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Dr. Arnoldo Quezada Lagos Facultad de Medicina Universidad de Chile
Departamento Pediatría Sur Hospital Dr. Exequiel González Cortés
VRS: aspectos inmunológicos y proyecciones en vacunas
• Declaro no tener conflictos de interés
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NS1
NS2
N
P
M
SH G F M2 L
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Thorax 2013;68:108–110.
VRS: inflamación e inmunidad
Respuesta T citotóxica y
Th1
Destrucción de células infectadas
Respuesta Th2
Inflamación y daño tisular
IgAs policlonal
VRS: inflamación e inmunidad • Interacción entre VRS y RPR (TLR) en membrana y citoplasma de
células epiteliales e inmunes de mucosa • Producción de IFN I y III que actúan sobre varios Gpos celulares que
facilitan la destrucción de células infectadas por NK y liberación de BAFF que promueve la producción de IgAs con acGvidad anGviral
• Cél. Epit. y M producen CK proinflamatorias: TNF, IL-‐1, IL-‐8 • Reclutamiento y acGvación de M, DCs y neutrófilos involucrados en
la inflamación • TSLP esGmula DCs para inducir respuesta Th2, producción de IL-‐25
e IL-‐33 • Liberación de IL-‐5 e IL-‐13 por LT, reclutamiento de eosinófilos,
formación de células caliciformes y producción de mucus e HR • La RI innata induce una respuesta inflamatoria potente y define el
curso de la RI adaptaGva Thorax 2013;68:108–110
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Immunology. 2014 May 6. [Epub ahead of print]
Immunology. 2014 May 6. [Epub ahead of print]
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Current Opinion in Virology 2013;3:468–474
VRS y RI • VRS interfiere con la función de DCs y LT • VRS infecta DCs que maduran por la interacción del virus con
RRP (TLR y otros) • DCs secretan CK que promueven diferenciación de LTCD4 a
patrón Th2 (IL-‐10, IL-‐6) o inhiben función LT (IFNα/β) • Se generan en RN LT CD8 citotóxicos dañinos • DCs secretan quemoquinas que atraen células inflamatorias • Glicoproteina G interfiere con diferenciación y migración de
LT • VRS interfiere acGvación y función LT pulmonares ↓IFNγ • LT acGvados producen CK Th2 y proinflamatorias
Rev Med Virol 2012;22:230-244
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Immunological Reviews 2013;255:57–67
The role of lung dendriMc cell subsets in immunity to respiratory viruses
• Las células dendríGcas (DC) juegan un papel crucial en: – el reconocimiento mediante los receptores del sistema innato – la presentación de anOgenos virales – la inducción de respuestas inmunes adaptaMvas que eliminan el virus
• En el pulmón normal existen tres subconjuntos de DC: – CD11b + o CD103 + – DCs convencionales – DCs plasmocitoides
• En condiciones de inflamación son reclutadas DCs inflamatorias derivadas de monocitos
• Funciones de las DCs: – reconocimiento de patógenos y alérgenos – migración a los ganglios linfáMcos – inducción de células T CD4 + o CD8 + – producción de quimiocinas inflamatorias
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Immunological Reviews 2013;255:57–67
Immunological Reviews 2013;255:57–67
Células dendríMcas (DC)
• Las DCs pueden tener un doble papel – Son necesarias para montar la respuesta de células T CD8 citotóxicas que
conduce a la eliminación del virus – Por otro lado, la inflamación inducida contribuye a la gravedad de la
enfermedad e incluso la muerte por lesión pulmonar aguda • Esto implica que una respuesta inmune desequilibrada puede tener
efectos perjudiciales • DCs convencionales CD 103+ parecen ser la población predominante que
presentan andgenos virales • Subconjuntos adicionales de DCs regulan la inmunidad de células TCD4 + y
la producción de anGcuerpos • Bajo ciertas condiciones DCs inflamatorias pueden contribuir a la
inmunopatología • DCs plasmocitoides actuan como supresoras de DCs inflamatorias • No se han determinado las señales precisas que controlan el equilibrio de
subconjuntos de DCs durante la infección viral
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Immunological Reviews 2013;255:57–67
Células Efecto primario Consecuencias
Epitelio respiratorio Muerte celular (apoptosis/necrosis)
-‐ Acumulación de detritus -‐ Alteración función pulmonar e intercambio de gases -‐ Pérdida barrera e integridad epitelial
Inducción de vías innatas de reconocimiento viral (Receptores PAMP)
-‐ Respuesta anGviral -‐ Producción de CK/QK/IFN -‐ Producción de mucus
Células inflamatorias Muerte celular (apoptosis/necrosis)
-‐ Acumulación de detritus -‐ Inhibición de clearance viral
Inducción de vías innatas de reconocimiento viral (Receptores PAMP)
-‐ AcGvación/maduración -‐ Respuesta anGviral -‐ Producción de CK/QK/IFN -‐ Disminución IS (M alveolar)
Migración -‐ Inducción respuesta adaptaGva -‐ Diseminación sistémica
Efectos directos de la infección viral sobre grupos celulares del tracto respiratorio
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Mediadores solubles Mediadores asociados a células
Quemoquinas (MP-‐1) -‐ Reclutamiento leucocitos
Fas ligando -‐ Inducción apoptosis células epiteliales
Citoquinas (IL-‐1, IL-‐6, TNF) -‐ Inducción apoptosis células epiteliales -‐ EsGmula producción de mucus -‐ Liberación de otras CK
Perforinas/granzimas -‐ Inducción apoptosis células epiteliales -‐ EsGmulan liberación de CK
Interferones -‐ Inducción apoptosis células epiteliales -‐ Regulación de MHC -‐ Liberación de CK
Ligandos de TNF -‐ Inducción apoptosis células epiteliales
Proteasas -‐ Disrupción matriz extracelular -‐ Promueve replicación viral
Radicales libres -‐ Inducción apoptosis células epiteliales
Mediadores inmunes de injuria pulmonar durante infección con virus respiratorios
Current Opinion in Virology 2012,2:233–241
Proteínas de RSV y modulación de la respuesta a la infección
• Proteínas NS1 y NS2 – bloquean producción de IFN α/β – inhiben receptores Gpo toll (TLR) – bloquean apoptosis y favorecen supervivencia de células infectadas
• Proteína G – es importante en la evasión inmune del VRS – puede impedir el reconocimiento inmune – es muy variable entre los subgrupos ⇒ escape fácil de anGcuerpos
neutralizantes. • Forma truncada, proteína G secretada (sG)
– une anGcuerpos específicos de VRS ⇒ reduce las concentraciones disponibles para neutralización del VRS
– puede reducir la acción de fraktalkine (MAC) y la afluencia de células NK, CD4 y CD8
– funciona como antagonista de TLR, y regula a la baja TLR2, TLR4 y la respuesta inflamatoria mediada por TLR9
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VRS y RI • VRS Gene la capacidad de infectar diferentes poblaciones de células inmunes
como macrófagos y células dendríGcas (DC) ⇒ ↓ presentación de andgenos • NS1 suprime células CD103+, TCD8+ y Th17 y esGmula células Th2 • Se afecta la migración de DCs a los tejidos linfoides ⇒ ↓ respuestas
inmunitarias adaptaGvas • Las células epiteliales y macrófagos producen varias quimioquinas y citoquinas
(IL-‐8/CXCL8, IP-‐10/CXCL10, MCP-‐1/CCL2, MIP-‐1a/CCL3, MIP-‐1b/CCL4, RANTES/CCL5, IL-‐6, TNF-‐a, IL-‐1, IFN α/β) en respuesta a la infección por el VRS y se encuentran ↑ en secreciones respiratorias de niños hospitalizados por infección por VRS
• El incremento de la IL-‐8 se correlaciona con la gravedad de la enfermedad y conduce al reclutamiento de neutrófilos, que consGtuyen por lo menos 84% de las células infiltrantes
• Los neutrófilos pueden mediar la eliminación de células infectadas, pero su alto números, su capacidad de secretar otras citoquinas y quimiocinas y productos de degranulación puede contribuir a la inmunopatogénesis inducida por VRS
VRS y RI • Células T específicas para VRS juega un papel importante en la
eliminación viral y el resultado clínico de la infección, pero células Th2, TCD4 + y CD8+ han sido implicadas en inmunopatogénesis
• Células T reguladoras (Tregs) desempeñan un importante papel en la regulación de las respuestas innata y adaptaGva
• El agotamiento de las células T reguladoras antes del control de la infección por VRS se tradujo en eliminación retardada del virus y mayor gravedad de la enfermedad en ratones
• Aumento de IL-‐6 y IL-‐17 en muestras de aspirado traqueal de niños infectados por VRS gravemente enfermos
• IL-‐6, IL-‐17 e IL-‐23 aumentaron en ratones infectados por VRS y el tratamiento con anGcuerpos anG-‐IL17 redujo la inflamación, disminuyó la carga viral y aumentó células TCD8 + andgeno específicas en el pulmón
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Am J Pathol 2014;184:1-6
• IL-‐ 17 y células Thelper (Th) 17 contribuyen a la patología viral de las vías respiratorias virales en los recién nacidos humanos
• Ya que las células T de sangre de cordón no se diferencian hacia el linaje Th17 en presencia de células presentadoras de andgenos, invesGgamos si las células Th17 están presentes en lactantes con infección respiratoria viral
• Se analizaron muestras de aspirado traqueal en lactantes con infección por VRS y controles sanos
• En la infección aguda por VRS se encontró elevación de IL-‐ 17 y acumulación de células T CD161þ en pulmones con aumento de citoquinas inductoras de Th17 locales
• En sangre periférica, células Th17 están ausentes en los lactantes de 1 mes de edad sanos, pero están presentes en los pacientes con infección aguda por VRS
• La acGvación de receptores PAMP TLR4 y TLR7 promueve la generación de un ambiente de citoquinas Th17 en células dendríGcas de lactantes de 1 mes de edad
• Conclusión: Aunque las células Th17 están ausentes en los recién nacidos sanos las células Th17 están presentes en la sangre periférica y en vías respiratorias de lactantes con infección viral lo que contribuye a la inmunopatología de la vía aérea
J Immunol 2007;179:3171-3177
• La proteína de fusión del VRS (F) activa las células a través de TLR4 • Dos polimorfismos de nucleótido único (SNP) que codifican Asp299Gly y
Thr399Ile TLR4 se asociaron previamente con hipo respuesta y aumento de la susceptibilidad a la infección bacteriana
• Se analizó la prevalencia de estos SNPs en 105 muestras de ADN extraído de lavado nasal de lactantes de alto riesgo con infección por VRS confirmada
• Las frecuencias de TLR4 SNPs en la serie de casos se compararon con controles, adultos sanos y lactantes con infecciones respiratorias (pero no preseleccionadas para alto riesgo de VRS)
• Ambos SNPs están altamente asociados con enfermedad por VRS sintomática en prematuros (p < 0,0001), con 89,5 % y 87,6 % de los casos de ser heterocigotos para polimorfismos Asp299Gly y Thr399Ile en comparación con controles de 10,5 % y 6,5 % respectivamente
• Estos datos sugieren que la heterocigosidad de estos dos polimorfismos de TLR4 está asociada con enfermedad por VRS sintomática en RN de alto riesgo y apoyan una doble función para TLR4 SNPs en la prematuridad y el aumento de la susceptibilidad al VRS
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RI celular a VRS • LT son importantes en la eliminación del VRS y
probablemente en la inmunidad protectiva • LT son responsables del daño tisular mediado
inmunológicamente en la infección por VRS y en la enfermedad facilitada por vacuna
• VRS posee múlGples estrategias de evasión de RI por inhibición de función de LT vía factores solubles y DCs
• RI desregulada a infección por VRS influye al menos parcialmente en la severidad de la enfermedad
• Estrategias de tratamiento orientadas a esGmular la respuesta de LT reg pueden ser beneficiosas
Human Vac Immunother 2014;10:1047-56
Factores del huésped
Factores virales
Patogénicos Protectivos
Anticuerpos neutralizantes, preventivos, post-infección
Factores de riesgo del huésped (impacto altamente variable)
RI innata y adaptativa
(impacto variable)
Edad temprana de infección
Sitio semi-privilegiado de infección
Factores virales: bloqueo IFN, apoptosis, evasión, reducción y desviación RI del huésped
Alta infectividad, citopatología
J Virol 2008;82:2040–2055
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Factores virales Carga viral Regulacion de respuesta de IFN 1 por NS1 y NS2 Escape de neutralizacion (sG) Reducción acción fraktalkine (G)
Factores ambientales Tabaquismo pasivo Hermanos jóvenes Asistencia a sala cuna Hospitalización
Polimorfismos genéticos Genes defensa innata Genes proteínas del surfactante Genes receptores celulares Genes respuesta neutrófilos Genes respuesta Th1/Th2 Genes efectores inmunidad adaptativa
Factores del huésped Prematurez, bajo peso al nacer DPC del prematuro Cardiopatía congénita Desarrollo incompleto, daño o HR vía aérea Inmunodeficiencia Sexo masculino Nacimiento múltiple Título Ac maternos esp VRS bajo Deficiencia vitamina D sangre de cordón
Bronquiolitis Insuficiencia Respiratoria
Infección de células epiteliales por VRS
Replicación viral - Citopatología
Inmunopatología
Infiltración celular Producción de mucus
Desprendimiento de células Reducción función ciliar
Current Opinion in Virology 2012;2:300–305
Vacunas VRS
• En 1960: vacuna VRS inacGvada en formalina im, en niños de 2 meses a 7 años ⇒ Sin protección – Enfermedad severa 44% vs 6% – 2 muertes relacionadas a vacunas
• Sin vacuna en más de medio siglo de estudio
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Desabos vacuna VRS • Edad de vacunación
– Grupo de mayor riesgo niños menores de 6 meses – Vacuna sería más eficaz si se vacunara temprano en la vida – Niños bajo 8 meses de edad Genen menos respuesta natural a VRS por Ac. Maternos
– Interacción con otras vacunas? • Evitar enfermedad grave • Dificultad en encontrar equilibrio en la atenuación: inmunogénica pero no reactogénica
• Varias vacunas están siendo testeadas clinicamente
Tipo de vacuna Ejemplo Efectos DNA hRSV-‐G Acs. Neutralizantes
Balance Th1/Th2 en pulmón NDV-‐F Altos niveles de IFN β
Recombinante phCMV1+2 fragmentos F
Acs neutralizantes IgG Respuesta Th1/Th2
rBCG-‐RSV Th1, IFNγ Reducción de daño e inflamación pulmonar ↓ replicación viral
Stm-‐F oral RI humoral, celular y mucosas
VEEV-‐hRSV Protección Balance Th1/Th2
Subunidades con vectores rF255 Rpta Th1
rFM2G Altos dtulos de IgG
Immunology. 2014 May 6. [Epub ahead of print]
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Efficient Lung Recruitment of Respiratory SyncyMal Virus-‐Specific Th1 Cells Induced by Recombinant Bacillus Calmege-‐Guerin Promotes Virus Clearance and Protects
from InfecMon
• La infección por VRS causa inflamación y daño pulmonar debido a RI Th2
• Esta respuesta perjudicial puede ser facilitada por vacuna VRS inactivada con formalina o UV o con vacuna que expresa la proteína G
• Hemos demostrado que la vacunación con rBCG que expresa AgsVRS puede prevenir la enfermedad en el ratón
• Para comprender mejor los mecanismos inmunológicos de la protección contra VRS hemos caracterizado las poblaciones de células T que contribuyen a la eliminación de virus en los ratones inmunizados con esta vacuna basada en BCG
• Se encontró que células TCD4+ y TCD8+ fueron reclutados significativamente más temprano a los pulmones de los ratones infectados que fueron vacunados
J Immunol 2010;185:7633-7645
Cont… • Se requiere la transferencia adoptiva simultánea de las
células CD8+ y CD4+ específicas para VRS de ratones vacunados para conferir protección contra la infección por el virus en receptores no inmunizados
• Células TCD4+ inducidas por la vacunación liberan IFN-g después de provocación con VRS ⇒ la protección está mediada por una respuesta inmune Th1
• Estos datos sugieren que la vacunación con rBCG-RSVAgs puede inducir una respuesta inmune efectora/memoria específica Th1 que consiste en células TCD8+ CD4+ ambas necesarias para una protección total contra VRS
• Estos resultados apoyan la noción que una inducción efectiva de la inmunidad celular Th1 T contra el VRS durante la infancia podría contrarrestar el desequilibrio Th2 provocado por la infección por VRS natural
J Immunol 2010;185:7633-7645
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Sublingual administraMon of a helper-‐dependent adenoviral vector expressing the codon-‐opMmized soluble fusion glycoprotein of human respiratory syncyMal virus elicits
protecMve immunity in mice • La inmunización sublingual (SL) ha sido descrita como una manera
conveniente y segura para inducir respuesta inmune en mucosa del tracto respiratorio
• Con un vector de adenovirus que expresa glicoproteína de fusión de VRS se exploró el potencial de inmunización para esGmular respuesta inmune en mucosa respiratoria en ratones
• Se generaron respuestas inmunes sistémicas y mucosas específicas para VRS
• IgG sérica con acGvidad neutralizante fue significaGvamente elevada • Respuestas inmunes humorales podían medirse incluso 14 semanas
después de una sola inmunización • La inmunización mostró protección eficaz contra la infección por VRS • Estos hallazgos sugieren que administración SL actúa como una
vacuna mucosal eficaz y segura contra la infección por VRS y puede ser herramienta úGl en la prevención de la infección por VRS
Antiviral Research 2014;105:72–79
Gracias
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