6.2A: Toxinas Tipo I: Superantígenos

Objetivos de aprendizaje

1. Definir superantígeno.
2. Describa brevemente el mecanismo por el cual los superantígenos causan daño al cuerpo.
3. Nombrar 2 superantígenos y dar un ejemplo de una bacteria que produce cada uno.

Bacteria Destacada

1. Lee la descripción de Streptococcus pyogenes y empareja la bacteria con la descripción del organismo y la infección que causa.

Los superantígenos son toxinas bacterianas inusuales que interactúan con un número extremadamente grande de linfocitos T4. Se unen a la superficie de la célula diana pero no ingresan a la célula.

Figura\(\PageIndex{1}\): unión de epítopos peptídicos de antígenos exógenos a moléculas de MHC-II. Los antígenos exógenos son los de células externas del cuerpo. Los ejemplos incluyen bacterias, virus libres, levaduras, protozoos y toxinas. Estos antígenos exógenos ingresan a células presentadoras de antígeno o APC (macrófagos, células dendríticas y linfocitos B) a través de la fagocitosis. Los microbios son engullidos y colocados en un fagosoma. Después de que los lisosomas se fusionan con el fagosoma, los antígenos proteicos son degradados por las proteasas en una serie de péptidos. Estos péptidos finalmente se unen a surcos en las mileculas de MHC-II y se transportan a la superficie de la APC. Los linfocitos T4 son entonces capaces de reconocer complejos péptido/MHC-II por medio de sus receptores de células T (TCR) y moléculas CD4. 1. Los antígenos exógenos, como los virus, son engullidos y colocados en un fagosoma. 2. Los lisosomas se fusionan con el fagosoma formando un fagolisosoma. 3. Los antígenos proteicos se degradan en una serie de péptidos. 4. Las moléculas MHC-II se sintetizan en el retículo endoplásmico y se transportan al complejo de Golgi. Una vez ensamblada, dentro del retículo endoplásmico, una proteína llamada cadena invariable (Ii) se une al surco de unión peptídica de las moléculas de MHC-II y de esta manera evita que los péptidos designados para unirse a moléculas de MHC-I dentro del RE se unan al MHC-II. 5&6. Las moléculas MHC-II con cadena Ii unida se transportan ahora al complejo de Golgi y se colocan en vesículas. 7. Las vesículas que contienen las moléculas MHC-II se fusionan con los faglisosomas que contienen péptidos. La cadena Ii se elimina y los péptidos están ahora libres para unirse a los surcos de las moléculas MHC-II. 8. Las moléculas MHC-II con péptidos unidos son transportadas a la membrana citoplásmica donde se anclan. Aquí, los complejos peptídicos y MHC-II pueden ser reconocidos por linfocitos T4 por medio de TCR y moléculas CD4 que tienen una forma complementaria.

Los antígenos convencionales son engullidos por células presentadoras de antígeno (APC), degradados en epítopos, se unen al surco peptídico de las moléculas de MHC-II, y se ponen en la superficie de la APC (Figura\(\PageIndex{1}\)). Aquí son reconocidos por linfocitos T4 específicos que tienen un TCR con una forma correspondiente (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura\(\PageIndex{2}\): Fijación de linfocitos T4 a antígenos convencionales. Los antígenos convencionales solo son reconocidos por linfocitos T4 específicos que tienen un TCR con una forma que corresponde a un péptido de ese antígeno unido a moléculas de MHC-II.

Los superantígenos, sin embargo, se unen directamente al exterior de las moléculas de MHC-II y activan un gran número de linfocitos T4 (Figura\(\PageIndex{3}\)). Esta activación de un gran número de linfocitos T4 da como resultado la secreción de cantidades excesivas de una citocina llamada interleucina-2 (IL-2) así como la activación de linfocitos T autorreactivos. La respuesta normal a un antígeno convencional da como resultado la activación de tal vez 1 de cada 10,000 linfocitos T; los superantígenos pueden activar hasta 1 de cada 5 linfocitos T.

Figura\(\PageIndex{3}\): Fijación de Superantígenos. Los antígenos convencionales solo son reconocidos por linfocitos T4 específicos que tienen un TCR con una forma que corresponde a un péptido de ese antígeno unido a moléculas de MHC-II. Los superantígenos, por otro lado, se unen directamente al exterior de las moléculas de MHC-II y los TCR y activan muchos linfocitos T4. No se requiere un TCR específico para la activación.

La producción de niveles altos de IL-2 puede resultar en la circulación de IL-2 en la sangre, lo que lleva a síntomas como fiebre, náuseas, vómitos, diarrea y malestar general. Sin embargo, el exceso de estimulación de la secreción de IL-2 también puede conducir a la producción de citocinas inflamatorias como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-alfa), interleucina-1 (IL-1), quimiocinas inflamatorias como IL-8 y factor activador de plaquetas (PAF), y puede conducir al mismo daño endotelial, respiratorio agudo síndrome de distrés, coagulación intravascular diseminada, shock y falla del sistema de múltiples órganos vistos anteriormente con LPS y otros factores de la pared celular bacteriana. La activación de linfocitos T autorreactivos también puede conducir a un ataque autoinmune.

Los siguientes son ejemplos de superantígenos.

1. Síndrome de choque tóxico toxina-1 (TSST-1), producido por algunas cepas de Staphylococcus aureus. Esta exotoxina provoca el síndrome de choque tóxico (SST). La producción excesiva de citocinas conduce a fiebre, sarpullido y shock.
2. Exotoxina pirogénica estreptocócica (Spe), producida por cepas invasivas raras y cepas de escarlatina de Streptococcus pyogenes (los estreptococos beta del grupo A). Los piogenes producen una serie de SPE que son citotóxicas, pirogénicas, potencian los efectos letales de las endotoxinas y contribuyen al daño inflamatorio inducido por citocinas. Las SPEs son responsables de causar el síndrome de choque tóxico estreptocócico (STSS), por lo que la producción excesiva de citocinas conduce a fiebre, sarpullido y desencadenar la cascada de choque. Las SPEs también parecen ser responsables de inducir fascitis necrotizante, una enfermedad que puede destruir la piel, la grasa y el tejido que cubre el músculo (la fascia). La SPE B también es un precursor de una cisteína proteasa que puede destruir el tejido muscular.

Lee la descripción de Streptococcus pyogenes, y poder hacer coincidir la bacteria con su descripción en un examen.

3. Enterotoxinas estafilocócicas (SE), producidas por muchas cepas de Staphylococcus aureus. Estas exotoxinas causan intoxicación alimentaria estafilocócica. La producción excesiva de Il-2 produce fiebre, náuseas, vómitos y diarrea. El vómito también puede deberse a que estas toxinas estimulan el nervio vago en el revestimiento estomacal que controla el vómito.
4. Enterotoxina ETEC, producida por E. coli enterotoxogénica (ETEC), una de las causas más comunes de diarrea del viajero.

Ejercicio: Preguntas de Pensar-Par-Compartir

¿Cuál es el mecanismo por el cual los superantígenos conducen finalmente al SIRS?

Resumen

1. Los antígenos convencionales solo son reconocidos por células T4 específicas que tienen un TCR con una forma correspondiente.
2. Los superantígenos son toxinas bacterianas inusuales que interactúan con un número extremadamente grande de linfocitos T4.
3. La activación de un gran número de linfocitos T4 da como resultado la secreción de cantidades excesivas de una citocina llamada interleucina-2 (IL-2).
4. El exceso de estimulación de la secreción de IL-2 también puede conducir a la producción de inflamación y puede conducir al mismo daño endotelial, síndrome de dificultad respiratoria aguda, coagulación intravascular diseminada, shock y falla del sistema de múltiples órganos visto con inflamación inducida por PAM.
5. Ejemplos de superantígenos incluyen el síndrome de choque tóxico toxina-1 (TSST-1), exotoxinas pirogénicas estreptocócicas (SPE), enterotoxinas estafilocócicas (SE) y enterotoxina enterotoxogénica de E. coli (ETEC).

Preguntas

Estudie el material en esta sección y luego escriba las respuestas a estas preguntas. No se limite a hacer clic en las respuestas y escríbelas. Esto no pondrá a prueba tu comprensión de este tutorial.

1. Definir superantígeno (ans).
2. Describa brevemente el mecanismo por el cual los superantígenos causan daño al cuerpo. (ans)
3. Nombrar 2 superantígenos y dar un ejemplo de una bacteria que produce cada uno.
   1. (ans)
   2. (ans)
4. Opción múltiple (ans)