Componentes Glicosilados de m. Tuberculosis - Dr. j. Gonzalez Cabeza

8/16/2019 Componentes Glicosilados de m. Tuberculosis - Dr. j. Gonzalez Cabeza

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COMPONENTES GLICOSILADOSENVOLTURA EN M. tuberculosis

Blgo. Dr. JoséGonzález Cabeza

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGOUNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

UNIVERSIDAD CÉSAR VALLEJOUNIVERSDIAD ALAS PERUANAS

FACULTAD DE MEDICINA / PSICOLOGÍA / CIENCIAS / CIENCIAS AGRARIASCÁTEDRA DE MICROBIOLOGÍA Y BIOTECNOLOGÍA


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Componentes Glicosilados de Envolturade M. tuberculosis que intervienen en la

patogénesis de la tuberculosis Mycobacterium tuberculosis Reside principalmente en elfagolisosoma de los macrófagos alveolares .

Mayor parte de los componentes estructurales Naturalezasacarídica y son reconocidos por receptores en macrófagos y otrostipos celulares, como los linfocitos T.

Algunas de estas estructuras moleculares También responsablesde los mecanismos de evasión de la respuesta inmune delhospedero. Inhiben o interfieren con los mecanismosmicrobicidas del macrófago infectado . Blgo. Dr. JoséGonzález Cabeza


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Micobacterias pueden ser opsonizadas con moléculas decomplemento (C3b), inmunoglobulinas (IgG), proteína de unión amanosas (MBP), así como por el factor surfactante A (SPA) Esto

ayuda a la bacteria a ingresar al macrófago de manera eficiente. Las micobacterias opsonizadas con IgG se unen a receptores para elFc de las inmunoglobulinas (FcRγ ), y esta vía de entradadesencadena una respuesta más agresiva en contra de ellas .

D -manosa



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Hábitat intracelular confiere ventajas Quedan protegidos demecanismos efectores de la respuesta inmune del hospedero, como:Lisis por complemento ; además, las características estructurales desu envoltura les proporcionan resistencia a:

A. Agentes microbicidas.B. Fármacos.C. Destrucción por calor.

Establecimiento de la infección también depende de la interaccióninicial entre los componentes de superficie de las micobacterias conlos receptores de la célula hospedera.

Para infectar al macrófago Se valen de: Receptores paracomponentes Glicosilados . Al utilizar receptores como el CR3, laentrada puede inhibir mecanismos microbicidas del macrófago,como el estallido respiratorio , de tal manera que, esta interaccióninicial resulta crítica en la patogénesis de la tuberculosis y en lapersistencia de la bacteria en el interior de la célula hospedera.



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PARED MEMBRANA

CAPSULA

CARACTERÍSTICASDE LA

ENVOLTURA



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CARACTERÍSTICAS DE LA ENVOLTU Envoltura Estructura compleja, constituida por: A) Cápsula, B)Pared Celular y C) Membrana Plasmática .

CÁPSULA Es la capa externa Sirve de protección contramúltiples factores externos . Por tanto, tiene una interacción directacon los elementos de la respuesta inmune . Sus características ycomposición varían en las diferentes especies y cepas. Entre los

principales componentes se encuentran el ácido micólico yglicolípidos; estos glicolípidos junto con algunas proteínas sonresponsables de las características antigénicas de la bacteria.

PARED Por debajo de la cápsula separada por un espacio

periplásmico, posee un elevado contenido en lípidos (50-60%) que leconfieren un carácter hidrofóbico y la hace refractaria al ataque porhidrólisis enzimática . Es una efectiva barrera Agentesantimicrobianos convencionales y está constituida por el complejomacromolecular formado por: “Ácidos micólicos arabinogalactano-peptidoglucano ” (mAGP). Blgo. Dr. JoséGonzález Cabeza


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Ácidos micólicos Ácidos grasos complejos de gran importanciataxonómica para micobacterias y bacterias de géneros relacionadoscomo Nocardia y Corinebacterium ; en el caso de las micobacterias,los ácidos micólicos tienen de 70-80 carbonos y se les atribuye elcarácter hidrofóbico de la envoltura .

MEMBRANA CELULARCaracterísticas biológicas y bioquímicas decualquier membrana, aunque en las micobacterias los derivados delos fosfolípidos se caracterizan por estar altamente glicosiladosdando lugar a moléculas como la lipoarabinomanana (LAM), quetienen un papel fundamental en la patogénesis de la tuberculosis(Figura 1).



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Representación esquemática de la pared celular de M. tuberculosis. Labacteria está envuelta dentro de una bicapa lipídica típica demembrana citoplasmática que permanece debajo del peptidoglicanorígido (PG). Cierto número de proteínas se encuentran en asociacióncon PG y entre la membrana, los PG y algunas de ellas pueden ser

inmunogénicas. Blgo. Dr. JoséGonzález Cabeza


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COMPONENTES ESTRUCTURALES QCONTIENEN EL DISACÁRIDOTREHALOSA Micobacterias Ptan una gran diversidad de estructurasglicosiladas complejas con enlace de tipo O-glicosídico. Algunos deestos glicoconjugados son de importancia estructural:

A) Peptidoglicano (PG) Molécula estructuralB) Polisacáridos Protege de la lisis por el complemento .

Componentes mayoritarios de la envoltura Lípidos asociados acarbohidratos ( glicolípidos), fosfolípidos glicosilados o carbohidratoscomplejos sustituidos con ácido micólico o péptidos .

Porciones glicosiladas Interacción con los componentes de larespuesta inmune innata y específica del hospedero. En célulaseucariotas los glicolípidos , participan en mecanismos decomunicación celular , pero en los microorganismos se les considera factores de virulencia. Blgo. Dr. JoséGonzález Cabeza


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Estima 25% del peso seco Corresponde a lípidos o glicolípidos. 40% de ellos Son moléculas de ácidos micólicos unidos aldisacárido trehalosa = Un disacárido de α-D-glucosa formado porresiduos de α -D-gluco-piranosil (1-1)-α -glucopiranosa .

Trehalosa Antígeno Numerosas moléculas contienen este

disacárido , las cuales se clasifican:

TREHALOSA

AMicolatos

De

trehalosa

BSulfolípidos

Detrehalosa

B l g o . D r .

J o s é

G o n z á l e z


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A) MICOLATOS DE TREHALOSA Ácidos micólicos + Trehalosa Cuando están acetilados constituyen

parte de la trehalosa dimicolato (TDM) o factor cuerda, o parte delfthiocerol dimicocerosato (DIM).


TREHALOSADIMICOLATO

(TDM) oFACTOR CUERDA

MICOLATOSDE

TREHALOSA

FTHIOCEROLDIMICOCEROSATO

(DIM).


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1. FACTOR CUERDA(trehalosa 6,6 – dimicolato)

Molécula mixta que se encuentra en la capa periférica de laenvoltura. Abundante en todas las micobacterias patógenas .

Nombre En los cultivos, los microorganismos forman agregadossemejantes a “cordones” . Esta molécula presenta pequeñasvariaciones en ciertos grupos químicos Que son características endiversas especies de micobacterias y cepas.

Factor Cuerda Formado por tres macromoléculas:

A)Peptidoglicano (PG)

B) Arabinogalactano (AG)

C)Micolatos



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En condiciones normales, el FC estimula la actividad de la enzimaque hidroliza al NAD (dinucleótido de nicotinamida y adenina) =(NADasa) en el hospedero Consecuencia = Disminución de lacoenzima NAD. Esta coenzima es común en las reaccionescatabólicas de oxido reducción y la ausencia interrumpe la cadenarespiratoria .

FC es inmunogénico Intentado usarlo en la prevención de la TBC;además, su naturaleza química favorece la inflamación crónica yocasiona la formación de granulomas en el pulmón.

Formación del granuloma Producto de una serie de mecanismosde la respuesta inmune que da por resultado una activación ydiferenciación de los macrófagos , mediada principalmente por el

TNF-α Conteniendo la diseminación de la bacteria. FC también se ha asociado Inhibición de la fusión de loslisosomas con los fagosomas en los macrófagos , fenómeno que seconsidera clave para la supervivencia de M. tuberculosis en estas

células. Blgo. Dr. JoséGonzález Cabeza


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2. DIM(Fthiocerol dimicocerosato)

También contiene trehalosa Es un ácido graso de 35 carbonos ytiene sustituciones con grupos metilos + dos ácidos grasos (ácidosmicocerósicos).

Esta molécula es característica de las cepas patógenas y forma unabarrera que impide la permeabilidad de la envoltura de lasmicobacterias.



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B) SULFOLÍPIDOS DE TREHALOSA (

Llamados también = Sulfátidos Son ácidos micólicos + disacáridotrehalosa , pero sustituidos por grupos sulfatos .

Localizan Periferia de la Pared Celular Parecen ser factores devirulencia.

M.tb. estos sulfolípidos de trehalosa funcionan como evasinas Facilitan que la bacteria escape a la acción de los macrófagosinhibiendo la fusión del fagosoma con el lisosoma Explica ÉXITOCOMO PARÁSITOS INTRACELULARES.


R bl i ió d i b i


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Responsables Características de tinción de micobacterias , y seunen a receptores “basurero” (barredores) de clase A (ScR) o“receptores scavenger ” en macrófagos Favorece la entrada encélula hospedera.

Además Evita la maduración del fagosoma del macrófago cuandoestá infectado por la micobacteria porque inhiben a la proteína Ccinasa (PKT) y como consecuencia de esto, también se ve inhibida laproducción de óxido nítrico y de citocinas proinflamatorias .

Los glicolípidos con trehalosas acetiladas son abundantes en lacápsula de las micobacterias y se clasifican en:

B.1. Fenoglicolípidos (PGL) B.2. Glicopeptidolípidos (GLP) B.3. Lipooligosacáridos (LOS)


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B.1. PGL (Fenoglicolípidos) Tiene Porción sacarídica altamente inmunogénica Presente encepas patógenas . Posee propiedades antigénicas Cápsula Asocian = Patogénesis de la tuberculosis . Razón Utilizan enserodiagnóstico de la enfermedad.

B.2. GLP (Glicopeptidolípidos)

Ag

Abundantes en la cápsula

Diferencias antigénicas entremicobacterias. Compuestas por: moléculas de fenol-tiocerol esterificado + 2 ácidosgrasos multirramificados (micocerósico o tioceránico) y, a diferenciade todos los anteriores , los residuos sacarídicos están O-metilados Asociados a morfología lisa de algunas cepas de micobacterias .

Importante Supervivencia intracelular Observado in vivo e invitro que los GLP inhiben la proliferación de células mononucleadasestimuladas con mitógenos .


( l á d )


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B.3. LOS (Lipooligosacáridos)

Constituidos: Ácidos grasos de cadena larga + Núcleo sacarídico depoliacil trehalosa y un alto contenido de manosa .

Cantidad y tipo de residuos de carbohidratos dan lugar a unavariedad de LOS cápsular, siendo antigénicamente diferentes .

Estas diferencias en los residuos sacarídicos tienen valor taxonómicoy diagnóstico .



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COMPONENTES CON ALTO CONTENIDE MANOSA

Micobacterias Gran variedad de formas glicosiladas derivadas defosfolípidos Ej.: Fosfatidil inositol.

Fosfolípidos = Ácidos grasos + Ácido fosfatídico Encuentran =Todas las membranas biológicas, pero también pueden formar partede moléculas con funciones biológicas definidas como lofosfatidilinositolmanósidos (PIM) y LAM.

El fosfatidil-inositol (PI) (un fosfolípido) Derivado del CPC-diacilglicerol y del mio-inositol En muchos m.o. está unido porenlaces covalentes a glicoproteínas de superficie.


Dif t lé l d PI id d t


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Diferentes moléculas de PI con residuos de manosas y otroscarbohidratos como la arabinosa .

Los PIM tienen muchos residuos de manosas y son precursores de laLAM (componentes principal de la membrana micobacteriana).

Estructura de LAM Pta región común para todas las micobacteriasLigeras variaciones en la parte glicosilada específica en cada cepa y

especie. La estructura de la molécula consta de varias partes:

1. Núcleo Sacarídico (NS) central, común para todas las especies demicobacterias Compuesto por unidades repetitivas de D-mananay D-arabinana (ligeras variaciones entre spp) Núcleo sacarídicounido a una molécula de fosfatidil-mioinositol.


Al id d b hid d l ú l ídi á


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Algunos residuos de carbohidratos del núcleo sacarídico estánramificados, formando dominios terminales conocidos como“ capping motif ” o dominios terminales , los cuales son especieespecíficos (Figura 2). Esta estructura terminal difiere, sonramificaciones que parten de residuos arabinosa del núcleosacarídico, desiguales en cada una de las especies y cepas demicobacterias; las regiones terminales se han asociado a lascaracterísticas de crecimiento y virulencia , y son las responsables de

múltiples respuestas del sistema inmunológico. Existen dos estructuras terminales en la LAM de las micobacterias,una con residuos de manosa (manooligosacárido) por lo que se le hadenominado Man-LAM, que está asociada a especies y cepaspatógenas , y la segunda estructura carece de residuos de manosaterminal y en su lugar contienen una molécula de PI y unaarabinosa , por lo que se le ha denominado AraLAM o PIMLAM,asociada principalmente a especies y cepas no patógenas, concrecimiento rápido en cultivo



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COMPONENTES RICOS EN ARABINO


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COMPONENTES RICOS EN ARABINOY GALACTOSA

Disacárido Arabinogalactana (AG) Antigeno . Orden Actinomicetales (micobacterias) 35% de la composición depared celular .

AG = Azúcares D-galactofuranosa + D-arabinofuranosa (disacarido)Raros en la naturaleza ( Figura 3).

AG Necesario para la formación del PG de la pared de la bacteriaPrincipal función = Proteger de la lisis osmótica .

PG Altamente inmunogénico Permite interactuar conelementos del sistema inmune y formar parte de los patronesmoleculares asociados a patógenos (PAMP) a través de receptorescon patrones específicos de reconocimiento (PRR) en macrófagos,como son los receptores tipo Toll (TLR), receptor de manosa (RM) yreceptor scavenger o basurero .



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Figura 3. Estructura general de la arabinogalactana (AG)


PG P lí d A i ú R id titi d N til


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PG Polímero de Aminoazúcares Residuos repetitivos de N-acetilglucosamina (GlcNac) unidos a residuos de ácido murámico (MuNac).

Polímero sacarídico Unido a su vez a un tetrapéptido:

L-alanina / D-isoglutaminil / meso-diaminopimelil / D-alanina

Biosíntesis del “Complejo mAGP” Etapas = 13 enzimasautorreguladas . Algunas enzimas de biosíntesis del complejo se haninhibido con fármacos como la fosfomicina . El estudio es importantepara el desarrollo de nuevos fármacos contra las micobacterias.

(L-Ala-D-glu-2pm-D-Ala)

“ComplejomAGP”

Moléculas de Ácido Micólico



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Conexión entre las unidades peptídicas y las de glicano en la formación de una láminade peptidoglicano. (a) Sin puente intermedio en bacterias Gram negativas. (b) con unpuente intermedio de pentaglicina en la bacteria Gram positiva Staphylococcusaureus. (c) Estructura global del peptidoglicano. El diagrama muestra varias cadenasde peptidoglicano con puentes intercatenarios entre ellos. Para visualizar una capacompleta de peptidoglicano hay que imaginar que este esquema se extiende alrededor de un cilindro o una esfera, que representaría una célula. G, N-acetilglucosamina; M,

N-acetilmurámico; las líneas rojas gruesas en (c) indican los puentes peptídicos.

D r . J o s é G o n z á

l e z C a

b e z a


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B l g o . D r .

J o s é

G o n z á

l e z C

a b e z a

RELEVANCIA DE LOS GLICOCONJUGADOS


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RELEVANCIA DE LOS GLICOCONJUGADOSRESPUESTA INMUNOLÓGICA

Componentes Glicosilados Tienen alto contenido de manosa,

glucosa y galactosa

Interacción con receptores fagocíticos tipolectina en el macrófago (Tabla I).

Estructuras terminales de moléculas Directamente interaccionan

con los receptores en células fagocíticas .

Dominios terminales ricos en manosa de la LAM Unión conreceptores del macrófago , como: Receptor de manosa (RM), a los

TRL 2 y 4, CR3 y el DEC 205.

Diversas LAM activan vías de señalización diferentes Induciramplio espectro de funciones y activar o inhibir mecanismos

efectores de la respuesta inmune para controlar o perpetuar lainfección. Blgo. Dr. JoséGonzález Cabeza


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…muchas gracias .Blgo. Dr. JoséGonzález Cabeza

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