Fagocitosis y explosión respiratoria
Tras la opsonización del microorganismo patogénico, entran en juego los fagocitos, que tienen receptores para el complemento CR1, CR2 y CR4, que facilitan los procesos de captación y cuya finalidad es eliminar el antígeno mediante fagocitosis. Los fagocitos son un grupo muy amplio que engloba:
Los neutrófilos no suelen estar en los tejidos, pero serán atraídos por la acción quimiotáctica de C5a, condicionando la explosión respiratoria. El receptor de C5a y fMLP desencadenará la actividad de una GTPasa (Rac 2) que como consecuencia dará lugar al desensamblaje de la NADPH oxidasa para dar lugar a ROS en el fagolisosoma, proceso que se explica más en detalle a continuación.
Todo comienza con un receptor acoplado a proteínas G (GPCRs) al cual se unen quimiocinas (como C5a) o el péptido fMet-Leu-Phe (fMLP). El receptor es parecido al receptor de quimiocinas que presenta fragmentos intermembrana (pertenece al grupo de receptores acoplados a proteínas G con subunidades α, β y γ).
En la situación basal, de reposo (cuando el receptor no está unido a su ligando), la proteína G acoplada tiene unida una molécula de GDP a través de su subunidad α. La unión del ligando induce un cambio conformacional en el receptor que permite la sustitución de GDP por GTP, dando lugar al complejo activo.
A continuación, la proteína G activa se disocia en 2 componentes:
En general, los 2 componentes disociados interaccionan con otras moléculas intracelulares para transmitir y amplificar la señal desencadenada por la unión del ligando.
La activación de Rac/Rho ayuda a aumentar la capacidad antimicrobiana de macrofagos y neutrofilos. Durante la fagocitosis, se producen sustancias tóxicas, NO, H2O2 y O- principalmente, que ayudan en la destrucción del patógeno fagocitado.
Las ROS (reactive oxygen species) se producen por la NADPH oxidasa, un multicomplejo de membrana que normalmente se encuentra inactivo en fagocitos no estimulados, porque no está completamente ensamblada, sino que está constituida por módulos dispersos:
Las proteínas Rac/Rho (que una vez activadas se migrarán al citocromo p558) actuarán de tal forma que cuando se fusione el gránulo secundario con el fagosoma, ambos módulos se unan y originen la NADPH oxidasa activa y ensamblada, que podrá oxidar moléculas de NADPH y dar lugar a ROS.
En este proceso Rac/Rho no son las únicas que se activan, sino que también se activa una ruta de MAPK (MAP quinasas)que fosforilarán a p40phox, p67phox y p47phox (phox=phagocyte oxidase).
La acción de las MAPK es esencial para el proceso, ya que estas proteínas presentan dominios clave que se encuentran inhibidos hasta que se fosforilan.
Por tanto, la fosforilación de p47 deshace el “embrollo” de dominios plegados, y todos los elementos se desplazan hacia el citocromo b558. La posición en la que se colocan quedará fijada por Rac. Una vez que están todos los elementos ensamblados, se genera una diferencia de potencial muy grande que permite el salto de los electrones del grupo hemo 1 al grupo hemo 2 y de ahí al oxígeno generando las ROS.
Pacientes con enfermedad granulomatosa crónica (CGD) presentan una deficiencia genética de NADPH oxidasa, por lo que sus fagocitos no producen las ROS características de la explosión respiratoria y tienen una capacidad antimicrobiana reducida.
Está es una enfermedad ligada a un cromosoma sexual, causada por mutaciones que inactivan el gen que codifica la subunidad gp91 del citocromo b558. .Para detectar esta enfermedad se suele usar el NBT que, en condiciones normales, produce un color azul. Si la gp91 está mutada, no se verá ese color. Cuando un macrófago no es capaz de eliminar una bacteria necesita de linfocitos T Helper Th1 para poder destruirla. El granuloma es más grande y se suele originar frente a bacterias intracelulares.
Junto con las ROS posteriormente se generan productos clorados (hipocloritos e hipoclorosos), anión superóxido y otros compuestos tóxicos para las bacterias.
En definitiva, la explosión respiratoria está mediada por:
NETOSIS
Además de eliminar a los microorganismos engullidos por los macrófagos, los neutrófilos tienen otro mecanismo de destrucción de patógenos.
Se trata de un tipo de muerte celular en la que la cromatina, en lugar de ser degradada igual que en la apoptosis, se libera al espacio extracelular y forma una matriz de fibras conocida como NETs (Neutrophil extracellular traps) que captura microorganismos y facilita la fagocitosis por otros neutrofilos o por macrofagos.
La formación de NETs requiere la generación de ROS, por lo que pacientes con enfermedad granulomatosa crónica presentan una formación de NETs reducida y por tanto, mayor susceptibilidad a infecciones.
El proceso de transducción de señal es el siguiente:
El receptor de fMLP activa a la fosfolipasa C 𝛾 (PLC 𝛾 ), que a través de inositol trifosfato (IP3) actúa sobre el retículo endoplasmático para liberar Ca2+ , el cual estimula la acción de PAD4, que rompe la membrana del núcleo y libera el material genético.
Durante el proceso inflamatorio se van a activar los TLR (toll-like receptors), y tras la rotura del fagolisosoma, se generan ROS y enzimas que degradan la membrana nuclear y liberan las NETs, el cual presenta ADN del neutrófilo y elementos fibrilares con histonas.
APOPTOSIS
Los neutrófilos pueden morir por apoptosis. Existen 3 vías apoptóticas:
Todas la vías culminan con la entrada de la caspasa 3 activa al núcleo, donde actúa eliminando iCAD, que inicialmente se encontraba inhibiendo a CAD (Caspase Activated DNase), el cual ahora queda libre para degradar el DNA, provocando la muerte del neutrófilo y la formación de pus.
Trabajo realizado por Iman L.B., Marcos M.B., Mª Marina M.V. & Alberto Manuel P.P.