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Introducción
El sistema inmune incluye células que participan en la inmunidad innata o en la inmunidad adquirida para mantener la homeostasis corporal. La entrada de cualquier patógeno desencadena una respuesta innata que es rápida para eliminar el patógeno y prevenir la enfermedad. Esta es mediada por el reconocimiento de patrones moleculares asociados a patógenos y patrones moleculares asociados a daño celular sin generar memoria inmunológica. Los neutrófilos forman parte de esta respuesta y sus mecanismos bactericidas son la fagocitosis, la degranulación, la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS, Reactive Oxygen Species), trampas extracelulares de neutrófilos (NET, Neutrophils Extracellular Tramps), citocinas y quimiocinas.
1. Neutrófilos
1.1 Origen y características: se generan en la médula ósea por granulopoyesis a partir de un precursor mieloide y se ha estimado que un adulto sano produce 1-2 × 1011. Las células madre hematopoyéticas se localizan en los espacios creados por los osteoblastos y células endoteliales caracterizados por flujo bajo de sangre y menor tensión de oxígeno, mientras que las células más maduras y con mayor división celular están cerca del lado abluminal de los sinusoides, una estructura vascular especial de la médula ósea.1 Terminada la maduración, los neutrófilos son liberados a la sangre y este proceso depende de la interacción de su receptor de quimiocina CXCR4 y la quimiocina CXCL12 producida por las células estromales en la médula ósea.2
Su homeostasis es regulada por la fagocitosis de los neutrófilos apoptóticos por los macrófagos y células dendríticas en los tejidos, reduciendo su proliferación de una manera dependiente del eje IL-23/IL-17A/G-CSF.3 La fagocitosis disminuye la producción de la interleucina 23 (IL-23), causando la disminución en la producción de IL-17A por los linfocitos T reguladores de neutrófilos o Th17 (Tn/Th17), que se localizan en los nódulos linfoides mesentéricos.4 En consecuencia, Los niveles bajos de IL-17A, disminuyen la producción del factor estimulante de granulocitos (G-CSF, Granulocyte Stimulated Factor) por los fibroblastos y células endoteliales reduciendo la producción de neutrófilos maduros. Por otra parte, la inflamación o infección ocasionan el aumento del G-CSF favoreciendo la granulopoyesis, producción y reclutamiento de los neutrófilos.2),(5 Además, la homestoasis de los neutrófilos involucra su muerte celular por necrosis, necroptosis, NETosis y piroptosis (Figura 1).6),(7
Figura 1: El origen, maduración y homeostasis de los neutrófilos humanos. Los neutrófilos se generan en la médula ósea y durante su maduración adquieren los gránulos citoplasmáticos y son liberados al torrente sanguíneo en un mecanismo dependiente del eje IL-23/IL-17A/G-CSF. Estos se dirigen al sitio de infección en respuesta a la quimiocina quimiotáctica IL-8 (CXCL8). (Creado con BioRender.com). DC = célula dendrítica (Dendritic Cell), G-CSF = factor estimulante de colonias de granulocitos (Granulocyte Colony Stimulating Factor), GMP = progenitor de granulocitos-monocitos (Granulocyte/Monocyte Progenitor), HSC = célula madre hematopyética (Hematopoietic Stem Cells).
Constituyen 50-70% de los leucocitos en circulación, con un diámetro de 7-10 μm, un núcleo segmentado, con alto contenido de gránulos y presencia de vesículas de secreción en su citoplasma.2),(5 Su vida media es de ocho a 20 horas sin estímulo, aunque después de su migración a los tejidos se prolonga de 1-4 días.6
Reconocen a los patógenos a través de sus receptores en membrana como: receptores scavenger, de manosa, Dectina 1, CD14, FcγR, CiqR, CR1, CR3, colectinas, receptores tipo Toll, receptores tipo NOD.7
Sus gránulos citoplasmáticos son clasificados en: Gránulos primarios/azurófilos , que contienen mieloperoxidasa (MPO), serina proteasas, elastasa de neutrófilos (NE, neutrophil elastase), proteinasa 3, catepsina G, azurocidina, α-defensinas (HNP-1, HNP-2, y HNP-3), serprocidinas y la BPi (BPi, Bactericidal-permeability-increasing protein). Gránulos secundarios/específicos , que contienen MMP8 (MMP8, matriz metaloproteinasa 8), lactoferrina, LL-37, lipocalina 2, haptoglobina, Pentraxina 3 y olfactomedina 4. Gránulos terciarios/gelatinasa contienen gelatinasa B, MMP8, MMP9, Arginasa-1, LL-37 y lisozima, y las vesículas secretoras que contienen albúmina, citocinas, receptores de membrana (CR1, CR3, C1qR, FcγR, CD14, FPR1), moléculas de adhesión celular (CD11b/CD18, CD67) y parte del complejo nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase (NADPH). Las proteínas de los gránulos se adquieren durante la granulopoyesis.2),(5),(8),(9
2. Mecanismos bactericidas
2.1 Fagocitosis: es un proceso de ingestión y eliminación de partículas o patógenos que ingresan al organismo mayores a 0.5 μm, incluyendo los cuerpos apoptóticos.10),(11 Los neutrófilos, macrófagos, monocitos y células dendríticas son clasificados como fagocitos profesionales, ya que realizan esta labor con gran eficiencia,10 mientras que los fibroblastos, las células epiteliales y endoteliales son considerados fagocitos no profesionales encargados de eliminar las células muertas para mantener la homeostasis.10),(11
Se inicia con la unión del ligando a los receptores fagocíticos, que se dividen en opsónicos como: receptores del fragmento cristalizable de la IgG (FcγR) y del complemento (CiqR, CR1, CR3); y los no opsónicos como: receptores de manosa, Dectina 1, CD14, colectinas, TLRs, lectina tipo C y receptores scavenger.10),(12 En comparación con los macrófagos, la fagocitosis por los neutrófilos es rápida al fusionarse directamente el fagosoma con los gránulos citoplasmáticos en menos de 60 segundos, permitiendo la eliminación rápida de los patógenos (Figura 2A).13),(14
Figura 2: Mecanismos bactericidas de los neutrófilos. A) Fagoctosis. 1) La bacteria opsonizada con anticuerpos IgG se une a los receptores FcγR1 en la membrana de los neutrófilos activando la señalización (SFK-Rac), desecadenando la activación de las Rab GTPasas. 2) Las fibras de actina se reorganizan y forman los seudópodos, asociada a cambios en los fosfolípidos en las membranales (PI(4,5)P2 a PI(3)P ) para envolver a la bacteria. 3) La membrana se envagina con la bacteria. 4) Se libera el fagosoma en el citoplasma y se ensamblaje el complejo NADPH oxidasa a la membrana. 5) Se fusiona el fagosoma con los gránulos azurófilos, donde la NADPH oxidasa produce ROS y la MPO de los gránulos actúa sobre el H2O2 para producir el ácido hipocloroso (HOCl-). 6) Finalmente, el HOCl-, ROS y proteasas actúan para eliminar los patógenos. B) Degranulación. Los neutrófilos estimulados con los patógenos, componentes microbianos citocinas o quimiocinas y responden con la secreción de sus gránulos que contienen moleculas bactericidas. 1) La estimulación del neutrófilo se lleva a cabo por la interacción del ligando con el receptor FcγR en la membrana. 2) Se desencadena la señalización mediada por las Rab GTPasas. 3) Los gránulos se mueven a través de las fibras de actina por las Rab. 4) Las Rab desencadenan la respuesta de moléculas Munc13-4 que interactúa con las proteínas SNARE, facilitando la unión de las V-SNARE (de los gránulos) con las T-SNARE (de la membrana). Aunado a esto, se acopla la NADPH oxidasa para producir ROS. 5) La fusión de las membranas (celular y de los gránulos), permite que los gránulos azurófilos descargen su contenido y ROS al exterior de la célula para actuar contra los patógenos extracelulares. C) Especies reactivas de oxígeno (ROS). Después de la fagocitosis del patógeno el fagosoma se fusiona con el gránulo azurófilo y la NADPH oxidasa se ensambla a la membrana. La NADPH oxidasa cataliza la reacción que genera una molécula de NADP+ y un H+, permitiendo que se lancen dos electrones al interior del fagosoma-gránulo que reducen el oxígeno (O2) a anión superóxido (•O2 -), y la superóxido dismutasa cataliza la dismutación del •O2 - a peróxido de hidrógeno (H2O2). A partir del H2O2 la MPO cataliza la reacción que produce el ácido hipocloroso (HOCl-), con propiedades antimicrobianas y actúa en la cisteína o glicina de las bacterias Gram negativas y positivas, respectivamente. D) Trampas extracelulares de neutrófilos (NET). Algunos patógenos tienen la capacidad de escapar a la fagocitosis o la degranulación de los neutrófilos; sin embargo, una de las alternativas que tienen los neutrófilos para morir es la muerte programada denominada NETosis, donde se producen las NET. La vía dependiente de la NADPH oxidasa o lítica, se desencadena ante los estímulos (patógenos, anticuerpos, colesterol y mitógenos) que causan la activacion de la PKC y se promueve el ensamble del complejo NADPH oxidasa a la membrana y la producción de ROS. La membrana nuclear y de los gránulos son desintegradas por las ROS y la cromatina es descondensada por la acción de la NE y MPO. Las fibras de ADN son lanzadas al exterior para atrapar a los patógenos y llevan consigo gránulos y componentes con actividad bactericida. (Creado con BioRender.com). MPO = mieloperoxidasa, NADPH = nicotinamida adenina dinucleótido fosfato oxidado, NE = elastasa de neutrófilos (Neutrophil Elastase), NET = trampas extracelulares de neutrófilos (Neutrophil Extracellular Traps), PKC = proteína cinasa C (Protein Kinase C), ROS = especies reactivas de oxígeno (Reactive Oxygen Species), SFK = cinasas de la familia Src (Src Family Kinases), SNARE = receptores de proteínas de fijación soluble de NSF (Soluble N-ethylmaleimide sensitive factor -NSF- Attachment protein Receptor).
La unión del patógeno o partícula causa una respuesta rápida oxidativa y no oxidativa por el ensamblaje del complejo NADPH oxidasa en la membrana del fagosoma.9
2.2 Degranulación: estas células también combaten a los patógenos extracelulares al liberar sus gránulos citoplasmáticos. Se requieren de dos tipos de señales: a) la dependiente de integrinas β2; y b) la activación de receptores como Mac1/CR3, FcγR y G Protein-Coupled Receptors (GPCR). En este proceso participan las proteínas Rab y Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor (SNARE) involucradas en el control del tráfico vesicular (Figura 2B).
La degranulación de las vesículas secretoras y gránulos terciarios es rápida; sin embargo, los gránulos primarios requieren de neutrófilos preactivados con citocinas proinflamatorias, quimiocinas o componentes microbianos. Los neutrófilos previenen la degranulación excesiva de gránulos terciarios al incrementar la producción de ROS, ya que el proceso desregulado puede causar daño tisular.2
La fagocitosis y la degranulación causan el ensamblaje del complejo de la NADPH oxidasa en la membrana, causando la producción de ROS.9),(15
2.3 Producción de especies reactivas de oxígeno (ROS): la interacción de los neutrófilos con el patógeno desencadena el estallido oxidativo que involucra el sistema enzimático NADPH oxidasa-NOX2, que se ensambla en la membrana celular y se generan dos moléculas de •O2 - y la enzima superóxido dismutasa genera H2O2 que actúa como antimicrobiano al reaccionar con los grupos tiol de las enzimas, proteínas, ADN y membranas bacterianas.11),(16)-(18
Además, la MPO utiliza H2O2 y cataliza la reacción con los iones de cloruro, formando un ácido hipocloroso (HOCl-) sumamente reactivo con los grupos tiol y los residuos de metionina (Figura 2C).11),(19
Es importante mencionar que algunos patógenos han generado una defensa contra las ROS, pero los neutrófilos poseen otros mecanismos bactericidas alternos.20
2.4 Producción de trampas extracelulares de neutrófilos (NET): los neutrófilos mueren por NETosis donde se generan las NET, que son fibras extracelulares compuestas de ADN, proteínas citosólicas y gránulos antimicrobianos, que atrapan, neutralizan y eliminan a los patógenos. Este proceso se inicia con la pérdida de la forma lobulada del núcleo y desensamble de la membrana nuclear, pérdida de la permeabilidad de las membranas granulares, inactivación de las histonas por acción de la NE que degrada la histona central H1 (Histona 1) provocando la descondensación de la cromatina; causando que la mezcla de la cromatina en el citosol con los componentes citosólicos y granulares, asi como la pérdida de la permeabilidad de la membrana celular que permite la liberación de las NET al espacio extracelular (Figura 2D).15),(21),(22
Se ha reportado que las proteínas identificadas en las NET pueden variar dependiendo del estímulo, ya que con el estímulo Fitohemaglutinina (PMA, Phorbol-Myristate-Acetate) se identificaron 24 proteínas, y con Pseudomonas aeruginosa 80 proteínas;15),(21 aunque siempre se encuentran las histonas, NE, MPO, calprotectina, catelicidinas, α-defensinas y actina.21
Las NET se forman por dos vías: a) dependiente de NADPH oxidasa (lítica, más estudiada) que es activada por anticuerpos, microorganismos, colesterol y mitógenos (PMA, concanavalina A).23),(24 Los estímulos activan la proteína cinasa C (PKC, Protein kinase C), que activa el ensamblaje de la NADPH oxidasa a la membrana, iniciando la producción de las ROS, que desintegran las membranas del núcleo y los gránulos, permitiendo que la NE y MPO interactúen con las histonas para facilitar la descondensación de la cromatina.23),(24
Por otro lado, en la b) independiente de NADPH oxidasa (no lítica, menos estudiada) el núcleo se condensa y las membranas nucleares se separan formando vesículas con ADN que se expulsan al medio extracelular liberando la cromatina.25 Este mecanismo evita la diseminación de los patógenos, aunque también tiene propiedades bactericidas directas. Por ejemplo, la NE actúa sobre las proteínas de la membrana externa y los factores de virulencia de las enterobacterias.15 La presencia de NET está involucrada en trastornos inflamatorios y autoinmunes, como el síndrome de dificultad respiratoria aguda, trombosis en la COVID-19, y en artritis reumatoide.22
2.5 Producción de citocinas y quimiocinas: los neutrófilos son fuente de citocinas y quimiocinas para interactuar con linfocitos T, linfocitos B, macrófagos y células dendríticas; participando en la regulación de la inmunidad innata y adquirida.26 Producen citocinas pro- y antiinflamatorias, inmunorreguladoras, G-CSF; y quimiocinas de tipo CXC importantes en la migración celular hacia el tejido y viceversa (Tabla 1).27)-(34
Tabla 1: Citocinas y quimiocinas secretadas por los neutrófilos.
| Función | Célula blanco | Referencia | |
|---|---|---|---|
| Citocinas | |||
| IL-1α | - Efecto proinflamatorio - Promueve la proliferación y diferenciación - Pirógeno endógeno |
Linfocitos T y B, MN, eosinófilos, DC y fibroblastos | 27,30 |
| IL-1β | - Aumenta la diferenciación y la expresión IL-9, RORγt e IRF4 | Subpoblaciones de linfocitos T: TH9 y TH17 | 27,30 |
| IL-6 | - Promueve la inflamación - Hematopoyesis - Diferenciación |
Linfocitos T y B | 27,30 |
| IL-17 | - Efecto proinflamatorio - Aumenta la producción de IL-1, IL-6, TNF-α, G-CSF, GM-CSF y quimiocinas que atraen MN y neutrófilos |
Células endoteliales, células epiteliales y fibroblastos | 27,30 |
| IL-18 | - Promueve la diferenciación de linfocitos
TH1 - Induce la producción de IFN-γ por linfocitos T - Aumenta actividad citotóxica de linfocitos NK |
Linfocitos T y células NK | 30 |
| TNF-α | - Regula el crecimiento y diferenciación de diversos tipos
celulares - Promueve angiogénesis, resorción ósea y procesos trombóticos - Suprime el metabolismo lipogénico |
Neutrófilos, macrófagos, fibroblastos y linfocitos T y B | 27,30 |
| MIF | - Favorece la activación - Inhibe migración de los macrófagos |
Macrófagos | 30 |
| IL-1 Ra | - Actividad antiinflamatoria - Antagonista de la IL-1, bloqueando su unión al receptor, evitando que haya una respuesta proinflamatoria |
MN, linfocitos, fibroblastos y células endoteliales | 31 |
| TGF-β | - Efecto antiinflamatorio - Inhibe crecimiento, diferenciación y funciones de diversos tipos celulares - Promueve angiogénesis y reparación tisular - Estimula la producción de anticuerpos IgA |
Linfocitos T y B, MN, macrófagos y fibroblastos | 27,30 |
| IL-22 | - Efecto proinflamatorio y antiinflamatorio - Estimula la transcripción de genes de proteínas con actividad microbicida |
Queratinocitos | 27,30 |
| IL-23 | - Favorece la diferenciación - Induce síntesis de IL-17A e IL-17B |
Linfocitos TH17 | 27,30 |
| G-CSF | - Crecimiento y diferenciación de los precursores de los neutrófilos | Neutrófilos | 27,30 |
| Quimiocinas | |||
| CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL5, CXCL6, CXCL8 (IL-8) | - Actividad proinflamatoria - Reclutamiento de neutrófilos |
Neutrófilos | 18,32 |
| CXCL4 | - Actividad proinflamatoria - Agregación de plaquetas |
Plaquetas | 27 |
| CXCL9, CXCL10, CXCL11 | - Actividad proinflamatoria - Reclutamiento de linfocitos T efectores |
Linfocitos T efectores | 23,27 |
| CCL2 | - Actividad proinflamatoria - Reclutamiento de leucocitos |
MN y basófilos | 32 |
| Quimiocinas | |||
| CCL3, CCL4 | - Actividad proinflamatoria - Reclutamiento de leucocitos - Interacción linfocito T-DC |
Macrófagos, linfocitos NK, linfocitos T y DC | 27,33 |
| CCL17, CCL22 | - Migración y activación | Linfocitos TH2, linfocitos T reguladores y basófilos | 27,33 |
| CCL18 | - Activación | Linfocitos TH2 | 33 |
| CCL19 | - Migración a gánglios linfáticos | DC y linfocitos T | 22,32 |
| CCL20 | - Migración a tejido linfoide intestinal | Linfocitos TH17, linfocitos B y DC | 33 |
| CCL23 | - Actividad quimiotrayente | Linfocitos T, MN y neutrófilos | 34 |
DC = célula dendrítica. G-CSF = factor estimulante de granulocitos. GM-CSF = factor estimulante de granulocitos- monocitos. IFN = interferón. IgA = inmunoglobulina A. IL = interleucina. IRF4 = factor 4 regulador de interferón. Linfocitos T reg = linfocitos T reguladores. MIF = factor inhibidor de la migración de macrófagos. MN = monocito. NK = asesinas naturales. RORγt = receptor huérfano retinoide gamma t. TGF-β = factor de crecimiento transformador-beta. Th = linfocito t cooperador. TNF = factor de necrosis tumoral.
3. Neutrófilos en enfermedades infecciosas
3.1 COVID-19: en diciembre de 2019, se propagó en Wuhan, China una nueva forma de coronavirus denominada SARS-CoV-2 (coronavirus del síndrome respiratorio agudo severo 2), un virus de ARN monocatenario, envuelto de sentido positivo que pertenece a los β-coronavirus. La Organización Mundial de la Salud (OMS) declaró la pandemia el 11 de marzo de 2020.35 Hasta el 16 de noviembre de 2023, se confirmaron 772,011,164 casos y 6,979,786 muertes en el mundo.36 En pacientes con COVID-19, se ha evidenciado la presencia de la NE, MPO, histona H3 citrulinada (Cit-H3), NET y plaquetas que se han relacionado con la oclusión vascular, la necroinflamación y el estrés oxidativo.37
En la forma severa de COVID-19 se ha descrito la inflamación y la «tormenta de citocinas» (IL-1β, IL-2, IL-6, IL-7, IL-8, IL-10, IL-17, TNF, IFN-γ, IP-10, GM-CSF, MCP-1 e IL-10) que llevan al desarrollo del síndrome del estrés respiratorio agudo.38),(39 Se ha descrito el reclutamiento de neutrófilos al sitio de infección y la formación de NET que contribuyen con la formación de trombos y la dificultad respiratoria (Figura 3).39
NET = trampas extracelulares de neutrófilos (Neutrophil Extracellular Traps), ROS = especies reactivas de oxígeno (Reactive Oxygen Species), TBA = tuberculosis activa
Figura 3: Participación de los neutrófilos en enfermedades respiratorias. Los neutrófilos participan en la eliminación de los agentes causantes de diferentes enfermedades infecciosas; sin embargo, sus mecanismos bacericidas de respuesta rápida pueden causar daño al organismo. En enfermedades virales como el COVID-19 e influenza la neutrofilia, la producción excesiva de las NET y las citocinas proinflamatorias causan daño pulmonar severo con mal pronóstico, incluso en el COVID-19 el exceso de las NET causa la trombosis con resultados fatales. Mientras que en la tuberculosis y la histoplasmosis la neutrofilia, la producción de las NET, fagocitosis, y la degranulación son mecanismos bactericidas que participan en la patogenia de la enfermedad, sin causar daño pulmonar severo que sea directamente el causante de un mal pronóstico.
La relación neutrófilo-linfocito (NLR, neutrófilo/linfocito) basada en la cantidad de neutrófilos y linfocitos en la sangre junto con la relación neutrófilos-albúmina (NAR) se han considerado como biomarcadores de infección e inflamación sistémica. Los valores de NLR son útiles para el pronóstico, ya que valores menores a 3 indican inflamación sistémica leve, de 3 a 5 inflamación moderada, y mayor a 5 son indicativos de inflamación severa,40 siendo el síndrome de insuficiencia respiratoria aguda la causa primaria de muerte en los pacientes COVID-19. En conjunto, la neutrofilia, NLR y NAR en las etapas tempranas de la infección se correlacionan con la severidad de la infección.41
En la forma grave de COVID-19 hay neutrofilia en sangre y en el tejido pulmonar con aumento de IL-1β, IL-6 y dímero D; mientras que las NET tienen el potencial de propagar la inflamación, la trombosis microvascular y la tormenta de citocinas en los pulmones.42),(43
En la oclusión vascular la NLR, la MCP-3 (proteína 3 quimiotáctica de monocitos) e IL-8 favorecen la neutrofilia en pacientes con COVID-19 leve y grave, formándose agregados de neutrófilos y trombocitos que se dirigen principalmente a los vasos pulmonares,44 los complejos de plaquetas-fibrina se dirigen a las pequeñas arterias pulmonares y los trombos a los capilares pulmonares.42 Los neutrófilos y las NET favorecen la necroinflamación,45 por la infiltración de agregados de las NET que forman trombos en los vasos pulmonares, induciendo vasculitis y finalmente la necrosis que favorece la tormenta de citocinas, causando más inflamación.46
Dentro de las complicaciones críticas del COVID-19 está la trombosis que ha sido asociada a niveles elevados de ADN libre, cit-H3, complejo MPO-ADN y NET identificadas en microtrombos arteriolares. El ADN, NE, MPO y catepsina G liberadas tienen efectos citotóxicos en el epitelio pulmonar y células endoteliales (Tabla 2).
Tabla 2: Efectos tóxicos de las NET en el epitelio pulmonar y células epiteliales.
| Componentes de las NET | Efecto citotóxico |
|---|---|
| Fibras de ADN | Daño alveolar difuso y hemorragia |
| Histonas | Incrementan la permeabilidad del endotelio |
| NE | Destrucción del citoesqueleto de las células
endoteliales. Afecta la integridad de la barrera alveolar. Se asocia a la inflamación y trombosis por la liberación de citocinas proinflamatorias |
| MPO | Involucrada en la apoptosis de células epiteliales por la liberación de ROS |
ADN = ácido desoxirribonucleico. MPO = mieloperoxidasa. NE = elastasa de neutrófilos. NET = trampas extracelulares de neutrófilos.
Se han descrito marcadores potenciales de NET asociados a síntomas, por ejemplo: niveles elevados de ADN, citH3, NE y el complejo MPO-ADN están asociados a admisión a terapia intensiva, ventilación mecánica y mortalidad a corto plazo. El complejo MPO-ADN se ha asociado a insuficiencia orgánica secuencial, NE e Histona-ADN asociado a daño pulmonar, falla renal, temperatura corporal y MPO asociada a días con hipoxia severa.41 La liberación de las NET y ROS causa desequilibrio entre la producción de ROS y los mecanismos antioxidantes, aumentando la lesión tisular.47
3.2 Influenza: causada por virus del género Influenzavirus, pertenecientes a la familia Orthomyxoviridae, en la que se encuentra el virus de ARN monocateriano de sentido negativo, que se transmiten por aerosoles afectando a las células del tracto respiratorio y a los neumocitos tipo II.48),(49 Las epidemias anuales causan de 3 a 5 millones de casos graves y de 290,000 a 650,000 muertes.50
Los virus de influenza A, B y C afectan a los humanos, pero sólo A y B son de importancia médica.49),(51 El virus de la influenza tipo A (VIA) es el más común y tiene diversos subtipos, que se clasifican de acuerdo con su variación antigénica en sus proteínas de superficie: hemaglutinina y neuraminidasa.49
Causa epidemias estacionales y se manifiestan como una enfermedad aguda con síntomas de leves a severos; sin embargo, puede complicarse llevando a hospitalización o la muerte.48),(49 Las complicaciones afectan a grupos de riesgo (niños o adultos mayores) y con comorbilidades (enfermedades pulmonares o cardíacas crónicas, diabetes mellitus e inmunosupresión).48
Los neutrófilos contribuyen al control de la enfermedad, y en la infección con VIA en el modelo murino, los neutrófilos y sus moléculas de adhesión (CD11b/CD18) son importantes al limitar la patología mediada por linfocitos T.52 Sin embargo, aunque el virus induce una respuesta inmune innata caracterizada por infiltrado de neutrófilos en los pulmones y mecanismos que promueven la resolución de la infección, también contribuyen a la patología de la enfermedad grave.53 A pesar del daño tisular, la falta de neutrófilos está asociada a mayor daño pulmonar.53),(54
En pacientes con influenza, los neutrófilos y las NET están asociados a una mayor severidad.55 En ratones coinfectados con VIA y Staphylococcus aureus hay reclutamiento excesivo de neutrófilos a los pulmones y las NET, que contribuyen a la inflamación pulmonar severa.56 En forma similar, los pacientes con una infección severa por el VIA H1N1 y H7N9, tienen niveles elevados de las NET asociados con la severidad de la enfermedad y mal pronóstico.57
3.3 Tuberculosis: la OMS reportó 10.6 millones de nuevos casos de tuberculosis y 1.6 millones de muertes en 2021.58M. tuberculosis causa tuberculosis (TB) y se transmite por aerosoles. Causa la infección asintomática (TB latente) en 90-95% y la TB activa en 5-10% de las personas infectadas, causando principalmente la TB pulmonar (TBP).58)-(61
La protección depende de la inmunidad innata y adquirida generada. Los neutrófilos participan en la respuesta hacia M. tuberculosis durante la infección temprana, llevando a cabo fagocitosis, producción de ROS, citocinas y quimiocinas.62 Sin embargo, aunque participan en la respuesta inmune son poco cruciales en la resolución de la enfermedad, probablemente porque son células de vida media corta.63 Participan en el reclutamiento de los macrófagos y favorecen la inflamación y la formación del granuloma para contener la infección.60),(62)-(64
Contribuyen en la resistencia hacia la TB produciendo péptidos antimicrobianos (LL-37 y lipocalina 2) que participan en la eliminación de las micobacterias.65),(66 Los macrófagos fagocitan las NET generados por la infección con M. tuberculosis y producen IL-1β, IL-6, TNF-α e IL-10 evidenciando su participación en la modulación de la respuesta inmune.67 Las NET están en el plasma de pacientes con TB y el aumento se correlaciona con la gravedad de la enfermedad.68),(69
En la búsqueda de biomarcadores se ha encontrado aumentado el receptor FcγR1 (CD64) en los neutrófilos y monocitos de pacientes con TB activa, y puede ser un biomarcador predictivo de la enfermedad.59),(70
3.4 Histoplasmosis pulmonar: causada por la inhalación de microconidios o fragmentos de micelo de Histoplasma capsulatum siendo una micosis endémica que afecta a más de 60 países.71 Con incidencia alta en América del Norte y en zonas tropicales de Latinoamérica con clima templado, subtropical o tropical húmedo.72
La enfermedad es benigna y asintomática en personas inmunocompetentes, pero puede evolucionar a una enfermedad pulmonar aguda, y la gravedad depende del estado inmunológico, el tiempo de exposición y la virulencia de la cepa.73 En los alvéolos pulmonares, los microconidios se convierten en levaduras y son fagocitados por los macrófagos a través del receptor CR3. Sin embargo, Histoplasma capsulatum se multiplica e induce la apoptosis para diseminarse a otras células.74 Los neutrófilos fagocitan a las levaduras opsonizadas a través de sus receptores CR1 y CR3, mientras que las no opsonizadas son reconocidas por el CD18 con la liberación de las NET.75 Los componentes de los gránulos azurófilos, como BPI y catepsina G inhiben el crecimiento de las levaduras.8),(76
La protección depende de la inmunidad celular; sin embargo, la producción de IL-17A, promueve la granulopoyesis, producción y reclutamiento de los neutrófilos al sitio de infección.3),(4),(77 El estudio de fracciones subcelulares de neutrófilos ha demostrado que las levaduras favorecen la liberación de las NET y reducen su viabilidad.78
Estrategias terapéuticas en COVID-19
La mortalidad de los pacientes con COVID-19 (con ventilación mecánica) fue de 24-53%, en parte, debido a la interferencia de las secreciones mucopurulentas en la ventilación. Las NET de los neutrófilos contribuye a la viscosidad de las secreciones y, además, están presentes en el suero.
Existen casi 100 estudios clínicos que incluyen el uso de fármacos para inhibir la formación de NET aunque sólo 19 han sido concluidos.41 Los estudios han demostrado que el uso de la dornasa alfa en aerosol (Pulmozyme, DNAsa 1 recombinante humana y mucolítico) y albuterol disminuyen la viscosidad de las secreciones al degradar el ADN, mejorando la oxigenación y reduciendo el soporte respiratorio en los pacientes.79)-(82 Además, las complicaciones se deben a la presencia de los complejos antígeno-anticuerpo en el plasma, los cuales interaccionan con los receptores FcγRIIA (CD32a) en la membrana de los neutrófilos y favorecen la formación de las NET, pues bien, el fostamatinib es un fármaco que inhibe la vía de activación Spleen Tyrosine Kinase (SYK), asociada a estos receptores reduciendo la formación de las NET.83 También, hay estudios controlados en pacientes COVID-19 utilizando la colchicina, ya que interfiere en vías inflamatorias inhibiendo la adhesión, movilización, degranulación y quimiotaxis de los neutrófilos. Disminuye las moléculas de adhesión celular, en consecuencia, reduce la migración e interacción de los neutrófilos con las células endoteliales y su reclutamiento al sitio de inflamación. También, previene la polimerización de los microtúbulos inhibiendo la formación del NLRP3 inflamosoma reduciendo en la producción de IL-1ß que previene la producción de IL-6 y TNF-α, y también inhibe la producción de ROS y Nitric Oxide (NO).84),(85
Adicionalmente, se han propuesto el uso de fármacos para bloquear los componentes de las NET como el alvelestat que inhibe a la NE involucrada en la inflamación,86 la metformina que se une a HMGB1 (High mobility group box 1) inhibiendo la inflamación,87 el disulfiram que se une a la gasdermina D inhibiendo su capacidad para causar poros en la membrana y promover la formación de las NET en pacientes COVID-19 reduciendo la inflamación y daño tisular.88
La producción de ROS es crítica ya que favorece la producción de las NET, y se han propuesto el uso de antioxidantes como N-acetilcisteína que tiene una función de antioxidante favoreciendo la producción del glutatión reducido que disminuye ROS; y un efecto antiinflamatorio al prevenir la unión del virus SARS-CoV-2 al receptor ACE2 e inhibe la activación del factor transcripcional NF-kB reduciendo la producción de las citocinas inflamatorias.89 Se ha propuesto el uso de la vitamina D porque tiene acciones antiinflamatorias al incrementar la producción de IL-10, IL-4, IL-5, y TGF- β, y porque a través de mecanismos antioxidantes reduce el estrés oxidativo y la producción de ROS (Figura 4).90
GSH = glutatión reducido, HMGB1 = High Mobility Group Box 1 (proteína de caja 1 del grupo de alta movilidad), MPO = mieloperoxidasa, NE = elastasa de neutrófilos (Neutrophil Elastase), NF-κB = factor nuclear kappa B, ROS = especies reactivas de oxígeno (Reactive Oxygen Species), TNF -α = factor de necrosis tumoral alfa.
Figura 4: Estrategias terapéuticas en pacientes con COVID-19. Los neutrófilos están involucrados en la inflamación y trombosis en los pacientes con COVID-19, y con la finalidad de reducir el daño al hospedero se han utilizado fármacos que intervienen en diferentes etapas de activación. (Creado con BioRender.com).
Conclusiones
Los neutrófilos son importantes en la defensa del hospedero; sin embargo, en las infecciones virales como es COVID-19 se asocia a eventos inflamatorios y trombosis. El conocimiento de sus mecanismos de acción ha permitido proponer alternativas terapéuticas que puedan brindar un mejor pronóstico a los pacientes con COVID-19. Mientras que en la tuberculosis e histoplasmosis tienen participación limitada en la resolución de enfermedad.
