Sylvia Dematteis C átedra de Inmunología Dpto. de Biociencias Facultad de Química

1. Bases Inmunológicas, Bioquímicas y Moleculares del Parasitismo Unidad de Biología Parasitaria 2008 Modulación de la respuesta de las células T-CD4+ en las infecciones por parásitos Sylvia Dematteis Cátedra de Inmunología Dpto. de Biociencias Facultad de Química

2. Función del sistema inmune : PROTEGER AL INDIVIDUO DE LAS INFECCIONES Sistema inmune reacciona frente a la infección Respuesta Respuesta Innata adaptativa - actúan interreguladamente - defasaje cronológico

3. Regulación de la respuesta inmune por citoquinas Las citoquinas son proteínas secretadas por células que actúan como un sistema integrado de señales entre las células, permitiendo una respuesta inmune integrada. • Regulan importantes • funciones biológicas: • proliferación • activación • sobrevida • muerte • diferenciación celular Receptores para Citoquinas Citoquinas Célula blanco

4. Efectos autócrinos • parácrinos : locales • sistémicos • Reguladores de la respuesta innata y adaptativa • Regulación inhibidores proliferación celular • estimuladores secreción citoquinas • secreción moléculas tóxicas • diferenciación celular

5. IL-2 Efectos autócrinos T B T Efectos parácrinos locales

6. Hígado Hepatocito Efectos parácrinos sistémicos Síntesis Proteínas del Complemento IL-6

7. En 1986, Mosman y Coffman decriben la existencia dos subpoblaciones de células T-CD4+ , (Th1 y Th2) Th1 Th2 IL-2 IFN- TNF- IL- 4 IL-5 IL-10

8. Infecciones parasitarias inducen respuestas polarizadas Parásito Intracelular Parásito Extracelular Th1 Th2

9. Características del sistema hospedador-parásito condicionan la inducción y el establecimiento de respuestas de citoquinas tipo Th1 / tipo Th2 1- tipo de parásito y estadío 2- características genéticas del hospedador 3- citoquinas secretadas tempranamente 4- vías de entrada del parásito 5- participación de células no-T en la respuesta al parásito 6- interregulación negativa entre citoquinas tipo Th1 / tipo Th2 7- dosis de parásitos a la que se expone el hospedador

10. Leishmania major Características genéticas del hospedador C57Bl/6 C3H Balb/c CBA Resistentes Susceptibles Th1 Th2

11. La activación selectiva de los diferentes subset de células Th tiene un papel importante en la respuesta inmune contra patógenos, asi como en la patogénesis de enfermedades inflamatorias. Para entender esto, es bien importante poder disecar las vías y redes regulatorias que llevan al desarrollo de una determinado subset de células T-CD4+

12. - Citoquinas (DC y otras células) - nivel de estimulación por el TCR - tipo de señales co-estimuladoras Integración de cascadas de señalización • - activación de la expresión de factores de transcripción • específicos de cada subset de células T-CD4+ • - COMPROMISO con un fenotipo • - ESTABILIZACIÓN del fenotipo adquirido

13. Cambios epigenéticos Adaptado de Murphy, 2002

14. Polarización Th1/Th2 está mediada por factores de transcripción claves 1- NFAT: activados por la interacción del TCR. 2- Factores de Transcripción Linage Específicos: T-bet GATA-3 En T-CD4+ vírgenes están a niveles basales bajos.

15. Th2 Gusanos Parásitos (helmintos) GATA-3 STAT-6 IL-4 Célula T-CD4+ no diferenciada IL-4 IFN- IL-12 Th1 Parásitos intracelulares T-bet STAT-4 IFN-

16. Señales que llevan a la diferenciación Th1 Induce IL-12R2 e IFN- • inducido por STAT1 • induce IL-12R2 e IFN- • activo une GATA-3 • y lo secuestra NFAT: nuclear factor of activated T cells; STAT: signal transducer and activator of transcription; T-bet: T-box expressed in T cells Adaptado de Rautajoki, 2008

17. La diferenciación Th1 está mediada por T-bet • T-bet: • inducido por STAT1 • induce IL-12R2 e IFN- • activo une GATA-3 • y lo secuestra Induce: IL-12R2 e IFN-

18. Señales que guían la diferenciación Th1 Adaptado de Weaver, 2007

19. Resumen: • En la diferenciación a Th1 • El compromiso inicial con el subset de células T-CD4+ depende de citoquinas que están en el microambiente en donde las célula Th es activada y que son producidas por células del sistema innato • (NK ) IFN /STAT1 • El factor de transcripción específico que dirige la diferenciación es: • T-betIFN/IL12R2 • Las señales a partir de IL-12 e IL-18 (STAT4) estabilizan el fenotipo

20. Ag Mecanismosefectores activadospor células Th1 T-CD4+ vírgen T-CD8+ virgen Célula B IFN IL-2, IFN Ag Ag Th1 IgG2a, IgG3 opsonizan, fijan complemento IFN T-CD8+ citotóxica Activación de macrófagos Opsonización y fagocitosis

21. Th2 Parásitos extracelulares (helmintos) GATA-3 STAT-6 IL-4 Célula T-CD4+ no diferenciada IL-4 IL-12 Th1 Parásitos intracelulares T-bet STAT-4 IFN-

22. Señales que dirigen la diferenciación Th2 • Potencia transcripción en locus citoquinas Th2 • Inhibe expresión de STAT4 Induce GATA3 NFAT: nuclear factor of activated T cells; STAT: signal transducer and activator of transcription; Adaptado de Rautajoki, 2008

23. La diferenciación Th2 está mediada por GATA3 Induce GATA3 • Potencia transcripción en locus citoquinas Th2 • Inhibe expresión de STAT4

24. Adaptado de Weaver, 2007

25. Resumen: • En la diferenciación Th2: • El compromiso inicial con el linaje depende de citoquinas que están en el microambiente en donde la células Th es activada y son producidas por células del sistema innato • (basófilos) IL-4/STAT6 • El factor de transcripción específico del subset Th2 que dirige la diferenciación es GATA3IL-4/IL-5/IL-13 • Señales autócrinas (IL-4) estabilizan el fenotipo

26. Ag Mecanismos efectores activados por las células Th2 T-CD4+ vírgen Célula B Inhibición de respuestas inflamatorias IL-4, IL-10 IL-4 Th2 IL-5 Activación, diferenciación de eosinófilos IgE IgG1 Ac neutralizantes Desgranulación de mastocitos

27. _ _ _ _ + + + + Promueve la diferenciación Th1 Inhibe la activación Th1 Inhibe la proliferación Th2 _ _ _ _ Interregulación negativa entre subpoblaciones Th1 y Th2 Th1 IFNg IL-4 IL-10 Promueve la diferenciación Th2 + + + + Th2

28. Th2 Parásitos extracelulares (helmintos) IL-4 GATA-3 STAT-6 Célula T-CD4+ no diferenciada IL-4 Th1 IFN-; IL-12 Parásitos intracelulares T-bet STAT-4 IFN- TGF- Treg Foxp3 Inmunosupresión TGF- IL-10

29. Polarización de células Th está mediada por factores de transcripción claves 1- NFAT: activados por la interacción del TCR. 2- Factores de Transcripción Linage Específicos: T-bet GATA-3 Foxp3 En T-CD4+ vírgenes están a niveles basales bajos.

30. CélulasT-CD4+ reguladoras (Treg) • - Proporción estable y funcional (5-10%) de las células T-CD4+, • - expresan CD25, • factor de transcripción FoxP3, • - Secretan IL-10 y/o TGF- • Principal función de IL-10 : • control de la inflamación, • limita la inmunopatología

32. _ _ _ _ + + + + Promueve la diferenciación Th1 Inhibe la activación Th1 Inhibe la proliferación Th2 _ _ _ _ Interregulación negativa entre subpoblaciones Th1 y Th2 Th1 IFNg IL-4 IL-10 Promueve la diferenciación Th2 + + + + Th2

33. Th2 Parásitos extracelulares (helmintos) IL-4 GATA-3 STAT-6 Célula T-CD4+ no diferenciada IL-4 Th1 Parásitos intracelulares IFN- IL-12 T-bet STAT-4 IFN- Th17 TGF- Bacterias extracelulares Autoinmunidad IL-6 IL-17 STAT-3 TGF- Treg Foxp3 Inmunosupresión TGF- IL-10

34. El desarrollo de Schistosomiasismurina severa se correlaciona con altos niveles de IL-17 Es la primera evidencia del rol patogénico de Th17 en enfermedades parasitarias

35. Diferenciación de células Th17 Diferenciación (IL-6+TGF-) Estabilización IL-23 (células dendríticas) IL-17 IL-17 IL-22 IL-21 Adaptado de Bettelli, 2007 Amplificación

36. La diferenciación Th17 está mediada por ROR-t STAT3 induce ROR-t, y este a las citoquinas Th17 efectoras (IL-17 e IL-22)

37. Adaptado de Weaver, 2007

38. Interrelación con T-reg • TGF • - inducción de T-reg en la periferia • secretado por Treg para limitar el desarrollo y función de las poblaciones Th efectoras: • Th1 y 2 (Th17??) DCreg TGF • Homeostásis: • TGF •  IL-6

39. HOMEOSTASIS TGF  Treg IL-6 IL-6 inhibe la expresión de FoxP3 IL-6 INFLAMACIÓN TGF  Th17 En respuesta a una infección: IL-6 dispara las respuestas Th17

40. Interrelación Treg- T efectoras: Infección tardía – reclutamiento de Th1/Th2 • inhibición de Th17 (IFN o IL-4): • (Treg/Th17) Resolución de la infección T-reg dependientes de TGF- vuelven a dominar: HOMEOSTASIS IFN

41. Interregulación entre las diferentes subpoblaciones de células T-CD4+ IFN- IFN- Th1 IL-4 IL-4 Th2 IL-6 IL-17 Th17 TGF- IL-10 T-reg

42. Parásitos Helmintos Ascaridas Nematodes Filarias Gusanos parásitos Trematodes Plathelmintos Cestodes

43. Entre todos hay diferencias: • Estructurales • Formas de transmisión • Localización en el hospedador, etc. Gusanos parásitos: -muy heterogéneo de organismos, -gran multiplicidad de mecanismos, Estudiar habilidad de modular la respuesta inmune del hospedador

44. Parasitosis: infecciones crónicas refleja una inmunomodulación exitosa Cronicidad - Mecanismo modulación compartido

45. Inmunobiología de estos parásitos observaciones conservadas entre todas las especies: 1.- las infeccciones con estos parásitos inducen una respuesta de citoquinas tipo Th2. 2.- asociadas con alta producción de anticuerpos de isotipo IgE e IgG4 3.- secreción de citoquinas anti-inflamatorias (IL-10) 4.-asociadas con inmunosupresión (ej. No respuestas de linfocitos a Ags o mitógenos) 5.- Evidencias: infecciónes están asociadas a la inducción de células Treg o Th17

46. El resultado de estas observaciones: • la infección por helmintos • Fenotipo tipo Th2 • Rol en la protección??

47. Hay evidencias utilizando modelos experimentales: 1.- los componentes de la respuesta tipo Th2 pueden facilitar la expulsión de nematodes gastrointestinales. 2.-previenen al hospedero de la patología mediada por respuestas tipo Th1 (ej. en la schistosomiasis murina la deposición de huevos en el hígado asociado a Th1)

48. Infecciones experimentales (modelo ratón)

49. Características del sistema hospedador-parásito condicionan la inducción y el establecimiento de respuestas de citoquinas tipo Th1 / tipo Th2 1- tipo de parásito y estadío 2- características genéticas del hospedador 3- citoquinas secretadas tempranamente 4- vías de entrada del parásito 5- participación de células no-T en la respuesta al parásito 6- interregulación negativa entre citoquinas tipo Th1 / tipo Th2 7- dosis de parásitos a la que se expone el hospedador

50. Nematodes • Ocupan diferentes nichos en su hospedero : • tracto gastrointestinal • Algunos de estos parásitos en modelos experimentales: • Son expulsados • Otros producen infecciones crónicas Asociado con la cepa de ratón (genotipo del hospedero)