Receptores Toll

Receptores Toll

• Los receptores Toll se describieron inicialmente en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster.

• Se estableció que estos receptores eran parte fundamental de la inmunidad innata de la mosca para su defensa en contra de infecciones bacterianas y micóticas

• Tagushi en 1996:

Describió el primer TLRs en humanos, al que denominó TIL y que corresponde a TLR1.

• Medzhitov identificó la segunda molécula en 1997:

La denominó hToll (actualmente TLR4) y demostró que inducía la activación de factor nuclear kappa beta (FNkB) y la cascada de síntesis de citocinas proinflamatorias.

• Reconocen al lipopolisacárido bacteriano (LPS) y otros patrones moleculares asociados a patógenos

PAMPs: Pathogen Associated Molecular Patterns.

RECEPTORES SEMEJANTES A TOLL

TLRs =TOLL LIKE RECEPTORS

•Los receptores Toll-like (TLRs) son moléculas que reconocen patógenos y activan la respuesta inmune innata.

•Hay crecientes evidencias de la asociación entre inflamación y la señalización mediada por receptores Toll.

• Se han descrito 10 TLRs en humanos, los cuales son proteínas transmembrana con un dominio extracelular rico en repeticiones de leucina (N-terminal), un dominio transmembrana y uno intracelular denominado TIR (C-terminal), el cual es similar al dominio intracelular del receptor de interleucina 1.

• TLR1 se expresa en monocitos, neutrófilos, células B y células asesinas naturales.

• TLR2 en monocitos, neutrófilos y células dendríticas.

• TLR3 en células dendríticas. • TLR4 en monocitos, neutrófilos, células

dendríticas y endoteliales.• TLR5 en monocitos y células dendríticas. • El resto de TLRs se expresan

fundamentalmente en monocitos y células dendríticas

RECEPTORES TOLL Y CÉLULAS CORRESPONDIENTES

Los TLRs se han especializado en el reconocimiento de diferentes PAMPs.

• TLR1-2: Peptidoglicanos de bacterias gram positivas.

• TLR3: Virus RNA.• TLR4: Lipopolisacárido de bacterias

gram negativas.• TLR5: Flagelina bacteriana.• TLR6-2: Lipopéptidos y

peptidoglicanos derivados de mycoplasma.

• TLR7: Componentes antivirales pequeños.

• TLR9: DNA bacteriano.

TLRs Y SUS PAMPs (activadores microbianos)

Pattern Recognition Receptors (PRR)Pattern Recognition Receptors (PRR)Receptores con especificidad Receptores con especificidad para estructura repetidas para estructura repetidas presentes en la superficie de los presentes en la superficie de los patógenos.patógenos.

La mannan-binding lectin (MBL) La mannan-binding lectin (MBL) es un ejemplo de PRR que inicia es un ejemplo de PRR que inicia la vía de la lectina del la vía de la lectina del complemento.complemento.

El reconocimiento de patógenos y El reconocimiento de patógenos y la discriminación como no-propio la discriminación como no-propio es debida a la presencia de es debida a la presencia de ciertos azúcares y a un patrón de ciertos azúcares y a un patrón de espaciamiento entre esos espaciamiento entre esos azúcares que sólo está presente azúcares que sólo está presente en microorganismos y no en las en microorganismos y no en las células normalescélulas normales

Adaptadores de señal que generan respuestas en los receptores TLR

• Cada receptor TLR tiene una parte llamada TIR (Toll/IL-1 Receptor/resistance), que es una antigua proteína asociada con la modulación de la resistencia del receptor activado cuando las moléculas de IL-1 están presentes en el medio

• Existen 5 proteínas intracitoplasmáticas que transmiten las señales de activación desde los receptores TLR hacia el interior de la célula. Éstas son:

1. MyD882. MAL (o Tirap)3. TRIF (o Ticam-1)4. MyD88-4 (TIRP o TRAM)5. MyD88-5

Estructura de los adaptadores intracitoplasmáticos

1. MyD88:

2. MAL (Tirap):

3. TRIF (Ticam-1):

PFAM : TIRDominiomuerto

PFAM : TIR

PFAM : TIR

ESTRUCTURA DE LOS ADAPTADORES

INTRACITOPLASMÁTICOS

MyD88-4 (TIRP/TRAM):

MyD88-5:PFAM : TIRSAMSAM

PFAM : TIR

Evolución e interacción de los adaptadores y TLRs

• La mayoría de estos sistemas evolucionó “de dentro hacia fuera”, es decir, un transductor como el TIR fue en primera instancia una proteína o enzima citoplasmática y su fijación a la superficie celular ocurriría luego

• La relación ligando/receptor TLR no permanece estática, sino que los receptores van cambiando genéticamente y buscando nuevas formas proteicas de unión a medida que los ligandos cambian o aumentan

• Los diversos tipos de TLRs pueden asociarse también entre sí para aumentar las posibilidades de encontrar más ligandos.Tal es el caso de las asociaciones características:MAL → TLR2 → TLR4 y TRIF → TLR3 → TLR4

• CD14 es una proteína glicosilfosfatidilinositol

• Se une a la membrana celular sin tener dominio intracelular.

• Se expresa en monocitos, macrófagos y polimorfonucleares.

RECEPTOR CD14CARACTERISTICAS

•Los receptores CD14 son fundamentales para el reconocimiento de lipopolisacáridos, pero al no tener dominio intracelular tienen que interactuar con un receptor que lo tenga para poder enviar información transmembrana.

• De esta manera CD14 se une a TLR2 y TLR4 formando los complejos: CD14-TLR2+TIR CD14-TLR4+TIR que son de gran importancia en la inmunidad innata y en la generación de respuesta inflamatoria.

RECEPTORES TOLL (TLRs) Y SEPSIS

TOLLCD14

PAMPs

TIR

Forma un complejo con la proteína adaptadora MyD88

TOLLIPIRAK

TRAF –6 TAK-1

TAB 1-2

FOSFORILAI – Kb

Libera a FNKb

FNKb se une a la región promotora de los genes de respuesta inflamatoria

C-Fos y C- JunSíntesis de citocinas

Mediadores proinflamatorios

RESPUESTA INFLAMATORIA SISTÉMICA

Representación esquemática de la inmunidad innata mediada por receptores

semejantes a TOLL en el humano

Mediación de la respuesta inflamatoria sistémicaLa interacción del receptor Toll con CD14 y sus

PAMPs , activa su dominio intracelular TIR, y forma un complejo con la proteína adaptadora MyD88 , el cual activa a Tollip y fosforila a IRAK.

TOLLCD14

PAMPsForma un complejo con la proteína adaptadora MyD88 TOLLIP

IRAKTRAF –6

TAK-1TAB 1-2

FOSFORILAI – Kb

Libera a FNKb

TIR

La fosforilación de IRAK recluta a TRAF-6 y a TAK-1 y a dos proteínas que la unen que son: TAB1-2 . El complejo activado TRAF-6/TAK-1/ TAB1-2 fosforila al inhibidor del factor nuclear kappa B (I-Kb), lo cual libera al FNKb de su inhibidor para que éste transloque al núcleo.

TOLLIPIRAK

TRAF –6 TAK-1

TAB 1-2

FOSFORILA

FNKb se une a la región promotora de los genes de respuesta inflamatoria

C-Fos y C- Jun

Síntesis de citocinas

Mediadores proinflamatorios

RESPUESTA INFLAMATORIA SISTÉMICA

I – KbLibera a FNKb

Se une a la región promotora de los genes de respuesta inflamatoria preferentemente c-Fos y c-Jun, lo cual inicia la síntesis de citocinas y otros mediadores proinflamatorios y las moléculas de adhesión endotelial .

C-Fos y C- Jun

Síntesis de citocinas

Mediadores proinflamatorios

RESPUESTA INFLAMATORIA SISTÉMICA

• IRAK fosforilado además de integrar el sistema de inmunidad innata, activa la apoptosis a través de FADD y caspasa 8, lo cual explica la estrecha relación que existe entre:

*Respuesta inflamatoria sistémica, *Control de la infección

*Muerte celular programada la cual tiene dos efectos:

IRAK FOSFORILADO Y LA APOPTOSIS

•Regular la actividad de células inflamatorias para evitar la progresión del daño tisular.

•En condiciones anormales induce a muerte celular generalizada.

Tanto en la mosca de la fruta como en el humano, es la activación de factores de transcripción que son fundamentales para la inducción de genes que regulan la síntesis de moléculas involucradas en el control de la infección.

VIA MOLECULAR FINAL DE LA INMUNIDAD INNATA

En Drosophila el factor de transcripción es el complejo Dif que activa a genes que sintetizan péptidos antibacterianos, su contraparte en el humano es el FNkB cuyo producto final es la síntesis de citocinas proinflamatorias y moléculas afines.

FACTOR NUCLEARKAPA BETA

FNKb

Heterodímero citosólico

p65

p50

I-kb

I-kb alfa

I-kb beta

I-kb gama

P105

Bel 3

Factor de transcripción en el humano

RECEPTORES TOLL (TLRs) Y SEPSISLa inmunidad innata en el humano es activada por un proceso infeccioso, induce a la síntesis de IL conocidas como citocinas, que es parte fundamental de la respuesta inflamatoria sistémica.

Esta síntesis química va a limitar el proceso infeccioso e iniciar la reparación tisular, pero al no ser controlada evoluciona a lesión tisular generalizada, alteración orgánica múltiple y eventos secundarios:

•Inflamación no contralada

•Coagulación intravascular

•Apoptosis

SUSCEPTIBILIDAD A SEPSISLa susceptibilidad a la sepsis y su

gravedad es variable entre especies y en el ser humano. Desde el punto de vista clínico se manifiesta por estados que van desde el choque fulminante con nula respuesta inmune a la infección, a diferentes patrones clínico inmunológico-inflamatorios..

Estos diferentes tipos de respuesta son secundarios a mutaciones genéticas que resultan en cambios en la expresión de TLRs y receptores afines.

Se caracteriza por tener disrupción del locus CD14 (CD14 -/-) y no expresar el receptor CD14, no desarrolla choque por la infusión de lipopolisacárido bacteriano o bacterias gram negativas.

A diferencia de ratones normales, después de la aplicación intraperitoneal de E. coli presentan bacteremia, colonización bacteriana y mortalidad.

El polimorfismo en la expresión de TLR2 se asocia a disminución en la respuesta a lipoproteínas bacterianas.

EL RATÓN KNOCKOUT

En una cepa especial de ratones de laboratorio, se indujo que este receptor no se exprese y que haya polimorfismo en su estructura, fundamentalmente en el dominio extracelular, lo cual modificó el reconocimiento de PAMPs con una amplia gama de respuestas al lipopolisacárido.

MUTACIONES DEL GEN DE TLR4

La inmunidad innata es la primera línea de defensa contra la infección y en la cual los receptores Toll son parte fundamental al reconocer las PAPMs. Al desregularse la Inmunidad innata, pierde su función protectora y evoluciona a un estado de síntesis no controlada de citocinas y otras moléculas proinflamatorias que se manifiesta clínicamente como sepsis y choque séptico. El polimorfismo genético de receptores Toll explica la diferente susceptibilidad y respuesta a la Infección.

RESUMEN CLÍNICO

(SARS)

LPS-LBP

TLR4

Flagelina

TLR5

Glicolípidosproteoglicanos mananos

TLR2

Productos tóxicos:Productos tóxicos:NO y péptidos

antimicrobianos

Mediadores pro-Mediadores pro-inflamatorios: inflamatorios:

Interleuquinas, Quimioquinas

Los miembros de la familia Toll reconocen diferentes motivos conservados en

patógenos

CD14

TLR9

Motivos CpG

TLRs (toll-like receptors)• Son receptores específicos que pertenecen al

sistema inmune innato• Se encuentran en: Células epiteliales del intestino Linfocitos que están entre las células epiteliales Células del mesénquima subepitelial macrófagos Células dendríticas • Reconocen ligandos secretados por las bacterias

comensales : lipopolisacáridos y ácidos lipoteicoicos

• Pueden funcionar mediante el reconocimiento continuo de bacterias comensales

• Su activación controla los genes y los procesos que promueven la homeostasis del epitelio intestinal confiriendo así un efecto protector a estas células e induciendo la reparación del tejido

Función de los receptores Toll-like (TLR) en la respuesta innata a bacterias

Los receptores Toll-like, como TLR-4, activan señales de Los receptores Toll-like, como TLR-4, activan señales de activación ante la presencia de LPS bacteriano. activación ante la presencia de LPS bacteriano.

Señalización en receptores Toll-like

Adaptador de proteínas

Quinasa aso. IL1R

Factor nuclear-Kappa B

Dominio TIR