Inmunidad frente a virus

4. INFECCIÓN VÍRICA.

4.1. ENTRADA DEL VIRUS EN LA CÉLULA Y RECONOCIMIENTO CELULAR.

4.2. RESPUESTA PRIMARIA EN ÓRGANOS LINFOIDES.

4.3. RESPUESTA AGUDA EN EL ÓRGANO DIANA.

4.3.1. FASE DE INFLAMACIÓN INICIAL.

4.3.2. FASE EFECTORA.

4.3.3. MEMORIA INMUNOLÓGICA.

4.4. MECANISMOS DE ESCAPE.

4.5. INMUNOPATOLOGÍA.

4.5. INMUNOSUPRESIÓN.

4. INFECCIÓN VÍRICA.

La superficie corporal constituye la defensa inicial frente una infección vírica. Una vez rota, se produce la activación de la respuesta inmune innata o inespecífica, en la cual participa el interferón (IFN), las células NK y los macrófagos. A medida que la infección progresa, se produce el despliegue de la respuesta inmunitaria adaptativa o específica, en la que partipican los linfocitos T citotóxicos (CTL), células T colaboradoras (TH) y anticuerpos antivíricos.

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Figura 1. Esquema general de la inmunidad antiviral.

4.1. ENTRADA DEL VIRUS EN LA CÉLULA Y RECONOCIMIENTO CELULAR.

La entrada del virus en la célula se produce generalmente a través de receptores específicos, como por ejemplo: el ácido siálico en el caso del virus influenza, CAR (Coxsackie Adenovirus Receptor) para virus coxsackie y muchos adenovirus, CD46 para adenovirus subfamilia B2, virus del sarampión y virus del herpes 6, CD54 para muchos rinovirus y CD4 en el caso del VIH. Además, muchos virus usan correceptores para entrar en la célula, como por ejemplo CCR5 en el caso del VIH. Los virus desnudos pueden entrar en la célula directamente atravesando la membrana, o generando un poro por el cual introducen su material genético. Los virus envueltos, como el virus influenza pueden entrar en la célula por endocitosis mediada por receptor. El virus parainfluenza, como el virus Sendai o el VIH-1 pueden entrar por fusión directa de su membrana con la membrana celular, permitiendo la entrada de los componentes virales al interior del citoplasma.

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Figura 2. Entrada del VIH en la célula.

Las células han desarrollado mecanismos para el reconocimiento de virus en etapas tempranas, mientras los virus tratan de alcanzar la maquinaria de replicación celular. Así, existen receptores denominados receptores de reconocimiento de patrón (PRRs), los cuales reconocen patrones moleculares comunes a ciertos patógenos (PAMP). Dentro de este tipo de receptores están los TLR (Toll Like Receptor) que se encuentran en la superficicie o en el interior celular. En mamíferos se han descrito 12 tipos de TLRs. Los TLR-3, -7, -8 y -9 reconocen genomas virales; TLR-3 reconoce RNAds, TLR-7 y -8 reconocen regiones de RNAss ricas en G/U y TLR-9 reconoce motivos de CpG no metitados de DNAds, presentes en bacterias o virus DNA como el virus del herpes. TL-2 y -4 reconocen productos bacterianos, pero también pueden ser activados por proteínas virales. El RNA viral también puede ser reconocido por RNA helicasas como RIG-1, implicando una inducción de respuesta de IFN. Además, el RNAds es reconocido por PKR y RNAsa L. La PKR fosforila y activa al factor de iniciación 2 (eIF-2), el cual inhibe la traducción del genoma viral en células infectadas. La activación de PKR también induce la producción de IFN tipo I. Por otro lado, la RNAsa L degrada el RNA viral, impidiendo también la síntesis de proteínas virales.

4.2. RESPUESTA PRIMARIA EN ÓRGANOS LINFOIDES.

Después de la entada del virus, hay una fase de replicación local en el sitio de entrada, y el virus alcanza los órganos linfoides regionales (vía linfa o vía macrófagos o células dendríticas), donde puede seguir replicándose para después diseminarse sistémicamente por vía hematógena a órganos linfoides. Entre 24-72 horas hay una marcada linfoadenopatía debido a un incremento en la celularidad por secuestro masivo de LT y LB de sangre periférica. Este tipo de respuesta parece depender de la producción de IFN- alfa e IFN-beta de diversas células, IFN-gamma de NK.

La Presentación de los Ag a los LT CD4+ parece llevarlo acabo las células dendríticas y los LB, vía HLA-II. La activación de los LT CD4+ induce la producción de IL-2, IL-4, IFN-gamma, que junto a las producidas por las CPA (IL6, IL1) van a permitir la expansión y diferenciación de los clones de LT CD4+, LT CD8+ y LB que reconocen Ag del virus invasor. 6-7 días después de la infección se detecta aumento de LT y de Ig, que salen a la circulación general y llegan a otros órganos linfoides.

4.3. RESPUESTA AGUDA EN EL ÓRGANO DIANA.

4.3.1. FASE DE INFLAMACIÓN INICIAL.

Se produce una primera respuesta inflamatoria en la que predominan monocitos/macrófagos, granulocitos, NK e IFN. Estas células adquieren capacidad citolítica a los 3-4 días después de la infección.

Macrófagos. Actúan a tres niveles para destruir a los virus y a las células infectadas por ellos:

  • Fagocitosis de los virus y células infectadas por ellos.
  • Destrucción de las células infectadas por virus.
  • Formación de moléculas antivíricas tales como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-alfa), óxido nítrico e IFN-alfa.

NK. Durante los estadíos tempranos de la infección las células NK experimentan una proliferación inespecífica mediada por IFN tipo I e IL-15. En la respuesta antivírica actúan:

  • Mediando directamentela histolisis de células infectadas mediante el mecanismo perforina-granzina.
  • Produciendo IFN-gamma e IL2. El IFN-gamma protege a las células de la infección y activa los mecanismos antivíricos de los macrófagos.

Las células NK son también uno de los principales componentes de la citotoxicidad mediada por células y dependiente de anticuerpos (CMCDA). El mecanismo por el que las células NK matan es el mismo que el utilizado por los linfocitos T citotóxicos generados en la respuesta inmune adaptativa; los gránulos citotóxicos son liberados en la superficie de la célula diana y las proteínas efectoras que contienen penetran en la membrana celular induciéndolas la muerte programada. Sin embargo, el killing de las células NK es desencadenado por receptores invariables y sus funciones conocidas en la defensa del huésped se producen en las fases iniciales de la infección frente a varios patógenos intracelulares, virus herpes, leishmania, listeria, etc.

Las células NK se activan en presencia de INF-alfa y beta e IL-12, IL-15 e IL-18 producida por células dendriticas. Las células NK activadas sirven para contener las infecciones virales mientras la respuesta inmune adaptativa genera células T citotóxicas antígeno especificas que puedan aclarar la infección.

IL-12, en acción sinérgica con el TNF-alfa, puede también elicitar la producción de grandes cantidades de IFN-gamma por las células NK, y este IFN-gamma secretado es crucial para controlar algunas infecciones antes de que las células T sean activadas para producir esta citoquina.

Las células NK reconocen sus dianas sin restricción por MCH mediante varios tipos de receptores

  • Receptor Fc de la IgG (Fc-gamma-RIIIa ó CD16)
    • Se unen a células cubiertas de IgG
    • Citotoxicidad dependiente de anticuerpos (ADCC)
  • Receptor activador (KAR)
    • Desencadena el “killing” de las células NK
    • Varios tipos de receptores (lectinas)
  • Receptor inhibidor (KIR)
    • Inhiben la lreacción lítica
    • Son específicos para moléculas de clase I del MCH
    • Previenen la destrucción de células normales
    • Matan selectivamente células con  niveles bajos o nulos de moléculas  de clase I del MCH

Cuando los receptores activadores se unen a su diana, se genera una señal destructora. Esta señal es anulada si se produce, de forma simultanea, otra señal inhibidora mediante el reconocimiento de las moléculas de clase I en la superficie de la célula.

IFN tipo I (alfa y beta).

  • Los interferones activan a los macrófagos y a las células NK.
  • Resistencia transitoria de las células inhibe replicación viral
  • Activación de genes que expresan proteínas antivirales
  • Incremento de expresión de MHCI y MHCII

El mecanismo de acción del IFN-alfa/beta viene representado en el siguiente esquema:

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Figura 3. Mecanismo de acción del IFN.

4.3.2. FASE EFECTORA.

CTL (LT CD8+). Tras la aparición de las CTL, o sus precursores, la eliminación del virus puede tener lugar muy eficientemente (8-10 días post-infección). Una vez que los títulos de partículas víricas no son detectables, la actividad CTL desaparece rápidamente. Las CTL pueden llegar a ser el 60% de los linfocitos reclutados en el tejido infectado. El reclutamiento de estas CTL esta bajo el control de quimioquinas. Los CTL CD8+ restringidos por moléculas MHC de clase I se concentran en las zonas con replicación vírica y destruyen a las células infectadas. Las células T CD8+:

  • Destruyen a las células infectadas mediante liberación de granzinas y perforinas o a través de las interacciones Fas-FasL.
  • Pueden “curar” algunos tipos de infecciones víricas persistentes mediante la liberación de IFN-gamma y/o TNF, produciendo la eliminación del virus sin destruir la célula.

LT CD4+. Proporcionan ayuda para la producción de Ac e inducen el cambio de isotipo IgM a IgG. Producen IL2 necesaria para la generación de CTL. Por otro lado, presentan un importante papel en el estímulo de los linfocitos T CD8+, en la generación de células de memoria T CD8+, así como en la acumulación y activación de los macrófagos en las zonas de infección vírica.

Ac. Los Ac poseen un papel importante en la eliminación del virus durante la infección aguda y en la protección frente a la reinfección. Los Ac naturales son mayoritariamente IgM y están antes de la invasión vírica, confiriendo cierta resistencia frente algunos virus. La IgM que se produce en la respuesta primaria participa en la fase aguda frente al virus. La respuesta de tipo IgG depende de los LT, son los de mayor afinidad y los más efectivos en la neutralización de virus. La IgA sirve para detener la infección en mucosas, a nivel de epitelio y ganglios de drenajes.

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Figura 4. Inmunidad innata y adaptativa frente a una célula infectada por virus

Los Ac pueden trastornar la interacción virus-célula.

Los Ac contra sitios críticos de la cubierta viral (ej.: hemaglutininas) tienen un efecto neutralizante más eficaz que para otros componentes. También pueden provocar que los Ag víricos de la superficie celular se bloqueen y no puedan ser lisados por los LTc.

El SC ayuda a la neutralización recubriendo o lisando el virus. El SC se puede activar por la vía clásica o alternativa. La activación del SC mediada por Ac da lugar a la formación de los complejos de ataque a la membrana y a la lisis de las células infectadas.

VENTAJAS DESVENTAJAS
Ac solos Neutralización:

– Bloqueo de los sitios críticos.

– Lisis de virus con membrana lipídica.

Fracción persistente
AC + SC(vía clásica) Recubrimiento del virus y eliminación mediante Rc de C3 Puede infectar macrófagos
Ac + SC (vía alternativa) Lisis de células infectadas Arrancar los Ag víricos y proteger a la célula de otros mecanismos del SI
2.3.3. MEMORIA INMUNOLÓGICA.

– Los Ac de alta afinidad persisten en el organismo y bloquean la entrada y diseminación del virus en su nuevo contacto con el organismo. Su producción continuada depende de células B de memoria que mantienen el Ag viral en forma de depósito en la membrana.

Las células T de memoria se mantienen por exposición constante a alguna forma de Ag viral (infecciones subclínicas) o Ag de reacción cruzada.

4.4. MECANISMOS DE ESCAPE.

a) Generación de epitopos T y B mutantes. Ej: VIH, gripe.

b) Infecciones persistentes en nichos inmunoprivilegiados. Ej: infección de neuronas no accesibles a las CTLs en el virus de la rabia, rubéola o CMV.

c) Inmunosupresión. Ésta puede ser debida a la eliminación de los macrófagos por las CTLs. Además puede ser causada por infección directa de linfocitos y macrófagos o por alteración de los niveles de citocinas. (EBV, VIH, CMV).

d) Interrupción de la respuesta del IFN. Se da a distintos niveles:

  • Bloqueo de la actividad de la PKR o la 2´, 5´-oligoadenilato sintetasa (adenovirus, virus del herpes y VHC).
  • Formación de receptores de IFN solubles (poxvirus).
  • Interferir con la señal del IFN (paramixovirus).

Además los virus también codifican:

  • Homólogos de las citocinas como la vIL-10 y vIL -6 (virus herpes).
  • Receptores que interfieren con la función del TNF.

e) Alteraciones de la presentación antigénica. Ej: algunos adenovirus inhiben la expresión de MHC-l. La expresión de las moléculas MHC de clase I se puede interrumpir por:

  • Bloqueo de la entrada del péptido al RE, por la inhibición de TAP (VHS-1 y -2).
  • Impidiendo el ensamblaje de la partícula vírica en la fase de maduración y la migración del complejo MHC trimolecular (CMV humano).

Un mecanismo similar afecta a las moléculas MHC de clase II:

  • Bloqueo de la transcripción (virus del herpes).
  • Degradación prematura.
  • Reducción de los niveles de MHC-II sobre la superficie celular (CMV, VIH, virus del Sarampión).

f) Inserción en el genoma del huésped. Retrovirus.

g) Interrupción de la red de quimiocinas. Los virus herpes codifican:

  • Homólogos de las quimiocinas (CCL3).
  • Homólogos de receptores de quimiocinas.
  • Proteínas fijadoras de quimiocinas, que ejercen una potente acción retrasando o inhibiendo la migración celular durante la inflamación.

h) Inducción de tolerancia central.

i) Inducción masiva y delección periférica de LT. Agotamiento de la capacidad de respuesta, como el virus del tumor mamario murino por super-Ag.

j) Alteraciones en la regulación de la respuesta inmune. Ej: inducción de respuesta TH2 por el RSV o síntesis de moléculas análogas a citocinas o sus Rc (VEB).

k) Evasión del sistema del complemento.

  • Secreción de proteínas que se unen a C4b, inhibiendo la vía clásica (virus vaccinia).
  • Presencia de glicoproteínas que se unen a C3b, inhibiendo la vía clásica y la alternativa (VHS).

4.5. INMUNOPATOLOGÍA.

La respuesta inmunitaria a los virus puede causar daño al huésped por:

a) FORMACIÓN DE INMUNOCOMPLEJOS (IC). Los IC pueden aparecer en los líquidos corporales o en la superficie de las células, y son especialmente frecuentes en las infecciones crónicas o persistentes (VHB). Además se pueden depositar en los riñones o en vasos sanguíneos donde provocan respuestas inflamatorias que dañan los tejidos (Ej., glomerulonefritis).

b) LESIÓN DIRECTA DE LAS CÉLULAS INFECTADAS por acción de los LTc, K y NK que destruyen las células y los tejidos, como en la hepatitis crónica activa.

c) APARICIÓN DE FENÓMENOS AUTOINMUNE porque hay:

  • Liberación de Ag secuestrados como proteínas citoplasmáticas y nucleares.
  • Desrrepresión de Ag existentes durante el desarrollo (Ag embrionarios).
  • Inhibición de células supresoras.
  • Estimulación proliferativa de células autorreactivas.

La infección vírica puede ejercer varios efectos profundos sobre el SI como:

  • Disminución de las reacciones de hipersensibilidad retardada. Ej: la prueba de la tuberculina esta disminuida en los enfermos de sarampión.
  • Prolongación del rechazo a aloinjertos por activación de los LTh.
  • Disminución de la reactividad linfocitaria “in vitro”.
  • Aumento o disminución de la producción de Ac.
  • Supresión de la inducción de la tolerancia.
  • Destrucción de los LB (VEB) o LT (sarampión).
  • Infección y alteración de LTh (HIV).
  • Alteración del transito linfocitario.
  • Inducción de células supresoras.

4.6. INMUNOSUPRESIÓN.

Muchos virus son capaces de suprimir las respuestas inmunes y, por tanto, de vencer o minimizar las defenses del huésped. El mejor ejemplo es el VIH, el cual infecta las células CD4+ destruyendo así el sistema inmune específico. Otros virus (i.e..el virus de la sarampión) pueden tambien infectar linfocitos y afectar su replicación y diferenciación. La inmunosupresión inducida por virus es un problema grande en el desarrollo de vacunas. Algunos de los mecanismos mediante los cuales los virus pueden evader las defenses del huésped se ilustran en la siguiente tabla.

Defensas del huésped afectadas Virus Producto Vírico Mecanismo
Interferón VEB EBERS (pequeños ARNs) Bloquea la activación de la proteína cinasa
Vaccinia eIF-2alfa homólogo Previene la fosforilación del eIF-2alfa por la proteína cinasa
Complemento Vaccinia Homólogos de las proteínas de control del complemento Bloquea la activación del complemento
Anticuerpo VHS-1 gE/gI Se una a la Fc-gamma y bloquea su función
Citocinas Mixoma Homólogo del receptor del IFN-gamma Compite por IFN-gamma y bloquea su función
Virus del fibroma de Shope Receptor del Factor de Necrosis Tumoral Compite por el Factor de Necrosis Tumoral y bloquea su función
VEB Homólogo de la IL-10 Reduce la función del IFN-gamma
CMH Clase I CMV Proteína de fase temprana Previene el transporte del CMH cargado de péptido
Adenovirus E3 Bloquea el transporte del CMH a la superficie
Apoptosis Adenovirus 14.7K Inhibe las capsases
VEB Homólogo del Bcl-2 Anti-apoptótico
Células NK HCMV UL-18 El homólogo del CMH inhibe las células NK

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