VRS: aspectos inmunológicos y proyecciones en vacunas

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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]

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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