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1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA CAPACIDAD PROLIFERATIVA DE LOS LINFOCITOS TCD4+ DE MEMORIA CENTRAL EN PACIENTES VIH+ Y CONTROLES VIH- TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE QUÍMICA FARMACÉUTICA BIÓLOGA PRESENTA TANIA ELIRE AGUILAR GARCÍA MÉXICO, D.F.2014 JURADO UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. 1. JURADO ASIGNADO: PRESIDENTE: Profesor: ENRIQUE ORTEGA SOTO VOCAL: Profesor: ROCÍO GABRIELA TIRADO MENDOZA SECRETARIO: Profesor: GUSTAVO OLVERA GARCÍA 1er. SUPLENTE: Profesor: MARIO ADÁN MORENO EUTIMIO 2° SUPLENTE: Profesor: GIBRÁN PÉREZ MONTESINOS SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA: INSITUTO NACIONAL DE ENFERMEDADES RESPIRATORIAS “ISMAEL COSÍO VILLEGAS” ASESOR DEL TEMA: GUSTAVO OLVERA GARCÍA SUPERVISOR TÉCNICO: HÉCTOR ENRIQUE ESPINOSA ARCINIEGA SUSTENTANTE: TANIA ELIRE AGUILAR GARCÍA 1. “LIFE IS LIKE A ROLLER COASTER, IT HAS ITS UPS AND DOWNS. BUT IT´S YOUR CHOICE TO SCREAM OR ENJOY THE RIDE” ANÓNIMO 1. AGRADECIMIENTOS • A LA UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO AL INSTITUTO NACIONAL DE ENFERMEDADES RESPIRATORIAS “ISMAEL COSÍO VILLEGAS” POR BRINDARME LAS INSTALACIONES Y EL EQUIPO NECESARIO PARA LA REALIZACIÓN DE ESTE TRABAJO. • AL M. EN C. GUSTAVO OLVERA GARCÍA, ASESOR DE TESIS, POR SUS ENSEÑANZAS Y CONTRIBUCIONES ACADÉMICAS. • AL DR. ENRIQUE ESPINOSA POR SU APOYO PROFESIONAL PARA LA REALIZACIÓN DE ESTA TESIS. • AL DR. SANTIAGO PÉREZ PATRIGEÓN POR SU TOTAL APOYO EN LA OBTENCIÓN DE PACIENTES Y SU DISPOSICIÓN PARA LA ASIGNACIÓN DE LA BECA PROBEI. 1. AGRADECIMIENTOS A TÍTULO PERSONAL A DIOS POR PERMITIRME CONOCER LA CIENCIA Y SUSTENTARME DÍA A DÍA. A LIDIA, POR SU TIEMPO, DEDICACIÓN Y AMOR EN CADA UNO DE LOS MOMENTOS DE MI VIDA. A RENATA, POR SU INCONDICIONAL APOYO, COMPAÑÍA Y OPTIMISMO ANTE CUALQUIER SITUACIÓN. A JAIME, POR SU APOYO ECONÓMICO Y POR LA AMBICIÓN QUE DEPOSITÓ EN MÍ PARA LOGRAR MIS METAS. A GABRIELA, MAFALDO Y EL RESTO DE MI FAMILIA POR DEPOSITAR SU CONFIANZA EN MÍ, POR EXIGIRME DÍA CON DÍA Y POR SER MUY IMPORTANTES PARA LA REALIZACIÓN DE MIS LOGROS. A MIS COMPAÑEROS DEL LABORATORIO: ALFREDO, RAFAEL, DANIELA Y DAMARIS POR AYUDARME A MEJORAR MI ASPECTO PROFESIONAL Y ACADÉMICO. A MIS AMIGOS: PAOLA, ANNIA, LIZETH, MARIEL, FANY, LORENA, BENJAMÍN, VÍCTOR, LUIS FERNANDO Y ENRIQUE POR ESTAR CONMIGO SIEMPRE EN LOS MOMENTOS QUE LOS NECESITO, POR COMPARTIR SU VIDA CONMIGO, POR SU TIEMPO, EL CUAL HA SIDO EXCEPCIONAL. 1. ÍNDICE ABREVIATURAS Y ACRÓNIMOS………………………………………….. 1 1 INTRODUCCIÓN………………………………………………………… 2 2 MARCO TEÓRICO………………………………………………………. 3 2.1 GENERALIDADES DEL VIH 2.2 CICLO DE REPLICACIÓN VIRAL 2.3 EVOLUCIÓN CLÍNICA DE LA INFECCIÓN POR VIH 2.4 RESPUESTA INMUNE ANTE EL VIH 2.5 LINFOCITOS T CD4+ 2.6 LINFOCITOPENIA CD4+ 2.7 ACTIVACIÓN INMUNE CRÓNICA DURANTE LA INFECCIÓN POR VIH.. 3 HIPÓTESIS Y JUSTIFICACIÓN…………………………………………… 17 4 OBJETIVOS…………………………………………………………….. 17 3.1 OBJETIVO GENERAL 3.2 OBJETIVOS PARTICULARES 5 METODOLOGÍA………………………………………………………….. 18 5.1 SUJETOS DE ESTUDIO 5.2 SEPARACIÓN DE PBMC´S 5.3 PURIFICACIÓN DE LINFOCITOS TCD4+ DE MEMORIA CENTRAL. 5.4 TINCIONES MULTIPARAMÉTRICAS. 5.5 COMPENSACIÓN 5.6 INMUNOFENOTIPIFICACIÓN EX VIVO 5.7ACTIVACIÓN DE CÉLULAS T CD4+ DE MEMORIA CENTRAL. 5.8 INCORPORACIÓN DE UN ANÁLOGO DE TIMIDINA (EDU) 5.9 ANÁLISIS DE PROLIFERACIÓN (POST-ESTIMULACIÓN IN VITRO) 5.10 ANÁLISIS DE DATOS CITOMÉTRICOS 5.11 ANÁLISIS ESTADÍSTICO 6. RESULTADOS……………………………………………………………… 23 6.1 ESTRATEGIAS DE ANÁLISIS 6.1.1 EVALUACIÓN DE LA PUREZA DE LT CM Y EXPRESIÓN DE CD38 1. 6.1.2 EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD, PROLIFERACIÓN Y DIFERENCIACIÓN DE LOS LT CM 6.2 LINFOCITOS T CD4+ EN LA INFECCIÓN POR VIH 6.2.1 LINFOCITOPENIA CD4+ 6.3 CARGA VIRAL, CUENTA DE CÉLULAS T CD4+ Y ACTIVACIÓN INMUNE. 6.4 VIABILIDAD, PROLIFERACIÓN Y DIFERENCIACIÓN DE LT CM 6.5 PORCENTAJE DE LINFOCITOS T CD4+ Y CAPACIDAD PROLIFERATIVA 6.6 EXPRESIÓN DE CD38 Y SU EFECTO EN LA VIABILIDAD Y PROLIFERACIÓN DE LT CM. 7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS………………………………………….. 37 8. CONCLUSIONES………………………………………………………. 42 9. REFERENCIAS………………………………………………………… 43 1 2. ABREVIATURAS Y ACRÓNIMOS ADN: Ácido desoxirribonucleico APC: Aloficocianina APC-Cy7: Aloficocianina- R- cianina 7 ARN: Ácido ribonucleico ARNm: Ácido ribonucleico mensajero cDCs: Células dendríticas convencionales CV: Carga viral. Copias de ARN de VIH/mL de sangre HAART: Terapia Antirretroviral altamente activa IFN: Interferón Linfocito T CD4+ de memoria central (LTCM): Célula T con fenotipo CD4+CD45RA- CCR7+ Linfocito TCD4+ de memoria efectora (LT EM): Célula T con fenotipo CD4+CD45RA- CCR7 MHC: Complejo principal de histocompatibilidad PBMC: Células mononucleares de sangre periférica PBS: Amortiguador salino-fosfato pDCs: Células dendríticas plasmacitoides PD1: Proteína de muerte celular programada tipo 1 PE: Ficoeritrina PerCP Cy 5.5: Proteína clorofil peridina- R- cianina 5.5 sida: Síndrome de inmunodeficiencia adquirida SIV: Virus de la inmunodeficiencia en simios SRA: Síndrome retroviral agudo TCR: Receptor de la célula T TNF: Factor de necrosis tumoral VIH: Virus de la inmunodeficiencia humana 2 2. 1. INTRODUCCIÓN El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) es el agente etiológico del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (sida) que es la manifestación final de la pérdida progresiva de células T CD4+ que ocurre durante la infección. El mecanismo por el cual,en individuos infectados, ocurre la muerte de células TCD4+ no se conoce plenamente(1). Uno de los posibles mecanismos involucrados en el desarrollo de la patogénesis de la infección es la pérdida de la capacidad proliferativa de los linfocitos TCD4+. Desde el inicio de la infección por VIH ocurre una disminución en ambas subpoblaciones de memoria de linfocitos T CD4+ (linfocitos T de memoria central y linfocitos T de memoria efectora), no obstante, la disminución más drástica ocurre en los linfocitos T de memoria efectora (LT EM) que puede ser mayor al 95%(2). Los linfocitos T CD4+ de memoria central (LT CM) tienen la capacidad de restablecer su población, además de diferenciarse y dar lugar a linfocitos TCD4+ de memoria efectora (3). Hay suficiente evidencia que muestra que los LT CM, mediante su expansión y diferenciación, mantienen un mínimo de LT EM en los tejidos periféricos que son capaces de preservar el estado asintomático de la infección por VIH, limitando las infecciones oportunistas(4,5). Durante la infección por VIH es posible que factores como la activación crónica limiten la capacidad de los LT CM para reabastecer la población de LT EM. Hasta el momento no se sabe si la pérdida del pool de LT EM está influenciada por la disminución en la capacidad de proliferación y diferenciación de los LT CM a LTEM o si se debe a la pérdida de autorenovación de los LT CM En este trabajo se estudiaron a los LT CM de pacientes infectados con VIH y controles VIH-. Se aislaron células mononucleares de sangre periférica (PBMC´s) por gradiente deFicoll, se purificaron LT CM y se activaron en presencia de un análogo de timidina. Posteriormente se realizaron tinciones para citometría de flujo para evaluar la a viabilidad, proliferación y diferenciación celular. 3 2. Se encontró que la capacidad proliferativa de los LT CM de personas VIH+ no está disminuida, no correlaciona con la expresión de CD38 y es proporcional a la viabilidad. Además, bajo las condiciones de cultivo y estimulación usadas, se encontró que la capacidad de diferenciación de LT CM a LT EM de los pacientes VIH+ no está alterada. 2. MARCO TEÓRICO 2.1 Generalidades del VIH La infección por el virus de inmunodeficiencia humana (VIH) es considerada como unapandemia y por ende un problema de salud pública mundial. Alrededor de 35 millones depersonas están infectadas con este virus (Fig. 1) (6). Fig. 1 Prevalencia del VIH a nivel mundial en el 2013. Figura tomada del Boletín ONUSIDA. Situación de la epidemia de sida, 2013. En el último año se reportaron 2.3 millones denuevas infecciones, lo que corresponde a un decremento del 33% en comparación con las nuevas infecciones reportadas en el 2001. Almismo tiempo el número de muertes por SIDA disminuyó de 2.3 a 1.6 millones(6). Se estima que en México viven actualmente más de 225 mil personas con VIH(7). 4 2. El VIH es un miembro del género Lentivirus de la familia Retroviridae. Su genoma se transcribe de RNA a DNA dentro de la célula a través de la enzima viral transcriptasa reversa(8). Existen dos tipos de VIH que se distinguen genética y antigénicamente: el VIH-1 y el VIH-2. Dentro del VIH-1 existen tres grupos:1)mayor (M) con los subtipos A, B, C, D, F, G, H, J, K, y formas recombinantes circulantes (CRF), como CRFAE referido como el subtipo E; 2) aislados (O) y 3) nuevo (N); en el caso del VIH-2 existen los subtipos A, B, C, D, E y F(9). A nivel mundial las infecciones más frecuentes se dan por elVIH-1 subtipo C (∼50%, África y Asia) seguido por un CRFAG (∼25% África) y B (∼12%, América del norte y Europa) (9). El blanco principal de la infección del VIH son las células que expresan en la superficie la molécula CD4 presente principalmente en los linfocitos T CD4+ y sus precursores, pero también en monocitos, macrófagos, células dendríticas y células de la microglía en el sistema nervioso central. (10) Este linfotropismo provoca una profunda inmunosupresión en el hospedador, debido tanto a la destrucción de linfocitos T CD4 como a distintos mecanismos de interferencia en el sistema inmunitario. Como consecuencia se produce la infección por organismos oportunistas, el desarrollo de tumores y la afectación neurológica, eventos que definen el sida(11). 2.2 Ciclo de replicación viral Entrada del VIH a la célula La entrada del VIH en la célula se produce mediante la interacción secuencial con dos receptores, CD4 y los receptores de quimiocinas CCR5 o CXCR4. La interacción inicial se produce entre gp120 y CD4 e induce una serie de cambios conformacionales que exponen el dominio V3 y regiones adyacentes que forman el dominio de unión de la gp120 a los receptores de quimiocina(12). Esta segunda interacción induce nuevos cambios en la estructura de la gp41 que expone en la región N-terminal un dominio altamente hidrofóbico que se ancla en la membrana 5 2. plasmática. Durante este proceso de cierre o plegamiento la membrana plasmática y viral se aproximan y fusionan (11). Decapsidación, retrotranscripción e integración viral Una vez fusionadas las membranas viral y celular se produce la internalización de la nucleocápside y la decapsidación del genoma vírico. En este proceso, las proteínas de la cápside se desensamblan y liberan el genoma viral(11). El proceso de síntesis de ADN a partir del ARN viral es realizado por el complejo enzimático de la transcriptasa inversa. Sin embargo, en un linfocito en reposo la retrotranscipción se produce de forma incompleta y es necesario activar la célula infectada para que finalice.Si la activación no se produce el ARN y el ADN incompletamente retrotranscritos son degradados por las nucleasas celulares entre 3 -15 días (13). El ADN proviral una vez sintetizado se acopla a una serie de factores celulares y virales formando el complejo de preintegración. Este complejo es transportado al núcleo en donde se integra en el genoma de la célula huésped y constituye la forma proviral del VIH. El ADN integrado representa el 10% del ADN viral existente en linfocitos circulantes y constituye un reservorio aunque no ocurra una activación adecuada como se mencionó anteriormente.(14). Reactivación y replicación viral Después de que el ADN viral se intregra al ADN de la célula huésped, el VIH puede permanecer latente, replicarse de forma controlada o experimentar una replicación masiva e iniciar un efecto citopático en la célula infectada(11). El principal factor que interviene en el paso de la fase de la latencia viral a la de reactivación es NF -κB.NF-κB es una familia de proteínas que regulan la expresión de múltiples genes celulares que participan en los procesos de activación celulardel sistema inmune. Este factor no existe en forma activa en los linfocitos CD4+ en estado de reposo y es inducido en el curso de los procesos de activación inmunológica, lo que explica que la replicación está estrechamente relacionada con el estado de activación de los linfocitos infectados(14). 6 2. Elongación y síntesis de ARN y proteínas Una vez iniciada la síntesis del ARN viral, la expresión de la proteína viral Tat aumenta la tasa de transcripción del genoma del VIH y permite la elongación completa del ARN viral(11). El ARN del VIH se sintetiza en forma de un único transcrito que debe ser transportado al citosol y procesado en ARNm de distintos tamaños. Elprocesamiento y transporte del ARN viral son regulados por la proteína viral Rev. Rev también participa en el acoplamiento de los distintos ARNm a la maquinaria de los ribosomas que sintetizará las proteínas virales. Una vez sintetizadas, las proteínas virales deben ser procesadas antes de ensamblarse en las partículas virales maduras. En ese proceso participan proteínas del virus como Vif, Vpu y la proteasa viral. La maduración final y el ensamblaje correcto de las proteínas virales se produce durante el proceso de gemación de los viriones, éstos son liberados al espacio extracelular gracias al bloqueo de una proteína de membrana, la teterina, que actúa como un secuestrador de viriones de la membrana celular. La proteína Vpu disminuye la expresión de los niveles de teterina en la superficie celular lo que permite la liberación de los viriones al medio extracelular(14). Figura 2. Genoma del VIH-1. Se muestran los nueve marcos de lectura abierta – Gag, Env, Pol, Tat, Rev, Vpu, Vif, Vpr y Nef-. Figura tomada de L. Robinson, Nature Revews Inmunology, 2002(15) 7 2. 2.3 Evolución clínica de la infección por VIH En la actualidad la vía de transmisión más común en todo el mundo es a través de las relaciones sexuales(16). El uso de agujas contaminadas para la administración de drogas intravenosas, el empleo de sangre o sus derivados con fines terapéuticos, y la transmisión durante el nacimiento o lactancia también son medios frecuentes de infección por VIH(16). La infección inicial se produce frecuentemente por la exposición a sangre,semen, líquido vaginal y la leche materna de un individuo infectado. El VIH se encuentra como partículas virales libres y en células infectadas. (17),(18) De dos a ocho semanas después de la infección el80% de los individuos experimentan fiebre alta en picos, odinofagia, cefaleas y ganglios linfáticos agrandados,esto se conoce como síndrome retroviral agudo (SRA) cuyos síntomas suelen remitir espontáneamente de una a cuatro semanas(16). Durante la fase aguda hay una explosión de la replicación viral, en especial en las células T CD4+ del intestino y una disminución en las células T CD4+ circulantes(19). En este momento la mayoría de los individuos también muestra una respuesta intensa de células T CD8+ específicas para VIH que destruyen a las células infectadas, seguida por la producción de anticuerpos específicos contra VIH (seroconversión). Se considera que las células T CD8+ son importantes para el control primario de la viremia ya que la respuesta específica disminuye la carga viral plasmática. En esta fase el número de células T CD4+ se recuperan, pero los niveles se mantienen por debajo de losnúmeros iniciales(20) (Fig. 2). Tras la infección primaria sigue un período de latencia clínica (síntomas escasos o nulos), durante el cual el VIH continúa su replicación mientras que las células T CD4+ disminuyen gradualmente en su función y su número(21). Diversos mecanismos tratan de explicar la depleción de las células T CD4+ durante la infección por VIH entre ellos se encuentran: los efectos citopáticos directos del virus sobre sus células T huéspedes(11),además las células infectadas presentan una mayor susceptibilidad a la inducción de la apoptosis(22) y existe la eliminación de las células T CD4+ infectadas a través de las células TCD8+ que reconocen los péptidos virales desplegados por las moléculas de 8 2. clase I del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC); además de otros mecanismos indirectos que se mencionan más adelante. El período asintomático dura entre 2 y 15 años en ausencia de terapia antirretroviral(16). Finalmente, una vez que el recuento de células T CD4+ en sangre disminuye a menos de 250 células/microlitro comienzan a aparecer infecciones oportunistas y se considera que el individuo padece sida (16)(20) (Fig. 3). Fig. 3Avance de la infección por VIH. Durante la fase aguda de la infección ocurre un decremento de las células TCD4+ que coincide con un incremento en la replicación viral. Después de unas semanas de la infección se establece la respuesta inmune antiviral mediada por LT CD8+ y se estabiliza la población de células T CD4+ en circulación periférica aunque permanece debajo de los niveles normales, lo que determina el inicio de la fase crónica de la enfermedad. Durante la fase crónica de infección existe una activación inmune persistente además de un aumento de citocinas proinflamatorias.Finalmente cuando la cuenta de LT CD4+ en sangre es menor a 250 células/ µL comienza la fase de sida, 9 2. caracterizada por la aparición de enfermedades oportunistas. Figura modificada de Goulder & Watkins, Nature Revews Inmunology, 2004(23). 2.4 Respuesta inmune ante el VIH MUCOSAS Y CÉLULAS DENDRÍTICAS Las células dendríticas (DCs) pueden ser clasificadas en dos clases: las DCs clásicas o convencionales (cDCs) y las DCs plasmacitoides (pDCs). El progenitor común de DCs (CDP) da origen a todos los subconjuntos de DCs que han sido identificados en la médula ósea.(24) Las cDCs se caracterizan por la expresión de CD11c y las pDCs se caracterizan por la expresión de CD123. Las cDCs se pueden clasificar en dos tipos de subpoblaciones diferentes, las CD1a+ y las CD14+. Las CD1a+ conocidas como células de Langerhans tienen en el citoplasma los gránulos de Birbeck y la langerina, y se localizan exclusivamente en la epidermis. Las células que son CD14+ se diferencian hacia mDC que carecen de los gránulos de Birbeck y de langerina, se localizan en la dermis, la submucosa y el tejido conectivo. Por otro lado las células dendríticas plasmacitoides(pDCs) se encuentran en circulación sanguínea y en órganos linfoides secundarios. (25) LasDCs juegan un papel muy importante en el reconocimiento, procesamiento y presentación de agentes externos.Las DCs forman una red con el epitelio escamoso, así como con aquellos epitelios que recubren la vagina, ectocervix y el prepucio. Las DCs extienden sus dendritas más arriba de la superficie epitelial (26).El VIH puede infectar a las DCs no sólo utilizando a CD4 y CCR5, también puede hacerlo a través de los receptores de lectina tipo C, como la langerina. De esta manera es pausible asumir que las DCs son los primeros tipos de leucocitos que con mayor frecuencia se encuentran con el VIH en las mucosas (24). En el ectocérvix y la vagina las capas epiteliales exteriores no contienen uniones estrechas entre las células y esto podría facilitar laentrada del VIH. Por el contrario, las células epiteliales columnares endocervicales se unen por uniones estrechas impermeables, en este caso y el VIH puede traspasar las células del epitelio columnar por transcitosis, un proceso en donde los viriones son 10 2. absorbidos en el lado luminal de la célula epitelial a través de una vesícula,la vesícula es después transportada al lado basal de la célula donde su contenido se libera al espacio extracelular del estroma(26). Las células de Langerhans tienen la capacidad de endocitar viriones HIV eficientemente y los transportan hacia células T CD4+ sin ser productivamente infectadas(27). Aproximadamente 10 días después del inicio de la infección elVIH y/o células infectadas llegan a los nódulos linfáticos locales en donde la infección se amplifica por infecciones productivas e inicia la diseminación sistémica. En este punto las DCs en los nódulos linfáticos empiezan a presentar los antígenos procesados a células Te inicia la respuesta inmune adaptativa hacia la infección(26). Las mDCs son responsables de iniciar la respuesta inmune adaptativa contra el VIH.En el nódulo linfático las mDCs activan a las células natural killer (NK) a través de la secreción de interleucina (IL) 12, IL-15 e IL-18.(26) Estas funciones de las mDCs están alteradas durante la infección por VIH posiblemente como una consecuencia directa de las interacciones de estas células con el virus o como resultado de mecanismos indirectos como la producción de IL-10 por los monocitos durante la infección. Esta disfunción podría contribuir a establecer una respuesta inmune adaptativa poco eficaz y a la activación inadecuada de las NK(28). Las pDCs son mediadoras de la respuesta inmune innata. Las pDCs activadas por HIV producen interferones tipo I que además de inhibir la replicación viral contribuyen a la proliferación no específica de células TCD8+. Además las pDCs producen quimiocinas que atraen a células T lo que facilita la diseminación viral, ya que actúan como una fuente proveedora de nuevas células T CD4+ que pueden ser infectadas por el VIH(26). Las pDCs expuestas a VIH también regulan positivamente al ligando inductor de apoptosis mediado por TNF (TRIAL) que conduce a la apoptosis de células. Finalmente las pDCs expuestas al VIH favorecen la producción de IL-10 por las células T reguladoras (Treg) lo que altera la función de las mDCs, como se mencionó anteriormente,y producen una alteración en la respuesta inmune adaptativa (29). 11 2. CÉLULAS B A pesar de que el VIH no se replica en las células B, la presencia de virus en su superficie puede mediar el paso del virus a las células diana, como se ha propuesto en DCs(26). La presencia de altos niveles de factores pro-inflamatorios que aparecen poco después de que se establece la infección conducen a una rápida desregulación de las células B en diversos tejidos, comenzando en los tejidos de la mucosa intestinal seguido por otros tejidos linfoides secundarios conforme se disemina el virus. Estas alteraciones en las células B probablemente contribuyena la linfocitopenia de células T CD4+, a una falta de maduración en células B y a un decremento en la respuesta al antígeno.(30). En la infección temprana por VIH la mucosa intestinal sufre numerosos cambios que causan la activación policlonal de células B y una pérdida de centros germinales, que se asocian con el aumento de la lisis folicular y la apoptosis de células B(26). En la fase crónica de infección por VIH cuando los pacientes son clínicamente asintomáticos, se observa hiperplasia folicular en los ganglios linfáticos secundarios y estos cambios reflejan un aumento de la activación y diferenciación de centros germinales de células B(26),26). En la fase tardía de la infección por el VIH, cuando los pacientes se vuelven sintomáticos, los tejidos linfoides secundarios se vuelven fibróticos con un incremento en la deposición de colágeno. Estos cambios están asociados con la pérdida de homeostasis y a los efectos de activación inmune en las células B, que culmina con una pérdida generalizada de la función inmune(26),26). CÉLULAS T Toma alrededor de 30 días antes de que las células T CD8+ comiencen a reducir significativamente la replicación viral por los efectos citolíticos directos de perforina y granzima sobre las célulasinfectadasy a través de efectos indirectos de citocinas y otros factores(31) 12 2. Al mismo tiempo el VIH al tener una tasa de mutación elevada selecciona las mutaciones convenientes para evadir la respuesta mediada reconocidos por las células T CD8+, en particular aquellos presentes en el virus fundador(26).Los cambios de epítopo son rápidamente optimizados y ocurren por tres mecanismos: mutaciones que afectan la unión de HLA, mutaciones que afectan el reconocimiento a través de TCR y mutaciones que afectan el procesamiento del epítopo(26).Una vez que se establece un equilibrio entre la respuesta adaptativa de las células T y la capacidad del VIH de evadir el sistema inmune , se establece el “set point”, es decir la carga viral se estabiliza después del período de la fase aguda (32). El tipo de HLA del individuo infectado es importante en la determinación de los epítopos inmunodominantes de células T CD8 +. Pacientes con tipos de HLA asociados con el reconocimiento de células T CD8+ de las regiones más conservadas del VIH (tales como HLA-B27 + y HLA-B57 +), logran controlar la replicación viral, mantienen niveles normales de células T CD4+ y no presentan manifestaciones clínicas de la enfermedad en ausencia de tratamiento antirretroviral.(26),29) La disfunción inmune más pronunciada en la enfermedad del VIH es la de las células T CD4 +. Debido a la disminución de estas células, las funciones de las células T cooperadorasse comprometen cada vez más durante el curso de la infección. La ineficiencia relativa de la respuesta de las células T CD8 + en contra de las mutantes que escapan comparada con la respuesta inicial hacia el virus fundador puede ser una consecuencia de la disfunción en las células T cooperadoras(26). Con el tiempo las células T CD8+ también se agotan debido a la exposición persistente del antígeno y a la activación constante(26). Algunas moléculas reguladoras de la activación inmune se sobreexpresan durante la infección por VIH, como la proteína de muerte celular programada 1 (PD1), y podrían explicar los fenómenos de agotamiento que se observan en la infección. 13 2. 2.5 Linfocitos T CD4+ De acuerdo con su grado de diferenciación periférica, los linfocitos T han sido clasificados en linfocitos T naive (vírgenes), los cuales no han sido previamente expuestos a su antígeno específico.Después de su estimulación, los linfocitos T naive proliferan para generar linfocitos T efectores de vida corta con la capacidad de sintetizar citocinas que ejercen su actividad efectora en sitios periféricos, y linfocitos T de memoria. (34) La expresión de CCR7, un receptor de quimiocina que controla la permanencia en órganos linfoides secundarios, divide a los linfocitos T de memoria en dos tipos: 1) linfocitos T de memoria central (LT CM), células de vida larga que recirculan preferencialmente por órganos linfoides secundarios y con una gran capacidad de generar una respuesta inmune secundaria por proliferación y diferenciación a linfocitos T efectores; se caracterizan por expresar en su membrana CD45RO y CCR7 (receptor de CCL21 y CCL19) entre otras. 2) linfocitos T de memoria efectora (LT EM) que se encuentran principalmente en tejidos periféricos, pierden la expresión de CCR7 y de moléculas coestimuladoras como CD28, tienen gran capacidad de generar una respuesta inmune secundaria ejerciendo directa e inmediatamente su actividad efectora y son en gran medida responsables del control de las infecciones. (3) (Fig. 3) Fig. 4 Clasificación de los linfocitos TCD4+. LT naive (CD45RA+ CCR7+), LT CM (CD45RA- CCR7+) y LT EM (CD45RA- CCR7-). Linfocitos T naive Estimulación (antígeno específico) LT memoria LT efectores LT CM LT EM Auto- renovación 14 2. 2.6 Linfocitopenia CD4 La disminución de LT CD4+ representa el marcador más importante de la infección por el VIH y no es debido únicamente a una destrucción de células infectadas por el virus, sino que participan además distintos mecanismos indirectos(11). Mecanismos de disminución de linfocitos T CD4+ Aunque existe un componente de secuestro de LT CD4+ en los órganos linfoides secundarios que no representa un daño inmunológico de la infección sino un respuesta normal del sistema que se localiza preferentemente donde el virus se acumula (11), este reclutamiento de un pequeño número de células no explica la linfopenia, dado que la mayor concentración de partículas virales ocurre en sitios efectores. La destrucción de linfocitos T CD4+ directamente a consecuencia de la fase lítica del VIH se produce de manera preferente en linfocitos T activados, que son especialmente susceptibles a la infección y replicación viral debido a las siguientes características: presentan altos niveles del correceptor CCR5 en la superficie, disponen de niveles elevados de nucleótidos y ATP que permiten la retrotranscripción completa del genoma viral y su transporte al núcleo y tienen activados los factores de transcripción que el VIH necesita para su replicación(11). Los linfocitos CD4+ infectados se vuelven blancos de los linfocitos citotóxicos al expresar péptidos virales en sus moléculas HLA de clase I. La pérdida de LT CD4+ infectados ha sido asociada a apoptosis, que incluye la maduración y ejecución de la caspasa 3, que conlleva a una muerte celular sin inflamación, fragmentación del DNA y permeabilización de la membrana(31,1)Sin embargo, la muerte de las células no infectadas productivamente ha sido asociada a la activación de la caspasa 1 que produce una forma de muerte celular altamente inflamatoria significativa, en donde se libera el contenido citoplasmático incluyendo citocinas inflamatorias, al espacio extracelular llamada piroptosis (1). Debido a que se ha demostrado de menos del 1% de los linfocitos T CD4+ están infectados por el VIH a lo largo de la infección, la disminución de estas células se 15 2. ha asociado a mecanismos indirectos(36). Uno de estos mecanismos indirectos inducidos por el VIH y que conducen a la linfocitopenia de CD4 es la activación inmune crónica que afecta de manera inespecífica a los linfocitos T CD4+(37). 2.7 Activación inmune crónica durante la infección por VIH La activación inmune crónica es un rasgo característico de la enfermedad progresiva por VIH. Es caracterizada por una activación masiva y crónica de células T CD4+ infectadas con VIH y células T CD8+ específicas al virus, además de otras estirpes celulares incluyendo células B, NK, pDCs y monocitos(38). También existe una activación policlonalde células B(39), un aumento en el recambio de células T(40), un aumento en la frecuencia de células T con fenotipo activado(41) y un aumento en los niveles de citocinas proinflamatorias y quimiocinas(42). Esto ha llevado a sugerir que el daño a los componentes inmunes de la superficie de la mucosa gastrointestinal, junto con los daños en el microambiente del epitelio intestinal activan de manera general al sistema inmune durante la fase crónica de la infección por el VIH, a través del aumento de la translocación de productos microbianos a la superficie luminal. De hecho, el fenómeno de la translocación microbiana, definida como la translocación de los microbios y/o productos microbianos, se produce después de un daño en el tracto gastrointestinal. El tracto gastrointestinal es la fuente principal de dichos productos microbianos debido a su carga bacteriana masiva en comparación con otros sitios anatómicos. (43) Las primeras descripciones de la activación inmune crónica asociada al VIH se basaron en observaciones clínicas y análisis de muestras de sangre tomadas de individuos infectados con VIH de manera crónica. Estos análisis revelaron niveles aumentados de los marcadores de activación (HLA-DR, CD38) y de proliferación (Ki 67) en células T CD4+ y CD8+(38). El incremento en linfocitos T CD8+ HLA- DR+ CD38+ se encuentra asociado con un decremento en las cuentas de células T CD4+ y el desarrollo de sida. (38). La expresión de CD38 en células T CD4+ de memoria central se ha asociado a un incremento en la producción de IFN-γ, yen una disminución en la producción de IL-2 y a una menor expresión de 16 2. CD154(44),(45), Esto podría limitar la co-estimulación, la proliferación y la supervivencia de las células T CD4+ de memoria y podría contribuir a una falta de control de infecciones oportunistas en pacientes VIH+. La activación inmune crónica también puede dar origen a una senescencia proliferativa a nivel de las células T de memoria central(5).y a una expansión de células T efectoras que se encuentra acompañada por la producción de citocinas pro-inflamatorias y pro-apoptóticas que cierran el círculo vicioso de mantenimiento de un estado de activación inmune generalizada asociada a la infección por VIH alterando así la homeóstasis celular(46). Entre los linfocitos T CD4+, se ha observado que la subpoblación de LTCM tiene una mejor capacidad de autorrenovarse, mayor supervivencia a largo plazo y la capacidad de montar respuestas efectoras eficientes después de una transferencia autóloga (47), como se mencionó previamente, es capaz de mantener la población de LT EM durante la fase crónica de la infección por VIH (2,4,48,49), así como, los LT CM reconstituyen su propia población cuando los pacientes VIH+ están bajo tratamiento antirretroviral (50). Por todo lo anterior se deduce que las propiedades funcionales de los LT CM son críticas para mantener la homeostasis de las poblaciones de memoria de los linfocitos T CD4+. Tomando en cuenta las alteraciones en losLT CMdurante la infección por VIH, la incapacidad del efecto citopático directo del VIH de explicar por si solo la evolución de la infección y considerando el posible papel patogénico de la activación crónica, nos preguntamos si los LT CM de pacientes VIH+ tienen una menor capacidad de proliferar y diferenciarse en comparación con los LT CM de donadores sanos. 17 2. 3. HIPÓTESIS Es posible que el estado de activación inmune crónica durante la infección con VIH disminuirá la proliferación de los linfocitos T CD4+ de memoria central (LT CM), así como su diferenciación a linfocitos T CD4+ de memoria efectora (LT EM). 4. OBJETIVOS 4.1 Objetivo General Determinar si la capacidad proliferativa de los LT CM de personas VIH+ es menor en comparación con LT CM de controles VIH-. 4.2 Objetivos particulares -Evaluar la proporción de LT CM que replican su DNA e incorporan EdU (como una medida proporcional a la proliferación) entre pacientes VIH+ y controles VIH -, después de una estimulación policlonal a través del receptor de células T. -Evaluar la diferenciación de LT CM a LT EM mediante fenotipificación, después del estímulo policlonal en ambos grupos. -Determinar la viabilidad de los LT CD4+ CM después del estímulo policlonal en ambos grupos. -Evaluar la expresión de CD38 en LT CM como marcador de activación crónica y determinar su correlación con la capacidad proliferativa en pacientes VIH+ y controles. 18 2. 5. METODOLOGÍA 5.1 Sujetos de estudio. Se obtuvieron muestras de 10 pacientes adultos diagnosticados con la infección por VIH. Los pacientes no se encontraban recibiendo tratamiento antirretroviral y ninguno presentó síntomas evidentes asociados a infecciones oportunistas. Como grupo control se estudiaron muestras provenientes de 10 donadores adultos no infectados por el VIH (con un intervalo de 18 – 45 años, 3 mujeres y 7 hombres). Todos los pacientes que decidieron participar en el estudio firmaron carta de consentimiento informado previamente aprobada por elComité de Ética en Investigación del Instituto Nacional de Ciencias Médicas “Salvador Zubirán” y por el Comité de Ciencia y Bioética del Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias “Ismael Cosío Villegas”. 5.2 Separación de PBMC´s A partir de 50 a 60 mL de sangre periférica obtenida de pacientes VIH+ o a partir de concentrado leucocitario de donadores VIH-, se purificaron células mononucleares de sangre periférica (PBMCs por sus siglas en inglés) por gradiente de densidad (Ficoll-Paque, GE Healthcare Biosciences AB, Piscataway, NJ, USA). Después de recuperar las PBMCs se lavaron dos veces con medio RPMI 1640 (Lonza, Walkersville, MD, USA) y se cuantificaron microscópicamente con colorante vital azul tripano al 0.2% (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). 5.3 Purificación de linfocitos TCD4+ de memoria central (LT CM). A partir de las PBMCs, se purificaron LTCM utilizando el sistema MACS de Miltenyi (Teterow, Germany) basado en la captura selectiva de poblaciones de células en columnas con microesferas inmunomagnéticas, de acuerdo a las instrucciones del fabricante.Primero las células T CD4- junto con las células T CD4+ naive son marcadasindirectamente con un coctel de anticuerpos monoclonales conjugados a biotina y microperlas antibiotina. Posteriormente se realiza una separación magnética (selección negativa) usando una columna de 19 2. separación (Miltenyi). De la fracción recolectada, las células T CD4+ de memoria central son marcadas con CCR7 –PE y con microperlas anti PE, y se realiza una segunda separación magnética (selección positiva)en una columna de separación (Miltenyi). 5.4 Tinciones multiparamétricas. Para caracterizar a cada una de las subpoblaciones de linfocitos T CD4+ se diseñaron combinaciones de anticuerpos dirigidos contra diferentes moléculas de superficie celular. Cada anticuerpo está asociado de manera covalente a un fluorocromo o se encuentra conjugado con biotina para su posterior unión con estreptavidina conjugada a un fluorocromo. El empleo de múltiples fluorocromos permite analizar la coexpresión de varios marcadores en una misma célula al mismo tiempo. La selección de los fluorocromos se llevó a cabo tomando en cuenta el espectro de absorción y de emisión de cada fluorocromo así como los canales de detección del citómetro FACSCanto II (BD, San Jose, CA, USA), para evitar la interferencia entre las señales obtenidas. En la Tabla 1 se muestran los marcadores utilizados y el fluorocromo al que se encuentran unidos: Tabla 1. Anticuerpos monoclonales conjugados a fluorocromos para la fenotipifficacion de linfocitos T CD4+ Marcador Fluorocromo CD4 APC-Cy7 CCR7 PE CD45RA APC CD38 Biotina- Estreptavidina- PerPCp Cy5.5 5.5 Compensación Con la finalidad deeliminar cualquier interferencia generada por empalmes en los espectros de emisión y detección de señales de los fluorocromos se generó una matriz de compensación por cada panel de tinción en donde las señales interferentes fueron restadas. Cada matriz estaba constituida por monotinciones 20 2. realizadas en perlas de compensación CompBeads (BD) con los anticuerpos empleados en cada panel. Las perlas de compensación son microesferas de poliestireno que tienen acoplados anticuerpos dirigidos contra la cadena ligera κ de las inmunoglobulinas provenientes de ratón o rata. Estas perlas se tiñen fácilmente y proveen una señal robusta con cualquier anticuerpo de ratón o rata que posea la cadena ligera κ. 5.6 Inmunofenotipificación ex vivo Se tomaron aproximadamente un millón de PBMC´s y 100 mil LT CM de la suspensión celular para cada tinción y se realizó un lavado que consistió en agregar 2 mLde PBA (buffer salino de fosfatosque contiene 0.1% de azida de sodio y 1% de albúmina sérica bovina), centrifugar durante 3 minutos a 2000 rpm y decantar el sobrenadante. Posteriormente, se incubaron las células 15 minutos a 4°C en oscuridad, con los anticuerpos monoclonales específicos para CD4, CD45RA , CCR7 y CD38. Se realizó un lavado con PBA para retirar el exceso de anticuerpos no unidos y posteriormente se agregó la estreptavidina conjugada con PerCp-Cy5.5 (diluida 1:100), se incubaron las células 15 minutos a 4°C en oscuridad. Se realizó un lavado más con PBA y las células se resuspendieron en 200 microlitros de parafolmadehído (PFA) al 1%. Los datos fueron adquiridos en un citómetro de flujo FACS-Canto II (BD). Las cantidades empleadas de anticuerpos fueron obtenidas al titular y calcular el mejor índice de tinción, es decir, las cantidades óptimas para poder distinguir una población positiva de una señal negativa. 5.7Activación de células T CD4+ de memoria central. Se colocaron 50 mil LT CM en placas de 96 pozos y se cultivaron en medio RPMI completo (RPMI 1640 (Lonza, Walkersville, MD, USA) adicionado con 100 U/mL de Penicilina, 0.1 mg/ mL Estreptomicina (Penicillin/Streptomycin Lonza), 2 mM L- glutamina (Lonza), 5 mM de amortiguador HEPES (Lonza) y 10% suero fetal bovino inactivado (HyClone, Logan, UT, USA) a 37°C con 5% CO2 y se les indujo a proliferar a través de la estimulación policlonal del receptor de células T con 21 2. Dynabeads® Human T-Activator CD3/CD28(Life technologies, USA) en una proporción de 1 célula por cada 0.5 perlas) en presencia de100 unidades/mLde IL- 2. Se dejó en cultivo 18 hrs, para posteriormente retirar las Dynabeads y se dejó en cultivo 48 horas más. 5.8 Incorporación de un análogo de timidina (EdU) Transcurridas 36 horas de cultivo se incorporó EdU (Life technologies, USA) como análogo de timidina y se dejó en cultivo 18 horas más) a 37°C con 5% CO2 . En la tabla 2 se muestran los controles utilizados. Tabla 2. Controles usados para medir la incorporación de EdU CARACTERÍSTICAS FUNCIÓN 1 50 mil células con el análogo de timidina (EdU) y sin estímulo Excluir el efecto de la proliferación celular basal. 2 50 mil células sin el análogo de timidina (EdU) y con estímulo. Excluir el efecto de la unión del fluorocromo unido a la azida con otros componentes del medio. 5.9 Análisis de proliferación (post-estimulación in vitro) Los LT CM se cosecharon y se realizó un lavado con PBS. Las células se incubaron durante 10 minutos a temperatura ambiente (TA) en la oscuridad con un reactivo fluorescente que evidencia la viabilidad celular (Near IR Dead Cell Stain, Life technologies, USA) capaz de unirse a proteínas celulares (aminas). Se realizó un lavado con PBS para retirar el exceso de reactivo. Posteriormente se incubaron las células durante 15 minutos a 4°C en la oscuridad con los anticuerpos monoclonales específicos para CD4 y CCR7 conjugados a fluorocromo (Tabla 3). Se realizó un lavado más con PBA. Luego de la fijación y permeabilización de las células se efectúo la reacción catalizada por el cobre entre la azida conjugada a Alexa Fluor-488 y el alquino presente en el análogo de timidina (EdU) para su detección por citometría de flujo. Los LT CM se resuspendieron en 200 microlitros 22 2. de PFA al 1%. Los datos fueron adquiridos en un citómetro de flujo FACS-Canto II. Las cantidades empleadas de anticuerpos fueron obtenidas al titular y calcular el mejor índice de tinción. En la tabla 3 se muestranlos marcadores utilizados y el fluorocromo al que se encuentran unidos. Tabla 3. Marcadores de la tinción de proliferación Marcador Fluorocromo CD4 PerCp-Cy5.5 CCR7 APC LIVE/ DEAD APC-Cy7 EdU Alexa Fluor 488 5.10 Análisis de datos citométricos Los datos citométricos fueron analizados con el programa FlowJo 7.6.4 para determinar frecuencias de subpoblaciones y frecuencias de células expresadoras de cada marcador. 5.11 Análisis estadístico. Debido a que los datos no seguían una distribución normal se llevó a cabo la prueba no paramétrica de Mann Whitney para identificar diferencias con base en el análisis de muestras independientes (donadores sanos y pacientes VIH+). Valores de p<0.05 fueron considerados estadísticamente significativos. Los datos fueron analizados con el programa Graph Pad Prism versión 5. 23 2. 6. RESULTADOS 6.1 Estrategias de análisis Con la finalidad de estudiar todas las variables de interés se diseñaron dos estrategias de análisis. La estrategia de análisises la secuencia de pasos que permite seleccionar las poblaciones de interés. La primera estrategianos permitió obtener las variables relacionadas con la purezay la expresión de CD38. La segunda estrategia nos permitió obtener las variables relacionadas con la viabilidad, proliferación y diferenciación celular. 6.1.1 Evaluación de la pureza de LT CM y expresión de CD38 Se visualizaron los datos en gráficas de puntos (Fig. 5) en las cuales se utilizaron los parámetros dispersión frontal (FSC) para seleccionar las células que pasaron de manera individual a través del láser del citómetro (singlets). Una vez seleccionados los singlets, se utilizaron los parámetros de FSC y de dispersión lateral (SSC) para seleccionar a la población de linfocitos de acuerdo a sus características morfológicas de tamaño relativo y granularidad celular. Una vez seleccionada la población de linfocitos se seleccionó la de población de células CD4+. El siguiente paso fue seleccionar a la población celular CD4+ con fenotipo de memoria central, es decir, aquellas células que no expresan el marcador CD45RA pero que sí expresan el marcador CCR7 . A continuación se realizó un histograma para la señal del marcador CD38, obteniendo el porcentaje de expresión(Fig. 5).Los límites para los marcadores CD45RA, CCR7 Y CD38 se establecieron utilizando los controles: SIN TEÑIR (PBMC´) un FMO CCR7 (PBMC´s teñidas con anticuerpos monoclonales marcados con fluorocromos específicos dirigidos contra CD45RA, CD4 y CD38) y un FMO de CD38 (PBMC´s teñidas con anticuerpos monoclonales marcados con fluorocromos específicos dirigidos contra CD45RA, CD4 y CCR7). Dado que las poblaciones se comportan de manera discreta y el pegado inespecífico fue despreciable, el uso de controles de isotipo no fue necesario. 24 2. 25 2. Figura 5. Células que pasaron de manera individual a través del citómetro (A), utilizando los parámetros de granularidad y tamaño se seleccionaron los linfocitos (B).Linfocitos T CD4+ antes de la purificación de linfocitos (D), y después de la purificación de linfocitos T CD4+ de memoria central (LTCM) (F). Los linfocitos fueron teñidos con anticuerpos monoclonales para CD45RA, CCR7, que separan cuatro subpoblaciones:CD45RA+CCR7- linfocitos T CD4+ terminalmente diferenciados, CD45RA+ CCR7+ linfocitos T CD4+ naive, CD45RA- CCR7+ LTCM, linfocitos T CD4+ de memoria efectora (LTEM). LTCM antes de la purificación (C), después de la purificación (E).Además se realizó una tinción con CD38 para medir su expresión en LT CM (G). 6.1.2 Evaluación de la viabilidad, proliferación y diferenciación de los LT CM En un dot plot (Fig.6) en donde se utilizan los parámetros de FSC se seleccionaron los linfocitos que pasaron de manera individual a través del láser del citómetro (singlets). Una vez seleccionados los singlets se realizó un dot plot para la selección de los linfocitos viables, aquellos teñidos con baja intensidad en el canal de APC-Cy7. Posteriormente utilizando los parámetros de FCS y de SSC se seleccionó a la población de linfocitos de acuerdo a sus características morfológicas de tamaño relativo y granularidad celular. Una vez seleccionada la población de linfocitos, se realizó un dot plot para la selección de población de 26 2. células CD4+. El siguiente paso fue seleccionar a la población celular CD4+ con fenotipo de memoria central y/o de memoria efectora, es decir, aquellas células que expresan o no el marcador CCR7 , además de seleccionar aquellas que proliferaron, es decir, aquellas en las que se detecta la presencia de EdU. A continuación se realizó un histograma para la señal de detección de EdU, obteniendo el porcentaje de células que proliferaron. (Fig.6). Los límites para los gates de EdU se establecieron utilizando un control negativo (LT CM sin estímulo) más EdU para eliminar el efecto de la proliferación basal y un control positivo (LT CM con estímulo) sin EdU para excluir el efecto de cualquier unión inespecífica del reactivo fluorescente con otros componentes del medio. Los límites para los gates de CCR7 se establecieron utilizando un FMO CCR7 (LT CM teñidas con el anticuerpo monoclonal marcado con fluorocromo específico dirigido contra CD4, LIVE DEAD near IR y con el reactivo fluorescente para la detección de EdU). 27 2. Figura 6. Células que pasaron de manera individual a través del citómetro (A), selección de células viables (B), utilizando los parámetros de granularidad y tamaño se seleccionaron los linfocitos (D).Linfocitos T CD4+ de memoria central(C), Los linfocitos fueron teñidos con anticuerpos monoclonales para CCR7 , y con un reactivo flurorescente para la detección de EdU(E)Además se realizó un histograma para evaluarla incoporación de EdU, como medida directa de proliferación (F). 28 2. 6.2 Linfocitos T CD4+ en la infección por VIH En la tabla 4 se muestran los datos clínicos de los diez pacientes reclutados. Todos los pacientes VIH+ fueron hombres, con una edad media de 30 años (intervalo 24-37 años) carga viral de 490,271 copias/mL de plasma ( 3,477 – 3,500,000copias ARN viral/mL plasma) y una cuenta de linfocitos T CD4+ de 414 células/microlitro de sangre (intervalo 194 – 679 células/microlitro de sangre). Tabla 4. Datos clínicos de los pacientes reclutados Paciente VIH+ SEXO EDAD CARGA VIRAL Copias ARN viral/ mL de plasma Células T CD4+/mL de sangre 1 M 26 3,500,000 194 2 M 25 15,255 291 3 M 37 79,110 239 4 M 32 575,164 653 5 M 33 177,030 527 6 M 36 17,000 660 7 M 29 30,800 263 8 M 24 3477 436 9 M 29 8, 230 201 10 M 29 14,600 679 MEDIA 30 490,271 ( 3,477 – 3,500,000) 414 (194 – 679) 6.2.1 El porcentaje de linfocitos T CD4+ es menor en pacientes VIH+ en comparación con donadores VIH-. En la figura 7 se observaque los pacientes VIH+ tienen una menor proporción de linfocitos T CD4+ en comparación con los controles VIH- (p = 0.0017). La media de los linfocitos T CD4+ en pacientes VIH+ fue de 22.8% mientras que en los 29 2. controles VIH- fue de 37.4%.Como se ha descrito previamente, una de las características principales de la infección por VIH es el decremento de las células T CD4+ (51). P= 0.0017 Fig. 7 Comparación del porcentaje de linfocitos T CD4+ entre pacientes VIH+ y controles VIH-.Las líneas centrales indican la media del porcentaje de linfocitos T CD4+ y las barras el error estándar. 6.3La expresión de CD38ex vivo correlaciona positivamente con la proporción de linfocitos T CD4+ CM. Las cuentas de células CD4+ y la carga viral, son dos de los marcadores más usados para el pronóstico clínico durante la infección por VIH. Sin embargo, en diversos estudios se ha demostrado una escasa correlación entre la carga viral y el declive en la cuenta de células T CD4+. (52) . En nuestra población de estudio se observa que estas dos variables no correlacionan entre si (Fig. 8) como se ha descrito previamente en la literatura. V IH - V IH + 0 20 40 60 % L in fo c it o s T C D 4 + 30 2. Fig. 8. Relación entre las cuentas de células CD4+ y el Log10 de la carga viral en pacientes VIH+. Dado que se sabe que durante la infección por VIH hay un incremento en la expresión de marcadores de activación en células T CD4+, como CD38, cuya expresión es un indicador correlativo del avance la infección, se evaluó la expresión de CD38 en linfocitos T CM o CD4 totales y su relación con las cuentas de LT CD4+ y carga viral plasmática. En la figura 9se puede observar que existe una tendencia en los LT CM de los pacientes VIH+ de expresar CD38en mayor proporción que los controles VIH- (p= 0.0726). La mediade la expresión de CD38 en los pacientes VIH+ fue de 61.9 mientras que en los controles VIH- fue de 45.5. V IH - V IH + 0 20 40 60 80 100 % C D 3 8 e x v iv o 0 2 4 6 8 0 200 400 600 800 Log10 de copias de ARN de VIH/mL de sangre C é lu la s C D 4 /m m 3 p= 0.8104 r = 0.0873 31 2. Fig 9. Comparación de la expresión de CD38 en LT CM entre pacientes VIH+ (cuadros rojos) y controles VIH- (círculos azules). Las líneas centrales indican la media del porcentaje de linfocitos T CD4+ y las barras el error estándar. Una alta frecuencia de las células que expresan marcadores de activación como CD38, está asociada con una progresión más rápida de la enfermedad independientemente de la carga viral y las cuentas de células T CD4(53). En nuestra muestra de estudio no observamoscorrelación entre el porcentaje de expresión de CD38 y la cuenta de células CD4+ (Fig. 10). Adicionalmente no observamos correlación entrela carga viral y la expresión de CD38 como marcador de activación inmune (fig. 11). Fig 10. Relación entre el porcentaje de expresión de CD38 en LT CM y cuentas de células CD4+ en pacientes VIH+. 0 200 400 600 800 0 20 40 60 80 100 Células CD4+/mm 3 % C D 3 8 e x v iv o p= 0.8413 r = 0.0729 0 2 4 6 8 0 20 40 60 80 100 Log10 de copias de ARN de VIH/mL de sangre % C D 3 8 e x v iv o p= 0.6103 r = 0.1843 32 2. Fig. 11 Relación entre el Log 10 de la carga viral y el porcentaje de expresión de CD38 en LT CD4+ CM en pacientes VIH+- Cuando evaluamos la expresión de CD38 en los pacientes VIH+ se puede observar que la proporción de CD38 aumenta entre mayor sea el porcentaje de linfocitos T CD4+ CM, mientras que en los controles VIH- existe una tendencia en la que estas variables correlacionan de manera negativa (fig. 12).Lo que podría indicar que en los pacientes VIH+ el aumento en la proporción de LT CM esta asociado con activación, a diferencia de los controles en donde se podría pensar que la diferencia en la proporción de los LT CM está determinada por homeostasis. Fig. 12 Relación entre la expresión de CD38 en LT CM y el porcentaje de linfocitos T CD4+ CM en pacientes VIH+ (círculos rojos) y controles VIH- (círculosazules). 6.4La capacidad de proliferación de los LT CM no está alterada en pacientes VIH+. Después de la estimulación con anticuerpos específicos para CD3 y CD28 unidos a perlas, se realizaron comparaciones entre pacientes VIH+ y controles VIH- del porcentaje de viabilidad(Fig.13A), proliferación(Fig. 13B) y diferenciación(Fig. 13C) de LT CM. Se encontró una tendencia (p=0.07) (Fig. 13A) en donde los pacientes VIH+ muestran un menor porcentaje de viabilidad en comparación con r = 0.6914 p = 0.0268 r = 0.5983 p = 0.0677 0 20 40 60 0 20 40 60 80 100 % LT CD4+ CM % C D 3 8 e x v iv o 0 20 40 60 0 20 40 60 80 100 % LT CD4+ CM % C D 3 8 e x v iv o 33 2. los controles, dada la dispersión de los datos quizá con una n mayor podríamos encontrar diferencias entre grupos. En los porcentajes de proliferación y diferenciación no se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre pacientes VIH+ y controles VIH-. En la figura 13B se puede notar que un subgrupo de pacientes tiene un porcentaje de proliferación muy por debajo de la media, sin embargo, no pudimos encontrar ninguna variable que caracterizara a este grupo de pacientes y no encontramos ningún comportamiento particular al realizar correlaciones de este subgrupo de pacientes con carga viral plasmática, expresión de CD38 o cuenta de linfocitos T CD4+. Se realizaron correlaciones entre el porcentaje de proliferación y viabilidad de los LT CM entre controles VIH-y pacientes VIH+ (Fig. 14A, B) después de la estimulación. Los controles VIH- presentan una proliferación constante e independiente del porcentaje de viabilidad, en los pacientes VIH+ existe una correlación positiva entre la viabilidad y la proliferación de los LT CM, lo que significa que la entrada a fase S medida por la incorporación de EdU (análogo de timidina) se refleja en el porcentaje de viabilidad de los LT CM de pacientes VIH+. Como un análisis adicional, se realizó la exclusión de tres pacientes VIH+ aquellos que presentaron el porcentaje de viabilidad y proliferación más bajos, y se realizó la correlación (n = 7) obteniendo un valor de p 0.4115 y un valor de r de 0.3719, esto indicaría una falta de correlación entre estas dos variables. Sin embargo se analizaron otras parámetros de estos pacientes, tales como carga viral, cuenta de células CD4+ y expresión de CD38 y no presentaban valores diferentes al resto de los pacientes, de esta forma la correlación con n= 10 debe ser tomada con cautela. A V IH - V IH + 0 20 40 60 80 100 % V ia b il id a d p = 0.3787 p = 0.0726 34 2. B C Fig. 13 Comparación de los parámetros de viabilidad (A), proliferación por incorporación de EdU(B) y diferenciación (C) entre pacientes VIH+ (cuadros rojos) y controles VIH – (círculos azules) después de la estimulación policlonal, de LT CM, mediada por TCR. Las líneas centrales son medias y las barras corresponden al error estándar. r = 0.0917 p = 0.7887 r = 0.7391 p = 0.0146 V IH - V IH + 0 20 40 60 80 100 % P ro li fe ra c ió n V IH - V IH + 0 20 40 60 80 100 % C C R 7 p = 0.4179 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 % Viabilidad % P ro li fe ra c ió n 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 %Viabilidad % P ro li fe ra c ió n 35 2. Fig. 14Relación entre el porcentaje de viabilidad y proliferación (por incorporación de EdU) entre controles VIH- (círculos azules) y pacientes VIH+ (círculos rojos). Se realizaronlas correlaciones entre el porcentaje de linfocitos T CD4+ totales y la capacidad proliferativa de los LT CM en controles VIH- (Fig.15A) y pacientes VIH+ (Fig.15B) con el objetivo de observar si existe alguna relación entre estas variables. No se encontró una correlación en pacientes VIH+ ni controles VIH-, indicando que estas variables son independientes entre sí. A B Fig. 15. Relación entre el porcentaje de LT CD4+ totales y el porcentaje de proliferación de LT CM (por incorporación de EdU)de pacientes VIH+ (círculos rojos) y controles VIH- (círculos azules). 6.5No se encontró correlación ente la expresión de CD38ex vivoy la viabilidado proliferación de LT CM. Debido a que la expresión de CD38 se ha asociado a la progresión de la infección se realizaron las correlaciones entre el porcentaje de expresión de CD38ex vivo en LT CM y el porcentaje de viabilidad y proliferación en LT CM de controles VIH- (Fig.16A, C) y pacientes VIH+ (Fig.16B, D). No se encontró correlación entre estas variables en pacientes VIH+ ni controles VIH-. En este estudio se utilizó r = 0.0843 p = 0.8176 r = 0.3434 p = 0.3314 36 2. CD38 como marcador de activación crónica, y se observa que su expresión (mayor en el caso de los pacientes VIH+) no afecta la viabilidad y la proliferación de los LT CM. A B C D Fig. 16Relación entre el porcentaje de expresión de CD38+ en LT CM y el porcentaje de viabilidad (A, B) y proliferación (por incorporación de EdU)(C , D)de pacientes VIH+ (círculos rojos,B y D) y controles VIH- (círculos azules A y C). r = 0.3008 p = 0.3687 r = 0.2904 p = 0.4156 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 % CD38 ex vivo % V ia b il id a d 0 20 40 60 80 100 40 60 80 100 %CD38 ex vivo % V ia b il id a d 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 %CD38 ex vivo % P ro li fe ra c ió n 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 % CD38 ex vivo % P ro li fe ra c ió n r = 0.3253 p= 0.3289 r = 0.1215 p= 0.7380 37 2. 7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Actualmente se considera que la activación inmune crónica tiene efectos que participan de manera fundamental en el decremento de células T CD4 + y en consecuencia al sida. Se ha observado que la activación inmune crónica persiste incluso en pacientes en el que la replicación viral ha sido inhibida con éxito por terapia antirretroviral(38). Sin embargo, la relación de causalidad entre la activación inmune crónica y la pérdida de células T CD4 + no se ha establecido claramente. En estudios anteriores se observó que la expresión de CD38 correlaciona directamente con el avance de la enfermedad por VIH (54)y conduce a alteraciones particulares en los LTCD4+ (44,45).Nosotros pensamos que existe una relación directa entre la expresión de CD38 en los LT CM y una alteración en la capacidad proliferativa y/o diferenciación, lo que podría ser una causa del decremento de LT EM durante la infección por VIH. Para probar esta hipótesis medimos la expresión de CD38 en los LT CM provenientes de pacientes VIH+ y controles VIH-, y observamos si existen diferencias en la viabilidad, proliferación y diferenciación después de la estimulación con perlas magnéticas recubiertas con anticuerpos agonistas contra CD3/CD28. Los porcentajes de pureza obtenidos de los LT CM de pacientes VIH+ tienen una media de 83.3% (65.2% – 92.7%). Como se observa en la Tabla 4 y en la Fig. 7, en algunos pacientes el porcentaje de linfocitos T CD4+ era muy bajo respecto a otras poblaciones celulares.Como se mencionó en la metodología el primer paso de la separación incluye la eliminación de las células CD4- y en algunos pacientes no seobtuvo la pureza esperada dada la baja proporción de LT CM en estos pacientes. No obstante, para poder incluir purezas de LT CM inferiores al 90%, se utilizó un anticuerpo monoclonal dirigido contra CD4 conjugado a un fluorocromo específico, en este caso PerCp- Cy5.5, en la tinción con EdU, esto con el fin de 0 20 40 60 80 100859095100 % Proliferación% CCR7 in vitro 0 20 40 60 80 100020406080100 % Viabilidad% Proliferación 40 60 80 100020406080100 %Viabilidad%Proliferación 38 2. medir la proliferación sólo en células T CMque expresan los marcadores CD4 y CCR7. Como se mencionó anteriormente, dado el bajo conteo de células CD4+ en los pacientes VIH+, el número de LT CM que se podían purificar a partir de PBMC de pacientes VIH+ era muy limitado por lo que tuvimos que evaluar el mínimo número de células purificadas de las que podíamos obtener información confiable. Con este objetivo, se realizaron diversos experimentos (no se muestra esta información) en los cuales se utilizaron distintas cantidades de LT CM ( de 10, 000 a 250, 000 LT CM) y distintos tiempos de cultivo (24 – 48 hrs) para evaluar los parámetros mencionados, obteniendo una respuesta satisfactoria a partir de cultivos y tinciones con 50, 000 LT CM y un tiempo de cultivo de 48 hrs. Y de esta manera pudimos obtener resultados de todos los pacientes reclutados. La infección por VIH sin tratamiento antirretroviral está asociada a una pérdida progresiva de células T CD4+(10).Este fenómeno fue confirmado en este estudio.Encontramos que la proporción de células T CD4+ en pacientes VIH+, respecto a los linfocitos totales, es menor que la observada en controles VIH- (Fig. 7). Fue posible observar que los datos provenientes de pacientes VIH+ mostraban una mayor dispersión, lo cual sugiere diferentes grados de avance de la enfermedad en los pacientes, tal y como se puede observar en la cuenta de células T CD4+ en los individuos infectados con VIH (Tabla 4). Como se mencionó dos de los marcadores más utilizados para el pronóstico clínico durante la infección por VIH son las cuentas de células CD4+ y la carga viral. Sin embargo, en diversos estudios se ha demostrado una escasa correlación entre la carga viral y el declive en la cuenta de células T CD4+ (52) . En nuestra población de estudio se comprobó que estas dos variables no correlacionan entre sí (Fig. 8). 39 2. Dado que en la infección por VIH existe un estado de activación inmune crónica, y uno de los marcadores utilizados para evaluar esta activación es CD38, en el presente estudio se observó que en los pacientes VIH+ existe una tendencia de una mayor proporción de LT CM que expresan CD38 (Fig. 8). La evolución de la enfermedad, se ha asociado a una alta frecuencia de células que expresan CD38, independientemente de la carga viral y la cuenta de células T CD4+ presente(53). En el presente estudio no se observó una correlación entre el porcentaje de expresión de CD38 y la cuenta de células CD4+ (Fig. 10). Es de considerarse que la falta de significancia estadística se deba a que no cubrimos un mayor intervalo del avance de la infección, es decir, pacientes VIH+ con cuentas de CD4+ totales mayores y menores. Adicionalmente no observamos correlación entre la carga viral y la expresión de CD38 como marcador de activación inmune (fig. 11). Las correlaciones directa e inversa que encontramos entre el porcentaje de LT CM CD38+ y el porcentaje de LT CM en pacientes y controles respectivamente(Fig. 12) nos podrían indicar que en los pacientes VIH+ la expresión de CD38+, derivada de la activación inmune,estimula un aumento en la proporción de LT CM. Por el contrario, en donadores sanos un aumento en la proporción de LT CM esta inversamente relacionado con la expresión de CD38. Es posible que la expresión de CD38 este relacionada con un incremente en la proliferación inducida por activación inmune y por otro lado los LT CM CD38- proliferen por fenómenos relacionados con homeostasis. Dado que las correlaciones no son evidencia de causalidad, tendríamos que purificar LT CM CD38+ y CD38- y cultivarlas bajo las condiciones de activación policlonal mediada por TCR y en presencia de citocinas homeostáticas (IL-7 e IL-15) para comprobar esta nueva hipótesis. Los LT CM proliferan in vivo en la ausencia de un antígeno y mantienen su propia población y abastecen a la población de linfocitos T de memoria con distintas funciones efectoras y capacidad de “homing”(55).En estudios anteriores se ha 40 2. observado que el VIH causa un aumento en la proliferación, expansión y muerte de células T y que este aumento en el recambio podría resultar en una disminución o alteración de la capacidad regenerativa del sistema inmune (56), sin embargo, no se sabe que población específica está involucrada en estos fenómenos y si los LT CM muestran estas alteraciones. La activación con microperlas recubiertas con anticuerpos agonistas contra CD3 y CD28 nos permitió establecer un ambiente de activación análogo al que se obtiene con una célula presentadora de antígeno y de esta manera evaluar la respuesta proliferativa de los LT CM a partir de un estímulo mediado por TCR.Aunque no se muestra en los resultados, se realizaron experimentos con una proporción de una célula por cada perla, en los cuales se obtenían porcentajes de proliferación cercanos al 90%, esta proporción de perlas podría ser la óptima para las células y al comparar pacientes y controles es posible que no observaramos diferencias por utilizar el estímulo óptimo. Por este motivo usamos una proporción de dos células por cada perla para poder observar posibles diferencias entre pacientes y controles.. En este estudio se encontró una tendencia de menor viabilidad de los LT CM de pacientes VIH+, lo que nos indicaría la posibilidad de que esta población celular es más susceptible a muerte después de un estímulo de activación. Sin embargo, este efecto contrasta con que la proliferación de los LT CM de pacientes VIH+ no se ve alterada durante la infección por VIH. (Fig. 13). Por lo tanto podemos afirmar que bajo las condiciones experimentales que usamos no hay diferencias en la capacidad de proliferación de los LT CM de los pacientes VIH+ en comparación con los LT CM de donadores VIH-. Posterior a la proliferación se evalúo la capacidad de diferenciación celular, en donde se observó que después de un estímulo policlonal en los LT CM provenientes de pacientes VIH+ comparados con LT CM de controles VIH -,, la diferenciación no se vio alterada (Fig. 13), el fenotipo de memoria central (CCR7+) permanece en ambos grupos.Cabe considerar la posibilidad de que el tiempo en el que se dejó en cultivo las células para observar diferenciación no haya sido el 41 2. óptimo. En trabajos previos de nuestro grupo y en otros (57) se ha descrito que la diferenciación óptima de los LT CM a LT EM se da hasta los 7 días de cultivo en presencia de IL-2, de esta manera tendríamos que probar la capacidad de diferenciación a tiempos de cultivo más largos para poder conocer si la diferenciación de los LT CM a LT EM en pacientes VIH+ esta alterada. En este caso debido a que nuestro principal objetivo era evaluar la proliferación por incorporación de EdU usamos los tiempos de cultivo que nos permitían observar claramente este fenómeno. Debido a que durante la infección por VIH se caracteriza por un estado de activación inmune crónica cuyo marcador principal es la expresión de CD38 en linfocitos T en este estudio se evalúo la influencia de la expresión de CD38 en LT CM sobre su viabilidad y proliferación celular y se encontró que la expresión de este marcador de activación crónica en LT CM no afecta estos parámetros ni en pacientes ni en donadores (Fig. 16). En futuros experimentos podría incluirse en la tinción con EdU, un anticuerpo monoclonal dirigido contra CD38 unido a un fluorocromo específico, esto con el fin de evaluaradicionalmente, si la expresión de CD38 aumenta después del estímulo recibido y evaluar si la proliferación es diferente entre de LT CM CD38+ y LT CM CD38- de pacientes VIH+. 42 2. 8. CONCLUSIONES - La capacidad proliferativa de los LT CM de pacientes VIH+ no está disminuida en comparación con LT CM de controles VIH- después de un estímulo policlonal mediado por TCR. - La diferenciación de LT CMa LT EM después del estímulo policlonal mediado por TCR no se ve alterada en pacientes VIH+ comparados con controles VIH- bajo nuestras condiciones de activación. - La expresión de CD38 en los LT CM, como marcador de activación crónica, no correlaciona con la capacidad proliferativa o la viabilidad tanto en pacientes VIH+ como en controles VIH -. 43 2. 9. REFERENCIAS 1. Gilad Doitsh, , Nicole LK Galloway, , Xin Geng. Pyroptosis drives CD4 T-cell depletion in HIV-1 infection. Nature. 2014;505:509–14. 2. Okoye A, Meier-Schellersheim M, Brenchley JM, Hagen SI, Walker JM, Rohankhedkar M, et al. Progressive CD4+ central memory T cell decline results in CD4+ effector memory insufficiency and overt disease in chronic SIV infection. J Exp Med. 2007 Sep 3;204(9):2171–85. 3. 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