Inmunomodulación por Lipopolisacáridos Bacterianos

El lipopolisacárido (LPS) o endotoxina bacteriana es una molécula que se encuentra abundantemente en la membrana externa de las bacterias gramnegativas, a excepción de las especies del género Sphingomonas, las cuales en su lugar presentan glucoesfingolípidos. Aunque a concentraciones elevadas los LPS pueden inducir fiebre, aumento del ritmo cardíaco, choque séptico y la muerte; en concentraciones relativamente bajas, algunos LPS son inmunomoduladores muy activos que pueden inducir la resistencia no específica a los microorganismos invasores.

En este artículo vamos a comentar sobre cómo estos microorganismos cuentan con sistemas que les posibilita controlar la expresión y estructura del LPS, permitiéndoles modular la respuesta inmunitaria del hospedero y lograr la infección.

El sistema inmunitario del hospedero reconoce molecularmente al LPS a través del receptor tipo Toll 4 (TLR4), activando la respuesta inmune. El lípido A, una de las tres regiones de la molécula de LPS, representa el centro inmunorreactivo del LPS debido al reconocimiento específico y muy sensible de esta estructura por cuantiosos componentes celulares y humorales de la inmunidad innata. Su estructura química se diferencia entre especies de bacterias, e incluso dentro de la misma especie. Estas diferencias, y otras generadas dependiendo del medio en que se desarrollen las bacterias, pueden ocasionar que el reconocimiento del lípido A sea más débil, evadir la respuesta inmune innata y afectar a la inmunidad adaptativa.

Durante los últimos años, se ha avanzado en la identificación de los mecanismos de reconocimiento y señalización del LPS. Para que el sistema inmune del hospedero reconozca la molécula LPS, esta tiene que ser liberada de la membrana externa. La proteína de unión a LPS (LBP), transporta las moléculas monoméricas del lípido A y las trasfiere a la proteína CD14, la cual a su vez las transporta hacia la proteína MD2 que puede encontrarse en forma soluble o unida a un monómero de TLR4. Esta unión de LPS con MD2 y TLR4 forma un complejo hetero-oligomérico proteico que conduce a la expresión de múltiples genes que conllevan a una fuerte respuesta inflamatoria y activación celular. Una vez evocada la respuesta inflamatoria tras el reconocimiento del LPS, múltiples mecanismos de regulación son activados con el fin de mantener la homeostasis y evitar una respuesta inflamatoria exacerbada.

Los numerosos factores de virulencia que han desarrollado las bacterias para sobrevivir y colonizar al hospedero, protagonizan los cambios estructurales en el lípido A del LPS como la adición o eliminación de cadenas de acilo, grupos fosfato, entre otros. Las investigaciones desarrolladas en este campo se han centrado en la estimulación de los sistemas reguladores de dos componentes utilizando como organismo modelo a la Salmonella. En ellas, los resultados in vitro muestran que las modificaciones del lípido A mediadas por los sistemas de dos componentes PhoP/PhoQ y PmrA/PmrB protegen a la bacteria contra la eliminación por CAMP y disminuyen las propiedades inflamatorias del LPS. Además, se ha visto que macrófagos de ratón estimulados con los LPS modificados estructuralmente inducen menor cantidad de citocinas pro-inflamatorias, quimiocinas, respuesta quimiotáctica y producción de óxido nítrico. Por otra parte, los resultados obtenidos en los experimentos in vivo sugieren una menor activación de la respuesta inmune innata en comparación al LPS sin modificar, a la vez que podrían tener un efecto también en la respuesta inmune adaptativa. Tanto así que al probar la capacidad adyuvante de estos LPS modificados, administrándose en conjunto con diferentes antígenos, los títulos de anticuerpos específicos disminuyeron.

Estos conocimientos posibilitan el uso de estas moléculas modificadas como inmunomoduladores de las respuestas inmunes ya que mantienen su actividad adyuvante con una menor capacidad endotóxica e inflamatoria que el LPS natural. Un ejemplo de esta aplicación lo constituye el Monofosforil Lípido A, un adyuvante de vacuna seguro y eficaz creado a partir del LPS de Salmonella minnesota R595.

En la actualidad, la investigación para entender la respuesta inmune innata, la inflamación, la relación hospedero – patógeno e incluso para desarrollar nuevos inmunomoduladores y adyuvantes, es un campo importante de estudio. Coyuntura que es aprovechada por FUJIFILM Wako, ofreciendo a los investigadores reactivos y equipos especializados en la detección, cuantificación y extracción de endotoxina bacteriana, bajo la marca comercial PYROSTAR™.

El catálogo PYROSTAR™ incluye kits de reactivos para el lisado de amebocito de limulus (LAL) o la serie PYROSTAR™ ES-F, un reactivo LAL específico a endotoxina para su determinación sin la interferencia de glucanos en la muestra. Además, Agua libre de endotoxina, Endotoxina estándar de control a partir de E. coli, accesorios libres de endotoxinas como Tapas y tubos de ensayo, Puntas de pipetas Bioclean®, Placas Wako Bioclean® y el lector cinético de incubación computarizado Toxinometer Analysis System con el software Toximaster para un trabajo eficiente y un análisis de datos de alta calidad.

Bibliografía:

1) Aldapa-Vega, G., Pastelín-Palacios, R., Isibasi, A., Moreno-Eutimio, M., & López-Macías, C. (2016). Modulation of immune response by bacterial lipopolysaccharides. Revista Alergia Mexico, 63(3), 293-302.

2) Gunn, J. (2008). The Salmonella PmrAB regulon: lipopolysaccharide modifications, antimicrobial peptide resistance and more. Trends Microbiol., 16(6), 284-290.

3) Kawahara, K. S. (1991). Chemical structure of glycosphingolipids isolated fromSphingomonas paucimobilis. FEBS letters, 292(1-2), 107-110.

4) Qureshi, N., Mascagni, P., & Ribi, E. &. (1985). Monophosphoryl lipid A obtained from lipopolysaccharides of Salmonella minnesota R595. The Journal of Biological Chemistry, 260(9), 5271-5278.

ACCESORIOS PARA MÉTODO LAL:

Endotoxina estándar de control (CSE)	BioClean® Series	Software Toximaster