Estudio de inmunomodulación xenogénica y sus posibles apllcaciones biomédicas

Abstract

Los anticuerpos naturales, que han demostrado ser capaces de controlar la diseminación de virus y bacterias, así como mejorar la capacidad de respuesta del huésped contra microorganismos, también reaccionan de forma cruzada con antígenos de otras especies (xenoanticuerpos). Estos anticuerpos pueden tener potenciales efectos deletéreos para el huésped como los dirigidos contra galactosa α-1-3 galactosa (α-Gal) que favorecen la sepsis por enterobacterias. Por otro lado, la xenoinmunización con células endoteliales, ha demostrado potenciales aplicaciones biomédicas como la capacidad de desarrollar un efecto anti-angiogénico y anti-tumoral.

En este estudio se investigó: a) el efecto de los anticuerpos anti-α-Gal en la sepsis que se produce en ratones knockout para α-Gal (α-Gal KO) tras ligadura y punción de ciego (CLP); b) el impacto de la xenoinmunización en la sepsis que se produce en la rata tras realizar una CLP; c) las características de xenoanticuerpos presentes en la rata tras una xenoinmunización, especialmente la reacción cruzada de los mismos con otras especies y microorganismos; d) el impacto de la xenoinmunización en la angiogénesis y tumorogénesis de ratones RIP-Tag2.

Los ratones α-Gal KO de nuestra colonia alcanzan espontáneamente elevados niveles de anticuerpos anti-αGal que pueden ser inhibidos de manera específica con la molécula GAS914. En el modelo de sepsis por CLP en estos ratones, la inhibición de los anticuerpos anti-αGal con GAS914 antes de la CLP conduce a una mayor supervivencia tras la sepsis. Sin embargo, la inhibición de los anticuerpos anti-αGal con GAS914 a partir de las 12 h tras la CLP, no mejora la supervivencia de la sepsis.

La xenoinmunización de ratas con 3 inyecciones de sangre de hámster (SH) o cerdo (SC) a días alternos (d.a.) en la misma semana produce xenoanticuerpos naturales de predominio de IgM. Por el contrario, la inmunización de ratas con 3 inyecciones de sangre xenogénica a intervalos de 15 días (s.a.) genera xenoanticuerpos anti-hámster o anti-cerdo de predominio IgG.

La CLP en rata Lewis con aguja de 19G produce una sepsis poco grave, y caracterizada por un patrón de disminución de citocinas. La inmunización previa a la CLP con SH o SC a d.a. conduce a una disminución de la supervivencia de los animales, mientras que a s.a. no muestra diferencias respecto al control. La inmunización con S.H d.a puede inducir una disminución de citocinas proinflamatorias y antiinflamatorias, que se asocia con una supervivencia de las ratas, o un aumento de las mismas, particularmente de leptina, que implica la mortalidad del animal.

Los xenoanticuerpos producidos en la rata por la inmunización con SH o SC reaccionan de forma cruzada con Enterococcus faecalis pero no con Escherichia coli, aislados en la sangre de ratas tras la CLP. Además, los xenoanticuerpos anti-hámster y anti-cerdo reaccionan de forma cruzada con células de hámster o de cerdo, cuando no se han utilizado en la inmunización, así como células humanas y de conejo. Anticuerpos contra melibiosa y ramnosa parecen los responsables de la reacción cruzada de los xenoanticuerpos en rata con E. faecalis.

La xenoinmunización con sangre o células endoteliales humanas, pero no con SC, produce xenoanticuerpos IgM e IgG que reaccionan de forma cruzada con células endoteliales y tumorales de ratones RIP-Tag2, inhibiendo in vivo la angiogénesis tumoral en estos animales. Sin embargo, la xenoinmunización con SC en ratones también induce xenoanticuerpos IgG que reaccionan de forma cruzada con células humanas.

Se concluye que algunos xenoanticuerpos naturales contra carbohidratos pueden favorecer la sepsis causada por enterobacterias, por lo que su depleción podría ser una estrategia preventiva de la misma, mientras que los anticuerpos anti-carbohidrato producidos por xenoinmunización con hematíes tienen un efecto anti-angiogénico y podrían investigarse como inmunoterapia del cáncer.

Natural antibodies may react with antigens of other species (xenoantibodies) and have potential deleterious effects for the host, like antibodies against galactose α-1-3galactose (αGal) that boosts enterobacterial sepsis. On the other hand, xenoimmunization with endothelial cells may generate an anti-angiogenic and anti-tumor effect in the host. Here, we report that mice αGal KO produce spontaneously high levels of anti-αGal antibodies that can be specifically inhibited with GAS914. In a cecal ligation puncture (CLP) sepsis model in this mice, inhibition of anti-αGal antibodies with GAS914 before CLP increased survival after sepsis. However its inhibition 12h after CLP, did not improve animal survival.

Xenoimmunization of rats with 3 injections of hamster (HB) or pig blood (PB) every other day (q.o.d.) or every other week (q.o.w.) produce natural xenoantibodies, (meanly IgM) or induced xenoantibodies (mainly IgG), respectively. CLP in Lewis rats with 19G needle produce a less severe sepsis, characterized by a pattern of reduction of pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines and minimal mortality. Xenoimmunization previous to CLP with HB or PB q.o.d. decreases animal survival, whereas q.o.w. does not show differences respect to control. Xenoimmunization with HB q.o.d. may decrease pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines, which is associated with rat survival, or can increase the same, particularly leptin, which is associated with animal mortality. Xenoantibodies present in rat by HB or PB immunization cross-reacted with Enterococcus faecalis, isolated in the rat blood after the CLP. Also, these xenoantibodies were cross-reacted with hamster or pig cells, when they were not used in the immunization, as well as human and rabbit cells. Anti-melibiose and anti-rhamnose antibodies appeared to be responsible of xenoantibodies cross-reactivity in rat with E. faecalis. Xenoimmunization of mice RIP-Tag2 with human blood or endothelial cells, but not with PB, produce cross-reactive xenoantibodies against tumor and endothelial cells, which inhibited in vivo tumor angiogenesis in these animals. Xenoimmunization with PB in mice RIP-Tag2 induced cross-reactive xenoantibodies with human endothelial cells. In conclusion, some natural anti-carbohydrates xenoantibodies can boost sepsis caused by enterobacteria, whereas induced xenoantibodies after red blood cell exposure may have antiangiogenic effects, which may lead to potential applications of these antibodies as immunotherapy.