L'Adenosina Desaminasa i les α-Defensines com a moduladors de respostes immunitàries front al VIH

Abstract

L’ADA és un enzim del metabolisme purínic àmpliament distribuïda en els teixits humans. Durant molt de temps, s’ha considerat l’ADA com a enzim citosòlic, però recentment s’ha trobat també en la superfície de nombroses cèl•lules, fet que fa que sigui considerada, també, un ecto-enzim. L’ADA es pot unir a la superfície cel•lular mitjançant dos grups de proteïnes d’unió. Un grup és el format pels receptors d’adenosina. L’altre grup el constitueix el CD26, proteïna de membrana de tipus II, àmpliament distribuïda i amb activitat dipeptidil peptidasa IV (DPPIV).

Recentment el grup ha demostrat que l’ecto-ADA s’expressa en la superfície de les cèl•lules dendrítiques (DC), mitjançant la seva unió als receptors A2B d’adenosina. Així, l’ecto-ADA expressada a la superfície de les DC, pot unir-se al CD26 expressat en cèl•lules T, per produir una senyal coestimuladora durant la sinapsi immunològica que resulta en una major activació, proliferació i secreció de citocines pro-inflamatòries i de tipus Th-1.

Donada la clara rellevància de l’ecto-ADA en processos immunitaris i l’experiència del grup de recerca en l’estudi d’aquesta molècula com a ecto-enzim, s’ha plantejat el següent objectiu general:

Estudiar l’efecte co-estimulador de l’ADA en la immunosinapsi produïda per interacció de cèl•lules T i cèl•lules dendrítiques de donants sans o infectats pel VIH

Resultats referents a aquest objectiu • L’ADA actua sobre les iDCs d’individus sans i de pacients infectats pel VIH, incrementant l’expressió de CD80, CD83, CD86, CD40 i CCR7, i l’alliberament de IL-12, IL-6, TNF-α, IL-8/CXCL8, MIP1-α/CCL3, MIP-1β/CCL4 i RANTES/CCL5, fet compatible amb una major maduració de la DC. • L’ADA potencia l’activació de cèl•lules T CD4+CD45RA+ naïve, incrementant la generació de cèl•lules CD4+CD25+CD45RO+ efectores, cèl•lules CD4+CD45RACD25-CD45RO+ memòria i cèl•lules CD4+CD25HIFOXP3+ reguladores. Aquests efectes s’observen tant en donants sans com en una cohort de pacients infectats pel VIH.

Un dels fets més esperançadors en la recerca en el camp del VIH és la identificació d’individus que tot i estar exposats repetidament a la infecció per VIH, no resulten infectats (EU). És també coneguda l’existència d’individus que tot i resultar infectats, controlen la infecció en absència de tractament (controllers). Les α-defensines són molècules de la immunitat innata, característiques de granulòcits com ara els neutròfils. Donada la seva elevada càrrega positiva generen porus en diferents membranes biològiques, sent capaces d’eliminar una amplia varietat de patògens, entre els que s’inclouen virus amb envolta com el VIH. Recentment s’ha descrit la capacitat de les DCs derivades de monòcit de produir i secretar a-defensines per la qual es postula el següent objectiu general:

Estudiar la producció defensines per part de cèl•lules dendrítiques com a possible mecanisme innat de resistència a la infecció per VIH.

Resultats referents a aquest objectiu:

• Les iDCs de pacients controllers secreten nivells més elevats d’α-defensines 1-3 que les procedents de pacients que no mostren aquesta capacitat (no controllers) o que els individus sans. Aquests nivells correlacionen amb l’expressió de marcadors clínics indicatius de menor progressió cap a SIDA.

• La cohort EU mostra una major freqüència de còpies del gen DEFA1A3 que la cohort d’individus sans o infectats pel VIH. Aquest fet es correlaciona amb una major secreció d’α-defensines 1-3.

Adenosine Deaminase (ADA) is an enzyme involved in the purine metabolism, degrading adenosine to inosine. Classically considered a cytosolic enzyme, ADA is also present on cell membranes , including immune cells. Not being an integral membrane protein, ADA needs association with other membrane proteins, such as CD26. This interaction was proposed to deliver costimulatory signals to T-cells. ADA was shown to colocalize with A2B receptors in human dendritic cells (DC) surface, where ADA bound to DC surface by means of A2B receptors could cross-link CD26 on T-cell membrane, delivering costimulatory signals resulting in increased T-cell proliferation and cytokine secretion. This Thesis shows that ADA increases the switch from CD4+ CD45RA+ naïve T-cells towards CD4+ CD45RO+ effector and memory T-cells, both in healthy and in HIV-infected individuals in a non-enzymatic dependent fashion. Additionally, we identified the novo generation of a subset of CD4+ CD25HI FOXP3+ T-cells (Tregs). The total numbers of this population was increased in the presence of ADA, both in healthy and in HIV-infected patients. Culturing immature DCs in the presence of ADA for 48h resulted in an increased expression of costimulatory CD80, CD86, CD83 and CD40 while not changing antigen presenting molecules such as HLA-DR or HLA-ABC. ADA presence resulted in increased IL-6, IL-12, TNF-α, IL-8 cytokine and CCL2-5 chemokine secretion One of the most promising advances in the HIV field over the last decade is the identification of individuals who naturally control the HIV infection (controllers) or who despite being exposed do not get infected (EU). α-defensins 1-3 (HNP1-3) are immune innate effector proteins with a broad antimicrobial potential, including the HIV. Their expression is highly variable and the genes encoding for HNP1-3 (DEFA1A3) show copy number variation (CNV), mostly ranging from 2 to 10 copies. Previous work showed that iDCs also secrete these peptides. In this Thesis HNP1-3 secretion was addressed in DC supernatants and found to be higher in HIV-infected individuals. In addition, patients expressing levels of HNP1-3 above 650 pg/ml, showed a slower disease progression. EU cohort showed increased copy numbers of DEFA1A3 gene, and correspondingly, its iDCs showed increased secretion of HNP1-3 peptides. High DEFA1A3 CNV individuals showed increased maturation and cytokine secretion profiles.