Estructura de las colectinas

Además de los dos colectinas pulmonares SP-A y SP-D, se han identificado en

suero humano (lectina de unión a manosa, MBL) y en bóvidos (conglutinina, CL-43 y

CL-46). Recientes análisis del genoma han identificado dos colectinas humanas

relacionadas, CL-L1 y CL-P1 que se expresan en el hígado y endotelio vascular,

respectivamente.

SP-A y SP-D se sintetizan como productos de traducción primarios de

aproximadamente 26-36 kDa y 43 kDa, respectivamente. El dominio colágeno-like es

N-terminal a una estructura espiral que precede al dominio de lectina. Los dominios de

colágeno varían mucho en longitud (desde 19 tripletes Gly-XY en MBL a 59 en SP-D

humano). Las colectinas se ensamblan como subunidades triméricas, que multimerizan

en diversos grados. SP-A es principalmente un octadecamero y forma una estructura en

forma de “bouquet” (ramillete) similar a MBL, mientras que SP-D forma un

dodecámero (ver fig).

Organización estructural de colectinas pulmonares. SP-A y SP-D pertenecen a los colectinas que consisten en el dominio similar a colágeno y el dominio de reconocimiento de carbohidratos de tipo C. SP-A forma un octadecámero en forma de ramo a partir de 6 trímeros, mientras que SP-D forma un dodecámero cruciforme montado a partir de 4 trímeros. La punta de flecha en SP-A indica la torcedura que es causada por la interrupción de Gly-XY repite en el dominio de colágeno.

Tanto MBL y SP-A se asemejan a primer componente del complemento, C1q. Sin

embargo, a pesar de esta homología estructural, C1q no contiene un dominio de lectina,

aunque tiene una N-terminal triple hélice similar al colágeno. En los seres humanos, los

genes que codifican SP-A, SP-D y MBL se han mapeado a un clúster en el brazo largo del

cromosoma 10.

1

Dominio de reconocimiento de carbohidratos (CRD). El dominio de tipo C (calcio-

dependiente) de reconocimiento de hidratos de carbono (CRD; dominio de lectina) se

definió por primera vez por Drickamer como un elemento común de las lectinas y se

caracteriza por la presencia de 14 residuos de aminoácidos invariantes y 18 residuos

conservados, incluyendo 4 residuos de cisteína que forman un patrón de unión de

disulfuro conservado. Los CRD de las colectinas son grupos triméricos con afinidad

relativamente baja para un monosacáridos simples pero con mayor afinidad para

oligosacáridos agrupados.

Los colectinas pulmonares tienen ambas actividades de unión a carbohidratos

“distintas y comunes”. Por ejemplo, tanto SP-A y SP-D se unen a manosa y glucosa, pero

mal a la galactosa. La SP-A humana se une preferentemente a N-acetil-manosamina y L-

fucosa, mientras que SP-D se une preferentemente a inositol, maltosa y glucosa. La

importancia, si alguna, de esta especificidad no se entiende actualmente. Sin embargo, la

alta afinidad de las colectinas para los oligosacáridos agrupados se cree que es

importante para su capacidad para distinguir lo propio de lo ajeno (self / non-self), ya

que la mayoría de los hidratos de carbono en animales terminan por azúcares, tales

como galactosa o ácido siálico, que son mal reconocidos por las colectinas.

Regulación de las células inmunes por Colectinas

Las colectinas opsonizan patógenos. La primera colectina fue identificado hace más

de 90 años por Bordet y Streng, que mostraron que una conglutinina de suero bovino

aglutinaba eritrocitos recubiertos con anticuerpos y complemento. Desde entonces,

numerosos estudios han demostrado que las colectinas se unen a bacterias Gram-

positivas y Gram-negativas, virus, hongos y alérgenos.

La unión de la SP-A y SP-D a las bacterias se produce a través de varios mecanismos.

Por ejemplo, los LPS es un ligando para ambas SP-A y SP-D. Además, la proteína de

membrana externa P2 de Haemophilus influenzae tipo A y un componente lipídico de

Mycoplasma pneumoniae son ligandos para SP-A. La SP-D se une al lipo-arabinomanano

de la cepa virulenta “Edman” de Mycobacterium tuberculosis.

Ambas colectinas pulmonares muestran interacciones específicas con virus, incluyendo

el virus de la gripe, el VIH y el virus herpes simplex. El CRD de SP-D se une virus de la

gripe a través de interacciones con la proteína hemaglutinina y glicoproteínas de

2

envoltura de la neuraminidasa, mientras que el SP-A interacción con las proteínas del

virus de la gripe está mediada a través de un oligosacárido N-ligado en el CRD en lugar

del sitio de unión a hidratos de carbono en sí . El virus respiratorio sincitial (VRS) es

reconocido por SP-D de una manera diferente - por la unión de la proteína G

respiratoria. Por el contrario, SP-A se une a la glicoproteína F-fusión de VRS

dependiente de calcio. Tomados en conjunto, estos estudios indican que los colectinas

pulmonares reconocen muchos patógenos mediante el uso de diversos patrones de

unión que son con frecuencia, pero no siempre, los objetivos para el CRD de la

colectina.

Receptores de colectina. La búsqueda de receptores para la SP-A y SP-D ha estado en

curso desde hace casi 20 años. Debido a que estas proteínas son "pegajosas"1 y se unen

fuertemente a ligando lípidos y proteicos, se han identificado múltiples “parejas de

unión” y “supuestos receptores” (Fig. 4).

Numerosos estudios han informado de que SP-A media las funciones celulares a través

de receptores de C1q, incluyendo C1qR (también conocido como CD93) y calreticulina.

El hallazgo de que la calreticulina es un receptor de la superficie celular para C1q y una

colectinas fue inicialmente confuso: ¿cómo podría una proteína que se sabe que

funciona como una chaperona2 en el retículo endoplasmático (ER) y para tener una

secuencia de retención de ER se puede encontrar en la superficie celular?.

Sin embargo, estudios recientes han confirmado que la calreticulina se une a SP-A y SP-

D y han demostrado que CD91 es un componente del complejo de unión. Además, un

estudio reciente de Gagnon et al, muestran que la membrana del ER se fusiona con la

membrana plasmática durante la fagocitosis y proporciona un posible mecanismo por

el cual las proteínas residentes en ER podían hacer su camino a la superficie celular.

Gardai y cols informaron recientemente que SP-A y SP-D también modular las

funciones celulares a través de la proteína- reguladora de señal inhibidoraα (SIRP- ),α

así como el complejo CD91-calreticulina. Sus datos muestran que SP-A se acopla

diferencialmente ya sea CD91- calreticulina o SIRP- , dependiendo de si el dominio deα

1 sticky2 Proteínas celulares que, sin formar parte de la estructura primaria de una proteína funcional, se unen a ella para ayudar en su plegamiento, ensamblaje y transporte celular a otra parte de la célula donde la proteína realiza su función. Los cambios de conformación tridimensional de las proteínas pueden estar afectados por un conjunto de varias chaperonas que trabajan coordinadas, dependiendo de su propia estructura y de la disponibilidad de las chaperonas.

3

lectina de la SP-A se une a la diana. Por ejemplo, en la ausencia de un patógeno, SP-A se

une a través de su dominio de lectina a SIRP- . En la presencia de un organismoα

extraño o restos celulares, a los que el dominio de lectina de SP-A se liga, la región libre

de colágeno-like libre activa las células inmunes a través de CD91-calreticulina. Es

importante destacar que, el acoplamiento de los diferentes receptores provoca

diferentes respuestas. Cuando SP-A se une SIRP- , se inhibe la producción deα

mediadores inflamatorios. Por el contrario, SP-A aumenta la producción del mediador

inflamatorio (por ejemplo, TNF, CXCL12 y CCL2) a través del complejo CD91-

calreticulina.

Este modelo proporciona al menos una explicación parcial de los informes

aparentemente conflictivos que la SP-A y SP-D tanto incrementan e inhiben la

producción de mediadores inflamatorios y proporciona importante información acerca

de los mecanismos por los cuales podrían estar mediadas las respuestas colectina-

específicas.

Hace más de ocho años, SP-R210 se identificó como receptor de SP-A. SP-R210

se purificó por cromatografía de afinidad de SP-A y un anticuerpo específico frente a

SP-R210 muestra que bloquea las funciones mediadas por SP-A, incluyendo la

inhibición de la proliferación de linfocitos, el incemento de la captación de bacterias

por los macrófagos y la muerte de micobacterias por una vía dependiente de óxido

nítrico. Sin embargo, todavía no se ha establecido la identidad molecular de SP-R210.

La Glicoproteína 340 (gp340) se identificó inicialmente como una proteína que

se une al CRD de SP-D. Debido a su ubicación en la superficie celular de los macrófagos

alveolares, gp340 se sugirió a ser un receptor de SP-D. Posteriormente se demostró ser

idéntica a la aglutinina salival, un componente de alto peso molecular de la saliva que

se une al Streptococcus mutans, una bacteria que causa caries dentales. La gp340 no

tiene un dominio transmembrana y su identificación como un receptor de SP-D sigue

siendo poco clara.

Otros estudios recientes han informado de que SP-A y SP-D se unen a los

receptores de tipo Toll (TLRs) - una familia de receptores celulares conservadas que

reconocen patrones moleculares asociados a patógenos, incluyendo flagelina y el ADN

que contiene CpG a partir de bacterias, peptidoglicano de bacterias Gram +, LPS de

BGN, ARN de virus y zymosan de la levadura.

4

La activación de los TLRs por estos ligandos inicia una serie de respuestas conservadas

que culminan en la inflamación y la producción de citoquinas inflamatorias, como el

TNF y la interleucina-1 (IL-1 ). Guillot y sus colaboradores observaron una activaciónβ β

TLR4 SP-A-dependiente de la vía de señalización del factor-kappa B (NF-kB) y la

regulación positiva de la síntesis de citoquinas en células de ovario de hámster chino

transfectadas con TLR4. Tal respuesta fue ausente en los ratones deficientes en TLR4.

Además, Murakami y sus colegas informaron que la SP-A se une directamente TLR2.

Por el contrario, la interacción de SP-A con TLR2 atenúa la estimulación de la

señalización de TLR2 y también la estimulación de la secreción de TNF inducida por

zymosan o peptidoglicano.

Las colectinas mejoran la captación del patógeno por las células inmunes.

Tanto in vitro e in vivo, SP-A y SP-D así como MBL mejoran la captación de

partículas y agentes patógenos y que lo hacen por al menos tres mecanismos

diferentes: por opsonización de patógenos; al funcionar como ligandos de activación; y

mediante la regulación de la expresión de receptores de superficie celular.

El primer mecanismo, la opsonización de un patógeno, generalmente se produce a

través de la unión de la colectina CRD a la superficie de patógenos, como se describió

anteriormente. Interacción de la colectina con los resultados de células inmunes en una

mejor fagocitosis del patógeno colectina-asociada. Alternativamente, la colectina

simplemente agrega el agente patógeno, lo que resulta en una mayor captación sin una

obligada interacción de la colectina con la célula. En resumen, colectinas mejorar la

captación de las bacterias, los virus y los alérgenos por diversas células inmunes,

incluyendo macrófagos alveolares, monocitos, neutrófilos y células dendríticas (DCs).

Sin embargo, las colectinas pulmonares también pueden inhibir la captación de algunos

agentes patógenos por las células inmunes. Por ejemplo, SP-D inhibe la captación de M.

tuberculosis por los macrófagos, por un proceso que es independiente de la

aglutinación bacteriana. SP-A inhibe la captación de Pneumocystis jirovecii por los

macrófagos alveolares Por lo tanto, se han observado tanto respuestas de colectinas

dependientes del contexto como respuestas de patógeno-específicas.

El segundo mecanismo por el cual SP-A aumenta la captación de partículas es al

funcionar como un ligando de activación: la partícula se recubre por una opsonina

distinto de SP-A (por ejemplo, IgG), y SP-A mejora la captación por la activación directa

5

de la célula. Esta función de ligando-activación es compartida por el componente del

complemento estructuralmente homólogo C1q.

Las colectinas pulmonares también mejoran indirectamente la fagocitosis de patógenos

por un tercer mecanismo, la regulación positiva de la expresión de receptores de

superficie celular que están implicados en el reconocimiento microbiana. Kuronuma y

col. informaron que el SP-A mejora la captación de Streptococcus pneumoniae mediante

el aumento de la expresión de la superficie celular de receptor scavenger A3, una

respuesta que fue inhibida por la apigenina, un inhibidor de la caseín-quinasa 2.

SP-A mejora la absorción y la supervivencia de M. tuberculosis en los macrófagos por la

supresión de la producción de intermediarios reactivos de nitrógeno. Además, Beharka

y col. informaron que la SP-A aumenta la expresión del receptor de manosa por los

macrófagos humanos derivados de monocitos, que conduce a la captación de

microesferas revestidas de lipoarabinomanano de M. tuberculosis. Así, SP-A y SP-D

tienen efectos antagónicos durante la infección con M. tuberculosis. Estos estudios

indican que la SP-A podría tener un papel importante en la regulación de la expresión

de receptores de superficie celular que son importantes para la modulación de las

respuestas de células inmunes a agentes patógenos.

3 carroñero

6

Funciones de inmunomoduladores de colectinas pulmonares en macrófagos.Parte superior. Las colectinas pulmonares modulan la inflamación.

La unión del CRD de SP-A y SP-D a SIRP induce la activación de la tirosin-fosfatasa SHP-1, que resulta en la bloqueo de la señalización a través de p38 MAP-quinasa. En consecuencia, se inhibe la liberación de citoquinas proinflamatorias.

La interacción de SP-A con TLR inhibe el reconocimiento de microbios y de ligandos no-SP-A por TLRs, resultando en la regulación a la baja de las respuestas inflamatorias. En contraste, SP-A induce la secreción de citoquinas proinflamatorias en presencia de LPS en bruto, un ligando SP-A.

La unión de la “cola de colágeno” de SP-A -el cual ha interactuado con un microbio o restos celulares a través del CRD- con el complejo CD91/Calreticulina estimula la producción de citoquinas.

Parte inferior. Las colectinas pulmonares aumentan la fagocitosis de las bacterias. La SP-A sirve como opsonina y aumenta la fagocitosis de las bacterias y el bacilo de Calmette-Guérin a través

de procesos mediados por un receptor-C1q y una SP-R210. La colectina también estimula la fagocitosis mediada por FcR-CR1 y por la activación de los macrófagos. En estos casos la “cola de colágeno” de SP-A interactúa con los macrófagos.

Además, el CRD de SP-A interactúa directamente con los macrófagos y aumenta la fagocitosis de S. pneumoniae a través de la caseína-quinasa 2 (CK2) de localización en la superficie celular dependiente de la SR-A.

La SP-A también aumenta la fagocitosis de MT y M. avium aumentando la expresión de la superficie celular de MR. La SP-D estimula la fagocitosis de M. avium, aunque más bien disminuye la captación de MT.

Las colectinas regulan múltiples respuestas celulares, además de la fagocitosis.

SP-A y SP-D también regulan la producción de mediadores inflamatorios por las

células inmunes en una manera dependiente del contexto. Varios informes demuestran

que los mediadores inflamatorios, tales como TNF, son a la vez upregulated y

7

downregulated por SP-A y SP-D. Por ejemplo, SP-A inhibe la liberación de TNF que es

inducida por LPS o bacterias intactas; por el contrario, SP-A aumenta la producción de

TNF, ya sea cuando está solo o en presencia de LPS “en bruto”. Aunque inicialmente

confuso, un concepto emergente es que los efectos de las colectinas dependen de varios

factores, incluyendo la presencia y el tipo de patógeno o estímulo, el estado de

activación de la célula, el tipo de célula y el período de exposición.

Estudios recientes realizados por Gardai y col. muestran que los efectos de la SP-A y

SP-D dependen del receptor celular al que se ligue, que a su vez depende de si SP-A y

SP-D están interactuando con una célula huésped o con un patógeno.

Como es el caso para la producción de citoquinas inflamatorias, SP-A y SP-D se

ha demostrado que tanto incrementan como inhiben la producción de metabolitos de

oxígeno y óxido de nitrico. Las respuestas diferenciales son probablemente debidas a

varios parámetros. Por ejemplo, los efectos de SP-A opuestos sobre la producción de

metabolitos de óxido nítrico se han observado en células que han sido activadas por

interferón- (IFN- ): SP-A inhibe la producción de metabolitos de óxido nítrico LPS-γ γ

mediada en los macrófagos alveolares “en reposo” aislados de ratas libres de

patógenos, pero aumenta la formación de óxido nítrico LPS-mediada en macrófagos

alveolares que han sido activados por el tratamiento con IFN- . Además, SP-A inhibe laγ

producción de metabolitos de óxido nítrico por las células que han sido pre-activadas

con IFN- y expuestas a γ M. pneumoniae. Por el contrario, SP-A aumenta la producción

de metabolitos de óxido nítrico (y TNF) en respuesta al Mycobacterium bovis y al bacilo

de Calmette-Guérin (BCG).

Las interacciones y los efectos de colectinas sobre las respuestas celulares mediadas

por virus han sido estudiados en detalle. Ambas colectinas pulmonares, así como MBL,

inhiben la hemaglutinación y la infectividad del virus influenza. Curiosamente, a

diferencia de las funciones de anti-influenza de la SP-A, que son independientes del

calcio, los efectos anti-influenza de SP-D son calcio-dependiente. Esto muestra que los

efectos de la SP-A y SP-D están mediados por diferentes mecanismos. Los efectos de la

SP-D son inhibidos por los hidratos de carbono y están mediadas por el CRD de SP-D.

SP-D aglutina e incrementa la unión y la internalización de los virus de la influenza y en

consecuencia, aumenta la respuesta respiratoria “en bloque” al virus de la influenza.

SP-D, pero no SP-A, protege los neutrófilos de la capacidad del virus de la gripe para

suprimir la actividad funcional de los neutrófilos.

8

En el contexto de las respuestas del huésped del pulmón, la capacidad de

modular diferencialmente las respuestas inflamatorias podría ser de beneficio para el

huésped. Por ejemplo, en el pulmón normal en reposo, no inflamado, el aclaramiento

de los patógenos por opsonización sin invocar una respuesta inflamatoria robusta sería

ventajoso para el huésped. Sin embargo, en una situación en la que una infección viral o

bacteriana se ha disparado fuera de control, el reclutamiento de todo el arsenal de

mediadores inflamatorios en el asalto contra el patógeno podría estar justificada. Otros

estudios, tanto in vitro como in vivo, se requerirán para establecer este modelo.

Aclaramiento mejorado de células apoptóticas y el ADN

El aclaramiento de las células apoptóticas es un paso importante en la

resolución de la respuesta inflamatoria, así como en el desarrollo normal durante la

embriogénesis. La apoptosis es el proceso de muerte celular programada, en la que una

serie de eventos culmina en la reordenación de los componentes de la membrana

plasmática, incluyendo la fosfatidilserina, que se dirige a la célula apoptótica para el

aclaramiento fagocítico.

En el pulmón, un estímulo inflamatorio da lugar a a la liberación de mediadores

quimiotácticos por los macrófagos y el reclutamiento de neutrófilos, que migran a

través del barreras endotelial y las epitelial hacia el espacio aéreo alveolar. Más del

95% de las células obtenidas del BAL de pulmones normales son los macrófagos

alveolares. Después de un estímulo inflamatorio, el número de células totales

recuperadas por BAL aumentan hasta diez veces dentro de 6-12 horas, y

aproximadamente el 85-90% de las células recién reclutadas son los neutrófilos. Estos

neutrófilos recién reclutadas tienen una posición ideal y equipados con un arsenal de

mediadores intracelulares que pueden ser liberados en la defensa contra los patógenos

invasores. Los neutrófilos reclutados tienen una vida útil4 limitada, después de lo cual

sobreviene5 la apoptosis y el aclaramiento de fagocitosis. La apoptosis es un factor

fundamental en la resolución de la inflamación pulmonar, como la eliminación

fagocítica de los neutrófilos apoptóticos previene la liberación de su contenido

citotóxico, que podrían dañar la delicada superficie-intercambio pulmonar de gases.

4 lifespan5 ensue from: result, follow, develop, stem, spring, arise, derive, evolve, proceed, emerge, emanate, issue, flow; occur, happen, take place, crop up, spring up, present itself, come next, come about, originate in, accompany, come after

9

Estudios recientes han demostrado que tanto la SP-A y SP-D mejoran la

captación de células apoptóticas por los macrófagos alveolares in vitro. Vandivier y col.

mostraron que la SP-A, SP-D y C1q incrementaba la captación de células apoptóticas

por el ratón y el aclaramiento de las células apoptóticas humana alveolar macrófagos in

vitro, pero sólo SP-D alteraba el aclaramiento de células apoptóticas en el pulmón de

ratón naive. Además, C1q, MBL y SP-D se unían a las células apoptóticas por un

mecanismo al menos parcialmente dependiente calreticulina y CD91.

Es importante destacar que, Clark y col. informaron que en ratones con SP-D-

null tienen de 5-10 veces niveles más altos de macrófagos apoptóticos en sus espacios

alveolares y que el tratamiento de estos ratones con el fragmento de 60 kDa de SP-D

humana recombinante administrada traqueal tiene como resultado la reducción de los

niveles de células apoptóticas y corrige parcialmente la acumulación de lípidos que se

ha documentado en estos ratones.

SP-A y SP-D, así como MBL, se unen al ADN de una variedad de orígenes,

incluyendo ratones y bacterias. La unión se produce a través tanto de CRD y de las

regiones colágeno-like. SP-D se une y agrega de manera efectiva el ADN de macrófagos

alveolares y mejora la captación de ADN por las células monocíticas humanas. La unión

de las colectinas al ADN de la superficie celular podría ser un mecanismo por el que

median la mayor fagocitosis de células apoptóticas.

Una consecuencia de la captación de cuerpos apoptóticos por los fagocitos es la

inducción de una respuesta anti-inflamatoria por el fagocito. Por ejemplo, la captación

de células apoptóticas por macrófagos resulta en la liberación de mediadores

antiinflamatorios, tales como el factor de crecimiento transformante-β (TGF- ), IL-10 yβ

la prostaglandina E2. Esta respuesta está en contraste con la liberación de citoquinas

proinflamatorias que se produce cuando los fagocitos ingieren un microorganismo.

Además de mejorar la captación de células apoptóticas, SP-A también aumenta la

liberación de TGF- por los macrófagos, lo que indica que la SP-A puede promover laβ

resolución de la inflamación en varios niveles del proceso de aclaramiento de las

células apoptóticas.

el surfactante enlaza la inmunidad innata y adaptativa

Estudios recientes han apoyado el concepto de que el surfactante podría tener un papel

en la vinculación de la inmunidad innata y adaptativa en el pulmón por la modulación

10

de las funciones de células dendríticas (DC) y las células T. Las DC, células

presentadoras de antígenos más potentes en el cuerpo, se localizan en la interfase

huésped-medio ambiente, en regiones como la piel y los pulmones. En el pulmón, las

DCs se encuentran en el epitelio de las vías respiratorias, el parénquima pulmonar y el

espacio aéreo alveolar. Aunque hay pocos DCs en los alvéolos del pulmón normal, no

inflamado, el número de DCs alveolar aumento en aproximadamente 60 veces en

respuesta a estímulo pulmonar con ovoalbúmina o BCG. La función de DC varía con su

estado de maduración. las DC inmaduras, tales como las que se encuentran en sitios

periféricos, son fagocitos activos y expresan distintos receptores de quimioquinas.

Después de la maduración, que puede ser inducida por señales de "peligro" (tales como

LPS, daño tisular o citocinas inflamatorias), las DCs migran al tejido linfoide. Los

niveles de la superficie celular de MHC de clase II y moléculas co-estimuladoras son

aumentan, lo que contribuye a una mayor capacidad para presentar el antígeno a las

células T. Los estudios in vivo e in vitro muestran que las DCs en el espacio alveolar y el

intersticio pulmonar internalizan antígeno inhalado y migran a los ganglios linfáticos,

donde pueden presentar antígenos a las células T.

Estudios recientes han demostrado que la SP-A y SP-D tienen diferentes efectos

sobre las funciones de DC. Por ejemplo, SP-D mejora la captación y presentación de un

modelo de antígeno expresado por Escherichia coli. SP-A, pero no SP-D, inhibe la

maduración de las DCs, según la evaluación de la expresión de la superficie celular

marcador, y la actividad funcional, tal como la fagocitosis y la quimiotaxis.

Sobre la base de la observación de que los linfocitos aislados por BAL son

hiporrepondedores en comparación con los linfocitos circulantes periféricos, Ansfield y

col. propusieron y demostraron que el surfactante y, en particular, los lípidos

tensioactivos inhiben la función de los linfocitos. Estudios posteriores de Borron y sus

colegas mostraron que la SP-A y SP-D inhiben la proliferación de las células T que han

sido estimuladas con lectinas de plantas, anticuerpos CD3-específicos o ésteres de

forbol, por un proceso que se cree que está mediado por (al menos, en parte) por la

inhibición de la producción de IL-2. Además, tanto el región colágeno-like y el CRD de

SP-A se han implicado en la inhibición de la función de los linfocitos, probablemente

debido a la inhibición de la señalización por calcio.

Aunque un papel directo para el SP-A y SP-D en la modulación de las funciones

de DC y de células T se ha demostrado in vivo, los ratones SP-D-nulos tienen un fenotipo

11

interesante con respecto a sus linfocitos. Fisher y col. informaron que los ratones SP-D-

nulos acumulan linfocitos peribronquiales y perivasculares en las vías respiratorias y

los vasos, pero no en el intersticio. Estos linfocitos se activan, como se ve por el

aumentos en la proporción de células T CD4 + y CD8 + que expresan CD25 y CD69.

Como señaló Shepherd, estos estudios indican que la SP-D y SP-A podría

proporcionar un vínculo importante entre la inmunidad innata y adaptativa, por la

modulación de las funciones de DC y de las células T (Fig. 5). En tal situación, SP-D en el

espacio alveolar incrementaría la captación de agentes patógenos por las CD

inmaduras, que son reclutadas en el espacio aéreo alveolar durante la infección o

inflamación. SP-A funcionaría para inhibir la maduración de DC, y ambas SP-A y SP-D

suprimirían la activación de las células T en el espacio alveolar, que si ocurriera, podría

dar lugar a una cascada inflamatoria que podría dañar los pulmones y afectar el

intercambio gaseoso. Se requieren estudios adicionales para dilucidar el papel del

surfactante en la regulación de la respuesta inmune adaptativa en vivo.

Actividad microbicida directa

Recientes estudios han demostrado que la SP-A y SP-D tienen efectos bactericidas

directos, además de mejorar la captación de bacterias por los fagocitos. Wu y

colaboradores mostraron que la incubación de bacterias con SP-A o SP-D aumento de la

tinción nuclear con yoduro de propidio (lo que indica que las bacterias habían muerto),

aumento de la permeabilidad al antibiótico actinomicina D y aumente de la liberación

de proteínas a partir de la bacterias (Fig. 3). Aunque las colectinas agregan las

bacterias, los efectos antibacterianos parecen ser independientes de la agregación.

Estos investigadores también demostraron que la SP-A destrucción bacteriana unía,

agregaba e inducía la muerte bacteriana de una cepa LPS-mutante de Bordetella

pertussis, mientras que SP-A no tuvo efecto en la cepa de tipo salvaje. Llegaron a la

conclusión que de tipo salvaje LPS protege a las bacterias de los efectos bactericida de

SP-A y contribuye a la capacidad de B. pertussis para evitar las defensas inmunitarias

en el pulmón.

Ambos SP-A y SP-D también tienen efectos antimicrobianos directos sobre los

hongos. Por ejemplo, SP-A y SP-D inhibieron el crecimiento y la viabilidad de

Histoplasma capsulatum, un hongo patógeno intracelular facultativo. SP-D inhibe el

crecimiento de hifas de Candida albicans, otro hongo oportunista.

12

El mecanismo por el que la SP-A y SP-D ejercen estos efectos antimicrobianos no

se conoce.

SP-A como un mediador del parto

Quizás uno de los descubrimientos recientes más intrigantes y sorprendentes en el

campo de la biología colectina fue el informe de Condon y colegas que la SP-A señala el

inicio del parto (Fig. 6). Durante el último tercio de la gestación, se incrementan la

producción de surfactante y los niveles de surfactante en el líquido amniótico. Condon

y colaboradores mostraron que la SP-A es detectable en el líquido amniótico del ratón a

los 17 días post-coito (dpc) y que los niveles de SP-A aumentar notablemente hasta el

día 19 dpc. El aumento de la SP-A está asociada con un aumento en los niveles de

mRNA de IL-1 y el número de macrófagos de líquido amniótico. La inyección de SP-Aβ

en el útero incrementaba la migración de macrófagos, activación de NF-kB e iniciación

de parto prematuro. Es importante destacar que, la inyección de un anticuerpo SP-A-

específico o un inhibidor de NF-kappa B retrasa el trabajo aproximadamente 24 horas.

Estos estudios son consistentes con la hipótesis de que tanto el trabajo pre-término y a

término están asociados con una respuesta inflamatoria, e indican que la secreción

tardía de SP-A en el líquido amniótico en la gestación induce la migración de células

inflamatorias en el útero y la activación de estas células. Esto activa NF-kappa B, lo que

resulta en un aumento de la contractilidad uterina y el parto. A la luz del reciente

estudio de Gardai et al., parecería razonable especular que, en esta situación, la SP-A

señaliza a través del receptor “inflamatorio” CD91-calreticulina o a través de un

receptor Toll-like, TLR2 o TLR4. Se requerirán más estudios para abordar esta

posibilidad.

De posible relevancia son las conclusiones que la SP-A se expresa en el tejido

vaginal y se puede detectar en el lavado vaginal. SP-D también se ha detectado en el

tracto genital de la mujer, la placenta y el líquido amniótico. SP-D fue detectable en las

células epiteliales y glándulas secretoras en la vagina, el cuello uterino, el útero, las

trompas de Falopio y los ovarios. Curiosamente, los niveles de SP-D variaron con la

etapa del ciclo menstrual.

Estos estudios plantean la interesante posibilidad de que SP-A y / o SP-D podría tener

un papel en la regulación de la respuesta inflamatoria que inicia el parto uterino. Sea o

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no SP-A y / o SP-D son importantes en la prevención de las infecciones uterinas queda

por demostrar.

Biología in vivo de las colectinas

SP-A y SP-D ratones nulos.

Varios estudios de SP-A y los ratones SP-D-nulos han proporcionado pruebas de

que las colectinas funcionan in vivo para modular la respuesta inmune, al menos en

ratones. Ratones SP-A-null tienen esencialmente la función pulmonar normal, a menos

que se expusieron a un patógeno o un estímulo. Por el contrario, los ratones SP-D-nulos

tienen un fenotipo complejo y muestran una acumulación progresiva de los lípidos en

sus espacios aéreos después del nacimiento. También tienen macrófagos alveolares

espumosos y un fenotipo enfisematosa, que ha sido atribuido al aumento de los niveles

de metaloproteinasas tisulares y en macrófagos. Por lo tanto, la evaluación de una

función directa de la SP-D en las respuestas de acogida se complica por las otras

alteraciones que se producen en estos ratones.

Una reciente revisión resume las observaciones realizadas con SP-A y SP-D

ratones nulos. En general, estos ratones tienen una mayor susceptibilidad a una

variedad de infecciones bacterianas y virales en comparación con los ratones de tipo

salvaje. Un defecto de opsonización debido a la falta de SP-A es responsable para

algunos de este aumento de la susceptibilidad, ya que la captación de muchos

patógenos por los macrófagos alveolares se suprime en ratones SP-A-nulos y

administración traqueal de SP-A restaura la captación. En general, los ratones

infectados SP-A-null tenían niveles más elevados de mediadores inflamatorios en el

BAL que los ratones de tipo salvaje. Además, los ratones, SP-A-null de que fueron

estimulados con LPS intratraqueales tenían mayores niveles de TNF y metabolitos de

óxido nítrico que los ratones de tipo salvaje, y el tratamiento con exógenos SP-A

restauró los niveles de estos mediadores a niveles cercanos de tipo salvaje.

A pesar de, o quizás en parte debido a, su fenotipo complejo, los ratones SP-D-

nulos también tienen alteradas las respuestas al estímulo patógeno, pero en formas que

difieren de los ratones SP-A-nulo. Por ejemplo, a diferencia de los ratones SP-A-null, los

ratones SP-D-null eliminan H. influenzae y Streptococcus del grupo B tan

eficientemente como los ratones de tipo salvaje. Por el contrario, los ratones SP-D-

nulos son más susceptibles a la infección por el VRS y el virus de la influenza. La

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administración exógena de SP-D normalizó el acaramiento viral y la respuesta de

citoquinas.

En resumen, los ratones la SP-A y SP-D nulos tienen alteradas las respuestas a

los agentes patógenos que son, en algunos casos, patógenos y colectina-específicos.

Aunque por lo menos parte de su respuesta defectuosa resulta probablemente de

fagocitosis defectuosa de patógenos por macrófagos y/o neutrófilos, las respuestas

celulares específicas también se alteran en estos ratones. Estos estudios plantean la

intrigante posibilidad de que la terapia con SP-A, SP-D o ambos podría ser eficaz en el

tratamiento de enfermedades pulmonares infecciosas o inflamatorias.

Polimorfismos humanos.

La posibilidad de que las deficiencias en las colectinas pueden ser una causa de

enfermedad en seres humanos se sugirió por primera vez por la observación de que los

niños con bajos niveles de MBL tenían un síndrome de infecciones recurrentes y una

deficiente opsonización en suero (generación de C3b) que podía corregirse mediante la

adición de MBL6. Estudios posteriores identificaron tres mutaciones puntuales en la

región que codifica la región colágeno-like de MBL que resultó en mal plegamiento de

la proteína recién sintetizada, lo que traducía una reducción de los niveles de secreción

y suero7.

tambien se demsotró en adultos8

Un vínculo claro entre las mutaciones de colectinas pulmonares y enfermedades aún

no ha sido establecida, aunque estudios recientes han relacionado las variaciones

alélicas y enfermedad pulmonar.

Por ejemplo, Floros y sus colegas identificaron asociaciones de alelos SP-A con

una variedad de enfermedades pulmonares, incluyendo tuberculosis, síndrome de

distrés respiratorio, EPOC y la susceptibilidad a VRS. Una de las variantes alélicas de

6 Super, M., Thiel, S., Lu, J., Levinsky, R. J. Turner, M. W. Association of low levels of mannan-binding protein with a common defect of opsonisation. Lancet 1989;2:1236–1239.7 Lipscombe, R. J. Sumiya M, Hill AV, Lau YL, Levinsky RJ, Summerfield JA, Turner MW. High frequencies in African and non-African populations of independent mutations in the mannose binding protein gene. Hum. Mol. Genet. 1992;1:709–715. 8 Kakkanaiah VN, Shen GQ, Ojo-Amaize EM, Peter JB. Association of Low Concentrations of Serum Mannose-Binding Protein with Recurrent Infections in Adults. Clin Diagn Lab Immunol. 1998;5: 319–321.

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SP-D, en las que se intercambia una metionina por una treonina en la posición 11,

podrían estar vinculados a una mayor susceptibilidad a la tuberculosis. En un estudio

separado, se observó que el alelo SP-D que codifica metionina en la posición 11 ocurría

con mayor frecuencia en niños con infecciones graves por VRS. Aunque los mecanismos

por los cuales estas variaciones alélicas pueden alterar la función de los niveles de

proteína o no se conoce, los estudios in vitro han demostrado que existen diferencias

funcionales y bioquímicas entre las variantes de SP-A.

Varios estudios han demostrado que los niveles de SP-A y SP-D se alteran en el

lavado y el suero de pacientes con diversas enfermedades y afecciones pulmonares,

incluyendo SDRA en adultos e infantil, el tabaquismo, asma y neumonía. Ya sea que

estas alteraciones son causas o consecuencias de la enfermedad, o ambos, queda por

esclarecer.

observaciones finales

Por más de 70 años, de surfactante se percibió como una sustancia similar al

jabón que reduce la tensión superficial en el pulmón y hace más fácil la respiración.

Con el advenimiento de las técnicas moleculares, se descubrió que una de las proteínas

de agentes tensioactivos, SP-A, era estructuralmente homóloga a una proteína inmune

de la cascada del complemento, C1q. Desde entonces, toda una familia de proteínas,

conocidas como colectinas, ha sido identificadas, y el papel del sistema inmune innato

ha ganado cada vez más atención. Estudios in vivo e in vitro respaldan de forma

convincente 9las proteínas de surfactante SP-A y SP-D como mediadores de diversas

funciones de las células inmunes. Estudios más recientes han mostrado nuevas

funciones de estas proteínas en la remoción de células apoptóticas, muerte directa de

los microorganismos y el inicio del parto. Aunque las terapias de reemplazo de

surfactante que contienen las proteínas hidrofóbicas SP-B y SP-C han tenido éxito en la

reducción de la mortalidad debido a las deficiencias de tensioactivos que tienen lugar

secundario al nacimiento prematuro, la posibilidad de que las colectinas podría ser un

tratamiento efectivo para el tratamiento de la enfermedad pulmonar inflamatoria o

infecciosa no ha sido investigado en pacientes.

9 provide compelling support

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Los estudios descritos en esta revisión apoyan la intrigante posibilidad de que la

terapia con colectinas puede ser eficaz para el tratamiento de enfermedades

inflamatorias e infecciosas en los pulmones, así como en otros órganos.

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