Defensinas

Las defensinas son moléculas efectoras de la inmunidad innata producidas fundamentalmente por leucocitos y células epiteliales que poseen un amplio rango de acción frente a gran diversidad de microorganismos. Son péptidos pequeños (3-6 kDa) altamente básicos, ricos en cisteína que poseen actividad antimicrobiana de amplio espectro que abarca bacterias, hongos y virus, incluido el VIH, además de capacidad para neutralizar toxinas. Se trata de moléculas muy conservadas, presentes en todos los vertebrados, existiendo también moléculas equivalentes en invertebrados e incluso en plantas.

En humanos se diferencian dos grandes subfamilias de defensinas: alfa-defensinas y beta-defensinas. Los péptidos maduros de los distintos tipos de defensinas comparten diversas características estructurales, y se diferencian entre sí por el apareamiento de sus seis residuos de cisteína conservados, entre los que se forman tres puentes disulfuro intramoleculares. La contribución de la estructura de las defensinas a su función puede variar dependiendo de cuál sea la función considerada.

Todas las defensinas se sintetizan como prepropéptidos y son procesados en distintos grados dependiendo de su lugar de expresión. Los genes que codifican las defensinas se localizan en el cromosoma 8.

Una característica peculiar muy importante de los genes que codifican para algunas de las defensinas es la presencia de variaciones en el número de copias, algo no común para otros genes que codifican importantes efectores de la inmunidad innata o para otros genes de defensinas, ya que se ha visto que los genes que codifican para varias beta-defensinas y para la alfa-defensina1-3 poseen variaciones en el número de copias, que se heredan de forma desigual, creando diferencias genéticas entre los distintos individuos. El rango en el número de copias de cada gen varía entre 4-11 para DEFA1/3 y entre 1-4 para DEFB4 y DEFB103A según distintos artículos. Además se ha descrito que el gen DEFA3 puede estar incluso ausente en un 10-37% de la población. Asimismo, es importante destacar que se observó que la cantidad de alfa-defensinas1-3 encontrada en neutrófilos era proporcional al número de copias de DEFA1/3 detectadas.

La distribución en los tejidos es distinta según el tipo de defensina:

a) Alfa-defensinas: Se han descrito seis tipos de alfa-defensinas (1, 2, 3 y 4) que se encuentran fundamentalmente en los neutrófilos (por lo que también se denominan HNP, human neutrophil peptides). También se ha descrito que otros subtipos de leucocitos también las producen, como monocitos, macrófagos, células NK, células B o células T gamma/delta. Las alfa-defensinas 5 y 6 (HD5 y HD6) son producidas fundamentalmente por las células de Paneth del intestino, aunque se han encontrado también en otros tejidos como glándulas salivares, tracto genital femenino o secreciones uretrales asociadas a infección por Neisseria gonorrhoeae o Chlamydia trachomatis.

b) Beta-defensinas: Se han identificado 28 beta-defensinas humanas mediante búsquedas basadas en genes, aunque solamente seis (HBD1, 2, 3, 4, 5 y 6) se expresan fundamentalmente en células epiteliales. La HBD1 se expresa de manera constitutiva en células epiteliales, mientras que la expresión de las HBD2 y 3 puede ser inducida por virus, bacterias, productos microbianos (como LPS) y citocinas proinflamatorias. La expresión constitutiva de HBD4 parece estar restringida a testes y antro gástrico, aunque su expresión puede ser inducida por PMA en células del epitelio respiratorio. HBD5 y HBD6 se expresan específicamente en epidídimo.

Tanto alfa-defensinas como beta-defensinas se han encontrado además en la leche materna, indicando un posible papel en proteger a los recién nacidos frente a las infecciones.

Tabla 1. Resumen de las células productoras, tejidos y espectro antiviral de las distintas defensinas.

Defensinas	Distribución tisular	Células productoras	Síntesis y regulación	Efecto antiviral
alfa-defensinas 1-3	Placenta, mucosa intestinal y cervical, moco cervical, líquido amniótico. Plasma.	Neutrófilos, monocitos, macrófagos, NK, células B, Células T gamma/delta	Constitutiva	VIH-1 VHS-1, VHS-2, VSV, CMV, virus influenza, adenovirus, papilomavirus.
alfa -defensina-4	Sin determinar	Neutrófilos	Constitutiva	VIH-1
HD5 y HD6	Glándulas salivares, estómago, intestino, ojos, tracto genital femenino (HD5)	Células de Paneth del intestino. Células epiteliales vaginales (HD5)	Constitutiva o inducible (por infecciones de transmisión sexual)	papilomavirus
HBD1	Mucosa oral y nasal, pulmones, glándulas salivares, estómago, intestino, piel, ojos, tracto urogenital, riñones. Plasma.	Células epiteliales, monocitos, macrófagos, MDDC, queratinocitos.	Constitutiva o inducible en respuesta a IFN-gamma, LPS y peptidoglicano.
HBD 2 y 3	Mucosa oral y nasal, pulmones, glándulas salivares, estómago, intestino, piel, ojos, tracto urogenital, riñones. Plasma.	Células epiteliales, monocitos, macrófagos, MDDC, queratinocitos.	Inducible en respuesta a virus, bacterias, LPS, peptidoglicano, lipoproteínas, citocinas (IL-1 geta, TNF-alfa) y factores de crecimiento.	VIH-1, adenovirus, rhinovirus y virus vaccinia.
HBD4	Antro gástrico y testículos.	Células epiteliales.	Constitutivo o inducible en respuesta a PMA y bacterias.

Hasta el momento, todas las defensinas caracterizadas tienen efecto antimicrobiano directo. Se ha demostrado su capacidad para matar, in vitro, un rango amplio de bacterias Gram-positivas y Gram-negativas, virus con y sin envoltura, hongos y algunos parásitos, especialmente cuando las defensinas se encuentran en condiciones de baja concentración de sal y proteínas plasmáticas. Este efecto antimicrobiano directo es dependiente de dosis y se observa normalmente en un rango micromolar.

La interacción entre las defensinas y los microorganismos diana da lugar a una desestabilización y disrupción de la membrana, provocando un aumento de la permeabilidad y salida de pequeñas moléculas. La topología polar de las defensinas, con regiones cargadas e hidrofóbicas separadas les permite insertarse en la membrana microbiana, que contiene mayor cantidad de fosfolípidos cargados negativamente que la membrana celular de los mamíferos. Esta interacción se cree que provoca la formación de múltiples poros en la membrana microbiana.

La actividad antimicrobiana directa de la mayoría de las defensinas puede estar restringida a ambientes secuestrados donde se encuentren bajas concentraciones de sal y proteínas séricas, como puede ser la superficie de las mucosas.

Algunas defensinas tienen actividad quimiotáctica para leucocitos y son capaces de inducir la producción de citocinas en distintos tipos celulares, modulando el sistema inmune además de actuar como efectores directos. Las alfa-defensinas-1-3 pueden incrementar la producción de TNF-alfa e IL-1 y disminuir la producción de IL-10 en monolitos.

Las alfa-defensinas-1-3 y las HBD2 han mostrado la capacidad de inducir degranulación de mastocitos y liberación de histamina y prostaglandina D2. Además, las alfa-defensinas-1-3 aumentan la producción de IL-8 en células epiteliales bronquiales y en monocitos. Dado que IL-8 es un potente agente quimiotáctico para neutrófilos, es muy probable que las defensinas de forma indirecta atraigan a neutrófilos a los focos inflamatorios mediante la inducción de IL-8. La degranulación de neutrófilos genera a su vez más alfa-defensinas-1-3 y se produciría así un ciclo de retroalimentación positiva.

Dado que las defensinas se liberan en grandes cantidades en respuesta a estímulos inflamatorios y microbianos, es muy posible que contribuyan al reclutamiento de células dendríticas inmaduras a los sitios de entrada microbiana. La capacidad de las defensinas para inducir la maduración de las células dendriticas ha sido descrita por primera vez en el modelo murino y hace poco en modelo humano “in vitro” vía TLR1 y TLR2.