LA RESPUESTA INFLAMATORIA EN LA INFECCIÓN AGUDA CON TRYPANOSOMA CRUZI

RITA L. CARDONI

Instituto Nacional de Parasitología Dr. M. Fatala Chabén (INP), Buenos Aires

Key words: Trypanosoma cruzi, mediadores inflamatorios, TH1

Resumen

La etapa aguda de las infecciones con Trypanosoma cruzi asociadas a altas
parasitemias, se caracteriza por la presencia de infiltrados inflamatorios en varios tejidos, incluyendo el corazón y músculo esquelético, así como por el incremento de la producción de mediadores inflamatorios. Al mismo tiempo ocurre una activación generalizada de células fagocíticas que estaría relacionada tanto con los procesos inflamatorios como con la resistencia a la infección. Esta es una breve revisión sobre los mediadores inflamatorios que se producen in vivo y su relación con el daño tisular y con la respuesta inmune TH1.

Abstract

Inflammatory response to acute Trypanosoma cruzi infection. The acute stage of Trypanosoma cruzi infections related to high parasitemia is characterized by the presence of inflammatory infiltrates in several tissues, including the heart and squeletal muscle, as well as by an increased production of inflammatory mediators, such as gamma-interferon (IFN-g), tumor necrosis factor (TNF), interleukin-1 (IL-1) and oxygen and nitrogen reactive intermediates. The activation of phagocytic cells seems to be closely related to both the inflammatory process and host resistance to the infection. Herein, the inflammatory mediators produced in vivo and their relationship with the tissue damage and TH1 immune response are reviewed.

Dirección postal: Dra. Rita Cardoni, INP, Av. Paseo Colón 568, 1063 Buenos Aires, Argentina

Recibido: 16-I-1996 Aceptado: 12-XI-1996

El Trypanosoma cruzi, agente causal de la Enfermedad de Chagas, afecta a 16-18 millones de personas en una amplia área endémica1 con gran densidad de población. En la Argentina, la alta prevalencia de la infección constituye un serio problema sanitario1. Paradójicamente, esto se debe a que el T. cruzi ha evolucionado hasta establecer una buena relación con su huésped, como lo indican la baja proporción de las personas infectadas que presenta sintomatología clínica y el alto número de individuos crónicamente infectados, lo que dificulta el control de esta endemia1, 2. Los síntomas clínicos están relacionados con la reacción inflamatoria inducida por la infección, que puede producir graves alteraciones funcionales en varios órganos, principalmente en el miocardio. La respuesta inflamatoria es una parte importante de la defensa a microorganis-mos, pero ya que está íntimamente relacionada con la respuesta inmune efectora, está también implicada en manifestaciones de agresión tisular. En relación con este papel dual de la respuesta inflamatoria, se realizó una breve revisión acerca de los mediadores inflamatorios producidos in vivo en la infección murina con T. cruzi. Los aspectos histopa-tológicos de la infección han sido descriptos ampliamente3, 4. En la etapa aguda, la presencia de infiltrados inflamatorios tisulares, que sería la etapa final de la reacción inflamatoria, depende de la presencia del timo5. Sin embargo, el tratamiento experimental con anticuerpos anti-linfocitos T CD4+ y/o CD8+ (marcadores de diferenciación 4 y 8), aunque en algunos casos la disminuye, no impide la aparición de las lesiones tisulares6, 7.
El comienzo, curso y desenlace de la infección humana es muy variable. Esta variación se limita, en los modelos experimentales, utilizando cepas de ratones y parásitos definidas. De este modo, cada modelo experimental refleja una parte del amplio espectro con que se presenta la infección natural. Así, la mayoría de las infecciones en cepas de ratones susceptibles que desarrollan altos niveles de parasitemia en la etapa aguda, seguida del control de la infección, sería el cuadro que podría homologarse al observado en niños con Chagas agudo y a los cuales se refiere esta revisión. Estos fueron los modelos más estudiados y en los que se basan la mayor parte de nuestros conocimientos, tanto del mecanismo efector de defensa contra la infección como de la respuesta inflamatoria.

Mecanismos efectores

Prácticamente todos los mecanismos inmunes efectores conocidos han sido asociados con la resistencia a la infección con T. cruzi 8, 9. En la fase aguda de la infección, se desarrolla una respuesta defensiva muy eficiente que involucra principalmente la activación de células fagocíticas10, la producción de interferón g(IFN-g)11, 12 y la generación de anticuerpos específicos13 con la cual colaboran los linfocitos T CD4+ 14. También las células CD8+ y NK («natural killer» o citotóxicas espontáneas) ejercen un efecto protector en la infección, que podría deberse a su capacidad citotóxica y/o a su capacidad de producir IFN-g14, 15.
En los animales infectados, el incremento del número y de la actividad de células fagocíticas13, 16, se acompaña del incremento de su capacidad tripanocida tanto in vitro17, 18 como in vivo3. La Tabla 1 incluye las actividades de los macrófagos incrementadas en la infección que podrían afectar en diferente proporción la destrucción intracelular del parásito.
In vitro, las células fagocíticas pueden destruir al parásito por medio de las especies reactivas del oxígeno33 y del nitrógeno34, 35, capaces de ejercer un rápido efecto tripanocida. Las especies reactivas del oxígeno comprenden principalmente al anión superoxido (O2-), al peróxido de hidrógeno (H2O2), al radical hidroxilo (HO*) y al oxígeno simple (1O2), mientras que las del nitrógeno incluyen al óxido nítrico (NO*), así como al anión peroxinitrito (NO3-), que resulta de la interacción entre el NO. y el anión superóxido36, 37, 38. Aunque las especies de mayor capacidad oxidativa, y por ende de menor vida media, serían las de mayor importancia biológica, ellas son evaluadas por medida de compuestos de menor reactividad y mayor vida media. Así, generalmente se miden nitritos (NO2-) para evaluar a las especies reactivas del nitrógeno y al superóxido y/o peróxido de hidrógeno para evaluar a las del oxígeno37. Además, puede medirse a un conjunto de especies reactivas por oxidación de un intermediario en los ensayos de quimioluminiscencia36.
En el huésped infectado, el control del número de parásitos depende principalmente de la activación de la sintetasa de óxido nítrico de macrófagos inducible por IFN-g (iNOS), y del consecuente incremento de la producción de NO*25, 26. En presencia de IFN-g, la coestimulación de macrófagos por otros mediadores, como el factor necrosante de tumores a (TNF-a)34, 39 y el factor estimulador de colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF)31, produce un incremento adicional de la producción de NO* y de la destrucción intracelular de los parásitos.

Respuesta TH1/TH2 y la reacción inflamatoria

La respuesta inmune adquirida a infecciones puede ser TH1 o TH2, de acuerdo al perfil de citoquinas que se producen preferentemente. La respuesta TH1 se caracteriza principalmente por la liberación de IFN-g, interleuquina 2 (IL-2) y linfotoxina (o TNF-b), mientras que la IL-4, junto con la IL-5, IL-6, IL-9, IL-10 e IL-13, están asociadas con la respuesta TH240. Otras citoquinas, como la IL-3, el GM-CSF y el TNF-a pueden ser producidas tanto por células TH1 como TH2. Las respuestas TH1 y TH2 fueron caracterizadas para linfocitos T CD4+, tanto murinos como humanos, pero otras células también contribuyen con la producción de citoquinas TH1 y TH2. Así, las células NK y los linfocitos T CD8+ son importantes productores de IFN-g, mientras que la IL-4 e IL-10 puede provenir de células B, mastocitos y macrófagos. De esta forma, aun en los ratones con Inmunodeficiencia Combinada Severa (SCID), donde no hay desarrollo de linfocitos T por un defecto en la recombinación genética de los receptores de antígeno41, puede desarrollarse una respuesta TH1 con producción de IFN-g28. Varios factores intervienen para que se inicie preferen-cialmente uno u otro tipo de respuesta siendo de particular importancia la IL-12, producida por células fagocíticas, para la inducción de la respuesta TH1, y la IL-4, proveniente principalmente de mastocitos, para la respuesta TH242. Las células TH1 están relacionadas con las reacciones inflamatorias mediadas por células, mientras que las TH2 se asocian con una fuerte respuesta de anticuerpos y respuestas alérgicas40.
Las citoquinas producidas por células TH1 y TH2 son mutuamente inhibitorias para la diferenciación y las funciones efectoras del fenotipo recíproco y, en algunas infecciones, esta regulación cruzada ocasiona el predominio de una u otra respuesta40.
En este contexto, en la etapa aguda de las infecciones con T. cruzi en el huésped susceptible se observa globalmente una respuesta TH1 con producción de IL-1243 y de altas concentraciones de IFN-g11. Enmarcan a esta respuesta una activación generalizada de células fagocíticas, que parece estar relacionada tanto con el proceso inflamatorio como con la resistencia a la infección, y la aparición de infiltrados inflamatorios en varios tejidos.
La producción de IFN-g11, 24 estimulada por la IL-1243 sería el evento pivotal en el incremento de la producción de mediadores inflamatorios que ocurre en la infección aguda por T. cruzi. El efecto protector de esta respuesta se inhibe con la administración de anticuerpos anti-Il-12 o anti-IFN-g43. Aunque el efecto más notable del IFN-g es sobre las células fagocíticas, también incrementa la expresión de moléculas de superficie de Clase I y II codificadas por el complejo principal de histocompatibilidad (MHC), así como de moléculas de adhesión intercelular, en una gran variedad de tipos celulares41, 44, 45, 46. De esta forma, el incremento en la expresión de la molécula de adhesión intercelular ICAM-147 en la infección experimental podría ser, otra consecuencia de los altos niveles de IFN-g. Estos cambios en la superficie celular serían la base sobre la cual se forman los infiltrados inflamatorios tisulares.
Además, aumenta la producción de TNF29, de la IL-127 y de especies reactivas del oxígeno7, 22, 24 y del nitrógeno25, 26. La gran activación de macró-fagos y la respuesta inflamatoria que contribuye a la destrucción del parásito podría estar relacionada con el daño en miocardio y otros tejidos observado en la fase aguda. El TNF es un buen ejemplo de mediadores inflamatorios que, como las dos caras de una misma moneda, están relacionados con el daño tisular48 y con la resistencia a la infección49. La liberación de óxido nítrico no parece contribuir a la formación de infiltrados inflamato-rios, que también ocurre cuando se inhibe su producción50. Sin embargo, la generación de especies reactivas del oxígeno podría inducir daño tisular, análogamente a lo que se observa en otras patologías51. Este incremento de la producción de especies reactivas altamente oxidantes ocurre in vivo en la infección con T. cruzi, como lo refleja el aumento de los niveles plasmáticos de nitritos26 así como de malondialdehído, un producto de la peroxidación lipídica generado por el stress oxidativo52.
Varios de los mediadores inflamatorios que aumentan durante la infección, listados en la Tabla 2, pueden provenir de la activación de células fagocíticas y/o de otras fuentes. Generalmente, la producción de estos mediadores es un proceso en cascada, resultado de interacciones celulares, por lo que es posible que haya un incremento de otros, además de los ya estudiados. La IL-1, IL-6 y el TNF contribuyen a incrementar las reacciones inflamatorias por estimulación de la liberación de proteínas de fase aguda en hepatocitos. En la etapa aguda de la infección aumentan los niveles de C3, de a-macro-globu-lina58 y de amiloide P sérico53, 58, 59, que es en el ratón la proteína homóloga a la proteína C-reactiva.
En la etapa aguda aumentan la agregación y la adherencia a células endoteliales de las plaquetas, asi como la producción de metabolitos del ácido araquidónico56, 57. También se observó un incremento de los niveles plasmáticos de tromboxano B2, inducido por la infección, y de la producción de prostaciclina PGI2 en células endoteliales infectadas in vitro57. El incremento de la actividad plaquetaria podría contribuir al daño cardíaco, al producir espasmo y/o oclusíón de la microcirculación coronaria60.
Los metabolitos del ácido araquidónico, así como otros mediadores inflamatorios, podrían estar afectando la respuesta inmune, en particular la producción de IFN-g. El factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF), el ácido araqui-dónico y sus productos derivados de la lipoxi-genasa (leucotrienes B4, C4 y E4) son capaces de inducir la producción de IFN-g en células T61, 62 y podría contribuir de esta forma a potenciar la respuesta TH1.

Control de la respuesta

En los ratones susceptibles, el nivel de producción de algunos mediadores inflamatorios parece tener una relación directa con el número de parásitos en el organismo, siendo este el caso del IFN-g11, el TNF29, la IL-653 y las especies reactivas del oxígeno22, 48 y del nitrógeno25, 26; cuando el huésped logra controlar la infección aguda disminuye tanto la producción de IFN-g como la respuesta TH1. Además, se ha encontrado que la intensidad de los infiltrados inflamatorios tisulares, que sería el evento final de la respuesta, está relacionada con el parasitismo6 sugiriendo que factores activadores de los parásitos están directa o indirectamente relacionados con los eventos que desencadenan la respuesta inflamatoria. Análo-gamente a lo observado en otras infecciones intracelulares, los parásitos podrían estimular la producción de IL-12 en las células fagocíticas infectadas41.
Al control debido a la menor estimulación por la disminución en el número de parásitos, se sumaría el control fisiológico de la respuesta, en el que podrían intervenir tanto la respuesta TH2 como la autorregulación de la respuesta TH1 por los mismos mediadores inflamatorios asociados a ella.
Si bien la respuesta es predominantemente TH1, también se produce un incremento de la producción de citoquinas TH2, como la IL-463, la IL-653 y la IL-1028, así como de IgE64, 65. En algunos casos, los niveles de IL-4 e IL-10 son muy altos en las etapas iniciales y se acompañan de un incremento de la susceptibilidad a la infección con T. cruzi, aparentemente causada por una inhibición de la activación de macrófagos28, 66. Sin embargo, los estudios de la producción in situ de citoquinas revelaron que la resistencia se asocia a la rapidez con que comienza la producción de citoquinas TH1, ya que las citoquinas TH2 se producen también en los ratones resistentes67. A diferencia de lo observado en Leismaniasis, donde la producción de IL-10 inhibe a la de IFN-g68, en la infección con T. cruzi la presencia de IL-10 no inhibe la producción de IFN-g28. Esto podría estar relacionado con la diferencia en la fuente de IFN-g en ambas infecciones. Tanto en los individuos normales como en los infectados con Leishmania major, los principales productores del IFN-g y de IL-10 son los linfocitos T CD4+ 68. En cambio, en la infección con T. cruzi, el IFN-g proviene principalmente de células Thy+CD4-CD8- 11 y NK28, 69, mientras que la IL-10, aunque es producida por linfocitos T y B, inicialmente proviene de macró-fagos28. La regulación de la población TH1 por la TH2 ha sido estudiada para las poblaciones de linfocitos T CD4+, pero no se conoce claramente cómo la respuesta TH2 podría llegar a inhibir a una respuesta TH1 en la que no intervienen predominantemente los linfocitos T, como ocurre en la infección con T. cruzi. En esta peculiar reacción inflamatoria, donde el eje central pasaría más por la producción de IFN-g que por los linfocitos T CD4+, los infiltrados inflama-torios tisulares aunque son timo-dependientes5, también están presentes en ratones deficientes de linfocitos T CD4+ y/o CD8+ 6, 7.
El factor de transformación del crecimiento b (TGF-b) es un inhibidor de la reacción inflamatoria inducida durante la respuesta TH1 que promueve la reparación celular70. Sus niveles aumentan durante la infección55, y podría proteger al huésped de la respuesta inflamatoria prolongada69. Asimismo, los glucocorticoides, que regulan los niveles de IL-171, y cuyos niveles aumentan en la infección con T. cruzi72, podrían llevar a cabo parte del control fisiológico de la respuesta TH1.
Tanto los antígenos de T. cruzi, como las inmunoglobulinas G provenientes de ratones infectados inducen un incremento de la producción de prostaglandina E2 (PGE2) en linfocitos normales73, 74. Además, algunos resultados preliminares indican que las células fagocíticas activadas serían otra fuente de liberación de PGE2 durante la infección75. La PGE2 es un inhibidor de la producción de IL-1276, asi como de citoquinas TH177, por lo cual podría jugar un papel en el control de la respuesta TH1.
Por otro lado, los mediadores inflamatorios, podrían estar relacionados con las alteraciones de la respuesta inmune observadas en la infección con T. cruzi, en particular con la inhibición de la respuesta proliferativa T y de la producción de IL-278, en la cual están implicadas las prostaglan-dinas79. Además de las prostaglandinas80, 81, la proliferación linfocitaria puede ser inhibida por otros mediadores inflamatorios producidos durante la infección, como el TGF-b70, el peróxido de hidrógeno80, el óxido nítrico82, 83 y las proteínas de fase aguda59.

Conclusiones

En su conjunto, estos hallazgos sugieren que en la infección aguda con T. cruzi se desarrolla una muy eficiente respuesta inmune efectora, predominantemente TH1, enmarcada en la reacción inflamatoria inducida por la infección. El elemento central de esta respuesta sería la estimulación de las células productoras de IFN-g por Ia IL-12. El IFN-g, que proviene principalmente de células Thy+CD4-CD8- y NK, está implicado tanto en la resistencia a la infección como en la reacción inflamatoria. En la mayoría de los casos la auto regulación fisiológica de la respuesta TH1 llevaría al establecimiento de un duradero equilibrio huésped-parásito. En base a lo que actualmente conocemos, este control sería llevado a cabo más por la disminución de los parásitos y por los mediadores asociados a la respuesta TH1 que a la respuesta TH2. Sin embargo, en algunos casos la liberación de mediadores inflamatorios podría tener serias consecuencias en la inducción y/o amplificación del daño tisular. Esto podría deberse tanto a diferencias en el tipo de respuesta evocada como a fallas en su regulación.
Este incremento de la producción de mediadores inflamatorios que intervienen en diferente grado en la resistencia a la infección y en el desarrollo de procesos inflamatorios, dejaría abierta la posibilidad de disminuir selectivamente la producción de alguno de ellos para impedir el daño tisular sin disminuir la resistencia a la infección. Para ello sería interesante la exploración del efecto de las drogas utilizadas en el tratamiento de procesos inflamatorios no infecciosos, campo en el que existe un amplio desarrollo. Un buen intento en este sentido fue el realizado por Andrade y col. quienes, utilizando el suplemento del corticoide Betame-tasona en el cuadro agudo de la Enfermedad de Chagas, lograron mejorar los efectos del tratamiento tripanocida con Nifurtimox84.
Los estudios sobre liberación de mediadores inflamatorios en enfermedades parasitarias son muy limitados. La intención de esta revisión es la de ayudar a observar esta cara tan poco considerada de las infecciones parasitarias y contribuir a estimular el estudio de la producción de mediadores inflamatorios en relación con el daño tisular y con la modulación de la respuesta protectora.

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TABLA 1.- Actividades de macrófagos murinos que se incrementan durante la infección aguda con Trypanosoma cruzi

— Tripanostática19 y tripanocida17
— Fagocítica no específica in vitro19 e in vivo20
— Expresión de moléculas de Clase II del Complejo Principal de Histocompatibilidad (la)21
— Peroxidasas13, 16
— Dispersión en superficies de vidrio7, 19
— Liberación de:
Especies reactivas del oxígeno7, 22, 23, 24 y del nitrógeno25, 26
Interleuqinas 1 y 10 (IL-1 e IL-10)27, 28
Factor necrosante de tumores (TNF)29
Factor estimulador de la formación de colonias
de granulocitos y macrófagos (GM-CSF)30, 31
Activador del plasminógeno32

TABLA 2.— Incremento de producción de mediadores inflamatorios in vivo en la infección aguda experimental con Trypanosoma cruzi

Citoquinas:
— Interferón - g (IFN-g)11, 12, 24
— Factor necrosante de tumores (TNF)29
— Interleuqinas 1 y 6 (IL-1 e IL-6)27, 53, 54
— Factor de transformación del crecimiento
b (TGF-b)55
— Factor estimulante de la formación de colonias
(CSF)30
Especies reactivas del oxígeno y del nitrógeno:
— Peróxido de hidrógeno (H2O2)7, 24
— Radicales libres22, 23
— Nitritos25, 26
Metabolitos del ácido araquidónico:
— Actividad plaquetaria56
— Tromboxano B2 en plasma57
Proteínas de fase aguda:
—a-macroglobulina58
— Amiloide P sérico (SAP)53, 58, 59
— C359
Activador del plasminógeno32