Caracterización de la capacidad de Bordetella parapertussis de sobrevivir y duplicar en localización intracelular

Thesis

Summary *

A pesar de las altas tasas de vacunación, la incidencia de la tos convulsa ha ido en aumento en los últimos años lo cual determinó que la Organización Mundial de la Salud la declare una enfermedad reemergente. Se cree que uno de los factores que han contribuido a esta reemergencia es el aumento de la incidencia de B. parapertussis en la enfermedad, que coincide con el remplazo de la vacuna celular por la vacuna acelular, ambas contra B. pertussis. La vacuna celular históricamente empleada contra B. pertussis consiste en células enteras muertas por calor y confiere algún grado de protección contra B. parapertussis fundamentalmente por la inducción de anticuerpos anti-LPS. En cambio, la vacuna acelular introducida en la década del 80, formulada con factores de virulencia purificados expresados por B. pertussis comunes a ambas especies no induce protección alguna contra B. parapertussis. Esta falta de protección cruzada es debido a la presencia del antígeno O en la molécula de lipopolisacarido de B. parapertussis que ejerce un efecto de apantallamiento impidiendo el reconocimiento de estos antígenos en la superficie de la bacteria. Por lo tanto no hay anticuerpos opsonizantes contra B. parapertussis en el vacunado y el control de este patógeno dependerá fundamentalmente de la inmunidad innata. Estudios previos en modelos murinos sugieren que la inmunidad innata no es suficiente y que la eliminación de la bacteria requiere de mecanismos celulares bactericidas mediados por anticuerpos específicos. En términos epidemiológicos esto significa que las personas no están protegidas contra B. parapertussis a menos que se hayan infectado recientemente con esta especie. B. parapertussis es un patógeno estrictamente humano sin reservorio conocido por fuera del hombre. La clínica y la epidemiología de la enfermedad sugieren que existen portadores con sintomatología leve o incluso asintomáticos. Sin embargo, la localización y los mecanismos de persistencia de esta bacteria en estos portadores se desconocen lo cual ha obstruido el diseño de mejoras en las vacunas y en las estrategias inmuno-preventivas. La existencia de períodos transitorios o prolongados de infección asintomática, junto a la aparición de casos aislados en poblaciones sanas sin foco de contagio evidente en un patógeno cuyo único reservorio es el hombre, sustenta la hipótesis de la existencia de nichos de persistencia dentro del hospedador. La observación de que es necesaria una respuesta tanto celular como humoral para la eliminación de este patógeno sugiere que B. parapertussis podría tener una fase intracelular durante su ciclo infeccioso que posiblemente contribuya a su persistencia dentro del hospedador. En esta tesis se estudió la interacción de B. parapertussis con neutrófilos humanos, macrófagos humanos y células del epitelio bronquial humano, todas células relevantes en el sitio de infección. Los neutrófilos humanos son las principales células en acudir al sitio de infección y encargadas del control de patógenos. Los estudios de interacción de B. parapertussis con este tipo celular mostraron que en ausencia de anticuerpos específicos en el sitio de infección la bacteria evade los mecanismos bactericidas del neutrófilo y sobrevive en localización extracelular inhibiendo los mecanismos de eliminación de patógenos extracelulares (degranulación y NETs) y en localización intracelular, mediante la inhibición de la maduración del fagosoma y la permanencia en compartimientos con características de endosoma temprano. También se observó que este patógeno es capaz de retardar la apoptosis inducida por fagocitosis lo que extendería su sobrevida en localización intracelular. Por el contrario, la fagocitosis mediada por anticuerpos determina una potente acción celular bactericida. Los macrófagos humanos son un tipo celular que es nicho de persistencia de varios patógenos bacterianos de difícil erradicación. En los estudios de interacción de B. parapertussis con macrófagos se demuestro que en ausencia de anticuerpos opsonizantes B. parapertussis sobrevive a la interacción con estas células y permanece viable en localización intracelular por períodos de tiempo prolongado en fagosomas con características de endosoma temprano, con acceso a nutrientes esenciales y con membranas enriquecidas en balsas lipídicas manteniendo a la bacteria alejada de la vía degradativa, todas características de un nicho de persistencia intracelular y de una bacteria que puede categorizarse como un patógeno intracelular facultativo. Las células epiteliales son ampliamente reconocidas como nicho de persistencia de diversos patógenos. Los estudios con este tipo celular mostraron que B. parapertussis invade células del epitelio respiratorio, sobrevive en localización intracelular y es capaz de repoblar el medio extracelular. Un aspecto particularmente relevante es que B. parapertussis inhibe la secreción de interleuquinas proinflamatorias que podrían activar células inmunes e inducir actividad celular bactericida en el sitio de colonización. En conclusión los resultados presentados en ésta Tesis Doctoral muestran que en ausencia de anticuerpos específicos B. parapertussis es capaz de sobrevivir a la interacción con células inmunes y establecer infecciones intracelulares en más de un tipo celular que podrían constituirse en nichos de persistencia dentro del hospedador. Los resultados indican claramente la necesidad de inducir anticuerpos opsonizantes en el sitio de infección para poder controlar tanto la colonización como el establecimiento de infecciones crónicas. El control de la tos convulsa y la incidencia creciente de esta enfermedad requiere de la formulación de una nueva generación de vacunas que genere protección eficiente no solo contra B. pertussis sino también contra B. parapertussis. Information provided by the agent in SIGEVA