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.
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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.
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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.
Las defensinas son moléculas efectoras de la inmunidad innata con un amplio espectro antimicrobiano e importantes efectos inmunomoduladores. Dentro de su amplio espectro se incluye la inactivación del VIH, actuando directamente sobre el virus y también sobre las células diana. Nosotros hipotetizamos que las células dendríticas (DC) producirían alfa defensinas 1-3, lo que les permitirá inactivar al virus antes o después de su captura y hacer una presentación más eficiente a la célula CD4 sin producir su infección. Esta hipótesis predice que existirá una variabilidad interindividual en la producción de estas defensinas, lo que podrá constituir un factor de resistencia/susceptibilidad frente a la infección por VIH y su evolución a SIDA. En nuestros resultados encontramos que las DC inmaduras producen y secretan alfa-defensina 1-3 y que esta producción disminuye tras la maduración de las DC con distintos agentes madurativos. Además, las citocinas pro-inflamatorias y la infección viral aumentan la producción de defensinas, mientras que el tratamiento de las células con estrógeno la disminuye. Por otro lado, las alfa-defensinas 1-3 son capaces de modular la maduración y diferenciación de las DC e inducen la secreción de IL-8 de forma dosis-dependiente. Por último, el análisis de los pacientes infectados por VIH reveló que las DC de estos pacientes producen mayores niveles de alfa-defensinas 1-3 que los controles sanos. Además, dentro del grupo de infectados, aquellos que controlan espontáneamente la infección son los mayores productores. Se encontró asimismo una correlación positiva con los niveles de células T CD4 y una asociación entre mayores niveles de alfa-defensinas 1-3 secretadas por DC y una menor progresión de la enfermedad. En conclusión, una mayor producción de alfa-defensinas 1-3 por las DC de pacientes infectados por VIH será un factor protector frente a la evolución de la enfermedad.
Defensinas
Las defensinas de los mamíferos son péptidos catiónicos, relativamente ricos en arginina, con un peso molecular de 3-4.5 kDa. Contienen invariablemente seis residuos de cisteínas, los cuales están unidos entre sí por tres puentes de disulfuro, los cuales son característicos de éstas. El numero de aminoácidos que conforman estos péptidos pueden variar de 20 a
La familia de las defensinas se divide en: defensinas α-, β- y θ- y su clasificación se basa en la posición de los enlaces disulfuro. 6-10 Las defensinas humanas muestran gran homologia con las defensinas de otros mamíferos e insectos, así como con las toxinas del escorpión y de la anémona marina.6
En vivo, las defensinas en promedio muestran actividad antimicrobiana a concentraciones de 1-10 µg/mL. Sin embargo, aun a concentraciones de 15-30 µg/mL existe actividad citotóxica.6
A continuación se describen las propiedades mas importantes de cada una de las principales familias de defensinas.
α-defensinas
Están constituidas por una cadena de29 a 1985 a
Los genes que codifican las α-defensinas y β-defensinas están localizados en el cromosoma 8p23. El gen para HNP-2 no ha sido encontrado, lo que indica que probablemente HNP-2 es un producto proteolítico de HNP-1 y HNP-3 debido a su gran homología con respecto a la secuencia de aminoácidos.11 Las α-defensinas son producidas como prepropeptidos y son procesadas a α-defensinas en 4 y 24 horas. El propéptido inicial tiene 75 aminoácidos y después de su maduración conformado por aproximadamente 56 aminoácidos. Wilson y colaboradores12hicieron estudios en ratones a los cuales se les eliminó el gen que codifica para las defensinas HNP (ratones knockout). El resultado de este experimento fue contundente, ya que los ratones que no producían HNP fueron mucho más susceptibles a infecciones intestinales que aquellos que si la producían.
Los microorganismos fagocitados por neutrófilos y contenidos en las vacuolas fagosomales son expuestos al contenido de los gránulos de los neutrófilos en los cuales hay una gran cantidad de defensinas. Los neutrófilos también secretan las defensinas al medio extracelular, las cuales con frecuencia son tomadas por los macrófagos para eliminar a las bacterias intracelulares.13,17
β-defensinas
En 1991 Diamond y colaboradores18 aislaron un péptido antimicrobiano a partir de lengua de vaca, al que llamaron péptido antimicrobiano traqueal (TAP). Lasβ-defensinas contienen seis residuos de cisteina conectados entre si por tres puentes disulfuro, pero con espacios diferentes a los de las α-defensinas, por lo cual los integrantes de esta nueva familia de péptidos antimicrobianos se denominaron β-defensinas. Las β-defensinas tienen de36 a
La familia de las defensinas se divide en: defensinas α-, β- y θ- y su clasificación se basa en la posición de los enlaces disulfuro. 6-10 Las defensinas humanas muestran gran homologia con las defensinas de otros mamíferos e insectos, así como con las toxinas del escorpión y de la anémona marina.6
En vivo, las defensinas en promedio muestran actividad antimicrobiana a concentraciones de 1-10 µg/mL. Sin embargo, aun a concentraciones de 15-30 µg/mL existe actividad citotóxica.6
A continuación se describen las propiedades mas importantes de cada una de las principales familias de defensinas.
α-defensinas
Están constituidas por una cadena de
Los genes que codifican las α-defensinas y β-defensinas están localizados en el cromosoma 8p23. El gen para HNP-2 no ha sido encontrado, lo que indica que probablemente HNP-2 es un producto proteolítico de HNP-1 y HNP-3 debido a su gran homología con respecto a la secuencia de aminoácidos.11 Las α-defensinas son producidas como prepropeptidos y son procesadas a α-defensinas en 4 y 24 horas. El propéptido inicial tiene 75 aminoácidos y después de su maduración conformado por aproximadamente 56 aminoácidos. Wilson y colaboradores12hicieron estudios en ratones a los cuales se les eliminó el gen que codifica para las defensinas HNP (ratones knockout). El resultado de este experimento fue contundente, ya que los ratones que no producían HNP fueron mucho más susceptibles a infecciones intestinales que aquellos que si la producían.
Los microorganismos fagocitados por neutrófilos y contenidos en las vacuolas fagosomales son expuestos al contenido de los gránulos de los neutrófilos en los cuales hay una gran cantidad de defensinas. Los neutrófilos también secretan las defensinas al medio extracelular, las cuales con frecuencia son tomadas por los macrófagos para eliminar a las bacterias intracelulares.13,17
β-defensinas
En 1991 Diamond y colaboradores18 aislaron un péptido antimicrobiano a partir de lengua de vaca, al que llamaron péptido antimicrobiano traqueal (TAP). Lasβ-defensinas contienen seis residuos de cisteina conectados entre si por tres puentes disulfuro, pero con espacios diferentes a los de las α-defensinas, por lo cual los integrantes de esta nueva familia de péptidos antimicrobianos se denominaron β-defensinas. Las β-defensinas tienen de
La primera β-defensina humana (HBD-1) fue aislada en grandes cantidades de hemofiltrado.19 También se expresa en el tracto genitourinario y respiratorio; sin embargo, las cantidades aisladas de HBD-1 en lavados bronquioloalveolares no demostraron que exista una cantidad significativa que actué como microbicida. Este tipo de defensinas son secretadas de forma constitutiva y no incrementan su expresión por estímulos infecciosos o citocinas. En algunas condiciones como el embarazo se incrementa notablemente la producción de este tipo de defensina, lo que sugiere que otros factores no infecciosos pueden inducir su secreción.5,20 Existen al menos dos formas de β-defensinas, una de 40 y otra de 44 aminoácidos.
Las β-defensinas humanas tipo 2 (HBD-2) se encuentran en el epitelio de las superficies internas y externas del cuerpo humano, tales como la piel y el tracto respiratorio e intestinal. Algunos estudios han detectado HBD-2 en lavados bronquioloalveolares y secreciones del tracto respiratorio, ya que varias células epiteliales del pulmón son capaces de expresarla,20-22 pero necesitan de un estímulo infeccioso para ser inducidas. Sin embargo, se ha observado que existe una expresión basal mínima y que ésta se aumenta enormemente con estímulos como el ejercido por moléculas asociadas a patógenos (PAMP's) tales como lipopolisacárido, péptidoglicano, lipoarabinomanana o algunas citocinas proinflamatorias como TNFα e IL-1β. 23,24 Las concentraciones de HBD-2 que se han detectado en secreciones del tracto respiratorio están en el orden de µg/ml, cuando el pulmón tiene un proceso inflamatorio intenso como en el caso de la fibrosis quística; sin embargo, las cantidades basales son tan bajas que no se pueden detectar fácilmente.22,25 A la fecha sólo se ha observado un tipo de esta familia de β-defensina en los seres humanos; no obstante, O'Neil encontró que en el intestino es posible aislar un tipo diferente al de 41 aminoácidos.22
Las β-defensinas humanas tipo 2 (HBD-2) se encuentran en el epitelio de las superficies internas y externas del cuerpo humano, tales como la piel y el tracto respiratorio e intestinal. Algunos estudios han detectado HBD-2 en lavados bronquioloalveolares y secreciones del tracto respiratorio, ya que varias células epiteliales del pulmón son capaces de expresarla,20-22 pero necesitan de un estímulo infeccioso para ser inducidas. Sin embargo, se ha observado que existe una expresión basal mínima y que ésta se aumenta enormemente con estímulos como el ejercido por moléculas asociadas a patógenos (PAMP's) tales como lipopolisacárido, péptidoglicano, lipoarabinomanana o algunas citocinas proinflamatorias como TNFα e IL-1β. 23,24 Las concentraciones de HBD-2 que se han detectado en secreciones del tracto respiratorio están en el orden de µg/ml, cuando el pulmón tiene un proceso inflamatorio intenso como en el caso de la fibrosis quística; sin embargo, las cantidades basales son tan bajas que no se pueden detectar fácilmente.22,25 A la fecha sólo se ha observado un tipo de esta familia de β-defensina en los seres humanos; no obstante, O'Neil encontró que en el intestino es posible aislar un tipo diferente al de 41 aminoácidos.22
Los homólogos de la β-defensina la TAP la LAP
Las HBD-3 al igual que las HBD-2 son inducibles por estimulos inflamatorios y pueden detectarse in vitro después de la coestimulación con IL-1 o INF-α. Este tipo de defensinas son un poco mas grandes (5kD) y su mecanismo de acción es similar al de las otras defensinas.La HBD-3 la HBD-3
Se ha informado también de la existencia de una β-defensina-4 (HBD-4), la cual tiene poder bactericida en contra de hongos y algunas bacterias, además de tener actividad quimiotáctica para monocitos. Al igual quela HBD-2 la HBD-4 La HBD-4
Se ha encontrado que ambas defensinas, HBD-1 y HBD-2, son inactivadas por altas concentraciones de NaCl debido a que este neutraliza la carga positiva de dichas defensinas, lo que podría ser importante en varias enfermedades, como es el caso de la fibrosis quística, donde las altas cantidades de NaCl secretadas en el pulmón inactivan a las defensinas, dando Lugar a infecciones por bacterias, principalmente Pseudomonas aeruginosa. Se ha encontrado que a pesar de que en estos pacientes existe una gran cantidad de anticuerpos circulantes en contra de Pseudomonas aeruginosa, la infección se instala al estar inactivadasla HBD-2 la HBD-1 la HBD-2
Regulación de la expresión genética en la síntesis de las defensinas
Debido a que las defensinas son productos del organismo con actividad microbicida que pueden controlar importantes funciones, su expresión genética esta bien regulada. El gen típico de las β-defensinas esta compuesto por dos exones separados por un intrón que regularmente mide 1.5kb. El proceso de trascripción puede variar de300 a
La expresión de las HBD-1 es constitutiva;23 en contraste, la expresión dela HBD-2 la Mycobacterium
La señalización subsecuente de la unión ligandoreceptor se da por cinasas que ubiquitinan a IkBa, el cual es degradado por los proteosomas con la consecuente liberación de NF-kB, que se trasloca al núcleo, iniciando la transcripción de los genes que codifican a las defensinas. Sin embargo, es posible que existan vías alternas como la de IRF3, la cual es MyD88 independiente. Otra vía registrada por la cual se inicia la trascripción de las HBD-2 es a través de los TLR-2; en el caso de las bacterias Grampositivas y de lipoproteína sintética bacteriana, la señalización puede ser dependiente o no de CD14, lo cual lleva a la activación de la molécula adaptadora MyD88, que a su vez activa a IRAK (IL-1 Receptor Associated Kinase) y esta a TRAF6, la que posteriormente activa a varias MAPK y finalmente fosforila a IKK ubiquinando a IKB, el cual sera degradado por los proteosomas, para liberar así a NF-ĸB, que se transloca al núcleo, iniciando la transcripción26 (figura 2).
La presencia de los TLR4 en células efectoras importantes del sistema inmune, como los macrófagos y las células dendríticas, puede promover señales secundarias que estimulan a las células epiteliales del tracto respiratorio; por ejemplo, se ha encontrado que la inducción de HBD-2 en células epiteliales del tracto respiratorio se incrementa en presencia de macrófagos alveolares. Esto puede deberse a que, como se menciono, exista una segunda señalización dada por los macrófagos alveolares a las células epiteliales (similar al caso de presentación antigénica), o que ambas estén produciendola HBD-2 la IL-1β
Las defensinas se inducen también como respuesta al daño tisular, por lo que se pueden considerar como parte de la respuesta inflamatoria.10,29 Las defensinas tienen cuatro formas de expresión: a) específico de granulositos, dado por la de granulación de neutrófilos, este es el caso de las α-defensinas; b) específico de las células de Paneth, es el caso de las defensinas 5 y 6, ademas de las criptidinas en el ratón, c) células epiteliales con expresión predominante en el epitelio de la lengua, traquea, tracto respiratorio, intestino delgado, colon, riñón y piel, y d) en celulas monociticas del tipo fagocitario, aunque las defensinas de este origen no son especificas de este tipo de células.
Las HBD-3 al igual que las HBD-2 son inducibles por estimulos inflamatorios y pueden detectarse in vitro después de la coestimulación con IL-1 o INF-α. Este tipo de defensinas son un poco mas grandes (5kD) y su mecanismo de acción es similar al de las otras defensinas.
Se ha informado también de la existencia de una β-defensina-4 (HBD-4), la cual tiene poder bactericida en contra de hongos y algunas bacterias, además de tener actividad quimiotáctica para monocitos. Al igual que
Se ha encontrado que ambas defensinas, HBD-1 y HBD-2, son inactivadas por altas concentraciones de NaCl debido a que este neutraliza la carga positiva de dichas defensinas, lo que podría ser importante en varias enfermedades, como es el caso de la fibrosis quística, donde las altas cantidades de NaCl secretadas en el pulmón inactivan a las defensinas, dando Lugar a infecciones por bacterias, principalmente Pseudomonas aeruginosa. Se ha encontrado que a pesar de que en estos pacientes existe una gran cantidad de anticuerpos circulantes en contra de Pseudomonas aeruginosa, la infección se instala al estar inactivadas
Regulación de la expresión genética en la síntesis de las defensinas
Debido a que las defensinas son productos del organismo con actividad microbicida que pueden controlar importantes funciones, su expresión genética esta bien regulada. El gen típico de las β-defensinas esta compuesto por dos exones separados por un intrón que regularmente mide 1.5kb. El proceso de trascripción puede variar de
La expresión de las HBD-1 es constitutiva;23 en contraste, la expresión de
La señalización subsecuente de la unión ligandoreceptor se da por cinasas que ubiquitinan a IkBa, el cual es degradado por los proteosomas con la consecuente liberación de NF-kB, que se trasloca al núcleo, iniciando la transcripción de los genes que codifican a las defensinas. Sin embargo, es posible que existan vías alternas como la de IRF3, la cual es MyD88 independiente. Otra vía registrada por la cual se inicia la trascripción de las HBD-2 es a través de los TLR-2; en el caso de las bacterias Grampositivas y de lipoproteína sintética bacteriana, la señalización puede ser dependiente o no de CD14, lo cual lleva a la activación de la molécula adaptadora MyD88, que a su vez activa a IRAK (IL-1 Receptor Associated Kinase) y esta a TRAF6, la que posteriormente activa a varias MAPK y finalmente fosforila a IKK ubiquinando a IKB, el cual sera degradado por los proteosomas, para liberar así a NF-ĸB, que se transloca al núcleo, iniciando la transcripción26 (figura 2).
La presencia de los TLR4 en células efectoras importantes del sistema inmune, como los macrófagos y las células dendríticas, puede promover señales secundarias que estimulan a las células epiteliales del tracto respiratorio; por ejemplo, se ha encontrado que la inducción de HBD-2 en células epiteliales del tracto respiratorio se incrementa en presencia de macrófagos alveolares. Esto puede deberse a que, como se menciono, exista una segunda señalización dada por los macrófagos alveolares a las células epiteliales (similar al caso de presentación antigénica), o que ambas estén produciendo
Las defensinas se inducen también como respuesta al daño tisular, por lo que se pueden considerar como parte de la respuesta inflamatoria.10,29 Las defensinas tienen cuatro formas de expresión: a) específico de granulositos, dado por la de granulación de neutrófilos, este es el caso de las α-defensinas; b) específico de las células de Paneth, es el caso de las defensinas 5 y 6, ademas de las criptidinas en el ratón, c) células epiteliales con expresión predominante en el epitelio de la lengua, traquea, tracto respiratorio, intestino delgado, colon, riñón y piel, y d) en celulas monociticas del tipo fagocitario, aunque las defensinas de este origen no son especificas de este tipo de células.
Es importante mencionar que algunos estímulos como el TNFα inducen la expresión de HBD-2 en neumocitos tipo 2 pero no en células de Paneth, así como que el LPS estimula la expresión de este péptido en células epiteliales de traquea, pero no en neumocitos o enterocitos. Por lo tanto, algunos estímulos inducen la expresión de HBD-2 en algunas células pero no en otras.25,32,34
Mecanismo de acción microbicida de las defensinas
El primer paso de la interacción entre el péptido catiónico y la membrana aniónica de un microorganismo se lleva a cabo por la atracción electrostática, la cual puede ser inhibida por grandes concentraciones de sal en la solución en la que se lleve a cabo esta interacción. El segundo paso es la permeabilización de la membrana. Este mecanismo se da por la formación de poros en la membrana debido a la incorporación de los péptidos y su organización en poros. Al final se lleva a cabo la lisis celular por choque osmótico4,9,35
Los péptidos antimicrobianos producen exclusivamente daño en la membrana celular bacteriana, pues solo tienen afinidad con esta debido a que la superficie de las bacterias tiene muchos fosfolípidos con carga negativa. En contraste, la membrana externa de las células de plantas y animales esta compuesta principalmente por lípidos no muy cargados, mientras que los lípidos con abundante carga eléctrica solo se encuentran en la cara interna de la membrana. Además, la presencia de colesterol en la membrana de las células eucariontes le confiere estabilidad, reduciendo aún más la actividad de los péptidos antimicrobianos.2
La actividad antimicrobiana de las defensinas fue caracterizada en experimentosin vitro con defensinas purificadas. Los péptidos antimicrobianos, especificanente las defensinas, tienen un amplio espectro bactericida en contra de bacterias Gram positivas y Gram negativas, asi como también contra virus envueltos y longos. Las concentraciones mínimas inhibitorias se encuentran en un rango de 0.1-100 µg / m1.36 Como fue detallado en las secciones anteriores, la actividad microbicida de las defensinas depende de la permeabilización de la bicapa aniónica lipídica (figura 3). Por otro lado, se ha observado que la resistencia bacteriana a los péptidos antimicrobianos es un fenómeno bastante raro.
Mecanismo de acción microbicida de las defensinas
El primer paso de la interacción entre el péptido catiónico y la membrana aniónica de un microorganismo se lleva a cabo por la atracción electrostática, la cual puede ser inhibida por grandes concentraciones de sal en la solución en la que se lleve a cabo esta interacción. El segundo paso es la permeabilización de la membrana. Este mecanismo se da por la formación de poros en la membrana debido a la incorporación de los péptidos y su organización en poros. Al final se lleva a cabo la lisis celular por choque osmótico4,9,35
Los péptidos antimicrobianos producen exclusivamente daño en la membrana celular bacteriana, pues solo tienen afinidad con esta debido a que la superficie de las bacterias tiene muchos fosfolípidos con carga negativa. En contraste, la membrana externa de las células de plantas y animales esta compuesta principalmente por lípidos no muy cargados, mientras que los lípidos con abundante carga eléctrica solo se encuentran en la cara interna de la membrana. Además, la presencia de colesterol en la membrana de las células eucariontes le confiere estabilidad, reduciendo aún más la actividad de los péptidos antimicrobianos.2
La actividad antimicrobiana de las defensinas fue caracterizada en experimentosin vitro con defensinas purificadas. Los péptidos antimicrobianos, especificanente las defensinas, tienen un amplio espectro bactericida en contra de bacterias Gram positivas y Gram negativas, asi como también contra virus envueltos y longos. Las concentraciones mínimas inhibitorias se encuentran en un rango de 0.1-100 µg / m1.36 Como fue detallado en las secciones anteriores, la actividad microbicida de las defensinas depende de la permeabilización de la bicapa aniónica lipídica (figura 3). Por otro lado, se ha observado que la resistencia bacteriana a los péptidos antimicrobianos es un fenómeno bastante raro.
Los mecanismos de resistencia bacteriana involucran la modificación de la capa externa de la pared celular como los LPS, acido teícoico, y fosfocolina.
Además del papel de antibióticos endógenos, los péptidos antimicrobianos tienen otras funciones en la inflamación, la cicatrización y la regulación de la respuesta inmune,2 1as cuales se describen a continuación.
Actividades inmunoreguladoras de las defensinas
Por otro lado, las defensinas atraen células inflamatorias como: los neutrófilos, los linfocitos B y los macrófagos, además de que activan a estas células y a otras más, como las células epiteliales. Todas estas células liberan mediadores inflamatorios como IL-8, IFNγ, IL-6, IL-10 y LTB4. Resulta interesante el hecho de que las defensinas también puedan presentar actividad antiinflamatoria por la inducción de IL-10 o SLPI.2,37
La síntesis de β-defensinas por las células epiteliales y el reclutamiento de granulositos de sangre periféricas ricos en α-defensinas en el sitio de la inflamación genera una alta concentración de las mismas. Además de tener efecto antimicrobiano directo, las defensinas facilitan y amplifican la subsecuente respuesta inmune. En efecto, las células del bazo estimuladas con α-defensinas humanas aumentan la producción de citocinas, así como la proliferación linfocitaria. Este mismo tipo de defensinas, cuando se administran a ratones, produce aumento serico de IgG1, IgG2 e IgG2b. Además, pequeños cantidades de HNP amplían la respuesta de los anticuerpos en contra de un antigen de tumor singénico.38
El reclutamiento de células dendríticas inmaduras por defensinas pueden iniciar y facilitar la respuesta de la inmunidad adaptativa, ya que se ha demostrado que las defensinas tienen poder quimiotactico sóbrelas células dendríticas inmaduras, además de que también las pueden activar.39
En relación con la actividad quimiotactica de las células inflamatorias, tanto las quimiocinas como las defensinas habían sido estudiadas de manera separada en el pasado, hasta que se descubrió que ambas tenían funciones en colon. Tanto las defensinas α- como β- han sido relacionadas con funciones quimiotacticas para monocitos, células cebadas y células dendríticas inmaduras, mientras que la quimiocina LL-37 es capaz de reclutar linfocitos T y neutrófilos, además de monocitos. Además, se ha demostrado que las HBD-2 comparten el receptor CCR6, el cual es el receptor para la quimiocina CCL20 (LARC) que se expresa en células dendríticas y células T37 (cuadro II).
Actividades inmunoreguladoras de las defensinas
Por otro lado, las defensinas atraen células inflamatorias como: los neutrófilos, los linfocitos B y los macrófagos, además de que activan a estas células y a otras más, como las células epiteliales. Todas estas células liberan mediadores inflamatorios como IL-8, IFNγ, IL-6, IL-10 y LTB4. Resulta interesante el hecho de que las defensinas también puedan presentar actividad antiinflamatoria por la inducción de IL-10 o SLPI.2,37
La síntesis de β-defensinas por las células epiteliales y el reclutamiento de granulositos de sangre periféricas ricos en α-defensinas en el sitio de la inflamación genera una alta concentración de las mismas. Además de tener efecto antimicrobiano directo, las defensinas facilitan y amplifican la subsecuente respuesta inmune. En efecto, las células del bazo estimuladas con α-defensinas humanas aumentan la producción de citocinas, así como la proliferación linfocitaria. Este mismo tipo de defensinas, cuando se administran a ratones, produce aumento serico de IgG1, IgG2 e IgG2b. Además, pequeños cantidades de HNP amplían la respuesta de los anticuerpos en contra de un antigen de tumor singénico.38
El reclutamiento de células dendríticas inmaduras por defensinas pueden iniciar y facilitar la respuesta de la inmunidad adaptativa, ya que se ha demostrado que las defensinas tienen poder quimiotactico sóbrelas células dendríticas inmaduras, además de que también las pueden activar.39
En relación con la actividad quimiotactica de las células inflamatorias, tanto las quimiocinas como las defensinas habían sido estudiadas de manera separada en el pasado, hasta que se descubrió que ambas tenían funciones en colon. Tanto las defensinas α- como β- han sido relacionadas con funciones quimiotacticas para monocitos, células cebadas y células dendríticas inmaduras, mientras que la quimiocina LL-37 es capaz de reclutar linfocitos T y neutrófilos, además de monocitos. Además, se ha demostrado que las HBD-2 comparten el receptor CCR6, el cual es el receptor para la quimiocina CCL20 (LARC) que se expresa en células dendríticas y células T37 (cuadro II).
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