Sunday, 19 November del 2017


Modo de acción en las vacunas vivas de Salmonella (I parte)

Modo de acción en las vacunas vivas de Salmonella (I parte)
Agosto 29/2017
Lima, Perú
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La salmonelosis es una de las más prevalentes zoonosis transmitida por los alimentos en todo el mundo y los animales de abasto son reservorios de infecciones de salmonelas paratíficas (zoonóticas). En avicultura, las infecciones por Salmonella específicas del hospedador son las causantes de la Tifosis Aviar y Pulorosis que producen grandes pérdidas económicas en diferentes partes del mundo. Se han adoptado diversas medidas para la prevención y control de Salmonella, entre las cuales la vacunación es la más práctica porque evita la contaminación de los productos avícolas y previene las toxiinfecciones alimentarias en los seres humanos. Las vacunas de Salmonella pueden disminuir el riesgo de salud pública al reducir la colonización y la invasión de los órganos (incluyendo los tejidos reproductivos), y al disminuir la excreción fecal y la contaminación ambiental. Líneas abajo se explica el modo de acción por el cual las vacunas vivas de Salmonella Elanco desarrollan la inmunidad celular y la respuesta inmune local (sIgA) contra las infecciones de Salmonella, en correspondencia a los principales retos de la industria avícola: gestión eficiente de las parvadas, bienestar animal, sostenibilidad, calidad y seguridad alimentaria.

Órganos linfoides primarios y secundarios

El sistema inmune es fisiológicamente muy complejo. Generalmente, el que un ave desarrolle o no una enfermedad después de una invasión de un microorganismo patógeno dependerá de los siguientes factores:

1. Las condiciones del ave, su estado de bienestar y nivel inmunitario.

2. El número de microorganismos invasores implicados en el desafío.

3. La virulencia o fuerza del microorganismo invasor.

En el caso de las aves, estos mecanismos inmunes se producen en órganos específicos:

- Órganos linfoides primarios: timo, bolsa de Fabricio y médula ósea.

- Órganos linfoides secundarios: glándulas de Harder, bazo, tonsilas ileocecales y el tejido linfoide asociado a las mucosas (MALT), que es el sistema de difusión de pequeñas concentraciones de tejido linfoide en varios sitios del cuerpo como el tracto gastrointestinal, la tiroides, la pechuga, el pulmón, las glándulas salivares, el ojo y la piel.

Los componentes del MALT se subdividen en los siguientes tejidos especializados:

• GALT (tejido linfoide asociado al intestino. Placas de Peyer)

• BALT (tejido linfoide asociado al bronquio)

• NALT (tejido linfoide asociado a la mucosa nasal)

• CALT (tejido linfoide asociado a la conjunctiva).

Inmunidad en dos fases

El sistema inmunológico puede conferir inmunidad mediante dos fases: la primera es la respuesta inmune innata (inespecífica) y la segunda es la respuesta inmune adaptativa (específica).

La primera respuesta innata e inespecífica se basa en varios factores condicionantes como la predisposición genética y los mecanismos de defensa:

- Predisposición genética: algunas especies de aves pueden carecer de los receptores requeridos por ciertos serovares infectantes.

- Defensa física: piel, membranas mucosas, cilios, sales biliares y otras secreciones y peristaltismos (tos, vómito, diarrea).

- Defensa microbiológica: una densa y estable microbiota intestinal previene la invasión de microorganismos patógenos. El uso inadecuado de antibióticos o la deficiente sanidad puede romper el equilibrio de la microbiota.

- Defensa química: pH bajo, enzimas destructoras de células, sistema de complemento (comunicación celular).

- Defensa celular: fagocitosis intraepitelial (macrófagos, células dendríticas, granulocitos) y leucocitos implicados en la respuesta inflamatoria. La segunda respuesta adaptativa y específica está compuesta de la inmunidad humoral (basada en la acción de las células B) y la inmunidad mediada por células (basada en la acción de células T citotóxicas, también denominadas linfocitos T y otros leucocitos como CD4, CD8 y células NK).

La clave de la respuesta inmunológica es que la respuesta inmune innata y el reconocimiento del agente extraño son cruciales para activar la respuesta inmune adaptativa, a través de la inducción de la presentación del antígeno y la activación de todas las moléculas coestimuladoras.

Protección homóloga versus heteróloga

En términos generales, una cepa vacunal homóloga proporciona mejores resultados que una cepa vacunal heteróloga. La eficacia de ambos tipos de vacunas se ha determinado en varios experimentos realizando infecciones experimentales de desafío con cepas de campo de Salmonella Typhimurium en varios momentos durante el periodo de puesta y comparando los resultados con aquellos de gallinas ponedoras no vacunadas de la misma edad. En el caso de una infección con Salmonella Typhimurium, la inmunización con una cepa vacunal homóloga produjo una reducción considerable de la colonización en el ciego, la principal área de localización. La reducción del número de bacterias en el ciego después del desafío con Salmonella Typhimurium fue remarcablemente mejor en las gallinas vacunadas con la cepa vacunal homóloga que en las gallinas vacunadas con la cepa vacunal heteróloga.

Los diferentes serovares de Salmonella se agrupan y tipifican según el esquema de Kauffmann-White:

- El factor somático (antígeno O) determina el grupo.

- El factor flagelar (antígeno H) determina el serovar en el grupo.

La protección homóloga proporcionada por la misma fórmula antigénica de Salmonella es mejor que la protección heteróloga proporcionada por una fórmula antigénica diferente. Aunque existe cierta protección cruzada entre serovares diferentes de Salmonella, la protección hómologa del serovar específico es superior. Como regla general:

• La protección homóloga es óptima: e.g. vacuna de S. Enteritidis contra S. Enteritidis de campo; vacuna de S. Typhimurium contra S. Typhimurium de campo.

• La protección cruzada entre serovares del mismo grupo es aceptable: e.g. vacuna de S. Enteritidis contra S. Gallinarum de campo (ambas del mismo grupo D).

• La protección cruzada entre serovares de grupos diferentes (heterólogos) es menor: e.g. vacuna de S. Enteritidis contra S. Typhimurium de campo; vacuna de S. Typhimurium contra S. Enteritidis de campo.

Inhibición de la colonización - Exclusión competitiva

Las vacunas vivas, si se administran por vía oral, muestran una protección rápida e inespecífica que tiene interés biológico y práctico. Los efectos protectivos inducidos por la vacunación de las aves incluyen la reducción de la colonización intestinal y la disminución de la invasión sistémica de las bacterias de Salmonella de campo. Se ha demostrado que la administración oral de cepas de Salmonella vivas a pollitos de un día de vida proporciona una rápida protección contra una infección con bacterias de Salmonella similares por un efecto de inhibición de la colonización (IC) intestinal que es probablemente el resultado de procesos fisiológicos microbianos. Valiosa información científica sobre el efecto de inhibición de la colonización ha sido descrita por Methner et al (2010). El término exclusión competitiva (EC) se utiliza para describir el proceso por el cual bacterias beneficiosas excluyen bacterias nocivas o patógenas. La EC implica la prevención de la entrada y el establecimiento de una población bacteriana a nivel intestinal. Por vía oral, las vacunas vivas atenuadas de Salmonella tienen un efecto de exclusión competitiva en el tracto intestinal que previene o minimiza la colonización de cepas de Salmonella de campo. La EC se debe aplicar a pollitos de un día de vida (no contaminados previamente) en spray en la sala de incubación o en el agua de bebida en la granja. Es efectiva en reducir la colonización de Salmonella siempre y cuando vaya acompañada de las medidas higiénicas convencionales.

Respuesta inmune tras la infección de campo

La respuesta inmune contra Salmonella depende del hospedador y del serovar implicado. En términos generales, una bacteria intracelular puede generar animales portadores asintomáticos. Reduciendo el desafío ambiental mediante medidas complementarias, a largo plazo ayuda a controlar las infecciones sistémicas y las enteritis. Por consiguiente, contribuye a una menor excreción, menor presencia ambiental y mayor seguridad alimentaria.

La patogénesis de la infección de Salmonella se inicia con la ingestión de la bacteria, seguida por la colonización intestinal (ileón, ciego) y la invasión de la mucosa.

- En el intestino la Salmonella se adhiere a las células del epitelio. Es conocido que las fímbrias y las “islas de patogenicidad de Salmonella” SPI-1 y SPI-2 juegan un papel esencial.

- La Salmonella entra en el organismo a través de las células M de las placas de Peyer (invadiendo los enterocitos) o por transporte paracelular. Se ha visto que los enterocitos podrían también comportarse como células presentadoras de antígeno.

- En diversos estudios se ha demostrado que la Salmonella Enteritidis se puede detectar en la Lámina Propia a las 12 horas después de la infección.

Una vez que se ha invadido la mucosa hay dos rutas posibles. La primera consiste en la fagocitosis de la bacteria y la consiguiente diseminación sistémica que lleva a la invasión de los órganos. La segunda ruta posible es una inflamación aguda (PG’s. enterotoxinas, citoquinas), la consiguiente activación de AMPc y finalmente la excreción de la bacteria en forma de diarrea.

- La presencia de Salmonella en la Lámina Propia atrae a los macrófagos. Ellos captan la bacteria vía endocitosis.

- En una fase posterior, las células presentadoras de antígeno (e.g. células dendríticas) captan la bacteria vía endocitosis.

- Después de la endocitosis, hay una lisis intracelular de varios componentes de la bacteria. Como consecuencia, los antígenos procesados (cortas secuencias de péptidos) se presentan en la parte exterior de la membrana citoplasmática de las células dendríticas. Esto se hace con la ayuda del “complejo mayor de histocompatibilidad” (MHC).

- La presentación de los antígenos procesados en las células dendríticas induce a la activación de células T-helper específicas.

- Las células T-helper activadas secretan citoquinas tipo Interleuquina 2 (IL-2) e interferón gamma (IFN-y). La secreción autocrina de IL-2 activa una cascada intracelular de indicaciones que induce una duplicación clonal de células T-helper. La secreción de interferón gamma activa a los macrófagos que inician una lisis intracelular de la bacteria previamente fagocitada.

- Las Salmonellas infectivas que han alcanzado las capas más profundas del tejido durante la infección temprana se salvan de la acción de los macrófagos y pueden multiplicarse y posteriormente invadir el organismo.

- Aquellas Salmonellas infectivas capaces de sobrevivir en los macrófagos después de la endocitosis, se multiplican en los macrófagos (isla de patogenicidad de Salmonella 2, SPI-2, es esencial para la supervivencia intracelular). La Salmonella superviviente puede ser transportada por macrófagos errantes a cualquier lugar dentro del cuerpo del ave y llegar a las capas más profundas de tejido después de ser liberadas de los macrófagos. De esta manera, aves infectadas pueden ser portadoras de por vida que excretan de forma transitoria Salmonella.

En el caso de desafíos infectivos bajos, una vez que la capacidad de la barrera mucosa se ha debilitado (deficiencia IgA selectiva), una segunda línea de defensa se activará. Esta consiste en la participación y el reclutamiento de un gran número de células inmunocompetentes que resulta en el inicio de un proceso inflamatorio que erradica el antígeno y restaura funcionalmente la mucosa. Si este proceso es constante e intenso, puede dar lugar a un proceso inflamatorio crónico.

Respuesta inmune tras la vacunación con vacunas vivas atenuadas MDM

Las vacunas vivas de Salmonella de Elanco no se inyectan en las aves, sino que se aplican vía agua de bebida. La aplicación es fácil y segura y sigue el modo natural de la infección. Éste es uno de los motivos del éxito de las vacunas vivas de Salmonella de Elanco.

Tras la toma oral, la vacuna entra en el organismo durante un corto periodo de tiempo a través de la pared intestinal. Una vez que ha alcanzado la mucosa, la cepa vacunal produce un efecto de inhibición de la colonización en el intestino que es muy favorable. Este efecto dura entre 10 a 12 días después de la vacunación y es similar al de los productos de exclusión competitiva como los probióticos.

En la mucosa, las cepas vacunales con sus flagelos se adhieren a las células epiteliales del intestino y tratan de invadir la Lámina Propia igual como las cepas de campo. En la Lámina Propia, las cepas vacunales son ingeridas por los macrófagos. Estas cepas vacunales se denominan “Metabolic Drift Mutants” (Mutantes por Deriva Metabólica - MDM). Estas cepas son discapacitadas por importantes vías metabólicas (debido a la atenuación cromosómica) que no permiten su multiplicación dentro de los macrófagos.

A diferencia de la cepa SG9R (sin flagelos), la cepa vacunal MDM por medio de sus antígenos flagelares es reconocida más rápidamente por el sistema inmune innato (e.g. receptor Toll-like 5 - TLR5). Esta es una característica diferencial que permite la rápida activación de la respuesta inmune adaptativa subsiguiente. Además, es importante destacar que la falta de estos flagelos proteináceos en la cepa SG9R exige por otra parte una mayor frecuencia de vacunaciones para estimular adecuadamente la respuesta inmune.

En varios estudios se observó que en menos de 24 horas después de la vacunación, los macrófagos empiezan a invadir la Lámina Propia. Las células dendríticas utilizan las cepas vacunales para procesar antígenos que se presentan en su superficie vía complejos MHC a otras células. Esto conduce a una activación de las células T-helper homólogas que se replican igual como se ha descrito en la infección de campo. Secretando interferón gamma (IFN-y), las células T-helper activan a los macrófagos. A continuación, los macrófagos activados empiezan a lisar las cepas vacunales ingeridas y presentan en su superficie aquellos antígenos procesados vía complejos MHC. Esto induce la producción de citoquinas Interleuquina 2 (IL- 2) mediada por linfocitos T citóxicos que son memoria específicos. Estas células representan la memoria inmunológica; en caso de unade campo, ellas inician una rápida multiplicación e inducen una fuerte respuesta inmune. En varios estudios se observó un incremento de células T en la bolsa de Fabricio, ciego y bazo solo unos pocos días después de la vacunación.

La secreción de Interleuquina 4 (IL-4) e Interleuquina 5 (IL-5) por las células T-helper induce la diferenciación de células B a células plasmáticas. Después de la diferenciación, las nuevas células plasmáticas inician la secreción y liberación de anticuerpos en las placas de Peyer y a continuación en el lumen intestinal. Así se previene la adherencia de bacterias y virus al epitelio y se previene la penetración de estos microorganismos en las capas subepiteliales del intestino.

- Los primeros anticuerpos en aparecer son las inmunoglobulina M (IgM). Estos anticuerpos de estructura pentamérica participan en la activación del sistema de complemento. Las IgM se adhieren a la superficie de las células invadidas y por lo tanto permiten su fagocitosis.

- Las inmunoglobulinas G (IgG), o IgY en las aves, se secretan por las células plasmáticas activadas. Las IgY también se unen a células invadidas y producen la citólisis directa de estas células o las marcan para que sean ingeridas por los macrófagos.

- Las inmunoglobulinas A (IgA) son la principal arma contra Salmonella. Son secretadas por las células plasmáticas y después convertidas en dímeros en la mucosa. Este es también el momento en que el componente secretor se une a la IgA dimérica y permite el transporte de las inmunoglobulinas a través de las células del epitelio al lumen intestinal.

- La IgA secretora (sIgA) representa un fuerte neutralizador de la Salmonella invasora en el lumen intestinal. La unión de la sIgA a las células bacterianas las inhibe de invadir la Lámina Propia. Esto desencadena una respuesta inmediata en forma de inmunidad local. Una vez que se ha formado la IgA secretora (la defensa más eficiente contra la infección por Salmonella) y ha sido liberada en el lumen intestinal, la Salmonella patógena en el intestino se vuelve inmediatamente inofensiva antes de que puedan entrar en la Lámina Propia y colonice a los órganos internos.

- En resumen, la vacunación con AviPro® Salmonella Vac E, AviPro® Salmonella Vac T and AviPro® Salmonella Duo estimula una fuerte reacción del sistema inmune que incluye:

- La invasión de macrófagos dentro de la Lámina Propia.

- Una activación significativa de linfocitos T y

- La síntesis de IgA secretora. La IgA secretora es el componente más importante en la defensa inmunológica contra Salmonella. La IgAs tiene la capacidad de prevenir la invasión de Salmonella a una edad temprana. Por lo tanto, la vacunación con vacunas vivas es esencial para proteger a las aves y prevenir la colonización desde el inicio del ciclo de vida de las aves.

Respuesta inmune tras la vacunación con vacunas inactivadas

Después de una vacunación con una vacuna inactivada, por inyección subcutánea o intramuscular, hay una respuesta inmune humoral primaria de IgM (7 a 14 días p.v.) seguida por la producción de IgY (IgG). Hay un aumento gradual de anticuerpos que va desde los pocos días (IgM) a semanas (IgY). Una vez que se alcanza la fase de meseta, el nivel de anticuerpos disminuye. Sin una estimulación antigénica continua, los niveles de anticuerpos bajan.

Es imprescindible una segunda exposición al mismo antígeno para conseguir un efecto de refuerzo (booster effect). Las células inmunológicas de memoria producirán títulos serológicos de IgY altos, homogéneos y de larga duración que serán transmitidos al huevo y a la progenie (MDA – anticuerpos maternales). La segunda aplicación de una vacuna inactivada, al menos 4 semanas después de la primera, generará la inmediata producción de anticuerpos protectores, principalmente IgY, pero también algunos IgM.

Las IgM son los primeros anticuerpos a ser producidos. Sin embargo, las IgY son los anticuerpos más abundantes a nivel intravascular y extravascular y también se almacenan en la yema del huevo y en el saco vitelino y proporcionan ciertos niveles de inmunidad humoral al pollito en las primeras semanas de vida.

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