PEPTIDOS ANTIMICROBIANOS EDGARDO ERBETTA MV SKINVET
PEPTIDOS
ANTIMICROBIANOSEDGARDO ERBETTA MV
SKINVET
METICILINA RESISTENTE, el desafío
a enfrentar……
LA SOLUCION
Peptidos antimicrobianos, son
alternativas potenciales sobre los
antibióticos en función de:
- Habilidad de matar células blanco
de manera inmediata
- Amplio espectro
- Modularidad
QUE ES UN PEPTIDO?
PEPTIDOS ANTIMICROBIANOS
(PAMs)
Moléculas efectoras del sistema inmune innato, se
encuentran en casi todos los organismos, desde bacterias
hasta mamíferos.
Sustancias polifacéticas con complejos mecanismos,
interactuando con el patógeno a través de su membrana, o
afectando blancos internos, como la replicación del ADN,
síntesis de proteínas, e interactuando con el huésped con
funciones inmunomoduladoras de la regulación del proceso
inflamatorio y de la cicatrización.
Grupos de PAM según su estructura
química
1. Péptidos lineales helicoidales anfipáticas o hidrofóbicas (alometicina,
magainina)
2. Péptidos cíclicos (gramicidina S)
3. Pequeñas proteínas B-laminares (defensinas, taquiplesinas)
4. Péptidos compuestos por un solo aminoácido (PR-39-Indolicidina,
catelicidinas)
5. Péptidos cíclicos con grupos de Thio-esteres (nisina, lantionine )
6. Lipopétidos con terminaciones en amino alcohol (polimixina B)
7. Péptidos monocíclicos enlazados (circulin A)
PAMs en vertebrados
Protección contra diferentes microorganismos
Interactúan con el sistema inmune adaptativo regulando su
respuesta
PAMs son componentes críticos de la inmunidad local innata
y barrera cutánea
Mas de 1500 PAMs han sido identificados, los mas
estudiados son:
DEFENSINAS
CATELICIDINAS
DEFENSINAS
Péptidos catiónicos anfipáticos ricos en arginina y un mínimo de 6 residuos altos en cisteína -Estos forman 4 pares de uniones de disulfurosintramoleculares
Hay tres subgrupos: α (alfa) y β (beta) Θ (zeta)
Alfa defensinas, (péptidos de neutrófilos humanos HNP1-3) almacenan en gránulos de neutrófilos y en macrófagos. Se producen por células precursoras mieloides y células CD8+ activadas. En cambio, la HD5 y HD6 se acumulan en gránulos de las células de Paneth en las vellosidades del tracto gastrointestinal. Estimuladas, liberan defensinas en forma local.
Ratones deficientes en metaloproteinasa 7, necesaria para la partición de las prodefensinas HD5 y HD6 en las células de Paneth, tienen menor resistencia a la infección gastrointestinal.
β / θ (Beta y Zeta defensinas)
Β-defensinas encuentra en muchos mamíferos incluso
humanos y perros
Se expresan en forma constitutiva en los queratinocitos y se la encuentra en
el intersticio intercelular. Son inducibles en queratinocitos y células
epiteliales en respuesta a los estímulos inflamatorios como interleuquina
(IL-1), factor de necrosis tumoral (TNF α) y lipopolisacárido (LPS)
Θ-defensinas se encuentran macacos rhesus, cercopitécidos
o monos del viejo mundo, orangutanes y papiones o
babuínos.
Poseen una estructura circular formada por 2 hemi-α- defensinas y tres
cisteínas
CATELICIDINAS
Grupo de cationes que conservan una región N-terminal (dominio)
También poseen restos de cisteína linkeadas por uniones de disulfuro
Humanos hay precursores simples (hCAP18), constituído por 37 AAc.
Comenzando como 2 leucinas (LL37) en humanos y similar a otros
mamíferos éstos son mantenidos en gránulos de neutrófilos, NK, células
epiteliales y mastocitos.
Rápido, potente y completo espectro antibacteriano pudiendo ser trozadas
en formas diferentes, derivando así en varios dominios (RK-31, KS-30 y
K20)
ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA
Afecta ambas capas RNA, envueltos o no y DNA virales
(adenovirus calicivirus y ecovirus)
Hay 5 módulos principales de adhesión, penetración y lisis:
- Barrera – evasión
- Alfombra
- Detergente
- Poro toroidal
- Módulos agregados
G (-) G (+)
PAMs mecanismo de acción
PAMs mecanismo de acción
1. Atracción electrostática entre el
péptido catiónico y la membrana
aniónica del microorganismo
2. Inserción del péptido en la
membrana
3. Permeabilización (por formación
de poros) lisis celular (por choque
osmótico)
PAMs Tipología de módulos:
- Barrera – evasión
- Alfombra
- Detergente
- Poro toroidal
- Módulos agregados
DETERGENTE
El péptido requiere degradar la ME
constituída por LPS, denominado
“paso autopromovido” alcanzando la
MI que actuaría como un detergente
catiónico.
Bajos niveles de glicerolfosfolipidos
en ciertas Gram (-) impiden el paso
de moléculas hidrofóbicas y las
hidrofílicas unicamente pueden
hacerlo por las porinas existentes.
Nuevo Péptido antimicrobiano catiónico (PAC)
6K-F17 activo contra Pseudomonas
Comparación mecanismo de acción
entre el natural PAC amida magainina
II (izq) y el designado PAC 6K-
F17(derecha) segregando cargas
postivas desde el núcleo central
hidrofóbico del péptido - En lugar de
colocarlos en caras opuestas como
en el anfipático amida magainina II-
El poder destructivo de membrana del
6K-F17 es mejorado por su habilidad
de agarre e inmersión en la
membrana aniónica bacteriana, en
lugar de ser anclados en superficie
Diferentes mecanismos de acción
de los PAMs
A Ruptura de la integridad de la
membrana: (1) los PAM se insertan al azar
en la membrana, (2) e interaccionan entre
sí a través de sus secuencias hidrofóbicas
lo que causa (3) que una parte de la
membrana sea removida y se forme un
poro. B Inhibición de la síntesis de
DNA.C Bloqueo de la síntesis de
RNA. D Inhibición de las enzimas
necesarias para la síntesis la estructura de
la pared celular. E Inhibición de los
ribosomas. F Bloqueo de las chaperonas
impidiendo el plegamiento de las
proteínas. G Inactivación de la
mitocondria. (1) inhibición de la cadena
respiratoria, (2) ruptura de la membrana
mitocondrial
ACTIVIDAD INMUNOLOGICA Componente crítico de la inmunidad innata y eje en la
orquestación de la inmunidad adaptativa
FAGOCITOSIS
ESTIMULAN LIBERACION DE PROSTAGLANDINAS
NEUTRALIZAN EFECTOS DE LPS
RECLUTAN CELULAS INMUNES EN SITIOS INFLAMADOS
(Monocitos y células T)
PROMUEVEN LA ANGIOGENSIS
REPARACION DE HERIDAS
QUIMIOATRACCION - ACTIVACION de monocitos, macrófagos,
mastocitos, células presentadoras de antígenos y linfocitos
PAMs son llamados “ALARMAS ENDOGENAS”
RESISTENCIA ANTIMICROBIANA
MO modifican su pared externa reduciendo su carga (-) decreciendo así su afinidad a los péptidos catiónicos
- Incrementado el número de D-alanina en la molécula de ácido lipoteitoico(grupo de carga +) decreciendo cargas (-) mediante activación dlt operon
Activación del gen MprF mediante códigos de L-lisina en la estructura del fosfatidilglicerol aumentando la red de carga + en la membrana externa
Aumentando la presencia de QacA o flujo de bombeo al exterior
Elevando la producción de esfiloquinanasas , enlazan e inactivan PAM
Gram(-) elevan la aminoarabinosa bajando la carga (-) y así la adhesión de PAM por activación de los genes pmrE y pmr HFIJKL
Producción de BIOFILMS intercelulares produciendo polisacáridos catiónicos
PAMs en ALERGIAS e INFECCIONES CUTANEAS
Beta-defensinas (BD) - Catelicidinas
En piel canina 7BD: cBD1, cBD1-like, cBD2-like/122, cBD3-
like, cBD102 cBD103 y cBD127
Un 51% de similitud con las humanas pero cBD103 y
hBD3/103A en un 80%
En humanos y caninos hay una sola catelicidina identificada
en epitelios y comparadas ambas, hCAP18 un 68% de
similitud de secuencia mRNA con la canina
Entre todos los PAMs testeados cBD103 y cCAT fueron los
mas efectivas contra bacterias y levaduras
PAMs, DERMATITIS ATOPICA e INFECCIONES
CUTANEAS
Diferentes investigadores mostraron marcada divergencia en sus resultados:
Mediante Atc. contra cBD103 y expresión de mRNA de S100A8
mostraron decrecimiento del primero y aumento del segundo entre
atópicos y sanos
Otro grupo mostró incremento de cBD103 mRNA en atópicos vs. sanos
Expresión proteínas de cBD3-like y cCAT en atópico con o sin infección
activa de piel no se observo diferencia, aunque sí entre pieles atópicas y
sanas control (difieren las activaciones entre atópico y sanos)
Múltiples factores de confusión se conjugan en estos estudios, tales como
diferentes razas, condiciones de vida y dietas.
VALOR CLINICO DE LOS PEPTIDOS
ANTIMICROBIANOS
Aumentan en respuesta adaptativa ante infecciones bacterianas
Elevada generación de PAM se lo vincula con alteraciones inflamatorias
crónicas, lo que refleja el papel dual de estas moléculas
Quemaduras, pérdida de producción Dβ, lleva a infecciones recurrentes
En psoriasis humana vemos niveles altos de D/C contrario en DA, con
infecciones frecuentes (TH2 eleva IL- 4/13 evitando expresión de TNFα
inhibiendo síntesis de IL-8/ CXCL8 quimioatrayentes de neutrófilos)
Ulceras crónicas bajos niveles de LL-37 (capacidad mitogénica)
Antitumorales: estas células tienen una composición de membrana distinta
a las células no transformadas con mayor susceptibilidad a la
permeabilización por PAMs.
CONCLUSIONES
PAM desempeñan un rol importante en la inmunidad innata cutánea
Por sus efectos quimiotácticos es puente entre inmunidad innata y
adaptativa
Antimicrobianos; intervienen en reparar tejidos, quemaduras; antitumoral e
inmunopotenciadores, ligan a LPS neutralizando actividad endotóxica de
Gram (-)
Para entender el papel real que juegan estos péptidos multifuncionales en
la fisiología cutánea, deberán considerarse no sólo un componente
sobresaliente en los mecanismos de defensa inmunitaria de la piel, sino
los responsables en la patogénesis de algunas de las enfermedades
inflamatorias crónicas.
LOS POTENCIALES FUTUROS….
La incidencia de resistencia bacteriana a los antibióticos en
las últimas décadas ha sido muy superior a la creación de
nuevos antibióticos
Tecnología nanosilver ofrece una alternativa terapéutica de
alta performance pero sus efectos secundarios son
inversamente proporcional al tamaño molecular
PAMs efectivos ante microbios multiresistentes, no tiene
toxicidad ya que es parte del sistema inmune