inducida por AINE

Reducción de aflatoxina con actividad biológica

Lesión hepática alcohólica

Simbióticos

Pancreatitis aguda

Actividad de la enfermedad en la colitis ulcerosa

Prevención de la diarrea asociada a antibióticos Prevención de la enterocolitis necrosante

Complicaciones infecciosas e inflamatorias postoperatorias o asociadas a traumatismos11

Prevención de neoplasias colorrectales

Consistencia y frecuencia de las heces y bienestar Gl global en sujetos sanos

Prevención y tratamiento de enfermedades diarreicas (infecciosas* y no infecciosas**)

Dermatitis atópica, síntomas similares al asma y enfermedades alérgicas

Prevención y tratamiento de la alergia infantil a la leche de vaca

Desnutrición aguda grave

Síndrome de intestino irritable

Estreñimiento funcional

Síntomas gastrointestinales tras inversión de ileostomía en asa

Excreción viral tras gastroenteritis infecciosa

Sobrecrecimiento bacteriano en el intestino delgado

Gastroenteritis infecciosa aguda (en niños)

Tiempo de tránsito gastrointestinal y vaciamiento gástrico

Infección por Helícobacter pylorí

Tolerancia de alimentación enteral en pacientes de UCI

Metabolismo de los estrógenos

Trastornos orales y del aparato respiratorio§

Metabolismo del amonio en el colon y encefalopatía hepática

Caries dental

Motilidad gastrointestinal

Exacerbaciones pulmonares en la fibrosis quística

Pancreatitis aguda grave

Gingivitis

Perfil lipídico en la hipe moleste rol ernia

Halitosis

Prevención de diarrea inducida por quimioterapia

Prevención de infecciones de las vías respiratorias altas

Prevención de infecciones bacterianas agudas o de infecciones respiratorias

Trastornos de los aparatos urinario y reproductor

Prevención de la recidiva postoperatoria de la enfermedad de Crohn

Cáncer vesical recidivante

Prevención de neumonía asociada en pacientes intubados

Infecciones urinarias recidivantes

Profilaxis para la diarrea secundaria a la fórmula para lactantes

Prevención de partos prematuros asociados a vaginosis bacteriana

Síndrome del intestino irritable

*lncluye dermatitis alérgica, sibilancias y urticaria. Incluye prevención y tratamiento de colitis por Clostrídíum dífflcíle y de diarrea asociada a VIH. incluye diarrea asociada a radiación, quimioterapia, o tratamiento con fármacos antirretrovirales. §Véase «Trastornos alérgicos o cutáneos» (asma alérgica), en esta tabla. ••incluye Staphylococcus aureus, enterococos resistentes a vancomicina, o Candida albícans. ‘"Incluye esofagectomía, trasplante hepático, pancreatoduodenectomía con conservación pilórica, hepatectomía y cirugía colorrectal. AINE, antiinflamatorios no esteroideos; Eli, enfermedad intestinal inflamatoria; Gl, gastrointestinal; UCI, unidad de cuidados intensivos; VIH, virus de la inmunodeficiencia humana.

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25

TABLA 3-4

i

Enfermedades digestivas Allen y cois., ¿ o n 4»

63 (7 estudios con adultos, niños mayores o edad no determinada; 56 estudios con lactantes y niños pequeños)

Principalmente Lactobacillus casei cepa GG (13 estudios), Saccharomyces boulardii (10 estudios) y Enterococcus bacteria ácido láctica (LAB) SF68 (5 estudios)

El prob¡ótico es útil para acortar la duración de la diarrea infecciosa aguda y disminuir la frecuencia de las defecaciones; se necesitan más investigaciones para identificar la pauta específica del probiótico en grupos concretos de pacientes

Prevención de la diarrea pediátrica asociada a antibióticos

Johnston y cois., ¿on®

16 (estudios pediátricos)

Bacillus spp., Bifidobacterium spp., Lactobacilli spp., Lactococcus spp., Leuconostoc cremoris, Saccharomyces spp., o Streptococcus spp., solo o en combinación

Mejores resultados en el grupo del probiótico, pero no significativos después de realizar un análisis por intención de tratar muy plausible. En un análisis de subgrupos se observó una mayor eficacia con preparaciones de dosis altas del probiótico ( > 5.000 millones UFC/día) comparadas con las de dosis bajas ( < 5.000 millones UFC/día). No hubo diferencias significativas de eventos adversos entre los grupos de tratamiento y de estudio. De forma global, los datos son insuficientes para valorar la eficacia y seguridad

Tratamiento de la colitis asociada a Clostridium difficile en adultos

Pillai y cois., 2008“

4 (estudios en adultos)

Lactobacilli spp., 5. boulardii

Evidencia insuficiente; no hay evidencia para los probióticos por sí mismos; uno de los cuatro estudios mostró un beneficio para el uso complementario

Prevención de la enterocolitis necrosante (ECN) en lactantes prematuros

Alfaleh y cois., 201151

16 (estudios pediátricos)

Lactobacilli spp; Bifidobacterium spp.; 5. boulardii; combinación de Lactobacillus acidophilus y Bifidobacterium ínfantís; combinación de Lactobacillus bífidus, Streptococcus thermophíllus y B. ínfantís

Los probióticos redujeron el riesgo de ECN grave y la mortalidad por todas las causas en lactantes prematuros; no hay datos suficientes para establecer conclusiones en lactantes de muy bajo peso al nacer

Inducción de remisión en la colitis ulcerosa

Mallon y cois.,

4 (estudios en adultos)

Escherichia coli Nissle 1917; VSL3 (Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, B. infantis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus bulgaricus y 5. thermophiius)] Bifidobacterium spp. combinado con prebióticos (fructooligosacárido/inulina)*; combinación de B. breve, Bifidobacterium bifidum y L acidophilus

Los probióticos no mejoraron las tasas de remisión global en pacientes con colitis ulcerosa de leve a moderada; los datos son insuficientes para evaluar los probióticos en la colitis ulcerosa de moderada a grave

Inducción de remisión en la enfermedad de Crohn

Butterworth y cois., 2008“

1 (estudio en adultos)

Lactobacillus GG

La evidencia es insuficiente para extraer alguna conclusión sobre la eficacia del probiótico a la hora de inducir la remisión en la enfermedad de Crohn

Mantenimiento de la remisión en la colitis ulcerosa

Naidoo y cois., 201154

4 (estudios en adultos)

£ coli cepa Nissle 1917; Probio-Tec AB-25 (mezcla de

No hay diferencia estadísticamente significativa entre el tratamiento y mesalazina (n = 3) o placebo (n = 1)

Mantenimiento de la remisión en la enfermedad de Crohn

Rolfe y cois.,

7 (6 estudios en adultos; 1 estudio pediátrico)

£ colí Nissle 1917, VSL3, Lactobacillus GG, 5. boulardii

No hay evidencia de que el probiótico sea beneficioso para el mantenimiento o la remisión en la enfermedad de Crohn; se necesitan estudios más amplios

Intervenciones para la prevención de la recidiva postoperatoria de la enfermedad de Crohn

Doherty y cols., 2009“ '

5 (estudios en adultos)

Lactobacillus johnsonii (LA1); Lactobacillus rhamnosus GG, Synbiotic 2000 (combinación de Pediacoccus pentoseceus, Lactococcus raffinolactis, Lactobacillus paracasei subsp. paracasei 19 y Lactobacillus plantarum y cuatro prebióticos: ß-g lúea nos, inulina, pectina, almidón resistente)*; VSL3

No hay diferencias significativas entre probióticos/simbióticos y el placebo en cuanto a tasas de recidiva de enfermedad de Crohn clínica, recidiva endoscópica grave, o cualquier recidiva endoscópica

Tratamiento y prevención de la inflamación de la bolsa ileal tras anastomosis entre la bolsa y el íleon para la colitis ulcerosa crónica

Holubar y cols., 2010“

2 (estudios en adultos)

VSL3, Lactobacillus GG

VSL3 fue más eficaz que el placebo para el tratamiento y la prevención de la inflamación de la bolsa ileal; sin embargo, Lactobacíllus no fue más eficaz que el placebo para inducir la remisión de la inflamación de la bolsa ileal

Tratamiento de la colitis colagenosa

Chande y cols., 200958

1 (estudio en adultos)

B. animalis subsp. lactis

No hay evidencia de la eficacia del probiótico en la colitis colagenosa

Intervenciones para el dolor abdominal recidivante y el síndrome de intestino irritable

HuertasCeballos y cols., 2009“’

3 (estudios pediátricos)

Lactobacilli spp.

La evidencia es insuficiente para apoyar o refutar la eficacia del probiótico en el dolor abdominal recidivante y el síndrome de intestino irritable

Métodos de disminuir la infección para mejorar los resultados tras la resección hepática

Gurusamy y cols., 201160

2 (estudios en adultos)

Simbiótico (con 1 x 108 B. breve cepa Yakult, 1 x 108 L casei cepa Shirota y galacto-oligosacáridos [GOS])*; simbiótico (con > 4 x 1010 L casei cepa Shirota, >1 x 1010 B. breve cepa Yakult y GOS)*

Datos insuficientes a favor o en contra del uso del prebiótico o del probiótico para disminuir las infecciones posresección

Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

o o oo

o o oo

Tratamiento de la diarrea infecciosa aguda

L acidophilus cepa LA-5 y Bifidobacterium anima lis subsp. lactis cepa BB-12); Lactobacillus GG

(Continúa)

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Capítulo 3 Prebióticos, probióticos y simbióticos

Base de datos Cochrane de Revisiones Sistem áticas: eficacia de los probióticos NÚMERO DE ESTUDIOS INCLUIDOS OBJETIVO EN EL ANÁLISIS PROFILÁCTICO AUTOR DE LA EFICACIA Y TERAPÉUTICO Y AÑO DEL PROBIÓTICO MICROORGANISMOS DEL PROBIÓTICO CONCLUSIÓN

26

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

TABLA 3-4

Base de datos Cochrane de Revisiones Sistem áticas: eficacia de los probióticos

OBJETIVO PROFILÁCTICO Y TERAPÉUTICO

AUTOR Y AÑO

NÚMERO DE ESTUDIOS INCLUIDOS EN EL ANÁLISIS DE LA EFICACIA DEL PROBIÓTICO

(c o n t.)

MICROORGANISMOS DEL PROBIÓTICO

CONCLUSIÓN

Tratamiento de ia esteatosis hepática y/o esteatohepatitis no alcohólica

Lirussi y cois., 200961

2 (estudios piloto no aieatorizados en adultos)

Lactobacilli spp., VSL3

Los probióticos pueden mejorar las pruebas convencionales de función hepática y disminuir ios marcadores de peroxidación lipídica, pero ia evidencia es insuficiente para respaldarlo o refutarlo

Prevención de la sepsis bacteriana y las complicaciones de las heridas para el trasplante hepático

Gurusamy y cois., 200862

2 (estudios en adultos)

Lactobacillispp. y prebiótico (fibra)*

Los estudios compararon un probiótico y un prebiótico con la descontaminación intestinal selectiva; esta última aumentó la estancia hospitalaria y el riesgo de infección en comparación con el probiótico y el prebiótico

Probióticos para tratar ia diarrea persistente en niños

Aponte y cois., 201063

4 (estudios pediátricos)

L rhamnosus GG; 5. boulardii; combinación de cepas de L caseíy L acidophíllus CERELA, combinación de Lactobacillus bulgarícus y 5. thermophílus

Aunque los resultados mostraron una reducción de ia duración de ia diarrea y de la frecuencia de las deposiciones, ia calidad y cantidad de ios datos son insuficientes para ofrecer una recomendación clara

Tratamiento de la encefalopatía hepática

McGee y cois., 201164

7 (estudios en adultos)

Combinación de 5. thermophílus, L. bulgarícus, L acidophilus, bifidobacteria y L casei; simbiótico (combinación de P pentoseceus 5-33:3, Leuconostoc mesentenoides 32-77:1, L paracasei subsp. paracasei 19, L plantarum 2592 y prebiótico combinado [ß-glucano, inulina, pectina, almidón resistente])*; Enterococcus bacteria ácido láctica cepa SF68; simbiótico (combinación de Bifidobacterium y fructooiigosacáridos [FOS])*; combinación de L acidophilus, L bulgarícus, Bifidobacterium lactis y S. thermophílus; combinación de Streptococcus faecalis, Clostridium butyricum, Bacillus mesentericus, bacilo ácido láctico

Evidencia insuficiente para evaluar la utilidad de los probióticos en la encefalopatía hepática cuando se comparan con placebo o lactulosa

Enfermedades atópicas Prevención de enfermedades alérgicas e hipersensibilidad alimentaria en lactantes

Osborn y cois., 2009

12 (estudios pediátricos)

Lactobacilli spp., Bifidobacterium spp., 5. thermophílus, Pro pío níbacteríum freudenreíchíí

Evidencia insuficiente; reducción dei eczema clínico en lactantes, pero no uniformemente; se necesitan más estudios

Tratamiento del eczema

Boyle y cois., 200866

12 (estudios pediátricos)

Lactobacilli spp., Bifidobacterium spp.

No es un tratamiento eficaz del eczema; pequeño riesgo de efectos adversos (se han descrito casos aislados de infecciones e isquemia intestinal) con el probiótico

Prevención del parto prematuro

Othman y cois., 2007

2 (estudios en adultos)

L johnsonííy Lactobacillus spp. (vía vaginal)

En el embarazo el probiótico puede ser útil para la prevención y tratamiento de ia vaginosis bacteriana; sin embargo, la evidencia es insuficiente para apoyar o refutar el uso del probiótico en el embarazo para evitar el parto prematuro

Antimicrobianos en la vaginosis bacteriana en mujeres no embarazadas

Oduyebo y cois., 200968

3 (estudios en adultos)

Lactobacillus spp.

Lactobacillus por vía oral aumenta los efectos del metronidazol y es más eficaz que éste cuando se administra por vía intravaginal; se requieren más estudios sobre los eventos adversos en ensayos con Lactobacillus

Tratamiento de ia vaginosis bacteriana

Senok y cois., 2008

4 (estudios en adultos)

Combinación de L rhamnosus GR-1 y Lactobacillus reuterí RC-14; combinación de L casei var. rhamnosus, Lactobacillus gasserí y Lactobacillus fermentum; L acidophilus

Evidencia insuficiente a favor o en contra dei uso de probióticos en ia vaginosis bacteriana. Datos prometedores para el uso de probióticos combinados con metronidazol o estriol, aunque se requieren estudios estandarizados más amplios

Prevención y tratamiento de la candidiasis vulvovaginal en mujeres con infección por VIH

Ray y cois., 2011

1 (estudio en adultos)

L acidophilus

No hay evidencia definitiva a favor o en contra del uso de probióticos para prevenir la candidiasis vulvovaginal en mujeres infectadas por VIH. No se ha encontrado ningún estudio que cumpla los criterios de inclusión predeterminados para el tratamiento de la candidiasis con probióticos

14 estudios (6 estudios en adultos, 8 estudios pediátricos)

Combinación de L plantarum HEAL 9 y L paracasei 8700:2; L rhamnosus HN001; L casei Shirota; combinación de L rhamnosus GG y LC705, B. breve 99 y R freudenreíchíí JS; L rhamnosus GG; L delbrueckíí subsp. bulgarícus OLL1073R-1; L casei (DN-114001); combinación de L rhamnosus GG y B. lactis Bb-1 2; combinación de L acidophilus y L casei; combinación de L gasserí PA 16/8, B. longum SP 07/3, B. bífidum MF 20/5; L fermentum VRI-003

Los probióticos fueron mejores que el placebo para reducir ei número de infecciones agudas dei aparato respiratorio superior y las prescripciones de antibióticos para estas infecciones. No había diferencias significativas en cuanto a ia duración media de enfermedad entre ios grupos del probiótico y del placebo

Salud reproductiva

Enfermedades respiratorias Prevención de infecciones agudas dei aparato respiratorio superior

Hao y cois., 201171

* Estos estudios incluyen ia evaluación de problóticos o simbióticos. CERELA, Centro de Referencia para Lactobaciios; UFC, unidades formadoras de colonias; VIH, virus de ia ¡nmunodeficiencia humana.

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27

TABLA 3-5 Probióticos estudiados en poblaciones de rie sgo sin evidencia de toxicidad Lactobacillus rhamnosus GG

Recién nacidos prematuros

L rhamnosus GG

Ancianos

L. rhamnosus GG

Niños o adultos hospitalizados

L rhamnosus GG

Niños malnutridos

L. rhamnosus GG

Pacientes con artritis reumatoide

L rhamnosus GG

Pacientes con enfermedad de Crohn

L. rhamnosus GG, Lactobacillus johnsonii LA 1, VSL3*

Niños en estado crítico+

Lactobacillus easel Shirota, Lactobacillus a cldophllus, Bifidobacterium in fantis*

Adultos en estado crítico

Lactobacillus plantarum 299V

Receptores de trasplante hepático

L plantarum 299V

Pacientes con insuficiencia hepática

L. plantarum 299V

Pacientes con infección por VIH

Saccharomyces boulardii

*VSL3 consta de Bifidobacterium breve, B. longum, B. infantis, L acidophilus, L plantarum, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus bulgarícus y Streptococcus thermophiius. Incluye a niños con enterocolitis necrosante. *B. infantis también se denomina B. iactis. Modificada de Snydman DR. The safety o f probiotics. Clin Infect DIs. 2008;46 (suppl 2):S104-S111.

Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

Ciertos datos sugieren que algunos probióticos atenúan la activación del factor nuclear kappa B y, por tanto, las respuestas inm unitarias proinflamatorias mucosas y/o sistémicas2729. Otros datos sugieren que determinados probióticos aumentan las respuestas de anticuerpos a la inmunización y/o contra los patógenos infecciosos30,31. En algunos casos los sobrenadantes acelulares de los probióticos estudiados disminuyen de forma sim ilar las respuestas inflamatorias, lo que sugiere que los probióticos puedan liberar moléculas antiinflamatorias acelulares28,32’33. En consonancia con la idea de que tal vez no se requieran microorganis­ mos vivos para la actividad probiótica, los probióticos de microorga­ nismos destruidos por calor o los Usados de probióticos han propor­ cionado una m ejoría clínica cuando se usaron por vía tópica para la dermatitis atópica o por vía oral para las enfermedades diarreicas34 36. Por otra parte, un trabajo ha sugerido que se actúe con cautela, porque los probióticos de microorganismos destruidos por calor pueden esti­ mular respuestas inflamatorias al inducir la producción de interleucina 12 (IL-12) y la actividad de linfocitos NK37. Aunque se ha supuesto de forma generalizada que los probióticos, mediante su adherencia a las mucosas, desplazan a los patógenos y evitan su capacidad de colo­ nizar e iniciar la enfermedad, los estudios experimentales han ofrecido resultados contradictorios sobre la capacidad de los probióticos de desplazar a los patógenos de las células epiteliales o de la mucosa27,28,38. En los estudios con seres humanos, distintas cepas de probióticos han mostrado capacidades diferentes de colonización, basadas en estudios fecales39. De forma global, el mecanismo de acción de los probióticos debería considerarse distinto entre los productos y es probable que sea específico de cada cepa. Se requieren más datos para comprender los mecanismos de acción de los probióticos específicos en cada enferm e­ dad para perm itir que los clínicos tomen decisiones informadas sobre la elección del probiótico apropiado que debe usarse en las distintas afecciones clínicas40.

©

P O S IB L E S E F E C T O S A D V E R S O S D E L T R A T A M IE N T O CON P R O B IÓ T IC O S __________________________________ Algunos probióticos, sobre todo los lactobacilos, lactococos y Bifidobac­ terium, se consideran seguros por lo general, basándose en su amplio his­ torial de uso frecuente (es probable que cada día los consuman millones de personas) y en las escasas notificaciones de toxicidad41. De hecho, se ha informado de un aumento de la ingesta de L. rhamnosus GG en Finlandia de 1 a 6 litros por persona al año de 1990 a 20 0041. Algunos productos probióticos se han estudiado en poblaciones de riesgo sin que se hayan comunicado casos de toxicidad ni de resultados adversos (tabla 3-5). Sin embargo, por lo general se dispone de escasa información sobre la mayoría de los preparados probióticos comercializados como para ofrecer garantías sobre la seguridad.

R E S U M E N Y D IR E C C IO N ES D E F U T U R O ____________________________________________ La definición científica de probióticos («productos destinados a aumen­ tar la salud del huésped») implica el requisito de documentar los bene­ ficios sobre la salud en ensayos clínicos controlados y bien diseñados. En la actualidad pocos (o ninguno) de los probióticos comercializados cumplen este estándar y L. rhamnosus GG es el probiótico más evaluado hasta el momento11,41. Además, debe señalarse que, aunque la definición estándar de los probióticos se refiere a organismos vivos, el uso del térm ino en la población general, e incluso en la literatura científica, suele ser más laxo. Otros aspectos no resueltos se refieren al impacto de la posología de los probióticos y de la composición de una sola frente a varias especies sobre la eficacia clínica. Ningún probiótico está apro­ bado por la FDA para uso clínico. Los médicos deberían comentar con los pacientes los aspectos de control de calidad en la fabricación de los probióticos, las lim itacion es de los datos disponibles sobre el uso de probióticos en las enfermedades, así como las posibles consecuencias adversas de su utilización. La definición del papel de los probióticos en la asistencia médica aún está por mejorar en aspectos como la caracteriza­ ción de los probióticos, sus modos de acción, así como la realización de ensayos clínicos estrictos y reproducibles para demostrar los beneficios y la seguridad en situaciones patológicas. La seguridad y/o la supuesta eficacia de una especie o género de probiótico no pueden generalizarse a otros. Basándose en los datos disponibles, los preparados de probió­ ticos no deberían utilizarse en poblaciones inmunodeprimidas o con enferm edades críticas y hay que tener precaución en personas con edades extremas, así com o en aquellas que tienen catéteres venosos centrales, alteración de las barreras mucosas, síndrome de intestino corto, válvulas cardíacas patológicas, articulaciones o válvulas protésicas y otros aparatos o materiales protésicos. Los datos experimentales dis­ ponibles ofrecen ciertos atisbos sugestivos del modo en el que pueden

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Capítulo 3 Prebióticos, probióticos y simbióticos

Mujeres embarazadas

Aunque los estudios poblacionales parecen ser tranquilizadores sobre la toxicidad del uso de probióticos, otros datos suscitan preocu­ paciones sobre el uso de algunos probióticos en poblaciones de pacien­ tes vulnerables, sobre todo huéspedes inm unodeprim idos, aquéllos en estado crítico, con enferm edades concurrentes graves, catéteres intravenosos, material o aparatos protésicos, síndrome del intestino corto, válvulas cardíacas patológicas y/o los ancianos41,42. Pese a que la mayoría de los estudios no muestran diferencias en cuanto a las reacciones adversas entre los probióticos y los grupos de tratamiento control43, un estudio destacable mostró una mayor mortalidad en el grupo tratado con probiótico. En este ensayo clínico, aleatorizado, con doble ciego y controlado con placebo, que fue diseñado para evaluar la eficacia de un preparado probiótico (6 cepas distintas de Lactobacillus o Bifidobacterium; dosis diaria total ÍO10 bacterias) sobre las complica­ ciones infecciosas de la pancreatitis aguda, se informó de una mayor mortalidad en el grupo de tratamiento con el probiótico (16% en 152 pa­ cientes tratados con probióticos frente al 6% en los 144 pacientes tra­ tados con placebo; riesgo relativo de 2,53, intervalo de confianza del 95% 1,22-5,25), sin que hubiese ningún im pacto inedible sobre las complicaciones infecciosas44. Además, la isquemia intestinal aumentó de forma significativa en los pacientes con pancreatitis aguda trata­ dos con probióticos. El mecanismo, o los mecanismos, que podría(n) explicar este sorprendente desequilibrio en los resultados adversos no se conoce(n). Se han descrito casos de bacteriemia, endocarditis y abs­ ceso hepático debidos a Lactobacillus spp. (incluido L. rhamnosus GG), con una mayor preocupación en las personas que tienen un síndrome del intestino corto, catéteres venosos centrales, sondas de alimentación intestinal y/o enfermedades concurrentes graves41. De modo similar, aunque S. boulardii (un subtipo de S. cerevisiae o levadura de cerveza) es una cepa fúngica infrecuente del torrente sanguíneo, en una serie el 86% de los episodios de fungemia por S. boulardii se identificaron en niños o adultos que ingirieron S. boulardii como probiótico45. Se han descrito casos de mortalidad y/o sepsis por shock debidos a infecciones invasivas por Lactobacillus spp. o S. boulardii asociadas con el uso de probióticos41. Otras preocupaciones sobre el uso de probióticos, como la posibilidad de que precipiten una acidosis láctica, toxicidad en el aparato digestivo y/o la transferencia de la resistencia a antibióticos, siguen siendo teóricas, sin que se hayan comprobado en estudios clínicos o en publicaciones hasta el momento41.

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

28

actuar los probióticos para m ejorarla salud del ser humano18y los datos sobre los «probióticos de diseño» que son prometedores para el desarro­ llo de nuevos tratamientos. Los probióticos de diseño son probióticos recombinantes dirigidos contra una enfermedad creados, por ejemplo,

Bibliografia seleccionada La bibliografia completa esta disponible en studentconsult.es. 1. 3. 4.

5.

6. 8. 10.

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para absorber las toxinas bacterianas, como las toxinas Shiga en la luz gastrointestinal46, o para secretar moléculas que inhiban, por ejemplo, la virulencia de Vibrio cholerae47. Se necesitan más investigaciones sobre el uso y el desarrollo de los probióticos.

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Capitulo 3 Prebiôticos, probiôticos y simbiôticos

1. Sanders ME. Probiotics: definition, sources, selection, and uses. Clin Infect Dis. 2008;46(suppl 2):S58-S61. 2. Guarner F, Schaafsma GJ. Probiotics. Int J Food Microbiol. 1998;39:237-238. 3. Roberfroid M. Prebiotics: the concept revisited. / Nutr. 2007;137(3 suppl 2):830S-837S. 4. Gibson GR, Roberfroid M B. Dietary modulation o f the human colonic microbiota: introducing the concept o f pre­ biotics. JNutr. 1995;125:1401-1412. 5. H offm an FA, H eim bach JT, Sanders M E, H ibberd PL. Executive summary: scientific and regulatory challenges of development of probiotics as foods and drugs. Clin Infect Dis. 2008;46 (suppl 2):S53-S57. 6. Shanahan F, Dinan T G, Ross P, Hill C. Probiotics in transition. Clin Gastroenterol Hepatol. 2012;10:1220-1224. 7. National Yogurt Association. Procedures and Guidelines. Live and Active Culture Yogurt Seal Program. Maclean, VA: National Yogurt Association; 2008. 8. Weese JS. Evaluation of deficiencies in labeling of commercial probiotics. Can Vet J. 2003;44:982-983. 9. Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization. Health and Nutritional Properties o f Probiotics in Food Including Powder Milk with Live Lactic Acid Bacteria. Cordoba, Argentina: World Health Organization; 2001. Available at http://www.who.int/ foodsafety/publications/fs_management/en/prob iotics.pdf. 10. Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization. Guidelines for the Evalua­ tion of Probiotics in Food. London, Ontario, Canada; 2002. Available at http://www.who.int/foodsafety/publications/ fs_management/probiotics2/en/. 11. Goldin BR, Gorbach SL. Clinical indications for probiotics: an overview. Clin Infect Dis. 2008;46(suppl 2):S96-S100. 12. Heilpern D, Szilagyi A. Manipulation of intestinal microbial flora for therapeutic benefit in inflammatory bowel diseases: review o f clinical trials o f probiotics, pre-biotics and synbiotics. Rev Recent Clin Trials. 2008;3:167-184. 13. Hickson M, D'Souza AL, Muthu N, et al. Use o f probiotic Lactobacillus preparation to prevent diarrhoea associated with antibiotics: randomised double blind placebo controlled trial. BMJ. 2007;335:80. 14. Johnston BC, Ma SSY, Goldenberg JZ, et al. Probiotics for the prevention of Clostridium difficile- associated diarrhea: a systematic review and meta-analysis. Ann Intern Med. 2012;157:878-888. 15. Hempel S, Newberry SJ, Maher AR, et al. Probiotics for the prevention and treatment o f antibiotic-associated diarrhea: a systematic review and meta-analysis. JAMA. 2012;307: 1959-1969. 16. Probiotics revisited. Med Lett Drugs Ther. 2013;55:3-4. 17. Mazmanian SK, Liu CH , Tzianabos AO, Kasper DL. An immunomodulatory molecule o f symbiotic bacteria directs maturation of the host immune system. Cell. 2005;122:107-118. 18. Mazmanian SK, Round JL, Kasper DL. A microbial symbio­ sis factor prevents intestinal inflammatory disease. Nature. 2008;453:620-625. 19. Hooper LV, Gordon JL Commensal host-bacterial relations­ hips in the gut. Science. 2001;292:1115-1118. 20. Sonnenburg JL, Xu J, Leip DD, et al. Glycan foraging in vivo by an intestine-adapted bacterial symbiont. Science. 2005;307:1955-1959. 21. van Nood E, Vrieze A, Nieuwdorp M, et al. Duodenal infusion of donor feces for recurrent Clostridium difficile. N Engl J Med. 2013;368:407-415. 22. Gough E, Shaikh H, Manges AR. Systematic review o f intes­ tinal m icrobiota transplantation (fecal bacteriotherapy) for recurrent Clostridium difficile infection. Clin Infect Dis. 2011;53:994-1002. 23. Cho I, Yamanishi S, Cox L, et al. A ntibiotics in early life alter the murine colonic microbiome and adiposity. Nature. 2012;488:621-626. 24. Koeth RA, Wang Z, Levison BS, et al. Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis. Nat Med. 2013;19:576-585. 25. Smith M I, Yatsunenko T, Manary MJ, et al. Gut microbiomes of Malawian twin pairs discordant for kwashiorkor. Science. 2013;339:548-554. 26. Dejea C, Wick E, Sears CL. Bacterial oncogenesis in the colon. Future Microbiol. 2013;8:445-460.

B Mecanismos de defensa del huésped

4

Mecanismos de defensa del huésped innatos (generales o inespecíficos) C a ri W. D ie ffe n b a ch y E d m u n d C. Tram ont

Los mecanismos de defensa del huésped frente a la invasión microbiana forman un espectro continuo. Un microorganismo invasor se encuentra primero con la barrera física (la piel, las mucosas, el microbioma normal y proteínas o péptidos antimicrobianos inespecíficos). Si los microbios superan estas barreras y progresan hacia la infección, el siguiente obs­ táculo son los receptores de reconocimiento del patrón (PRR, del inglés pattern recognition receptors) de las células centinela (habitualmente macrófagos). Los PRR se unen a estructuras características específicas comunes alas bacterias, los virus y los hongos y desencadenan la libera­ ción de mediadores inmunitarios como las citocinas y las quimiocinas. Esta interrelación inicial entre el huésped y el microorganismo patógeno se denomina sistema inmunitario innato. Se cree que constituye un mecanismo de defensa evolutivamente más antiguo que el sistema inmu­ nitario dominante en los invertebrados1. El sistema inmunitario innato proporciona mía defensa inmediata frente a la infección y debe superarse para que ésta tenga lugar (tabla 4 -1 )1. Incluso aunque se supere, también desempeña una función esencial en la concentración y dirección de la memoria inmunitaria prolongada específica frente al microbio del sis­ tema inmunitario adaptativo (v. caps. 2 y 5 a 9). Los mecanismos de defensa del huésped innatos generales o ines­ pecíficos constituyen un programa de vigilancia amplio y eficaz que sirve de sistema de defensa de transición y que mantiene a raya al invasor extraño mientras se crea el escenario en el que el huésped desarrolla la inmunidad adaptativa específica. Estos mecanismos proporcionan encuentros iniciales y continuos frente a todos los microorganismos. La naturaleza amplia de los mecanismos de defensa del huésped innatos inespecíficos abarca los efectos generales que proporcionan las barreras físicas (p. ej., la piel intacta, las mucosas, los péptidos microbicidas, el moco, la biopelícula, los cilios, el peristaltismo, la microbiota residente, la lisozima, el com plemento). El objetivo de este capítulo está en los primeros acontecimientos que tienen lugar en el proceso de interacción entre el huésped y el microorganismo patógeno, las interacciones gene­ rales inespecíficas que mitigan la invasión y los procesos del huésped para la detección y posible eliminación de un microorganismo invasor. Si la infección se ha establecido, ¿cómo crean las interacciones iniciales un ambiente para que el sistema inmunitario adaptativo responda? El estudio de la inmunidad innata es mi campo en rápida evolución y en la ultima década dos áreas de investigación han cambiado la percep­ ción de las interacciones existentes entre el huésped y el microorganismo patógeno. Primero, hemos aprendido que lo que se veía como barreras físicas inespecíficas implica interacciones con la microbiota natural, los m icrobios comensales del huésped que actúan en concierto con éste para mantener el estado de bienestar2. Se están empezando a descubrir el m icrobiom a, la miríada de m icroorganism os y sus interacciones con el huésped humano. Los detalles de estas interacciones se perfilan en los capítulos 1 y 2. Segundo, se ha hecho un progreso significativo en la definición de los detalles de la genética de la propensión a la enfer­ medad3. La propensión, la m orbilidad y la m ortalidad relacionadas con casi cualquier microorganismo patógeno y la infección en general están influidas de un modo significativo por la constitución gènica del huésped. Esto se hizo evidente hace varios años cuando se demostró que si el progenitor de un niño moría de una enfermedad infecciosa, como una neumonía, el niño tenía una mayor probabilidad de morir de una infección (fig. 4-1)4. Las asociaciones génicas a la mayor proclividad a

las enfermedades se han situado en polimorfismos en la secuencia y en mutaciones francas en muchos aspectos de las vías inmunitarias inespecíficas, innatas y adaptativas. Estos cambios génicos se han identificado en los genes de los receptores Toll5,6'9, el complemento10,11, las citocinas y las quimiocinas u otros receptores1215, en grados de diversidad limitada en el antígeno leucocitario humano (HLA)16,17 y en las especificidades de los receptores celulares18,19. Por medio de una excelente epidemiología y de la secuenciación pangenómica, combinada con la disección de la inmunidad mediante técnicas como la mutagenia en línea germinal, el conocimiento de la predisposición a la enfermedad expandirá y modi­ ficará nuestras percepciones20.

B A R R E R A S F ÍS IC A S N A T U R A L E S FR EN TE A LA EN TRA D A D E L O S M IC R O O R G A N ISM O S EN E L C U E R P O _______________________________________ La integridad morfológica de las superficies corporales es una primera línea de defensa importante y eficaz. Las coberturas y recubrimientos epiteliales comparten muchas propiedades similares, como la producción de defensinas21,22, catelicidinas23 y poblaciones de linfocitos y824,25y molé­ culas defensivas únicas como la lisozima26,27. La tabla 4-228 30 enumera las principales proteínas humanas de defensas caracterizadas. Aunque posee­ mos estas barreras inespecíficas, también tenemos que apreciarla enorme naturaleza de comunidades de microbios que nos colonizan a todos. En función del número de células somos más bacterianos que humanos2. Las interacciones entre el microbiom a y las proteínas de defensa del huésped, que dan el aspecto de una relación en apariencia simbiótica, es más evidente cuando se evalúan las interacciones en la mucosa intestinal.

Piel La piel intacta forma una barrera mecánica eficaz frente a la invasión de los m icroorganism os en parte porque está compuesta de células epiteliales estrechamente asociadas cubiertas por una capa de queratina muy entrecruzada. Como se ha señalado, la piel posee una serie de propiedades antim icrobianas que form an un escudo protector que consta de una batería de sustancias químicas defensoras de amplio espectro, principalm ente péptidos, sintetizados com o precursores y procesados por proteasas específicas en formas activas maduras que se dirigen contra las membranas microbianas de una forma análoga a los desinfectantes. Éstas ayudan a mantener fuera a los m icroorga­ nismos patógenos, y a la microbiota también se la controla mediante estas funciones. Los péptidos antimicrobianos son las catelicidinas, las (3-defensinas y la dermicidina22,23,29,31 34. No sólo actúan directamente matando a los microbios, sino que también actúan como quimiocinas que atraen a las células fagocíticas migratorias. Las concentraciones de (3-defensina, LL-37 (un péptido antimicrobiano), catelicidina y ácido hexadecenoico están deprimidas en la piel atópica, un trastorno en el que es frecuente la superinfección microbiana35,36. La sequedad relativa y la acidez leve (el también conocido como manto ácido, pH 5 a 6) de la piel combinadas con la microbiota normal de la piel actúan formando un ambiente prohibitivo eficaz. La piel inflamada es más permeable al agua y más hospitalaria frente a la colonización. Se ha especulado con que la piel oleosa puede retrasar la evaporación de agua, dando lugar a un mayor número de microorganismos colonizadores.

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2 9 . e1

P A L A B R A S C L A V E __________________________________ Capítulo 4 Mecanismos de defensa del huésped innatos (generales o inespecíficos)

anticuerpos naturales; barreras antimicrobianas inespecíficas; familia de receptores similares a la lectina tipo C (CLR); familia del receptor tipo NOD (N LR); fam ilia del receptor tipo Toll (T L R ); inm unidad adaptativa; inmunidad innata; proteínas antimicrobianas; receptor del tipo del gen inducible por el ácido retinoico I (R IG -I); receptores de reconocimiento del patrón

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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TABLA 4-1 Inm unidades inespecífica, innata y adaptativa PROPIEDAD INESPECÍFICA INNATA ADAPTATIVA Receptores

N inguno

Fijada en el genom a

Codificada en segm entos génicos

N o es necesaria la reordenación

La reordenación es necesaria

Distribución

Cubre todas las interfases con ei ambiente

Específica de tipo celular o tejido

Clona!

Reconocimiento

Ninguno, limitado

Patrones moleculares conservados

Detalles de la estructura molecular

Tiempo de acción

Continuo

Activación intermedia de efecto res

Aparición tardía seguida de disminución, una vez que la lesión se resuelve

Respuesta

Blinda a no ser que haya roturas en la barrera

Moléculas coestimuladoras, vías de apoptosis, citocinas, quimiocinas

Expansión clonal o anergia

Proteínas de respuesta inflamatoria inicial, defensinas

Proteínas de respuesta inflamatoria inicial

Citocinas efectoras, inmunidad humoral y celular

FIGURA 4-1 Probabilidad de morir de una infección antes de una edad dada en personas adoptadas con al menos un progenitor bio­ lógico muerto antes de los 50 años (progenitor muerto) de una infec­ ción comparada con la de aquéllos cuyos padres biológicos estaban vivos a esa edad (progenitores vivos). (D e So re n se n TIA, N eilson GG, A n d e rso n P K y cols. G e n e tic a n d enviro n m e n ta l In flu e n ce s on p rem a tu re death In adult adoptees. N Engl J Med. 19 8 8 ;3 1 8 :7 2 7-7 3 2 .)

M o d ific a d a d e J a n e w a y CA, M e d z h it o v R. In n a te im m u n e recognition. A n n u Rev Immunol. 2 0 0 2 ;2 0 :1 9 7 - 2 1 6 .

I TABLA 4-2 Proteínas y péptidos antim icrobianos secretados PÉPTIDO/PROTEÍNA FUENTE CELULAR

CARACTERÍSTICAS ESPECIALES

a-Defensinas HNP1-HNP4

Neutrófilos, eosinófilos

Espectro amplio de actividad antimicrobiana; sustancias quimiotácticas de monocitos, iinfocitos T, células dendríticas; inhibi­ ción de activación del complemento; activación de mastocitos

H D-5-H D-6

Intestino, H D -5 (aparato reproductor femenino)

Liberado com o propéptido por células de Paneth

ß-Defensinas hBD-1

Queratinocitos, epitelio de vía respiratoria, vía urogenital

Actividad antimicrobiana comparada con otras ß-defensinas

hBD-2

Queratinocitos, epitelio de ia vía respiratoria, intestino

Sobre todo activo frente a bacterias gram negativas y hongos; sustancias quimiotácticas para células dendríticas, Iinfocitos T, neutrófilos, mastocitos

hBD-3

Queratinocitos, epitelio de ia vía respiratoria

Espectro amplio y potente de actividad antimicrobiana

hBD-4

Epitelio de ia vía respiratoria, queratinocitos (ARNm )

Actividad potente frente a P s e u d o m o n a s a e ru g in o sa , menor actividad frente a Escherichia coli y bacterias grampositivas

hBD -6 (propéptido)

Epididimo, testículos, epitelio de ia vía respiratoria

£ c o ii

hBD -18

Epididimo, testículos, espermatozoides, páncreas

£ c o ii

hBD -28

Epididimo, testículos

Actividad anti microbiana

Leucocitos, epitelio de la vía respiratoria, vía urogenital, queratinocitos

Actividad antimicrobiana, funciones inm unom oduladoras

Catelicidina LL-37 Ribonucieasas Proteina catiónica dei eosinófilo (ECP)

Eosinófilos

Actividad anti bacteriana y antivírica

Neurotoxina derivada dei eosinófilo (EDN)

Eosinófilos

Actividad antivírica, sustancias quimiotácticas y activa a las células dendríticas

A ngioge nina (ARNasa 5)

Leucocitos, células epiteliales, fibroblastos

Actividad anti microbiana y actividad angiógena

A R N asa 7

Queratinocitos, epitelio de ia vía respiratoria

Actividad anti microbiana

A R N asa 8

Placenta

Actividad anti microbiana

Proteínas S1 0 0 Psoriasina (S100A7)

Queratinocitos, epitelio de la vía respiratoria, vía urogenital

Potente actividad anti bacteriana frente a £ coli

Calproteína (S100A8/A9)

Leucocitos, piel

Activo en altas concentraciones frente a C a n d id a a lb ica n s

Calcitermina (S100A12)

Secreciones en la vía respiratoria

Activo frente a bacterias gramnegativas

Com plem ento

Flepatocitos (sangre)

Lisis microbiana, quimiotaxis, funciones inmunom oduladoras, eliminación ¡nmunitaria

Lectina/proteína ligadora de manosa (MBL/MBP)

Flígado

Se une a glúcidos de la superficie de virus, bacterias, h on gos y protozoos para activar el sistema del com plem ento o actúa directamente com o opsonina

Fibronectina

Flepatocitos (sangre)

Bloquea ia unión de m uchos microorganismos, especialmente

Histatinas

Células exocrinas de glándula salival

Actividad antimicótica

La ctof e rri n a/l a ctof e rri ci n a

Neutrófilos, líquidos corporales

Inhibe ei crecimiento bacteriano por su capacidad de secuestrar el hierro; tóxico para varios virus

R a e ru g ín osa

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I TABLA 4-2 Proteínas y péptidos antim icrobianos secretados (co n t.) PÉPTIDO/PROTEÍNA FUENTE CELULAR CARACTERÍSTICAS ESPECIALES Neutrófiios, células epiteliales

Activo frente a bacterias gramnegativas, neutraliza el LPS

Dermcldlna (DCD-1)

Glándulas sudoríparas

Péptido aniónico, producido exclusivamente por glándulas ecrinas humanas

Antileucoproteasa (ALP)

Queratinocitos, epitelio de la vía respiratoria, intestino, líquidos corporales

Actividad antimicrobiana de amplio espectro; inhibe varias proteinasas (p. ej., elastasa, catepsina G, tripsina); contribuye al efecto anti-VIH de la saliva

Criopirina

Macrófagos, neutrófiios

Actividad antimicrobiana

Lisozima

Piel, epitelio de la vía respiratoria, líquidos corporales, lágrimas

Actividad antibacteriana amplia por la degradación de peptidoglucanos

Eiafina

Neutrófiios, células epiteliales

Actividad antimicrobiana débil

Fosfolipasa A 2 (PLA2)

Neutrófiios, macrófagos, células de Paneth, lágrimas

Actividad antimicrobiana, especialmente frente a bacterias grampositivas

Proteínas de reconocimiento de peptidoglucano

Neutrófiios, varias células epiteliales

Actividad antimicrobiana, especialmente frente a bacterias grampositivas

Lipocalina asociada a gelatinasa del neutrófilo (NGAL)

Neutrófiios, varias células epiteliales

Actividad antimicrobiana debida a su capacidad de unirse a los sideróforos férricos bacterianos

Hepcidina

Hígado

Actúa sobre todo como hormona reguladora del hierro (limita la disponibilidad dei hierro para ios microorganismos invasores) Actividad antimicrobiana

Proteínas surfactantes

Superficies mucosas

Granulisina

Linfocitos T citolíticos, linfocitos citolíticos espontáneos

Actividad antimicrobiana

Histonas

Neutrófiios, intestino, placenta

Actividad bactericida, actividad neutralizadora dei LPS

Adrenomedulina

Células epiteliales, glándulas sudoríparas y sebáceas, líquidos corporales

Actividad antimicrobiana

Azurocldlna (CAP37)

Neutrófiios

Sobre todo frente a bacterias gram negativas, aumenta la permeabilidad vascular, se une a la endotoxina, atrae monocitos

Cate ps ina G

Neutrófiios

Actividad antibacteriana independiente de proteólisis

Prote inasa 3

Neutrófiios

Activa frente a bacterias y hongos

Péptidos antimicrobianos piaquetarios

Plaquetas

Se han aislado siete péptidos antimicrobianos de las plaquetas

Quimiocinas

Muchos tipos de células

Muchas quimiocinas tienen actividad antimicrobiana

Familia dei epididimo humano 2 (HE2)

Epidídimo

Familia de proteínas ligadoras de espermatozoides con actividad antimicrobiana

Dermcidina

Glándulas sudoríparas ecrinas

Actividades antimicrobianas, activación del queratinocito

Proteina de Tamm-Horsfall

Riñón

Se une a los microbios

LPS, üpopoüsacärido; VIH, virus de la Inmunodeflclencla humana. D a to s d e H a rde r J, G laser R, S c h r o d e r JM. H u m a n antim icrobial proteins— effectors o f innate immunity. J Endotox Res. 2 0 0 7 : 1 3 : 3 1 7 - 3 3 8 ; G a n z T D efe nsins: antim icrobial p ep tid e s o f inn ate immunity. Nat Rev Immunol. 2 0 0 3 , 3 : 7 1 0 - 7 2 0 ; C h e n H, Z h im a n X, P e n g L y cols. R e ce n t a d v a n c e s in the research a n d d e v e lo p m e n t o f h u m a n defensins. Peptide. 2 0 0 6 ; 2 7 : 9 3 1 - 9 4 0 ; y Pazigier M , H o o v e r D M , Y a n g D y cols. H u m a n \1-defensm s. Cell Mol Life Set 2 0 0 6 ;6 3 :1 2 9 4 -1 3 1 3 .

La acidez de la piel se debe a la escisión de los lípidos en ácidos grasos por la acción déla microbiota cutánea. Los triglicéridos del sebo son hidrolizados parcialmente y liberan ácidos grasos. La descamación continua de esca­ mas cutáneas también ayuda a eliminar microorganismos. Como pocos microorganismos tienen la capacidad de atravesar la piel habitualmente acceden por medio de algún medio físico, como mi vector artrópodo, mi traumatismo, mía incisión quirúrgica o mi catéter intravenoso.

Las secreciones mucosas también contienen mía cantidad significati­ va de proteínas liga do ras de hierro. El hierro es mi elemento crítico de la mayoría de los microorganismos, y los líquidos que están potencialmente expuestos a los microbios están enriquecidos con proteínas ligadoras de hierro que actúan captando este importante factor para los m icroor­ ganismos. Por el contrario, los m icroorganism os que habitualmente colonizan la piel y las superficies mucosas han desarrollado mecanismos para adquirir hierro a pesar de estas proteínas42,43.

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M ucosas Debido a la humedad intrínseca de las mucosas, éstas contienen un espectro mucho más amplio de microorganismos que la piel. La mayoría de las células epiteliales poseen el mismo escudo peptídico que la piel (v. tabla 4- 2 ) 29,37,38; sin embargo, las secreciones corporales, incluidas la saliva, el moco cervical, el líquido prostático y las lágrimas, tienen propiedades antim icrobianas únicas. Dos de las sustancias antim i­ crobianas más potentes son la lisozima y la N-acetilmuramil-L-alanina amidasa (NAMLAA). Ambas sustancias son particularmente eficaces frente a las bacterias grampositivas porque hidrolizan el esqueleto de aminoácidos del peptidoglucano39. Las secreciones locales también contienen inmunoglobulinas (Ig), principalmente IgG e IgA secretoria, que actúan sobre todo aglutinando microorganismos, bloqueando la unión de los microorganismos a los receptores situados en las células del huésped de forma competitiva o de ambas formas. El cuerpo produce más IgA secretoria que la IgG total. La IgA se produce relativamente resistente a la proteólisis al unirse a polipéptidos únicos conocidos como componente secretorio y proteí­ na Fv40. También hay pruebas de que la IgA mucosa puede unirse a micro­ organismos patógenos intracelulares o productos cuando es transpor­ tada a través de la célula41.

Vía respiratoria La vía respiratoria tiene una serie formidable de mecanismos de defensa antimicrobianos. Las partículas inhaladas deben sobrevivir y atravesar el sistema de filtración aerodinámico de la vía superior y el árbol traqueobronquial. El flujo de aire presente en estas zonas es turbulento, lo que produce partículas grandes que entran en contacto con las superficies m ucosas y se enfrentan a la serie com pleta de esos m ecanism os de defensa. La hum idificación también hace que los m icroorganism os higroscópicos aumenten de tamaño y así ayuda a que queden atrapados. Cuando se deposita una partícula la lámina mucociliar la transporta lejos del pulmón. La tos ayuda a esta expulsión. Este sistema es sor­ prendentemente eficiente; el 90% del material depositado se elimina en menos de 1 hora44. Además, las secreciones bronquiales contienen varias sustancias antimicrobianas, como lisozima, NAMLAA y (3-defensinas como hBD -1 y h B D -245, ARNasa 7 y lectinas pulmonares46 y colectinas surfactantes38,46,47. El epitelio de la vía respiratoria también contri­ buye a la resistencia a la infección. Al exponerse a los microorganismos patógenos las células epiteliales pulmonares expresan S100A, antileucoproteasa29 y grandes cantidades de la proteína de bóveda principal (MVP, del inglés mnjor vnultprotein). En las células infectadas por Pseudomonas

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Capítulo 4 Mecanismos de defensa del huésped innatos (generales o inespecíficos)

Proteina bactericida/que aumenta la permeabilidad (BPI)

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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aeruginosa M VP I se localiza en secciones de las balsas lipídicas de las membranas celulares y ayuda a mediar la eliminación de bacterias48. Después de que mía partícula alcanza los alvéolos la expulsión física pierde eficacia y los macrófagos alveolares y los histiocitos tisulares desempeñan una función más destacada en la protección del huésped. A estas células fagocíticas les ayudan los surfactantes colectinas SP-A y SP-D, que se mien a diversos microorganismos y los opsonizan, incluidas las bacterias gramnegativas, los hongos y Pneumocystis jirovecii (antes llamado Pneumocystis carinii)49. Com o todos los m ecanism os de defensa estos mecanism os ines­ pecíficos pueden ser superados por la introducción de un gran número de microorganismos invasores (p. ej., mi respirador contaminado), sobre todo si el huésped está expuesto durante un período largo. Su eficacia disminuye con: contaminantes aéreos (p. ej., humo de cigarrillos), res­ piradores mecánicos, traqueostomía, infección concomitante, sustancias alergénicas y, en algunos casos, defectos génicos (p. ej., fibrosis quística) y factores inhibidores de algunos microorganismos patógenos47,50.

Vía intestinal El pH ácido del estómago y el efecto antibacteriano de varias enzi­ mas pancreáticas, la bilis y las secreciones intestinales son factores de defensa antimicrobianos inespecíficos eficaces. Las células de Paneth del intestino delgado, localizadas en las criptas de Lieberkühn, secretan sustancias antim icrobianas, com o las (3-defensinas, la lisozim a y la fosfolipasa A tipo II2,51. Como en otras superficies mucosas, el intes­ tino expresa receptores de reconocimiento del patrón microbianos en varios tipos de células52. Comprender cómo estos componentes actúan para excluir a los microorganismos patógenos mientras mantienen las especies comensales es importante para salvaguardarla salud del intes­ tino. Por ejemplo, el desarrollo de la inmunidad natural, los anticuerpos con reactividad cruzada frente a los antígenos del grupo sanguíneo y microorganismos potencialmente patógenos como Neisseria meningi­ tidis, depende de este proceso. Se ha demostrado que el microbiom a mantiene el ambiente intestinal en un estado constante de activación inm unitaria «apropiada», lo que induce proteínas antim icrobianas, factores de reparación tisular e IgA, y así mantiene la barrera y la inmu­ nidad intestinales2,51,55. La colonización microbiana en ratones libres de gérmenes desencadena la expresión de una lectina tipo C secretada con propiedades antibacterianas conocidas. La proteína presente en los seres humanos, HIP/PAP (proteína de hepatocarcinoma-intestino-páncreas/ asociada al páncreas)54, representa una forma de respuesta innata que ayuda a mantener una relación simbiótica55. El peristaltismo y la pérdida norm al de las células epiteliales tam bién actúan purgando el intes­ tino de microorganismos dañinos. La alteración de estos parámetros puede conducir a una mayor propensión del huésped a la infección. Por ejemplo, las infecciones por Salmonella y M ycobacterium tuber­ culosis son más frecuentes en los pacientes con aclorhidria, y reducir el peristaltismo con alcaloides de la belladona o del opio prolonga la enfermedad sintomática provocada por los microorganismos digestivos patógenos com o las especies de Shigella. Se ha observado que varias enfermedades se acompañan de un movimiento, o translocación, de productos de bacterias gramnegativas a través de la barrera epitelial y hacia la circulación56. Esto se acompaña a menudo de una pérdida de las uniones herm éticas que hay entre los enterocitos o de los propios enterocitos. Esto puede ligarse a una pérdida o deterioro de un sub­ grupo de linfocitos T, los linfocitos T h l7, que favorecen la función de los enterocitos57. La im portancia del m icrobiom a intestinal sim biótico se conoce desde hace mucho tiempo y se ha puesto de relieve el éxito de los tras­ plantes fecales en los pacientes con infecciones por Clostridium difficile refractarias al tratamiento58. La microbiota intestinal normal compite por los nutrientes (1012 microorganismos/g de heces) y esto desempe­ ña una función protectora crucial. Alterar esta m icrobiota intestinal simbiótica normal, como con antibióticos de amplio espectro, puede llevar a un crecimiento excesivo de microorganismos intrínsecamente patógenos (p. ej., Salmonella typhimurium) o a una superinfección por microorganismos que son habitualmente comensales (p. ej., Candida albicans). Como siempre, la capacidad competitiva de la microbiota normal puede superarse introduciendo un gran número de m icroor­ ganismos patógenos. La probabilidad de adquirir una salmonelosis se relaciona directamente con el número de microorganismos de Salmone­

lla ingeridos. Una excepción a esto es Shigella, que precisa muy pocos microorganismos para establecer una infección.

Vía g enitourinaria La orina se ha considerado estéril. Están apareciendo pruebas de que hay un espectro de bacterias no cultivadas en la vejiga de las mujeres adultas59. Aún no se ha determinado la contribución de estos microor­ ganismos al mantenim iento de una vejiga libre de m icroorganismos patógenos. A este respecto, la orina es bactericida para algunas cepas de bacterias, sobre todo por su pH, aunque pueden intervenir otros factores como la hipertonicidad, la urea y otros solutos. La proteína de TammHorsfall es una glucoproteína producida por los riñones que se excreta en grandes cantidades en la orina (aproximadamente 50 mg/1). Debido a que muchas bacterias se unen con avidez a ella, la proteína actúa como una esponja y es un mecanismo de defensa natural del huésped frente a la colonización tisular y la infección consiguiente al impedir que estas bacterias se anclen sobre el recubrimiento celular de la vía urinaria60. La porción inferior de la vía urinaria se lava con orina de cuatro a ocho veces al día, lo que elimina posibles microorganismos patógenos, a no ser que sean capaces de unirse firmemente a las células epiteliales de la vía urinaria (p. ej., Neisseria gonorrhoeae, ciertas cepas de E. cotí). La retención urinaria o la pérdida del vaciado vesical completo impiden este proceso de lavado. La longitud de la uretra masculina (20 cm en un adulto) también proporciona una protección pasiva y las bacterias pocas veces acceden a la vejiga en los hombres a no ser que se las introduzca mediante mía ins­ trumentación. La uretra femenina es mucho más corta (5 cm en una adulta) y es atravesada más fácilm ente por los m icroorganism os, lo que es una razón por la que las infecciones urinarias son 14 veces más frecuentes en las mujeres que en los hombres. El estado hipotónico de la médula renal es mi ambiente desfavorable para la mayoría de los microorganismos. Esto puede reducirse aumen­ tando las concentraciones urinarias de glucosa por una hiperglucemia. Éste es un factor responsable de la mayor incidencia de pielonefritis en los pacientes diabéticos. La vagina tiene mi mecanismo único adicional de protección. Bajo la influencia hormonal, especialmente de los estrógenos, el epitelio vaginal contiene cantidades altas de glucógeno que los bacilos de Dóderlein y otros comensales metabolizan en ácido láctico. El término amplio de bacilos de Dóderlein se utiliza para describir los bacilos grampositivos acidógenos, especialmente los lactobacilos, que residen en la vagina. Las secreciones vaginales normales contienen 108/ml de estas bacterias. Establecen un ambiente ácido que es desfavorable para la mayoría de los microorganismos patógenos. Las secreciones vaginales de las muje­ res con vaginitis inespecífica o vaginosis, que es una perturbación del ecosistema vaginal normalmente protector, y de las pacientes con otras enfermedades de transmisión sexual se caracterizan por mi pH elevado61.

Ojo El baño constante del ojo con las lágrimas es un medio eficaz de pro­ tección. Las sustancias extrañas son diluidas y lavadas continuamente a través de los conductos lacrimales hacia la cavidad nasal. Las lágri­ mas también contienen grandes cantidades de lisozima, lactoferrina y lipocalina62.

IN M U N ID A D IN N A TA Y R E S P U E S T A IN F L A M A T O R IA _________________ Cuando las barreras normales se rompen y los microorganismos infec­ ciosos entran en los tejidos se moviliza una gran cantidad de factores y tipos de células del huésped. Aunque muchas de estas proteínas de la primera respuesta (v. tabla 4-2) están siempre presentes, es su rápido incremento cuantitativo el que constituye la reacción inflamatoria. Esto se manifiesta en la clínica con la fiebre y el malestar general que habitualmente acompañan a las primeras fases de la infección y representan, en términos amplios, los acontecimientos que se producen durante la infección antes del establecimiento o refuerzo déla respuesta inmunitaria adaptativa específica. Los factores que tradicionalmente se han correla­ cionado con la respuesta inflamatoria son 1) moléculas desencadenantes, que constituyen sistemas de señales que invocan al sistema inmunitario adaptativo, y 2) moléculas efectoras, que participan en la inflamación, la captación de microorganismos y su eliminación (v. tabla 4-2).

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retinoic acid-inducible gene I)70.

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Q uim iocinas y q u im iotaxis Muy importante para la respuesta innata es la capacidad de los leucocitos de moverse hacia los lugares que invade el microorganismo patógeno. Dos familias principales de quimiocinas, que forman parte del primer grupo de factores de respuesta inducido por el sistema inmunitario inna­ to, dirigen tal migración leucocítica71,72. Los miembros de la familia CXC, cuyas dos primeras cisteínas están separadas por un solo aminoácido, estimulan la quimiotaxis de los neutrófilos polimorfonucleares (PMN), los eosinófilos, los m onocitos, las células dendríticas, los linfocitos citolíticos espontáneos (NK, del inglés natural killer) y los linfocitos T. Los m iem bros de la fam ilia CC, cuyas dos prim eras cisteínas están juntas, estimulan a todos estos leucocitos excepto a los PMN, que no expresan receptores para las quimiocinas CC. Se han descrito más de 45 quimiocinas, 11 receptores para quimiocinas C C y 6 receptores para quimiocinas CXC. Al defecto en el receptor para quimiocina CCR5 se le conoce m ejor por proporcionar resistencia frente a la infección por el virus de la inmunodeficiencia adquirida (VIH ). Sin embargo, también se ha demostrado que la pérdida del receptor para esta quimiocina se asocia a mía mayor proclividad a la infección sintomática por el virus del Nilo Occidental73. Este efecto se relaciona de alguna forma con la pérdida de los efectos de quimiocinas conocidas sobre el aumento de moléculas de adhesión, la estimulación de la migración del leucocito y la reducción del umbral para la activación del linfocito T. Las citocinas, especialmente el factor de necrosis tumoral a y la interleucina (IL) 1, también aumentan la expresión de moléculas de adhesión sobre las células endoteliales, los PMN, los linfocitos NK y los monocitos, lo que ayuda a la unión y trans­ migración de estas células a los lugares de inflamación. Las interacciones de las quimiocinas con las poblaciones de células diana son extraordinariamente complejas. Los linfocitos T en reposo expresan algunos receptores para quimiocinas, pero éstos están siempre muy bien regulados por la IL-2 junto a la estimulación inducida por el receptor para el antígeno. La inmigración más intensa de los linfoci­ tos T a las zonas inflamadas se produce en conjunción con la inmuni­ dad adquirida en lugar de durante la respuesta innata.

Fagocitosis y autofagia Los tipos de células que se unen al principio a los microorganismos patógenos son cruciales para la respuesta innata. Las células epiteliales, los monocitos y los macrófagos y las células dendríticas expresan una amplia variedad de PRR que detectan y después activan vías de la res­ puesta inmunitaria innata. Además, varios tipos de células tienen otra función esencial, la fagocitosis. La fagocitosis es el mecanismo por el que los microorganismos que entran en el cuerpo son engullidos y muertos

por varias células fagocíticas, com o las células dendríticas, los PMN y los macrófagos (v. caps. 6 y 8). Los macrófagos se encuentran en todos los tejidos del cuerpo, mientras que los PMN y los monocitos circulan por los conductos sanguíneos y linfáticos, y componen así el sistema reticuloendotelial. Los PMN expresan varios sistemas de receptores para reconocer a los m icrobios, las partículas y las células dañadas o viejas. La familia de receptores basurero (SRAI y SRAII, MACRO, CD36, CD68 y CLA-1)74 y de receptor para la manosa75 detectan estructuras que contienen fosfolípidos y manosa. Estas estructuras están presentes con frecuencia en los m icrobios pero no en las células norm ales del huésped. Las integrinas, sobre todo CD llb/C D 18, CD llc/C D 18, y otT/(33, reconocen indirectamente a las partículas diana uniéndose a constituyentes solubles del huésped, como los componentes del com ­ plemento activado, la vitronectina y la fibronectina. Estas moléculas solubles interactúan con fragmentos de las células dañadas, restos de colágeno, plaquetas alteradas y microbios para potenciar su eliminación por parte de los macrófagos76,77. El reconocim iento de las colectinas (proteina ligadora de m ano­ sa, com ponente C lq del complemento y el surfactante SP-A) por el receptor del macròfago C lqR p también potencia la fagocitosis de los microorganismos cubiertos por estos ligan dos77. El CD 14 reconoce el lípido A de las bacterias gramnegativas y el ácido lipoteicoico de las bacterias grampositivas. La unión del lípido A al CD14 está facilitado por su unión a la proteina ligadora del lipopolisacárido. Cuando estos receptores se unen a sus ligandos los macrófagos eliminan las partículas unidas de la circulación. Los sujetos a los que se ha extirpado el bazo o cuya función está muy alterada demuestran la importancia del sistema reticuloendotelial: cuando se filtran mal bacterias encapsuladas com o los neum ococos presentes en la sangre pueden superar al huésped asplénico más fácil­ mente mediante su replicación relativamente descontrolada en la sangre (v. cap. 316). Existe la acostumbrada com unicación cruzada entre todas estas células centinela y cuando perciben o detectan un m icroorganism o responden debido a la unión a sus ligandos de los PRR y de otros sis­ temas de detección del peligro. La respuesta es la síntesis y liberación de varias sustancias quimiotácticas, como quimiocinas y citocinas, que finalmente conduce la migración celular a través de los tejidos que da lugar a varios grados de inflamación. Cuando un m icrobio es interiorizado en un fagosoma habitual­ mente es exterminado mediante factores microbicidas, entre los que se encuentran los intermediarios reactivos del oxígeno y del nitrógeno y péptidos tóxicos. Los m icroorganismos muertos son digeridos, los péptidos microbianos se unen a moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC, del inglés major histocompatibility complex) y el complejo migra a la superficie celular para ser presentado a su linfocito T afín. Este proceso, denominado presentación del antígeno, da lugar a una expansión clonal de los linfocitos T específicos y es una interfase crucial entre los sistemas inmunitarios innato y adaptativo. En condiciones de reposo o de estado estable, los macrófagos y los m onocitos matan a los microorganismos ingeridos mediante la generación de metabolites tóxicos del oxígeno y del nitrógeno, como el peróxido de hidrógeno, el superóxido y el óxido nitroso; al fenómeno en su conjunto se le conoce como muerte oxidativa. La muerte no oxidativa se produce gracias a las defensinas, la acidificación de las vacuolas fagosómicas, el depósito de hidrolasas ácidas y de otras enzimas lisosómicas en los fagolisosomas y la producción de varias moléculas antimicrobianas asociadas al grànulo, como los péptidos del neutrófilo 1 al 4, la lisozima, la elastasa, las antileucoproteasas, la azurocidina, la catepsina G y la proteina potenciadora de la permeabilidad bactericida78 81. Algunos microorganismos patógenos intracelulares, como M. tuber­ culosis y Toxoplasma gondii, buscan un refugio seguro en las estructuras vesiculares del citoplasma. La mayoría de los tipos de células pueden usar la autofagia como mecanismo innato para eliminar estos y otros microorganismos patógenos intracelulares por medio de la fusión de los lisosomas con la vesícula que contiene el microorganismo patógeno. En el caso de M. tuberculosis, IRGM (el gen de la trifosfatasa de guanosina relacionado con la inmunidad) desencadena la autofagia y genera organelas autolisosómicas grandes82. El nexo entre la autofagia, la infección y las enfermedades crónicas humanas está creciendo. En estudios de asociación pangenómicos se

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Capítulo 4 Mecanismos de defensa del huésped innatos (generales o inespecíficos)

La inform ación sobre cóm o el huésped detecta un invasor y qué componentes microbianos del huésped lo hacen procede de muchas direcciones inesperadas. Por medio de muchos elegantes experimentos los investigadores han demostrado que un grupo de genes conocido como familia de genes Toll participa en el desarrollo embrionario y en las respuestas antimicóticas en las moscas de la fruta. La importancia de este descubrimiento se apreció completamente con la identificación del receptor para lipopolisacáridos como el producto del gen del receptor tipo Toll (TLR, del inglés Toll-like receptor)63. Este descubrimiento pro­ porcionó pruebas directas de que los genes del TLR son responsables de la detección y desencadenamiento de la respuesta inicial. La familia de genes Toll está conservada en todas las especies desde las plantas a los seres humanos y realiza funciones similares en todas las criaturas multicelulares64. Esta detección y desencadenamiento de las respues­ tas frente a los productos de los hongos, las bacterias y los virus se ha conservado a lo largo de una extensa evolución y se denomina sistema inmunitario innato. Hay varias fam ilias de receptores celulares que reconocen los patrones moleculares asociados a los microorganismos patógenos (PAMP, del inglés pathogen-associated molecular patterns), y la detección y la respuesta a estos PAMP son la base esencial déla inmu­ nidad innata. Además de la familia TLR entre ellos están64,65 la familia de receptores tipo dominio de oligomerización ligadores de nucleótidos (NOD, del inglés nucleotide-binding oligomerization domain) (NLR, del inglés NOD-like receptor)66,67, la familia de receptores similares a la lectina tipo C (CLR, del inglés C-type lectin-like receptor)63,69y el receptor del tipo del gen inducible por el ácido retinoico I (R IG -I, del inglés

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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ha ligado a los genes NOD2 (dom inio de oligom erización ligadores de nucleótidos 2) y a IL23R (receptor para la interleucina 23), junto a ATG16L1 (como relacionado con la autofagia 16 tipo 1), a la propensión a padecer la enfermedad de Crohn. ATG16L1 interviene en la autofagia de Salmonella typhimurium, lo que lleva a pensar que la eliminación incompleta de los microbios intracelulares puede desencadenar la acti­ vación inmunitaria crónica que resulta en la enfermedad de Crohn51,83.

I TABLA 4-3 MIEMBRO TLR

LIGANDOS (ORIGEN)

TLR1

Triacil lipopéptidos (bacterias, mico bacterias) Factores solubles (especies de Neisseria)

TLR2

Lipoproteína, lipopéptidos (diversos microorganismo patógenos) Peptidogiucano (bacterias grampositivas) Ácido lipoteicoico (bacterias grampositivas) Lipoarabinomanano (micobacterias) Modulina soluble en fenol (especies de S ta p h ylo co c cu s ) GlucoinositoIfosfolípidos (T rypanosom a cruzí) Glucolípidos (T reponem a m altophílum ) Porinas (especies de Neisseria ) Zimosán (hongos) LPS atípico (Leptospira interrogans, P o rp h y ro m o n a s

F A M IL IA S D E R E C E P T O R E S IN N A T O S _______________________________________________ El huésped humano está provisto de una serie diversa de detectores de microorganismos patógenos invasores. Las familias PRR detectan el espectro completo de moléculas (proteínas, glúcidos, ácidos nucleicos y lípidos en forma de patrones moleculares asociados a microorganis­ mos patógenos) que se asocian a todos los tipos de microorganismos patógenos, desde virus a bacterias, hongos y protozoos. La familia de genes de PRR m ejor estudiada, la familia TLR, tiene una estructura que se ha conservado en todos los eucariotas y su nom ­ bre deriva de los mutantes Toll de Drosophila64'65. En la actualidad se conocen 13 TLR de mamífero (tabla 4-3). La familia de genes del TLR actúa detectando una amplia variedad de firmas moleculares que son características de los microorganismos patógenos o de los tejidos del huésped dañados. Este concepto de PAMP forma la base del punto de vista actual de cómo el huésped detecta la invasión648488. Cada miembro de la familia PRR se expresa en una localización sobre o dentro de la célula. Los TLR unidos a la superficie 1, 2, 4, 5, 6 y 11 interactúan con componentes de la membrana microbiana, mientras que los TLR 3,7, 8 y 9 interactúan con ácidos nucleicos víricos y microbianos y se localizan dentro de vesículas intracelulares. La familia PRR de lectinas tipo C, com o D C-SIG N (m olécula de adhesión intercelular específica de la célula dendritica no integrina 3), se expresa en la superficie de las células y se une a mía serie compleja de glúcidos, y es esencial para la inmunidad antimicótica68,69. La familia RLR se expresa dentro de la célula e incluye RIG-I, la proteina asociada a la diferenciación del melanoma 5 (MDA5) y el lipofosfoglucano 2 (LPG2), y detecta el ARN vírico70. Hay al menos 20 miembros de la familia NLR y éstos detectan una amplia variedad de PAMP y de señales del estrés celular diferentes a las PAMP66. La familia NLR desencadena varias señales proinflamatorias que dan lugar a la producción de IL-1(3 activa. Los ligandos específicos que activan a los miembros de la familia TLR se enumeran en la tabla 4-3. Esta serie diversa de receptores y ligandos debe después transmitir sus señales desde la superficie celular hasta las estructuras intracelulares y el núcleo para activar patrones específicos de moléculas efectoras89. Los perfiles de las vías transmisoras de señales de los TLR están gobernados en parte por los diferentes dominios de receptores Toll-interleucina (IL -1) (T IR , del inglés Toll-interleukin 1 receptor) que utilicen90. Todos los TLR, excepto el TLR3, producen señales a través de la vía dependiente del gen de respuesta primaria de diferenciación mielocítica (M YD88), lo que lleva a la activación de las vías de NP-kappa B (N L- k B) de la cinasa de proteínas activada por el mitógeno (MAP, del inglés mitogen activated protein)91. Esto origina la activación celular y la producción de citocinas. Los miembros de la familia CLR envían señales a través de dos vías separadas. DC-SIGN y la dectina 1 (lectina tipo C asociada a la célula dendritica 1) usan la vía de transducción de señales Syk, lo que da lugar a la activación de N L- k B. La dectina 1, la dectina 2 (lectina tipo C asociada a la célula dendritica 2) y Mínele (lectina tipo C inducible del macròfago) activan la vía Syk. Syk induce entonces la activación del factor nuclear de los linfocitos T activados (NPAT, del inglés nuclear factor o f activated T cells)92. Los PRR que detectan los ácidos nucleicos e inducen la producción de interferón (IPN), específicamente TLR3 y RIG-I, producen señales a través del factor regulador del interferón 3 (IRP3, del inglés interferón regulatory factor-3)99. El TLR3, que es específico del ARN bicatenario, usa la vía TRIP (proteina adaptadora que contiene el dominio T IR e induce el interferón (3), lo que lleva a la producción de IPN debido a la activación de IRP3 así como la activación mediada por el NL-k B de la producción de citocinas. Como la vía RIG -I se encuentra dentro del citoplasma celular se une al ARN bicatenario y forma una agregación focalizada de proteínas en las miofibrillas mediante un mecanismo del tipo prión sobre la membrana mitocondrial, lo que a su vez impulsa mía vía de cinasa de proteínas que activa IRP3.

Receptor tipo Toll y sus ligan d o s

gíngívalís)

HSP70(huésped) TLR3

ARN b icate na rio (virus)

TLR4

LPS (bacterias gramnegativas) Taxoi (plantas) Proteína de fusión (RSV) Proteínas de ia cubierta (MMTV) HSP60 (Chlam ydia p n e u m o n ia e ) Proteína F (citomegalovirus) HSP60(huésped) HSP70(huésped) Dominio A extra de repetición del tipo III de fibronectina (huésped) O ligosacáridos de ácido hialurónico (huésped) Fragm entos polisacáridos de sulfato de heparina (huésped) Fibrinógeno (huésped)

TLR5

Flagelina (bacteria)

TLR 6

Diacil lipopéptidos (especies de

TLR7

imidazoquinolina (compuestos sintéticos) Loxoribina (compuestos sintéticos) Bropirimina (compuestos sintéticos) Análogos de nudeósido con guanina (compuestos sintéticos)

M y c o p la s m a )

TLR 8

R848/resiquimod ARN unicatenario

TLR9 TLR 10, 12, 13

CpG ADN (bacterias) Cromatina: complejos IgG (huésped) ?

TLR 11

Prof ilina (bacterias)

*Esta tabla muestra ligandos para TLR de mamífero: ligandos derivados de microorganismos patógenos y de células del huésped (en negrita). LPS, llpopollsacárldo; MMTV, virus del tumor mamarlo múrldo; TLR, receptor tipo Toll; VRS, virus respiratorio slncltlal. Datos d e Takeda K, K a ísh o T, A k ira S. Toll-like receptors. Annu Rev Immunol. 2 0 0 3 ; 2 1 : 3 3 5 - 3 7 6 ; O za to K, Tsujimura H, Tamura I Toll-like receptors sig n a lin g a n d regulation o f cytokin e g e n e expre ssion in the im m u n e system . BloTechnlques. 2 0 0 2 ;3 3 :S 6 6 -S 7 5 ; B e g A A . E n d o g e n o u s liga nds o f Toll-like receptors: implications for regulating inflam m atory a n d im m u n e responses. Trends Immunol. 2 0 0 2 ;2 3 :5 0 9 - 5 1 2 ; LeeJ, C h u a n g T-H, R e d e ck e V y c o l s . M o le c u la r b a sis for im m u n o stim u la tory activity o f g u a n in e n ucle o sid e a n a lo g s: activation o f Toll-like receptor 7. Proc Natl Acad Scl U S A . 2 0 0 3 ; 1 0 0 :6 6 4 6 -6 6 5 1 ; y H eil F, H e m m H, H o ch re in H y cols. Species-specific recogn ition o f sin gle -stra n d e d R N A via Toll-like receptors 7 a n d 8. Science. 2 0 0 4 ;3 0 3 :1 5 2 6 -1 5 2 9 .

Las dos principales subfamilias de la familia NLR se combinan para enviar señales de la invasión intracelular de bacterias grampositivas y gramnegativas. NOD1 y NOD2 reconocen los peptidoglucanos; NOD1 detecta meso-DAP, un constituyente de los gramnegativos, mientras que NOD2 reconoce al dipéptido muramilo, un producto de las bacte­ rias grampositivas y gramnegativas. NOD2 también reconoce el ARN unicatenario9495,96. Los NLRP 1 al 14 de los seres humanos detectan un abanico de productos bacterianos. Resulta interesante el hecho de que las mutaciones en NLRP3 sean responsables del síndrome autoinflamatorio familiar al frío, el síndrome de Muckle-Wells y la enfermedad inflamatoria multisistémica de inicio en la infancia97. NOD1 y NOD2 envían señales a través de vías muy parecidas. Tras unirse a sus ligandos y de activarse, cada uno de ellos se oligomeriza y se une a RIPK2 (cinasa de treonina y serina de proteínas que interacciona con el receptor 2), lo que conduce finalmente a la activación de NL- k B y la cinasa MAP. La vía NLR activa la caspasa 1, que es esencial para la conversión de pro-IL-l(3 en la forma activa96. Una forma que los científicos han encontrado para explotar la vía innata es a través del desarrollo de adyuvantes de vacunas. Los adyuvantes

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Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

TABLA 4-4 Citocinas inducidas com o parte de la respuesta innata CITOCINA RESPUESTA

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IL-1

Respuestas inflamatorias; edema y producción de prostaglandinas; producción de IL-2; crecimiento de linfocitos

IL-2

Promueve el crecimiento y ia diferenciación de linfocitos Th y Treg y B activados; suprime ei desarrollo del linfocito Th17; activa células del linaje monocito-macrófago; induce ¡nterferón 7 y TNF-a

IL-4

Promueve el crecimiento y la diferenciación del linfocito B y es citocina inductora Th2; inductora fuerte del MHC de la clase ii

IL- 6

Proinflamatoria; inductor de proteínas de respuesta inflamatoria inicial en hepatocitos; activa CMSP; diferenciación del linfocito B

IL- 8

Potencia la inflamación producida por macrófagos y células endoteliales; induce quimiotaxis del linfocito T

IL-10

Atenuadora; antagonista de IL-12: reduce IFN-7 , IL-1, IL- 6 y TNF-a; el sesgo Th2 también activa a los linfocitos B

IL-12

Antagonista de IL-10; induce IFN-7 , sesgo Th 1

IL-13

Factor de crecimiento del linfocito B; el promueve crecimiento y ia diferenciación de células efectoras de la alergia

IL-15

Promueve el crecimiento y la diferenciación de linfocitos T y B; activa a células del linaje monocito-macrófago; induce IFN- 7 y TNF-a, promueve citotoxicidad de linfocitos NK

IL-17

Proinflamatoria; secretada por linfocitos Th 17 CD4; promueve homeostasis del neutrófilo e integridad del epitelio intestinal

IL-18

Induce INF- 7 (en presencia de IL-12); miembro de la familia de la IL-1

IL-23

Miembro de la familia de la IL-12; promueve la diferenciación de linfocitos Th 17

IL-2 5

Miembro proinflamatorio de la familia Th 17; secreción por células epiteliales inducida por alérgenos y parásitos helmintos -> respuesta Th2

IL-27

Induce IL-10 -> antinflamatoria; inicia respuestas inmunitarias tipo Th 1; suprime la diferenciación de linfocitos Th 17 y Th2

IL-33

Miembro de la familia de la IL-1, promueve respuestas Th2; secreción por células epiteliales inducida por parásitos helmintos

IFN-a, IFN-P

Proteínas antivíricas; induce aumento del MHC de la clase I

IFN-y

Activa macròfago; aumenta el MHC de clases I y II; mantiene activados a los linfocitos T; promueve la diferenciación en la célula presentadora de antígeno, sesgo Th 1

TNF-a

Principal citocina proinflamatoria; inductor de respuesta de fase aguda junto a la IL-1 y la IL-6 ; activa procesos de adhesión y quimiotaxis

CMSP, células mononucleares de la sangre periférica; IFN, ¡nterferón; IL, ¡nterleuclna; MHC, complejo principal de hlstocompatlbllldad; NK, cltolítlco espontáneo; TNF, factor de necrosis tumoral.

para la respuesta inmunitaria adaptativa. Como en otros sistemas bio­ lógicos, las señales del TLR también tienen un sistema de retroalimentación que induce señales que atenúan esta respuesta (sobre todo IL-10). El análisis genético ha permitido determinar de forma precisa los defectos hereditarios (tam bién conocidos com o experim entos de la naturaleza) y se ha descrito la primera deficiencia gènica en las señales producidas por los TLR, IRAK4 (cinasa 4 asociada al receptor para la interleucina l ) 5. Los niños sin IRAK4 detectable en sus células tienen infecciones recurrentes y malas respuestas inflamatorias. Una investiga­ ción adicional de las células de estos pacientes demostró que las células no producían T N F-a, IL -1(3, IL- 12p40 ni IL-6 en respuesta a una amplia variedad de ligandos de los TLR, incluido el lipopolisacárido. Estos niños eran propensos a un espectro limitado de infecciones estreptocócicas y estafilocócicas.

IN T E R F E R E N C IA D E L O S M IC R O O R G A N ISM O S P A T Ó G E N O S CON L A S R E S P U E S T A S IN M U N IT A R IA S IN N A T A S _________________________ Las bacterias, los virus, los hongos y los protozoos patógenos han desa­ rrollado formas de evadirla respuesta inmunitaria innata. Esta capacidad proporciona al microorganismo patógeno un medio para establecerse relativamente bien. Los lugares de interferencia de los microorganismos patógenos van paralelos a los tres pasos principales de la inmunidad innata: reconocimiento por los PAMR señales intracelulares y expresión de quim iocinas y citocinas desencadenada por los factores de trans­ cripción activados. Las alteraciones en la estructura de los PAMP que se producen para evitar la activación de los PRR es un importante primer paso para esta­ blecer la infección de varios microorganismos patógenos y comensales persistentes. El TLR4 reconoce la estructura del lípido A del lipopoli­ sacárido100. Helicobacter101, Coxiella102, Legionella y Rhizobium tienen estructuras alteradas del lípido A que el TLR4 reconoce m al103. La alte­ ración de la estructura del flagelo de Helicobacter también bloquea las señales que este microorganismo produce sobre TLR5101,104. Otros PRR también son bloqueados por microorganismos patógenos específicos. Un brazo efector de la vía del NLR es la activación de la IL -1 (3. Los poxvirus han inventado dos formas de interferir con esta vía del PRR. Primera, las células infectadas secretan un inhibidor de la caspasa que impide la maduración de pro-ILl(3105. Segunda, las células que contienen el virus también secretan un receptor para IL -1(3 soluble que reduce eficazmente la concentración sérica de esta importante citocina106. Los hongos son detectados a menudo en primer lugar por la familia CLR. Estos recep­ tores se mien a glucanos de la superficie de los hongos. Varias especies de hongos, como Candida y Pneumocystis, producen diferentes patro­ nes de azúcares en los glucanos de su superficie durante diversos estadios de su vida, lo que los hace invisibles a la vía del CLR107. El regulador global de Cryptococcus neoformans, la proteina D EA D -Box asociada a la virulencia (V adl), actúa como un factor de virulencia reduciendo la inmunidad innata y aumentando la propensión a las infecciones por microorganismos patógenos108. Los protozoos, como Trypanosoma cruzi y Leishmania amazonensis, expresan PAMP aunque aún pueden subvertirlas vías innatas. Un actor clave en la inhibición de la inmunidad innata inducida por los protozoos es el factor de inhibición de la migración del macròfago. Las acciones de los parásitos en los pasos previos conspiran para evitar su reconocimien­ to completo. Al secretar fosfolípidos específicos los parásitos envían las señales «cómeme» que las células apoptósicas utilizan para estimular a los macrófagos y las células dendríticas para que las engullan mientras bloquean la activación celular, la secreción del factor inhibidor de la migración del macròfago y la autofagia109. Los virus han desarrollado varias formas de bloquear las vías trans­ misoras de señales intracelulares implicadas en la inmunidad innata, incluida la inactivación de IRF3 y de IRF7, como se describió anterior­ mente110. El primer ejemplo de inferencia de los virus con la inmunidad innata fue el bloqueo de las proteínas responsables de los efectos antiví­ ricos de los interferones111,112. Cullen113ha revisado el papel de los miem­ bros de la familia de herpesvirus humanos que codifican microARN, que reducen la expresión de mediadores específicos de las señales del TLR. El resultado final es la evitación de las vías innatas, lo que da a estos virus una mano de ventaja. Resulta interesante que la subunidad

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Capítulo 4 Mecanismos de defensa del huésped innatos (generales o inespecíficos)

actúan potenciando la respuesta inm unitaria frente a los antígenos proteínicos o glucídicos presentes en la vacuna. En la práctica, el uso de adyuvantes da lugar a que una mayor fracción de la población desarrolle una respuesta protectora y más duradera después de la vacunación. El mecanismo de actuación de los adyuvantes es por medio de la estimula­ ción inmunitaria, uniéndose a menudo al sistema inmunitario innato. El mecanismo del adyuvante más usado en los seres humanos, el alumbre, aún no se conoce del todo. Se ha demostrado que activa la necrosis celular y libera ácido úrico. Otros estudios han aducido la activación de una vía NLR y la activación por el inflamasoma NLRP3 de la IL-1 (3. Nuestro conocimiento de las actividades de los otros adyuvantes apro­ bados, M F59, AS03 y AS04, es igualmente oscuro98. La vía del NF- k B es el regulador central de la transcripción celular en las inmunidades innata y adaptativa, y la inducción de NF- k B es esencial para la activación y expansión del linfocito T. La respuesta representa uno de los muchos portales de transición entre la inmunidad innata y la adaptativa99. El TLR4 también activa muchas moléculas coestimuladoras, como CD80/CD86, que ayudan a desarrollar las respuestas mediadas por anticuerpos y celulares frente al microorganismo patógeno. La vía del IRF3 activa el programa de respuesta del IFN y es responsable de un estado antivírico profundo que es eficaz frente a todos los virus. El resultado de las señales y la activación de la familia TLR es que, en menos de 4 horas, la célula presentadora del antígeno activada, el macròfago o el linfocito NK está produciendo múltiples citocinas, como IL-1, IL-2, IL-6, IL-10, IL-12p40, IL-15, IL-23, IL-27, el factor de necrosis tumoral a (T N F-a) y el IFN -a y el IFN-(3 (tabla 4-4). Mediante la inducción de IL-10 e IL-12 las señales del TLR dan comienzo a una cascada que conduce a la producción de IFN -y e IL-4, que son citocinas cruciales

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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factor mortal de la toxina del carbunco tenga un efecto tan profundo sobre la vía transmisora de señales de la inmunidad innata, en concreto al dirigir la vía de la cinasa MAP a su degradación proteolítica114. Esto también induce la apoptosis de las células infectadas, lo que promueve la patogenia del microorganismo. Como se ha señalado, el tercer lugar principal de interferencia del microorganismo patógeno con las señales de la inmunidad innata es la inhibición de la activación de los factores de transcripción que activan los genes de la respuesta inicial. Primero la proteina K1L del virus de la viruela vacuna bloquea la activación de NF- k B 115, y la proteinasa líder, L(pro), del virus de la enferm edad pie-boca digiere este importante factor de transcripción116. Tomadas juntas, estas adaptaciones demues­ tran los diversos métodos que los microbios han adquirido para esta­ blecer la infección.

O TRO S FA CTO R ES D EL H U ÉSPED Q U E IN F L U Y E N EN L A IN T ER A C C IÓ N EN T R E E L H U ÉSPED Y E L M IC R O O R G A N ISM O P A T Ó G E N O _________ C am bios m etabólicos M uchos otros cam bios reflejan la m ovilización de los recursos del huésped para su defensa. Entre ellos están la mayor producción de la hormona tirotropina, la vasopresina, la insulina y el glucagón. También puede producirse un catabolismo de las proteínas musculares, ya que los aminoácidos se utilizan para sintetizar células y proteínas defensivas y que la actividad metabòlica muscular en reposo aumentada y la tiritona elevan la temperatura corporal. La disminución en el hierro sérico se considera desde hace mucho tiempo un com ponente de la respuesta inflamatoria inicial. M uchos microorganismos deben captar hierro del ambiente para tener un cre­ cimiento óptimo. La transferrina, una proteina ligadora de hierro secre­ tada por los hepatocitos bajo la influencia de la IL-6, forma complejos con el hierro libre y limita su disponibilidad para los microorganismos. Los macrófagos interiorizan los complejos hierro-transferrina, retienen el hierro y reciclan la transferrina, lo que reduce aún más la disponi­ bilidad del hierro libre y del hierro sérico total para cualquier posible invasor117. Sin embargo, los polimorfismos en el gen de la lactoferrina se han asociado a la propensión a la diarrea del viajero118. Las concentraciones de zinc declinan significativamente durante la inflamación aguda. Este metal, que no se sabe disponga de depósitos tisulares, aumenta la reactividad de los linfocitos, ayuda a curar las heridas y participa en la síntesis de proteínas119. El zinc también desem­ peña un papel crucial en la regulación de la transcripción del ADN y la traducción del ARN. Su poder reductor de la infección puede ser una forma de inmunidad nutricional similar al secuestro del hierro.

Nutrición Se sabe bien que las personas con m alnutrición, ya sea preexistente (malnutrición proteínico-calórica) o inducida p orla enfermedad (mal-

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nutrición inducida por citocinas), tienen infecciones más graves117. Las vitaminas A y D desempeñan funciones centrales120'122. La disfunción inmunitaria celular se ve afectada de forma desproporcionada y el apoyo nutricional tiene un efecto beneficioso demostrable sobre el resultado123. Antes de la llegada de los antibióticos la tuberculosis se trataba a menudo con tratam ientos nutricionales, que en algunos pacientes incluía el consumo de 20-30 huevos al día (v. cap. 11).

Envejecim iento El proceso del envejecimiento que se manifiesta en el sistema inmunitario puede resumirse como inm unosenescencia124. Ésta se observa sobre todo en respuesta a la vacunación125. Algunos de los cambios dependientes del envejecimiento son la menor capacidad de autorrenovación de las células madre hematopoyéticas, la reducción del número total de fagocitos y la m enor actividad de los linfocitos NK y de las células presentadoras de antígeno126' 128. Esto se traduce en general en un nivel inferior de respuestas inmunitarias adaptativas. Superpuesto e interrelacionado con este deterioro generalizado están el aislamiento social y los decrementos relacionados con la edad de la estructura y fundón de los órganos. Independientemente del marco, en las personas mayores hay una mayor incidencia de neumonía (2 veces), colecistitis (2 a 8 veces), apendicitis (15 a 20 veces), diverticulitis, bacteriemia (3 veces), bacteriuria asintomática, infecciones de la vía urinaria (5 a 10 veces), reactivación del virus de la varicela-zóster y tuberculosis (10 veces), meningitis bacteriana (3 veces) y endocarditis bacteriana (2 a 3 veces). La mayor repercusión del envejecimiento se produce sobre la inmunidad celular; hay una repercusión menor pero sustancial sobre la inmunidad humoral129.

Estrés Cada vez más pruebas demuestran que hay una relación inversa entre el estrés y la función inm unitaria; el resultado final es un aumento de la proclividad a la infección130,131. Se desconocen las vías de retroalimentación de este efecto.

Horm onas Se produce una mayor producción de corticotropina durante la res­ puesta inflamatoria y parece aumentar el potencial de supervivencia del huésped. Se conoce muy bien el efecto depresivo del exceso de co rtico id es sobre la inflam ación, y probablem ente constituye un mecanismo de retroalimentación importante que modula la respuesta inflamatoria. Los estrógenos afectan al recubrimiento de la vagina, lo que da lugar a una mayor resistencia inespecífica. La función del linfocito T está amortiguada durante el embarazo132, lo que puede ser responsable de la gravedad de ciertas infecciones, como las causadas por el virus de la poliomielitis, Coccidioides inmitis, los estreptococos (3-hemolíticos del grupo A, el virus de la gripe y N. gonorrhoeae, en particular en el tercer trimestre.

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Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias H o lly H. B ird sa ll

ESQUEMA DEL CAPÍTULO • Los anticuerpos son el principal modo de defensa del huésped contra las bacterias extracelulares y las exotoxinas y los virus antes de que entren en las células huésped. Conocer los tipos y cinéticas de las funciones efectoras mediadas por anticuerpos ayuda al clínico a juzgar mejor cuándo y si se recuperarán los pacientes de las infecciones. • El conocimiento de los factores que inician y perpetúan la producción de anticuerpos explica el modo en que pueden optimizarse las vacunas para la protección contra los microorganismos infecciosos y por qué es particularmente difícil generar protección frente a microorganismos patógenos en cuyas superficies predominan los antígenos polisacáridos.

• Los defectos en la producción de anticuerpos son las formas más comunes de inmunodeficiencia heredada y son el único tipo de inmunodeficiencia que puede ser tratado fácilmente y de modo eficaz sin recurrir a trasplantes de médula ósea. • La detección de la respuesta de anticuerpos de un paciente a un microorganismo patógeno es a menudo el único medio de diagnosticar una enfermedad. Con el conocimiento más detallado de las clases especiales de anticuerpos específicos el clínico puede asegurar con frecuencia si la infección sigue activa o se ha resuelto. • Los anticuerpos específicos, a menudo en forma de anticuerpos monodonales, se utilizan como reactivos para identificar los antígenos

Los anticuerpos son proteínas del suero que ayudan a neutralizar y eliminar microorganismos patógenos o antígenos. Los anticuerpos están producidos por los linfocitos B. A medida que una célula pre-B madura, se reorganiza y transforma selectivamente la porción de su ADN que codifica el sitio de unión al antígeno en la molécula de anticuerpo. Cada clon de linfocitos B lo hace de modo diferente, lo que lleva a millones de clones de linfocitos B, cada uno de los cuales produce anticuerpos con una configuración ligeramente diferente en el sitio de unión al antígeno. El extremo opuesto de la molécula del anticuerpo permanece constante, lo que le permite interactuar con elementos fijos (o invariables) del sis­ tema inmunitario, como los neutrófilos y los monocitos, que ingieren y matan a los microorganismos patógenos recubiertos de anticuerpos. Los anticuerpos se descubrieron inicialmente por su capacidad de bloquear la unión de virus, toxinas o bacterias a las células del huésped. A finales la década de 1880 se observó que los animales inmunizados con toxinas bacterianas producían una sustancia circulante que podía neu­ tralizarla actividad de la toxina. Esta sustancia se denominó antitoxina y más tarde se generalizó como anticuerpo. En el análisis electroforético de las proteínas del suero, los anticuerpos migran en el pico tercero o «gamma» de las globulinas, lo que llevó al nom bre alternativo de gammaglobulinas o, finalmente, inmunoglobulinas.

ESTRU CTU RA D E L A iniM U M O G LO BU LiniA ______________________ Estructura básica de los anticuerpos Los anticuerpos se parecen un poco a las langostas, con dos pinzas que actúan como hendiduras para unirse a los antígenos (fig. 5-1). La cola de la langosta-anticuerpo interacciona con los receptores presentes en las células del sistema inmunitario (neutrófilos, monocitos, macrófagos, linfocitos B, células dendríticas y, en algunos casos, mastocitos). La cola o extremo carboxilo terminal de ciertas moléculas de inmunoglobulinas también puede unirse a receptores transportadores especializados que llevan el anticuerpo a través de las barreras epiteliales hasta las secreciones o, a través de la placenta, hasta el feto. Cerca del punto de inserción de las pinzas en el cuerpo de la langosta hay un sitio de unión para C lq, la primera proteína de la cascada del complemento, que ayuda a destruir y eliminar de la sangre a los microorganismos patógenos y otros antígenos.

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en los tejidos, incluidos los microorganismos infecciosos. La valoración de los análisis disponibles, sus puntos fuertes y sus errores potenciales ayudan al clínico a interpretar los resultados de las pruebas. • Las infecciones pueden generar cantidades abundantes de antígenos que se incorporan a inmunocomplejos con los anticuerpos. El depósito de estos inmunocomplejos en las paredes de los vasos sanguíneos, los glomérulos renales u otros lechos vascularizados produce una inflamación que exacerba el daño tisular causado por la infección. • Las infecciones pueden favorecer la producción de anticuerpos autorreactivos que, a su vez, llevan a enfermedad autoinmunitaria.

La unidad básica del anticuerpo consta de dos cadenas ligeras idénticas y otras dos pesadas idénticas. Cada una de las cuatro cadenas polipeptídicas está compuesta de unos 110 aminoácidos, unidos por puentes disulfuro. Esta estructura es característica de todos los m iem ­ bros de la superfamilia de las inmunoglobulinas que incluye también algunas moléculas de adhesión celular (CA M ), CD4, CD8, CD 28 y miembros de la familia B7 de moléculas coestimuladoras. Las cadenas ligeras tienen dos dom inios, m ientras que las pesadas constan de cuatro o cinco. El bucle en el extrem o amino («pinza de langosta») de las cadenas ligeras y pesadas recibe la denominación de dominio V por su secuencia muy variable en aminoácidos. Los otros dominios poseen secuencias relativamente constantes y se llaman dominios C. Cada cadena ligera se une por puentes disulfuro a su cadena pesada correspondiente, de tal forma que sus dos dominios V se aproximan para form ar el sitio de unión al antígeno. La variación en la secuen­ cia de am inoácidos en los dom inios V se centra en realidad en tres regiones hipervariables. Cuando la proteina se pliega, las seis regiones hipervariables (tres de la cadena ligera y tres de la cadena pesada) forman las paredes de la hendidura de unión al antígeno. Las regiones hipervariables se denominan asimismo regiones determinantes de la com plem entariedad (CDR). Las dos cadenas pesadas están unidas entre sí por puentes disulfuro para form ar la cola de la langosta de la molécula de inmunoglobulina. Hay cin co v ariaciones en los dom inios con stan tes de las cadenas pesadas, denom inados mu (jx), gamma (y ), alfa ( a ) , épsilon (e) y delta (8). Las clases de anticuerpos que forman se denominan inmunoglobulina M (IgM ), IgG, IgA, IgE e IgD, respectivamente. Las clases de anticuerpos reciben también la denominación de isotipos porque fueron definidos por el empleo de anticuerpos generados al inmunizar especies animales filogenèticamente distantes con inmunoglobulinas humanas. Los alotipos son variaciones menores dentro de un isotipo concreto que se encuentran en algunos, pero no en todos, los seres humanos. Las diferencias alotípicas se descubrieron al emplear anti­ cuerpos generados por la inmunización de seres humanos (o primates no humanos) con inmunoglobulina de otros humanos. Los idiotipos son variaciones entre los anticuerpos que de otro modo son de isotipo y alotipo idénticos. Las variaciones idiotípicas tienden a localizarse f t in ií

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P A L A B R A S C L A V E __________________________________ Capítulo 5 Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias

análisis de inm unoabsorción ligada a enzimas (ELISA ); anticuerpo; autoanticuerpo; inmunodeficiencia humoral; inmunoglobulina; inmunoglobulina A (IgA); inmunoglobulina E (IgE); inmunoglobulina G (IgG ); inm unoglobulina M (IgM ); inm unoglobulinas intravenosas (IG IV); linfocito B; monoclonal; opsonina; serologia

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Fragm entos F(ab'>2 » Fab y Fe Varias regiones de la molécula de inmunoglobulina tienen nombres más específicos. El fragm ento Fab es el extremo de unión al antígeno, y el otro extremo es el fragm ento Fe. En la analogía de la langosta la región Fab es la cabeza y las pinzas y la región Fe es la cola (v. fig. 5-1). Todos los anticuerpos de un isotipo determ inado tien en las m is­ mas regiones Fe, de modo que cuando se generaron por primera vez fragmentos Fe mediante escisión enzimàtica las m oléculas idénticas formaron cristales; de ahí la designación «c». Los receptores celulares de la pieza Fe de los anticuerpos se denominan FcR. Una letra griega

indica aún más la especificidad de su isotipo; por ejemplo, un FcyR se une a la IgG y un FceR se une a la IgE. La papaína disocia nuestra imaginaria langosta-anticuerpo aproxi­ madamente en la mitad del tórax, lo que da como resultado una pieza de cola Fe unida a una pieza dimérica F(ab')2 (fig. 5-2). En condiciones reductoras se rompe la unión disulfuro entre las dos cadenas pesadas seccionando la langosta-anticuerpo en una dirección sagital para generar dos moléculas Fab' monoméricas. En comparación, la pepsina digiere la cola en dos fragmentos pequeños y deja sólo los dos monómeros-pinzas Fab sin la cabeza de la langosta (v. fig. 5-2). Los fragmentos proteolíticos de los anticuerpos son reactivos experi­ mentales útiles. Los anticuerpos utilizados para teñir células en los ensa­ yos inmunohistoquímicos o de inmunofluorescencia son predigeridos con frecuencia en fragmentos F(ab')2para eliminar la unión inespecífica al FcR que se encuentra en muchos tipos de células. Se pueden utilizar los anticuerpos como ligandos sustitutos para interactuar con receptores de la superficie celular. Para determinar si se requiere mi entrecruzamiento del receptor de la superficie celular para la señalización, el experimen­ tador puede comparar el efecto de los fragmentos dimérico intacto o F(ab ')2 con el efecto de los fragmentos Fab o Fab', que son monoméricos e incapaces de entrecruzamiento.

FIGURA 5-1 Estructura de los anticuerpos. A, Las moléculas de anticuerpos se componen de dos cadenas pesadas (líneas rojas) y dos ligeras (líneas azules) mantenidas juntas por puentes disulfuro. Las dos cadenas pesadas juntas forman la cola (extremo Fe), que puede ¡nteractuar con receptores (FcR) en diversas células. Las cadenas pesadas y ligeras conforman el extremo Fab. En el 5' o extremo amlnotermlnal estas cadenas crean dos lugares Idénticos de unión al antígeno, muy parecidos a las pinzas de una langosta (B). Cerca de la reglón de la bisagra del anticuerpo hay un sitio de unión de C1 q, el primer componente de la cascada.

F (ab') Cadena pesada-

Cadena ligera^

O

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•Antígeno

FIGURA 5-2 Disociación de los fragmentos de anticuerpos. A, La papaína digiere la molécula de Inmunoglobulina en un fragmento F(ab')2. Este frag­ mento es aún un dímero, pero ya no puede ¡nteractuar con los receptores Fe. En condiciones reductoras los puentes disulfuro que unían las dos cadenas pesadas se pueden romper y dejar dos fragmentos monoméricos Fab' (no mostrados). B, La pepsina elimina toda la pieza Fe y deja dos fragmentos Fab monoméricos.

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Capítulo 5 Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias

en o cerca del sitio de unión al antígeno. Por ejemplo, un anticuerpo IgG específico contra el sarampión tendría un idiotipo diferente de un anticuerpo IgG específico contra la parotiditis. Sólo existen dos clases de cadenas ligeras, kappa (k ) y lambda (\), y aparecen en las cinco clases de inmunoglobulina. En general, alrededor del 60% de las moléculas de anticuerpos usan las cadenas kappa y el 40% las lambda. Esta información puede ser útil en el diagnóstico de los linfomas. Cuando prácticamente todos los linfocitos B usan la misma clase de cadena ligera (p. ej., todos K o todos \) es probable que aparezcan por expansión clónica de mi único precursor maligno.

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

40

TABLA 5-1 C aracterísticas de las clases de inm u n oglob u linas ISOTIPO IGM IGG IGA Semivida en suero (días) Concentración sérica normal en adultos (mg/ml) Transportada en las secreciones

21

6

2

0,6-3,5

6,4-13,5

0,7-3,1

0,00004

±

Atraviesa la placenta hasta el feto Bloquea la unión de microorganismos patógenos o toxinas

+ +

+

+

+

+

Opsonlza para la fagocitosis por medio de FcR Fija el complemento por medio de C1q

IGE

10

+

Media la CCDA

+ +

Se une a los mastocitos

+

CCDA, dtotoxiddad celular dependiente de anticuerpos; Ig, ¡nmunoglobullna. Modificada de Stites DP, StoboJD, Wells JV, editores. Basic and Clinical Immunology. 7 aed. Los Altos, CA: Appleton 8t Lange; 1991, con autorización.

Unión al antígeno, afinid ad y avidez La afinidad se refiere a la fuerza de la interacción o a la calidad del ajuste entre el antígeno y su sitio de unión. La afinidad se ve influida por interacciones electrostáticas, de puentes de hidrógeno, fuerzas elec­ trostáticas y de van der Walls e interacciones hidrófobas. La avidez mide la interacción de la molécula intacta del anticuerpo y se ve influida por la afinidad del sitio de enlace más el efecto aditivo de múltiples sitios de unión. La IgG, IgE e IgD tienen 2 sitios de unión a antígenos por molécula de anticuerpo. La IgA puede dimerizarse y generar cuatro sitios de unión a antígenos y la IgM es un pentámero con 10 sitios de unión a antígenos. Como es improbable que los 10 sitios de unión a los antígenos se desprendan simultáneamente, las moléculas de IgM pueden tener una avidez relativamente alta por mi antígeno multivalente incluso cuando la afinidad de su lugar de unión al antígeno sea relativamente baja. El epítopo es la porción del antígeno que se ajusta en la hendidura de la unión al antígeno. La hendidura de unión al antígeno puede alojar 6-12 aminoácidos. Los epítopos lineales se com ponen de am inoáci­ dos con tig u os, m ientras que los epítopos con form acion ales están formados por la aposición de aminoácidos al plegarse las proteínas. Las vacunas peptídicas generan anticuerpos frente a los epítopos lineales. La desnaturalización o degradación puede abolir los epítopos nativos conformacionales al tiempo que genera también epítopos conformacio­ nales. Un antígeno grande puede tener muchos epítopos y reaccionar con múltiples moléculas de anticuerpo al mismo tiempo.

C lases de inm unoglobulinas Las concentraciones de los cinco isotipos en el suero varían mucho y reflejan, por una parte, las distintas cantidades de linfocitos B que produce cada isotipo y, por otra, las diversas semividas intrínsecas de las clases de inmunoglobulinas. El isotipo de mi anticuerpo dictamina en qué parte del organismo es más probable que se encuentre y qué tipo de funciones efectoras puede realizar (tabla 5-1).

Inmunoglobulina M La IgM tiene el mayor peso molecular, 900 kilodaltons (kDa), de todos los isotipos, lo que la mantiene en gran medida restringida al comparti­ mento intravascular. Se compone de cinco monómeros de inmunoglo­ bulina cuyas cadenas p, están miidas covalentemente a través de puentes disulfuro o no covalentemente por una unión o pieza en «J», producida por el linfocito B. La inhibición estérica típicamente permite que sólo 5 de los 10 sitios de unión a antígeno de la IgM se unan simultáneamente al antígeno. Aun así, esta capacidad de unión polivalente permite que la IgM aporte una defensa eficaz a pesar de su característica de baja afinidad por el antígeno. Los anticuerpos IgM defienden al huésped mediante el bloqueo de la unión del microorganismo patógeno a las células y la agregación de microorganismos infecciosos, lo que facilita su elim inación. Los anticuerpos IgM son asimismo capaces de fijar (o activar) el complemento con más eficacia que cualquier otro isotipo. La IgM monomérica se presenta en la superficie de los linfocitos B. Esta IgM

de membrana permite al linfocito B detectar el antígeno correspondiente cuando se encuentra con él y desencadenar su posterior activación y proliferación.

Inmunoglobulina G La IgG es el isotipo más abundante en el suero, debido a su alto índice de producción (25 mg/kg/día) y a su semivida de 23 días, cuatro a diez veces más prolongada que la de los otros isotipos. Como monómero de 150 kD a, la IgG puede moverse al líquido extracelular de modo que menos del 50% del contenido de la IgG está en la circulación en un momento dado. La IgG es el único isotipo que atraviesa la placenta humana hasta el feto. A partir de las 20 o 21 semanas de gestación1las IgG maternas cruzan la placenta por medio de mi receptor especial de transporte placentario, el FcRn, y se introducen en la circulación fetal. Hay cuatro subtipos de la cadena pesada y, IgG!, IgG2, IgG3 e IgG4. Varían en su composición de aminoácidos y en el grado de glucosilación. Las IgG¡ e IgG3 pueden fijar el com plemento, m ientras que las IgG2 e IgG4>no. Los anticuerpos frente a las proteínas son en gran medida IgGj e IgG3. Los anticuerpos frente a los polisacáridos tienden a ser de la subclase IgG22 y las personas con déficit de IgG2 pueden mostrar una predisposición aumentada a las infecciones por m icroorganis­ mos encapsulados3. Las respuestas a los helmintos suelen ser de la cla­ se IgG44, pero no existen pruebas de que las personas con deficiencia en la IgG4 se muestren más susceptibles a dichos microorganismos2.

Inmunoglobulina A Diariamente los seres humanos producen unos 66 mg de IgA por kilo­ gramo de peso corporal, lo que representa casi el doble de la cantidad de IgG producida5. Sin embargo, las concentraciones séricas de IgA son relativamente bajas, ya que la mayor parte de la IgA se produce por células plasmáticas submucosas que se transportan de inmediato a las secreciones. Hay dos subclases de IgA. La IgA4 es monom érica y se encuentra sobre todo en el suero. La IgA2 se puede polim erizar uniéndose por la pieza en J y es transportada a las secreciones. La IgA dimérica producida por los linfocitos B de la submucosa se une a una proteína de la membrana de la célula epitelial denominada componente secretor (SC) producido por células epiteliales. La IgA es endocitada y transportada a través del citoplasma de las células epiteliales. En el lado apical el SC se disocia al liberar la IgA en las secreciones mucosas. Un fragmento del SC permanece unido a la molécula de IgA y la protege de la acción de las proteasas en las secreciones. La IgM también puede ser transportada a través del epitelio mediante este proceso6. Algunos microorganismos patógenos expresan ligandos que les permiten optar a dicho sistema de transporte y utilizarlo para cruzar en sentido contrario hacia el subepitelio7. El virus de Epstein-Barr, recubierto con IgA, puede acceder a las células de la nasofaringe por esta vía8. La IgA defiende las superficies mucosas frente a los microorganis­ mos patógenos invasores. La IgA bloquea la unión de bacterias, virus y toxinas a los receptores celulares. La IgA crea puentes cruzados con los microorganismos patógenos y facilita su eliminación por el epitelio ciliado. En el tracto intestinal la IgA se une a antígenos del alimento y previene el desencadenamiento de respuestas proinflamatorias. La IgA ni activa el complemento ni se une a los fagocitos. La relativa incapaci­ dad de la IgA para iniciar las respuestas inflamatorias permite que los antígenos alimentarios sean secuestrados sin consecuencias negativas9. El fracaso de este proceso en los individuos con deficiencia en IgA puede explicar su mayor frecuencia de enfermedades alérgicas10.

Inmunoglobulina D La IgD es producida por todos los linfocitos B durante algunas de las fases iniciales de la diferenciación y se expresa en la membrana celular en donde tiene un papel clave en la señalización celular. Sin embargo, en el suero se encuentra muy poca cantidad de IgD, y esta inmunoglobulina no tiene papel efector en la defensa del huésped.

Inmunoglobulina E Los FceR de alta afinidad eliminan la IgE tan rápidamente que su semi­ vida en la circulación es de sólo unos 2 días y se encuentra en muy poca cantidad en el suero. Una vez unida a los m astocitos, la IgE persiste durante mucho tiempo, quizá durante toda la vida del mastocito. La IgE infundida puede ser detectada en los m astocitos m urinos hasta 7 semanas más tarde11. La IgE que aparece en las superficies de los

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tosoma mansoni13.

FU N C IO N ES E F E C T O R A S M E D IA D A S P O R L O S A N T IC U E R P O S __________________________ Los anticuerpos no tienen mía función microbicida directa, pero pueden servir como «transductores» para marcar al microorganismo patógeno y convertirse en un vínculo físico entre éste y el mecanismo destructor, a menudo mi leucocito.

Bloqueo o neutralización La invasión de las células del huésped es un paso crucial en los proce­ sos infecciosos y una función protectora importante de los anticuer­ pos para evitar la unión de virus, toxinas o bacterias. El desafío para los creadores de vacunas consiste en identificar qué epítopos microbia­ nos pertenecen al proceso patogénico y a continuación concebir vacmias que generen anticuerpos específicos para bloquear estas interacciones. La generación de inmunidad protectora puede ser muy complicada si, por ejemplo, el epítopo clave se localiza a gran profundidad dentro de una grieta de una proteína natural y es inaccesible a los anticuerpos. La inhibición estérica no es el único camino por el que los anticuerpos neutralizantes pueden evitar la infección. Por ejemplo, los picornavirus tienen múltiples lugares de unión, pero la infección puede ser bloqueada por un único anticuerpo. Esto indica que la unión con el anticuerpo afecta a las características de las cargas o su conform ación14 en el patógeno. La comprobación de que un anticuerpo tiene actividad «bloqueadora» o «neutralizante» es clave. Los anticuerpos que se unen al m icroorganism o patógeno pero que no consiguen neutralizar o bloquear la infección pueden, paradójicamente, facilitarla al perm itir que el microorganismo patógeno penetre en el citoplasma a través del FcR u otros receptores15. Tales anticuerpos pueden también exacerbar la morbilidad de una infección al desencadenar procesos inflamatorios sin controlar realmente la infección16. El bloqueo de las adherencias de virus y bacterias a las mucosas pro­ bablemente sea el principal papel defensivo de la IgA en las secreciones. Los virus pueden asimismo ser neutralizados por la IgA en el citoplasma de las células epiteliales durante el transporte transepitelial17. El bloqueo es independiente del fragmento Fe; puede llevarse acabo por anticuerpos de cualquier isotipo e incluso con anticuerpos de otras especies. Esto justifica la eficacia de la antitoxina equina en el tratamiento inicial de enfermedades como el tétanos18. Sin embargo, la inmunoglobulina no humana se percibe como extraña por el sistema inmunitario y desen­ cadena una respuesta de anticuerpos. Los com plejos que se forman entre la inmunoglobulina de caballo y los anticuerpos humanos contra la inmunoglobulina de caballo producen la enfermedad del suero, un trastorno con considerable morbilidad y cierta mortalidad. Hoy en día es muy raro el uso de antisueros producidos en otros animales, excepto en casos como el antiveneno de serpiente, donde no es posible generar sueros hiperinmunizadores humanos.

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A ctivación del com plem ento

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El complemento es un conjunto de proteínas séricas que aumentan o «complementan» la acción de los anticuerpos al facilitar la fagocito­ sis, atraer leucocitos y directamente lisar microbios (v. cap. 9). De los anticuerpos que interaccionan con la cascada del complemento y la inician se dice que activan o «fijan» el complemento. La IgG y la IgM, pero no la IgG4, la IgA ni la IgE, tienen lugares de unión al C lq, la primera protema de la cascada. Para activarse el C lq debe interactuar con al menos dos lugares de unión al Clq. Como pentámero la IgM tiene cinco lugares de unión de C lq , por lo que sólo se requiere una molécula de IgM para activar la cascada. En el caso de la IgG, con un solo lugar de unión al C lq, la activación requiere al menos dos moléculas de IgG que estén suficientemente próximas. Ya que el sitio de unión de C lq no es accesible hasta que el anticuerpo se una al antígeno, el complemento no se activa por inmunoglobulina soluble en la circulación. La unión con el antígeno lleva a mi cambio de conformación en la molécula de IgG que aumenta la afinidad del sitio de unión de C lq en 10.000 veces19.

Cuando los anticuerpos anclan C lq , éste sufre un cambio en su propia conform ación y activa el siguiente componente de la cascada. Con el tiempo se activan C lr, C ls, C4, C2, C3, C5, C6, C7, C8 y C9 en dicho orden. El complemento proporciona una defensa inmunitaria aumentando la captación de microorganismos patógenos cubiertos de C3b, lisando directamente las células diana y promoviendo la llegada de células inmunitarias efectoras. Los anticuerpos aumentan la eficacia defensiva del complemento al acelerar mucho la velocidad con la que el complemento se activa y centrando el efecto del complemento en la superficie de la partícula cubierta de anticuerpo.

Opsonización Los neutrófilos, los monocitos y los macrófagos se denominan en con­ junto fagocitos, en función de su capacidad para ingerir antígenos. Los fagocitos introducen los m icroorganism os patógenos en los fagosomas, donde los inundan con sustancias tóxicas, como oxidantes, óxido nítrico y enzimas. Los fagocitos tienen receptores de reconocimiento de patrones (PRR) que reconocen patrones m oleculares asociados a microorganismos patógenos (PAMP) endógenos a muchos microbios (comentados más adelante). Los fagocitos tienen también receptores para el Fe de las moléculas de IgG (FcyR ) y para el fragmento C3b del com plem ento, y los utilizan para reconocer e ingerir las dianas revestidas por IgG o C3b. La facilitación de la fagocitosis se denomina opsonización y la IgG y C3b en este papel se denominan opsoninas. Como opsonina, la IgG expande el repertorio del sistema inmunitario capacitando a los fagocitos a que reconozcan los m icroorganism os patógenos, como los virus, que no expresan PAMP alguna. C3b puede unirse espontáneamente a la superficie de m icrobios (por medio de la vía alternativa de la activación del complemento). Sin embargo, la acumulación de C3b en la superficie del microorganismo patógeno se ve muy acelerada cuando los anticuerpos se míen al microbio primero, fijan C lq y activan la cascada del complemento por medio de la vía clásica. Los fagocitos pueden anclarse a sus objetivos revestidos de C3b mediante sus C3bR. Sin embargo, para completar el proceso fagocítico el leucocito necesita recibir un segundo estímulo, que procede de la interacción de sus FcR con el Fe de la IgG unida al microorganismo patógeno o también de los fragmentos de C5a generados por el comple­ mento activado. La señalización a través del FcyR desencadena también un estallido oxidativo que aumenta la capacidad del fagocito para des­ truir el organismo que acaba de ingerir. No hay FcpR en los fagocitos, de modo que la IgM no puede opsonizar de este modo. Sin embargo, una sola molécula de IgM puede activar el complemento a través de la vía clásica, lo que lleva al depósito de muchas moléculas C3b que pueden actuar como opsoninas. La IgA no activa el complemento por la vía clásica de C lq , pero puede proporcionar un sitio para el depósito de C3b y así activar el complemento a través de una vía alternativa20. Hay tres tipos de receptores de IgG: FcyRI (CD64), FcyRII (CD32) y FcyRIII (CD16) (tabla 5-2). De los tres, FcyRI es el que tiene mayor afinidad por IgG y el único que se une a la IgG monomérica. FcyRI se expresa sobre todo en los monocitos y macrófagos y puede ser inducido en los neutrófilos. FcyRII y FcyRIII tienen baja afinidad intrínseca por la IgG monomérica, pero se unen a la IgG en inmunocomplejos. La IgG en complejos sufre un cambio de conformación que aumenta su avidez por el FcR. Además, el efecto aditivo de múltiples FcR interactuando con las moléculas de IgG del inmunocomplejo aumenta la avidez global de la interacción. La señalización a través de FcyRIII en los linfocitos citolíticos naturales (NK) y los monocitos desencadena citotoxicidad celular depen­ diente de anticuerpos (CCDA) y producción de interferón y21. La IgG¡ y la IgG3 interactúan eficazmente con los FcyR, pero no la IgG2 ni la IgG4. Existe mi FcR de IgA (CD89) en monocitos, neutrófilos, macrófagos y quizá eosinófilos, sobre todo en los pulmones22. No hay FcR de IgM y los anticuerpos de estas clases no pueden servir como opsoninas directas parala fagocitosis. Como se argumentará más adelante, FcyRIIB también está presente en los linfocitos B, donde tiene un papel de señalización negativa, para disminuir la producción de anticuerpos cuando la for­ mación de inmunocomplejos indica un exceso relativo de anticuerpo23.

C itotoxicidad celu lar dependiente de anticuerpos La CCDA la llevan a cabo los monocitos/macrófagos, los linfocitos NK y los neutrófilos. La CCDA perm ite a estas células efectoras eliminar

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Capítulo 5 Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias

mastocitos interviene en la hipersensibilidad inmediata o las reacciones alérgicas. La IgE parece desempeñar un papel en la defensa frente a las infecciones parasitarias. Los mastocitos son necesarios para eliminar las infecciones helmínticas intestinales12 y, cuando están infectados, los ratones con déficit de IgE tienen infestaciones más graves por Schis-

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

TABLA 5-2

C aracterísticas de los receptores para el Fe

RECEPTOR

FCyRI

FCyRI IA Y B

FCyRIII

FCaRI

Nombre CD

CD64

CD32

CD64

CD89

Fce RII = CD23

Función efectora

Fagocitosis

Inhibición

CCDA Fagocitosis

Fagocitos pulmonares

Desgranulación

Tipo celular

Monocitos Macrófagos Neutrófiios

Linfocitos B Monocitos Macrófagos Neutrófiios Eosinófiios Plaquetas

Células citolíticas naturales Neutrófiios Macrófagos Eosinófiios Mastocitos

Macrófagos Neutrófiios Eosinófiios

Mastocitos Basófilos

FC e RI y r ii

CCDA, cltotoxlcldad celular dependiente de anticuerpos.

las células diana, como células tumorales, que son demasiado grandes para ser ingeridas. Las perforinas, las granzimas y, en algunos casos, los intermediarios oxidantes se encuentran implicados en esta actividad microbicida. El papel del anticuerpo IgG en la CCDA es el de unirse a FcyR III o FcyRII sobre la célula NK o el monocito e identificar a la célula diana para su destrucción.

C IN É T IC A D E L A PRO D U CCIÓ N D E A N T IC U E R P O S Y D IA G N Ó ST IC O D E L A S IN F E C C IO N E S ______________________________ En el primer encuentro con un antígeno el sistema inmunitario genera una respuesta primaria de anticuerpos que es detectable en 5-7 días (fig. 5-3). Éste es el momento de la respuesta en un laboratorio con aná­ lisis muy sensibles. La cinética aparente de la respuesta de anticuerpos de un paciente estaría influenciada por la sensibilidad del análisis disponible para m edirlos anticuerpos de modo que un análisis más sensible sería capaz de detectar una respuesta antes que otro menos sensible. La res­ puesta de anticuerpos primaria consta de anticuerpos IgM, con una afinidad relativamente baja por el antígeno. En los siguientes días y semanas algunos linfocitos B productores de anticuerpos comienzan a sintetizar anticuerpos que tienen la misma especificidad antigénica, pero de un isotipo IgG, IgA o IgE. Para cambiar entre los isotipos, los linfocitos B deben recibir señales de los linfocitos T colaboradores activados que son típicamente específicos para el mismo antígeno que los linfocitos B. Bajo la influencia de los linfocitos T algunos linfocitos B se convierten también en células memoria. En una exposición posterior al mismo antígeno, los linfocitos B de memoria se dividen rápidamente y comienzan a producir grandes cantidades de anticuerpos en tan sólo 1-2 días. Una cinética más rápida

y cantidades mayores de anticuerpo son los distintivos de una respuesta secundaria de anticuerpos. Las respuestas secundarias son también en gran medida de isotipo IgG, IgA o IgE, en oposición a la IgM. La afinidad promedio de los anticuerpos en una respuesta secundaria es mucho mayor que en la respuesta primaria. A medida que el linfocito B se divide en el centro germinal del ganglio linfático pueden producirse mutaciones puntuales en la región hipervariable del gen que codifica el sitio de unión al antígeno. La supervivencia del linfocito B depende del estímulo antigénico continuo. Los linfocitos B, cuyas mutaciones aumentan su afinidad, tienen mía ventaja de supervivencia competitiva. El efecto neto es la producción de anticuerpos IgG con una afinidad progresivamente mayor por el antígeno inmunizante. Cuanto más antígeno se incorpora y se metaboliza en los com plejos antígeno-anticuerpo, más aumenta la competencia entre los linfocitos B por la estimulación del antígeno. La escasez del estímulo antigénico, junto con otras influencias regu­ ladoras, hace que disminuya la producción de anticuerpos. Sólo persiste un bajo nivel de producción residual de IgG en respuesta al antígeno asociado a las células dendríticas foliculares. Sin embargo, se han for­ mado células de memoria latentes, que permanecen al acecho para la siguiente exposición a este mismo antígeno. Si el antígeno reapareciese estas células de memoria podrían activarse pronto, proliferar y comenzar la producción de anticuerpos. Cuando se ha definido bien el intervalo de exposición al antígeno, como en las vacunas, resulta fácil distinguir entre las respuestas primaria y secundaria. Sin embargo, en el caso de una infección, el antígeno se libera a lo largo de un intervalo prolongado y no existe una clara separación entre las respuestas primaria y secundaria. Sólo se producirá IgM si dones nuevos de linfocitos B que emergen de la médula ósea se encuentran con el antígeno. Por tanto, la presencia de anticuerpos IgM se puede considerar una indicación de una infección activa. Al contrario, una respuesta que sólo sea del isotipo IgG se considera indicativa de mía infección resuelta. Durante las primeras semanas de una infección, los linfocitos B antígeno específicos proliferan y producen cada vez mayores cantidades de anticuerpos. Por tanto, un título creciente de anticuerpos específicos indica asimismo una infección activa. Para comparar los títulos se debe obtener suero en la presentación (suero de fase aguda) y de nuevo 1 o varias semanas después (suero de la fase de convalecencia). Para alcanzarla máxima precisión el suero de fase aguda debe almacenarse en un congelador y enviarse al laboratorio al mismo tiempo que el convaleciente; de esta forma las dos muestras son analizadas a la vez con reactivos idénticos.

M E D ID A D E L O S A N T IC U E R P O S EN E L L A B O R A T O R IO ______________________________ Cuantificación de la inm unoglobulina total 012345678910

012345 Días

FIGURA 5-3 Respuestas inmunitarias primaria y secundaria. Una primera exposición al antígeno estimula la producción de anticuerpos IgM (línea azul), detectables en una semana. Los linfocitos B específicos del antígeno prollferan y algunos se transforman en células memoria. En las siguientes exposiciones al mismo antígeno estas células memoria se activan muy pronto. Los anticuerpos, sobre todo de tipo IgG (linea roja), aparecen a los 2 días y la cantidad de anticuerpo producido es mucho mayor que la observada en la respuesta primarla. La afinidad de los anticuerpos en la respuesta secundarla es también mucho mayor que la de la primarla.

Las cantidades de IgG, IgM e IgA en el suero se pueden medir rápida­ mente en la mayoría de los laboratorios clínicos. Se deben utilizar tablas de referencia específicas por edades en los niños porque las diversas clases de inmunoglobulinas dependen mucho de la edad. Dos tercios de la IgG son del subtipo IgG!, de modo que un déficit de este subtipo será evidente cuando se midan las concentraciones totales de IgG. Sin embargo, los pacientes que carecen de IgG2, IgG3 o IgG4 pueden seguir teniendo unas concentraciones totales de IgG normales, y puede resultar apropiado determinar las subclases de modo individual. Con mucho, la inm unodeficiencia más com ún es la ausencia de IgA, a menudo junto con deficiencia de uno o más subtipos de IgG. Es

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ELISA/RIA para cuantificar los anticuerpos específicos

Tinción directa de los antígenos en tejidos

Electroforesis de las proteínas del suero en las g am m apatías m onoclonales Las respuestas de anticuerpos son típicamente policlonales, lo que sig­ nifica que muchos clones de células B son estimulados, y el conjunto de anticuerpos producidos reconocen numerosos epítopos distintos. Estos anticuerpos tienen diferentes movilidades electroforéticas y produ­ cen mi pico amplio de gammaglobulina en la electroforesis de proteínas. En el m ielom a múltiple, o en otras gammapatías m onoclonales, un único clon de linfocitos B prolifera sin restricciones y produce grandes cantidades de un solo tipo de anticuerpo. Este producto homogéneo, conocido como un anticuerpo monoclonal o proteína M, aparece como un pico con mía sola movilidad electroforética24. Cadenas ligeras de este clon pueden aparecer en la orina en forma de proteínas de Bence Jones.

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M edida de anticuerpos fu n cio n ales

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Cuando los microorganismos infecciosos no pueden cultivarse o iden­ tificarse de forma específica por otro método, el diagnóstico puede depender de la capacidad de demostrar que el paciente está montando una respuesta humoral específica frente al microorganismo sospecho­ so. Ejemplos clínicos frecuentes serían la hepatitis B, la hepatitis A, el virus de Epstein-Barr y el citomegalovirus, en los que es mucho más fácil medir una respuesta de anticuerpos activa que cultivar el virus como forma de diagnóstico. Lina prueba ideal de anticuerpos debe ser cuantitativa de modo que pueda usarse para buscar aumentos de títulos indicativos de una infección activa. Si la prueba puede medir anticuerpos IgM, entonces la presencia de una respuesta IgM puede usarse como identificación de una infección activa. El formato más utilizado es el análisis de inmunoabsorción en fase sólida. El antígeno se inmoviliza en una superficie plástica como una bandeja de microtitulación o en cuentas (fig. 5-4A). Se añade el suero del paciente y se le permite que interactúe con el antígeno. El antígeno inespecífico, no ligado, se desecha con el lavado y se añade un reactivo de detección para medir la cantidad de anticuerpo del paciente unido al antígeno. El reactivo de detección es un anticuerpo contra la inmunoglobulina humana preparado por inmunización de mía oveja, mi conejo, una cabra u otro animal. Cuanta mayor cantidad de anticuerpos del paciente se adhiera al antígeno, más anti-inmunoglobulina humana se unirá a ellos. Los reactivos frente a inmunoglobulinas específicos de clase pueden prepararse inmunizando al animal con un solo isotipo de inmmioglobulina humana (es decir, sólo IgG o IgM) y eliminando los anticuerpos que reaccionan de forma cruzada con antígenos de cadenas ligeras que estarían presentes en otros isotipos. bisándolos es posible determinar si los anticuerpos del paciente son IgM, IgG, IgA o IgE. La anti-inmunoglobulina humana se purifica y conjuga generalmente con mi reactivo para facilitar su detección. En un análisis de inmunoabsorción ligada a enzimas (ELISA) la anti-inmunoglobulina se conjuga con una enzima, como la peroxidasa o la fosfatasa, que convierte un sustrato en un producto luminiscente o coloreado y permite su cuantificación. En un radioinm unoanálisis (RIA) la anti-inm unoglobulina humana se marca con un radioisótopo, y en un análisis de inmunoabsorción ligada a fluorescencia (FLISA) la anti-inmunoglobulina se conjuga con un fluorocromo. Lo ideal es que el análisis incluya una curva estándar preparada con el anticuerpo específico purificado de modo que los resultados puedan informarse en forma de concentraciones reales, no las densidades ópticas ni las cuentas por minuto. Un inmunoanálisis en fase sólida sobre absorbente puede ser específi­ co del isotipo, sensible, cuantitativo y adaptarse para analizar mi número alto de muestras. Su principal inconveniente son los resultados falsos positivos debidos a dos posibles causas. Lo ideal es que sólo los anti­ cuerpos específicos frente al antígeno del suero del paciente se unan al

Análisis en sándwich para cuantificar antígenos

Tinción indirecta de los antígenos en tejidos

Antígeno

À Â

Corte de tejido o superficie de la célula

Anticuerpos humanos específicos frente a antígenos ¿ 0 ^

Anti-lgG hum ana de cabra

Fluorocromo, radioisótopo o enzima

Anti-lg m úrida de cabra

Anticuerpo m úrido específico frente a antígeno (a menudo m onoclonal)

FIGURA 5-4 Estructura de los anticuerpos. A, En un análisis en fase sólida de anticuerpos específicos de los antígenos, el antígeno reviste una superficie, a menudo un pocilio de plástico. La muestra del paciente (p. ej., suero) se incuba con el antígeno y luego se eliminan los anticuerpos no unidos con el lavado. Los anticuerpos del paciente unidos al antígeno se detectan con un anticuerpo contra la ¡nmunoglobulina humana produci­ do por inmunización de otras especies (en este caso una cabra). La antiinmunoglobulina humana de cabra se conjuga con una molécula que le permite ser detectada. Puede tratarse de un radionúclido, un fluorocromo o una enzima que convierte un sustrato añadido en un producto coloreado o luminiscente. ELISA, análisis de inmunoabsorción ligada a enzimas; RIA, radioinmunoanálisis. B, Se puede usar un formato de sándwich para cuan­ tificar antígenos. Un anticuerpo de captura se inmoviliza en el pocilio de plástico. Se añade la fuente del antígeno y después un segundo anticuerpo específico del antígeno para detectar el antígeno unido. El anticuerpo de detección se conjuga con un radionúclido, un fluorocromo o una enzima, como en el análisis anterior. Las dos capas de anticuerpos en el análisis en sándwich deben reconocer diferentes epítopos en el antígeno, o el primer anticuerpo ocupará todos los epítopos y no dejará ninguno para que se una el segundo anticuerpo. C, La tinción directa de los antígenos en el tejido o en las células utiliza anticuerpos específicos de los antígenos (a menudo monoclonales) que han sido purificados y conjugados con una molécula de detección como un radionúclido, un fluorocromo o una enzima. D, La tinción indirecta de los antígenos en los tejidos o las células utiliza un anticuerpo específico del antígeno sin conjugar como primer reactivo. Este anticuerpo se detecta con un segundo anticuerpo (dirigido contra el primero) que se ha conjugado con un radionúclido, un fluorocromo o una enzima. La técnica indirecta a menudo emite una señal más alta que la directa, ya que múltiples anticuerpos secundarios (anti-inmunoglobulina de ratón, en este caso de cabra) se pueden unir a un anticuerpo primario (monoclonal murino en este caso). Sin embargo, la tinción de fondo en la técnica indirecta es también mucho mayor que la observada con la técnica primaria o directa.

antígeno inmovilizado. Sin embargo, anticuerpos inespecíficos se unirán también al pocilio de plástico o las microesferas que contienen el antíge­ no inmovilizado. Estos anticuerpos inespecíficos serán detectados por la anti-inmunoglobulina humana. Estas uniones de fondo se convierten en un problema concreto cuando un paciente tiene concentraciones séricas anormalmente elevadas de inmunoglobulinas, como sucede en algunas infecciones crónicas, por ejemplo el paludismo. Resulta esencial realizar una determinación de fondo en la que el suero del paciente se añade a los pocilios sin antígeno para medir el consumo inespecífico de inmunoglobulina. La segunda causa de falsos positivos se refiere a la naturaleza del antígeno inmovilizado. En muchos análisis el antígeno es el microorganismo patógeno o un homogeneizado relativamente tosco del m icroorganism o y contiene una mezcla com pleja de productos

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Capítulo 5 Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias

apropiada la determinación de la IgA sérica para identificar la mayoría de las deficiencias de IgA. Las deficiencias de la pieza secretoria, de modo que los pacientes tienen IgA sérica pero no IgA secretoria, constituyen un defecto muy raro. La medición de la IgE total no es de utilidad en el diagnóstico de atopia o alergia porque las concentraciones séricas pueden estar normales o sólo un poco elevadas en los pacientes con una enfermedad atópica significativa (p. ej., asma, rinitis alérgica, urticaria). Sin embargo, la IgE en el suero puede estar sorprendentemente elevada en las infecciones parasitarias.

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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biológicos. Es posible que el paciente tenga anticuerpos que reaccionan de forma cruzada con un epítopo presente en la mezcla. Por esta razón, los resultados positivos de los análisis de inmunoabsorción en fase sólida ELISA, como el del virus de la inmuno deficiencia humana (VIH ), deben ser verificados mediante técnicas más específicas de los antígenos, como una inmunotransferencia tipo Western blot.

Inmunotransferencia tipo Western blot La inm unotransferencia tipo Western blot es un análisis inmunoabsorbente en fase sólida en el que los antígenos se distribuyen de forma geográfica por su masa molecular, de modo que es posible determ i­ nar exactam ente qué antígenos están reconociendo los anticuerpos del paciente. Para conseguirlo, la mezcla antigénica se separa, primero, según el tamaño de sus m oléculas, usando una electroforesis en gel de poliacrilamida. Luego los antígenos son transferidos sobre papel de nitrocelulosa. El suero del paciente se incuba con la tira de papel, los anticuerpos no unidos se desechan por el lavado y los unidos se detectan con anti-inm unoglobulina humana radiom arcada o conjugada con enzimas. La anti-inmunoglobulina humana específica de tipo se puede utilizar para determinar el isotipo de los anticuerpos reactivos. Ya que los antígenos se distribuyen según su peso m olecular a lo largo de la tira de papel, se puede identificar el tamaño y, por tanto, la identidad probable del antígeno reconocido por el anticuerpo. La inmunotransferencia tipo Western blot resulta útil para identi­ ficar reacciones falsas positivas causadas por anticuerpos con reacción cruzada que reaccionan con algo no relacionado presente en la mezcla de antígenos. El reconocimiento de tan sólo un antígeno de un microor­ ganismo patógeno dado podría atribuirse a reactividad cruzada al azar, pero es im probable que un paciente tenga anticuerpos de reacción cruzada que reconozcan múltiples antígenos de un patógeno. Es más probable que un paciente así haya quedado expuesto a un microorganis­ mo patógeno o haya sido infectado por él y haya fabricado una respuesta policlonal de anticuerpos. Ésta es la base de la interpretación del análisis de la inmunotransferencia tipo Western blot en la infección por el VIH. Se supone que la reactividad con un único antígeno viral representa reactividad cruzada al azar o una infección muy temprana por el VIH antes de que el paciente haya desarrollado una respuesta policlonal. La reactividad con dos o más antígenos del VIH se interpreta como una respuesta inmunitaria a una infección en marcha por el VIH.

Aglutinación y fijación del complemento La capacidad de los anticuerpos para entrecruzarse y agregar antígenos es la base del análisis de m icrohem aglutinación en relación con los anticuerpos frente a Treponema pallidum (M H A-TP). Los microbios o sus antígenos extraídos se revisten sobre partículas tales como cuen­ tas de látex o eritrocito y después se añade el suero. La aglutinación por anticuerpos específicos es manifiesta en la inspección visual. Los anticuerpos IgM pueden entrecruzarse con dos grandes partículas, pero los anticuerpos IgG pueden ser demasiado pequeños para salvar la distancia. Por tanto, la anti-IgG humana se añade a menudo en un segundo paso como un «reactivo en desarrollo» para aglutinar partículas con IgG del paciente específica. La aglutinación no identifica el isotipo del anticuerpo del paciente. Sin embargo, estos análisis son útiles porque se pueden leer en minutos y sólo requieren unos recursos mínimos de laboratorio. Los resultados se notifican típicamente como el título de anticuerpos, que es la dilución máxima que una muestra puede alcanzar con resultados positivos. Por ejemplo, un título de 1:160 significa que 1 parte del suero se puede mezclar con 159 partes de solución tampón y producir aun así una reac­ ción positiva. Los sueros se analizan, por lo general, en dos diluciones seriadas, y las diferencias en el título entre las muestras no se consideran distintas desde el punto de vista estadístico, a menos que haya una diferencia de la cuarta parte o mayor entre los títulos de las dos muestras. La lisis mediada por complemento o los análisis de fijación del com ­ plemento pueden ser sensibles pero técnicamente exigentes. En estos análisis los eritrocitos se recubren de manera artificial con el antígeno deseado y luego se mezclan con el suero del paciente (como fuente de anticuerpos). Se añade suero de cobaya (como fuente de complemento). Los anticuerpos del paciente que se han unido al antígeno de los eri­ trocitos activan el complemento y lisan los eritrocitos. La ventaja de este análisis es la facilidad de lectura de los resultados, macroscópicamente

visibles. Las limitaciones residen en la necesidad de una fuente de com ­ plemento biológicamente activo que se comporte de modo constante. Los eritrocitos recubiertos de antígeno también son inestables y no se pueden conservar durante mucho tiempo. Como se podría predecir por las capacidades de los distintos isotipos de inmunoglobulina para activar el complemento, este formato es excelente para medir las IgM, moderadamente eficaz para las IgG y carece de utilidad para las IgA.

Inmunofluorescencia e inmunohistoquímica Se pueden identificar los anticuerpos específicos de un paciente con el empleo de técnicas de inmunofluorescencia e inmunohistoquímica. El principio es el mismo que el del ELISA; la única diferencia es que el antígeno esté presente en un corte de tejido histológico o inmovilizado en un portaobjetos. Ejemplos de antígenos utilizados en este formato incluyen los treponemas para buscar anticuerpos contra T. pallidum y células infectadas por virus en busca de anticuerpos específicos frente al virus. El suero del paciente se incuba con el portaobjetos, los anticuerpos no unidos se desechan con el lavado y los anticuerpos reaccionantes se detectan mediante un anticuerpo conjugado con anti-inmunoglobulina humana, como en el análisis de inmunoabsorción en fase sólida. Los anticuerpos conjugados con mi fluorocromo se visualizan con mi micros­ copio de fluorescencia. Los estudios de inmunohistoquímica usan anti­ cuerpos conjugados con una enzima que se deposita como precipitado coloreado o fluorescente en el tejido donde quiera que se exprese el antígeno. El empleo de anti-inmunoglobulina humana selectiva para una dase concreta de inmunoglobulina facilita la identificación del isotipo de los anticuerpos específicos de antígeno del paciente. La interpretación de los hallazgos de inmunohistoquímica e inmunofluorescencia es subjetiva o, en el m ejor de los casos, semicuantitativa, y los resultados informados en una escala de 0-4 + . Aunque no pueden cuantificarse formalmente los anticuerpos, un técnico de laboratorio experimentado podría estimar la cantidad relativa por determinación del título o la dilución que puede alcanzar el suero manteniendo un resultado positivo. Como ya se ha mencionado previamente, no se pue­ den considerar dos muestras estadísticamente distintas a no ser que sus títulos difieran en al menos dos diluciones seriadas. Dado que los análisis se llevan a cabo generalmente con diluciones al doble, un título mayor significativo debería ser de al menos cuatro veces o más. Se deben incluir unos controles apropiados. Como mínim o debe incluirse un control negativo utilizando la anti-inmunoglobulina humana sola (sin añadir el suero del paciente) para evaluar hasta qué punto la anti-inmunoglobulina humana se une al tejido. La señal de fondo puede reducirse utilizando fragmentos L (a b ')2 de anti-inm unoglobulina humana para ev itarla adsorción a los tejidos que expresan LcR. Se prefieren los anticuerpos producidos en cabras o carneros porque tienen una menor afinidad por el LcR humano. También resultaría apropiado realizar un control negativo usando suero humano normal en lugar de suero del paciente para evaluar el consumo inespecífico de inmunoglobulina humana.

Recuento de los linfocitos B productores de anticuerpos: análisis ELISPOT El análisis de inmunoabsorción ligada a enzimas tipo mancha (en inglés

spot) (ELISPOT) está ideado para cuantificar los linfocitos B productores de anticuerpos. También puede modificarse para contar los leucocitos mononucleares productores de citocinas. Para medir la producción de anticuerpos se deja que los linfocitos B se asienten sobre una superficie que ha sido recubierta con anticuerpos frente al isotipo de interés y se cultivan durante varias horas en el lugar. Por ejemplo, para determinar la producción de IgG se recubre la superficie con anti-IgG, que capta las moléculas de IgG a medida que son segregadas por los linfocitos B. Los productos de los linfocitos B segregados y atrapados se identifican por un segundo reactivo anti-inmunoglobulina que ha sido conjugado con mi trazador, igual que en el ELISA. Después del desarrollo se cuentan las manchas. Cada mancha representa mía célula que segregó el producto de interés. Para enumerarlas células productoras de citocinas se reviste la superficie con anticuerpos anticitocínicos, y el reactivo en desarrollo es un segundo anticuerpo marcado frente a la misma citocina. Se ha modificado mi planteamiento similar para su utilización en el citómetro de flujo. Se utiliza antígeno marcado con fluorocromo para contar los linfocitos B con inm unoglobulina de membrana específica frente al antígeno25. Los linfocitos B específicos frente al antígeno también pueden

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identificarse como plasmablastos CD19 + /CD20 — /CD27br/CD38br en la circulación después de la infección o la vacunación.26

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Los análisis descritos anteriormente también pueden ser modificados para detectar antígeno con empleo de antisueros específicos al antígeno. Los anticuerpos monoclonales son reactivos ideales para estos análisis porque son una fuente reproducible de anticuerpos con una especifici­ dad bien estudiada. Ha de reconocerse que estos inmunoanálisis miden antígeno en función de su capacidad para interactuar con anticuerpos específicos y no por su actividad biológica. A menos que el anticuerpo mida un epítopo estructurado, es muy probable que el análisis detecte tanto los antígenos activos como los inactivos (p. ej., desnaturalizados). Los inhibidores solubles pueden no interferir con el inmunoanálisis, pero pueden bloquear la actividad in vivo. Por ejemplo, algunas citocinas tienen inhibidores solubles que bloquean su actividad biológica. Un análisis de inmunoabsorción podría indicar que un suero en concreto contiene cantidades grandes de citocinas, cuando, de hecho, por la presencia del inhibidor había muy poca actividad de citocinas. Los análisis de innmunoabsorción en fase sólida utilizan a menudo un formato de sándwich, en el que un anticuerpo purificado para un antígeno se inmoviliza en mía superficie como mi pocilio de plástico y forma la capa inferior del sándwich (v. fig. 5-4B). Se añade la muestra del paciente que contiene el antígeno y se le permite que reaccione con el anticuerpo inmovilizado. A continuación, se añade más anticuerpo específico del antígeno como capa superior del sándwich. Este segundo anticuerpo detector se conjuga con una radiom arca, una enzim a o un fluorocrom o. Cuando se utilizan anticuerpos m onoclonales los anticuerpos de captura y detección han de reconocer distintos epítopos en el antígeno. De otra forma el anticuerpo de captura reaccionará con todos los epítopos disponibles, sin dejar uno para el segundo anticuerpo. En ocasiones el diagnóstico requiere la identificación de m icroor­ ganismos patógenos en el tejido del paciente. Las técnicas de inmunofluorescencia e inmunohistoquímica se utilizan para localizar antígenos en los tejidos de los pacientes. Por ejemplo, para buscar virus se analizan cortes de tejidos de enfermos con anticuerpos, a menudo anticuerpos monoclonales, que son preparados mediante la inmunización de anima­ les con proteínas virales. Los anticuerpos monoclonales específicos del antígeno se pueden conjugar directamente con fluorocromos o enzimas y utilizarse en una detección directa o de un solo paso (v. fig. 5-4C). De forma alternativa, se añade primero el anticuerpo específico del antígeno, como un anticuerpo monoclonal de ratón, y luego una antiIgG conjugada preparada en otro animal. Éste es un análisis indirecto o en dos pasos (v. fig. 5-4D). Los análisis indirectos a menudo generan una señal más intensa, ya que varios anticuerpos anti-inmunoglobulina murina conjugados se pueden unir a cada inmunoglobulina de ratón. Sin embargo, esta técnica también tiene un mayor trasfondo y los con­ troles negativos apropiados se revelan cruciales para la interpretación del análisis. Las células en suspensión pueden ser teñidas con múltiples especificidades de anticuerpos, cada una marcada con mi fluorocromo diferente y analizadas mediante citom etría de flujo. El citóm etro de flujo cuantifica las células, mide la fluorescencia asociada a cada una y discrimina entre fluorocromos con distintos espectros de emisión. Las muestras de control deben analizarse en paralelo, usando anticuerpos monoclonales que son del mismo isotipo, pero específicos para antígenos irrelevantes, para medir el consumo inespecífico de fondo. Para mejorar el cociente señal/ruido y disminuir la unión inespecífica se pueden blo­ quear la FcR de las células con IgG irrelevante de otra especie y pueden prepararse anticuerpos reactivos como fragmentos F(ab')2 o ambos. La inmunofluorescencia y la inmunohistoquímica se pueden usar asi­ mismo para detectar anticuerpos autorreactivos, que se míen a antígenos en tejidos autólogos. El análisis directo es posible cuando se puede tomar una biopsia del tejido afectado. Los autoanticuerpos del paciente miidos a sus propios tejidos se detectan al añadir anticuerpos conjugados antiinmunoglobulina humana en una prueba directa. Sin embargo, a veces, el tejido afectado no está accesible y la única opción consiste en buscar autoanticuerpos en el suero. Esta técnica indirecta implica la incubación del suero del paciente con el tejido obtenido de muestras quirúrgicas o de autopsias y la utilización de anti-inmunoglobulina humana para detectar los anticuerpos del paciente que se unen.

M A D U R A C IÓ N D E L O S L IN F O C IT O S B Y PRO D U CCIÓ N D E IN M U N O G L O B U LIN A S _________________________ No hay suficiente ADN en el genoma humano para codificar cada una de los millones de especificidades de anticuerpos que puede producir una persona cuando se expone del modo adecuado. Más que codificar cada especificidad de anticuerpos en la secuencia de la línea germinal, los linfocitos B crean la diversidad de anticuerpos mediante una mutación sistemática de los genes que codifican los componentes de la hendidura de unión al antígeno y seleccionando aquéllos con la mayor afinidad por la unión. El proceso de reorganización del ADN usa enzimas exclusivas de los linfocitos, com o RAG1 y RAG2 (de recom bination activating genes [genes activadores de la recombinación]), así como la serie com ­ pleta de las ubicuas enzimas de reparación del ADN, comunes a todas las células. Los linfocitos B comienzan produciendo anticuerpos IgM. Con la estimulación posterior del antígeno y la señalización por los linfocitos T, la progenie de estos linfocitos B cambia a la producción de IgG, IgA o IgE con el mismo sitio de unión al antígeno que la IgM inicial.

Reorganización del ADN y generación de lugares de unión al antígeno d iversos La médula ósea produce alrededor de 109 células pro-B al día. Para convertirse en linfocitos B estos precursores deben sufrir una serie específica de reorganizaciones (fig. 5-5 y tabla 5-3). El primer paso es reorganizar el ADN para formar una cadena pesada p, funcional. Cua­ tro segmentos génicos deben juntarse para constituir una cadena p,: el segmento V o variable, el segmento D o de la diversidad, el segmento J o de la unión y el gen de la cadena pesada [x. Hay 50 segmentos de genes funcionales posibles para V, 27 para D, 6 para J y 1 gen jx. A través de la selección aleatoria de estos segmentos se pueden generar 8.100 (50 X 27 X 6) especificidades distintas de IgM mediante diversidad combinatoria. Uno de los genes D se corta y empalma con uno de los genes J, y el gen DJ resultante se corta y empalma a su vez con uno de los genes V. Debe advertirse la nomenclatura solapada: «V » se usa para designar el segmento del gen V y también el dominio V en el extre­ mo 5' de las cadenas ligera y pesada. La hendidura de unión al antígeno se forma por dom inios V de las cadenas pesada y ligera. Cada uno de estos dominios V tiene tres regiones hipervariables o CDR. Dos de los CDR están codificadas en el

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Capítulo 5 Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias

A n álisis utilizad os para m edir antígenos

M edida de inm unocom plejos Los fagocitos fijados en el tejido hepático y esplénico son los responsa­ bles de elim inar los com plejos antígeno-anticuerpo. Sin embargo, si su capacidad se supera los inmunocom plejos circulan y se depositan en los tejidos a los que se han unido los anticuerpos. Se puede realizar un diagnóstico de las enfermedades mediadas por inmunocomplejos por demostración de los depósitos de inmunocomplejos en los tejidos diana mediante técnicas inmunofluorescentes o inmunohistoquímicas. Una segunda estrategia diagnóstica consiste en medir la cantidad de componentes del complemento, en concreto C3 y C4, en el suero, ya que estas concentraciones se reducirán cuando el com plemento sea activado por los inmunocomplejos. Sin embargo, la interpretación de los resultados puede ser difícil puesto que C3 es un reactivo de fase aguda y su concentración tiende a aumentar en las afecciones inflamatorias. Una tercera estrategia diagnóstica es la búsqueda de inm unocom ­ plejos en el torrente sanguíneo. Se pueden usar varios m étodos27,28. Algunos análisis dependen de la capacidad de los anticuerpos IgG o IgM para fijar C lq. El C lq radiomarcado puede añadirse al suero; mía vez que se hayan precipitado todas las proteínas séricas del mismo tamaño de los inmunocomplejos se cuantifica la cantidad de C lq que coprecipita. Otro tipo de análisis se basa en que los inmunocomplejos circulantes llevan unido C3b. El C3b (y los complejos unidos) se extraen del suero usando anticuerpos inmovilizados al C3b o mediante la estirpe celular Raji, que tiene un receptor abundante y ávido por C3b. La cantidad de inmunoglobulina humana que coprecipita con C3b se utiliza como una estimación de la cantidad de inmunocomplejos presentes. Las diversas estrategias para medir los inmunocomplejos no siempre deparan resultados concordantes, lo que indica que los complejos pue­ den variar en tamaño, composición y conducta biológica entre pacientes o en distintas etapas del proceso de la enfermedad.

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-rn a Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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VDJ con corte — y em palm e a p i

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FIGURA 5-5 Reordenamiento del ADN. El esquema del reordenamlento de los genes de la cadena pesada de ¡nmunoglobullna comienza con el corte y empalme de uno de los segmentos del gen D con uno de los segmentos del gen J. El producto DJ se corta y se empalma con el segmento V y éste con el gen de la cadena p. Las cadenas p y 8 que codifican el ADN están adyacentes la una a la otra y el llnfoclto B puede producir un solo ARNm que abarque ambas. A través de cortes y empalmes alternativos en pasos posteriores a la traducción el llnfoclto B produce IgM e IgD, que se expresan en la superficie del llnfoclto B. El llnfoclto B también produce IgM secretada. Después de que reciba las señales de los llnfocltos T activadas el llnfoclto B puede cambiar la producción de IgM a la de IgG, IgA o IgE. El segmento VDJ se corta y se empalma con los genes de una nueva cadena pesada, con lo que conserva la especificidad de los anticuerpos producidos.

gen V. El tercer CDR lo está en el ADN que abarca la unión entrelazada entre los segmentos V y J. El descuido o la mala posición en el corte y empalme de estos genes producen más variaciones en el sitio de unión del antígeno por la diversidad de la unión. El corte y empalme del ADN requiere el desdoblamiento, y los extremos cortados del ADN no son inmediatam ente unidos de nuevo en el gen siguiente. En su lugar, el final se repliega sobre sí mismo para form ar una horquilla. Antes del corte y empalme se reabre el asa, pero no necesariamente en el m is­ mo sitio. Un cambio en el sitio exacto del corte de apertura produce mayor variabilidad en la secuencia de los genes. Se pueden introducir (o eliminar) nucleótidos adicionales para aumentar más diversidad a la secuencia génica. Estas reorganizaciones del ADN representan mi riesgo para el linfocito B. Se pueden introducir codones de parada de manera inadvertida. En aproximadamente dos tercios de los casos el marco de lectura se desplaza de la secuencia y el gen no sigue codificando una proteína funcional. Antes de continuar el linfocito B debe verificar que el gen VDJ reconfigu­ rado del primer gen codifica un gen funcional de cadena p,. Para evaluar la funcionalidad del gen el linfocito B intenta emparejar la cadena con un sucedáneo de la cadena ligera y expresa el producto en la membrana celular. Se desconoce el modo en que el linfocito B confirma que estas dos proteínas se muestran del modo correcto. No obstante, si se cum ­ plen los criterios exigidos se impide que el gen de la cadena pesada en el otro cromosom a se reorganice mediante un proceso denominado exclusión alélica. Si la cadena p, no se muestra correctamente la célula pro-B intenta reorganizar el alelo de la otra cadena pesada. Una vez lograd a con éxito la reo rg an izació n del lo cu s de la cadena pesada, la célula pro-B se divide y com ienza a reorganizar la cadena ligera (v. tabla 5-3). El proceso de reorganización para las cadenas ligeras es el mismo que para las pesadas, a excepción de que las

1 TABLA 5-3

cadenas ligeras sólo tienen segmentos V, J y de la región constante; care­ cen de segmento D. Sin embargo, las probabilidades de éxito son dos veces mejores para las cadenas ligeras que para las pesadas. Se intentan primero las cadenas K y si no tiene éxito ninguna de las reorganizaciones de la cadena K el linfocito B puede reorganizar las cadenas \. Una vez que ambas cadenas se han reconfigurado con éxito para form ar una IgM de membrana funcional la célula se transform a oficialmente en un linfocito B inmaduro, listo para encontrar el antígeno (v. tabla 5-3).

El siguiente paso consiste en elim inar los linfocitos B que produzcan anticuerpos autorreactivos capaces de lesionar al huésped. Los linfoci­ tos B inmaduros en dicho estadio expresan sólo IgM en su superficie y se localizan en la médula ósea. Los antígenos en este entorno proba­ blemente son antígenos propios o autoantígenos. Si la IgM de superficie del linfocito B se une y reacciona de forma cruzada con un antígeno (autoantígeno), el clon del linfocito B se elimina del repertorio. Los linfocitos B pueden ser inducidos a sufrir apoptosis en un proceso denominado deleción clónica, o pueden transformarse en anérgicos, o sin respuesta al antígeno. Existe un rescate potencial del linfocito B autorreactivo. Si permanecen en el citoplasma cantidades suficientes de la enzima RAG, los linfocitos B autorreactivos pueden intentar reorganizar un nuevo gen de cadena ligera, que podría dar lugar a una nueva IgM que ya no reacciona con los antígenos propios. Este proceso se denomina

edición del receptor.

Estim ulación antigénica: prim era señal A medida que los linfocitos B abandonan la médula ósea comienzan a expresar IgD e IgM en sus membranas. Para producir ambos isotipos a la vez, el linfocito B genera una larga molécula de ARN mensajero (ARNm) que comprende la región V D J reordenada, el gen p, y el gen 8. Mediante el corte y empalme alternativo el linfocito B puede usar este ARNm para producir IgM o IgD. Éste es un proceso muy diferente al empleado para el cambio del isotipo. El cambio de tipos de IgM a IgG, IgA o IgE es irreversible porque el linfocito B corta y empalma la secuencia V D J con un nuevo gen de cadena pesada (y, a o e) y descarta el ADN que ha intervenido (v. fig. 5-5). La producción de IgD constituye un umbral fundamental en la vida de un linfocito B. Antes de este estadio el entrecruzamiento de IgM de superficie con antígeno, que habría sido mi autoantígeno procedente de la médula ósea, llevó a inactivación o muerte. De aquí en adelante la in­ teracción con el antígeno tendrá un efecto estimulador esencial; además, la supervivencia del linfocito B depende ahora de la repetición del estí­ mulo por el antígeno. Los linfocitos B vírgenes que abandonan la médula ósea tienen alrededor de 1 semana para localizar su antígeno correspon­ diente. El 80% de los linfocitos B fracasa en este cometido y muere29. La IgM de la membrana también se denomina receptor (antígeno) del linfocito B (BCR). Cuando interactúa con el antígeno correspondiente la IgM de mem brana se reorganiza en balsas de lípidos en la m em ­ brana del linfocito B. La cola citoplásmica de la IgM no tiene capacidad señalizadora por sí misma. La señalización se lleva a cabo en su lugar por otras dos proteínas citoplásmicas: Iga e Ig(3, que se asocian con la IgM en la balsa lipídica. Su función es muy parecida a la de los correceptores de los linfocitos T, el CD3 y la cadena £. Iga e Ig(3 poseen motivos de activación del inmunorreceptor basados en la tirosina (ITAM). Cuando la IgM sufre reacción cruzada estos ITAM se fosforilan, lo que permite el acoplamiento de la tirosincinasa Syk, que es la equivalente en los linfocitos B de la ZAP-70 en los linfocitos T. Syk y otras tirosincinasas activan la vía de la proteína cinasa activada por mitógeno Ras (MAP) y la vía de la fosfolipasa C específica del fosfatidilinositol, lo que provoca

Estadios del desarrollo del linfo cito B

1

ESTADIO CELULAR

PRO-B

PRE-B

B INMADURA

B MADURA

Reordenación del ADN para las inmunoglobulinas

La cadena fx se reorganiza

Cadena pesada completa; la cadena ligera se reorganiza

Cambio de isotipo, hipermutación somática en el centro germinal

Inmunoglobulina de membrana

Ninguna

Cadena |x con sustituto de cadena ligera

Cadenas pesadas y ligeras completas IgM

Respuesta a la interacción con el antígeno

Ninguna

Ninguna

Edición del receptor o eliminación de clones autorreactivos

La supervivencia depende de la estimulación antigénica

IgM e IgD

lg, ¡nmunoglobullna.

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Los correceptores am plían o suprim en las señales g enerad as por el antígeno Las señales generadas por los antígenos pueden potenciarse por la parti­ cipación de diferentes correceptores de los linfocitos B. El CD21, CD19 y CD81 forman el complejo correceptor de los linfocitos B. CD21, también conocido como receptor 2 del complemento (CR2), se mie a C3d, que es un producto de degradación de C3b que se acumula en la superficie de los microorganismos patógenos cuando se activa el complemento. Mientras el antígeno del microorganismo patógeno interactúa con la IgM, el C3d puede ligarse en forma cruzada al C D 21 en los linfocitos B. Esto pone la cola citoplásmica de CD19 en proxim idad con el BCR, donde puede ser fosforila do por Syk y unido a Iga o Ig(3. El CD19 fosforilado acaba activando la fosfatidilinositol 3 (PI3) cinasa. Las cinasas de la familia Src unidas al CD21 también pueden fosforilar ITAM en Iga e Ig(3. El efecto neto de la participación del correceptor es el aumento de la concentración de moléculas señalizadoras. En un modelo murino la participación del complejo del correceptor, modelado por la unión cruzada de CD21 con los anticuerpos, redujo la cantidad de antígeno necesaria para inducir una respuesta inmunitaria 1.000 veces32. Otros receptores, como FcyRIIB, tienen un efecto opuesto e inhiben la señalización déla IgM de membrana. La cola citoplásmica de FcyRIIB posee un motivo inhibidor del inmunorreceptor basado en la tirosina (ITIM ) que inhibe la actividad de los ITAM. Los ITIM activan una fosfatasa que desfosforila los ITAM e interrumpe la vía señalizadora. Como resultado, cuando los inmunocomplejos que contienen antígeno e IgG in­ teractúan con el linfocito B, la señal potenciadora suministrada por la interacción de IgM de membrana con el antígeno se contrarresta por una señal inhibidora que nace de la interacción de la IgG con FcyR IIB 23. Este papel regulador del FcyRIIB se demostró por la unión cruzada de IgM de membrana con IgG anti-IgM, como sucedáneo del antígeno. La IgG anti-IgM-intacta, que interactuó con IgM de membrana y FcyRIIB, suprimió las respuestas de anticuerpos. El tratamiento con fragmentos de F (a b ')2 de la misma anti-IgM, que se pudo unir en forma cruzada a la IgM de membrana pero no pudo interactuar con FcR, estimuló la producción de anticuerpos33.

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Segundas señ ales e interacción entre los linfocitos T y B

©

Para cambiar la producción de IgM a la de IgG, IgA o IgE los linfoci­ tos B necesitan recibir una señal de los linfocitos T C D 4+colaboradores activados (fig. 5-6). Los lin focitos T activados expresan el ligando CD 40 (C D 40L o C D 154), que se une al CD 40 en los linfocitos B y los activa. El papel crucial de las interacciones C D 40-C D 40L se ilus­ tra m ejor por los defectos observados en personas con deficiencia congènita de CD40L y un trastorno denominado síndrome de hiperIgM (tam bién conocido com o síndrom e de Ornen). Sin C D 40L los linfocitos T no pueden estimular el CD40 en los linfocitos B. Los lin ­ focitos B de los pacientes afectados producen cantidades superiores a lo norm al de IgM, pero son incapaces de cam biar la producción de los otros isotipos o de form ar centros germinales en los ganglios linfáticos. Los factores de supervivencia clave para los lin focitos B son el estimulador del linfocito B (BLyS, también denominado factor activador del lin focito B [B A FF]), la interleucina (IL) 21 y A PRIL (ligando inductor de la proliferación)34. Las moléculas de adhesión, incluidas la molécula de adhesión interce­ lular 1 (ICAM-1 o CD54) y la molécula asociada a la función del linfoci­ to 1 (LFA-1 o C D lla/CD 18), estabilizan los linfocitos B y T como mi par conjugado. Las dos células pueden perm anecer en contacto durante muchas horas, mientras el linfocito T secrete citocinas en dirección polarizada al espacio entre las mismas. Los linfocitos B pueden res­ ponder a numerosas citocinas derivadas de los linfocitos T, entre ellas la interleucina (IL) 2, IL-4, IL-5, IL-6 y el factor de crecimiento trans­ formante (3 (TGF-(3). IL-10 y TGF-(3 hacen que el linfocito B cambie al isotipo IgA, mientras que IL-6 lo induce para que se transforme en una célula plasmática productora de IgA a alto nivel35. IL-4 e IL-5 estimulan el cambio al isotipo IgE.

Señales n.° 1 y 2 del linfocito T

El linfocito B o la APC presentan el péptido antigénico en MHC II: el CD28 es estimulado por la familia B7 (CD80 o CD86) Señal n.° 2 del linfocito B

El CD40 del linfocito B se une al CD40L del linfocito T

El linfocito T secreta citocinas IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, TGF-P

O o o Y Y ■

Linfocito B

Linfocito T CD4+ Célula presentadora de antígeno = célula dendritica o macròfago

=G Y i

IgDm

Y Y

FIGURA 5-6

Receptor para el antígeno del linfocito T

V

IgMm

Antígeno

Péptido antigénico en MHC II

CD 40 CD40L

Los linfocitos B y T necesitan,

Parte superior, La primera señal para los linfocitos B se produce cuando el antígeno reacciona en forma cruzada con las ¡nmunoglobullnas de membrana. SI esto sucede cuando el llnfoclto B Inmaduro expresa tan sólo IgM la señal es Inhibidora. Sin embargo, una vez que el llnfoclto B expresa IgM e IgD la exposición al antígeno es estimuladora. Parte media, Los linfocitos T se activan por el encuentro con las células presentadoras de antígeno (APC), como las células dendritas. Los linfocitos T necesitan reconocer a su péptido antigénico correspondiente, expresado en una molécula de clase II del complejo principal de hlstocompatlbllldad (MHC), y también una señal a través de su receptor CD28. El ligando de CD28 es uno de los miembros de la familia B7 (CD80 o CD86). Las APC estimulan la expresión de sus moléculas B7 cuando encuen­ tran estímulos prolnflamatorlos, como los patrones moleculares asociados a microorganismos patógenos (PAMP) en el antígeno. Esta segunda señal de la APC confirma al llnfoclto T que el antígeno es «peligroso» y que se requiere una respuesta Inmunitaria. Parte inferior, Para cambiar de IgM a otros Isotipos y formar células de memoria los linfocitos B precisan señal de los linfocitos T activados. Estas segundas señales son la Interacción del CD40 en los linfocitos B con el CD40L (C DI 54) en los linfocitos T activados y varias citocinas derivadas de los linfocitos T. IL, Interleucina; TGF, factor de crecimiento transformador. Después de la estimulación por el linfocito T, el linfocito B comienza a dividirse cada 6 o 7 horas y genera varios miles de células hijas. En este punto la naturaleza aumenta las expectativas para la célula B. La célula está condenada a morir por apoptosis a causa de una disminución

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Capítulo 5 Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias

un aumento en el citoplasma de calcio y diacilglicerol (DAG). Por ultimo, se producen los factores de transcripción, como el factor nuclear de los linfocitos T activados (NFAT), el factor nuclear de las células k B (NF k B) y la proteina activadora 1 (A P-1)30,31.

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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del B cl-2 y un aumento del Fas. Los linfocitos B pueden sobrevivir si encuentran un antígeno para interactuar con su inmunoglobulina de superficie, lo que hace que aumente el B cl-X L; si esto no ocurre el linfocito B muere por las vías de apoptosis mediadas por el Fas. Además, el linfocito B cesa la expresión de la IgD de superficie y expresa sólo pequeñas cantidades de IgM. Para potenciar su capacidad de unir antígeno, los linfocitos B sufren hipermutaáones somáticas dentro de segmentos de ADN que codifican las hendiduras de unión a antígeno con el fin de aumentar la afinidad por antígeno. La recombinación del cambio de clase y la hipermutación som ática las inicia la misma enzima: la desaminasa inducida por la activación (A ID ). La AID desamina la citidina del ADN m onocatenario en uracilo, lo que produce desemparejados U:G que se procesan como reparaciones, mutaciones o roturas del ADN bicatenario36. Las linfocitos B pueden introducir una mutación por 103 pares de bases en esta secuencia particular, que es 10 millones superior al índice base de mutaciones para otras células somáticas. Ya que el estímulo continuado por los antígenos es un prerrequisito para la supervivencia, cuando el antígeno escasea, los linfocitos B deben com petir modificando sus lugares de unión al antígeno para generar una secuencia de mayor afinidad por el mismo. Sólo los linfocitos B que fabrican anticuerpos con mayor afinidad de unión serán capaces de com petir por la señal crítica de supervivencia proporcionada por el antígeno. El resultado es que la afinidad media de la respuesta del anticuerpo se hace mayor de forma progresiva. La hiperm utación somática se produce en la región folicular del ganglio linfático o del bazo en los centros germinales37. Los linfocitos B se mueven a través de la zona basal ligera y com piten por el antígeno expresado en las células dendríticas foliculares. Los supervivientes se transform an en células de m em oria y en precursores de células plasm áticas38. Las células plasmáticas pueden producir anticuerpos a un ritmo muy acelerado durante un período de días, o quizá incluso mayor. Otra progenie de los linfocitos B se transform a en células de m em oria y en células plasm áticas que parecen sobrevivir durante años39. Las células de m em oria pueden captar antígenos formando com plejos con el C3d y retenidos en la superficie de las células den­ dríticas foliculares para mantener la estim ulación durante períodos prolongados.

Cóm o los linfocitos B encuentran y activan a los linfocitos T ¿Cómo un linfocito B encuentra, entre un millón, un linfocito T especí­ fico de un péptido del mismo antígeno? Después de que los linfocitos B abandonen la médula circulan por la corriente sanguínea ypasan por los ganglios linfáticos o el bazo en donde pueden encontrar sus antígenos correspondientes ensamblados desde la periferia por las células dendríti­ cas. Las células que no encuentran su antígeno de apareamiento pasan al ganglio siguiente. Los linfocitos B que encuentran un antígeno adecuado comienzan a expresar el receptor de quimiocinas CCR7, que los atrae hacia las quimiocinas producidas por las células del estroma en la zona de linfocitos T40. Los linfocitos T cooperadores foliculares activados que expresan CXCR5 son dirigidos, a su vez, hacia las quimiocinas generadas en la zona de los linfocitos B41. Los linfocitos B pueden aum entar tam bién sus posibilidades de contactar con los linfocitos T específicos del mismo antígeno, al trans­ form arse en células presentadoras de antígeno (A PC ) que activan los linfocitos T. Los linfocitos B interiorizan el antígeno y presentan los péptidos relevantes para activar los linfocitos T necesarios. A diferen­ cia de los m onocitos o las células dendríticas, que capturan antígenos de forma aleatoria, los linfocitos B tienen un mecanismo de captura específico del antígeno, su IgM de membrana. El antígeno capturado por la IgM de membrana es llevado a un com partimento endosómico, degradado en péptidos y mostrado en la superficie celular en las m oléculas de clase II del com plejo principal de histocompatibilidad (M HC) para activar linfocitos T CD4+. Cuando la IgM de membrana se entrecruza con el antígeno, el linfocito B se activa para mostrar aún más antígeno de clase II del MHC, que favorece más todavía su capacidad para ser un A PC para los linfocitos T C D 4+. Como el antígeno fue capturado con la IgM de membrana específica de antígeno, el linfoci­ to B sólo presenta los péptidos adecuados para atraer a los linfocitos T con la especificidad antigénica apropiada. No debe infravalorarse la

im portancia de los linfocitos B com o A PC específicos de antígeno. Las enfermedades mediadas por linfocitos T pueden mejorarse por el anticuerpo monoclonal específico de linfocitos B, rituximab, que parece actuar interfiriendo con la presentación del antígeno por los linfocitos B a los linfocitos T 42. Los linfocitos B producen también IL-10 y TGF-(3 y pueden estar implicados en el desarrollo de linfocitos T reguladores43. Además de su capacidad para seleccionar linfocitos T corregidos por el antígeno, los linfocitos B activados por el antígeno pueden asimismo proporcionar las m oléculas coestim uladoras necesarias, requeridas para activar el receptor CD 28 de los linfocitos T 44. Los linfocitos T precisan dos señales para ser activados. La primera señal viene de su receptor antigénico y la segunda del CD28 y es aportado generalmente por las APC: monocitos, macrófagos, células dendríticas o linfocitos B. El requisito de las dos señales asegura que los linfocitos T no responden a los antígenos propios. Los linfocitos T no tienen posibilidad de dis­ crim inar los antígenos patógenos de los inocuos. Si los linfocitos T fueran capaces de activarse con tan sólo una señal responderían a cada péptido que encajase en sus receptores antigénicos y el huésped estaría abrumado por los procesos inflamatorios. El papel de las APC consiste en decirle al linfocito T si un antígeno particular es «peligroso» y merece una respuesta inmunitaria. Las APC realizan esta función expresando ligandos B7 cada vez que encuentran un peligro. Hay dos miembros homólogos en la familia B7: B7-1 (CD80) y B7-2 (CD86). Las moléculas B7 se unen al CD28 y proporcionan la segunda señal crítica que activa los linfocitos T y los mantiene vivos. Los linfocitos T estimulados por una señal única (es decir, antígeno sin B7) sufren apoptosis. ¿Cómo identifican las APC el peligro? Las APC identifican a los microorganismos patógenos utilizando mi conjunto de receptores deno­ minados receptores de reconocimiento del patrón (PRR). Los PRR se unen a patrones moleculares asociados a microorganismos patógenos (PAMP) como lipopolisacáridos, peptidoglucanos, ácidos lipoteicoicos, m ananos, ADN bacteriano y ARN bicatenario. Cuando los PRR se unen a PAMP, la APC lo reconoce como patógeno y comienza a m os­ trar las moléculas coestimuladoras B7. El entrecruzamiento de la IgM de membrana, las moléculas de dase II del M H C o el CD40 estimula las moléculas B7 en los linfocitos B y las transforma en APC eficaces. Las vacunas de polisacáridos conjugados dependen de la capacidad de los linfocitos B para, como sus propias APC, presentar antígenos a los linfocitos T con un poco de «dar gato por liebre» (fig. 5-7). Las vacunas de polisacáridos no son buenas, ya que no pueden estimular la pro­ ducción de anticuerpos IgG específicos. Los linfocitos B, que producen anticuerpos frente a los polisacáridos, no pueden realizar el cambio de IgM a IgG ni generar células de memoria, pues no existen linfocitos T específicos que proporcionen las segundas señales necesarias. No hay linfocitos T específicos de los polisacáridos porque los linfocitos T están programados para reconocer péptidos (es decir, fragmentos de proteínas) mostrados en las moléculas del MHC. Los polisacáridos no generan péptidos, por lo que no es posible tener linfocitos T específicos de polisacárido. Las vacunas conjugadas están diseñadas para engañar a los linfocitos T específicos de otros antígenos para que ayuden a los linfocitos B específicos de los polisacáridos. Una vacuna conjugada une el antígeno polisacárido a una proteína, como el toxoide tetánico, para la que el huésped tiene ya linfocitos T específicos. Los linfocitos B específicos de los polisacáridos interiorizan el conjugado mediante su IgM de membrana específica de polisacárido. El conjugado es degradado y los péptidos del toxoide tetánico conjugado exhibidos en las moléculas de dase II del M H C del linfocito B. Los linfocitos T específicos de los péptidos del toxoide tetánico se emparejan con este linfocito B específico del polisacárido y le proporcionan la ayuda necesaria para realizar el cambio de isotipo y la formación de células de memoria.

A ntíg eno s ind epend ientes de los linfocitos T Los linfocitos B requieren habitualmente dos señales para convertirse en células productoras de anticuerpos eficientes. La primera señal procede del antígeno y la segunda señal suele proceder de los linfocitos T. Algunos antígenos pueden proporcionar un tipo de segunda señal al linfocito B sin la participación de los linfocitos T. Ejemplos de antígenos independientes de los linfocitos T son los polisacáridos de Haemophilus influenzae tipo b, los peptidoglucanos, la protema A de Staphylococcus y numerosos virus. Los antígenos independientes de T presentan, típicamente, motivos muy

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D ism inución de la producción de anticuerpos

P S T T

B

Linfocito B

T

Linfocito T CD4+

APC

Y =€

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Y

©

Vacuna conjugada: polisacárido (PS) y proteina, como el toxoide tetánico (TT)

Célula presentadora de antígeno, monocito o célula dendrítica

V

Ì Y Y oOOOCQn re y

IgMm Péptido antigénico en MHC II

Y

CD28

B7 (CD80 o CD86) CD40 CD40L Bacteria con recubrim iento de polisacárido IgG secretada

Receptor para el antígeno del linfocito T y CD4

FIGURA 5-7 Vacunas conjugadas. La vacuna conjugada está diseñada para inducir la producción de anticuerpos ¡nmunoglobulina G (IgG) frente a los antígenos pollsacárldos (PS), que por lo general serían Incapaces de Inducir los anticuerpos IgG. Los polisacáridos no generan anticuerpos IgG porque las células presentadoras de antígeno (APC) no pueden degradarlos en péptidos susceptibles de ser presentados en las moléculas de clase II del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) para estimular a los linfocitos T específicos del antígeno. La vacuna consiste en el antígeno PS unido a una proteína antigénica, como el toxoide tetánico (TT), para la que el huésped ha preparado linfocitos T específicos frente al antígeno. Los linfocitos B capaces de producir anticuerpos específicos frente al PS ingieren la vacuna a través de su IgM de membrana específica frente al PS. Los linfocitos B degradan la molécula de la vacuna y presentan los péptidos del TT en sus moléculas de clase II del MHC a un linfocito T CD4+ activado, específico frente al TT. El linfocito T puede ser activado por el linfocito B o por la interacción previa con una célula dendrítica que muestra los péptidos del TT. El linfocito T activado específico frente al TT proporciona a los linfocitos B específicos frente al PS (que muestran péptidos del TT) la colaboración necesaria en forma de Interacciones CD40-CD40L y citocinas. Recibidas las señales necesarias de un linfocito T, el linfocito B específico frente al PS puede cambiara la producción de IgG, así como generar linfocitos memoria duraderos. IgMm, ¡nmunoglobulina M de membrana; IL, ¡nterleucina; TGF, factor de crecimiento transformador.

Una vez que el antígeno es eliminado las respuestas de anticuerpos van declinando. Existen varios mecanismos que desconectan una respuesta de anticuerpos. El secuestro del antígeno priva a los linfocitos B de la señal activa dora que requieren para sobrevivir46. Los inmunocomplejos formados entre el antígeno y el exceso de anticuerpos IgG emiten señales inhibidoras al linfocito B interactuando con FcyRIIB, como se ha des­ crito con anterioridad33. Los anticuerpos antiidiotipo aparecen de forma espontánea durante una respuesta inmunitaria y pueden tener un papel estimulando o inhibiendo las respuestas inmunitarias47. Los anticuerpos antiidiotipo son autoanticuerpos que reaccionan con los epítopos en o cerca del sitio de unión al antígeno del anticuerpo. Al reconocer los epítopos exclusivos de mi clon particular pueden modular los linfocitos B de manera muy selectiva. Los antiidiotipos que interaccionan con IgM de membrana antes de que el linfocito B exprese IgD pueden suprimir la producción de anticuerpos. La disminución de los linfocitos T ayuda también a atemperar la respuesta de anticuerpos. Con una activación persistente los linfocitos T comienzan a expresar Fas y su ligando, FasL. Las interacciones recíprocas entre las células activadas que expresan Fas y FasL conducen a la muerte mutua por apoptosis48. Luego, en la respuesta inmunitaria, los linfocitos T activados comienzan a expresar también antígeno 4 del linfocito T citotóxico (CTLA-4). El CTLA-4 se une a las m oléculas coestim uladoras B7 con mucha mayor afinidad que el CD2849. Mientras el CD28 envía señales estimuladoras para los linfocitos T, el CTLA-4 las manda inhibidoras, de modo que el efecto neto sobre el linfocito T es la supresión de su actividad. Por ultimo, a medida que el antígeno escasea, cada vez menos linfocitos T y B reciben las seña­ les del antígeno necesarias para su activación continua y supervivencia.

Linfocitos B1 Los linfocitos B «habituales» descritos hasta ahora se denominan B2 para distinguirlos de los B l. Estos últimos se localizan sobre todo en los espacios pleural y peritoneal50 y tienen un único marcador de superficie, CD5. Los linfocitos B l parecen regenerarse de forma continua en la periferia antes que en la médula ósea. Sólo producen IgM, lo que indica que no reciben colaboración de los linfocitos T. Sus hendiduras de unión al antígeno se codifican directamente mediante secuencias de líneas celulares germinales sin mayor modificación, y los antígenos que reco­ nocen tienden a ser polisacáridos microbianos y proteínas del huésped desnaturalizadas o degradadas. Los anticuerpos producidos por los linfocitos B l pueden realizar una función de limpieza facilitando la eli­ minación de los desechos celulares y proteínas desnaturalizadas51. Se cree que los linfocitos B son la fuente de muchos anticuerpos «naturales» para

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Capítulo 5 Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias

repetitivos y una estructura flexible. Su estructura repetitiva y armazón flexible les permiten interaccionar con grandes cantidades de moléculas de IgM de membrana que se acumulan en un solo foco y emiten una señal potente para el linfocito B. Muchos antígenos independientes de T son patógenos recubiertos también con C3b, que se degrada a C3d. Éste se entrecruza con el CD21 de las linfocitos B, que comparte una balsa lipídica con la IgM de membrana, lo que amplía las vías señalizadoras al linfocito B. Los linfocitos B activados por los antígenos independientes de T dependen todavía de las citocinas, pero pueden recibirlas de otras fuentes que no sean los linfocitos T, como los macrófagos. Nuevos datos indican que los neutrófilos, estimulados por la IL-10 procedente de las células endoteliales sinusoidales, pueden inducir también el cambio de clase de inmunoglobulina, la hipermutación somática y la produc­ ción de anticuerpos mediante la activación de los linfocitos B del manto por medio de mi mecanismo en el que participa la IL-21 así como BAFF y APRIL, que son dos factores estimuladores del linfocito B inducibles por los receptores tipo Toll (TLR) relacionados con el ligando para la molécula del linfocito T45. Los linfocitos B en la zona marginal del tejido linfático secundario tienden a expresar IgM de m em brana específica frente a antígenos independientes de T. Estos linfocitos B responden a los microorganismos patógenos en la sangre, como las bacterias atrapadas por los macrófagos localizados alrededor de la zona marginal. Ya que no requieren la parti­ cipación de los linfocitos T, los linfocitos B de la zona marginal originan una respuesta seudoinnata de bacteriemia con una rápida liberación de anticuerpos IgM.

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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los antígenos microbianos, en concreto para aquellos que se encuentran en la microbiota intestinal normal. Dichos anticuerpos están presen­ tes en cantidades bajas incluso en personas que no han sido inmunizadas de un modo deliberado. Los animales que han sido criados en ambientes «exentos de microorganismos» tienen cantidades bajas de anticuerpos naturales circulantes que reaccionan con diversos microorganismos comensales, lo que sugiere que los linfocitos B1 pueden ser parte del sistema inmunitario endógeno.

P A T O L O G ÍA M E D IA D A P O R A N T IC U E R P O S _________________________________ C lasificación de las reacciones de Gell y Coom bs Las reacciones de hipersensibilidad son respuestas inmunitarias que causan lesión tisular y, por tanto, morbilidad en el huésped. En algunos casos una respuesta autoinm unitaria aberrante se dirige de manera específica contra los antígenos y las células del huésped. En muchos otros casos una respuesta inmunitaria excesiva frente a un microorganismo infeccioso lesiona las células del huésped que son testigos inocentes. La clasificación de Gell y Coombs divide las reacciones de hipersensibili­ dad en cuatro tipos basados en su mecanismo de acción subyacente52. Los tipos I, II y III están mediados por anticuerpos y se tratarán aquí. Aunque pocas enfermedades se pueden atribuir a un solo tipo de Gell y Coombs, el esquema de clasificación constituye una base útil para la comprensión de los mecanism os patogénicos. Debe señalarse que el término reacción de hipersensibilidad se emplea a menudo, de manera potencialmente paradójica, para describir mecanismos de defensa en realidad beneficiosos para el huésped. Por ejemplo, los granulomas formados en respuesta a los microorganismos tuberculosos ayudan a contener el bacilo y proteger al huésped; sin embargo, se conoce como un mecanismo de hipersensibilidad tipo IV.

Hipersensibilidad de tipo I Las reacciones de tipo I implican la desgranulación de los mastocitos. Los mastocitos contienen depósitos preformados de histamina y heparina. También producen leucotrienos, prostaglandinas, citocinas com o el factor de necrosis tumoral a (TN F-a) y proteasas. La liberación local del contenido de los mastocitos genera pápulas, urticaria y habones. La des­ granulación masiva y simultánea de grandes cantidades de mastocitos en el cuerpo produce anafilaxia, que da lugar a bajada de la presión arterial, extravasación de líquidos a través de las paredes permeables de los vasos y constricción de la musculatura lisa. Los mastocitos pueden ser des­ granulados por entrecruzamiento de los anticuerpos IgE retenidos en el FceR en la superficie del mastocito. También puede llevarse a cabo por antígenos con múltiples epítopos repetitivos o anticuerpos frente a las moléculas de IgE o FceR. Los opiáceos y los contrastes también pueden desgranular los mastocitos sin actuar a través de la IgE o del FceR. Como resultado, las respuestas que desencadenan se denominan reacciones anafilactoides. Los fragmentos de la tercera y quinta proteínas del com ­ plemento (C3a y C5a) pueden asimismo desgranular los mastocitos, y estas moléculas se llaman anafilotoxinas. El clínico que lucha para hacer frente a las reacciones mediadas por IgE frente a sustancias inocuas, como penicilina o ambrosía, recuerda con dificultad que las respuestas de tipo I tienen mi papel beneficioso en la defensa contra los parásitos intestinales.

Hipersensibilidad de tipo II Las reacciones de tipo II conllevan anticuerpos que reaccionan con antígenos en la superficie de las células del huésped. Las células recu­ biertas con antígenos pueden ser lisadas por el complemento activado o fagocitadas por los neutrófilos o los m onocitos-m acrófagos. Los autoanticuerpos pueden reconocer antígenos propios en las células del huésped. Por ejemplo, la anemia hemolítica autoinmunitaria puede deberse a anticuerpos contra antígenos de eritrocitos. Los anticuerpos también pueden dirigirse contra antígenos que se hayan unido a las células del huésped. Por ejemplo, los pacientes con anticuerpos contra penicilina pueden desarrollar anemia hemolítica cuando la penicilina se une a sus eritrocitos.

Origen de los anticuerpos autorreactivos Podría ser de ayuda, en este punto, revisar los mecanismos que impiden el desarrollo de autoinmunidad y exponer cómo se pueden evitar tales

procesos. El sistema inmunitario hace todo lo posible por eliminar los linfocitos B autorreactivos. A comienzos del desarrollo de los linfocitos B son inducidos para sufrir apoptosis o para no responder si se encuentran con antígenos afines. Esta reacción se produce durante la ventana de vulnerabilidad que persiste mientras los linfocitos B inmaduros expresan IgM y antes de que expresen IgD. Tales linfocitos B se encuentran proba­ blemente en la médula ósea, o al principio de la transición a la periferia, y los antígenos que encuentran son probablemente autoantígenos. A medida que los linfocitos B se mueven a la periferia, en donde tienen probabilidad de encontrarse con antígenos extraños, pierden la IgD y el antígeno se convierte en un estímulo activador de por vida. Sin embar­ go, la inducción central de la tolerancia parece ser sólo parcialmente efectiva porque la práctica totalidad de las personas tienen linfocitos B circulantes que pueden ser llevados, in vitro, a producir anticuerpos reactivos frente a autoantígenos. La naturaleza de la señalización del antígeno parece dictar también si un linfocito B se hará sensible o anérgico. Entre los estímulos que tienden a inducir anergia se encuentran los estímulos persistentes, los antígenos oligovalentes, las interacciones de baja afinidad y los inm unocom plejos que pueden interactuar de forma simultánea con los FcyRIIB y que contienen ITIM en el linfocito B. Es importante reconocer que los linfocitos B maduros en los centros germinales sufren hipermutaciones somáticas y generan nuevos sitios de unión a anticuerpos bastante des­ pués de que ya no sean vulnerables a los mecanismos reguladores que se aplican a las células pre-B en la médula ósea. El control de los linfocitos B es imperfecto, de modo que gran parte de la responsabilidad para im pedir las reacciones autoinm unitarias recae en los linfocitos T 53. Al madurar en el timo los linfocitos T son examinados con cuidado en su capacidad para unirse a antígenos autólogos. Un sistema exclusivo permite al epitelio túnico expresar diversas proteínas que por lo general sólo se encuentran en tejidos extratímicos. Así, el linfocito T puede ser evaluado contra un repertorio sorprenden­ temente amplio de antígenos propios mientras se encuentra aún en el timo. Los linfocitos T inmaduros que se unen con gran afinidad a los antígenos autólogos se elim inan m ediante un proceso denominado selección negativa. Tras dejar el timo, los linfocitos T no pueden ser activados por el antígeno correspondiente solo, sino que requieren una segunda señal transmitida por el CD28, habitualmente a partir de las APC. Los linfocitos T que reciben una señal a través de su receptor de antígenos sin acompañarse de una señal desde el CD28 son inducidos a sufrir apoptosis. La señalización desde CD28 la realizan las moléculas B7 coestimuladoras mostradas en las APC. Las APC estimulan la expresión de las m oléculas B7 cuando reconocen señales de peligro o PAMP en el patógeno. Las APC que muestran péptidos de los antígenos del huésped no suelen expresar moléculas B7. Sin embargo, en el curso de una infección, mía APC podría mostrar péptidos propios en el momento de haber sido también estimulada por las citocinas proinflamatorias para expresar las m oléculas B7 coestim uladoras. Por tanto, durante una infección, o en otras afecciones inflamatorias, los linfocitos T, que reconocen péptidos de los antígenos propios, pueden ser activados y, a su vez, proporcionar ayuda a los linfocitos B autorreactivos. Es uno de los mecanismos postulados para dar lugar a respuestas autoinmunes. O tro posible m ecanism o que conduce a la autoinm unidad es el m im etism o molecular, que involucra a los antígenos derivados de microorganismos patógenos, muy parecidos a los antígenos del huésped. Ejemplos de mimetismo molecular son los epítopos de reacción cruzada encontrados en la proteína M de Streptococcus pyogenes y las proteínas en el sarcolema del miocardio54 y los péptidos con reactividad cruzada encontrados en Tripanosoma cruzi y las neuronas humanas55. El primer péptido reconocido como resultado del mimetismo m olecular puede no desencadenar una enfermedad autoinmunitaria, pero las respuestas inmunitarias tienden a expandirse a otros epítopos de la misma protema, en mi proceso denominado propagación del epítopo56. Se piensa que esta propagación del epítopo se produce cuando los linfocitos B producen anticuerpos contra un epítopo de una proteína, captan la proteína a través de sus IgM de membrana y la procesan en péptidos antigénicos. El linfocito B muestra estos péptidos diversos en gran cantidad junto a las señales coestimuladoras, presumiblemente inducidas por un estí­ mulo inflamatorio coexistente. El linfocito B activado, en su papel de APC, activa los linfocitos T que reconocen otros epítopos de la misma proteína. Esto expande el repertorio de células CD4 que están activadas

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con la excepción de la hipergammaglobulinemia D y el síndrome de fiebre periódica hereditario, en el que la sobreproducción de IgD puede desencadenar inflamación crónica70.

Hipersensibilidad de tipo III

IN M U N O D E F IC IE N C IA S _____________________________ D eficiencia de inm unoglobulina A

Las reacciones de hipersensibilidad de tipo III son respuestas inflama­ torias desencadenadas por inmunocomplejos solubles que se depositan en diversos tejidos. Los fagocitos tratan de ingerir los inmunocomplejos unidos a los tejidos. Aunque los tejidos recubiertos con complejos son demasiado grandes para ser ingeridos, los fagocitos lo intentan y en el proceso liberan enzimas proteolíticas lesivas y citocinas proinflamato­ rias. Los inmunocomplejos también pueden activar el complemento, que se deposita en la superficie celular. En general, las células del huésped se protegen de los ataques del complemento con proteínas que bloquean la formación del complejo de ataque a la membrana y aceleran la inac­ tivación de los componentes del complemento. Sin embargo, cuando los inmunocomplejos activan al complemento a través de la vía clásica el huésped puede ser incapaz de producir proteínas inactivadoras a un ritmo suficiente. El sitio de las reacciones de hipersensibilidad de tipo III depende por completo de dónde se han depositado los inmunocomplejos; la especificidad antigénica de los anticuerpos resulta irrele­ vante. Por ejemplo, los complejos de anticuerpos y antígenos de la h e ­ p a titis causan vasculitis si se depositan en las paredes de los vasos sanguíneos y glomerulonefritis si lo hacen en el riñón. Las enfermedades infecciosas están habitualmente asociadas a las reacciones de tipo III de hipersensibilidad porque la infección genera una continua fuente de antígeno que se incorpora a los inmunocomple­ jos58. Cuando hay un exceso de antígeno cada anticuerpo puede unirse a su propio antígeno y los complejos son pequeños. Cuando hay un exceso de anticuerpo el antígeno se recubre de anticuerpos y los com plejos siguen siendo pequeños. Sin embargo, cuando el antígeno y el anticuerpo están presentes en cantidades equivalentes, los anticuerpos reaccionarán de forma cruzada con las moléculas de los antígenos contiguos; este entramado crea un gran inmunocomplejo. Los anticuerpos con baja afinidad liberan el antígeno con rapidez y tienden a formar complejos pequeños, con independencia de su relativa abundancia. Los factores reumatoides son anticuerpos que reaccionan con la IgG humana (autóloga) y constituyen un componente común de los inmu­ nocomplejos. Estos autoanticuerpos que se presentan de forma natural se encuentran en casi todas las personas. Las secuencias que codifican muchos factores reumatoides están en las líneas celulares germinales y se expresan con poca reorganización del ADN59,60. Su conservación en tales secuencias indica que estos anticuerpos pueden tener un papel inmunorregulador o de limpieza61. Las anti-inmunoglobulinas que reaccionan con los epítopos en o cerca del sitio de unión al antígeno pueden emular la señalización de éste y tener efectos positivos o negativos en la produc­ ción de anticuerpos por los linfocitos B62,63. Asimismo, pueden facilitar la eliminación de moléculas de inmunoglobulina degradadas64. En casos de infección crónica o de inflam ación las concentraciones de factor reumatoide pueden llegar a ser bastante elevadas y contribuir de modo significativo a form ar inmunocomplejos que causan lesión tisular. La crioglobulinem ia es una vasculitis desencadenada por com plejos de factores reumatoides e IgG que se depositan de manera preferente en lugares con una temperatura corporal reducida.

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H ipergam m aglobulinem ia Las infecciones crónicas com o el paludismo, la endocarditis65, la tri­ panosomiasis66, el V IH 67 y las infecciones asociadas a la fibrosis quística68 aumentan las concentraciones de inmunoglobulinas circulantes muy por encim a del intervalo normal. Se cree que el m ecanism o es la activación presencial de los linfocitos B, ya que pocos de los anti­ cuerpos producidos son específicos de los antígenos relacionados con el microorganismo infeccioso. El virus de Epstein-Barr también se asocia a cantidades elevadas de inmunoglobulina, ya que el virus infecta y activa una serie amplia de linfocitos B, que entonces producen anticuerpos de diversas especificidades (policlonales)69. Los sueros con cantidades muy elevadas de inm unoglobulina muestran cantidades altas de uniones inespecíficas en los análisis de anticuerpos específicos. Este trasfondo elevado puede generar lecturas falsamente positivas si no se realizan las oportunas sustracciones del trasfondo. Las hipergammaglobulinemias no se relacionan con un proceso patológico definido,

Entre las inmunodeficiencias hereditarias los defectos que implican a los linfocitos B son mucho más frecuentes que los de los linfocitos T o los fagocitos. La inmuno deficiencia hereditaria más frecuente es la deficiencia selectiva de IgA, que afecta a una de cada 300-700 personas. Parecen ser formas hereditarias autosómicas, dominantes y recesivas, con penetrancia incompleta. Muchas personas con deficiencia de IgA son relativamente sanas y asintomáticas y la verdadera prevalencia de esta enfermedad pasó sin ser apreciada hasta que se determinaron sistèmicamente las con cen­ traciones séricas de IgA en los donantes de sangre. Los síntomas pueden ser mínimos por el transporte compensador de las IgM a las secreciones6. Pocas personas con deficiencia de IgA contraen infecciones sinusales o pulmonares recurrentes, atopia, trastornos autoinmunitarios y neoplasias. Sus alergias se dirigen a menudo contra los antígenos de la dieta y se ha propuesto que la atopia se presenta porque son incapaces de bloquear la absorción de antígenos ambientales de las superficies gas­ trointestinales. Las personas con mayor morbilidad tienen a menudo una deficiencia combinada de IgA y uno o más de los subtipos de IgG, en concreto IgG2 o IgG4. Algunas de estas personas llegan a desarrollar un síndrome de inmunodeficiencia variable común. Las personas con deficiencia congènita de IgA tienen un riesgo potencial de presentar reacciones anafilácticas a la IgA en las adminis­ traciones intravenosas de preparados de inmunoglobulinas o de concen­ trados de hematíes sin lavar71. La sustitución con inmunoglobulinas no beneficia a los pacientes con deficiencia de IgA por dos razones. Primera, las preparaciones son IgG y no contienen IgA. Segunda, incluso si la sustitución contuviera IgA, los anticuerpos IgA intravenosos no serían transportados a las secreciones. Sólo los anticuerpos IgA2producidos en el tejido linfoide submucoso son transportados a través de las barreras epiteliales a las secreciones.

A gam m ag lobulinem ias Los niños con deficiencias profundas hereditarias de anticuerpos se mantienen bien hasta los primeros 6-9 meses de vida por los anticuer­ pos m aternos adquiridos a través de la placenta. La semivida de la IgG es de aproximadamente de 3 semanas y no es hasta después de 6 a 9 semividas o aproximadamente 6 meses después del nacim iento, cuando la IgG materna disminuye por debajo de las concentraciones pro tectoras. E ntonces, estos niños com ienzan a con traer in fe cc io ­ nes como sinusitis, otitis media y neumonías. Microorganismos infecciosos muy habituales son: Streptococcus pneumoniae, H. influenzile, m eningococos y especies de M ycoplasma72. Para cuando se diagnostique y trate la etiología subyacente, estos niños pueden haber desarrollado bronquiectasias irreversibles. Son habituales las infecciones intestinales por Salmonella, Shigella, Campylobacter, Giardia y rotavirus73,74. Los síntom as reum atológicos se presentan en el 10-30% de los casos75. Estos niños tienden a desarrollar artritis séptica por bacterias com u­ nes. Asim ism o, pueden desarrollar sinovitis sin m icroorganism os infecciosos y son vulnerables de forma especial a la meningitis crónica por enterovirus, que a menudo resulta m ortal76. La vacunación con microorganismos inactivados se revela inútil porque no pueden pro­ ducir los anticuerpos deseados. Las vacunas vivas se deben evitar, ya que se han producido poliomielitis inducidas por vacunas en pacientes con agammaglobulinemia77. Muchas de las afecciones que afectan a la maduración de los linfoci­ tos B y la producción de anticuerpos están ligadas al cromosoma X. La más grave es la agammaglobulinemia ligada al cromosoma X, produ­ cida por un defecto en una de las cinasas citoplásmicas transductoras de señales en los linfocitos B. La proteina defectuosa es la tirosincinasa de Bruton (Btk) y el trastorno también se denomina agammaglobulinemia de Bruton. Sin Btk los linfocitos B son detenidos en el estadio pre-B y no pueden transformarse en células con expresión de inmunoglobulinas de superficie. Se han descrito muchos tipos de mutaciones de este gen, pero no existe correlación aparente entre una m utación específica y la gravedad de la enfermedad. Los niños afectados tienen menos de

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Capítulo 5 Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias

y les permite ayudar a una serie aún más amplia de linfocitos B57. Con el tiempo este repertorio expandido puede incluir linfocitos T y B autorreactivos, cuya especificidad les lleva a lesionar los tejidos del huésped.

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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100 mg/di de IgG y no presentan IgM o IgA en el suero. Los linfocitos B se encuentran prácticamente ausentes de la médula ósea o la periferia, pero los linfocitos T son normales.

Síndrom e de la hiperinm unog lobulinem ia M El síndrome de hiper-IgM suele estar ligado al cromosoma X, aunque existe una forma que afecta a las niñas. Estos niños tienen las mismas infecciones piógenas recurrentes observadas en niños con agamma­ globulinemia ligada al cromosoma X. Los pacientes con el síndrome de hiper-IgM también son susceptibles a la neumonía por Pneumocystis. Tienen cantidades normales de linfocitos B circulantes, concentraciones bajas de IgG e IgA y concentraciones mayores de lo norm al de IgM. El defecto radica en sus linfocitos T, no en los B. Les falta el ligando CD40 (C D 154), que por lo general se expresa en la superficie de los linfocitos T activados. Sin esta molécula los linfocitos T activados no se pueden unir al CD40 en los linfocitos B e inducir el cambio de isotipo. Por consiguiente, los linfocitos B continúan produciendo IgM, pero no cambian a IgG o IgA y no presentan la afinidad de la maduración característica de una respuesta secundaria. Como se podría predecir, los ganglios linfáticos de estos pacientes están poblados de células, pero no tienen centros germinativos organizados. Su predisposición a la neumonía por Pneumocystis puede reflejar la incapacidad de sus linfocitos T para interactuar con el CD40 de los monocitos y activar su potencial microbicida completo. Estos niños son asimismo propensos a desarrollar anemia hemolítica autoinmunitaria, púrpura trombocitopénica y neutropenia recurrente72.

Inm unodeficiencia va riab le com ún La aparición de la inmunodeficiencia variable común se produce habi­ tualmente entre los 15 y 25 años78,79, sorprendentemente más tarde que en las agammaglobulinemias congénitas. Aunque la aparición tardía indica una etiología adquirida, hay un patrón familiar que respalda mía predisposición genética. Estos pacientes, a menudo aunque no siempre, tienen cantidades norm ales de linfocitos B, que expresan inm unoglobulinas de superficie, pero sólo producen cantidades muy pequeñas de inmunoglobulinas secretadas circulantes80. La causa subyacente no está aún bien definida, pero el defecto puede, en realidad, residir en el linfocito T 81. Los pacientes con inmunodeficiencia variable común tienden a m anifestar síndrom es de m alabsorción y enferm edades autoinmunitarias. Algunos presentan un cuadro sarcoideo82. También tienen un riesgo elevado de neoplasias gastrointestinales y linfomas83. Los familiares de los pacientes con inmunodeficiencia variable común muestran una incidencia mayor de lo norm al de deficiencia de IgA84, trastornos autoinmunitarios y neoplasias malignas85.

D eficiencias de subclases de inm unoglobulina G Las deficiencias de subclases no son una causa frecuente de predis­ posición a la infección. La deficiencia aislada de IgG! conduce a una morbilidad significativa, ya que este subtipo domina la respuesta IgG; sin embargo, este trastorno es raro. Las deficiencias de los subtipos IgG2 se observan a menudo en combinación con defectos de IgG4, IgE o IgA. Los pacientes con deficiencia de IgG2, IgG3 o IgG4 presentan a veces infecciones bacterianas recurrentes86, pero no en general87. Cuando se sospecha una deficiencia de un subtipo de IgG debe verificarse que el enferm o es deficiente en su capacidad para producir anticuerpos funcionales antes de proponer el reemplazo de la inmunoglobulina. Esto se efectúa midiendo las cantidades de anticuerpos antes y después de una vacuna de recuerdo para antígenos tales como difteria o tétanos.

Inm unodeficiencias selectivas Unas pocas inmunodeficiencias afectan sólo a la respuesta a algunos microorganismos patógenos concretos. Las personas con enfermedad linfoproliferativa ligada al sexo (enfermedad de Duncan) son incapaces de generar una respuesta adecuada al virus de Epstein-Barr. Sus linfo­ citos B permanecen infectados con el virus y continúan proliferando. Otro ejemplo de inmunodeficiencia específica respecto a mi microor­ ganismo patógeno se observa en personas a las que les falta el segmento del gen V k A2. Dicho gen está a menudo implicado en la producción de anticuerpos de H. influenzae. Presumiblemente, la secuencia de este

gen V codifica un sitio de unión al antígeno que encaja de manera exacta con los epítopos de esta bacteria. A muchos miembros de la tribu navajo les falta este segmento V y los que no lo tienen son más propensos a las infecciones por H. influenza^.

D efectos com binados de linfocitos T y B Los niños con inmunodeficiencia combinada grave son incapaces de generar linfocitos B o T maduros y se muestran susceptibles a todo tipo de microorganismos patógenos, entre ellos bacterias piógenas, virus, hongos e infecciones oportunistas variadas. El síndrome de W iskottAldrich ligado al cromosom a X se caracteriza por trom bocitopenia, dermatitis eczematoide grave y deficiencia en las respuestas de linfoci­ tos T y B. Los pacientes tienen cantidades normales de linfocitos T y B, pero un defecto en la transducción de señales altera su capacidad para organizar respuestas de anticuerpos dirigidas al antígeno. Las concen­ traciones de IgM e IgG son bajas y las de IgE e IgA elevadas72. Estos niños son vulnerables a las infecciones con S. pneum oniae y H. influenzae y pueden necesitar profilaxis con inmunoglobulinas intravenosas. Los niños con ataxia-telangiectasia tienen defectos en los mecanismos de reparación del ADN que pueden, por último, afectar a los genes de sus inmunoglobulinas. El tratamiento con reposición de inmunoglobulina debe administrarse a niños con defectos demostrables en su capacidad de generar anticuerpos a las vacunas infantiles72,89.

N eoplasias m alig nas Se pueden ver deficiencias de anticuerpos en pacientes con leucemia linfocítica crónica, mieloma múltiple y m acroglobulinem ia de W al­ denstrom 90. Estas deficiencias pueden deberse a la dism inución de linfocitos B y a la supresión de la producción norm al de anticuerpos por elementos celulares del tumor o sus productos91.

U S O S T E R A P É U T IC O S D E L O S A N T IC U E R P O S _____________________________ Inm unización pasiva La inm unización pasiva consiste en la adm inistración de inm unoglobulina preparada a partir de personas de las que se sabe que tienen cantidades elevadas de anticuerpos frente al microorganismo infeccioso en cuestión. Se puede usar en pacientes inmunodeprimidos cuando se duda de su capacidad de generar una respuesta inmunitaria suficiente a la vacunación. Por ejemplo, los receptores de aloinjertos inmunode­ primidos pueden necesitar suero inmune contra citomegalovirus tras una exposición inadvertida a este virus. La inmunización pasiva también se emplea cuando un paciente no puede producir anticuerpos a tiempo para protegerse de la enferm e­ dad. Por ejemplo, Clostridium tetani en una herida contaminada puede generar cantidades letales de toxina mucho antes de que un huésped no vacunado sintetice anticuerpos neutralizadores de la toxina. En tal caso el paciente debe recibir inmunoglobulina antitetánica y también ser vacunado para protegerse frente al tétanos en caso de futuras lesiones. La adm inistración simultánea de anticuerpos (suero hiperinm une) y antígeno (vacuna toxoide) no impide el desarrollo de una respues­ ta inm unitaria adecuada. De hecho, las células dendríticas pueden almacenarlos inmunocomplejos y usarlos para estimularlos linfocitos B durante largos períodos. El paciente, vacunado con anterioridad contra el tétanos, debe tener algunos anticuerpos circulantes contra la toxina y una vacuna de recuerdo con toxoide tetánico desencadenará una res­ puesta secundaria con producción rápida de cantidades adicionales de anticuerpos específicos frente a la toxina. O tra ind icación de la inm unización pasiva es el antídoto en la mordedura de serpiente, que requiere el uso de un antiveneno. No es práctico y, de hecho, puede resultar peligroso inmunizar a voluntarios humanos con el antígeno. Como existen pocas personas que se hayan vuelto inmunes por exposición natural es necesario usar antisueros preparados de animales inmunizados. Los anticuerpos de otras espe­ cies se revelan perfectamente adecuados, pues su papel principal, en este caso, consiste en bloquear la unión de las toxinas a los receptores celulares. La lim itación de las inmunoglobulinas no humanas es que los anticuerpos de otras especies pueden desencadenar una respuesta inmunitaria y una reacción de hipersensibilidad de tipo III, sobre todo con la administración repetida.

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Restitución de inm unoglobulinas intraveno sas

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Los preparados de anticuerpos uniformes y reproducibles se usan tam ­ bién como fármacos terapéuticos in vivo y como reactivos in vitro. Para producir anticuerpos m onodonales un animal, por lo general un ratón o una rata, se inmuniza con el antígeno deseado. Los linfocitos B del animal inmunizado se fusionan con linfocitos B malignos que no pro­ ducen su propia inmunoglobulina con el objetivo de crear un hibridoma que prolifere de manera indefinida y genere IgG a un ritmo elevado. Las células fusionadas se distribuyen una por cada pozo y se les permite proliferar. El sobrenadante se analiza buscando anticuerpos específicos y los clones productores de cantidades altas del anticuerpo deseado se seleccionan y propagan de forma indefinida. El uso terapéutico de los anticuerpos monodonales se está extendien­ do con rapidez. Los anticuerpos monodonales contra los linfocitos T se emplean para suprimir rechazos de injertos100. Los anticuerpos monoclonales contra los linfomas y los antígenos en los tumores sólidos se utilizan com o parte de los regímenes quim ioterapéuticos. Los anti­ cuerpos contra las citocinas o sus receptores se usan para interferir en la actividad de los mediadores proinflamatorios, como T N F -a 101. Un número relativamente bajo de monodonales disponibles actualmente se dirigen contra microorganismos infecciosos. El palivizumab se usa para la prevención de la infección grave por el virus respiratorio sincitial. Los anticuerpos monodonales parecen prometedores para neutralizar toxinas102. Dado su origen múrido, los anticuerpos monodonales se consideran proteínas extrañas y el paciente puede desarrollar de modo ocasional anticuerpos frente a ellos. Una vez que forman complejo con los anti­ cuerpos humanos antirratón los anticuerpos monodonales se eliminan antes, por lo que resultan menos eficaces103. Para evitar esta situación se han desarrollado técnicas con objeto de «humanizar» el anticuerpo monoclonal. Por ejemplo, se puede cortar y empalmar la región variable del anticuerpo múrido con la región constante de un anticuerpo huma­ no. Una tecnología similar se ha utilizado para desarrollar moléculas bifuncionales. Por ejemplo, la Fe de la IgG se fusiona con el CD4 para crear una proteína que pueda ayudar a eliminar el VIH ; se usa el CD4 aminoterminal análogo para unir el VIH y el fragmento Fe para unirse a las células fagocíticas. Los enlaces químicos se han usado asimismo para intentar ampliar las funciones efectoras de la IgG. Se han conjugado toxinas con anticuerpos con la esperanza de que el anticuerpo conduzca a la toxina hasta la célula diana deseada. También se han conjugado radionúclidos con anticuerpos y se han utilizado para localizar células tumorales. Las estrategias para humanizar los anticuerpos monodonales se están volviendo cada vez más eficaces104.

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Capítulo 5 Inmunidad adaptativa: anticuerpos e inmunodeficiencias

Las personas con agammaglobulinemia o hipogam maglobulinem ia necesitan una reposición de por vida de anticuerpos que los protejan ante los diversos microorganismos infecciosos con los que se encontra­ rán en sus actividades cotidianas. Resulta improbable que la restitución de inmunoglobulinas sea necesaria antes de que las concentraciones de IgG caigan por debajo de 200 mg/dl. Incluso con cifras globales bajas de IgG, algunos pacientes pueden producir aún cantidades adecuadas de anticuerpos específicos. Se puede valorar rápidamente mediante las pruebas clínicas disponibles que miden la respuesta a las vacunas como el toxoide tetánico, el conjugado toxoide de H. influenzae tipo b o la h e p atitis B. Los p acien tes con agam m ag lobu linem ia requ ieren 300-400 mg/kg de inmunoglobulina cada 3-4 semanas. Hay disponibles preparados específicamente diseñados para la administración intrave­ nosa. Las inmunoglobulinas intravenosas (IG IV ) no deben contener inmunoglobulina agregada susceptible de actuar como un inmunocomplejo y desencadenar reacciones de hipersensibilidad de tipo III. La vida de las IgG infundidas alcanza los 21 días. Con perfusiones repetidas a intervalos de 3-4 semanas las concentraciones valle aumentan despacio. El objetivo radica en asegurar que las concentraciones no se sitúen por debajo de 700-800 mg/dl. Las infusiones pueden acompañarse de fiebre, escalofríos, mialgias, cefalea y náuseas, pero tienden a ser menos frecuentes tras su repetición89. Hay numerosos preparados de IG IV en la actualidad, y su uso en las inmuno deficiencias humorales primarias ha sido revisado por Schroeder y Dougherty92. Después de que se dem ostrase su éxito en el tratam iento de las enfermedades infecciosas, los clínicos comenzaron a administrar IGIV en procesos inflamatorios y autoinmunitarios de etiología desconocida, pero que se creían de origen infeccioso. Las IG IV son muy eficaces en el tratamiento de la púrpura trombocitopénica idiopàtica y el síndrome de Kawasaki. Sin embargo, las IG IV se están utilizando actualmente en una amplia variedad de trastornos hem atológicos, dermatológicos y neurológicos93. Aún no se entiende cómo las IG IV ejercen sus efectos inmunomoduladores en estas enfermedades, De hecho, representan tal variedad de procesos patogénicos que es probable que las IG IV actúen a través de muchos mecanismos diferentes93,94. Las IG IV deben contener anticuerpos que neutralicen las bacterias, las toxinas o los superantígenos responsables de la enfermedad. Los preparados de IG IV se elaboran con plasma de al menos 1.000 y a veces hasta 100.000 donantes. Por consiguiente, la serie de lugares de unión al antígeno representa sobre todo el repertorio humano completo. En este repertorio puede haber anticuerpos antiidiotipo capaces de inhibir las respuestas autoinmunitarias patológicas en algunos pacientes95. Las infusiones de IG IV también parecen inhibir la producción de citocinas inflamatorias, posi­ blemente por anticuerpos específicos de la citocina96,97. En los casos en que las células del huésped recubiertas de anticuerpo sean atacadas por el sistema inmunitario, la IGIV puede ralentizar el proceso por bloqueo del sistema reticuloendotelial. Como la semivida de la IgG se ve influida por su concentración en el suero, la elevación con la IGIV puede acelerar la elim inación de los autoanticuerpos. Las dosis de IG IV necesarias para la inmunomodulación son cuatro a cinco veces mayores que las usa­

das para el tratamiento restitutivo en las inmunodeficiencias humorales, lo que indica que algunos de los efectos de las IG IV no están mediadas por las funciones efectoras tradicionales de los anticuerpos. La pequeña fracción de IgG que está sializada puede activar a los macrófagos para que se hagan antiinflamatorios93,94. El efecto de las IG IV puede incluso no deberse a los anticuerpos, sino a otras proteínas del suero, de las que sólo hay cantidades mínim as presentes. Por ejemplo, CD4, CD9, las moléculas HLA y las citocinas se hallan en concentraciones bajas98,99.

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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Defensa contra la infección mediada por células Tobías M. Hohl

La principal función del sistema inm unitario en los m am íferos es com batir contra las enfermedades infecciosas. Las respuestas inmunitarias a los antígenos y microbios patógenos se han dividido en las mediadas por células (es decir, inm unidad celular) y las mediadas por anticuerpos (inmunidad humoral). El linfocito T es el principal actor de la inmunidad mediada por células, proporciona especificidad antigénica y orquesta las actividades antimicrobianas de las células que suelen carecer de especificidad antigénica. Los elem entos celulares complementarios en las respuestas inmunitarias mediadas por células son las células dendríticas (DC) que presentan los antígenos a los linfocitos T y proporcionan información contextual, así como los monocitos y macrófagos, que transportan instrucciones proporcionadas por los linfocitos T activados. La especificidad antigénica la confieren los linfocitos T, que tienen receptores del linfocito T (TCR) responsables de la detección de los péptidos derivados de los microorganismos pató­ genos en las células infectadas asociados a las moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (M H C). El prim er encuentro de los linfocitos T vírgenes con antígenos con un microorganismo patógeno da lugar a su activación, proliferación y diferenciación en linfocitos T efectores. Después de eliminar al microorganismo patógeno, los linfo­ citos T efectores se contraen y dan lugar a poblaciones de linfocitos T m em oria a largo plazo. Nuestro conocim iento de las respuestas del linfocito T frente a los m icrobios patógenos y la com plejidad de las respuestas inmunitarias celulares ha aumentado de forma espectacular. La exposición que se muestra en este capítulo se centra en nuestro conocimiento actual de las respuestas de los linfocitos T a los m icroor­ ganismos patógenos.

S U B T IP O S D E L IN F O C IT O S T Y D IV E R S ID A D F E N O T ÍP IC A _____________________ Los linfocitos T de los mamíferos se clasifican generalmente en función de la expresión del TCR y del correceptor. La mayoría de los linfocitos T que se han implicado en la defensa contra enfermedades infecciosas expresan un TCR heterodim érico compuesto de una cadena a y una cadena (31,2. Un subgrupo menor de linfocitos T humanos circulantes expresa mi TCR compuesto de una cadena y y una cadena 8. Los linfo­ citos y8 residen sobre todo en los tejidos mucosos y parecen amplificar las respuestas inflamatorias y ejercer su acción citolítica en las puertas de entrada de los microbios, aunque su defensa contra la infección está peor definida3. Los linfocitos T también se dividen en función de la expresión del correceptor C D 4 o CD8. Los linfocitos C D 4+ y los C D 8+ difieren en cuanto a su función y especificidad, y sus papeles en la defensa contra las enfermedades infecciosas son distintos. Como norma, los linfocitos T organizan la defensa contra los microorganismos, pero no participan directamente en su destrucción. La principal estrategia que emplean los linfocitos T CD4+ para desactivar a los microorganismos consiste en segregar citocinas y quimiocinas que activan a otras células (p. ej., macrófagos, linfocitos B) o reclutar a otras (p. ej., m onocitos y neutrófilos) hacia los focos de infección. La principal estrategia que usan los linfocitos T CD 8+ consiste en segregar proteínas líticas que des­ truyen las células infectadas, lo que priva al microorganismo patógeno de un ambiente adecuado para su replicación y supervivencia a largo plazo. Estas funciones se denominan en conjunto fu n d on es efectoms del linfocito T y se expresan de forma selectiva por los distintos subgrupos de linfocitos T, lo que proporciona una diversidad de mecanismos antimicrobianos1,2,45. En las siguientes secciones se esbozan las diferencias y similitudes entre los subtipos de linfocitos T. © 2016. Elsevier Esp-^^ CT TT

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Linfocitos T CD4+ Los linfocitos T C D 4+ desempeñan un papel central en la respuesta a diversas infecciones microbianas. Tras la infección los linfocitos T C D 4+ indiferenciados pueden diferenciarse en linfocitos T efectores con fenotipos distintos, proceso que está determinado por el contexto inflamatorio inducido por el microorganismo6. Los estudios clásicos de sensibilización de los linfocitos T CD4+ sugirieron que la diferenciación puede dar lugar a linfocitos T h l que producen interferón y (IFN -y), o a los linfocitos que producen interleucina (IL) 47. En los últimos 20 años se han identificado poblaciones de linfocitos T cooperadores (Th, del inglés T helper) y se ha caracterizado su función, lo que ha dado lugar a un modelo de diferenciación de linfocitos T CD4 vírgenes que es más diverso y flexible que lo que se pensó al principio6. En general, las citocinas producidas durante la infección estimulan la expresión de reguladores específicos de la transcripción que determinan las moléculas que expresarán los linfocitos T que responden. La expresión de los reguladores transcripcionales y la secreción de citocinas específicas form an la base de la clasificación de cuatro poblaciones distintas de linfocitos T CD4+ que responden a la infección (fig. 6-1).

Linfocitos Th1 Los linfocitos T h l secretan IFN -y, mía citocina característica que activa a los macrófagos y a las DC, lo que aumenta su capacidad de destruir los microorganismos intracelulares y de presentar los antígenos a los lin focitos T. Los linfocitos T h l tam bién pueden segregar factor de necrosis tumoral (TN F), linfotoxina e IL-2, que contribuyen también a la defensa contra los m icroorganism os6. El estím ulo para que los linfocitos T vírgenes diferencien en linfocitos T h l es la exposición inicial a IFN -y y a IL-12 en el momento de su sensibilización. El origen más temprano de IFN-y pueden ser los linfocitos citolíticos (NK) o los linfo­ citos T memoria inespecíficos, mientras que la fuente de IL-12 durante la sensibilización son las D C del foco de infección. El IFN-y induce la transducción de señales a través de la vía del transductor de señales y activador de la transcripción (STAT) 1 e induce la expresión de T-bet810, un regulador transcripcional que estimula la expresión de IFN-y e inhibe la de IL-4, mía citocina que estimula la diferenciación en Th2. La IL-12 se une al receptor heterodimérico para la IL -12 y envía señales a través de la vía STAT1, amplificando las respuestas T hl y potenciando la producción de IFN -y por los linfocitos T h l que responden11,12. Los linfocitos T h l desempeñan un papel destacado en la defensa contra las infecciones por bacterias intracelulares, com o Salmonella typhimurium o Mycobacterium tuberculosis13. Las pruebas que respaldan esto provienen de amplias series de experimentos con ratones defectivos de IFN -y, T-bet o IL-1214. En los seres humanos con defectos génicos de los receptores para IFN -y, IL-12 o STAT1 la mayor proclividad a las infecciones por cepas de Salmonella y Mycobacterium respalda el papel esencial de los linfocitos T h l en la defensa contra las infecciones bacte­ rianas intracelulares1518. Los linfocitos T h l CD4+ también potencian la defensa contra elprotozoo patógeno intracelular Leishmania m ajor19. En este contexto, la producción por los linfocitos T h l de IFN -y activa a los macrófagos para destruir los parásitos intracelulares.

Linfocitos Th2 Los linfocitos Th2 expresan varias citocinas que influyen en la diferen­ ciación de los linfocitos B y en la producción de anticuerpos, el recluta­ miento de los eosinófilos y la producción de moco. Las citocinas típicas producidas por los linfocitos Th2 son IL-4, IL-5 e IL-13, pero también pueden producir IL-9, IL-10, IL-25 y anfirregulina20. Las respuestas Th2

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P A L A B R A S C L A V E __________________________________ Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

activación del linfocito T; análisis de la función inmunitaria; arquitectura del ganglio linfático; bazo; células dendríticas; células presentadoras de antígeno; citometría de flujo; complejo principal de histocompatibilidad; diferenciación del linfocito T; funciones efectoras del linfocito T; gan­ glios linfáticos; inmunidad celular; macròfago; mem oria del lin foci­ to T; monocito; neutrófilo; procesamiento y presentación del antígeno; receptor del linfocito T; receptores de reconocimiento del patrón; timo; tráfico de linfocitos

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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Citocinas efectoras

IFN-y

11-4, IL-5, IL-13

IL-17A, IL-17F, IL-22

IL-10, IL-35, TGF-(3

11-21 ¿

FIGURA 6-1 Subgrupos de linfocitos T cooperadores. Los linfocitos T CD4+ vírgenes proliferan y se diferencian en diferentes subgrupos de linfocitosT cooperadores (Th) tras la activación del receptor del llnfoclto T por complejos clase II del complejo principal de hlstocompatlbllldad (MHC)/antígeno (Ag) peptídlco afines durante los estados Infecciosos e Inflamatorios. Las señales mediadas por citocinas y STAT dirigen la diferenciación del llnfoclto Th en diferentes subgrupos Th efectores que se mantienen gradas a la expresión de activadores de la transcripción (T-bet, GATA3, RORyt, F0XP3) o represores de la transcripción (BCL6) y secretan diferentes citocinas efectoras. El origen de los linfocitos T cooperadores foliculares (Tfh) sigue siendo discutido; estas células pueden proceder de linfocitos T CD4+ vírgenes o de linfocitos Th que han asumido antes características de linfocitos Th 1, Th2 o Th 17 (flechas punteadas). Están surgiendo pruebas experimentales de que subgrupos de linfocitos Th Individuales muestran plasticidad y pueden convertirse entre sí durante desafíos Infecciosos para facilitar la erradicación de microbios y reducir la lesión tlsular ¡nmunltarla.

se producen cuando los linfocitos T vírgenes se exponen a la IL-4 en el momento de su sensibilización. En el contexto de bajas concentraciones de antígenos los linfocitos T que responden pueden producir IL-421. Tras el estímulo antigénico la IL-4 también puede producirse por los mastocitos en la proximidad de la estimulación de los linfocitos T 22,23. La IL-4 indica a los linfocitos T vírgenes a través de la vía STAT6 para que expresen GATA3, el regulador maestro de la diferenciación Th224, un proceso que puede aumentarse con IL-4 y la activación de GATA3 independientemente de STAT625, todo lo cual dirige la expresión de activadores subsiguientes adicionales. Aunque los linfocitos Th2 son más conocidos por causar o co n ­ tribuir a su desarrollo las enfermedades alérgicas como la dermatitis atópica, la rinitis alérgica y el asma también contribuyen a la defensa contra las infecciones, sobre todo las causadas por helm intos en el tubo digestivo26. En estos contextos el reclutamiento de eosinófilos, la producción de inmunoglobulina E (IgE) y la hipersecreción de moco pueden potenciar la expulsión del parásito, mi concepto respaldado por los estudios múridos de la infección por Nippostrongylus brasiliensis27'222. O tro m ecanism o de defensa mediado por Th2 implica la secreción de anfirregulina, que induce la proliferación de las células epiteliales intestinales y la expulsión de Trichuris muris, un nematodo que infecta a ratones29. Junto a los linfocitos Th2, las células linfocíticas innatas residentes en los tejidos y secretoras de citocinas Th2 constituyen una fuente significativa de IL-13 durante las primeras fases de la infección parasitaria y promueven la expulsión30 32. Las respuestas Th2 aberrantes contra los microorganismos patógenos que requieren IFN -y y respuestas T h l para su control pueden provocar infecciones progresivas y mortalidad. La infección experim ental de ciertas cepas de ratones con Leishmania major , por ejemplo, induce res­ puestas Th2 que dan lugar a la replicación progresiva in vivo de L. major y, en última instancia, a la muerte del huésped33,34. Por el contrario, en cepas de ratones que responden a L. m ajor con respuestas T h l las infecciones se eliminan y los ratones sobreviven. Los mecanismos que determinan si una respuesta de los linfocitos T específica de L. major será T h l o Th2 son com plejos35. En algunas cepas de ratones las res­ puestas Th2 se producen debido a las respuestas de los linfocitos T a

un antígeno dominante denominado LACK (análogo en Leishmania de los receptores para la cinasa C activada)36. Cuando falta la respuesta de los linfocitos T a este antígeno específico, los linfocitos T CD4+ que res­ ponden se diferencian en linfocitos Thl. En el ser humano el tipo de enfermedad asociada a la infección por Mycobacterium leprae también puede relacionarse con la diferenciación en linfocitos T CD4+. La diferenciación T h l se asocia a la lepra tuberculoide, una infección paucibacilar en la que los linfocitos T productores de IFN -y potencian la destrucción bacteriana. La inducción de interferón tipo I y de señales a través de la IL-10 en células inmunitarias innatas durante la lepra puede antagonizar la protección dependiente del IFN -y37. La diferenciación Th2 se asocia a densidades tisulares ele­ vadas de M. leprae y a unas respuestas más intensas, pero ineficaces, de anticuerpos38,39.

Linfocitos Th17 El descubrimiento de los linfocitos T h l7 C D 4+ se debió a una inves­ tigación en modelos múridos de poblaciones de linfocitos T CD4+ que producen enfermedades inflamatorias, como la encefalitis autoinmunitaria experimental40,41. Aunque muchas enfermedades inflamatorias autoinmunitarias se han atribuido a linfocitos T h l, cada vez más pruebas han demostrado que los ratones deficientes en IL-12 e IFN -y, las dos citocinas esenciales para la diferenciación T h l, aún sufrían enferm e­ dades inflamatorias estimuladas por los antígenos. Los linfocitos T h l7 producen IL-17, una citocina que estimula el reclutamiento de células proinflam atorias, com o los neutrófilos42. Los linfocitos T h l7 están implicados en enfermedades inflamatorias múridas, como la encefalitis autoinmunitaria experimental y la enfermedad inflamatoria intestinal, así com o en enferm edades inflam atorias humanas, com o la artritis

reum atoidey la esclerosis múltiple43. La diferenciación de los linfocitos T CD4+vírgenes en linfocitos T h l7 requiere una exposición temprana al factor de crecim iento transfor­ mador (3 (TGF-(3) y a la IL-6 en el momento de la sensibilización, una amplificación dirigida por la IL-21 y mía estabilización dirigida por la IL -2 3 6,44 47,48. La co m b in ació n de un estím u lo fu erte del T C R y la exposición a la IL-6/TGF-(3 induce la expresión del receptor para la

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Linfocitos T reguladores

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A diferencia de los linfocitos T h l, Th2 y T h l7, que proceden de linfoci­ tos T vírgenes durante la estimulación, los linfocitos T reguladores (Treg) pueden provenir del timo como nTreg o pueden inducirse durante la estimulación de los linfocitos T vírgenes, en cuyo caso se denominan iTreg67. Los Treg se identificaron por primera vez como un subgrupo de linfocitos CD4+/CD25+ en ratones sanos y constituían alrededor del 10% de la población de linfocitos T CD4+68. Esta población de linfoci­ tos T tiene la destacable capacidad de evitar la enfermedad intestinal inflamatoria autoinmunitaria cuando se transfieren a ratones suscepti­ bles. Los nTreg y los iTreg colaboran en la supresión de la activación de los linfocitos T autoinmunitarios y median la tolerancia. Un estudio reciente demostró que los nTreg e iTreg inductores de tolerancia con­ tribuyen a expandir el repertorio de TCR implicado en la función del linfocito T regulador69. Tanto el TGF-(3 como la IL-10 se han implicado en este proceso y, dependiendo del órgano, pueden lim itar el desarrollo de la enfermedad inflamatoria. A semejanza de los linfocitos C D 4+ y CD 8 + tradicionales, los nTreg se seleccionan en el timo sobre células epiteliales70. Por otra parte, los iTreg son inducidos en la periferia cuando los linfocitos T vírgenes son estimulados en presencia de TGF-(3, que induce la expresión de FOXP3, un regulador transcripcional que induce la diferenciación en iTreg71. Los nTreg procedentes del timo también expresan FO XP370. El papel esencial de FOXP3 en el desarrollo de los Treg se deduce por la enferm edad humana consistente en disregula­ ción inmunitaria, poliendocrinopatía y enteropatía ligada al crom oso­

ma X (IPEX), una enfermedad muy inflamatoria secundaria a una mu­ tación del gen que codifica a FOXP3 72 74. Los Treg tienen un papel destacado en la defensa contra la infección por microorganismos. Dependiendo del microorganismo patógeno y del tipo de respuesta inflamatoria producida, los Treg pueden tener un papel positivo o negativo. En la infección múrida por L. major, por ejemplo, los Treg en el sitio de la inoculación del parásito evitan su eliminación completa mediada por T h l, lo que perm ite mantener una mem oria de linfocitos T CD4+ a largo plazo75. De forma similar, la eliminación de los Treg durante la infección múrida por herpes simple y el virus res­ piratorio sincitial produjo resultados adversos como consecuencia del reclutamiento temprano desorganizado de células inmunitarias 76 o mi trastorno inmunopatológico ligado a respuestas específicas de linfoci­ tos T CD 8 + específicos frente al virus respiratorio sincitial 11. Por el contrario, durante el paludismo múrido los Treg pueden res­ tringir lo suficiente las respuestas inmunitarias para causar la muerte del huésped y la elim inación de Treg aumenta la supervivencia78. De un modo semejante, la elim inación de Treg en modelos de infección múrida por filarías aumenta considerablemente la eliminación in vivo del parásito79. En la tuberculosis múrida los Treg específicos frente al m icroorganism o patógeno se expanden pronto durante la infección pulmonar y retrasan la llegada de linfocitos T C D 4+ y CD 8 + efectores al pulmón80, aunque son eliminados finalmente en respuesta a señales mediadas por la IL -1281. En los seres humanos se han identificado Treg durante la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), la hepatitis B y la hepatitis C82'84. El número de Treg en las biopsias duo­ denales y hepáticas, pero no en la sangre periférica, aparece aumentado en los pacientes con infección por V IH no tratada o hepatitis cróni­ ca C82,85, lo que indica que los estudios funcionales de los Treg en el ser humano precisarán el análisis de muestras de tejido infectado.

Linfocitos T foliculares cooperadores Los linfocitos T foliculares cooperadores (Tfh) humanos y múridos representan una población de linfocitos T C D 4+ migratorios distin­ tos que regula las respuestas de anticuerpos en los linfocitos B frente a antígenos dependientes del linfocito T en los centros germinales, una zona de linfocitos B especializada dentro de los órganos linfáticos secundarios86,87. Los linfocitos Tfh producen IL-21 y prom ueven el cambio de clase de inmunoglobulina y la maduración de la afinidad. Los linfocitos Tfh se caracterizan por una elevada expresión de los marcadores de superficie proteina de la muerte celular programada 1 (PD-1), coestimulador inducible (ICOS) y el receptor para quimiocinas CXCR5 para las zonas del linfocito B. Las señales dependientes de ICOS regulan la inducción de un represor de la transcripción y del regulador maestro de Tfh, BCL 6 88 90. No queda claro si los linfocitos Tfh surgen directamente de los linfocitos T CD4+ vírgenes o representan un estado distinto de uno o más subgrupos definidos de linfocitos Th. Aunque no es exclusivo de los linfocitos Tfh, los defectos génicos en ICO S-1 llevan a una reducción acentuada de linfocitos Tfh circulantes y en los centros germinales y representan una causa monogènica infrecuente de inmunodeficiencia variable común91.

Plasticidad de los subgrupos de linfocitos T cooperadores El paradigma de los diferentes subgrupos de linfocitos Th CD4 ha sido crucial para entender la inmunidad dependiente de estos linfocitos frente a una gran variedad de microbios patógenos. Una lim itación de este modelo es el reconocimiento de que la expresión de genes del regulador maestro y los patrones de expresión de citocinas no son exclusivos ni duraderos como se propuso en un principio92. Por ejemplo, los linfoci­ tos Th2 productores de IL-4 específicos frente al virus de la coriomeningitis linfocítica múrida cambian a la producción de IFN -y tras la trans­ ferencia adoptiva y el comienzo de la infección en los ratones95. Durante la infección helm íntica puede producirse una conversión in vivo de linfocitos T h l efectores en Th294. De forma análoga, los linfocitos T h l7 pueden volver a ser programados para secretar citocinas T h l mediante la exposición a la IL -1295. Estos datos son compatibles con la idea de que los linfocitos T efectores siguen siendo reactivos a estímulos externos durante la progresión de las infecciones microbianas para optimizar la erradicación microbiana y limitar los trastornos inmunopatológicos. No obstante, está menos claro si los cambios en la producción de citocinas

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

IL-23 y la expresión dependiente de STAT3 del factor de transcripción RO Ryt en los linfocitos T C D 4+ vírgenes49. RO Ryt, junto a R O R a50, promueve la liberación de IL-17A, IL-17F, IL-21 e IL-22. La activación de los linfocitos T h l7 humanos lleva a la expresión de receptores para quim iocinas (es decir, CCR4, C C R 6 ) que facilitan la m igración a las lesiones inflamatorias en las mucosas, en concreto al intestino, el pulmón y la piel51. De este modo, los tejidos mucosos y epiteliales son ricos en íinfocitos Thl7. Los linfocitos T h l7 y las vías transmisoras de señales déla IL-17A yla IL-17F desempeñan un papel destacado en la defensa contra la infección frente a microorganismos, sobre todo contra bacterias extracelulares y contra hongos patógenos. La eliminación de la infección pulmonar múrida por Klebsiella pneum oniae depende de citocinas segregadas por los lin focitos T h l7 , com o la IL -17A y la IL -2 2 52. Am bas citocinas potencian el reclutamiento de neutrófilos en el pulmón al estimular la producción de quim iocinas y la IL-22 estim ula la regeneración de la célula epitelial pulmonar durante la infección. Los pacientes con el sín­ drome de infección recurrente e hipergammaglobulinemia E (síndrome de hiper-IgE, síndrome de Job) tienen mía alteración de la diferenciación de los linfocitos T h l7 55. Este defecto se debe a mutaciones de STAT3, una molécula señal que es esencial para el desarrollo de los linfocitos T h l7 y explica el mayor riesgo de infecciones pulmonares, candidiasis mucocutáneas e infecciones estafilocócicas. La proclividad mendeliana a la candidiasis mucocutànea crónica y la dermatofitosis está ligada a componentes délas vías transmisoras de señales dela IL-17A yla IL-17F y subraya la importancia de estas citocinas derivadas del linfocito T h l7 en la defensa contra las infecciones micóticas de las mucosas54'58. Entre los factores microbianos que promueven la diferenciación de los lin focitos T h l7 está el adyuvante com pleto de Freud derivado de M. tuberculosis, en concreto los componentes dimicolato de trehalosa (es decir, factor de cordón) y el peptidoglucano liofilizado que actúan de forma sinèrgica para recapitularla actividad adyuvante promotora de T h l7 de la micobacteria59,60. Los componentes de la pared celular micótica (3-glucano and a-m anano también activan el receptor lectina tipo C que envía señales a través de la vía de la dectina l 61 y los heterodímeros dectina 2/dectina 362,65, respectivamente, y estimulan las señales depen­ dientes de CARD9 en las DC que potencian la diferenciación T h l7 en los ratones y los seres humanos64,65. Los seres humanos con mutaciones autosómicas recesivas que afectan a la función de la dectina 1 y CARD9 son proclives a las infecciones mucosas por cándidas61,65. En el intes­ tino, la colonización de ratones sin gérmenes por bacterias filamento­ sas segmentadas comensales es suficiente para inducir la aparición de linfocitos T h l7 en la lámina propia66, lo que indica que los microbios comensales intestinales pueden estimular la protección mucosa mediada por T h l7 frente a microbios patógenos.

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

y la plasticidad en los fenotipos del linfocito Th efector representan un mecanismo importante para controlar la infección microbiana in vivo.

Respuestas in vivo de los linfocitos T CD4+ a la infección por microorganismos: lecciones aprendidas de los modelos múridos Varios estudios extensos, utilizando sobre todo modelos múridos, han caracterizado las respuestas in vivo de los linfocitos T CD4+ a la infección por microorganismos. La sensibilización de los linfocitos T vírgenes se produce generalmente en los ganglios linfáticos que son zonas de drenaje de la infección y, probablemente, de forma escalonada, mediante interacciones con distintas células presentadoras de anticuerpos que contribuyen al fenotipo de la respuesta de linfocitos T CD4+ efectores96. Los estudios de la sensibilización y desplazamiento in vivo de linfocitos C D 4+ se han facilitado gracias al desarrollo de ratones en los que la especificidad de linfocitos T se modifica por la expresión de TCR con­ cretos. La transferencia adoptiva de linfocitos T de una especificidad definida (p. ej., a S. typhimurium, M. tuberculosis, Aspergillusfumigatus 0 virus de la gripe) a ratones receptores sanos, seguida de una infec­ ción, ha perm itido a los investigadores determ inar la cinética de la activación de los linfocitos T C D 4+ y medir el desplazamiento desde los sitios de estimulación de los linfocitos T a los focos de infección. La estimulación de los linfocitos T CD4+ después de la infección con virus de la gripe, por ejemplo, es muy rápida y se acompaña de la diferen­ ciación en linfocitos T h l97. A lo largo de líneas similares, la infección con A. fum igatus o Blastomyces dermatitidis produce una activación rápida de linfocitos T CD4+ in diferenciados específicos frente al hongo en los ganglios linfáticos que drenan el pulmón, seguido por su des­ plazamiento al parénquima pulmonar98,99. Resulta interesante observar que la diferenciación completa de los linfocitos T CD4+ específicos frente al hongo no se produce hasta que los linfocitos T CD4+llegan al pulmón. A diferencia de estas infecciones, los linfocitos T CD4+ que responden a la infección por M. tuberculosis inhalado no se activan hasta al menos 1 semana después de la infección 100 102 ni alcanzan el pulmón hasta 8 - 1 2 días después de la misma. Las diferencias en la cinética del transporte del antígeno a los ganglios linfáticos de drenaje y la acción de las poblaciones de linfocitos T C D 4+ reguladores pueden ser responsables de estos hallazgos. La transferencia adoptiva de linfocitos T h l CD4+ específicos frente a M. tuberculosis antes de la infección puede proporcionar una inmunidad sustancial, pero, curiosamente, no hasta que la infección ha progresado durante alrededor de 1 semana102,103.

Linfocitos CD8+ A diferencia de los linfocitos T CD4+, que pueden diferenciarse según líneas distintas, los linfocitos T CD 8 + indiferenciados suelen diferenciar­ se en linfocitos T citolíticos (CTL)5. La principal función efectora de los linfocitos T CD 8 + es la lisis de las células infectadas por microorganismos patógenos, un proceso desencadenado por la presentación dependiente del M H C de la clase I de antígenos microbianos. Esta función es eficaz sobre todo para la defensa contra las infecciones víricas, en las que la lisis de las células del huésped infectadas evita replicaciones virales adi­ cionales104. El mecanismo citolítico más rápido implica la liberación de granulos de perforina por linfocitos T CD 8 + activados por antígeno. La perforina lisa la membrana de la célula diana y permite a las granzimas, liberadas también por los CTL, entrar en la célula diana e iniciar la vía apoptótica105. Además de la lisis mediada por perforina/granzima, los linfocitos T CD 8 + también pueden mediar la muerte de la célula diana mediante la expresión del ligando Fas, con la unión de Fas a la superficie de la célula diana, lo que provoca la muerte mediada por Fas. La citólisis mediada por los linfocitos T C D 8 + suele dirigirse contra la célula huésped y no contra el microorganismo. Sin embargo, algunos estudios han demostrado que los linfocitos T humanos producen una proteina citolítica denominada granulolisina que puede destruir directamente las bacterias, incluida M. tuberculosis106. La granulolisina se produce por los linfocitos T y se ha implicado en la defensa contra M. Leprae107. En la mayoría de las infecciones los linfocitos T CD 8 + segregan IFN-y y TNF, que potencian la destrucción de los microorganismos mediada por macrófagos y neutrófilos. Además de las citocinas, los linfocitos T CD 8 +producen quimiocinas, como RANTES (regulado porla activación y expresado y secretado por los linfocitos T normales) y las proteínas inflamatorias del macròfago l a y 1(3. La secreción de quimiocina por

los linfocitos T contribuye al reclutamiento de células inflamatorias a los focos de infección. Se ha señalado que la expresión de estas quimiocinas por los linfocitos T CD 8 + reduce la infectividad del V IH 108. Los estudios realizados en modelos animales han ofrecido el cua­ dro más claro de las respuestas de los linfocitos T específicas frente a microorganismos patógenos. Las respuestas de los linfocitos T CD 8 + se inducen deprisa después de la infección por virus, como el virus de la gripe y el virus de la coriomeningitis linfocítica, y por bacterias, como Listeria monocytogenes 109,110. Los linfocitos T específicos de patógenos son detectables 5 días después de la infección y se expanden con rapidez hasta frecuencias máximas unos 8 días tras la infección. Los estudios en los que se han usado linfocitos T transferidos de forma adoptiva de una especificidad definida y marcados con un colorante fluorescente han mostrado que los linfocitos T específicos de antígeno experimentan una proliferación rápida durante esta fase de la respuesta inmunitaria, dividiéndose a una frecuencia de alrededor de una vez cada 6 horas111,112. En unos pocos días la frecuencia de los linfocitos T específicos de antí­ geno puede aumentar de 1/100.000 linfocitos T CD 8 + a 1/2 de dichos linfocitos en algunas infecciones víricas. Durante la respuesta inmunitaria temprana se produce una fa se de expansión rápida de linfocitos T CD 8 + específicos frente al antígeno y en este proceso participa un cambio metabòlico desde la fosforilación oxidativa a la glucólisis anaeróbica con el fin de cubrir las demandas de síntesis de ácidos nucleicos, proteínas y lípidos113. Además, algunos receptores para citocinas, como el receptor para la IL-7, que transmite señales homeostáticas a los linfocitos T vírgenes, se expresan menos, m ientras que otros receptores, com o el receptor para la IL-2 de alta afinidad, aumentan su expresión114. Los linfocitos T que responden a la estimulación inicial son programados y experimentan proliferación y diferenciación con independencia de los encuentros subsiguientes con antígenos o con la inflamación asociada a la infección115,116. Aunque la inflamación innata y la estimulación de los linfocitos T son procesos interconectados, cuando los linfocitos T son estimulados siguen mía vía bastante independiente de la inflamación. Cuando los linfocitos T CD 8 + completan la fase de expansión, la frecuencia de los linfocitos T CD 8 + es­ pecíficos del patógeno disminuye y, al final, da origen a mía población de linfocitos T memoria residual. A semejanza de la fase de expansión, la fa s e de contracción de las respuestas de los lin focitos T C D 8 + es independiente del antígeno y de la inflam ación117. La caracterización de la expresión gènica por los linfocitos T CD 8 + durante una respues­ ta inmunitaria a la infección indica que las moléculas asociadas con la supervivencia celular, sobre todo BCL2, se regulan de un modo que dejan a los linfocitos T efectores vulnerables a la apoptosis118. La reducción de la expresión de BCL2 y el aumento de la expresión de Fas en la superficie celular potencian la muerte de los linfocitos T C D 8 + y contribuyen a la con tracció n de las poblaciones de lin focitos T específicas frente al antígeno. Estudios más recientes demostraron que la supervivencia de los linfocitos T refleja el equilibrio de Bim, una molécula proapoptósica, y de la proteina BCL2 antiapoptótica119. Por ejemplo, la proteina relacionada con el receptor para TN F inducida por glucocorticoides (G ITR), un miembro de la familia de receptores para el TNF expresado en los linfocitos T CD 8 +, proporciona una señal antiapoptósica que promueve la expansión del linfocito T CD 8 + durante la gripe aguda120.

M em oria de linfocitos T Un rasgo típico de la respuesta adaptativa de los linfocitos T es la capaci­ dad de recordar el antígeno121'122. Los linfocitos T con especificidad frente a mi microorganismo patógeno concreto pueden persistir en el huésped durante muchos años después de que dicho patógeno se haya eliminado. Los linfocitos T CD 8 +pueden persistir sin volver a exponerse al antígeno, tanto a partir de fuentes exógenas como de depósitos antigénicos que podrían persistir tras la resolución de la infección primaria. Mientras que los linfocitos T vírgenes dependen de la presencia de moléculas del M H C para su supervivencia a largo plazo, los linfocitos T memoria sobreviven y experimentan una proliferación homeostática en ausencia de cualquier molécula del M H C 123. De este modo, el mantenimiento in vivo de linfocitos T vírgenes y memoria es básicamente distinto. Un solo linfocito T CD 8 + virgen puede dar lugar a poblaciones de linfocitos T efectores y memoria en una amplia variedad de modelos de infección124,125, lo que indica que las decisiones en cuanto al destino

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de convertirse en linfocito memoria son independientes del antígeno sensibilizado, de la célula presentadora de antígeno y del momento de sensibilización del linfocito T CD 8 +. Las respuestas transcripcionales globales que gobiernan la form ación de la mem oria en el linfocito T CD 8 + parecen conservarse en el contexto de la infección sistèmica por el virus de la coriomeningitis linfocítica y por Listeria monocytogenes, a pesar de las diferencias en las respuestas inflamatorias inducidas por los virus y bacterias patógenas126. En el caso de los linfocitos T C D 8 +, el tamaño del com partim ento de m em oria parece expandirse con la experiencia inmunitaria127. Durante las primeras fases de la respuesta inmunitaria frente a micro­ bios patógenos, un subgrupo de linfocitos T mantiene la capacidad de sufrir una proliferación más axtensa128. La expresión del receptor para la IL-7 marca a los linfocitos T CD 8 + que dan lugar a linfocitos T memoria a largo plazo 129 aunque la expresión forzada de este receptor no promue­ ve la form ación de la m em oria130,131. Los linfocitos T C D 8 + memoria específicos frente a un virus patógeno disminuyen de frecuencia cuando falta IL-15 o si no expresan el receptor de IL -15132'134. Las poblaciones de linfocitos T CD4+muestran mía dependencia similar de las señales de la IL-7 y la IL -1 5 135. A pesar de estas sim ilitudes, las p oblaciones de linfocitos T CD 8 + de memoria antivíricas suelen persistir en cifras relativamente constantes con el tiempo, mientras que los linfocitos T CD4+ memoria específicos frente a los virus reducen de frecuencia136. La persistencia del antígeno es necesaria para mantener durante mucho tiempo a los linfocitos T CD4+ memoria específicos frente a L. major75. Se han propuesto varios modelos de producción de linfocitos T memoria, como la idea de que estos linfocitos se distinguen a sí mismos con rapidez de los linfocitos T efectores convencionales durante la res­ puesta inmunitaria prim aria137. Sin embargo, la mayoría de los datos respaldan un modelo alternativo en el que los linfocitos T vírgenes que se diferencian en linfocitos T efectores se diferencian después en linfocitos T m em oria118. En apoyo de esta idea, la pérdida de señales procedentes de citocinas a través de IL-21, IL-10 y STAT3 rompió la form ación de linfocitos T C D 8 + mem oria específicos frente a virus mientras conservaba los estados de diferenciación efectores terminales CD 8 +138. La comparación del repertorio de TCR de linfocitos T efectores y memoria específicos frente al microorganismo patógeno indicó que ambas poblaciones comparten un ancestro com ún139. Los linfocitos T memoria parecen haber expresado genes que codifican proteínas efectoras, lo que apoya aún más la idea de que los linfocitos T memoria derivan de linfocitos T efectores140. La interacción entre los linfocitos T C D 4+ y los C D 8 + durante las respuestas inm unitarias a la infección también se ha investigado. La sensibilización de los linfocitos T C D 8 + depende de la ayuda de los linfocitos T CD4+ después de la inmunización en ausencia de inflama­ ción. Los linfocitos T CD4+ pueden ayudar mediante dos mecanismos. En prim er lugar, pueden activar a las D C presentadoras de antígeno m ediante interacciones CD40/CD40L aumentando la expresión de moléculas coestimuladoras en la superficie de las células presentadoras de antígeno141'143. En condiciones de sensibilización asociadas con una mayor inflamación innata, la estimulación y expansión de los linfocitos T CD 8 + pueden producirse sin ayuda de linfocitos T CD4+. Sin embargo, las respuestas de memoria a largo plazo de los linfocitos T CD 8 + estimu­ lados sin linfocitos T CD4+ están reducidas144. Varios estudios indican que la memoria de los linfocitos T CD 8 + se programa durante el proceso de estimulación por estímulos mediados por linfocitos T CD4+ distintos a los estím ulos requeridos para la proliferación y diferenciación en efectores144'146. Un estudio reciente demostró que la activación con IL-2 de los linfocitos T CD 8 + durante la estimulación tiene efectos a largo plazo sobre su supervivencia147, lo que modifica el antiguo concepto de que los linfocitos T CD4+producen IL-2 para potenciar la proliferación y diferenciación de linfocitos T C D 8 +. La generación y el mantenimiento de una memoria de linfocitos T CD 8 + después de la infección por microorganismos se ven influidos por la cronicidad de la infección. De este modo, las infecciones que persisten acaban produciendo poblaciones de linfocitos T C D 8 + que pierden sus funciones efectoras en un proceso denominado agotamiento, un proceso que puede dirigir la presentación mantenida del antígeno148'150. Los estudios realizados en ratones infectados con una cepa del virus de la coriom eningitis linfocítica que provoca una infección crónica demostraron que los linfocitos T CD 8 + agotados expresaban PD-1, una

proteína de superficie que transmite una señal inhibidora a las células proliferantes. El bloqueo de las señales de PD-1 con un anticuerpo específico rescató a los linfocitos T agotados y les perm itió volver a expresar las funciones efectoras151. Los estudios realizados con pacientes que tenían una infección persistente por V IH también demostraron la expresión de PD-1 en los linfocitos T CD 8 + agotados, lo que se ha asociado a la progresión de la enfermedad152. No se sabe si el bloqueo de PD-1 en pacientes infectados por el V IH puede revertir el agotamiento de los linfocitos T CD 8 +. La caracterización detallada de los linfocitos T memoria ha revelado que pueden diferir respecto a la expresión de superficie de los m arca­ dores de activación. Este descubrimiento ha llevado a dividir a estos linfocitos en dos poblaciones: efectores y centrales122,153. La primera población expresa bajos niveles de CD62L y CCR7, expresa activamente funciones efectoras (p. ej., síntesis de citocinas y actividad citolítica) y se desplaza a los tejidos linfáticos periféricos en lugar de a los secundarios. Estudios recientes indican que las poblaciones de linfocitos memoria efectoras son heterogéneas y abarcan linfocitos T memoria residentes en los tejidos dentro del intestino, la piel y otros tejidos mucosos con mínimo recambio154,155. Por ejemplo, los linfocitos T CD 8 o¿o¿+persisten en la mucosa genital humana en la unión dermoepidérmica, el lugar de liberación neuronal del virus del herpes simple tipo 2 , y son cruciales para contener episodios de reactivación vírica156. Los linfocitos T memo­ ria centrales expresan niveles elevados de CD62L y CCR7, no expresan activamente funciones efectoras y se desplazan preferentemente a los tejidos linfáticos secundarios. Se ha propuesto que estas dos poblaciones de linfocitos T mem oria desempeñan papeles distintos a la hora de proporcionar inmunidad protectora. Los linfocitos T memoria efectores están presentes en los tejidos y están listos para interactuar con el pató­ geno si se produce una infección. Se cree que los linfocitos T memoria centrales proporcionan una fuente de linfocitos memoria efectores y, aunque sería previsible que necesitasen más tiempo para su activación, pueden intervenir en la inmunidad protectora.

Linfocitos NKT y linfocitos T con una respuesta del TCR restringida Como ya se ha descrito, las poblaciones de linfocitos T tienen distintos TCR que determinan la especificidad de unión al antígeno. Un pequeño subgrupo de linfocitos T, denominados por lo general linfocitos T citolíticos espontáneos (linfocitos NKT), expresan mi repertorio limitado de TCR que incluye una única cadena a del TCR (V a 14) y un número limitado de cadenas V(3. Además del TCR, estos linfocitos también expresan marcadores de linfocitos citolíticos y son CD4+ o doblemente negativos (C D 47C D 8 “). Los linfocitos NKT son especialmente interesantes porque responden a antígenos glucolipídicos sintéticos (a-galactosil ceramida), bacterianos 157,158 y m icóticos 159 presentados en CD ld. Además, la activación del linfocitos N KT puede deberse a citocinas, com o se ha observado en el contexto de las infecciones víricas160. Los linfocitos NKT pueden intervenir en la defensa inm unitaria contra las infecciones por Borrelia burgdorferi161, Streptococcus pneum oniae 162, la gripe y la hepatitis vírica163. Se han identificado dos poblaciones más de linfocitos T humanos con mi repertorio de cadena a del TCR restringido. Los linfocitos T invariantes asociados a las mucosas (MAIT) residen sobre todo en el intestino, expre­ san mía cadena a del TCR invariante (V a7.2Ja33 en los seres humanos) acoplada a un repertorio limitado de cadenas (3 del TCR y son activados por metabolitos de la riboflavina microbiana presentados en la molécula MR1 de la clase I del M H C164,165. Los linfocitos T CD4+humanos reactivos frente mi micolil lípido con un TCR codificado en línea germinal (GEM) expresan una diversidad limitada de la cadena a del TCR y responden a ácidos micólicos derivados de M. tuberculosis restringidos por C D lb (v. más adelante la sección «CD1»)166. Estas poblaciones de linfocitos T y 8 con un número limitado de cadenas a del TCR y los subgrupos crecientes de células linfocíticas innatas, como los linfocitos NK y las células induc­ tores del tejido linfático167, se sitúan en los límites tradicionales entre las células inmunitarias innatas y adaptativas.

A C T IV A C IÓ N D E L L IN F O C IT O T _________________ La activación del linfocito T es un proceso muy complicado que com ien­ za cuando el TC R se une a com plejos MHC/péptido afines168, lo que desencadena una cascada de señales compleja. La señal más relevante

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

tras la interacción de los TCR con el complejo MHC/péptido está media­ da por el correceptor CD28 en el linfocito T y por B 7.1 y B7.2 en la célula presentadora de antígenos169. Esta interacción induce la producción de IL-2 por los linfocitos T, lo que estimula su proliferación. Una vez activados los linfocitos T expresan CTLA-4, que también se une a B7.1 y B7.2, pero en vez de estimular la proliferación esta molécula transmisora de señales la inhibe y actúa como un freno de la expansión. Los estudios han identificado muchas otras moléculas B7 relacionadas que parecen intervenir en la activación de los linfocitos T en los tejidos periféricos170. Una de estas moléculas, B7h, interactúa con la molécula coestimuladora inducible ICOS en la superficie de los linfocitos T activados y favorece su diferenciación hacia el fenotipo Th2171173. M uchos receptores pertenecientes a la superfam ilia de recepto­ res de TN F desempeñan también un papel esencial en la activación y diferenciación de los linfocitos T 174. Entre éstos el papel del CD40 y del CD40L es quizás el más investigado. Estos genes desempeñan una función crucial en la inmunidad de los linfocitos B y T, dado que los defectos génicos en el CD40L y el CD40 subyacen al síndrome de hipergammaglobulinemia M (hiper-IgM )175. Los sujetos afectados tienen dificultades para cambiar el isotipo de los anticuerpos, lo que explica las altas concentraciones de IgM circulantes y que sean también sensibles a las infecciones por Pneumocystis jirovecü, lo que indicaba defectos en la inmunidad mediada por los linfocitos T. En los ratones con deficiencia de CD40 o CD40L la activación de los linfocitos T y el mantenimiento de las poblaciones de linfocitos T memoria es defectuosa, lo que explica la predisposición aumentada a algunas infecciones41,142. A otros receptores, como 4-1BB y 0 X 4 0 , se les ha otorgado asimismo un papel positivo en la generación de respuestas de linfocitos T específicos de patógenos176. La interfase entre los linfocitos T y las células presentadoras de antígenos tiene una estructura muy organizada denominada sinapsis inmunitaria177. Esta estructura, denominada también como complejo de activación supramolecular (SMAC), comprende una región central (es decir, cSMAC), que contiene el TCR y los contactos delM HC, y que está rodeada por una región periférica (pSMAC), que contiene el antígeno 1 asociado a la función linfocítica (LFA-1) y los contactos con la molécula de adhesión intercelular 1 (IC A M -1)177. Las moléculas coestimuladoras, com o CD 28, y m oléculas transm isoras de señales esenciales, como PKC-0, también están en el SM A C178. La form ación de la sinapsis se produce cuando un linfocito T específico frente al antígeno encuentra una célula presentadora de antígenos, lo que permite que estas células contacten durante varias horas. Sin embargo, el papel de SMAC en la activación del linfocito T sigue siendo motivo de cierta controversia, porque la señalización del linfocito T puede preceder al desarrollo de las sinapsis179. Una hipótesis actual consiste en que la formación de SMAC puede desempeñar un papel más destacado en la respuesta a complejos péptido/MHC infrecuentes o quizá a ligandos de m enor afinidad por el T C R 180.

Presentación de antígenos a los linfo cito s T Varios aspectos del reconocim iento de antígenos por los linfocitos T diferencian este proceso del reconocimiento de antígenos mediado por anticuerpos. En primer lugar, los linfocitos T reconocen a los antígenos sólo en el contexto de células presentadoras de antígenos con el mismo haplotipo del M H C181. Los estudios iniciales también indicaron que las células presentadoras de antígenos degradaban las proteínas derivadas de los microorganismos patógenos en un proceso dependiente del tiempo que requería la interiorización del antígeno seguida del transporte a la superficie celular182. Una mayor definición de este proceso mostró que los linfocitos T detectan los fragmentos peptídicos de proteínas deri­ vadas del patógeno y que péptidos sintéticos cortos correspondientes a fragmentos cortos de proteínas derivadas del microorganismo patógeno pueden estimular a los linfocitos T 183,184. La naturaleza exacta de la implicación del M H C en la presentación de antígenos sólo se aclaró con la cristalización del antígeno leucocitario humano (HLA) A2, que mostró una proteína globular con una hendidura central en la que se acomodaba de manera precisa un único péptido185,186. El otro avance significativo que permitió una visión com ­ pleta del proceso de reconocimiento por los linfocitos T fue la identi­ ficación del T C R 187. Esta proteína heterodim érica, que consta de dos cadenas transmembranarias, proporciona diversidad y especificidad por

FIGURA 6-2 Clase I del complejo principal de histocompatibilidad (MHC). Las moléculas de la clase I del MHC se unen a péptidos antlgénlcos cortos en una hendidura central formada por dos hélices a de la cadena pesada. El receptor del linfocito T se une al péptido, pero también se asocia a la molécula de la clase I del MHC para transmitir una señal de activación al linfocito T. Las estructuras dibujadas representan la molécula H2-Kb de la clase I del MHC múrldo (m ostrada en púrpura), que se une a un péptido obtenido del virus de la estomatitis vesicular (m o stra d o e n verde). La (L-mlcroglobullna se muestra en rosa. El dibujo de la Izquierda ofrece una vista lateral de la estructura, mientras que el de la derecha la presenta desde arriba, como la detectaría el receptor del linfocito T en un linfocito T CD8+. (Por cortesía d e l Dr. Chris G arda, S ta n fo rd University, Palo A lto , CA .)

un proceso de reorganización génica, que es similar desde el punto de vista mecanicista a la generación de la diversidad de anticuerpos por los linfocitos B188. En las secciones siguientes se describe la estructura de las moléculas del M HC y el proceso por el que los péptidos derivados de los microorganismos patógenos se presentan a los TCR de los linfocitos T CD4+ y CD 8 +189.

Estructura del complejo principal de histocompatibilidad y unión a péptidos Estructura de la clase I del MHC

Las moléculas de la dase I del M H C presentan antígenos peptídicos a los linfocitos T CD 8 +. La mayoría de las células nucleadas expresan moléculas de la dase I del M HC, aunque la cantidad en la superficie celular varía mucho entre los distintos tipos celulares y en diferentes situaciones inflamatorias190. Las moléculas de la dase I del M H C son proteínas transm em branarias que consisten en una sola cadena a y tienen que asociarse a la (32-microglobulina para plegarse correctamente y desplazarse hasta la superficie celular. La estructura de una molécula de la dase I del M H C unida a un péptido de origen vírico se muestra en la figura 6 - 2 . Las características estructurales típicas de las moléculas de la dase I del MHC son los dominios a 1, o¿2 y o¿3, que forman mía protema globular con mía hoja plegada (3 que constituye el suelo de la hendidura de unión al péptido, limitada por dos regiones helicoidales que forman los lados de la hendidura185,186,191. Una característica esencial de la hendidura de la dase I del M HC es el tamaño restringido del péptido, habitualmente de 9 aminoácidos de longitud, que puede acomodar, dado que el surco está cerrado en los dos extremos192. Las moléculas de dase I del M H C son muy polimorfas. Amique los distintos productos proteínicos (alomorfos) codificados por los genes de la dase I del M H C tienen una estructura similar y pueden unirse a muchos péptidos distintos, los péptidos a los que se míen las distintas for­ mas alélicas de la dase I del M HC son diferentes192. Cada alomorfo de la dase I se une a un subconjunto distinto de péptidos, debido a diferencias estructurales entre las hendiduras de unión a los péptidos. La mayoría de las moléculas de la dase I del M HC presentan una hendidura con dos o tres bolsillos más profundos que sirven para alojar cadenas laterales voluminosas de aminoácidos. Las secuencias de péptidos a las que una molécula concreta de la dase I puede unirse están determinadas por la forma, la profmididad y la carga de la hendidura y sus bolsillos de unión. Como casi todas las personas expresan seis alelos diferentes de la dase I del M HC (dos para el HLA-A, dos para el HLA-B y dos para el HLA-C), se pueden presentar diversas secuencias de péptidos derivados de pató­ genos a los linfocitos T. La extracción de péptidos de la molécula de la dase I del M H C HLA-A2 y su análisis por espectrometría de masas revelan que el HLA-A2 se puede unir a m iles de péptidos distintos

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nlcos en una hendidura formada por las cadenas a y p. En comparación con los péptldos unidos por las moléculas de la clase I, que tienen una longitud definida, la estructura de la clase II acomoda péptldos de varias lon­ gitudes. Las cadenas a y p de la clase II del MHC se muestran en rosa y púrpura, mientras que el péptldo antlgénlco se presenta en verde. El dibujo de la Izquierda ofrece una vista lateral de la estructura, mientras que el de la derecha la muestra desde arriba, como la detectaría el receptor del lin­ focito T en un linfocito T CD4+. (Por cortesía del Dr. Chris Garda, Stanford University, Palo Alto, CA.)

que comparten un motivo común, pero que derivan de una plétora de proteínas celulares193. Aunque el proceso de unión de péptidos e interacción con TCR está totalmente mediado por proteínas de la clase I del MHC, la expre­ sión estable en la superficie de los complejos péptido/clase I del M HC requiere la asociación a la (32-microglobulina. Esta proteína de 12 kDa se une a moléculas de la clase I del M HC unidas a la membrana, lo que proporciona estabilidad estructural. En ausencia de (32-microglobulina, la mayoría de las moléculas de la clase I del M H C se pliegan de forma incorrecta y son destruidas antes de abandonar el retículo endoplásm ico194.

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Estructura de la clase II del MHC Las moléculas de la clase II del M H C presentan péptidos a los linfocitos T CD4+. En comparación con las moléculas de la clase I, la expresión de las moléculas de la clase II está restringida únicamente a míos cuantos tipos de células: macrófagos, D C y linfocitos B. Una vez activadas las células endoteliales pueden expresar asimismo moléculas de la clase II195. La regulación de la expresión de la clase II del M H C está mediada en parte por la proteína transactivadora de la clase II (CUTA), un factor de transcripción que potencia la expresión de moléculas de la clase II, la cadena invariable asociada y otras moléculas relacionadas con el procesamiento de antígenos por la clase II del M H C196. Las mutaciones del gen CUTA dan lugar al síndrome del linfocito desnudo, un sín­ drome humano grave con inmuno deficiencia primaria asociado a una inmunodepresión profunda porque las células mononucleares de la sangre periférica no expresan moléculas de la clase II del M H C en su superficie197. La molécula de la clase II del M H C plegada consta de dos proteínas transmembranarias, una cadena a y otra (3 que juntas forman una pro­ teína con una hendidura de unión al péptido abierta en mi extremo198. La hendidura con extremo abierto de la clase II del M HC sirve para unirse a péptidos notablemente más largos que los observados con las moléculas de la clase I 199. Los péptidos unidos por las moléculas de la clase II son habitualmente superiores a 1 0 aminoácidos y en ocasiones mayores de 20 aminoácidos. La estructura de una molécula de la clase II del M HC unida a un péptido antigénico se muestra en la figura 6-3.

M ecanism os de procesam iento del antígeno

Vía de procesamiento de antígenos en la clase I del MHC

Los antígenos presentados por las m oléculas de las clases I y II del M H C derivan generalmente de diferentes com partim entos celulares (v. los detalles en la fig. 6-4). La vía de procesamiento de antígenos por la clase I del M H C comienza en el citosol con la degradación de una

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

FIGURA 6-3 Clase II del complejo principal de histocompatibilidad (MHC). Las moléculas de la clase II del MHC se unen a péptldos antlgé-

proteína que suele ser una proteína propia. Las proteínas intracelulares de origen microbiano entran en la vía de procesamiento de la clase I del M HC después de la infección microbiana189. Las proteínas extracelulares del huésped o m icrobianas que se interiorizan en com partim entos rodeados de membrana por el proceso de la endocitosis o la fagocitosis pueden entrar en la vía de procesamiento del M H C de la clase I por un mecanismo denominado presentación cruzada. Los proteosomas degradan de forma constitutiva las proteínas mal plegadas o innecesarias en el citosol y por ello regulan la composición proteínica celular. Estas proteasas en forma de barril form adas por múltiples componentes constan de cuatro anillos apilados, cada uno compuesto de siete subunidades200. Los proteosomas identifican a las proteínas para su degradación por diversos mecanismos. Las proteínas mal plegadas y los productos ribosómicos defectuosos, que en ambos casos no asumen estados tridim ensionales naturales, pueden revelar secuencias de péptidos que son reconocidas por proteosomas, lo que conduce a su rápida degradación201. Por otro lado, muchas proteínas identificadas dirigidas a su degradación rápida en los proteosomas se conjugan con la ubicuitina gracias a enzimas que reconocen la fos­ forilación de aminoácidos específicos201. Durante la infección microbiana, la degradación por el proteosoma de antígenos microbianos es crucial para la muestra de péptidos microbianos por las proteínas del M H C de la clase I. La composición del proteosoma cambia en las células activadas o después de exponerse al IPN-y, de modo que algunas subunidades del proteosoma son sus­ tituidas por otras que potencian la generación de péptidos antigénicos y se añaden otros componentes a los extremos del barril para alterar la eficiencia y especificidad de la degradación proteínica189. En caso de infección no está claro si las proteínas y polipéptidos derivados del microorganismo patógeno se degradan de forma selectiva y se identifican para la presentación por las moléculas de la clase I del MHC. Las proteínas bacterianas que encuentran su camino en el citosol se degradan pronto porque expresan aminoácidos amino terminales únicos 202 o contienen secuencias de aminoácidos internas que favorecen la degradación rápida203. Sin embargo, en la mayoría de las circunstancias los antígenos derivados de los microorganismos patógenos se degradan probablemente de forma no selectiva junto con las proteínas endógenas, y los péptidos derivados de los m icroorganism os patógenos deben competir con péptidos endógenos mucho más frecuentes por un lugar en la hendidura de unión de péptidos de la clase I del MHC. Los proteosomas generan péptidos que, según la longitud del canal del proteosoma, tienen 9-12 aminoácidos de longitud204. Los péptidos generados por los proteosomas se míen al transportador de péptidos, de­ nom inado tran sp ortad or a sociad o al p rocesam ien to de antígenos (TAP). Este transportador heterodimérico, dependiente de la adenosina trifosfato (ATP), mueve con eficacia los péptidos desde el citosol hasta la luz del retículo endoplásmico. El transporte eficiente del TAP como transportador no está mediado por una secuencia primaria (es decir, casi todas las secuencias de péptidos son transportadas bien por el TAP), sino por la longitud del péptido, de forma que se transportan pero los péptidos más cortos de 6 o más largos de 14 aminoácidos. El TAP es el principal transportador de péptidos implicado en la generación de complejos péptido/clase I del MHC; los ratones con eliminaciones del gen de TAP tienen disminuciones marcadas de la clase I del M H C de superficie, así como de linfocitos T CD 8 +205. La deficiencia de TAP rara vez se ha identificado en seres humanos y se ha asociado a cantidades muy reducidas de linfocitos T C D 8 + circulantes y a una inmunodeficiencia moderada206,207. Las moléculas TAP 1 y TAP2 contienen cada una siete regiones trans­ membranarias y un lugar de unión al ATP y, en conjunto, transportan los péptidos desde el citosol hasta la luz del retículo endoplásmico208. Las moléculas de la clase I del M H C recién sintetizadas se asocian al TAP en el retículo endoplásmico, y el reclutamiento de otras proteínas residentes en él y de proteínas chaperonas lleva a la formación del com­ plejo de carga peptídico (PLC). El PLC comprende complejos de la clase I del MHC/(32-microglobulina unidos a la tapasina, que sirve de adaptador molecular para TAP así como a las chaperonas calreticulina y la tiolreductasa ERp57 189,209 211. El papel clave de la (32-microglobulina y del PLC es mantener el surco de unión al péptido de la clase I del M HC en una conformación que favorece la unión de péptidos de alta afinidad. Como el TAP libera muchos péptidos en la luz del retículo endoplás-

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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procesamiento del antígeno en la clase I del MHC comienza en el citoplasma con la degradación de las proteínas por los proteosomas. Los péptldos son trans­ portados a la luz del retículo endoplásmlco, donde se unen a moléculas de la clase I del MHC y son llevados a la superficie celular. p2m, fC-macroglobullna; TAP, transportador asociado con el procesamiento del antígeno. (Por cortesía de A n n e A ckerm an y Peter Cresswell, Yate University, N e w H a ve n , CT.)

mico que son demasiado largos para ajustarse en el surco de unión al péptido de la clase I del M HC, las proteasas residentes en el retículo endoplásmico ERAP1 y ERAP2 recortan los péptidos antes de que se integren finalmente en el surco de la clase I del M H C212,213. Si la afinidad de la interacción entre el péptido y la dase I del M H C es suficientemente elevada, el PLC libera el complejo dase I del MHC/(32-microglobulina/ péptido, lo que le capacita para viajar a través del complejo de Golgi hasta la superficie celular. Si la afinidad de la interacción entre el péptido y la dase I del M H C es baja, la cadena pesada de la dase I del M H C sufre una nueva glucosilación en un glucano con enlace N214, una reacción que redirige las moléculas de la dase I hacia el PLC para el cambio del péptido e impide la liberación en la vía secretoria. La vía de procesam iento de antígenos por la d ase I del M H C se regula por la inflamación. El IFN -y, en concreto, es una citocina que influye en la vía a múltiples niveles215. En primer lugar, el IFN-y aumen­ ta la transcripción de muchos componentes de la vía de la dase I del M HC, incluidas las moléculas de la dase I del MHC, TAP, tapasina y varios componentes del proteosoma. En concreto, tres subunidades del proteosom a, LM P-2, LM P-7 y M ECL, son inducidas y reemplazan a tres subunidades del complejo central del proteosoma 216 218. El IFN-y induce proteínas accesorias adicionales que modifican la eficiencia y especificidad del proteosoma, y entre ellas destaca PA28, un activador que consta de seis subunidades que forman anillos con capacidad de cubrir los extremos del protesoma219. PA28 puede aumentar la eficacia con la que se presentan a los linfocitos T CD 8 +los epítopos restringidos por la dase I del M H C derivados de virus220. En caso de infección la vía de procesamiento de antígenos por la dase I del M H C está potenciada, lo que permite presentaciones más eficaces de los péptidos derivados de los microorganismos patógenos a los linfocitos T C D 8 +. La vía de procesamiento de antígenos por la d ase I del M H C se representa en la figura 6-4.

Intervención vírica en la vía de procesamiento de antígenos en la clase I del MHC Los linfocitos T CD 8 +y la vía de procesamiento de antígenos en la dase I del M H C están implicados sobre todo en la defensa frente a la infección vírica. El grado alcanzado por los microorganismos patógenos virales

para alterar esta vía es fascinante e indica la importancia de este proceso en la defensa antiviral. Hace tiem po que se observó que las células infectadas por virus herpes inhibían la expresión de la dase I del MHC. La exploración del mecanismo que justifica esta observación desveló muchas proteínas virales que bloqueaban distintos pasos a lo largo de la vía de procesamiento de antígenos por la dase I del M H C221. ICP47 está codificada por el virus del herpes simple y bloquea el TAP humano por obturación del canal de transporte peptídico desde el lado citosólico222,223. Mediante una estrategia similar, pero con una proteína completamente distinta, la proteína U S 6 codificada por el citomegalovirus humano bloquea el transporte por TAP y obstruye el transportador del péptido desde el lado luminal del retículo endoplásmico224,225. El citomegalovirus humano también usa otros mecanismos diversos para impedir que las moléculas de la dase I del M H C aparezcan en la superficie celular. La proteína US3 se une a las moléculas de la dase I del M H C en el retículo endoplásmico e impide su desplazamiento a la superficie celular226,227. Una estrategia similar también es empleada por los adenovirus que codi­ fican la proteína de membrana tipo IE 3-19K 228,229. Esta proteína se une a las moléculas de la dase I del M H C en la luz del retículo endoplásmico e impide su salida desde allí por la expresión de un motivo de retención en su cola citoplásmica. Otra estrategia para inhibir la retención en la superficie de la dase I del M HC consiste en desplazar las moléculas de la dase I situadas en la luz del retículo endoplásmico hada el citoplasma celular, donde serán ubicuitinadas rápidamente y degradadas por los proteosomas. El citomegalovirus humano codifica dos proteínas, US2 y US 11, que intervienen en este proceso229,230. Debe destacarse que el transporte de las proteínas desde la luz del retículo endoplásmico de vuelta al citosol, por medio del translocón S ecó l, es un proceso normal que suele afectar a las proteínas mal plegadas o no funcionales por otros motivos. US2 y US 11 parecen acelerar este proceso de forma selectiva para las moléculas de la dase I del MHC. Los estudios cristalográficos han tipificado la unión de US2 a las moléculas de la dase I del M HC231. El virus herpes del sarcoma de Kaposi también inhibe la expresión en la superficie de la dase I del MHC, pero mediante otro mecanismo. Dos proteínas codificadas por el virus herpes del sarcoma de Kaposi, K3 y K5, funcionan como ubicuitina ligasas que conjugan selectivamente la ubicuitina con la cola citoplásmica de las moléculas de la dase I del

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FIGURA 6-5 La vía de procesamiento de antígenos en la clase II del complejo principal de histocompatibilidad (MHC). La vía de procesamiento del antígeno en la clase II del MHC presenta péptidos derivados de las proteínas extracelulares a los linfocitos T CD4+. Los péptidos son generados en un compartimento endosómico. El editor peptídico HLA-DM favorece la disociación entre el marcador de posición CLIP y las moléculas de la clase II del MHC, lo que permite que los péptidos exógenos se asocien con ellas. A continuación, los complejos péptido/moléculas de la clase II del MHC son transportados a la superficie celular. (Por cortesía d e A n n e A ck e rm a n y Peter Cresswell, Yate University, N e w H aven, CT.) M HC y las moléculas coestimuladoras B7.2 232 233. Tras la ubicuitinación, las moléculas de la clase I del M HC en la superficie se interiorizan pronto y se identifican para la degradación lisosóm ica. El V IH también ha desarrollado mecanismos que inhiben la expresión en la superficie de las moléculas de la clase I del M H C 234 236. En este caso, la proteína Nef codificada por el retrovirus inhibe de forma selectiva la expresión de las moléculas de HLA-A y HLA-B mediante la asociación con el complejo adaptador de clatrina. Una consecuencia esencial de la inhibición de la clase I del M HC es que las células afectadas se tornan sensibles a la lisis mediada por los linfocitos NK. Estos últimos expresan receptores que inhiben su activación en contacto con las moléculas de la clase I del MHC. Para impedir la lisis mediada por los linfocitos NK de las células infectadas por el virus, el CM V humano codifica una molécula sem ejante a la clase I del MHC, UL18237 328, que actúa como un reclamo para el receptor inhibidor de la célula NK LIR- 1239, lo que proporciona otro nivel de camuflaje para el virus patógeno.

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Sensibilización cruzada de la clase I del MHC La vía de procesamiento de antígenos en la clase I del M HC realiza dos funciones principales. Primera: presenta los antígenos a los linfocitos T CD 8 + vírgenes, con lo que favorece su activación, proliferación y dife­ renciación. Segunda: presenta los antígenos a los linfocitos T CD 8 + acti­ vados como señal de infección celular. La primera función está mediada de forma predominante, si no exclusiva, por D C240,241. Cualquier célula que exprese la clase I del M H C y llegue a ser infectada puede realizar la segunda función. Las reglas del procesamiento de antígenos difieren en estas dos circunstancias. La vía tradicional de procesamiento de los antígenos en la clase I del MHC, como se ha descrito en las secciones precedentes, pertenece a la segunda función. Cuando las células se infec­ tan directamente, los antígenos derivados del patógeno son degradados por la célula infectada y presentados en la superficie celular junto con moléculas de la clase I del M HC242. La presentación de antígenos por la clase I del M H C por las DC es más compleja y no está restringida a las proteínas endógenas del citosol. Como no están infectadas directamente, la vía principal para la sensibilización de los linfocitos T CD 8 + implica la captación délos desechos délas células infectadas por las D C y la nueva presentación de péptidos derivados de los microorganismos patógenos243 por una vía de procesamiento de antígenos que implica la endocitosis y el transporte mediado por TAP del antígeno hasta el retículo endoplás-

captar y transportar antígenos exógenos para su presentación por la vía de procesamiento de antígenos de la clase I del M H C245. Los fagosomas que contienen antígenos en las D C se fusionan con las membranas del retículo endoplásmico246, lo que da lugar al reclutamiento de una maquinaria de retrotranslocación que lanza las proteínas mal plegadas o los antígenos de la luz del fagosoma al citosol, donde las proteínas son degradadas por los proteosomas y entran en la vía tradicional de procesamiento de antígenos de la clase I del M HC247. Esta vía un tanto engorrosa para la sensibilización de los linfocitos T CD 8 + asegura que dicha sensibilización se produce de una forma regulada y probablemente represente una barrera esencial para im pedir respuestas demasiado intensas de linfocitos T CD 8 + a las infecciones víricas sistémicas.

Vía de procesamiento del antígeno en la clase II del MHC La vía de procesamiento de antígenos en la clase II del M H C presenta péptidos a los linfocitos T CD4+ (fig. 6-5). Aunque hay alguna similitud con la vía de procesam iento por la clase I, también existen diferen­ cias cruciales. Primero, la mayoría de los péptidos presentados por las moléculas de la clase II del M H C derivan de proteínas extracelulares que han sido endocitadas por células con moléculas de la clase I I 199. Las moléculas de la clase II del M H C también presentan péptidos de la membrana o proteínas secretorias que son degradadas en los compar­ timentos endosómicos durante el transporte hasta la superficie celular. Con respecto a las respuestas antimicrobianas, la vía de procesamiento de antígenos por la clase II del M HC se ha relacionado sobre todo con la respuesta a patógenos extracelulares o que residen en compartimentos vacuolares, tales com o S. typhimurium y M. tuberculosis 13,248. Como las respuestas de los linfocitos T CD4+ son también esenciales para la sensibilización, activación y diferenciación completas de las respuestas de linfocitos T CD 8 +, es difícil atribuir una predisposición inmunitaria directamente a la deficiencia de linfocitos T CD4+148. Las implicaciones y complejidades de la deficiencia de linfocitos T CD4+ se han aclarado gracias a la epidemia de V IH 249,250. Elprimerpaso en la vía de procesamiento de antígenos por la clase II del M H C es la translocación y ensamblaje de cadenas a y (3 de la clase II del M HC en la luz del retículo endoplásmico, una reacción mediada por una chaperona especial, la cadena invariable. En general, las moléculas de la clase II del M HC no se míen a péptidos antigénicos en el retículo endoplásmico. Las cadenas a y (3 se pliegan usando la cadena invaria­ ble, que es una proteína unida a la membrana, com o sustituto de los

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

Retículo endoplásm ico

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

péptidos251. Una parte de la cadena invariable ocupa la hendidura de la clase II del M H C mientras el complejo sale del retículo endoplásmico, atraviesa el complejo de Golgi y se desplaza hasta los compartimentos endosómicos252,253. Con la acidificación del compartimento endosómico, las proteasas, como las catepsinas D y B, se activan y degradan todas las partes de la cadena invariable, excepto la porción protegida por la hen­ didura de la clase II del M H C254255. En el endosoma acidificado, en un compartimento denominado MIIC, las moléculas de la dase II del MHC pueden encontrar antígenos endocitados en el proceso de degrada­ ción256,257. En una serie compleja de acontecimientos desafiantes desde el punto de vista topològico, el fragmento invariable de la cadena se reem­ plaza por un péptido generado por proteólisis. Aunque las moléculas de la dase II del MHC, al igual que las de la dase I, son selectivas respecto del péptido de unión, dado que la hendidura está abierta y puede aco­ modar péptidos de varios tamaños, el espectro de péptidos que se unen es mayor y las exigencias de la unión son más relajadas. La mecánica de unión del péptido por la dase II se acelera en presencia de otra molécula afín a la dase II y codificada por el M HC que reside en los M IIC llamada HLA-DM 258. HLA-DM cataliza la extracción del fragmento peptídico de la cadena invariable de la molécula de la dase II del MHC, y estudios cristalográficos recientes revelan que HLA-DM estabiliza las proteínas vacías de la d ase II del M H C en una conform ación que favorece la inserción de un péptido de alta afinidad259,260. Además de las proteasas, una tiol-reductasa denominada GILT (tiol-reductasa lisosómica indu­ cida por interferón gamma) también interviene en la desnaturalización de algunos antígenos antes de su degradación y presentación por las moléculas de la dase II del M H C261. La proteina GILT también se ha implicado en la activación del principal factor de virulencia segregado, la listeriolisina-O, del patógeno bacteriano L. monocytogenes, lo que ofrece un ejemplo notable de uso de las vías de procesamiento de los antígenos por parte de los microorganismos262. Tras la unión del péptido en el M IIC, las moléculas de la dase II del M H C se desplazan a la superficie celular, donde el complejo péptido/ d ase II del M H C puede ser detectado por los linfocitos T CD4+. Las moléculas de la dase II del M H C se vuelven a interiorizar y es posible que estos complejos se reciclen en los compartimentos endosómicos, uniéndose a nuevos péptidos antes de regresar a la superficie celular. El grado en que esta vía contribuye a la vía de procesamiento de antígenos porla dase II del M HC durante las respuestas inmunitarias a la infección no está completamente definido263.

CD1 La fam ilia CD1 com prende m oléculas presentadoras de antígenos que se parecen a las moléculas de la dase I del M H C en su estructura general y su asociación con la (32-microglobulina264. El locus humano CD1 en el cromosom a 1 contiene cinco genes distintos que codifican las proteínas denominadas C D la a C D le. En coherencia con su sim i­ litud estructural a la dase I del M HC, las moléculas CD1 se expresan en gran medida en las células presentadoras de antígenos, presentan antígenos para el reconocim iento por el TC R e interactúan con los linfocitos T. No obstante, las moléculas CD1 difieren mucho de las del M H C en la dase de antígenos presentados. En com paración con los antígenos peptídicos presentados por el M HC, las proteínas CD1 presentan antígenos lipidíeos y glucolipídicos a los linfocitos T, un descubrim iento que ha expandido de form a radical el universo de antígenos reconocidos por los linfocitos T, descubrim iento que ha ampliado radicalmente nuestro conocimiento del abanico de antígenos reconocidos por los linfocitos T. La figura 6 - 6 muestra la estructura de la m olécula hum ana C D lb presentando el gangliósido G M 2265. En esta sección se revisan los antígenos presentados por CD 1, los linfocitos que reconocen estos antígenos y la importancia de este sis­ tema de presentación de antígenos en la defensa del huésped frente a enfermedades infecciosas específicas.

Estructura de la proteina CD1 Las proteínas CD1 son proteínas transmembranarias de un solo pase con un dominio intracelular corto. La porción extracelular de CD1 se compone de tres dominios que participan en la unión con el antígeno, mientras que los motivos específicos en el dominio intracelular con­ trolan el desplazamiento de CD1 a los compartimentos intracelulares (comentado más adelante). Los dominios extracelulares de las moléculas

FIGURA 6-6

Estructura del CD1b unido a un antígeno lipidico.

La estructura de las moléculas de CD1 difiere de la de las moléculas de la clase I del MHC, pero también comparte similitudes considerables. Esta figura muestra la estructura de la molécula humana CD1b, que se une al gangliósido lipidico GM2. La cadena CD1 se muestra en p ú rp u ra y la (E-mlcroglobullna en rosa. El lípldo se muestra en verde. El dibujo de la Izquierda ofrece una vista lateral del complejo, mientras que el de la derecha lo presenta desde arriba, como lo detectaría el receptor del linfocito T. (Por cortesia d e l Dr. Chris G arda, S ta n fo rd University, Palo A lto , CA .)

de CD1 forman una hendidura de unión al antígeno análoga desde el punto de vista estructural a la del MHC. En concordancia con la función de presentación de lípidos de CD1, la hendidura de unión al antígeno contiene múltiples bolsillos hidrófobos que pueden acomodar las cade­ nas alifáticas de los antígenos lipidíeos. La estructura tridimensional de C D 1 266 del ratón y de C D lb 265 hum ano revela una com plicada red de conductos hidrófobos que pueden alojar diversos lípidos con diferente longitud de cadena alifática (v. fig. 6 - 6 ). En comparación con las cinco isoformas de CD1 encontradas en los seres humanos, a los ratones les falta C D la, C D lb y C D lc y tienen un gen C D ld duplicado. Esta notable diferencia entre los C D 1 de ratones y seres humanos complica el análisis experimental de la función del CD1, ya que la poderosa herramienta de los ratones genéticamente alterados no está disponible para analizar la función de C D la, C D lb o C D lc.

Antígenos presentados por CD1 El CD1 presenta los antígenos lipidíeos y glucolipídicos procedentes de diversas bacterias y hongos a los linfocitos T. Más allá del papel ya cono­ cido del CD1 en la presentación de antígenos micobacterianos expuesta en el párrafo siguiente, los antígenos presentados por el CD1 son los diacilgliceroles de S. pneum oniae 157, el glucoesfingolípido micótico (es decir, asperamida B ) 159 y un glucolípido sintético, a-galactosil ceramida, que deriva de las esponjas marinas. Estos últimos tres compuestos se presentan restringidos por CD1 a los linfocitos NKT, y en particular la a-galactosil ceramida se ha usado ampliamente para estudiar el efecto de la activación del linfocito NKT mediada por C D ld en la defensa del huésped frente a las infecciones y los tumores. El CD1 desempeña una función importante en la presentación de lípidos m icobacterianos a los linfocitos T 267,268, en concreto los ácidos micólicos libres y glucosilados y lipoarabinomanano, dos componentes lipidíeos y glucolipídicos principales de la cubierta celular de M. tuber­ culosis. Los análisis posteriores de la estructura de los lípidos presentados por CD1 revelaron que el reconocim iento por los linfocitos T de los glucolípidos presentados por C D lb era muy sensible a la fina estruc­ tura de la cabeza hidrocarbonada, pero relativamente insensible a las alteraciones en la estructura de la cola lipídica269. Estas observaciones, junto con la caracterización posterior de los glucolípidos isoprenoides micobacterianos presentados por C D lc 269, condujeron a un modelo de presentación de antígenos lipidíeos por CD 1 en el que la cabeza hidrófila está expuesta y disponible para las interacciones con el TCR, mientras que las colas lipídicas hidrófobas del antígeno se unen con los bolsillos hidrófobos de la proteína CD1.

Biología celular del procesamiento y la carga de los antígenos en el CD1 Las isoformas individuales de CD1 están presentes en cantidades dife­ rentes en los distintos compartimentos intracelulares, lo que indica que

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células FIGURA 6-7 Tráfico intracelular de las isoformas de CD1. Cada recuadro ¡lustra un patrón distinto de desplazamiento de CD 1. Todas las ¡soformas de

Elsevier. Fotocopiar sin autorización es un delito.

CD1 se asocian a la fC-microglobulina (B2m) y todas ellas, excepto CD1 e, se dirigen hada la superficie celular a través de la vía secretora. CD1 se interioriza y se lleva a distintos lugares en la red lisosómica endosómica, en fundón de la interacción de las colas citoplásmicas de CD2 con las proteínas adaptadoras (AP-2, AP-3). Los compartimentos variables en la red lisosómica/endosómica son endosomas precoces o endosomas recicladores (EP/ER) asociados con CD1a, endosomas tardíos (ET) con CD1 c y compartimentos de la clase II del MHC/lisosomas (MIIC/Lis) con CD1 b/d. Las distintas distribuciones subcelulares de las isoformas de CD1 pueden reflejar la vigilancia de estos compartimentos de distintos antígenos lipidíeos. MP, membrana plasmática; RE, retículo endoplásmico. (Por cortesía d e Steven Porcelli d e l A lb e rt Einstein M edical College, Bronx, NY.)

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cada isoforma ha evolucionado para vigilar los antígenos microbianos que aparecen en las distintas partes de la red endosómica-lisosómica270. La figura 6-7 resume las vías de tráfico del CD1. Todas las isoformas de CD1 se encuentran en la superficie celular y se interiorizan durante la endocitosis. C D la aparece sobre todo en los endosomas precoces, C D lc en los tardíos y C D lb/d en los tardíos y los lisosom as. Los residuos de am inoácidos específicos presentes en sus colas intracelulares cortas identifican las isoformas de CD1 en los distintos com ­ partim entos mediante la unión a m oléculas adaptadoras citosólicas que intervienen en el desplazamiento de los orgánulos 271 273. Aunque aún se están aclarando las implicaciones funcionales precisas de esta pauta de desplazamiento en la respuesta inmunitaria, cada isoforma de CD1 puede vigilar un com partim ento intracelular distinto para las diferentes estructuras lipídicas de los diversos m icroorganism os patógenos.

R EC O N O C IM IEN T O IN M U N ITA R IO IN N A TO : P R E P A R A C IÓ N PARA LA S R ESPU ESTA S D E L O S L IN F O C IT O S T _____________________________ El sistema inm unitario adaptativo de los m am íferos consta de linfocitos B y T que expresan distintos receptores cuyos genes sufren una recom binación génica y que son muy específicos, con el coste de una baja frecuencia. Por el contrario, el sistema innato consta de leucocitos (es decir, neutrófilos, m onocitos, macrófagos y DC) que expresan habitualm ente fam ilias de receptores codificados en línea germinal que se unen a las moléculas de los m icroorganism os. Una extensa fam ilia de receptores inm unitarios innatos reconoce m olé­ culas m icrobianas, que van desde el lipopolisacárido y la flagelina

bacterianas, el lipoarabinom anano m icobacteriano, la hem ozoína derivada del parásito del paludismo y glucanos y mananos micóticos al ADN y el ARN víricos. Cada vez está más claro a partir de estudios de la base génica de la predisposición humana a la infección y de estudios experimentales en modelos animales que las respuestas inmunitarias innatas a las m oléculas m icrobianas, al prom over la expresión de m oléculas coestim uladoras y la secreción de citocinas específicas, constituyen la base de la respuesta inmunitaria adaptativa. Según se detalla en este capítulo, la base molecular de las respues­ tas inmunitarias específicas de antígenos deriva de combinaciones de receptores (TC R o¿(3) que tienen una especificidad casi infinitamente diversa. Este sistema asegura el reconocimiento de una gran diversidad de antígenos de microorganismos patógenos, pero, como no hay muchas células específicas frente a cada microorganismo patógeno, se necesita tiempo para que estas células se expandan hasta un número suficiente para com batir la infección. En las horas siguientes a la rotura de una barrera anatómica por un patógeno, los acontecimientos más rápidos para el reconocimiento del mismo están mediados por las células que portan receptores inmunitarios innatos. Dichos receptores no son com ­ binatorios sino que reconocen elementos estructurales conservados en clases amplias de moléculas microbianas que sirven como signo general de infección. Este reconocimiento rápido, aunque relativamente ines­ pecífico, desempeña un papel esencial en la generación de inmunidad específica frente a microorganismo patógenos a través de la formación de citocinas y quimiocinas que reclutan células específicas de antígenos al lugar de infección y modelan la respuesta inm unitaria adaptativa que surge. En esta sección se detallan de manera breve los principales receptores conocidos del sistema inmunitario innato y se relaciona su función con la inmunidad celular específica de antígenos.

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

Reconocim iento m olecular de productos m icrobianos Aunque no es nuevo el concepto de que los productos microbianos son reconocidos por receptores específicos del sistema inmunitario innato, estudios recientes han expandido drásticamente nuestro conocimiento que se tiene sobre los receptores implicados en este proceso. Varias revisiones notables proporcionan una visión general exhaustiva del reconocimiento molecular de los productos microbianos y de su papel en la predisposición humana a las enfermedades infecciosas 274 279.

Receptores tipo Toll y lectina tipo C Los receptores tipo Toll (TLR) son mía familia de al menos 10 proteínas transmembranarias diferentes que intervienen en el reconocimiento de productos microbianos extracelulares y endosómicos. Los ectodominios de los TLR contienen repeticiones ricas en leucina que se unen a una amplia variedad de productos microbianos y un dominio intracelular Toll-IL-1 (TIR) que actívalos adaptadores y transductores déla señal, lo que suele dar lugar a la activación del factor nuclear kappa (3 (N F- k B), un factor de transcripción que favorece la expresión de genes asociados a la defensa inmunitaria274. Las señales mediadas por los TLR inducen la secreción de atocinas proinflamatorias, tales como TNF e IL-12, y la maduración de DC, lo que les perm ite la activación de linfocitos T vírgenes específicos de patógenos. Además, la estimulación de los TLR puede activar directamente los mecanismos efectores antimicrobianos de la célula huésped, limitando la replicación del patógeno hasta que las células inmunitarias adaptativas sean reclutadas al lugar de infección280. Cada TLR reconoce productos microbianos específicos, y entre sus ligandos bien conocidos están las lipoproteínas bacterianas (TLR1, TLR2, TLR 6 ), el ARN bicatenario (TLR3), el lipopolisacárido (TLR4), el péptido bacteriano flagelina (TLR5), el ARN monocatenario (TLR7 y TLR 8 ) y estructuras CpG dentro del ADN (TLR9). La heterodimerización del TLR puede mediar nuevas funciones de unión a antígenos e incrementar la especificidad microbiana de miembros individuales de la familia del TLR. Por ejemplo el TLR2 forma un heterodímero con TLR1 o TLR 6 para reconocerlas lipoproteínas triaciladas o diaciladas, respectivamente281. En estudios estructurales se ha demostrado el modo en el que los ligandos microbianos se asocian a distintas proteínas de TLR, lo que revela un patrón común de dimerización del TLR inducido por la asociación con ligandos microbianos282,283. La mayoría de los TLR, con la excepción del TLR3 y el TLR4, envían la señal a través de la proteina adaptadora M yD 8 8 . Los niños que tienen defectos autosómicos recesivos en la transducción de señales mediada por MyD 8 8 , una inmuno deficiencia primaria muy inusual, carecen de las señales de la mayoría de los TLR y de los receptores para la IL-1 y sufren infecciones bacterianas piógenas graves y peligrosas para la vida, en particular infecciones invasoras estreptocócicas, estafilocócicas y por pseudomonas284. De una forma más frecuente, los polim orfism os en las secuencias codificadoras de los TLR y en los elementos reguladores pueden conferir propensión a las enfermedades infecciosas285, como ilustró la asociación de mi polimorfismo frecuente en el codón de parada de TLR5 y la propensión a las infecciones por Legionella pneumophila flagelada286. Los pacientes con defectos autosómicos recesivos en el TLR3287, que se asocia a la molécula adaptadora Trif288, y componentes transmisores de señales situados a continuación 289 sufren una encefa­ litis por herpes simple, lo que ilustra la importancia del tipo de TLR específico en la defensa del huésped en un tejido concreto frente a un microorganismo patógeno290.

Receptores tipo NOD e inflamasoma M ientras que los TLR responden predominantem ente a los ligandos extracelulares o endosómicos, las proteínas receptoras similares al domi­ nio de oligomerización ligador de nudeótido (NOD) (NLR) detectan ligandos microbianos en el citosol275. Entre las m ejor caracterizadas de estas proteínas, N O D I y NOD2 responden a fragmentos de peptidoglucanos bacterianos, mientras que el NLRC4 responde a la flagelina bacteriana en el citosol291,292. Los NLR pueden activar las señales del NF- k B y ensamblarse en estructuras con múltiples componentes llamadas inflamasomas que constan de mi NLR, mia proteina adaptadora y sub­ unidades de caspasa293. Los inflamasomas activan la vía apoptósica de la célula del huésped y la expresión de IL-1 e IL-18 al activar ala caspasa-1. La actividad de la caspasa-1 en el macròfago es también importante para

la maduración del fagosoma294. De este modo, la detección de moléculas microbianas en el citosol induce una respuesta inflamatoria que tiene consecuencias para las respuestas adaptativas T h l y Th2295. Los receptores tipo RIG-I (RLR) RIG-I, MDA5 y LGP2 son miembros de una familia de moléculas que detectan ácidos nucleicos citosólicos de virus ARN; entre ellos están el virus del sarampión, el virus de la gripe, el virus de la hepatitis C y el virus del Nilo Occidental278. Los RLR produ­ cen señales a través déla proteína adaptadora IPS-1 y colaboran con otros receptores de reconocimiento del patrón para inducir respuestas antivíri­ cas. El virus de la gripe y otros muchos pueden pervertir los sistemas de detección citosólicos inhibiendo directamente la transducción déla señal del RLR y dirigiendo los componentes de esta vía a su degradación. La detección de ADN citosólico, específicamente de dinucleótidos cíclicos, se produce a través de receptores que envían señales por medio de la molécula adaptadora STIN G296. Las señales dependientes del RLR y de STING activan el N F- k B y las señales del IFN tipo I, aunque el papel de los detectores citosólicos de los ácidos nucleicos víricos en el modela­ do de las respuestas del linfocito T sigue sin estar bien definido.

Lectinas tipo C y otros receptores implicados en el reconocimiento de la respuesta inmunitaria Los receptores lectina tipo C (CLR) se unen a estructuras glucídicas de origen endógeno y exógeno, desencadenan respuestas fagocíticas y activan a las células inmunitarias innatas, en particular a las de origen mielocítico. Se ha aclarado la especificidad de la unión de algunos de estos receptores y comprende ligandos micóticos, bacterianos, micobacterianos, víricos y parasitarios. Por ejemplo, el receptor para la mañosa se une a la alta mañosa y la fucosa que se originan en una amplia variedad de microorganismos patógenos, como M. tuberculosis, Mycobacterium kansasii, Candida albicans, P. jirovecii, V IH -1 y Francisella tularensis, y media las repuestas fagocíticas en el laboratorio. No obstante, el papel del receptor para mañosa en la mediación de la defensa del huésped por medio del reconocimiento inmunitario innato sigue sin estar claro porque una cepa de ratones sin su gen no parece proclive a las infeccio­ nes por C. albicans297. Un subgrupo de CLR produce señales a través de estructuras tirosínicas que están embebidas en su dominio intracelular o presentes en m oléculas adaptadoras que se asocian a los CLR. Otros com po­ nentes importantes de esta vía transmisora de señales son la tirosina cinasa esplénica y CARD9. Como se expuso, esta vía es central para el reconocimiento de (3-glucanos micóticos (a través del CLR dectina 1), mananos m icóticos (a través del CLR dectina 2) y ligandos de Malassezia y M. tuberculosis (a través del CLR Mincle). La activación de la dectina 1 promueve la liberación de citocinas y quim iocinas por los macrófagos y las D C y favorece el desarrollo de las respuestas T h l7 298. Los seres humanos con mutaciones autosómico recesivas en los genes de la dectina 1 y CARD9 tienen defectos en la inmunidad mucosa frente a los hongos61,65.

R elaciones entre el reconocim iento inmunitario innato y la respuesta inmunitaria adaptativa Las respuestas de anticuerpos y de linfocitos T a la inoculación de antígenos proteicos son mínimas a menos que se desencadene simul­ táneam ente una respuesta inflam atoria innata. Por ello se adm inis­ tran adyuvantes que inducen respuestas inflamatorias innatas junto a algunas vacunas. En los primeros trabajos sobre el nexo funcional entre las DC y la activación del linfocito T, la inmunización con antígenos modelo y con el adyuvante de Freund llevaba a una alteración de las respuestas del linfocito T y a una producción de anticuerpos específicos de isotipo anómala en ratones deficientes en M yD 8 8 299, lo que indica que el reconocim iento del TLR es esencial para lograr unos efectos adyuvantes T h l correctos. Las DC que ponen en marcha señales de TLR tras su estimulación con productos microbianos pueden promover la proliferación y diferenciación de linfocitos T vírgenes. Por el contrario, las D C que se activan al exponerse a citocinas desencadenadas por señales del TLR sólo apoyan la proliferación del linfocito T pero no su diferenciación300,301. Los nuevos estudios han ampliado este punto de vista y han demostrado que la sensibilización del linfocito T y la generación de anticuerpos pueden producirse sin las señales del TLR,

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C élulas p resentad o ras de antígeno

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La activación de los linfocitos T vírgenes requiere el procesamiento del antígeno, su presentación y mía coestimulación. La mayoría de las células de mamíferos son incapaces de realizar estas funciones, por lo que la estimulación de los linfocitos T vírgenes está mediada sobre todo por las D C305. La eliminación de las D C in vivo, como se ha realizado en experi­ mentos con un modelo múrido, anula por completo la estimulación de linfocitos T vírgenes que responden a las infecciones microbianas241. Una función importante de las DC es presentar antígenos a los linfocitos T y estimular su proliferación y diferenciación. Las cantidades elevadas de las clases I y II del M H C en la superficie y la expresión de una serie de moléculas coestimuladoras permiten a las DC estimular los linfoci­ tos T vírgenes de forma eficaz. Las DC son una población celular muy compleja y heterogénea que reside en los tejidos linfáticos y no linfáticos y comparte características fenotípicas y funcionales que distinguen a estas células de otras clases de linfocitos. Las DC derivan de precursores pluripotentes com prom etidos de forma progresiva en la médula ósea, una vía que ha sido el centro de un estudio intenso306. En ratones un precursor común de las DC da lugar a DC plasmacitoides circulantes y a pre-DC. Las D C plasmacitoides 307,308 expresan cantidades altas de TLR7 y TLR9 y al ser estimuladas secretan cantidades muy altas de interferones tipo I, citocinas que son cruciales para la defensa frente a los virus. Las pre-D C originan poblaciones de DC CD 80 C y C D llb + en los órganos linfáticos y de DC C D llb + y CD103+ en los tejidos periféricos. Una combinación de estudios transcriptómicos y funcionales reveló que las D C CD 80 C múridas residentes en tejidos linfáticos son los probables correlatos de las D C C D 141+ humanas, todas ellas muy eficaces en la presentación cruzada de antíge­ nos a los linfocitos T después de infecciones víricas y bacterianas 309 313. Un estudio reciente indicó que las DC C D llb + múridas de los tejidos no linfáticos podrían ser el hom ólogo de las D C C D lc + humanas y demostró la conservación entre diferentes especies de respuestas T17 mucosas mediadas por estos subgrupos de D C 314. El papel de las D C en la defensa antim icrobiana se extiende más allá de la estimulación de los linfocitos T. En los ratones y en los seres humanos, los monocitos sanguíneos circulantes pueden dar lugar a DC inflamatorias en las puertas de entrada de las infecciones o en lugares de inflamación en ratones y seres humanos 315 32°. Las DC inflamatorias derivadas de monocitos expresan una amplia variedad de TLR, CLR y NLR que inducen su activación y dan lugar a la producción de citocinas que orquestan la diferenciación del linfocito t 298,316,321,322. Las DC también se infectan de forma primaria en algunos marcos. Por ejem plo, las D C C D l l b + y las D C derivadas de m onocitos son las principales poblaciones celulares infectadas en la tuberculosis y leishmaniasis múridas316,323. En la aspergilosis pulmonar y en la tuberculosis y en el modelo vacunal de blastomicosis, las DC derivadas de monocitos y las D C C D llb + desempeñan una función importante en el transporte de antígenos microbianos a los ganglios linfáticos de drenaje100,317,324, en concierto con estudios previos sobre el transporte de antígenos en partículas inyectados en la piel, que son captados por los m onocitos reclutados del torrente sanguíneo en la zona de inyección y que migran a los ganglios linfáticos de drenaje a través de los vasos linfáticos325. El tráfico de DC activadas a los ganglios linfáticos conlleva el aumento de CCR7 en las DC, lo que las capacita para responder al CCL19 y al CCL21, que se expresan en la paracorteza de los ganglios linfáticos326. El tráfico de D C a los ganglios linfáticos de drenaje también se ha demos­ trado después de infecciones víricas respiratorias 327 y cutáneas328, y de la zona marginal de la zona de linfocitos T del bazo tras infecciones bacterianas sistém icas329. Con respecto a las infecciones bacterianas sistémicas, las DC pueden desempeñar un papel importante en la loca­ lización de las bacterias en el bazo330,331.

Patogenia m icrobiana y sistem a inm unitario celular Las diversas propiedades de los microorganismos patógenos suponen un desafío importante para el sistema inmunitario celular. Aunque los detalles de las respuestas inm unitarias celulares varían mucho entre los microorganismos patógenos, las generalizaciones respecto a dichas respuestas ante estos patógenos están justificadas. Mayoritariamente, la localización anatóm ica subcelular de un patógeno (extracelular, intracelular/vacuolar, citoplásm ico intracelular) predice el brazo de la respuesta inm unitaria celular preciso para controlar la infección por ese patógeno en concreto. En muchos casos, la inform ación más definitiva sobre los brazos esenciales de la defensa antimicrobiana ante un patógeno concreto nace de estados de deficiencia naturales o adqui­ ridos, sobre todo cuando hay defectos en receptores inm unitarios o moléculas transmisoras de señales. Además, debido a que las distintas clases de microorganismos patógenos se asocian a un tipo determinado de respuesta celular inmunitaria, muchos patógenos han desarrollado contramedidas moleculares sofisticadas para evitar su eliminación.

Infecciones víricas En general, las respuestas inmunitarias celulares contra las infecciones víricas implican la presentación con M H C de la clase I de antígenos peptídicos derivados de los virus a los linfocitos T C D 8 +. Como los microorganismos patógenos virales se replican en la célula huésped, su eliminación por el sistema inmunitario celular conlleva la destrucción citolítica de la célula huésped infectada por linfocitos específicos del virus o la inhibición de la replicación viral en las células huésped332. Dado que los virus, por necesidad, usan la célula huésped para la sín­ tesis proteica, las proteínas virales son sustratos disponibles para la vía procesadora de antígenos de la clase I del MHC. Se han publicado varios casos de deficiencias congénitas de linfoci­ tos T C D 8 + o de la función de la clase I del MHC. La deficiencia de TAP, el antígeno transportador necesario para la carga de péptidos en el MHC de la clase I, ha sido documentada en varias familias206,207. Estos pacientes presentaban niveles muy reducidos de la expresión en superficie de M H C de la clase I y linfocitos T CD 8 +. En comparación con la función ortodoxa presentada por los linfocitos T C D 8 + en la defensa antiviral, estos pacientes con deficiencia de TA PI y un paciente con deficiencia de la cadena a de CD 8 + no manifestaron una predisposición aumentada a la infección vírica y, en su lugar, contrajeron infecciones bacterianas pulmonares recidivantes que terminaron en bronquiectasias. Un pacien­ te con mía deficiencia congènita de CD 8 o¿ tenía títulos adecuados frente al citomegalovirus, el virus de la rubéola y otros virus, lo que confirmó la exposición previa y el éxito de la inmunidad protectora333. No obs­ tante, en las últimas fases de la enfermedad estos pacientes acumularon progresivamente linfocitos NK activados en las zonas de infección, lo que llevó a lesiones granulomatosas crónicas en la piel y en el aparato respiratorio334. Estos hallazgos apoyan la idea de que los linfocitos NK proporcionan redundancia funcional en el contexto de una reducción de la actividad citotóxica dependiente del linfocito T CD 8 +, lo que causa daño tisular. Aunque no existe una conciliación fácil entre las manifes­ taciones clínicas de la deficiencia de la función de los linfocitos T CD 8 + y su com prensión a partir de modelos animales, los estudios de los polimorfismos del M H C de la clase I y la predisposición a la infección por el V IH otorgan un papel a los linfocitos T CD 8 + en el control de las infecciones víricas335,336. Algunos virus, com o el virus herpes humano, inactivan la trans­ cripción después de la infección de la célula huésped y representan un desafío concreto para el sistema inmunitario celular. Aunque la infección activa primaria por estos virus está controlada, los virus herpes estable­ cen una latencia clínica y pueden producir una enfermedad intermitente o una enfermedad en el marco de una reducción de la inmunidad. El ADN provírico sin transcripción activa es invisible a los linfocitos T del huésped, ya que las proteínas virales no se presentan por las moléculas de la clase I del MHC, por lo que estos virus no pueden detectarse por linfocitos T específicos de antígeno. Aunque la eliminación inmunitaria de la infección suele ser imposible, lo normal es que se produzca el con­ trol inmunitario de la reactivación intermitente156. Además de interferir de forma directa con la vía de presentación del antígeno de la clase I del MHC, muchos virus patógenos codifican proteínas que pueden interferir en la señalización de las citocinas o en

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

siempre que se activen vías de reconocimiento microbiano diferentes al TLR en las DC. En conjunto, estos estudios argumentan que otras vías de producción de señales inmunitarias innatas proporcionan efectos adyuvantes98,302,303. El alumbre es un adyuvante usado con frecuencia en las vacunas humanas que aumenta la producción de anticuerpos al estimular el componente NALP3 de los inflamasomas para producir IL-1 e IL-18304. De este modo, las señales de los NLR y los CLR pueden proporcionar señales innatas importantes que aumentan las respuestas inmunitarias adaptativas.

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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el reclutamiento celular mediado por quimiocinas. El virus de EpsteinBarr contiene un gen para un homólogo de la IL-10 que puede unirse al receptor para la IL -10 e inducir los efectos inmunodepresores de esta citocina pleotrópica. Los poxvirus expresan una proteína de unión a IL-18 que puede unirse a IL-18 con gran afinidad, interfiriendo en las respuestas inflamatorias precoces mediadas por IFN -y. Los poxvirus también expresan proteínas que se unen a quimiocinas CC con gran afinidad, lo que impide su asociación con los receptores de quimiocinas en la superficie de las células inflamatorias e interrumpe el reclutamiento de monocitos, linfocitos NK y linfocitos T activados en los lugares de infección vírica.

Bacterias intracelulares Muchos patógenos humanos importantes han desarrollado m ecanis­ mos para escapar de la defensa inmunitaria mediada por anticuerpos, com plemento y neutrófilos. Uno de los m ecanism os de escape más eficaces implica la entrada en las células del huésped, a menudo células fagocíticas. En tales circunstandas la célula del huésped se transforma en una barrera protectora ante las defensas extracelulares microbicidas. Los microorganismos patógenos bacterianos han usado muchas estrategias inteligentes para aprovechar el interior de las células huésped en su beneficio mediante la manipulación de las vías de paso intracelular o identificando nichos intracelulares específicos. El desafío que afronta el sistema inmunitario celular es la detección y elim inación de estos microorganismos patógenos.

Microorganismos patógenos de los fagosomas Muchas bacterias patógenas que parasitan las células fagocíticas, como los macrófagos, residen en la red endosómica-fagosómica. Estos pató­ genos suelen ser accesibles para la red de presentación de antígenos de la clase II del M HC y se pueden localizar junto a las moléculas efectoras antimicrobianas de los macrófagos, que son suministradas al fagolisosoma. Los microorganismos patógenos prototípicos de esta clase son el género Mycobacterium y especies de Salmonella. El control de estos microorganismos patógenos depende en su mayor parte de la activación de los linfocitos T CD4+ para la eliminación antimicrobiana a través de IFN -y. Éste, secretado por los linfocitos T, activa los mecanismos efectores de los macrófagos para destruir los microorganismos patógenos con óxido nítrico, especies de oxígeno reactivo y enzimas lisosómicas. Existe una cierta controversia sobre si las moléculas efectoras esenciales de los macrófagos que controlan las bacterias intracelulares difieren entre los ratones y el ser humano. El óxido nítrico inducido por IFN-y es esencial para controlar los microorganismos patógenos intracelulares en ratones, mientras que su papel en la defensa del ser humano está menos claro. Los ratones que se han vuelto deficientes en IFN -y son muy sus­ ceptibles a los microorganismos patógenos bacterianos intracelulares, como M. tuberculosis y Salmonella, lo que respalda la relevancia de la estimulación mediada por T h l de la destrucción antimicrobiana de los microorganismos patógenos fagosómicos. En muchas partes del mundo los lactantes se exponen por vía parenteral a micobacterias vivas en forma de la vacuna con el bacilo de Calmette-Guérin (BCG). Aunque muy atenuado en comparación con la cepa progenitora de M. bovis, el BCG puede replicarse en el huésped humano con inmunidad alterada. Esta cohorte masiva de lactantes expuestos a micobacterias ha revelado varios defectos heredados de la inmunidad antimicobacteriana. El síndrome clínico se ha denominado predisposición m endeliana a la enferm edad p o r m icobacterias 337 y se trata de pacientes con infección diseminada por BCG e infección pro­ gresiva por micobacterias de baja patogenicidad. Estos pacientes también presentan una mayor predisposición a las infecciones por Salmonella. Todas las mutaciones que causan esta predisposición mendeliana a la enferm edad por m icobacterias se encuentran en la vía del IFN -y y la IL-12 e incluyen mutaciones del receptor de IFN -y, STAT1, la citocina IL -12 o su receptor y el modulador esencial del NF- k B (N EM O )15 17-338-339. Los datos aquí presentados documentan el papel central de la inmu­ nidad T h l en la protección y el control de los microorganismos patóge­ nos fagosómicos. Como tal, es lógico suponer que los microorganismos patógenos de este tipo han desarrollado contramedidas para atenuar o subvertir la eficacia de la inmunidad del huésped. La infección por M. tuberculosis de los macrófagos hace a estas células resistentes a la activación con IFN -y340, lo que limita las acciones bacteriostáticas de

la célula huésped dependientes de esta citocina. M. tuberculosis impide también la acidificación de las vacuolas por exclusión de la protónadenosina trifosfatasa (ATPasa) de los endosom as que ocupa. Una posible consecuencia de la disminución de la acidificación vacuolar es la m enor degradación antigénica, que da com o resultado una menor presentación de péptidos micobacterianos por las moléculas de la dase II del MHC. Otros microorganismos patógenos, como L. pneumofila, se segregan a sí m ism os en un com partim ento endosóm ico que no se comunica con la vía procesadora de antígenos de la dase II del M H C341.

Microorganismos patógenos citoplásmicos Algunas bacterias patógenas han desarrollado mía estrategia diferente de supervivencia intracelular. Estos patógenos, entre ellos L. monocytogenes, Shigella flexneri y varias especies de Rickettsia, escapan de la vacuola fagocítica y se replican en el citoplasma de la célula del huésped. Asimis­ mo, secretan proteínas esenciales para la virulencia y que destruyen la membrana vacuolar, lo que proporciona acceso directo al citosol de la célula huésped. En térm inos de respuesta celular inm unitaria, estos patógenos son sim ilares a los virus, ya que la defensa frente a estos m icroorganism os depende sobre todo del eje de linfocitos T C D 8+/ dase I del MHC. Debido a su localización citoplásmica, los mecanismos efectores antimicrobianos de las células fagocíticas no pueden localizar espacialmente el lugar de infección citoplásmica, por lo que precisan la destrucción de la célula infectada por CTL para eliminar la infección. Hay numerosas pruebas en modelos animales de L. monocytogenes que sustentan el papel de los linfocitos T CD8+ en la inmunidad protectora contra los microorganismos patógenos bacterianos citoplásmicos.

Bacterias extracelulares Las bacterias que se replican fuera de la célula son accesibles a la neu­ tralización mediada por anticuerpos o a la destrucción por productos microbianos exteriorizados de las células fagocíticas. La defensa contra las bacterias piógenas, como S. aureus y neumococos, depende de que la inmunidad humoral resulte adecuada y de una función de los neutrófilos intacta. Como la producción adecuada, específica y de alta afinidad de anticuerpos depende de la función de los linfocitos T CD4+ colabora­ dores, los pacientes con una función alterada de los linfocitos T CD4+ son sensibles a estos patógenos. Los linfocitos T h l7 se han implicado en la defensa contra las infecciones pulmonares por Klebsiella 52,342. Se ha propuesto la participación de las respuestas del linfocito T CD8+ en la defensa frente a las bacterias extracelulares. En este escenario, los linfocitos T C D 8+ reconocen los glúcidos de Bacteroides fragilis. Los pacientes con síndrome de hipergammaglobulinemia E tienen defectos en los linfocitos T h l7 y son proclives a las infecciones estafilocócicas debido a mutaciones de TYK2 o STAT353.

Presentación de antíg eno s por CD1 del huésped contra Írasdefensa enferm ed ad es infecciosas

Micobacterias

Los lípidos micobacterianos, en concreto los ácidos micólicos, fueron los primeros antígenos que se comprobó que eran presentados por CD1267. Otros antígenos lipidíeos micobacterianos son presentados por CD1, como el lipoarabinomanano268 y los isoprenoides glucosilados343. Debido a las diferencias observadas entre los loci CD1 múridos y humanos, el modelo múrido no ha sido informativo a la hora de definir un papel destacado de CD1 en la defensa inmunitaria frente a la infección micobacteriana344 346. Los pacientes que presentan una conversión tuberculínica reciente fren­ te al derivado proteico purificado tienen linfocitos T restringidos para CD1 que reaccionan a los glucolípidos isoprenoides micobacterianos, lo que muestra que la presentación antigénica restringida por CD1 sí se produce en la infección humana. Con el uso de métodos de aislamiento basados en tetrámeros de C D lb (v. sección posterior «Introducción a las técnicas básicas en inmunología: bases de los modelos inmunológicos»), un estudio reciente aisló linfocitos T reactivos frente a micolil lípido; estos linfocitos T restringidos por C D lb están en el repertorio nativo y parecen expandirse durante la tuberculosis166. Además, C D la a C D lc se expresan intensamente en las DC en las lesiones de lepra tuberculoide y en las reacciones de reversión, pero no en las lesiones lepromatosas, lo que sugiere que la expresión de CD1 se correlaciona con una inmunidad antimicobacteriana eficaz347. Aunque es probable que este sistema no exista

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HLA-DP

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HLA-G

FIGURA 6-8 Organización genómica del locus del complejo principal de histocompatibilidad (MHC). El locus del MHC contiene genes de muchas proteínas Implicadas en la defensa ¡nmunltarla adaptatlva contra las enfermedades Infecciosas. Además de los genes de las clases I y II del MHC, éste contiene también genes del factor de necrosis tumoral (TNF), linfotoxina y muchos de los genes asociados al procesamiento de antígenos. HLA, antígeno leucocltarlo humano; TAP, transportador asociado al procesamiento del antígeno.

sólo con un fin defensivo frente a infecciones por micobacterias, se acepta ampliamente que las moléculas de CD1 desempeñan un papel destacado en la inmunidad antimicobacteriana. Otros estudios diversos que han usa­ do modelos múridos o linfocitos NK activados por a-galactosil ceramida han implicado al CD1 y a los linfocitos NK en la defensa antimicrobiana contra la tuberculosis348, los hongos oportunistas349,350, el paludismo, la tripanosomiasis351 y otros160.

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IN M U N O G E N ÉT IC A D E L C O M P L E JO P R IN C IP A L D E H IS T O C O M P A T IB IL ID A D ______________________

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El MHC, así denominado porque su descubrimiento sobrevino a partir de estudios de rechazo de tejidos trasplantados, contiene muchos de los genes asociados a las defensas inmunitarias celulares. En la figura 6-8 se muestra mi mapa del MH C humano. El complejo codifica las cadenas a de las moléculas de la clase I del M HC HLA-A, HLA-B y HLA-C y las cadenas a y (3 de las moléculas de la clase II del M HC HLA-DR, HLA-DP y HLA-DQ, todas las cuales se expresan de forma codominante. Además de estos genes, en el M H C se encuentran los asociados a las vías del procesamiento de antígenos. En el M HC se codifican varias subunidades del proteosom a (es decir, LM P-2, LM P-7 y M E C L -1), las proteínas transportadoras de péptidos TAP1 y TAP2 y las proteínas HLA-DM y HLA-DO asociadas al procesamiento de la clase II del M H C352. El TNF y su receptor también se codifican en el MHC. Una característica importante del MHC, que condujo a su descubri­ miento, es el polimorfismo de algunos de sus genes, en concreto los de la clase I y II353. Para el gen HLA-B de la clase I del M H C se conocen más de 20.00 alelos. Aunque algunos de estos alelos se unen a péptidos similares, la mayoría, gracias a sus hendiduras de unión a péptidos mor­ fológicamente distintas, se unen a diferentes familias de péptidos. Una fuerza de la evolución que produce la diversidad de alelos del M H C proviene del mundo microbiano y de su capacidad para experimentar variaciones antigénicas354'356. Los estudios de poblaciones africanas, donde el paludismo es endémico, han dejado claro que ciertos alelos del HLA se relacionan con una mayor capacidad para sobrevivir a la infección palúdica357,358. Por otro lado, el paludismo tiene una capacidad sorprendente para alterar las secuencias de proteínas unidas por las moléculas del HLA, lo que perm ite el desarrollo de poblaciones de parásitos invisibles para las personas con ciertas moléculas de HLA359. Este tipo de estrategia de escape también se ha descrito en patógenos virales360,361, entre ellos el V IH 362. La secuenciación del genoma humano, la llegada de la técnica de genotipificación de rendimiento total basada en micromatrices y la finalización del proyecto internacional HapMap han facilitado numerosos estudios de asociación pangenómicos sobre la predisposición humana a las infecciones18. Los estudios de asociación pangenómicos han identificado asociaciones relevantes en los genes de control de la clase I del M H C con el control del VIH , la carga de VIH en el punto de ajuste y la inexistencia de progresión a largo plazo363 y en los genes de la clase II del M H C con la predisposición a la lepra364 y la hepatitis B365. El complejo del MHC también codifica proteínas para las moléculas de la clase I del M HC que no son muy polimorfas. Estas moléculas también se llam an m oléculas de la clase Ib del M H C y en los seres humanos engloban HLA-E, HLA-F y HLA-G. HLA-G se expresa notablemente en la placenta y se le ha atribuido mi papel protector de las células frente a la lisis mediada por los linfocitos N K366. El HLA-E se une a las secuencias transmisoras de señales de las moléculas de la clase I del MHC, lo que

proporciona una lectura de la síntesis celular de las m oléculas de la clase I del MHC. El HLA-E también se une a receptores del linfocito NK, CD94/NKG2B y CD94/NKG2C, lo que inhibe la citólisis mediada por los linfocitos N K 367. El papel de estas proteínas en la inmunidad antimicrobiana no está claro, aunque hay pruebas de que HLA-E puede presentar antígenos derivados de M. tuberculosis a los linfocitos T 368. Como las moléculas de la clase Ib del M H C están en general muy con­ servadas en las personas (es decir, no son muy polimorfas, a diferencia de las moléculas HLA-A, HLA-B y HLA-C), se ha suscitado el interés en su empleo para el desarrollo de vacunas específicas frene a microorganis­ mos patógenos368.

Selección túnica de linfo cito s CD4+y CD8+ Los linfocitos T C D 4+ y CD8+ maduros se generan en el timo por un com plejo proceso de selección positiva y negativa369,370. Como ya se ha mencionado, los linfocitos T detectan un antígeno peptídico en el contexto de las m oléculas del M H C y expresan receptores que unen el antígeno extraño y la molécula del M HC. La selección túnica ha evolucionado para asegurar que los linfocitos T periféricos sean capaces de interactuar con las moléculas del M HC propio, a través del proceso de selección positiva, pero no respondan a los péptidos propios a través del proceso de selección negativa. Los progenitores de los linfocitos T se originan en la médula ósea y viajan hasta el timo, donde entran en la corteza en el estadio de doble negatividad, definido por la ausencia de los correceptores CD4 y CD8 en la superficie celular. En la corteza túnica el gen de la cadena (3 del TCR sufre una reorganización V D J (es decir, variable, de diversidad y de unión) que, si tiene éxito, genera la proteina de la cadena (3 del TCR. Esta reorganización genética se cataliza por los genes RAG1 y RAG2371. La cadena (3 del TC R forma primero un complejo con la cadena a invariable pre-TCR y viaja a la superficie celular372,373. Si este proceso tiene éxito, el locus endógeno de la cadena a sufre una reorganización V J y en los siguientes complejos TCR reem­ plaza a la cadena p re-a del TCR. En este estadio, la célula estimula la expresión de CD4 y CD8 en su superficie celular y se designa timocito doblemente positivo. La selección positiva se produce primero a través de un proceso en que el timocito doblemente positivo interactúa con una célula túnica epitelial. El modelo consensuado es que las interacciones de baja avidez entre el TCR en el tim ocito doblemente positivo y los complejos péptido/MHC en la célula epitelial dirigen la proliferación celular y la supervivencia, mientras que las interacciones de alta afinidad o la falta de interacciones dan como resultado la muerte celular374,375. Al completarse la selección positiva el timocito doble positivo inhibe a CD4 o CD8, dependiendo de si la selección positiva tuvo lugar con la clase I o II del MHC. En este estadio, los timocitos entran en la médula túnica, donde se ponen en contacto con las DC derivadas de la médula ósea y las células medulares epiteliales que expresan diversos autoantígenos. La interacción de alta afinidad con los autoantígenos da como resultado la eliminación del timocito de una sola positividad, lo que proporciona una segunda oportunidad para eliminar los linfocitos T potencialmente autorreactivos. Los estudios han identificado un factor de transcripción AIRE, que favorece la expresión ectópica de antígenos periféricos en el tim o376. Las mutaciones con pérdida de función en el gen AIRE humano dan lugar a una enfermedad autoinmunitaria sistèmica. Tras com pletar las selecciones positiva y negativa, los tim ocitos salen del timo en un proceso que está regulado por la esfingosina-1fosfato377,378. Los que acaban de emigrar al timo sufren una maduración

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

I

TA P I y TAP2 LMP-2 y LMP-7

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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postímica y forman parte del compartimento de linfocitos T periféri­ cos379. Los linfocitos T vírgenes expresan, en general, niveles altos de CD62L (también denominada selectina L) y el receptor de quimiocinas CCR7380 una combinación de molécula de adherencia y receptor de quimiocina que identifica a las células en la zona T de los ganglios linfáticos y del bazo. La diversidad de linfocitos T en el compartimento periférico es enorme; se estima que los linfocitos T vírgenes de un ratón inmunológicamente normal expresan unos 25 millones de TCR distintos381. La selección túnica es crucial para el desarrollo de los linfocitos T periféricos. Los pacientes con el síndrome de DiGeorge tienen una ausencia congènita de tejido túnico, con la correspondiente carencia de los linfocitos T periféricos382. El trasplante de tejido túnico a estos pacientes corrige el problema383. La función del timo en los seres humanos disminuye drásticamente con la edad. Los niños pequeños tienen una función túnica activa y producen grandes cantidades de linfocitos T vírgenes, mientras que los adultos mayores poseen mi timo mucho más pequeño, que genera pocos linfocitos T nuevos. Sin embargo, los adultos en la quinta década de vida siguen teniendo tejido túnico activo en el mediastino y la entrada en el torrente sanguíneo de emigrantes recientes indica que el timo continúa funcionando a pesar de su tamaño relativamente pequeño384. No obstan­ te, muchos factores endógenos y exógenos pueden dañar la función del timo. La administración de corticoides da como resultado la involución del timo y la menor producción de linfocitos T vírgenes. Muchas formas de quimioterapia también son tóxicas para el timo y producen atrofia del mismo y disminución de la producción de linfocitos T. Este asunto tiene especial importancia en el trasplante de célula hematopoyética alógena, donde la supervivencia a largo plazo depende de la reconstitución del compartimento de linfocitos T periféricos. Los estudios que miden los círculos de escisión de TCR, una indicación de la emigración reciente desde el timo, y la cinética de reconstitución del repertorio de TCR han mostrado que la función túnica se recupera y que la diversidad del repertorio del TCR aumenta después de los trasplantes385,386. La función túnica también es importante en la infección por el V IH 387, sobre todo en los pacientes con una enfermedad avanzada que siguen tratamiento antivírico muy activo. En este caso la replicación del virus está detenida a menudo, pero los increm entos del recuento de linfocitos T C D 4+ periféricos dependen de la producción túnica de nuevos linfocitos T vírgenes, de la expansión del compartimento de linfocitos T periféricos residuales o de ambos388,389.

A natom ía linfática La mayoría de los estudios del sistema inm unitario humano se han centrado en las células de la sangre circulante y, con menor frecuencia, en los linfocitos derivados de los ganglios linfáticos, el bazo u otros tejidos. Los estudios en ratones se han centrado sobre todo en linfocitos derivados del bazo y los ganglios linfáticos y, más recientem ente, en tejidos mucosos, como los intestinos. Sin embargo, en conjunto, los estudios con seres humanos y ratones han proporcionado un cuadro bastante detallado de la com partimentación del sistema inmunitario. El conocimiento de las poblaciones de células inmunitarias en diversos tejidos linfáticos y no linfoides se ha incrementado de forma conside­ rable390, así como el de las señales que dirigen el tráfico de los linfocitos in vivo391,392. Aunque pueden existir excepciones a esta regla, las res­ puestas inmunitarias mediadas por linfocitos T se inician en general en los tejidos linfáticos secundarios, sobre todo en los ganglios linfáticos y el bazo393. Más tarde, los linfocitos activados se dirigen a los lugares no linfoides de la infección. Incluso tras la infección por patógenos microbianos que no infectan los tejidos linfáticos de modo directo se activan linfocitos T específicos frente al antígeno vírgenes en los tejidos linfáticos secundarios y luego se desplazan hasta el lugar real de la infección. Dado que los tejidos linfáticos desempeñan esta función vital en la inmunidad adaptativa, resulta esencial conocer la anatomía del ganglio linfático y del bazo para comprender la interacción del antígeno con su célula inmunitaria correspondiente.

Ganglios linfáticos Los ganglios linfáticos sirven com o nexo para la interacción de los linfocitos con las células presentadoras de antígenos, y salvan el difícil problema de poner en contacto los escasos linfocitos específicos de antí­ genos con pequeñas cantidades de antígeno394. Localizada en la interfase

entre la sangre y los sistemas linfáticos, la linfa recibe el drenaje linfático de los tejidos periféricos, así como el flujo sanguíneo a través de arterias que entran en el hilio del ganglio. La mecánica del movimiento de los líquidos, las células y las partículas a través de los ganglios linfáticos es muy reciente395,396. El flujo de células, proteínas, mediadores inflamato­ rios y, en algunos casos, microbios patógenos al ganglio linfático desde zonas distantes de infección a través de los conductos linfáticos aferentes facilita la activación de la inmunidad celular protectora (fig. 6-9). En los lugares periféricos de infección los antígenos microbianos son captados por las DC migratorias que, tras recibir señales de receptores inmunitarios innatos, maduran y viajan en la linfa aferente hasta mi gan­ glio linfático de drenaje325. Las citocinas inflamatorias y las quimiocinas producidas en el lugar de la infección viajan a la vez en la linfa hasta el ganglio linfático de drenaje397. Este cóctel celular y molecular entra en el espacio subcapsular del ganglio linfático de drenaje. Aquí los inm i­ grantes celulares y moleculares siguen vías distintas. La linfa proveniente de los tejidos periféricos entra en el espacio subcapsular del ganglio linfático, después se filtra lentam ente en el seno capsular y el seno cortical y converge en el seno m edular en el hilio antes de salir a través de un vaso linfático eferente398. Las DC que viajan en la linfa entran en el seno subcapsular, atraviesan activamente una capa endotelial y fibroblástica de células que forma el suelo del seno subcapsular y alcanzan la corteza del ganglio linfático, moviéndose directamente hacia el parénquima del ganglio linfático y el cúmulo de linfocitos en los cordones paracorticales399. Las m oléculas pequeñas derivadas de los microorganismos no atraviesan esta barrera ni entran en el parénquima del ganglio linfático398,400. En su lugar, son canalizadas a través de conductos fibrosos producidos y cerrados por una estrecha red de células reticulares fibroblásticas y que contienen una matriz interna compuesta de haces de colágeno. Las fibras de colágeno dan soporte estructural al ganglio linfático y definen su arquitectura. A pesar de la naturaleza cerrada de estos conductos, los leucocitos que están en el ganglio linfático son capaces de captar material soluble, incluidos antígenos, del contenido linfático401. Los conductos linfáticos fibrosos conectan los senos cortical y subcapsular con las vénulas de endotelio alto, lo que permite el flujo de líquidos y el transporte de sustratos desde los tejidos periféricos, a través de los senos subcapsulares y los conductos fibrosos, a las vénulas de endotelio alto, el lugar de entrada de las células desde el torrente sanguíneo hasta el ganglio linfático398. Los conductos fibrosos también canalizan antígenos solubles transportados por la linfa y sustancias quim iotácticas del seno subcapsular a los folículos de linfocitos B402. El flujo sanguíneo al ganglio linfático, después de entrar en el hilio, se canaliza a través de las vénulas de endotelio alto, donde los linfocitos intravasculares pueden adherirse a la barrera endotelial y atravesarla hacia los cordones paracorticales del ganglio linfático. Las células endoteliales de las vénulas de endotelio alto pueden producir quimiocinas en su superficie luminal y, debido a que muchos conductos fibrosos acaban en las vénulas de endotelio alto, los linfocitos intravasculares pueden res­ ponder a quimiocinas transportadas por la linfa, lo que en ambos casos desencadena la extravasación de linfocitos hacia el parénquima del gan­ glio linfático400. Al atravesar las vénulas de endotelio alto los linfocitos entran en el conducto perivenular, un espacio estrecho limitado por las células reticulares fibroblásticas que da entrada a los corredores del cordón paracortical. El cordón paracortical es mía estructura laberíntica donde se acomodan muchos linfocitos T, que se supone vagan por los corredores y del que, por último, salen para ir a un folículo B o a un seno cortical o medular403. A medida que los linfocitos se mueven, codo con codo, a través de este laberinto disponen de muchas oportunidades de contactar con las D C transportadoras de antígeno que han entrado en el cordón desde el seno subcapsular. Si los linfocitos reconocen un antígeno presentado por una célula dendrítica se inicia el proceso de activación del linfocito T. Las citocinas inflamatorias y las quimiocinas entran en los conductos fibrosos que llevan a las vénulas de endotelio alto, donde transmiten el mensaje a los linfocitos circulantes para que se adhieran al endotelio y lo atraviesen. El reclutamiento de linfocitos en los cordones paracor­ ticales es rápido y eficaz y el laberinto puede llegar a congestionarse con linfocitos a las pocas horas del estímulo inflamatorio. Más allá de su función de transporte de citocinas y quimiocinas, las DC residentes que están dentro de las zonas paracorticales ricas en linfocitos T en el

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Conducto linfático aferente

Seno subcapsular

Trabecula

Conducto linfático eferente

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

Vénula de endotelio alto

Vena

FIGURA 6-9 Anatomía de los ganglios linfáticos. A, Los seres humanos contienen de 500 a 600 ganglios linfáticos. Estos ganglios, con forma arriñonada, filtran el líquido linfático que drena de los tejidos periféricos hasta el torrente sanguíneo a través de los vasos linfáticos. Los ganglios linfáticos están encapsulados por fibras densas ricas en colágeno que extienden trabéculas hada la sustancia del ganglio linfático. La linfa aferente entra en los ganglios linfáticos a través de conductos que drenan en los senos subcapsulares. La linfa se filtra a través de los senos corticales y medulares antes de salir del ganglio linfático a través de los conductos linfáticos eferentes. La reglón externa del ganglio linfático, denominada corteza, consta sobre todo de folículos linfáticos ricos en llnfocltos B y en agregados paracortlcales ricos en llnfocltos T. La reglón Interna del ganglio linfático, denominada médula, es menos celular que la corteza, y esta reglón contiene senos llenos de linfa que se unen. El riego sanguíneo del ganglio linfático entra y sale a través del hlllo. Las vénulas de endotello alto representan el lugar de entrada de los leucocitos circulantes en el ganglio linfático. Los leucocitos salen del ganglio linfático a través de los vasos linfáticos eferentes y vuelven a la circulación. B, Mlcroanatomía del ganglio linfático y red de conductos. Este esquema ofrece un esbozo de la anatomía de un ganglio linfático a un nivel que no puede observarse con microscopio óptico. Las relaciones anatómicas se han deducido Introduciendo marcadores de masa molecular baja en la linfa y en la sangre que circula por ganglios linfáticos Intactos y analizando los patrones del tráfico. Las células dendrítlcas (DC) migratorias portadoras del antígeno pueden atravesar el recubrimiento celular de los senos subcapsulares y corticales para entrar en los cordones paracortlcales para ¡nielar la presentación del antígeno a los llnfocltos T vírgenes. Los mediadores Inflamatorios solubles y los antígenos se concentran en los conductos fibrosos que unen los conductos linfáticos a las vénulas de endotello alto (HEV)y los folículos linfáticos. Las DC residentes (rDC) pueden tomar muestras del contenido antlgénlco de los conductos fibrosos y presentar antígenos a los llnfocltos T que entran a través del sistema de conductos hasta las HEV, donde pueden Influir en el reclutamiento de llnfocltos circulantes. FC, fibras de colágeno que proporcionan soporte estructural a los conductos y al ganglio linfático; CRF, células reticulares flbroblástlcas que rodean los conductos; CRS, células que recubren el seno; CU, complejos de la unión que proporcionan una barrera hermética al contenido del conducto.

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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ganglio linfático pueden acceder y procesar antígenos solubles secues­ trados en los conductos, lo que liga el sistema de conducción al proceso de presentación del antígeno. Los últimos avances en m icroscopía404 han permitido a los investigadores visualizar las interacciones entre los linfocitos T y las DC en los ganglios linfáticos durante varias horas405 y han demostrado, por ejemplo, que las interacciones de los linfocitos T CD4+ con las DC aumentan el reclutamiento y la activación de linfoci­ tos T CD8+ vírgenes406.

Bazo El bazo es un gran órgano linfoide secundario, que también sirve de filtro importante para eliminar microbios patógenos del torrente san­ guíneo407. Aunque el bazo y los ganglios linfáticos comparten muchos tipos de linfocitos T y B y DC, y tienen una complejidad similar a nivel microanatómico, difieren en algunos aspectos esenciales (fig. 6-10). El bazo no es un sitio de drenaje linfático. En su lugar, los antígenos, los m icroorganism os patógenos y las células circulantes penetran en el bazo a través de la arteria esplénica. Ésta se divide en arteriolas cen­ trales, que recorren la corteza esplénica y están rodeadas por linfocitos en una estructura denominada manguito periarteriolar408. Los linfo­ citos T son los más proximales a la arteriola central y están rodeados por agregados de linfocitos B en las regiones denominadas folículos de linfocitos B (v. fig. 6-10B). Los linfocitos B y T agrupados densamente constituyen la pulpa blanca esplénica y están rodeados por la zona marginal (v. fig. 6-10C ), que separa la pulpa blanca de la roja409. La pulpa roja esplénica es rica en macrófagos y contiene muchos eritrocitos, resultado del filtrado del flujo sanguíneo suministrado por las terminales de las arteriolas esplénicas. El flujo sanguíneo al bazo termina de forma

FIGURA 6-10 Anatomía del bazo.

predominante en la pulpa roja y la zona marginal. La mayoría de los microorganismos patógenos, cuando se eliminan del torrente sanguíneo, primero se localizan en la zona marginal y la pulpa roja del bazo410. Con respecto al tráfico celular en el bazo, parece que el principal punto de entrada en la pulpa blanca se produce desde la zona marginal411. Desde aquí, las células presentadoras de antígenos activadas pueden penetrar en las áreas de pulpa blanca, muy probablemente atravesando el seno de la zona marginal y la capa de macrófagos metalófilos que forman el límite entre la pulpa blanca y la zona marginal. El acceso de los antígenos proteicos y de otras moléculas a la pulpa blanca esplénica está muy res­ tringido y presenta muchas similitudes con el sistema identificado en los ganglios linfáticos. En concreto, las células fibroblásticas reticulares forman pequeños conductos que rodean las fibras de colágeno que pene­ tran en las zonas de linfocitos T y B del bazo y suministran pequeñas m oléculas (es decir, generalmente de 60 kDa) a la pulpa blanca. Los conductos encontrados en los folículos B se unen a las quim iocinas asociadas al reclutamiento de linfocitos B, mientras que los conductos identificados en las zonas T se unen a las quimiocinas relacionadas con el reclutamiento de los linfocitos T409.

Tráfico a los tejidos linfáticos mediado por quimiocinas e integrinas El mecanismo de entrada de los linfocitos T y B en los ganglios linfáticos se ha investigado con detalle y la secuencia de acontecim ientos está bien definida. En primer lugar, los linfocitos que atraviesan las vénulas de endotelio alto ruedan a lo largo de la superficie del endotelio, en un proceso en el que intervienen las selectinas de los linfocitos y los contrarreceptores de la superficie endotelial412 414. El siguiente paso

El b a z o es u n ó r g a n o linfá tico s e c u n d a r lo c o m p le jo c o n p o b la c io n e s d e cé lu la s c o m p a r t lm e n ta d a s .

A,

C o r t e del

b a z o t e ñ id o c o n h e m a to x llln a y e o sln a q u e m u e stra á re a s d e c é lu la s d e n s a m e n t e a g r u p a d a s , d e n o m in a d a s p u l p a b l a n c a (PB), s e p a r a d a s p o r á re a s co n p o b la c io n e s d e células m á s d isp ersas, q u e se d e s ig n a n c o m o p u l p a ro ja (PR). B, C o rte del b a z o t e ñ id o c o n a n tic u e rp o s m a rc a d o s c o n flu o re sc e n cia esp e c íficos d e lin fo cito s B (n a r a n ja ) y T (v e r d e ) q u e m u e stra n la d istin ta lo ca liza ció n de los lin fo cito s B y T d e n tro d e la p u lp a b la n ca .

C,

La tin c ió n d e los m a c r ó fa g o s

(n a r a n ja ) y de la z o n a m a rg in a l esp lé nica (v e r d e ) m u e stra la d e n sid a d d e los m a c r ó fa g o s y las cé lu la s fa g o c ítlc a s en la p u lp a roja y la z o n a m a rg ina l.

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Tejidos inm unitarios asociados a las superficies m ucosas

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Uno de los desafíos del sistema inm unitario es la distinción entre microorganismos patógenos e inocuos420. Éste es un asunto esencial en el intestino, un lugar repleto de microorganismos que, en la mayoría de los casos, no suelen ser una amenaza para las personas sanas. El papel de la flora microbiana comensal en el ajuste de la homeostasis inmunitaria y en la limitación del daño del tejido del huésped en el encuentro con microorganismos patógenos exógenos (es decir, la tolerancia frente a microbios potencialmente peligrosos y la inducción de inflamación para resistir la infección por microbios patógenos) ha sido objeto de una intensa investigación421,422. La base patogénica de varios síndromes inflam atorios intestinales se centra en las anomalías de las respues­ tas inflamatorias y mediadas por linfocitos T ante microorganismos comensales423. El intestino es, asimismo, una de las principales vías de entrada de virus, bacterias, protozoos y helmintos patógenos424. Los linfocitos T son frecuentes en la mucosa intestinal y se pueden encontrar en la parte más interna de la capa epitelial, en la lámina propia adyacente y dentro de los tejidos linfáticos, como las placas de Peyer (agregados linfocíticos dispersos en la mucosa del intestino delgado) y los ganglios linfáticos mesentéricos425. Puede producirse una serie de tejidos linfáticos terciarios en la vida posnatal bajo la influencia de células inductoras del tejido linfático; éstos son las criptoplacas, los folículos linfáticos aislados y las placas colónicas en los intestinos, así como el tejido linfático asociado al bronquio inducible en el pulmón. Los linfocitos T de la capa epitelial son una población diversa a la que se denomina linfocitos intraepiteliales. Algunos linfocitos intraepiteliales expresan cadenas a y (3 de CD8 (C D 8a+(3+), otros cadenas a en exclusiva (C D 8 a a +) y algunos no expresan CD8 en absoluto426. En cuanto a los TCR, algunos expresan TCR ot(3 y otros y8427 429. Casi todos los linfocitos intraepiteliales expresan moléculas de adhesión asociadas a un fenotipo activado o memoria y funciones efectoras, como actividad citolítica y secreción de citocinas. La lámina propia intestinal también está poblada de linfocitos T, pero aquí predominan los C D 8a+(3+ tradicionales con TCR a p 430,431. Las células linfocíticas innatas, un grupo heterogéneo de células inmunitarias innatas que se clasifican en el linaje linfocítico en los seres humanos y en los ratones167, abundan dentro de la lámina propia intes­ tinal y cooperan con los linfocitos T en la regulación de las funciones de barrera y equilibrando el tono inmunitario dentro de los tejidos intes­ tinales. Por ejemplo, un estudio reciente demostró que las células linfocíticas innatas que expresan RORyt expresan también moléculas de

la clase II del M H C y presentan antígenos de origen microbiano para limitar las respuestas de linfocitos T CD4+ a bacterias comensales, un mecanism o que puede amortiguar el tono inflamatorio intestinal en condiciones hom eostáticas432. Después de la exposición a la bacteria enteropatógena Citrobacter rodentium, la producción de IL-22 por las células linfocíticas innatas parece crucial para la inducción de péptidos antimicrobianos por las células epiteliales intestinales y la protección del huésped433,434. Aunque se ha propuesto que las células del epitelio intestinal presen­ tan antígenos a los linfocitos T4354 37, también hay DC en los tejidos intes­ tinales. Dos trabajos han demostrado que las D C rastrean el contenido intestinal al atravesar de forma transitoria las uniones estrechas de la capa de células epiteliales intestinales438,439. Tras fagocitar los m icroor­ ganismos patógenos bacterianos, como S. typhimurium, las DC migran a los tejidos linfáticos secundarios para activar los linfocitos T vírgenes. Los estudios realizados en modelos múridos han demostrado que la infección intestinal por virus o bacterias patógenos induce una intensa expansión de los linfocitos T específicos del patógeno en el epitelio del intestino delgado y la lámina propia430,431,440. La presencia de poblaciones específicas de bacterias es un requisito para el desarrollo de poblacio­ nes de linfocitos Thl7, lo que ilustra su inexistencia en ratones que carecen de flora microbiana66. Las bacterias que pertenecen de forma típica a las comunidades comensales (p. ej., bacterias filamentosas segmentadas) o que se consideran patógenas (p. ej., S. typhimurium) inducen lin ­ focitos T h l7 mucosos que protegen frente a microbios patógenos, en parte a través de vías que dependen de la IL-17, la IL-23 y la IL-22. La infección sistèmica por virus, como el virus de la estomatitis vesicular, o la bacteria intracelular L. monocytogenes también induce aumentos notables del número de linfocitos T CD8+ específicos del patógeno en el intestino, lo que indica que estos linfocitos T se desplazan hacia el intestino durante las respuestas inmunitarias sistémicas. El concepto de que las respuestas inmunitarias a los microorganismos patógenos infecciosos dan como resultado la distribución de linfocitos T específicos de los m icroorganism os patógenos a través de todo el organismo se sostiene en dos estudios en los que se midió la inmunidad en todo el animal441,442. En ambos estudios, tras la sensibilización de los linfocitos T en los tejidos linfáticos secundarios, se constató un mayor número de linfocitos T específicos de antígenos en los tejidos no linfoides, como el hígado, la lámina propia y el tejido adiposo.

IN TRO D U CCIÓ N A L A S T É C N IC A S B Á S IC A S EN IN M U N O LO G ÍA : B A S E S D E L O S M O D E LO S IN M U N O LÓ G IC O S____________________________________ La rápida evolución de las técnicas inmunológicas ha facilitado la visión cada vez más sofisticada del sistema inmunitario de los mamíferos. La comprensión de las técnicas inmunológicas actuales es fundamental para el especialista en enfermedades infecciosas por dos razones. En primer lugar, estas técnicas forman la base sobre la que nosotros for­ mulamos nuestro conocim iento sobre la inm unidad protectora. En segundo lugar, las técnicas inmunológicas, como la citometría de flujo, la tinción intracelular de citocinas y el tetràmero de MHC, al igual que los inmuno análisis spot ligados a enzimas (ELISPO T), se usan cada vez más en la clínica para evaluarla función inmunológica. En esta sección se revisarán de manera breve algunas de las técnicas inmunológicas desarrolladas más recientemente.

C aracterización y m edida de la inm unidad específica frente a m icroorganism os patógenos La citometría de flujo ha transformado los análisis inmunológicos al perm itir el análisis rápido y eficaz de poblaciones complejas de células linfoides443. Un citómetro de flujo analiza células individuales en busca de diversos anticuerpos monoclonales, marcados por fluorescencia o por tinciones, y perm ite que cada célula de una población compleja sea valorada según múltiples marcadores celulares. Esta potente téc­ nica proporciona un cuadro detallado de una mezcla de poblaciones celulares, como células de ganglios linfáticos, bazo o sangre periférica (fig. 6-11). Con la introducción continua de nuevos anticuerpos m ono­ clonales específicos de nuevas proteínas de superficie o intracelulares, la citometría de flujo sigue descubriendo complejidades cada vez mayores

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

implica el reconocimiento de las quimiocinas en la superficie endotelial por los receptores de quimiocinas de la superficie del linfocito, lo que desencadena un proceso de activación mediado por la proteína G l, que induce la adherencia mediada por integrinas y el desplazamiento a través del endotelio391,415. En los últimos años se han identificado muchos de los componentes de este proceso. Los receptores de las quimiocinas CXCR4 y CCR7 son activados por la quimiocina CXCL12 y favorecen la entrada de linfocitos B en los ganglios linfáticos periféricos. La entra­ da de linfocitos B en las placas de Peyer está mediada por CXCL13 y CXCR5416. Se necesitan las interacciones entre LPA-l/ICAM-1 y ot4(V VCAM (molécula de adhesión celular vascular) para la retención de los linfocitos B en la zona marginal del bazo417. Los estudios de bloqueo de anticuerpos muestran que la entrada de linfocitos B en los folículos requiere la interacción entre LPA-1 de los linfocitos e ICAM -1 de las células del bazo. La interacción entre las moléculas de integrina y VCAM contribuye también a la entrada de linfocitos B en los folículos esplénicos418. Después de que los linfocitos han entrado en la pulpa blan­ ca esplénica, su movimiento entre las zonas T y B está dictado en gran medida por las quimiocinas y sus respectivos receptores. Los linfocitos B, activados por el antígeno, estimulan la expresión de CCR7, un receptor de quimiocina que responde a las quimiocinas CCL19 y CCL21419. Los linfocitos T vírgenes expresan CCR7, que les permite responder a CCL19 y CCL21 y los dirige a las zonas T de los ganglios linfáticos. Cuando se activa por el antígeno, la estimulación de la expresión de CCR7 en los linfocitos B los dirige a la zona T, les permite su interacción directa con los linfocitos T y posibilita la presentación del antígeno por parte de los linfocitos B a los T y la maduración de los linfocitos B mediada por los T419.

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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A FIGURA 6-11 de células. A,

Luz dispersa en ángulo cónico

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Linfocitos T

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Linfocitos T CD8

La citometría de flujo puede usarse para identificar las distintas poblaciones de células inmunitarias en una mezcla compleja La luz d isp e rsa en á n g u lo c ó n ic o fren te a la luz d isp e rsa en á n g u lo recto d e las cé lu la s In d iv id u a le s es u n a m e d id a del t a m a ñ o relativo y la

g r a n u lo sld a d de las células. Las cé lu las del re c u a d ro se se le c c io n a n y c o n siste n en m o n o c lt o s y linfocitos. B, Las células se le c c io n a d a s se d ivid en en linfocito s B y T, s e g ú n la tin c ió n c o n a n tic u e rp o s m o n o c lo n a le s e sp e c ífico s c o n d istin ta s e m is io n e s flu o re sc e n te s. El re c u a d ro rod e a la p o b la c ió n de linfocito s T. C, T in c ió n de la p o b la c ió n d e lin fo cito s T s e le c c io n a d o s p o r la e x p re sió n en su p e rfic ie d e C D 4 o C D 8 u s a n d o a n tic u e rp o s m o n o c lo n a le s q u e s o n flu o re sc e n te s a d o s lo n g itu d e s d e o n d a ad ic io n a le s.

Sin péptido

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LLO 91-99

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a

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l-

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1

FIGURA 6-12 El inmunoanálisis spot ligado a enzimas (ELISPOT) cuantifica las respuestas de linfocitos T a distintos péptidos tras la infección. L os cu a tro re c u a d ro s m u e stra n la p ro d u c c ió n de In terferon y p o r células del b a z o o b t e n id a s de rato n e s In fe cta d o s p o r Listeria monocytogenes c u a n d o se e stim u la n p o r un e p íto p o n o p e p tíd lc o (arriba a la izquierda) o p o r tres e p íto p o s p e p tíd lc o s co n restricción del c o m p le jo p rin c ip a l de hlsto c o m p a tlb llld a d ( M H C ) de la clase I d efinid os. C a d a p u n t o (spot) representa

1

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IFN-y FIGURA 6-13 La tinción de citocinas intracelulares es otro método para cuantificar los linfocitos T específicos de antígenos en mezclas complejas de células. SI se utiliza este m é t o d o se e s t im u la n c é lu la s del b a z o o de s a n g r e periférica de fo rm a tra n sito ria co n p é p t id o s a n tlg é n lc o s

la activación de u n a célula Ind ivid ual p o r un p é p tid o específico. La frecuencia de linfocitos T específicos de a n tíg e n o s p u e d e calcularse c o n ta n d o el n ú m e ro de

y lu e g o se t iñ e n c o n a n t ic u e r p o s m o n o c l o n a le s p a ra la p r o d u c c ió n de citocinas. La tra m a d e p u n t o s m u e stra la p ro d u c c ió n d e ¡n te rferón y (IF N -y)

p u n t o s e n el filtro y d iv id ié n d o lo e n tre el n ú m e r o d e c é lu la s c o lo c a d a s en el p o c ilio . (Reproducida de Vijh S, Pamer EG. Immunodominant and

y fa c to r d e n e c ro sis t u m o ra l a (T N F -a ) p o r los lin focito s d e s a n g r e p eriférica c u a n d o se e s tim u la n c o n u n p é p t id o a n tlg é n lc o b a c te ria n o . La p o b la c ió n

subdominant CTL responses to Listeria monocytogenes infection. 1997:158:3366.)

d e lin fo cito s T e sp e c ífic o s del p é p t id o m u e stra la p ro d u c c ió n s im u ltá n e a de a m b a s c ito c in a s, u n h a lla z g o c o m ú n en lo s lin fo c ito s T C D 8 + e s p e c ífic o s

J Im m un ol.

de p a tó g e n o s. El p orce ntaje d e células p ro d u c to ra s de T N F -a , IF N -y o a m b o s se In d ica en los c u a d r a n t e s del tra za d o .

entre las poblaciones celulares que, con anterioridad, se habían supuesto homogéneas. Un tema recurrente en los estudios inmunológicos es el descubrimiento de que un subconjunto celular se puede dividir en dos o tres poblaciones distintas de células, en fundón de un nuevo marcador. La citometría de flujo se usa de modo sistemático en el ámbito clínico para la cuantificación de linfocitos T C D 4+ y C D 8+ en los pacientes infectados por el VIH y en otros pacientes inmunodeprimidos. Las innovaciones técnicas más recientes que han afectado a los estu­ dios de inmunología celular están relacionadas con la cuantificación precisa de linfocitos T específicos de antígenos. Tres métodos (los aná­ lisis ELISPOT, la tinción de citocinas intracelulares y los tetrámeros de MHC) han revolucionado el estudio de las respuestas de los linfocitos T específicos de patógenos. El análisis ELISPOT es relativamente sencillo y no requiere un citómetro de flujo. Los análisis ELISPOT proporcionan datos cuantitativos precisos y se pueden realizar sobre mezclas com ­ plejas de células, como células mononucleares de sangre periférica o de ganglios linfáticos o bazo444. Para efectuar este análisis, las mezclas complejas de células se estimulan con el antígeno sobre una membrana revestida con un anticuerpo monoclonal específico para una citocina, como IFN -y, TNF o IL-4. Los linfocitos T específicos del antígeno de la mezcla, al ser estimulados, liberan citocinas que son capturadas por los anticuerpos unidos a la membrana contiguos a la célula estimulada.

Las citocinas unidas se detectan con un segundo anticuerpo monoclonal conjugado con una enzima, de un modo idéntico a un análisis de inmunoabsorción ligada a enzimas en sándwich estándar. Cada célula estimulada deja un «punto» (spot) en la membrana y puede cuantificarse el número de puntos (fig. 6-12). La tinción de citocinas intracelulares se parece a la técnica ELISPOT en que las poblaciones de células complejas se estimulan también con un antígeno, pero en presencia de brefeldina A o monensina, que son fármacos que inhiben la secreción celular de citocinas445. Durante esta incubación las citocinas son producidas por los linfocitos T específicos de antígeno, pero en lugar de ser secretadas se acumulan en la célula. Tras la estimulación las células se fijan y permeabilizan; luego se tifien con anticuerpos marcados por fluorescencia específicos de citocinas. La permeabilización con un detergente diluido es necesaria para que el anticuerpo pueda acceder a la citocina intracelular acumulada. Las células teñidas se exam inan con citom etría de flujo (fig. 6-13) y los linfocitos T específicos de antígeno se identifican y cuantifican según la producción de citocina, aunque también pueden ser valorados por otras características (tamaño, granulosidad, marcadores de activación y diferenciación, expresión del receptor del antígeno). A pesar de ser

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m últiples receptores de linfocitos T específicos frente a los antígenos. A u nq ue la asociación de los receptores de linfocitos T individuales con los com plejos del M H C es transitoria, en el escenario de m últiples interacciones sim ultáneas la unión se torna estable. En la mayoría de los estudios los tetrám eros del M HC se generan por la biotin¡Iización del extremo carboxilo de las m oléculas solubles del M H C que contienen un péptido an tigén ico específico, seguidas de la form ación de un com plejo con una m olécula de avidina m arcada con fluorescencia, con cuatro lugares de unión a la biotina. A, C om p le jo del tetràm ero del M H C asociado a un linfocito T específico frente al antígeno. B, Tin ció n con el tetràm ero del M H C de células m ononucleares de sangre periférica hum ana m ediante com plejos de tetrám eros con tres péptidos diferentes derivados del virus de Epstein-Barr. El porcentaje de linfocitos T C D 8 + específicos de cada uno de estos péptidos se indica en los trazados. H LA , an tígen o leucocitario hum ano. (A , Por cortesía de D írk H. Busch, Technical University, M unich.)

más exigente desde el punto de vista técnico, la tinción de citocinas intracelulares es más informativa que el análisis ELISPOT. Otro método directo para la cuantificación de linfocitos T específicos de antígenos se basa en el uso de tetrámeros de MHC446. Como la interac­ ción entre los TCR y los complejos peptídicos del MHC es de baja afinidad, los intentos por identificar los linfocitos T específicos de antígenos con complejos de péptidos/MHC solubles no han sido posibles. La generación de formas tetraméricas de péptidos/MHC combinados con un fluoróforo permitió pronto la tinción e identificación de linfocitos T específicos frente a antígenos con citometría de flujo (fig. 6-14). Además, la tinción del tetràmero se puede usar para aislar linfocitos T viables específicos frente a microorganismos patógenos166,447. Una ventaja de la tinción del tetràmero de M HC sobre la tinción de citocinas intracelulares o el análisis ELISPOT radica en que la detección de linfocitos T no depende de la producción de citocinas, que a su vez depende del fenotipo de los linfocitos T.

Bibliografía seleccionada

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En muchos casos, el uso de los análisis cuantitativos que acabamos de describir modificó de manera radical las estimaciones previas sobre el número de linfocitos T específicos frente a cada microorganismo patógeno109,110 448. En algunas infecciones, como en la primoinfección por el virus de Epstein-Barr, el número de linfocitos T CD8+específicos frente al virus alcanza el 70%449,450. Aunque el VEB puede ser un ejemplo extremo, en otras infecciones, como en las causadas por el VIH , el virus del herpes simple, el virus de la gripe y L. monocytogenes, el número de linfocitos T específicos frente al microorganismo es muy elevado y está comprendido en el intervalo del 2-25% 110,448,451,452.

A G R A D E C IM IE N T O S ________________________________ Eric Palmer y Michael Glickman proporcionaron amablemente el per­ miso para actualizar este capítulo sobre su texto publicado en la séptima edición de Principios y prácticas de enfermedades infecciosas.

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

FIGURA 6-14 Los tetrámeros de complejos principales de histocompatibilidad (MHC) pueden identificar a los linfocitos T específicos frente al antígeno. Los tetrám eros de M HC son capaces de teñir los linfocitos T específicos frente a los an tígen o s, ya que pueden ¡nteractuar al m ism o tiem po con

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

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Capítulo 6 Defensa contra la infección mediada por células

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Inmunidad de las mucosas P e te r B. E rn st

Las respuestas inmunitarias de las mucosas deben discriminar entre las señales moleculares que reflejan una amenaza para el huésped y las que son benignas o incluso potencian la salud. Este conocimiento se con­ sigue por medio de mecanismos de reconocim iento del antígeno, de regulación inmunitaria y de selección de respuestas efectoras que están específicamente adaptadas a proteger los tejidos delicados y sus fun­ ciones fisiológicas. La adaptación de las células inmunitarias mucosas e inflamatorias está moldeada por literalm ente m illones de ligandos presentes en el ambiente local que se presentan de manera end ocri­ na, paracrina o autocrina. Aunque la mayoría de estos ligandos son antígenos ambientales, tam bién com prenden citocinas, factores de crecimiento, metabolitos, hormonas y neurotransmisores. Además, la interacción entre la inmunidad de las mucosas y los microorganismos locales se reconoce por su repercusión en la salud de los tejidos más allá de donde tiene lugar el encuentro original.

ESPECIA LIZA CIÓ IU D E L A S R E S P U E S T A S D E L H U É S P E D EN L O S T E JID O S M U C O S O S ______________________________________________ El d esafío Los tejidos mucosos no sólo proporcionan una barrera entre el huésped y el mundo microbiano, sino que son estructuras muy delicadas que realizan funciones fisiológicas importantes. Por ejemplo, para maximizar el intercambio de aire en la vía respiratoria o la absorción de nutrientes en el intestino, estos tejidos presentan numerosas adaptaciones morfo­ lógicas que amplían su área superficial. Se calcula que el área superficial del tubo digestivo es equivalente al de una o dos pistas de tenis, y esta superficie está expuesta a una miríada de antígenos ambientales, ya sean toxinas, alimentos o microbios. Además, los seres humanos alteran sus hábitos de modo que estos estímulos varían a medida que cam bia­ mos nuestra ubicación y nuestra dieta y nos encontramos con nuevos desafíos microbianos. Otras realidades de la inmunidad de las mucosas son la dificultad que tienen las respuestas del huésped para alcanzar a los antígenos luminales que están «más allá de la costa» y proteger frente a la infección sin poner en peligro las funciones fisiológicas. De este modo, las células inmunitarias e inflamatorias de los tejidos mucosos se adaptan a los cambios de los estímulos para adquirir un patrón de diferen­ ciación que proporcione protección sin perturbar los tejidos adyacentes. El tubo digestivo constituye un modelo informativo que ilustra las propiedades únicas de la inmunidad de las mucosas. En el intestino hay 10 veces más células bacterianas que del huésped, y el microbioma con­ tiene varios cientos de veces más genes que el genoma humano. Además, hay un gran número de virus, hongos y parásitos. En respuesta a esta carga microbiana el intestino tiene tantos linfocitos como un órgano sólido como el bazo. Además, el intestino secreta aproximadamente el 75% de los anticuerpos producidos diariamente. Otros tejidos mucosos comparten desafíos análogos y precisan muchas adaptaciones compara­ bles en sus respuestas inmunitarias locales.

A daptación de las respuestas in m unitarias m ucosas El concepto de un «sistema inmunitario mucoso común» surgió sobre la base de la interfase relacionada que separa los tejidos mucosos de los estímulos luminales. Además, la presencia de inmunoglobulinas A (IgA) diméricas es una adaptación que se encuentra en la mayoría de las secre­ ciones mucosas. Los seres humanos difieren de los ratones en que tienen los isotipos IgA l e IgA2 que están representados en grados diversos en diferentes lugares. Como se describió en el capítulo 5, la estructura de © 201 6. Elsevier Esp-^^ CT TT

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la IgA refleja su adaptación al ambiente mucoso porque es transportada activamente a través del epitelio por medio del receptor para polímeros de inmunoglobulinas (plgR), resiste la proteólisis así como la hidrólisis àcida y sirve para impedir la unión de los microorganismos patógenos o sus toxinas sin activar el complemento y sus efectos inflamatorios. Para­ dójicamente, la nefropatia IgA es una enfermedad mediada por la IgA que se debe al depósito de IgA l, lo que deteriora la función glomerular1. De este modo, incluso con sistemas adaptados, las respuestas pueden ir mal y contribuir a la enfermedad en lugar de a la protección. Después del descubrimiento de la IgA como el isotipo dominante de inmunoglobulina en los tejidos mucosos, Ogra y cois.2 demostraron que la vacunación oral con una vacuna de la poliomielitis atenuada inducía respuestas de anticuerpos IgG e IgA en las secreciones, mientras que la vacunación sistèmica con un virus inactivado tenía poco efecto sobre la inmunidad de las mucosas. Las pruebas del intercambio de informa­ ción inmunitaria entre diferentes tejidos mucosos surgieron de estudios sobre inmunización mucosa. Cuando se administran antígenos por vía oral, por ejemplo, puede detectarse IgA secretoria en otras secreciones com o las lágrimas. La detección de anticuerpos en múltiples tejidos es en gran medida atribuible a la circulación selectiva de linfocitos B específicos frente al antígeno desde un tejido mucoso a otro3. La inmunidad comprende diversas respuestas, algunas de las cuales neutralizan la diana buscada pero también producen un daño colateral en los tejidos del huésped. En las mucosas la carga antigénica exige una respuesta hom eostática muy delicada. Una contribución importante a la homeostasis es la tolerancia adquirida a antígenos que persisten en la luz del tubo digestivo (tolerancia oral)4 o en la vía respiratoria5,6. Esta respuesta permite al huésped evitar enfermedades inmunitarias debidas a antígenos ambientales y «tolerar» la microbiota que persiste en la luz. La capacidad de las respuestas locales del huésped de adaptarse a los cambios en el contenido luminal, debido a cambios importantes en la dieta o en las comunidades microbianas, es un ejemplo de la flexibilidad de la regulación inmunitaria necesaria para impedir respuestas exube­ rantes frente a antígenos locales benignos. Aunque múltiples factores m odelan las respuestas inm unitarias mucosas, la acumulación selectiva de células con un fenotipo predilecto para la homeostasis mucosa se debe a una serie limitada de procesos biológicos7. La selección de mi fenotipo preferible en los tejidos mucosos puede conseguirse eliminando las células con un fenotipo no deseado, atrayendo de forma selectiva a las células con el fenotipo preferido hacia las mucosas, diferenciando a las células hacia el fenotipo preferido y expandiendo las células por medio de su proliferación (fig. 7-1). Con respecto a la proliferación debe señalarse que no todas las células hijas son «gemelos idénticos». La proliferación de los linfocitos es a menudo asimétrica, es decir, la unión de los receptores en la sinapsis inmunitaria conduce a la migración hacia un polo de los receptores y de sus molé­ culas transmisoras de señales asociadas. Cuando empieza la división celular, las moléculas transmisoras de señales heredadas por las células hijas se distribuyen de forma asimétrica, y esto cambia necesariamente el patrón de la expresión gènica8 10. Este proceso puede ser relevante para los cambios del fenotipo de la célula inmunitaria, en particular en lo que se refiere a la enfermedad. Estos cuatro procesos contribuyen al fenotipo de las células inflama­ torias, de las células presentadoras de antígeno (APC) y de los linfoci­ tos T y B que se encuentran en los tejidos mucosos. Este conocimiento lo han obtenido científicos que aceptan el desafío de estudiar directamente las células mucosas inmunitarias/inflamatorias. Un método ha sido el lavado de las vías respiratoria y reproductora como una ventana para

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P A L A B R A S C L A V E __________________________________ Capítulo 7 Inmunidad de las mucosas

célula lin focítica innata; célula presentadora de antígeno; citocina; epitelio; infección; linfocito B; linfocito T; microbiota; mucosa; red

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

Bo c • A

Proliferación

Alojamiento

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Diferenciación

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Muerte

D

FIGURA 7-1 Mecanismos que contribuyen a la selección del feno­ tipo inmunitario en los tejidos mucosos. La selección de un fenotipo p referid o (¡lustrado en azul) en los te jid o s m ucoso s puede co n se gu irse m ediante una proliferación que expanda las células con los rasgos preferi­ dos (A). No todas las células hijas son «gem elos Idénticos» con respecto a la proliferación. La proliferación de los llnfocltos es a m enudo asim étrica, lo que da lu gar a células hijas que no siem pre son Idénticas (célula roja). La acum ulación de células con el fenotipo deseado tam bién puede conseguirse alojando las células con el fenotipo preferido en m ucosas (B), diferenciando las células hacia el fen o tip o preferido (C) y elim inad o las células con un fenotipo no deseado (D). Puede lograrse Influir en estas vías para dirigir la diferenciación de una respuesta ¡nmunltarla m ucosa Ideal con adyuvantes o m odificadores de la respuesta biológica.

ver el linaje y función de las células de estos lugares. Aunque muchos investigadores han estudiado directamente las células mucosas en el tubo digestivo, debido a dificultades técnicas células como los neutrófilos pocas veces se aíslan en estos tejidos, mientras que las células de la vía urogenital, las glándulas salivales y el ojo aún no se han caracterizado extensamente. A medida que se obtengan técnicas originales para inves­ tigar estas células podemos esperar que aparezcan nuevos puntos de vista que será importante considerar para conocer completamente la inmunidad de las mucosas.

INDUCCIÓ N D E L A S R E S P U E S T A S IN M U N IT A R IA S M U C O S A S ________________________ R espuestas de la célula epitelial e inm unofisiología Aunque los factores aislados pocas veces explican una biología com ­ pleja, las interacciones en la inmunidad de las mucosas se entienden m ejor a p artir de inform aciones sobre sus elem entos individuales. Prim ero pod ríam os con sid erar la interfase entre el huésped y su ambiente microbiano. En los tejidos mucosos ésta es siempre la barre­ ra epitelial, su cubierta mucosa y diversos factores del huésped que modifican el nicho m icrobiano11'15. Las células epiteliales mucosas pro­ porcionan una barrera física que limita la translocación de microbios o sus metabolites a las capas subyacentes. Las células M son una cubierta especializada de células epiteliales situada por encim a de las placas de Peyer que sirven de lugares preferentes de recogida de muestras de antígenos lum inales16. Muchos microorganismos son captados de forma preferente por las células M 17,18. Pueden encontrarse estructuras linfáticas secundarias similares en el tejido linfático asociado a la nariz de la vía respiratoria. Tiene interés el hecho de que hay células parecidas a las células M por todo el epitelio del tubo digestivo19, lo que indica que su mayor capacidad de tomar muestras está más ampliamente dis­ tribuida que en las placas de Peyer. Las células epiteliales pueden expresar receptores para m icroor­ ganismos com o el virus de la inmunodeficiencia humana (V IH )20, el virus respiratorio sincitial (V R S )21, Helicobacter pylori22 24 o especies de Salmonella 25, por nombrar algunos. Estas interacciones favorecen la colonización así como la invasión, que en conjunto inducen señales y la inducción de respuestas inmunitarias mucosas12. Las células epiteliales de la vía respiratoria26 28, el tubo digestivo29 31 y la vía urogenital32,33 res­ ponden a la infección, las toxinas y la inflamación con la liberación de citocinas que no sólo alertan al huésped de un posible daño o peligro sino que centran las respuestas en el lugar de la lesión en fundón de un gradiente de quimiocinas y de otros factores34. Así las células epiteliales son capaces de detectar una señal de peligro y transducir respuestas que reclutan y activan otras células inmunitarias o inflamatorias.

Algunas células epiteliales están muy especializadas en la producción de factores antimicrobianos o expresan el plgR para mediar la trans­ ferencia de IgA polim èrica a la luz. La capacidad de transportar la IgA la comparten la mayoría de las células epiteliales y aumenta durante la inflamación. Sin embargo, la secreción de factores antimicrobianos tiende a ser más localizada. Por ejemplo, la saliva contiene el inhibidor de la proteasa secretoria del leucocito35, las células parietales gástricas producen ácido y otras células epiteliales producen mía amplia variedad de factores, como la lisozima, la lactoferrina, las defensinas13y las lectinas antibacterianas11,36 que interfieren directam ente con el crecim iento microbiano o modifican la función fisiológica para proteger al huésped. Un ejemplo de fisiología alterada en la defensa del huésped es el papel interpretado por las secreciones para crear un gradiente de presión que reduce la colonización en las regiones profundas de las glándulas muco­ sas. Además, los procesos muy adaptados, como el aparato mucociliar de los pulmones, ayudan a eliminar contaminantes ambientales y microbios. En el intestino los patrones de motilidad y las secreciones crean una catarsis que contribuye a la eliminación de las infecciones. Este concepto se ilustró en estudios de la inmunidad frente a los nematodos. Estos organismos inducen una respuesta Th2 fuerte asociada a la acumulación de IgE y mastocitos en la mucosa37. La desgranulación de los mastocitos libera mediadores que contribuyen a la secreción de la célula epitelial y a un aumento de la motilidad que, cuando se altera, reduce la eliminación de varias especies de nematodos38 40. Estas respuestas fisiológicas están reguladas por células neuroendocrinas, desencadenadas a menudo por productos microbianos41,42, así com o respuestas citocínicas que con ­ tribuyen en conjunto a la inmunidad de las mucosas porque facilitan la eliminación de las infecciones. Los factores neuroendocrinos también regulan la función de las células inmunitarias. En resumen, los efectos protectores o patogénicos de las células inmunitarias e inflamatorias mucosas no pueden separarse de los de otras células y mediadores que están dentro del tejido. Esto plantea la posibilidad de que los fármacos que alteran la motilidad no siempre sean útiles para controlar la diarrea.

C élulas presentad o ras de antígeno Los tejidos mucosos tienen mi complemento completo de los macrófagos y las células dendríticas. Estas células se encuentran a lo largo de la lámina propia, aunque algunas están en mayor número en las estructuras linfáticas secundarias, como las placas de Peyer en el intestino, como ocurre con los agregados subepiteliales de la vía respiratoria o de otros tejidos, así como en los ganglios linfáticos de drenaje. Se ha descrito que algunas células dendríticas extienden sus dendritas hasta la luz y toman muestras de antígenos directamente43,44. En otros estudios se ha demos­ trado que los fagocitos engullen células epiteliales apoptósicas45,46,47 que, si se infectan, podrían llevar microbios y crear otro mecanismo de recogida de antígenos48,49. Cada vez está más claro que varios factores dentro de la mucosa selec­ cionan APC únicas50 que facilitan la acumulación de linfocitos T coo­ peradores (Th) que favorecen la inducción de tolerancia o IgA mucosa. De este modo, hay una prealimentación a medida que las células implica­ das en el reconocimiento y el procesamiento del antígeno adquieren un fenotipo mucoso que, a su vez, favorece la expansión de los linfocitos Th que seleccionan los mecanismos efectores, como la IgA o los mastocitos mucosos, que culminan en una respuesta inmunitaria mucosa ideal. Por ejemplo, la unión inicial del dominio de oligomerización de nucleótido 2 (NOD2) expresado p orla APC al dipéptido muramilo (MDP) adminis­ trado por vía intranasal, estimula la producción de la linfopoyetina estromal túnica (TSLP) y la inducción de linfocitos Th2 en el pulmón51. De forma análoga, la estimulación inicial de NOD2 en el intestino o en el contexto de la toxoplasmosis ocular52 induce respuestas proinflama­ torias. Sin embargo, la estimulación repetida con ligandos de NOD2 vuelve a las APC arreactivas a los del NOD2 o a los receptores tipo Toll (T L R )53,54, com o puede com probarse por una m enor producción de interleucina 1(3 (IL-1(3), IL-8 y factor de necrosis tumoral a (T N F -a)54. Las mutaciones en el gen NOD2 se asocian a la enfermedad de Crohn55, posiblemente por reducir la capacidad de las APC de adaptarse a estas señales repetidas de los ligandos microbianos.

C élulas linfo cíticas innatas Com o com plem ento de la transición de las respuestas innatas a las adaptativas hay una población de células linfocíticas innatas (ILC, del

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Propiedades de las células linfocíticas innatas (ILC).

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Se cree que las ILC derivan de un precursor común y se diferencian en sus respectivos subgrupos en función de su ambiente cltocínlco. En respuesta a cltoclnas específicas (en rojo) se Inducen los factores de transcripción (subrayados) que controlan la selección y la expresión de los genes de las cltoclna. En general, el patrón de uso de factores de transcripción y la Inducción de genes de cltoclnas en las ILC1, ILC2 e ILC3 recuerdan al mismo control de la diferenciación observado en los llnfocltos Th 1, Th2 y Th 17, respectivamente. Como ha sido señalado en otro lugar57, los estímulos de las ILC1 son la IL-12, IL-1 5 e IL-18; las ILC2 están dirigidas por la IL-25 y la IL-33, mientras que la ILC3 requiere IL-1 e IL-23. Las ILC1 se asocian a menudo a Infecciones ¡ntracelulares, habltualmente virus. Las ILC2 se observan más en el contexto de las Infecciones por nematodos, mientras que las ILC3 se Inducen en respuesta a diferentes desafíos bacterianos en los tejidos mucosos y contribuyen a la Inducción del tejido linfático secundarlo por el subgrupo LTI. AHR, receptor para hidrocarburo arllo; GATA3, factor de transcripción que se une a la secuencia de ADN guanlna-adenlna-tlmlnaadenlna; IFN-y, ¡nterferón y; IL, ¡nterleuclna; LTI, Inductor de tejido linfático; NK, llnfocltos cltolítlcos espontáneos; RORyt, receptor huérfano relacionado con el ácido retlnolco -yt; T-bet, T-box expresado en llnfocltos T. inglés innate lymphoid cells). Estas células son diferentes a los linfocitos B y T y tienen una morfología linfocítica56,57. Desde una perspectiva his­ tórica, las ILC incluían los linfocitos citolíticos espontáneos (NK, del inglés natural killer) así como las células inductores del tejido linfático (LTi). Ahora está claro que hay otros subgrupos que se relacionan, sobre todo, si no del todo, con subgrupos de linfocitos Th porque expresan factores de transcripción y patrones de producción de citocinas simi­ lares. Para aclarar esta área se ha propuesto una nueva nomenclatura en la que las ILC se dividen en subgrupos denominados ILC1, ILC2 e ILC 357. Tiene interés que las ILC1 y las ILC2 expresen factores de transcripción y citocinas que se parecen a las de los linfocitos T h l y Th2, respectivamente, mientras que las ILC3 comprenden células que se parecen a los linfocitos T h l7 o Th22, así como a los linfocitos LTi (fig. 7-2)57, lo que da a la inmunidad innata un homólogo funcional a los subgrupos de linfocitos Th. Las ILC residen en el tejido de forma constitutiva y se activan gra­ cias a la acción de algunas citocinas liberadas por las APC, las células epiteliales y los linfocitos T. A su vez, las ILC expresan factores de trans­ cripción y citocinas que son apropiadas para amplificar la respuesta deseada del huésped a la señal antigénica actual. Dado que la inmunidad adaptativa tarda varios días en inducirse, las ILC complementan el papel desempeñado por los macrófagos y otras células innatas en la limitación de las infecciones así como en la potenciación del medio para seleccionar las respuestas apropiadas de linfocitos T y B que finalmente conferirán la inmunidad adaptativa y la memoria. Se encuentran más pruebas de la integración entre las ILC y los linfocitos Lh en la respuesta de las ILC a citocinas derivadas de linfocitos Lh. Por ejemplo, se ha publicado que la IL-17A o la IL-22 de los lin foci­ tos L h l7 activan a los linfocitos NK y potencian la inmunidad frente a los hongos en mucosas como la del riñón58 y la cavidad oral59. Otras citocinas de los linfocitos T activan células implicadas en la respuesta inflamatoria aguda/innata de diferentes formas. Por ejemplo, los linfoci­ tos Lh2 aumentan la acumulación de mastocitos, basófilos y eosinófilos, así como de anticuerpos IgE que capacitan a las células a las que se míen (como los mastocitos y los basófilos) para reconocer el antígeno y liberar sus mediadores que contribuyen a eliminar los nematodos57.

Detección de la m icrobiota m ucosa La im portancia de la m icrobiota en la regulación de las respuestas del huésped comienza con el acceso al huésped de los m icrobios y el

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Capítulo 7 Inmunidad de las mucosas

FIGURA 7-2

posterior reconocimiento de sus estructuras moleculares60 62. La detec­ ción de los microorganismos está mediada por los patrones moleculares asociados a los microorganismos patógenos (PAMP, del inglés pathogenassociated molecular patterns)65. Los PAMP se detectan mediante recep­ tores de reconocimiento del patrón (PRR, del inglés pattern recognition receptors) expresados en la superficie de varios linajes celulares. Hay varias clases de PRR, incluidos los TL R 65; los receptores tipo NOD (NLR), incluida la familia N O D ^lashelicasas tipo Rig (RLH)65, y varias proteínas que contienen repeticiones de la trombospondina, como la trombospondina l 66, la mindina67 y el recientemente descrito inhibidor de la angiogénesis encefálico 1 (BA I1)25. Además de los factores bacte­ rianos, el daño tisular, incluidos los restos de las células que mueren de apoptosis o necrosis, proporciona una serie de moléculas denominadas alarminas o patrones moleculares asociados al daño (DAMP, del inglés danger-associated molecular patterns)68. Además, la liberación de trifos­ fato de adenosina (ATP) de las células muertas en el tejido dañado es importante para reclutar más fagocitos69,70 y para regular la inflamación que contribuye a reparar los tejidos. Muchos PRR se unen a sus ligandos en la superficie celular, m ien­ tras que otros se activan en los fagosomas u otros lugares en el espacio intracelular tras la translocación de los PAMP. Los PAMP solubles en la sangre, como la endotoxina, pueden activar directamente receptores de la superficie, aunque las concentraciones de estos ligandos pocas veces alcanzan los umbrales necesarios para activar a los leucocitos ex vivo. Los microbios, por ejemplo H. pylori, permanecen sobre todo en la superficie celular de las células epiteliales (gástricas), donde pueden unirse a los PRR. La activación se produce tras la translocación de moléculas bacterianas efectoras al citoplasma, donde el peptidoglucano puede inducir respuestas de IL-8 tras detectarlo N OD171. Otros microor­ ganismos, com o Escherichia cotí enteroinvasora o varias especies de Salmonella, entran en la célula por medio de la invasión así como de la fagocitación72. El proceso de interiorización crea fagosomas que pueden yuxtaponer los PAMP a los PRR dentro del fagosoma, donde activan sus respectivas respuestas. Después de la unión de los PRR a sus ligandos se estim ulan las vías transmisoras de señales, lo que lleva a la activación de los factores de transcripción y a la producción de varias moléculas de respuesta del huésped. Quizás la m ejor estudiada sea el papel de la proteína de res­ puesta prim aria de la diferenciación m ielocítica 88 (M yD 88) como parte integral de las señales producidas por varios TLR75,74. El hecho de que varios PRR compartan una vía transmisora de señales crea una sinergia que puede aumentar la potencial estimulación procedente de las concentraciones relativamente pequeñas de los PAMP. La acumulación de PAMP dentro de un fagosoma aumentaría su concentración y el potencial de producir señales. Tras la detección mediante los PRR se inducen varias respuestas diferentes en el huésped. Una de las primeras sería la producción de quim iocinas que reclutan y activan otras células inm unitarias en la zona de la lesión. Otras respuestas son los cambios en la expresión de moléculas accesorias en las APC que contribuyen a la activación del linfocito T, el estallido oxidativo y la producción de especies reactivas del nitrógeno, varios mediadores vasoactivos o metabolites del ácido araquidónico. Una función importante de las células innatas es elim inar m icro­ bios o tejido dañado mediante la fagocitosis. La fagocitosis de restos estériles o de microbios benignos lleva sobre todo a la producción de citocinas antiinflam atorias com o la IL-10 o el factor de crecim ien ­ to transform ante (31 (TG F-(31)75,76. Por el contrario, la elim inación de microorganismos patógenos lleva habitualmente a la producción de citocinas que activan varios subgrupos de linfocitos Lh. Otra conse­ cuencia déla interiorización del antígeno en las células dendríticas es su presentación a los linfocitos T CD4 o CD8+, lo que activa al linfocito T. Debe señalarse que las células epiteliales expresan a menudo moléculas asociadas a la activación del linfocito T, incluidas aquéllas reconocidas por los linfocitos citolíticos espontáneos invariantes (N K T)77 pero tam ­ bién por los linfocitos T 78,79. Un ejemplo no microbicida interesante es la captación rápida de gliadina por las células epiteliales duodenales80. Tras esta captación, la gliadina es procesada por la transglutaminasa tisular para crear un péptido que se ajusta bien en el hueco de unión al péptido de DQ2 o DQ8 y lleva a la activación del linfocito Lh y a la enfermedad celíaca81. La captación del antígeno microbiano y su procesamiento por

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Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

las células epiteliales o las APC por mecanismos análogos o distintos aumentaría la inmunidad adaptativa frente a mi microorganismo.

Detección de m etabolitos Los PAMP y los DAMP reconocidos por el huésped constituyen una fracción de las posibles señales que modelan las respuestas inmunitarias mucosas. El grupo amplio de metabolitos microbianos y del huésped constituye una reserva mucho mayor de ligandos que justo estamos empezando a entender. El interés de la metabolómica puede ilustrarse con algunos ejemplos. Varios linajes de leucocitos, incluidas las células dendríticas y los linfocitos Th, expresan un receptor que se une a diferentes ligandos, incluidos los hidrocarburos aromáticos policíclicos, lo que lleva a pensar que las toxinas am bientales m odulan las respuestas del huésped82. El receptor para el hidrocarburo arilo (AHR, del inglés aryl hydrocarbon receptor) es un factor de transcripción activado por el ligando que regula la expresión de m uchos genes inm unitarios. Además de las toxinas pueden generarse ligandos naturales del triptófano de la dieta por la actividad enzimàtica inicial de la indoleamina 2,3-desoxigenasa (ID O ) para originar quinurenina. Ésta puede acumularse en la placenta e inducir linfocitos T cooperadores reguladores (Treg) que pueden ayudar a evitar el rechazo del feto semialógeno83. Además, el catabolis­ mo del triptófano de la dieta en el intestino por bacterias u hongos en otros ligandos de AHR puede ayudar a inducir la IL-22, que se une a las células epiteliales y estimula la liberación de péptidos antim i­ crobianos8485. De este modo la microbiota y el huésped compiten por los mismos sustratos para generar diferentes productos metabólicos que pueden modificar las respuestas inmunitarias mucosas hacia los linfocitos Treg o Th2285, mientras que otros ligandos de AHR pueden seleccionar a los linfocitos T h l7 86. El metabolismo de las purinas constituye otra vía por la que bacterias y huésped compiten por el mismo sustrato87. De forma resumida, la acu­ mulación de ATP de las bacterias88 o de las células que están muriendo69 puede metabolizarse a difosfato de adenosina (ADP), 5 '-monofosfato de adenosina (5 '-AM P) y después en adenosina87,89. El ATP puede ser una señal proinflamatoria que favorece la acumulación de linfocitos T h l7 en la m ucosa90, m ientras que la acum ulación de adenosina elimina este estímulo y confiere habitualmente una actividad antiinflamatoria mediada por el receptor para adenosina A2A(A2AA R)87. Aunque los lin­ focitos Treg pueden generar adenosina como mediador de la supresión, las bacterias también pueden conseguirlo para suprimir las respuestas innatas en favor de la colonización91. Otro ejemplo del papel del metabolismo en la regulación de las res­ puestas del huésped es la conversión de la vitamina A en ácido retinoico por las células dendríticas que expresan la retinol-deshidrogenasa92. Este proceso desempeña un papel importante en el acondicionamiento de los leucocitos con un fenotipo mucoso93,94 y en la concesión a estas células de la capacidad de alojarse en los tejidos mucosos92,95. Además, las APC expuestas al ácido retinoico asumen la capacidad de dirigir la diferenciación directa del linfocito Th lejos de los linfocitos T h l7 y hacia los linfocitos Th2 y Treg96, que posee la capacidad de aumentar la producción de IgA97,98. Podemos imaginar cómo los nuevos datos que están surgiendo de los estudios del microbioma identificarán otras reac­ ciones metabólicas que contribuyan al ambiente molecular modelando la respuesta inmunitaria mucosa y el nicho microbiano.

D iscrim inación entre un m icroorganism o «com ensal» y uno «patógeno» La clave de las respuestas inmunitarias mucosas en la salud y la enfer­ medad es ser capaz de saber cuándo y cómo responder. Durante años a los m icrobios se les ha considerado «com ensales» o «patógenos»; sin embargo, estas categorías representan extrem os opuestos de un espectro que define la interrelación entre el huésped y sus comunidades microbianas. Como se expuso antes, esto lo ilustran los microorganismos que pueden existir como comensales, pero que, en el contexto de la res­ puesta del huésped, pueden asumir un papel biológico decididamente desventajoso para el huésped99. El enigma que plantea distinguir los m icroorganismos patógenos de los comensales nace de que estos últimos también pueden expresar ligandos para los PRR, aunque no induzcan señales de peligro fuertes53. Hay varias razones para explicar esta paradoja. Puede relacionarse con

la carga de una especie microbiana particular, la edad en la que tiene lugar la infección o su duración, la estructura de sus PAMP que puede hacerlos menos proinflamatorios o posiblemente la falta de sistemas de secreción, mecanismos de invasión u otros factores de virulencia. En el otro extremo nos encontram os con microorganismos patógenos que muestran una serie de patrones moleculares que les permiten enviar un grupo diferente, quizás «fresco» o más intenso, de señales que estimulan las respuestas mucosas de inmediato. Los microbios producen cientos de metabolitos y moléculas, lo que crea una cascada de estímulos que empieza con su unión a las células epiteliales del huésped; usando en ocasiones sistemas de secreción que pasan las moléculas efectoras bacterianas a las células del huésped; la invasión y la interiorización; la unión a numerosos receptores extrace­ lulares o intracelulares de reconocimiento del patrón (como TLR, NOD, etc.), y el inicio de la producción de quim iocinas y citocinas. Como describió M atzinger100, este proceso envía señales de «peligro», y las quimiocinas reclutan y activan las células innatas para que fagociten al microbio ofensivo, amplifiquen la respuesta del huésped e induzcan los mecanismos efectores apropiados100. Esto lo ilustran microorganismos como especies de Salmonella que estimulan a las APC para que produz­ can citocinas proinflamatorias, como IL-6, IL-12 o IL-23, que incitan la diferenciación de los linfocitos T h l o T h l7 101,102. Aunque estas células contribuyen a fundones protectoras, las respuestas del huésped deben regularse con cuidado para evitar el daño inmunitario y mantener las funciones fisiológicas necesarias para sostener la vida. En contraste con las respuestas inflamatorias que llevan a una inmu­ nidad estéril relativa están las infecciones que inducen algún grado de tolerancia. Por ejemplo, las células dendríticas expuestas a H. pylori favorecen la capacidad de estas APC para inducir linfocitos Treg103,104 y contribuyen a la infección persistente. De hecho, mi microorganismo patógeno como H. pylori puede coexistir más o menos pacíficamente durante toda la vida del huésped46,47. La base molecular que explica este efecto de H. pylori sigue sin conocerse pero podría tener que ver con el efecto inflamatorio modesto de sulipopolisacárido (LPS)105 o con cual­ quier factor metabòlico pendiente de definir. Además de la complejidad de su biología, H. pylori puede incluso conferir ciertas ventajas para la salud del tubo digestivo106 u otros lugares como se expuso antes. Tiene importancia el hecho de que la «inmunidad estéril» puede ser menos ventajosa para el huésped que una relación mutuamente más beneficiosa.

Inm unidad adaptativa frente a estim ulación m ucosa La transición desde la inmunidad innata a la adaptativa se basa en la interacción entre los linfocitos Th, las APC y el ambiente molecular que dirige la diferenciación del linfocito Th. Como se ilustra en la figura 7-3, el ambiente citocínico inducido tras la estimulación antigénica mode­ la la diferenciación de los linfocitos Th. La com binación de factores microbianos, respuestas condicionadas de las APC que se han adaptado a su nicho respectivo y las citocinas locales (p. ej., de las ILC u otros linfocitos T) regulan la diferenciación del linfocito Th. Esto se ve en las infecciones por nematodos que inducen TSLP e IL-4, lo que conduce a la diferenciación de linfocitos Th vírgenes en linfocitos Th2107 109. Los linfocitos T h l7 proporcionan otra importante respuesta de linfo­ citos Th en los tejidos mucosos. La producción de IL-17 fue la primera implicada en las infecciones mucosas en estudios de la patogenia de H. pylori en el tejido gástrico humano110. Después se ha demostrado que los linfocitos T h l7, mediante la producción de IL-17 e IL-22, desempe­ ñan una función importante en la inmunidad frente a microorganismos patógenos en las mucosas56, incluidos Citrobacter rodentium m , Klebsiella pneum oniae112, H. pylori 113 y Candida albicans59. La mayoría de las respuestas inflamatorias son m ixtas porque se inducen de forma simultánea citocinas capaces de favorecer diferentes subgrupos de linfocitos Th. La plasticidad de los linfocitos Th y la com ­ plejidad de la diferenciación del linfocito Th son atribuibles al hecho de que múltiples citocinas dirigidas hacia un linfocito Th inducen las mismas vías transmisoras de señales complementarias o competitivas. Aunque algunas respuestas pueden ser uniform es, por ejem plo las respuestas Th2 inducidas por los nem atodos114 o las respuestas T h l inducidas por Mycobacterium tuberculosis115, otros microbios inducen respuestas Thl/Thl7 m ixtasyhay varios informes de respuestas T h l en los linfocitos Treg116.

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IL-10 _ TGF-P1 HIF1u, BORyt, AHR ▼ Adenosina .. 1L-17A, FrIL-21, IL 22 GATA3 IL-4, IL-5 IL-13

Foxp3, AHR IL-10, IL-35 TGF-P1 cAMP Adenosina

FIGURA 7-3 Repercusión de la plasticidad del linfocito Th en la función inmunitaria. La selección de subgrupos de I¡nfocltos Th está

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dirigida por señales positivas (en rojo) que favorecen la inducción de factores de transcripción específicos (subrayados) y los genes que regulan. Además, la retroalimentación negativa proporcionada por algunas de estas citocinas favorece la aparición de ciertos subgrupos. Por ejemplo, la producción de IL-4 inhibe a los linfocitos Th1, mientras que el IFN-y inhibe a los linfocitos Th2 y Th 17. Basándonos en el sesgo en la producción de citocinas, estos subgrupos de linfocitos Th median diferentes actividades funcionales. Los linfocitos Th1 potencian la inmunidad celular que está bien adaptada para proteger frente a infecciones ¡ntracelulares. Los linfocitos Th2 potencian las respuestas IgE y mastocíticas que son importantes para la inmunidad frente a los helmintos. También contribuyen a la producción de IgA. Las respuestas Th 1 7 son particularmente importantes en la inmunidad antibacteriana para la regulación de la IgA, mientras que los linfocitos Treg no sólo favorecen la Ig A sino que también inhiben otras respuestas y contribuyen a la tolerancia. Sin embargo, cuando no están adecuadamente regulados estos subgrupos contribuyen a la enfermedad, como ponen de relieve la asociación de los linfocitos Th 1 y Th 17 con la gastritis y la enfermedad inflamatoria intes­ tinal y el papel bien establecido de los linfocitos Th2 en la alergia. AHR, receptor para hidrocarburo arilo; APC, célula presentadora de antígeno; cAMP, monofosfato de adenosina cíclico; GATA3, factor de transcrip­ ción que se une a la secuencia de ADN guanina-adenina-timina-adenina; HIF1a, factor inducible por la hipoxia 1a; IFN-y, ¡nterferón y; IL, interleucina; RORyt, receptor huérfano relacionado con el ácido retinoico yt; T-bet, T-box expresado en linfocitos T; TGF-(31, factor de crecimiento trans­ formante |31; TNF, factor de necrosis tumoral; TSLP, linfopoyetina estromal tímica; Treg, linfocito T regulador.

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Las citocinas derivadas del linfocito Th expanden y diferencian los linfocitos T citotóxicos CD8+ (CTL) o los linfocitos B. Además, estas citocinas ejercen un efecto de retroalimentación sobre las células innatas para aumentar la expresión de las citocinas producidas por las células epiteliales, las ILC o las APC. Por ejemplo, la producción de interferón y (IFN -y), IL-2 e IL -15 es particularmente eficaz aumentando la actividad citotóxica mediada por los linfocitos NK, los NKT invariantes (iNKT) y los CTL que mediarían muy bien la inmunidad frente a microorga­ nismos patógenos intracelulares, incluidos virus y algunas bacterias invasoras. Estas respuestas las inducirían de forma más eficiente los linfocitos T h l en un ambiente en el que el microorganismo patógeno o el antígeno vacunal indujeran, por ejemplo, IL -1 e IL-12. Los linfocitos B mucosos han sufrido un cambio de isotipo desde linfocitos portadores de IgM a linfocitos productores de IgA. Aunque la IgA es habitualmente el anticuerpo predominante en los tejidos mucosos pueden inducirse otros isotipos, com o varios isotipos de IgG e IgE. La IgG tiende a ser el anticuerpo predominante en la vía respiratoria inferior y en el aparato reproductor. El proceso de cambio de isotipo está mediado por diferentes citocinas, como la IL-4, que favorece a la IgE117 y la IgG l, así como el TGF-(31, el factor activador del linfocito B de la familia del TNF (BAFF) o el ligando inductor de la proliferación (APRIL), que dirige el cambio a la IgA118,119,120. Tiene interés que una de las fuentes más ricas de TGF-(31 sea el subgrupo de linfocitos Treg98. Los linfocitos Treg inducen más células productoras de IgA que los linfocitos Th2, además de inhibir las respuestas de citocinas proinfla­ matorias. Esta aparente paradoja ilustra el delicado equilibrio necesario en la homeostasis inmunitaria mucosa. La inhibición de las respuestas del huésped por los linfocitos Treg puede favorecer la infección persis­ tente y el desarrollo del comensalismo. Puede que los comensales no

se elim inen sólo con IgA, o que su perfil de antígenos y de factores de virulencia no favorezca la inducción de respuestas del linfocito B específico o de otro tipo de respuestas con la suficiente fuerza como para erradicarla infección. Sin embargo, otros microbios inducen respuestas en el huésped que finalmente eliminan y a menudo evitan una futura infección. Los linfocitos Treg pueden ayudar a seleccionar la producción de anticuerpos IgA que es suficiente para proteger al huésped mientras a la vez limita el daño tisular que podría derivar de una inflamación excesiva inducida por patobiontes98. Después del cambio de isotipo a la IgA, otras citocinas derivadas del linfocito Th (p. ej., IL-5, IL-6 e IL-10) pueden expandir el grupo de células productoras de IgA121 y coordinar una respuesta eficaz del huésped que permanezca bajo el control de los linfocitos Treg. La producción de IgE en las vías respiratoria y digestiva se produce en el contexto de las infecciones por nem atodos o de la alergia. Los desencadenantes ambientales, incluidos los PAMP microbianos, pueden estimular la producción de citocinas que favorecen la diferenciación Th2 y la producción de IgE51. Además, también se ha implicado a los rinovirus com o desencadenantes que exacerban la atopia, incluidas la alergia alimentaria y las sibilancias122. De este modo, la regulación cuidadosa de las respuestas inmunitarias mucosas es importante para mantener la homeostasis inmunitaria frente a las infecciones.

H om eostasis inm unitaria en los tejid os m ucosos Las respuestas inmunitarias en los tejidos mucosos, incluidos el intes­ tino, la vía respiratoria, la vía urogenital y el ojo, están reguladas por los linfocitos Th CD4+, los linfocitos NKT reguladores, los linfocitos T CD8+ y los linfocitos B. En respuesta a antígenos benignos, que por sí mismos no inducen una señal de peligro fuerte, las células inmunitarias con un fenotipo «regulador» mantienen la homeostasis inmunitaria. Los linajes con esta función están representados de forma desigual en diferentes tejidos, pero juntos crean una red reguladora para mantener el equilibrio en la reactividad inmunitaria mucosa. Los linfocitos T cooperadores son una parte importante del sistema inmunitario adaptativo que contribuye al equilibrio de la inmunidad y la restricción inm unitaria necesarios para la salud de los tejidos mucosos. Se han descubierto varios subgrupos de linfocitos Th CD4+ con funciones diferentes, incluidos los linfocitos Treg, que median la actividad antiinflamatoria. Estas células son tema de intenso estudio por su capacidad de controlar las respuestas inflamatorias y de evitar las reacciones autoinmunitarias. Los linfocitos Treg, o varios subgrupos de linfocitos Th con funciones reguladoras, inhiben las respuestas inm unitarias e inflamatorias por medio de la producción de IL-10 o TGF-(31. Además de estas cito ­ cinas, las interacciones entre el antígeno 4 del linfocito T citotóxico (CTLA-4), situado en la superficie de los linfocitos Treg, y las moléculas receptoras de las células diana limitan la reactividad inmunitaria. Otros datos indican que el contacto entre los linfocitos Treg y los linfocitos T efectores (Teff) estimula la producción del mediador antiinflamatorio IL -35123. Un mecanism o más íntim o de contacto intercelular lo des­ cribieron Bopp y cois.124, que comunicaron que la acción supresora de los linfocitos Treg múridos dependía de la transferencia de monofosfato de adenosina cíclico (cAMP) desde los linfocitos Treg a los linfocitos T respondedores. Aunque la manipulación farmacológica puede aumentar las concentraciones de cAM P disponibles para mediar la función del linfocito Treg, hay estímulos con relevancia biológica que lo consiguen. Un ejemplo es la adenosina. Ahora hay pruebas sustanciales de que la adenosina es un mediador importante de la función del linfocito Treg. Por ejemplo, la unión del A2AAR a su ligando no sólo induce linfocitos Treg125 sino que también es necesaria para la función óptima del linfocito Treg126,127. Posteriormente, los investigadores comunicaron que los linfocitos Treg tenían la capa­ cidad de sintetizar adenosina a través de la acción de dos ectoenzimas: CD39 (trifosfato de ectonucleósido-difosfohidrolasa 1 [N TPDasa-1]) y CD73 (ecto-5'-nucleotidasa). Muchos linfocitos Treg en los tejidos mucosos expresan CD39 y CD73, que catalizan la transformación del ATP en adenosina128. El ATP aumenta la maduración de la célula dendrítica129 e incrementa las respuestas T h l7 en la lámina propia intestinal90. Debido a que la mayoría de los linfocitos Treg expresan CD39 y CD73 sólo generan adenosina, que inhibe muchas respuestas, incluidas las de

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Capítulo 7 Inmunidad de las mucosas

IL-6 IL-21, IL-23 TGF-P1

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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los linfocitos T h l7 130, pero degradan el ATP y, al hacerlo así, eliminan este estímulo proinflamatorio de la sinapsis inmunitaria. Como se des­ cribió antes, los productos del metabolismo del ATP constituyen una intersección entre el huésped y los microbios, que generan y usan estos productos para sus respectivas ventajas. La inducción de linfocitos reguladores frente a las infecciones también se ha estudiado en la vía respiratoria131,132. Por ejemplo, la infección por Bordetella pertussis estimula la acumulación de linfocitos Treg que pueden atenuar la lesión causada por células inmunitarias e inflamatorias inducidas por la infección133. Braat, Mills y cois.134 han expandido este modelo para identificar que la administración parenteral de mi antígeno inmunomodulador de Bordetella pertussis protege contra la colitis inducida por la transferencia adoptiva de linfocitos Th CD45RBhl. Estos experimentos demuestran que la inducción de mi subgrupo funcional de linfocitos Th por un antígeno m icrobiano específico puede crear una red reguladora que interfiera con la inflamación mediada por los linfocitos Th, incluso en otros tejidos mucosos. Esta noción se apoya en las observaciones de que las respuestas Th2 inducidas por las infecciones por nematodos atenúan la enfermedad mediada por los linfocitos T h l o T h l7 en el estómago135 o el intestino136,137. Estos informes proporcionan pruebas de que la desviación inmunitaria inducida por la infección muco­ sa deriva una posible respuesta adversa del huésped a un estado más tole­ rable. Estos estudios también demuestran que los nuevos conocimientos obtenidos de la investigación en un tejido o un microorganismo pueden tener aplicaciones relevantes en el tratamiento de otras enfermedades en tejidos no relacionados, lo que es un aspecto interesante.

Cuando las respuestas m ucosas falla n Aunque la inmunidad de las mucosas pretende mantener la homeostasis inmunitaria y la salud, el huésped paga un precio cuando la infección estimula respuestas inapropiadas. El estallido de citocinas, especies reactivas del oxígeno o del nitrógeno, así como la liberación de enzi­ mas o mediadores vasoactivos, permite que las células inmunitarias e inflamatorias infiltradoras contribuyan a la arquitectura tisular rota y a la pérdida de su función. Además del daño tisular, estas respuestas pueden causar grados patológicos de catarsis, dolor o trastornos de la motilidad, incluida la broncoconstricción. Asimismo, el estrés oxidativo inducido por la inflamación crónica también aumenta el riesgo de varios r 138 139 canceres ’ . En algunas infecciones el daño inmunitario puede comenzar con la adquisición de mía infección que sea suficientemente intensa como para romper la tolerancia. Por ejemplo, las infecciones víricas que inducen cantidades extraordinarias de IL-2 pueden romper la tolerancia de los linfocitos T autorreactivos y llevar a la diabetes140. En el contexto de la inmunidad de las mucosas la infección por un microbio no sólo activa las respuestas del huésped a este desafío sino que a la vez activa a otros linfocitos T 141. Un ejemplo bien conocido de esto es el síndrome de Guillain-Barré, que desencadena la infección mucosa por Campylobacter jejuni142-143. De este modo, si se están produciendo simultáneamente otros acontecimientos inmunitarios relevantes, entonces la infección desenca­ denante puede romper la generación o mantenimiento de la tolerancia y contribuir a la alergia o a las enfermedades autoinmunitarias. fiay varios cambios característicos de la inmunidad de las mucosas en el contexto de la inflamación crónica o la enfermedad «autoinmunitaria». fiay un desplazamiento predecible desde las respuestas IgA normales a la acumulación de IgM e IgG así com o del complemento activado. Estas respuestas se observan en los tejidos con una inflamación crónica, incluidos la cavidad oral con afectación de las encías, el intes­ tino delgado afectado de enfermedad celíaca144, el estómago durante la infección por H. pylorili5 y los intestinos en respuesta a la enfermedad inflamatoria intestinal ( E li)146. Aunque muchas de las respuestas del huésped están destinadas a controlar estos trastornos inflamatorios, incluido un aumento de linfocitos Treg, por ejemplo, el impulso antigénico alimentado por las células epiteliales permeables y las respuestas aberrantes del huésped impide que se resuelva la inflamación. Además, el reclutamiento de células de la sangre que carecen del fenotipo mucoso hiporreactivo147 y la interrupción de la diferenciación adecuada hacia este fenotipo más anérgico148 conducen a respuestas aumentadas que no se encuentran normalmente en los tejidos mucosos. La contribución de la respuesta del huésped a la patogenia de la enfermedad infecciosa puede ser el precio que pagamos por la inmunidad antimicrobiana.

La respuesta m ucosa del huésped d efine la patogenicidad del m icroorganism o Se ha escrito mucho sobre el papel de los factores microbianos en la patogenia de la enferm ed ad "; sin embargo, tam bién es im portante considerar la contribución de las respuestas inm unitarias mucosas locales. Algunas de las pruebas más convincentes del daño inmunitario producido después de la infección proceden de estudios genéticos. Primero, con la aparición de modelos animales construidos con técnicas genéticas ha quedado claro que la interrupción de los genes que regu­ lan la inmunidad es suficiente para causar una inflamación en el tubo digestivo, que se manifiesta habitualmente en forma de colitis149 152. La enfermedad se atenúa mucho o evita reduciendo la carga microbiana con antibióticos de espectro amplio o criando a los animales en condi­ ciones gnotobióticas, lo que no deja de ser interesante. Estos hallazgos demostraron que la microbiota residente normal, denominada a veces comensal, era suficiente para desencadenarla enfermedad. Segundo, los estudios pangenómicos más recientes de poblaciones de pacientes han demostrado que polimorfismos en los genes que codifican las proteínas que regulan las respuestas del huésped se asocian a enfermedades diges­ tivas, como el cáncer gástrico asociado a la infección por H. pylori153156, la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa157. Estos datos han apoya­ do la idea de que las enfermedades mucosas crónicas, como la E li o el cáncer gástrico, se deben a una regulación inapropiada de las respuestas inmunitarias mucosas a los antígenos microbianos en huéspedes con una predisposición gènica158. O tros artículos implican a la respuesta del huésped en la diarrea infecciosa aguda (tabla 7-1). Por ejemplo, la exposición de ratones que carecen del factor de célula progenitora a la toxina del cólera159 o de Salmonella160 no induce la enfermedad. De forma análoga, la inhibición del reclutamiento de los leucocitos en ratones que carecen de receptores para quimiocinas atenúa la enfermedad causada por la toxina de Clostridium difficile161. Al impedir la acumulación o activación de los mastocitos

TABLA 7-1 Papel de las respuestas inm unitarias m ucosas en la patogénesis m icrobiana MICROORGANISMO PATÓGENO

PRUEBA DE LA INMUNOPATOGENIA

Vibrio cholerae

In e x iste n c ia d e e n fe rm e d a d e n ra to n e s q u e c a re c e n d e S C F 1-9

Bacillus anthracís

A t e n u a c ió n d e ia e n fe r m e d a d e n io s ra t o n e s q u e c a re c e n d e m a c ró fa g o s -107

Bordetella pertussis

E lim in a c ió n im p e d id a p o r lin fo c it o s T re g p r o d u c to r e s d e IL -1 0 133

Clostridium difficile

La In h ib ic ió n del re c lu ta m ie n to d e le u c o c ito s en los r a to n e s q u e c a re c e n d e q u im io c in a s Im p id e ia e n fe r m e d a d 1i:1

Salmonella s p p .

In e x is t e n c ia d e e n fe r m e d a d e n ra t o n e s q u e c a re c e n d e S C F 160

Helicobacter pylori

La c la s e II del M H C / H L A a c tú a c o m o re ce p to r y su e x p re s ió n a u m e n t a m e d ia n te c ito c in a s 22 D a ñ o t is u la r y a p o p t o s is d e c é lu la e p ite lia l a t r ib u id o s a re s p u e s ta d e i h u é s p e d 208'209,210,211'213 Lo s lin fo c it o s T re g y io s m e d ia d o re s a n t iin fia m a t o r lo s c o n tr o la n la g a s tr it is y c o n trib u y e n a su p e rs is te n c ia 214'215,216,217'219 E s tu d io s in m u n o g e n é t ic o s e n s e re s h u m a n o s q u e im p lic a n a p o lim o rfis m o s d e g e n e s q u e re g u la n ia re s p u e s ta d e i h u é s p e d (p . e j., IL-1 p , T N F - a , IL - 1 0 ) 153,155

y c á n c e r g á s tric o

Helicobacter hepaticus

E x a c e rb a la e n fe r m e d a d e n ra t o n e s q u e c a re c e n d e IL -1 0 220,221 P re v e n c ió n d e la e n fe r m e d a d a s o c ia d a a in d u c c ió n d e lin fo c it o s T re g p ro d u c to re s d e IL -1 0 221

E n fe rm e d a d in fla m a to ria in te s tin a l

E s tu d io s in m u n o g e n é t ic o s e n s e re s h u m a n o s q u e im p lic a n a p o lim o rfis m o s d e g e n e s q u e re g u la n ia re s p u e s ta d e i h u é s p e d a la s in fe c c io n e s (p . ej., N 0 D 2 , IL -1 7 , T N F - a , IL -1 0 )157

H L A , a n t íg e n o le u c o c ita rio h u m a n o ; IL -1 0 , IL -1 7 , ¡n te rle u c ln a 1 0 , ¡n te rle u c ln a 17; M H C , c o m p le jo p rin c ip a l d e h ls to c o m p a t lb llld a d ; N 0 D 2 , d o m in io d e o llg o m e r lz a c ló n d e n u c le ó tld o 2; SC F, fa c to r d e c é lu la p ro g e n ito ra ; T N F - a , fa c to r d e n e cro sis tu m o ra l a; T re g , lin fo c it o s T c o o p e r a d o r e s re g u la d o re s .

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M icrobios buenos, m icrobios m alos e hip ó tesis de la higiene

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La evolución de la inmunidad de las m ucosas ha estado dirigida en parte por el beneficio para el huésped de los nutrientes derivados de los m icrobios y la necesidad de mantener estas comunidades m icro­ bianas bajo control. Cada vez se reconoce a la respuesta del huésped por su capacidad para modelar las comunidades microbianas en lugar de esterilizarlas. La noción de que los tejidos deben ser estériles nunca ha reflejado la realidad, y los intentos de limpiar la mucosa y llevarla a un estado artificial de limpieza cada vez se ve más como un factor que contribuye a muchas enfermedades. Esta idea ha evolucionado a partir de la hipótesis de la higiene, que puede definirse como la teoría de que los niños que no están expuestos a desafíos microbianos fuertes tienen alterada la homeostasis inmunitaria y un mayor riesgo de sufrir enfermedades inmunitarias. Los defensores de la hipótesis de la higiene señalan que la simbiosis de una microbiota compleja con la respuesta del huésped tiende a ser protectora. Uno puede imaginar que los efectos acumulativos de los factores de virulencia microbianos o de los metabolitos, la dieta, los factores ambientales y la constitución génica y epigénica del huésped influyen en la homeostasis inmunitaria de las mucosas. Un ejemplo clínico que se cita a menudo en apoyo de la hipótesis de la higiene es el aumento continuo de la E li en Europa occidental y Norteam érica162. Aunque muchos factores se asocian a esta amenaza, una hipótesis es que estas enfermedades con predominio T h l/ T h l7 son menos frecuentes en los países con una mayor carga de infecciones, incluidas las producidas por nematodos. De hecho, la infección por helm intos puede atenuar la E li en los seres hum anos y en modelos animales137. Otros informes describen el efecto antiinflamatorio de los nematodos sobre la gastritis inducida por H. pylori 135, mientras que las bacterias probióticas163 165,166,167 o las infecciones micóticas por Candida albicans protegen frente a la colitis en modelos animales168 aumentando la IL -10 y reduciendo la IL-17A yla IL-17F así como elTN F -a. En el caso de C. albicans la protección se ha seguido hasta su capacidad de inducir la producción de indoleamina-2,3-dioxigenasa en las células dendríticas, lo que a su vez influye en la diferenciación de los linfocitos Th169. Otros diversos estudios apoyan la idea de que son necesarios los PRR y las señales producidas a través de MyD88 para mantener la homeostasis inmunitaria en los tejidos mucosos170,171. Aunque enfermedades como el asma y la E li parecen ocurrir con menor frecuencia en los países que carecen del grado de higiene que se encuentra en Europa y Norteamérica, no podemos ignorar la enorme morbilidad y mortalidad de las infecciones mucosas en estas poblacio­ nes, que afectan a la nutrición, el crecimiento y el desarrollo cognitivo172. Una comunidad microbiana limitada que sea más compleja pero carezca de la mayoría de los microorganismos patógenos perjudiciales o de sus factores de virulencia podría alcanzar el posible beneficio inferido por la hipótesis de la higiene. H. pylori es una especie generalizada en los países citados con bajas frecuencias de asma o E li. Los estudios epide­ miológicos indican que H. pylori confiere protección frente al cáncer esofágico106,173 u otras infecciones, incluida la tuberculosis174. Oertli, Müller y cois.103,104 han realizado una serie de estudios que demuestran que la infección neonatal por H. pylori induce a los linfocitos Treg a inhibir la gastritis y favorece la persistencia, aunque también la atenúa, de la enfermedad respiratoria en un modelo múrido de asma. Aunque deberíamos sopesar el riesgo de cáncer gástrico con los beneficios de albergar H. pylori, es completamente posible generar cepas suficiente­ mente atenuadas que resulten beneficiosas cuando se incluyan en una mezcla probiótica. Pruebas adicionales del efecto beneficioso de una microbiota com ­ pleja proceden de trasplantes fecales (también denominados bacterio­ terapia) como una estrategia para prevenir o atenuarla diarrea causada por C. difficile175. Actualm ente este m étodo de «rePO O Pulation»176

(neologism o anglosajón resultado de com binar poop, defecación, con repopulation, repoblación) carece de la especificidad óptima, la asegurada inexistencia de microorganismos patógenos y el control de la dosis que sería deseable en un método terapéutico en medicina. No obstante, a medida que continúen identificándose las comunidades microbianas beneficiosas y perjudiciales o los metabolitos y factores de virulencia será posible modificar la microbiota del huésped por medio del uso de prebióticos, probióticos o anticuerpos. Finalmente, debe­ mos ser capaces de proporcionar probióticos diseñados con cuidado que produzcan m etabolitos definidos y com unidades m icrobianas beneficiosas que promuevan una homeostasis inmunitaria más estable.

Inm unización m ucosa Dado que muchas infecciones importantes de los seres humanos entran a través de una vía mucosa, diseñar vacunas mucosas seguras y efica­ ces sigue siendo prioritario para proteger frente a las enfermedades infecciosas, incluidas la tuberculosis, el V IH , varias diarreas o la gripe. Los microorganismos intactos, encontrados de forma natural o como vectores en vacunas, siguen siendo los inmunógenos más eficaces porque contienen múltiples señales de «peligro», algunas de las cuales no se entienden especialmente bien. Para hacer vacunas seguras los científicos han optado por el método reduccionista; sin embargo, estas estrategias carecen a menudo de los ligandos que definen el tropismo respecto a un lugar inductivo preferido y la serie necesaria de señales proinflamatorias que determinan si mi antígeno es ignorado o se actúa sobre él. La inmunización mucosa eficaz comienza dirigiendo el inmunógeno a un lugar inductivo mucoso177. Estos lugares han sido tradicionalmente la administración por las vías intranasal, sublingual, oral o intravaginal, que comparten el objetivo de dirigirse a los tejidos mucosos directa­ mente. En los seres humanos una de las vacunas mucosas con más éxito es la vacuna de la poliom ielitis oral. Se trata de una vacuna de virus vivos atenuados y de este modo tiene la ventaja de la replicación y el empaquetado que potencian la inmunogenicidad. De forma similar, las vacunas de bacterias vivas, como la Salmonella Ty21A178, la vacuna de rotavirus de administración oral179 y la vacuna de la gripe inhalada180, han ofrecido grados diversos de éxito, por razones similares. Las vacunas de microorganismos muertos o de subunidades, en particular las que se administran por vía oral, se ven desafiadas por su falta relativa de inmunogenicidad, porque se consideran más un alimento que mía señal de peligro. Otras estrategias para aumentar la inmunogenicidad incluyen el uso de la toxina del cólera como adyuvante. La toxina del cólera es muy inmunógena, aunque conlleva efectos adversos significativos cuando se administra por vía oral. Las toxinas mutadas, producidas como una proteina de fusión con el antígeno de interés y posiblemente formuladas para administrarse por inhalación, podrían evitar los efectos adversos indeseables y convertirse en una estrategia prometedora en el futuro181. Aunque la vía sistèmica de inmunización pocas veces induce inmu­ nidad en las mucosas hay excepciones, por ejemplo la vacuna del virus del papiloma hum ano182. Las vacunas de virus vivos, vectores vivos o partículas similares a virus pueden ser eficaces porque se supone que conservan el tropismo por los tejidos mucosos, donde pueden replicarse y ser procesadas por las APC. Éstas contienen un grupo de señales que potencian la inmunogenicidad y estimulan una respuesta en un ambiente por lo demás hiporreactivo, lo que es notable. Es teóricamente posible que el uso estratégico de los adyuvantes o de los modificadores de la respuesta biológica con la inmunización sistèmica pueda inducir un fenotipo que dote a las células efectoras de la capacidad de poblar los tejidos mucosos. Por ejemplo, una estrategia podría ser aprovechar la capacidad del ácido retinoico de inducir a las APC o a los linfocitos a alojarse en los tejidos mucosos93. Actualmente no se está usando de forma habitual en seres humanos ningún adyuvante ni modificador de la respuesta biológica que de forma intencionada dirija el tráfico a las mucosas. Considerando la epidemiología de algunas enfermedades transmisi­ bles, puede haber alguna ventaja estratégica en controlar las infecciones a través de la vacunación mucosa de animales productores de alimento en lugar de intentar una vacunación generalizada de los seres humanos. Por ejemplo, necesitaríamos una fracción de los preparados vacunales para controlar E. coli enterohemorrágico (0 1 5 7 ) vacunando al ganado vacuno en lugar de a los seres humanos. Al centrarnos en el factor de virulencia Tir en estos E. coli, la infección en el ganado vacuno disminuiría183,184 y

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Capítulo 7 Inmunidad de las mucosas

o de los neutrófilos, estos abordajes elim inan la principal fuente de mediadores que estimulan la secreción de la célula epitelial y la diarrea. Está claro que una respuesta aberrante del huésped no explica completamente la patogenia de enfermedades complejas, pero las res­ puestas inm unitarias contribuyen ciertam ente a sus efectos sobre la colonización, la translocación, el daño tisular y la diseminación de las infecciones. La interacción entre la microbiota y el huésped no siempre es, sin embargo, perjudicial.

Parte I Principios básicos en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades infecciosas

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de este modo haría la carne más segura para el consumo humano sin la necesidad de probar extensamente otra vacuna en los seres humanos. Aunque se ha conseguido algún éxito en la inmunización mucosa sigue habiendo muchas dificultades, como la necesidad apremiante de vacunar contra el VIH . Cuando se consideran estrategias para inducir satisfactoriamente la inmunidad es importante considerar la biología conocida de modo que el inmunógeno se administre en el lugar induc­ tivo adecuado para estimular una respuesta protectora en el tejido de interés. Para el VIH la infección se propaga de forma natural a través de las mucosas, incluidos el recto o el aparato reproductor femenino. Sin embargo, se sabe muy poco, especialmente en los seres humanos, sobre qué respuestas de células efectoras deberían inducirse en estos lugares y cómo podrían inducirse. En función de otras enfermedades mucosas y las vacunas que se han producido, uno puede predecir que la inmunización sistèmica será más eficaz para prevenir la infección si puede inducir las respuestas necesarias en estos lugares. Los esfuerzos actuales para prevenir la infección por el VIH en las mucosas se apoyan en un cierto grado de suerte a ciegas para conseguir la inmunidad en el recto, la vagina o el aparato urogenital masculino, dado lo poco que se sabe sobre la inducción, la regulación, los mecanismos efectores y el tráfico de las células inmunitarias en estos lugares. Como se ha visto con la administración parenteral de la vacuna de la poliomielitis, es posible que la inmunidad sistèmica sea suficiente para lim itar la enfermedad por un microorganismo patógeno adquirida a través de vías mucosas. En el otro extrem o del espectro, la inm unización mucosa puede explotarse como una estrategia para reducir las respuestas perjudiciales del huésped por medio de la inducción de tolerancia, ya sea la desviación inm unitaria o la supresión activa. Por ejemplo, si las enfermedades autoinm unitarias están dirigidas por repuestas T h l/ T h l7 , entonces la inducción de los linfocitos Th2 puede cambiar la homeostasis local al amortiguar a los linfocitos Thl/Thl7. Como se describió antes, se ha demostrado que la infección por nem atodos reduce la gastritis135 y la colitis136,137 en modelos múridos así com o en seres humanos con E l i 185. Los esfuerzos actuales se centran en identificar las moléculas específicas producidas por los nematodos que podrían incorporarse en un sistema de administración mucoso. Se han realizado otros intentos para potenciar la tolerancia al tejido trasplantado o atenuar las enfer­ medades alérgicas o autoinmunitarias mediante la administración oral o inhalada del antígeno causal, pero hasta la fecha se ha conseguido un éxito limitado en los seres humanos. El campo de la inmunología mucosa en la prevención de la enfer­ medad ha avanzado basándose en la importancia de la producción de anticuerpos en la leche de mama. La ingestión de calostro y leche mater­ na proporciona un gran beneficio a los lactantes debido a la presencia de anticuerpos, glucanos y citocinas que le protegen y condicionan la maduración de su sistema inm unitario186. Además, el medio nutricional proporcionado por la leche materna crea un efecto prebiótico que modela las comunidades microbianas de la descendencia187. Los anti­ cuerpos maternos son sumamente relevantes porque reflejan el ambiente microbiano de la madre, y por ello aquél en el que el lactante nace. En consecuencia hay un gran interés en cómo los anticuerpos específicos pueden enriquecerse mediante una inmunización natural o artificial. Esto se ha perseguido en la medicina humana, por ejemplo, reduciendo la transmisión de la gripe y del VIH , así como en la medicina veterinaria reduciendo las infecciones zoonóticas. Los éxitos actuales obtenidos en la limitación de la infección por Coxiella burnetii en los rumiantes han aumentado la salud de la comunidad al reducir la carga de microorganis­ mos patógenos y proteger a las personas que trabajan estrechamente con estos animales188. Sin embargo, la vacunación estratégica de las madres para proteger a los lactantes de la diarrea neonatal o de enfermedades respiratorias aún no se ha hecho realidad completamente.

P A P E L D E L A IN M U N ID A D D E L A S M U C O SA S: M Á S A L L Á D E L A M U C O S A ______________________ Papel de la m icrobiota en las redes ho m eostáticas En el intestino la carga microbiana contribuye directamente a la dia­ rrea, el recambio de células epiteliales189, el cáncer156,190,191, así como la malnutrición, el retraso del crecimiento y la alteración del desarrollo cognitivo172,192. Sin embargo, esta exposición no sería com pleta sin

señalar al profundo abanico de funciones corporales que se ven afectadas por interacciones entre el huésped y su carga microbiana en los tejidos mucosos. Aunque ha resultado difícil demostrar que la exposición sis­ tèmica al antígeno module la inmunidad de las mucosas, hay pruebas abrumadoras de que la exposición mucosa a los antígenos tiene efectos profundos sobre la reactividad sistèmica, por ejemplo por medio de la tolerancia oral. Otro ejemplo es la prueba que está surgiendo de que las interacciones entre el huésped y los microbios en el intestino modifican las enfermedades a nivel sistèmico, como la hepatitis193, la obesidad193,194, la diabetes195, enfermedades autoinmunitarias como la encefalitis autoinm unitaria196 e incluso la m em oria197 o el com portam iento42,198. Esta capacidad de regularla enfermedad o funciones complejas en múltiples tejidos da una relevancia mucho más amplia a las interacciones entre el huésped y los microbios que constituyen la inmunidad de las mucosas. Un ejemplo específico de cómo las bacterias en una mucosa regulan las respuestas del huésped en otros lugares se identificó observando que los ratones procedentes de diferentes proveedores tenían variaciones acentuadas en el porcentaje de linfocitos T h l7 en la mucosa intestinal199. Posteriorm ente se identificaron bacterias filamentosas segmentadas (BFS) como una causa suficiente para expandir los linfocitos T h l7 200. Aunque los ratones pueden tolerar esta expansión sin efectos obvios, tras una provocación adicional, la colonización por BFS y el aumento asociado de linfocitos T h l7 exacerbaron la encefalitis autoinmunitaria experimental196. Estos experimentos aún ilustran de nuevo el alcance de las interacciones existentes entre las respuestas inmunitarias mucosas y la microbiota y la ambigüedad a la hora de describir bacterias como las BFS como «comensales», o lo que se ha denominado anfibiontes". Las pruebas actuales no explican de forma convincente estos efectos profundos délas interacciones entre el huésped y los microbios. Es seguro suponer que para mediar los efectos sistémicos las moléculas producidas por los microorganismos mucosos tienen que ser «detectadas» y ligarse a cambios en las señales celulares, la diferenciación y la función que son responsables de sus efectos, probablemente por medio de efectos inmunofisiológicos tanto como respuestas inmunitarias puras. Los científicos ven cada vez más el problema desde una perspectiva reticular201. En mía red podemos considerar todo el microbioma, no sólo desde una pers­ pectiva taxonómica sino desde una perspectiva metabòlica202. Además, la interacción de los metabolitos sobre otros microbios así como con el huésped puede verse utilizando el análisis de redes203. Es necesario un rigor similar para entender el genoma, el epigenoma, el transcriptoma y el metaboloma del huésped, así como los factores ambientales (como la die­ ta) y su repercusión colectiva en las respuestas y la salud del huésped204 206. Este enorme grupo de datos requerirá modelos computacionales que creen un mapa del paisaje biológico que se define por intersecciones clave dentro del «interactom a»201. Después serán necesarios estudios funcionales que validen la repercusión de estos factores de modo que puedan utilizarse abordajes más estratégicos para mejorar la salud.

C O N C L U S IO N E S ______________________________________ Estamos en la infancia de nuestra comprensión de cómo las enfermeda­ des se producen o evitan debido a la infección y la respuesta del huésped. Sin embargo, los datos que están surgiendo indican que las respuestas inmunitarias mucosas y sistémicas se adaptan a lo largo de la vida en respuesta a una serie de cambios dinámicos en las influencias dietéticas, microbianas y de otro tipo. Conocer los cambios en los metabolitos que imparte la microbiota, cómo se detectan dentro del útero, en el período neonatal y a lo largo de la vida, y su efecto en los transcriptom as y función aumentará nuestro conocim iento de los mecanismos por los que los microbios modulan la enfermedad. Estas interacciones complejas precisarán muchos avances en la biología de sistemas y en el modelado computacional de modo que aumente la eficacia de las estrategias des­ tinadas a potenciar la inmunidad con vacunas o a m ejorar la salud manipulando comunidades microbianas. Prestando más atención a las infinitas posibilidades se superarán los abordajes que presenten dificul­ tades técnicas, y la manipulación de las interacciones entre el huésped y los microbios en la mucosa se convertirá en mi objetivo importante para las intervenciones destinadas a prevenir o tratar muchas enfermedades.

A G R A D E C IM IE N T O S ________________________________ Este capítulo está dedicado a las numerosas contribuciones a la inm u­ nología mucosa y a la memoria del Dr. Lloyd Mayer.

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