Señalización por TLR y NLR en la infección por T. cruzi y Leishmania

1. Señalización por TLR y NLR
Fredy RS Gutiérrez M.D., M.Sc.,Ph.D.
Profesor Asociado
Facultad de Medicina
Universidad Antonio Nariño
Bogotá, Colombia
fredsalazar@uan.edu.co

2. Clasificación actual de los receptores de la
inmunidad innata (PRR)
• C-type lectins
• Toll-like receptors (TLR)
• Nucleotide-binding leucine-rich repeat-
containing receptors (NLRs)
• Retinoic acid inducible gene-I (RIG-I)-like
receptors (RLRs)
• Absent-in-melanoma (AIM)-like receptors
(ALRs)
Physiol Rev. 2015 Jan;95(1):149-78.

3. TLR1 es necesario para la defensa del hospedero
Cell, Vol. 86, 973–983, September 20, 1996,

4. TLR1 es necesario para la defensa del hospedero
Cell, Vol. 86, 973–983, September 20, 1996,

5. Los TLR detectan diferentes tipos de patógenos
Nature Education 3(9):85

6. Especificidad de ligandos
Annu. Rev. Immunol. 2006.24:353-389

7. Estructura típica de los TLR

8. Estructura típica de los TLR

9. Complejos moleculares forman los TLR
Annu. Rev. Immunol. 2006.24:353-389

10. Señalización via TLR

11. Señalización via TLR
O´Neill LA, Nature Reviews Immunology 13, 453–460 (2013)

12. La magnitud de la respuesta inmune innata determina el grado
de destrucción tisular y el desenlace funcional
Gutierrez FR et al, Expert Rev. Cardiovasc. Ther. 2014; 12(2), 187–200

13. La superficie de T. cruzi está recubierta por una
compleja capa de glicolípidos
Freire-de-Lima L et al Front. Immunol., 29 November 2012 |

14. Parasitismo celular
Gutierrez FR et al. Mem Inst Oswaldo Cruz 2009; 104,SI: 236-245

15. Respuesta efectora de Macrófagos a T. cruzi
Gutierrez FR et al. Mem Inst Oswaldo Cruz 2009; 104,SI: 236-245

16. Reconocimiento inmunológico de T. cruzi
TLR 2 y 9
Bafica A et al J Immunol 2006; 177:3515-3519

17. Reconocimiento inmunológico de T. cruzi
TLR 2 y 9
Bafica A et al J Immunol 2006; 177:3515-3519

18. Reconocimiento inmunológico de T. cruzi
Junqueira C et al Exp Rev Mol Med 2010 : 12; e29

19. Reconocimiento inmunológico de T. cruzi
Gutierrez FR, Ch,4 in: Control of Innate and Adaptive Immune Responses during Infectious Diseases. Springer, 2012

20. Receptores tipo “toll” (TLR)
• Detectan patrones moleculares asociados a
patógenos (PAMP) presentes en el medio
extracelular.
• Inducen expresión de genes de defensa.
• Pueden actuar en conjunto.

21. Existen microorganismos capaces de sobrevivir dentro
de los macrófagos
Sacks D, and Sher A, Nature Immunol 2002

22. ¿Cómo detectar el patógeno en el
medio intracelular?

23. Señalización via TLR

24. Nucleotide-binding leucine-rich repeat-
containing receptors (NLRs)
Physiol Rev. 2015 Jan;95(1):149-78.

25. Señalización por NLR
Physiol Rev. 2015 Jan;95(1):149-78.

26. Activación del complejo inflamosoma
Nature Rev Immunol 2013

27. Complejo Inflamosoma
Nature 2012

28. DiVirgilio F Pharmacol Rev 2013 65:872–905

29. El inflamosoma como segunda señal

31. Activación de inflamosoma por
diferentes cepas de Leishmania
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

32. L. amazonensis induce activación de caspasa 1
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

33. L. amazonensis viva induce producción de IL-1ββββ
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

34. Activación de caspasa 1 inducida por L. amazonensis
ASC-GFP
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

35. La activación de caspasa 1 inducida por L. amazonensis
depende de Nlrp3
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

36. La ausencia de Nlrp3 bloquea totalmente la activación
de caspasa 1 inducida por L. amazonensis
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

37. Parasitismo celular
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

38. Parasitismo celular
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

39. La activación de caspasa 1 es crucial en el
control del parasitismo intracelular
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

40. Catepsina, glibenclamida y eflujo de potasio modulan el
parasitismo de manera dependiente de Caspasa-1 (NLRP3)
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

41. El control del parasitismo depende de
IL-1R y de IL-1β
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013
Wt cells

42. El control del parásito depende de IFN- γγγγ e IL-1β
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013
Wt cells

43. La producción de NO es crucial para
controlar el parasitismo celular
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

44. La producción de NO depende de IL-1b e IFN-g
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

45. Impacto de la falta de activación de
caspasa 1 en el parasitismo in vivo
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

46. Caspasa 1 es requerido para controlar
el parasitismo in vivo
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

47. Señalización por IL-1ββββ
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

48. El efecto es el mismo en L. Brasiliensis, L.
infantum chagasi
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

49. …pero no en L. major
Lima-Junior DS et al. Nature Med 2013

51. NOD1 y NOD2 son necesarios para la
respuesta de macrófagos a T. cruzi
Silva GK, Gutierrez FR et al J Immunol 2010; 184: 1148-1152

53. Expresión in situ de genes relacionados con inflamosoma
en tejido cardiaco de ratones infectados con T. cruzi
Silva GK et al. J Immunology 2013

54. T. cruzi induce activación de inflamosoma
Silva GK et al. J Immunology 2013
heart

55. La ausencia de ASC conlleva a falta de
activación de caspasa 1
Silva GK et al. J Immunology 2013

56. La ausencia de ASC conlleva a falta de
activación de caspasa 1
Silva GK et al. J Immunology 2013

57. La ausencia de ASC conlleva a falta de control
del parasitismo celular
Silva GK et al. J Immunology 2013

58. Eflujo de potasio, generación de ROS y catepsina B
son necesarios para la activación de caspasa 1
Silva GK et al. J Immunology 2013

59. ASC es necesario para controlar el parasitismo
por T. cruzi in vivo
Silva GK et al. J Immunology 2013

60. Conclusiones
• T. cruzi y leishmania activan caspasa 1 de
manera dependiente de NLRP3
• La activación de caspasa 1 es escencial para
controlar el parasitismo a través de la
producción de NO

61. Activadores y efectos de inflamosomas
en el perfil de respuesta
Curr Op Immunol 2013

62. Señalización por NLR
Physiol Rev. 2015 Jan;95(1):149-78.

63. Subtipos de Inflamosomas
DiVirgilio F Pharmacol Rev 2013 65:872–905

64. Receptores de la inmunidad innata
Quintana-Murci L; Nature Reviews Immunology 2013

65. Djalma SL Junior
Diego L Costa
Vanessa Carregaro
Larissa D Cunha
Alexandre LN Silva
Tiago WP Mineo
Maria Bellio
Karina R Bortoluci
Marcos Rossi
Richard A Flavell
Marcelo T Bozza
Joao S Silva
Dario S. Zamboni
Grace K Silva
Renata S Costa
Tatiana N Silveira
Braulia C Caetano
Catarina V Horta
Paulo MM Guedes
Warrison A Andrade
Mariana de Niz
Ricardo T Gazzinelli
Dario S. Zamboni
Joao S Silva
Fernando Q. Cunha

67. Referencias
• Beck, G. & Habicht, G. S. Immunity and the invertebrates. Scientific American 275, 60–66 (1996).
• Blasius, A. L. & Beutler, B. Intracellular Toll-like receptors. Immunity 32: 305–315 (2010). doi: 10.1016/j.immuni.2010.03.012
• Cohen, P. Targeting protein kinases for the development of anti-inflammatory drugs. Current Opinion in Cell Biology 21, 317–324 (2009) doi: 10.1016/j.ceb.2009.01.015.
• Gill, R., Tsung, A. & Billiar, T. Linking oxidative stress to inflammation: Toll-like receptors. Free Radical Biology and Medicine 48, 1121–1132 (2010)
doi:10.1016/j.freeradbiomed.2010.01.006.
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(1988) doi:10.1016/0092-8674(88)90516-8.
• Hennessy, E. J., Parker, A. E. & O'Neill, A. J. Targeting of Toll-like receptors: Emerging therapeutics? Nature Reviews Drug Discovery 9, 293–307 (2010) doi: 10.1038/nrd3203.
• Huleatt, J. W. et al. Potent immunogenicity and efficacy of a universal influenza vaccine candidate comprising a recombinant fusion protein linking influenza M2e to the TLR5 ligand
flagellin. Vaccine 26, 201–214 (2008) doi:10.1016/j.vaccine.2007.10.062.
• Iwasaki, A. & Medzhitov, R. Regulation of adaptive immunity by the innate immune system. Science 327, 291–295 (2010) doi:10.1126/science.1183021.
• Janeway, C. A. Approaching the asymptote? Evolution and revolution in immunology. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology 54, 1–13 (1989).
• Jin, M. S. et al. Crystal structure of the TLR1-TLR2 heterodimer induced by binding of a tri-acylated lipopeptide. Cell 130, 1071–1082 (2007) doi:10.1016/cell.2007.09.008.
• Lemaitre, B. et al. The dorsoventral regulatory gene cassette spätzle/Toll/cactus controls the potent antifungal response in Drosophila adults. Cell 86, 973–983 (1996) doi:10.1016/S0092-
8674(00)80172-5.
• Leulier, F. & Lemaitre, B. Toll-like receptors — taking an evolutionary approach. Nature Reviews Genetics 9, 165–178 (2008) doi:10.1038/nrg2303.
• Liu, L. et al. Structural basis of Toll-like receptor 3 signaling with double stranded RNA. Science 320, 379–381 (2008) doi:10.1126/science.1155406.
• Medzhitov, R., Preston-Hurlburt, P. & Janeway, C. A. A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity. Nature388, 394–397 (1997).
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• Poltorak, A. et al. Defective LPS signaling in C3H/HeJ and C57BL/10ScCr mice: Mutations in Tlr4 gene. Science 282: 2085-
2088 (1998) doi: 10.1006/bcmd.1998.0201.
• Rock, F. L. et al. A family of human receptors structurally related to Drosophila Toll. Proceedings of the National Academy of Sciences 95, 588–593 (1998).
• Schaefer, L. Extracellular matrix molecules: Endogenous danger signals as new drug targets in kidney diseases. Current Opinion in Pharmacology 10, 185–190 (2009)
doi:10.1016/j.coph.2009.11.007.
• Stewart, C. R. et al. CD36 ligands promote sterile inflammation through assembly of a Toll-like receptor 4 and 6 heterodimer. Nature Immunology 11,155–161 (2010) doi:10.1038/ni.1836.
• Takeuchi, O. & Akira, S. Pattern recognition receptors and inflammation. Cell 140, 805–820 (2010) doi:10.1016/j.cell.2010.01.022.
• Yang, H. et al. 2010. A critical cysteine is required for HMGB1 binding to Toll-like receptor 4 and activation of macrophage cytokine release. Proceedings of the National Academy of
Sciences 107, 11942–11947 (2010) doi:10.1073/pnas.1003893107.
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19805629
• http://www.nature.com/scitable/topicpage/toll-like-receptors-sensors-that-detect-infection-14396559#
• http://www.nature.com/nri/focus/tlr/index_mf.html
• http://www.nature.com/nri/posters/tlr/nri1397.html
• http://www.nature.com/subjects/toll-like-receptors