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ago 13 2015

Diferencias entre asmáticos y no asmáticos en el perfil de reconocimiento de la IgE a distintos alergenos de ácaros

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Resch Y,  Michel S,  Kabesch M, Lupinek C, Valenta R, Vrtala S. Different IgE recognition of mite allergen components in asthmatic and non-asthmatic patients. J Allergy Clin Immunol 2015.

(Acceso libre)

Microarreglo allergen chip Las novedosas herramientas de diagnóstico molecular abren nuevas posibilidades para estudiar la relación entre sensibilización a diferentes componentes alergénicos de los ácaros de  polvo doméstico y el desarrollo del asma. Es ya conocido que diversas funciones biológicas de los alergenos de ácaros guardan estrecha relación con su capacidad sensibilizante y proinflamatoria en las vías aéreas. El presente estudio de un grupo de investigadores de la Universidad Médica de Viena en Austria, constituye un aporte relevante en ese sentido. En el mismo los autores evalúan la respuesta de anticuerpos IgE e IgG hacia un panel de 7 alergenos del ácaro Dermatophagoides pteronyssinus (Der p 1, Der p 2, Der p 5, Der p 7, Der p 10 y Der p 21 y Der p 23) en niños atópicos con asma o sin ella en comparación con un grupo control de niños no atópicos. Se trata de un estudio transversal que emplea la poderosa tecnología de los microarreglos ISAC, también llamados biochips que permite la detección múltiple de IgE hacia diferentes moléculas.

En el estudio los alergenos reconocidos con mayor frecuencia fueron Der p 1, Der p 2 (ambos considerados ampliamente los más importantes) y Der p 23. Este último alergeno, una proteína de 14 Kda, proveniente de la matriz peritrófica intestinal (membrana compuesta de proteínas y quitina) del ácaro, fue  caracterizado en el 2013 por este mismo grupo científico y parece ser tan relevante como Der p 1 y Der p 2. La combinación de Der p 1, Der p 2 y Der p 23 resultó positiva en el 92.4% de los pacientes. Como era esperado, los pacientes asmáticos, como promedio, reconocieron un mayor número de  alergenos y con mayor frecuencia que los atópicos no asmáticos: 70% de los pacientes asmáticos reaccionaron a entre 3 y 6 alergenos, mientras que 74% de los no asmáticos reconocían solo entre 1 y 3. Los niveles de IgE hacia ciertos alergenos (Der p 1, Der p 2, Der p 5 y Der p 23) resultaron también mayores en el grupo de niños asmáticos. Diferencias significativas entre asmáticos y no asmáticos fueron observadas para los alergenos Der p 2, Der p 5 y Der p 7, lo cual sugiere que la sensibilización a los mismos juega un papel importante en la evolución de la enfermedad alérgica respiratoria hacia el asma. De hecho, los tres alergenos son proteínas de unión de ligandos lipídicos y al menos en dos de ellos (Der p 2 y Der p 7) esa función biológica estaría vinculada a la inducción de inflamación en mucosas respiratorias ante la exposición a LPS, según estudios anteriores.

Por otra parte, los anticuerpos IgG tendrían un efecto protector o bloqueador antialérgico. No es aún suficiente el conocimiento existente sobre el grado en que coinciden los espectros de reconocimiento epitópico de la IgE y la IgG, aspecto que pudiera estar relacionado con la existencia de diferentes vías de maduración y cambio de clase hacia IgE. En ese sentido el presente estudio arroja también resultados polémicos. Entre los asmáticos, el número de pacientes con IgG específica hacia los alergenos evaluados fue menor con relación a los atópicos no asmáticos, aunque los niveles fueron comparables entre ambos grupos, lo cual concuerda solo parcialmente con el efecto protector de la IgG. En contraste, los niveles de IgG fueron menores para los no atópicos. Aún más, los alergenos con frecuencias de reconocimiento más altas por la IgG no coinciden precisamente con el perfil de la IgE. Ellos fueron Der p 2, Der p 10 y Der p 23 en los asmáticos; Der p 5 y Der p 10 en los atópicos no asmáticos; Der p 1, Der p 7 y Der p 21 en los no atópicos.  En tanto que las diferencias en cuanto a niveles cuantitativos entre los grupos asmático o no asmático fueron significativas solo para Der p 1 y Der p 10 (Der p 10 es la tropomiosina del ácaro, un conocido panalergeno con reactividad cruzada incluso con alergenos alimentarios como el camarón).

Asimismo, las respuestas IgE e IgG alergeno específicas muestran correlación cuantitativa solo de modo parcial con valores peores en el grupo de los asmáticos. Los autores identifican tres poblaciones diferentes: pacientes solamente con IgG alergeno específica, con IgG e IgE y, por último, solo con IgE. Las proporciones de las tres poblaciones varían en dependencia del alergeno. Así, para Der p 1 se identificó un grupo considerable de niños asmáticos que mostraron IgE en ausencia de IgG, aunque tanto para Der p 1, como para Der p 2 y Der p 23 hubo predominio claro de los individuos con IgG+IgE en el grupo de los asmáticos, mientras que para el resto de los alergenos una parte considerable mostró solamente o predominantemente IgG. En general, el tránsito de atópicos no asmáticos a asmáticos (o sea, el desarrollo de al asma en los individuos alérgicos) pareciera estar relacionado con el desplazamiento de la respuesta desde IgG hacia una repuesta mixta de IgG+IgE. Sin embargo, la presencia de individuos asmáticos con respuesta de IgE en ausencia de IgG (más marcada para Der p 1) entra en contradicción con el modelo secuencial de cambio de clase donde la IgG4 debe preceder a la IgE, lo cual sugiere alguna característica particular de este alergeno (¿función proteasa?) que favorecería una vía diferente y directa de cambo de clase hacia IgE.

Ambos efectos observados en los pacientes asmáticos: un espectro de reconocimiento mas amplio y  mayores niveles de IgE, implican una carga más densa y mas variada de los mastocitos, basófilos, y células presentadoras de antígenos, con IgE específica unida a sus receptores y, por lo tanto, hace más sensibles a los pacientes ante la exposición a fuentes alergénicas, lo cual constituye indudablemente un signo de agravamiento de la enfermedad alérgica.

De modo general, los autores concluyen que los perfiles  IgE e IgG hacia diferentes alergenos de ácaros difieren considerablemente entre los niños atópicos con o sin síntomas de asma. Los niños asmáticos se caracterizan, entonces, por un repertorio IgE más expandido  y niveles incrementados de IgE específica. Desde el punto de vista clínico estos resultados pudieran ser útiles para el diseño de pruebas de diagnóstico específicas para el fenotipo alérgico del asma. Indudablemente, el trabajo aporta para una mejor comprensión del papel de los alergenos de ácaros en la inducción del asma alérgica, aunque se requieran más estudios que profundicen en la complejidad del repertorio de anticuerpos y su posible asociación con diferentes fenotipos asmáticos.

Por: DrC Alexis Labrada

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abr 15 2015

El genoma, transcriptoma y microbioma de Dermatophagoides farinae

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The draft genome, transcriptome, and microbiome of Dermatophagoides farinae reveal a broad spectrum of dust mite allergens. Chan TF et al. J Allergy Clin Immunol 2015 Feb;135(2):539-48. (texto completo libre)

d-farinaeMientras que el término “genoma” ya es de dominio popular, el de “transcriptoma” está menos difundido. Se refiere  al conjunto de “transcripciones” del ADN genómico a ARN mensajero; o sea, equivale al número de proteínas en vías de síntesis (“expresadas”, dicho en lenguaje de la biología molecular) en un organismo o tejido en el momento estudiado. Por su parte “microbioma” denomina  al conjunto de genomas microbianos co-habitantes del organismo hospedero, habitualmente como microbiota normal del tracto digestivo.

El presente artículo constituye un hito importante en la alergología experimental al publicar por primera vez una versión preliminar del genoma (acompañado de transcriptoma  y microbioma) de una de las principales fuentes alergénicas mundiales: el ácaro del polvo doméstico Dermatophagoides farinae. La publicación del genoma permite tener una visión abarcadora de la totalidad de las proteínas potencialmente alergénicas provenientes de este arácnido y evaluar así sus similitudes y diferencias con otras especies. También predecir la existencia de posibles proteínas alergénicas no identificadas anteriormente, por homología con alergenos conocidos. En total, los autores identificaron 16 376 genes y 9 142 transcripciones a ARNm, correspondientes a igual número de unidades polipeptídicas.

El estudio confirmó la presencia de 20 genes (con sus respectivas transcripciones) de alergenos conocidos anteriormente: desde Der f 1 hasta Der f 23, excepto Der f 17 (que aunque ha sido reportado en bases de datos, no se conoce su secuencia de ADN, de modo que su existencia o identidad parece dudosa), así como, los grupos 12 y 19 que hasta ahora parecen exclusivos de Blomia tropicalis. Otros 7 alergenos llamados “no canónicos” se corresponden a secuencias “ortólogas” que en otras especies bastante alejadas taxonómicamente han demostrado generar proteínas alergénicas, tales como profilina (un conocido pan-alergeno hasta ahora encontrado en plantas), Alt a 6 (del hongo Alternaria alternata), Mala s 6 (del hongo Malasezzia simpodialis causante de eccema atópico, dermatitis ganulomatosa y pitiriasis versicolor en humanos) y otros.

Otro de los aportes importantes del trabajo se refiere a la identificación de un nuevo alergeno mayor: denominado Der f 24. Es una proteína de unión a Ubiquinol-Citocromo-C reductasa, la cual juega un papel crítico en la generación de adenosín trifosfato (ATP) e interviene en la llamada respiración celular que consiste en el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente proporcionando energía aprovechable por la célula, principalmente en forma de ATP. Estructuralmente, es una lipoproteína multimérica transmembrana de 14.45 kDa. Además de su identificación genómica, la proteína recombinante pudo ser expresada en E. Coli y mostró reactividad in-vitro con la IgE sérica de 22 pacientes alérgicos y pruebas cutáneas positivas en 5 de 10 pacientes positivos al extracto de D. farinae.

Al ácaro del polvo doméstico se le ha llamado en ocasiones “ácaro ciego” por la falta aparente de órganos oculares. No obstante, se conoce desde 1975, por evidencias experimentales (Furumizo y Warton[1]) que estos ácaros son capaces de sensar la luz en el rango de longitudes de onda entre 500 y 575 nm (luz verde) y probablemente entre 600 y 675 nm (rojo-naranja); sin haberse podido precisar, sin embargo, la localización anatómica de sus fotorreceptores. El presente estudio arroja más luz sobre los ácaros “ciegos” al detectarse la presencia en los mismos de los genes de la llamada vía de  fototransducción, similar a otros invertebrados, e incluso la expresión de una proteína similar a la Rodopsina, lo cual provee una evidencia molecular importante del proceso de fotodetección en el rango de 500 a 575 nm.

Quizá el aporte más trascendente del trabajo se refiere a la caracterización completa del microbioma del ácaro, identificando un amplio espectro de microorganismos que incluyó más de 100 especies diferentes. El género predominante ampliamente fue Enterobacter con 63.4% del total. El hallazgo contrasta con un estudio anterior que había vislumbrado la presencia de ADN del género intracelular Bartonella.[2] En este estudio las mismas solo representaron 1.7 %. Las enterobacterias son contaminantes frecuentes del ambiente y son reportadas en cerca del 10 % de las infecciones nosocomiales del tracto respiratorio, en particular, la especie E. cloacae, que aquí resultó también predominante. En el trabajo se logra identificar la distribución de este microorganismo a todo lo largo del tracto digestivo del ácaro, con la ayuda de un anticuerpo monoclonal marcado. Entonces, los ácaros pueden servir como un hospedero intermediario para las enterobacterias y contribuir a su transmisión por vía respiratoria, ya que las partículas fecales, por su tamaño y características físicas son inhalables. De ese modo, se provee una posible conexión adicional entre las infecciones del tracto respiratorio y la aparición y desarrollo de la enfermedad alérgica, eventos, cuya asociación es muy conocida de la experiencia clínica y la evidencia epidemiológica.

La localización de estos microorganismos enel tracto digestivo y su capacidad de síntesis de aminoácidos y tiamina sugieren la existencia de relaciones endosimbióticas entre el ácaro y su microbioma, como es bastante común en el reino animal. Una evidencia en ese sentido es el hecho experimental relatado en el trabajo de que los ácaros no son capaces de sobrevivir ante la adición de ampicilina al medio de cultivo, antibiótico capaz de eliminar o reducir drásticamente su microbiota. En esa misma dirección, se identificó en el genoma del ácaro una enzima bacteriolítica digestiva.

Dentro del microbioma, de 20 a 30 genes codifican enzimas involucradas en la biosíntesis de LPS, componente de las membranas de bacterias Gran-negativas. Este hallazgo concuerda con la presencia conocida de endotoxinas en los extractos alergénicos de ácaros, actualmente presentes en el mercado, y empleados para la inmunoterapia alergeno específica. Hasta el momento el origen de estas endotoxinas había sido incierto. El papel del LPS es controvertido, pues es un inmunomodulador pro Th1, capaz, en cierta forma de prevenir la respuesta alérgica IgE en edades tempranas. Sin embargo, la interacción del LPS con las mucosas respiratorias pulmonares promueve la inflamación y el desarrollo del asma. Particularmente, ha sido bien identificada la interacción entre el alergeno mayor Der p 2 o Der f 2 y el LPS, amplificando la respuesta inflamatoria local, mediante mecanismos de la inmunidad innata, activando el receptor TLR4 y la vía Th17. Dilucidar el papel del LPS en los extractos alergénicos pudiera ser importante para lograr una mejor comprensión de los mecanismos de acción de la inmunoterapia alergeno específica. Resulta también intrigante que en contraste con la amplia alergenicidad de las proteínas propias del ácaro, ninguna de las proteínas bacterianas mostró actividad de unión de IgE.

En conclusión, este estudio significa un avance importante en la caracterización de los alergenos de ácaros, con la aplicación de las modernas herramientas biotecnológicas, y posiblemente en la comprensión integral de la etiología de la enfermedad alérgica respiratoria. Sus resultados son de evidente utilidad en el desarrollo futuro de medios de diagnósticos y vacunas terapéuticas.

Referencias


[1] Furumizo RT and Wharton GM (1975) A case of postimaginal moult in the American house dust mite Dermatophagoides farinae Hughes 1961 (Acari: Proglyphidae). Acarologia, 17, 730-733.

[2] Valerio CR, Murray P,  Arlian LG, Slater JE. Bacterial 16S ribosomal DNA in house dust mite cultures J Allergy Clin Immunol 2005;116(6):1296-1300

Por DrC Alexis Labrada

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abr 09 2015

Continúa la expansión de la inmunoterapia con VALERGEN en Cuba

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El consumo de vacunas terapéuticas VALERGEN se incrementó en 2014 a 33 733 bulbos que equivalen a cerca de 17 000 tratamientos de inmunoterapia a pacientes alérgicos asmáticos. Desde su inclusión en el cuadro básico de medicamentos de Cuba en 2008, se han administrado un estimado de 70 000 tratamientos, cifra que representa cerca del 7% de los asmáticos del país. Las vacunas VALERGEN, desarrolladas y producidas por BIOCEN, se derivan de componentes alergénicos de tres especies de ácaros del polvo doméstico: Dermatophagoides pteronyssinus, Dermatophagoides siboney y Blomia tropicalis; estas dos últimas especies propias de países tropicales. La vía de administración por gotas sublinguales ha ganado en difusión y  en 2014 constituyó el 31% del total de tratamientos. Las ventajas de la vía sublingual se hacen evidentes atendiendo a una reducción considerable de la frecuencia de reacciones adversas y de su severidad. La vía sublingual puede ser administrada por el propio paciente en su hogar y requiere menos supervisión médica especializada. La inmunoterapia con alergenos es reconocida internacionalmente como un enfoque terapéutico capaz de reducir el consumo de medicamentos antialérgicos, elevar la calidad de vida del paciente asmático y prevenir el agravamiento de la enfermedad. En particular, el uso masivo en un sistema de salud pública y gratuita de la inmunoterapia con alergenos y sobre todo con especies tropicales es único en el mundo. Para 2015, el plan prevé elevar la producción y distribución de estos productos a algo más de 40 000 bulbos y continuar la extensión de esta modalidad de tratamiento etiológico en los pacientes asmáticos, contribuyendo así a controlar esta enfermedad crónica de alta prevalencia mundial.

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