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