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Rev.R.Acad.Cienc.Exact.Fís.Nat. (Esp)Vol. 102, Nº. 1, pp 91-159, 2008IX Programa de Promoción de la Cultura Científica y Tecnológica

INFLAMACIÓN

PEDRO GARCÍA BARRENO *

* Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Cirugía, Facultad de Medicina, UniversidadComplutense. Hospital General Universitario Gregorio Marañón. [email protected].

La inflamación es la respuesta, del sistemainmunológico de un organismo, al daño causado a suscélulas y tejidos vascularizados por patógenos bacte-rianos y por cualquier otro agresor de naturalezabiológica, química, física o mecánica. Aunquedolorosa, la inflamación es, normalmente, unarespuesta reparadora; un proceso que implica unenorme gasto de energía metabólica. En ocasiones,transcurre hacia una situación crónica que suele darlugar a una enfermedad degenerativa como artritis,

arteriosclerosis o, incluso, cáncer. Aunque suele acom-pañarse de una respuesta generalizada —«respuesta defase aguda»— caracterizada por un cuadro clínicopasajero de sensación de malestar, fiebre y modifi-cación del perfil de las proteínas y leucocitos circu-lantes, en ocasiones, la inflamación aguda localprovoca una reacción orgánica generalizada —«sín-drome de respuesta inflamatoria sistémica»— que, enuna secuencia de reacciones a modo de espiral sincontrol —«inflamación maligna»—, conduce al

Figura 1. La inflamación, aunque en principio representa un proceso universal e inespecífico encaminado a restaurar la homeostasisdisturbada, puede elegir, según la causa desencadenante, diferentes escenarios de actuación para conseguir resultados determina-dos.

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fracaso funcional de los diferentes órganos y sistemas—«fracaso multiorgánico»— y, tras ello, a la muertedel individuo (Figura 1)1.

En cualquier caso, la respuesta inflamatoria estácoordinada por un copioso dispositivo de mediadoresque se organizan en complejas redes reguladoras.Para disecar tal entramado, es útil agrupar esas señalesen categorías funcionales y distinguir entre inductoresy mediadores de la respuesta inflamatoria. Losprimeros son señales que inician el proceso; activansensores especializados que suscitan la producción delotes específicos de mediadores. Estos, a su vez,alteran los estados funcionales de células, tejidos yórganos —que son los efectores de la inflamación—,de manera que permitan su adaptación primero y

reparación después, del daño infringido por el inductor(Figura 2).

I. BOSQUEJO HISTÓRICO

Para comprender la respuesta inflamatoria, talcomo hoy se entiende, es oportuno repasar las raícesde nuestro conocimiento sobre tal fenómeno. La pers-pectiva histórica indica que el progreso científico noes continuo, y que la ciencia está influida por la per-sonalidad de quienes la hacen avanzar. La historia dela investigación sobre la inflamación se extiende másallá de dos mil años; de ellos, doscientos de investi-gación en el contexto celular y, los veinte últimos, enel entorno molecular2.

Figura 2. Una vía inflamatoria genérica incluye, secuencialmente, inductores, sensores, mediadores y efectores. Los inductorespueden clasificarse en exógenos y endógenos, y ellos, a su vez, en clases diferentes. Los diferentes inductores operan a través de víasdistintivas. AGE: Advanced-glycation end products, C’: Sistema del complemento sérico, IgE: Inmunoglobulina E, IL: Interleuquina,NALP: Miembro de la familia NLR (ver: Tabla III), PAMP: Pathogen-Associated Molecular-Pattern, PGE: Prostaglandina E, TLR: Toll-likereceptor, TNF: Tumor necrosis factor.

Los signos y síntomas inflamatorios se conocendesde antiguo. Los egipcios describieron abscesos yúlceras, y el Código de Hammurabi contiene instruc-ciones para tratar abscesos oculares3. Sin embargo, fueel médico griego Hipócrates de Cos4 quién introdujolas palabras edema y erisipela para describir la infla-mación. Hipócrates consideró la inflamación como elinicio de un proceso de resolución o de curación. Laprimera descripción comprensiva de la inflamación seencuentra en los escritos de Aulo C. Celso5, quién nofue médico ni científico. En su De Medicina introdujolos que consideran los síntomas cardinales de la infla-mación: rubor, tumor, color y dolor. Galeno dePérgamo6 añadió un quinto signo: functio laesa.Galeno, que introdujo el concepto de los cuatrohumores vitales (sanguis, pituita, chole y melainechole), consideró la inflamación como un desajuste enla relación de esos humores7. No consideró que el pusfuera perjudicial (pus laudable), aunque debía facili-tarse su evacuación mediante punción. Galeno advirtiódel efecto perjudicial del frío sobre un edema inflama-torio, porque el frío tornaba la lividez del tejido en unascirros (cicatriz patológica), y pensó que la sangre per-colaba a través de las paredes de las arterias hacia eltejido.

Con todo, la investigación del proceso inflamatoriono comenzó hasta la invención del microscopio com-puesto por el científico holandés Zacharias Janssen(1580-1638), alrededor del año 1595. Antoni vanLeeuwenhoek (1632-1723) construyó, en 1719, elprimer microscopio con la suficiente resolución ópticapara observar hematíes individuales moviéndose através de los pequeños vasos sanguíneos, aunque losleucocitos no fueron objeto de su interés. El médicoHermann Boerhaave (1668-1738) utilizó el micros-copio para observar vasos sanguíneos en tejidos infla-mados; concluyó que los vasos sanguíneos máspequeños eran demasiado angostos para facilitar elflujo de sangre en el área inflamada, con lo se generabacalor debido a la fricción. Un discípulo de Boerhave,Hieronymus D. Gaubius (1705-1780), encontró que lainflamación promovía las condiciones para que coagu-lara la sangre, y en 1796 apareció el texto “Treatise ofthe blood, inflammation, and gun-shot wounds”, obrapóstuma del inglés John Hunter (1728-1793).

La primera descripción de las células inflamatoriasse debe a Rene Dutrochet (1776-1847) quién señaló,

en el año 18248, que corpúsculos sanguíneos indivi-duales podían escapar a través de la pared de los vasosy moverse con lentitud en la porción clara (de lapreparación), donde la velocidad de movimiento eramuy lenta; ello en marcado contraste con el torrentesanguíneo del que procedía la célula. Especuló sobre lanaturaleza de la trasmigración de los leucocitos, ysugirió que las paredes de los vasos presentaban ori-ficios que permitían a los elementos formes de lasangreentraren los tejidos. Rudolf Wagner (1805-1864)tiene la primicia de la descripción, en el año 18399, delrodamiento leucocitario: «En el espacio claro y bri-llante entre el torrente sanguíneo y la pared del vaso,que está rodeada por varias fibras paralelas, puedeobservarse como los leucocitos se mueven lenta-mente». Esta observación fue confirmada por RudolfL. C. Virchow (1821-1902) quién, en el año 187110,hizo notar que los leucocitos rodantes podían adherirsetransitoriamente a la pared del vaso y, en ocasiones,reentrar en el torrente circulatorio. Observó la trasmi-gración leucocitaria, pero atribuyó un papel nutritivomás que una función inflamatoria a este fenómeno.Observaciones similares fueron hechas por WilliamAddison (1802-1881) y por Augustus V. Waller (1814-1870), quienes ofrecieron, en la década de los años1840, una clara descripción de la trasmigración de losleucocitos y de la diapédesis de los eritrocitos en lainflamación secundaria a traumatismos, y des-cubrieron que el pus estaba formado por leucocitos11.

Avanzado el siglo XIX, las contribuciones másimportantes a la investigación de la inflamación fueronrealizadas por Ilya I. Metchnikoff (1845-1916) y porJulius Cohnheim (1839-1884). El primero señaló que«la acumulación de células en la vecindad de la lesiónconstituye una clase de defensa natural para elorganismo»12; y Cohnheim dio, en el año 1877, unadetallada descripción de la cascada leucocitaria,incluida la trasmigración: «Primero, en una vena conmarginación típica de las células blancas, uno ve unborde punteado en la pared externa del vaso. Estas semueven más allá, hacia el exterior del vaso al que seconectan mediante un fino tallo. Finalmente, este tallose desvanece y, ahora, la célula blanca aparece comoun corpúsculo brillante apenas coloreado, contráctil,situado completamente fuera del vaso»13. Max J. S.Schultze (1825-1874) fue el primero en percatarse deque los leucocitos no eran una clase homogénea decélulas14. Metchnikoff amplió tales observaciones y

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definió los linfocitos, los monocitos-macrófagos y losgranulocitos; distinguió los neutrófilos de los eosinó-filos, y reconoció que las células plasmáticas y losmastocitos eran células inflamatorias. Metchnikoffescribió que «el elemento esencial y primario en lainflamación típica consiste en una reacción de losfagotitos contra el agente lesivo». Por su innovadortrabajo, Metchnikoff, el fundador de la teoría celularde la inflamación, compartió el Premio Nobel deFisiología o Medicina 1908 («por sus trabajos sobreinmunidad») con Paul Ehrlich (1854-1915), quiénhabía trabajado sobre el sistema del complementosérico y los anticuerpos y a quién se atribuye la fun-dación de la escuela humoral de la inmunidad. Contales desarrollos, los conceptos de activaciónendotelial, adhesión leucocítica, actividad fagocítica einmunidad, habían sido introducidos.

Luego llegaron los modelos in vivo encabezados,en el año 190315, por el de Nicolas M. Arthus (1862-1945) mediante la inyección intradérmica de antígenos(reacción de Arthus). Eliot R. Clark (1881-1963)desarrolló, en el año 193516, una cámara que visuali-zaba la adhesión y trasmigración de los leucocitos invivo. Henry H. Dale (1875-1968), quién había tra-bajado en transmisión sináptica, reconoció (1929) laimplicación de mediadores químicos en el procesoinflamatorio, identificando el primero de ellos: la his-tamina; descubrimiento al que siguieron los de la sero-tonina y la bradiquinina. Dale compartió con OttoLoewi (1873-1961) el Premio Nobel de Fisiología oMedicina del año 1936 «por sus descubrimientos rela-tivos a la transmisión química de los impulsosnerviosos».

Con todo, Luis Urtubey (1892-1962)17 titulaba unaconferencia desarrollada en Valencia, en 1937,Concepto filosófico de la inflamación: «He insistidoen el término “filosofía” porque, precisamente en unaciencia tan de observación como la Patología, apenashay otro problema inquietante de esta índole que el quese refiere a la inflamación». Por otra parte, Heilmeyery Kähler18 escriben: «Para el médico, es de impor-tancia fundamental el problema de la significaciónbiológica de la inflamación. La respuesta que se dé aesta cuestión influirá decisivamente en su conductajunto a la cabecera del enfermo. Antaño, la conside-ración teleológica de la inflamación, en el sentido deque ésta constituiría un proceso conveniente para el

organismo, dominaba por completo el planteamientodel problema». Büchner19, en 1950, había señalado:«Así, pues, lo lógico y necesario es hablar, no definalidad sino de significación biológica de la infla-mación. El fenómeno, peculiar de la materia viva, delo que en ella sucede por necesidad, es decir, concarácter forzoso, con mucha frecuencia es al mismotiempo lo más conveniente desde el punto de vistabiológico, se pone de manifiesto precisamente en elproceso inflamatorio. El estímulo flogógeno perturbael equilibrio del organismo, pero la reacción de éstelogra restablecer por lo regular el equilibrio per-turbado». Y Lewis Thomas20 ha sugerido que «quizá lareacción inflamatoria deba ser considerada como unadefensa del individuo contra el resto de la naturaleza,simbolizando su individualidad y anunciando su exis-tencia como entidad». Como resumen de la situaciónvalga lo escrito por Gerald Weissmann en 197421:«Cualquier descripción o teoría general de la “infla-mación” es probablemente tan prematuro como unateoría general del comportamiento».

La serie de mediadores inflamatorios culminó conel estudio de las prostaglandinas (el Premio Nobel deFisiología o Medicina del año 1982 fue compartido porSune K. Bergström, Bengt I. Samuelson y John R.Vane por «sus descubrimientos referentes a lasprostaglandinas y sustancias relacionadas biológica-mente activas», y, luego, del óxido nítrico (RobertFurchgott, Louis Ignarro y Ferid Murad recibieron elPremio Nobel Fisiología o Medicina 1998 por sus tra-bajos sobre este último mediador). Por otro lado, elpapel de las citoquinas inflamatorias interleuquina-1(IL-1β) y factor de necrosis tumoral α (Tumor necrosisfactor, TNF-α), su papel activador del endotelio vas-cular potenciando la adhesión de los leucocitos y laidentificación de las moléculas de adhesión (selectinase integrinas), quedaron establecidos en la década delos años 198022.

Vejlens estudió (1938) el rodamiento y la adhesiónleucocitarias en los vasos mesentéricos23, y V. T.Marchesi, H. W. Florey y J. L. Gowans establecieron(1960-4) las interrelaciones entre leucocitos y célulasendoteliales durante la trasmigración24. Por último, A.J. Goldman y A. Atherton y G. V. R. Born, se ocuparon(1967-73) del comportamiento hidrodinámico de lainflamación25. Tras los trabajos pioneros de Harold A.Abrahamson en el año 1927, sobre los cambios infla-


matorios en las propiedades biofísicas de las mem-branas de los leucocitos26, un mojón distintivo son lostrabajos de Eric A. Jaffe y colaboradores (1973) queestablecieron las bases para el descubrimiento de lasmoléculas de adhesión entre los leucocitos y lascélulas endoteliales27. Por su parte, H. B. Stamper y J.J. Woodruff desarrollaron, en el año 1976, el primerensayo in vitro para el estudio de la adhesión leucoci-taria en presencia de estrés por cizallamiento circula-torio28.

II. FISIOPATOLOGÍA

El proceso inflamatorio29 representa una reaccióntisular imprevista ante una agresión, que incluye: deci-siones de puesta en marcha o de cese, basadas en laintegración de secuencias moleculares incitadas por eldaño tisular causado por la penetración de microbios opor la presencia de material extraño exógeno oendógeno; reclutamiento, instrucción y envío decélulas; eliminación de microbios, cuerpos extraños yde células infectadas y/o dañadas; creación de barreraspara evitar las metástasis microbianas, y la reparacióndel tejido lesionado por la agresión o por la respuestadel huésped. Si diferentes causas alteran o bloqueancualquiera de las etapas de este ordenado proceso, lainflamación puede derivar hacia soluciones nodeseadas, como la infiltración tisular por agregados delinfocitos y leucocitos (granulomas) que, en ocasiones—en las articulaciones—, son embebidos en una masade fibroblastos sinoviales hiperproliferativos (pannus),o la distorsión tisular mediante la biosíntesis incon-trolado de colágeno (fibrosis o cirrosis). La infla-mación persistente puede provocar depósitos deproteínas amieloides, en principio protectoras peroque, a la larga, pueden inducir enfermedades crónicasdegenerativas, y, también, lesiones oxidativas en elácido desoxirribonucleico (ADN) que, con el tiempo,favorezcan transformaciones neoplásicas.

Lo que Celso definió como «rubor, calor, dolor ytumor» sigue siendo un problema intelectual de primerorden en el terreno de la transducción de señales y dela comunicación intercelular, en los sistemas bioló-gicos; un problema sociolaboral importante por suincidencia en el trabajo y en las relaciones personales,y un mercado milmillonario para la industria farma-céutica. Cuando los acontecimientos patogénicos pri-

marios se desconocen, la fisiopatología y el control dela inflamación son las mejores opciones, aunque elnúmero de enfermedades consideradas de origeninflamatorio disminuye a la par que se identifican lascausas patogénicas iniciales. Sin embargo, en esta y enotras enfermedades infecciosas importantes, larespuesta inflamatoria puede causar más daño que elmicrobio (Tabla I)30.

La inflamación es, ante todo, una respuesta a favorde la supervivencia, tal como queda reflejado por elelevado riesgo de infecciones graves en individuos condeficiencias genéticas de los componentes principalesdel proceso inflamatorio; por ejemplo, la incapacidadpara movilizar leucocitos al foco lesionado en losdéficit de adhesión leucocitaria puede conducir a lamuerte por infección31; la incapacidad de producirdiferentes componentes del sistema del complementosérico predispone a infecciones meningocócicas, o laincompetencia de la maquinaria NADPHoxidasa leu-cocítica, que incapacita al fagocito para producirespecies reactivas de oxígeno bactericidas, conlleva laenfermedad granulomatosa crónica32. Por ello, elobjetivo médico de inhibir la inflamación se acom-paña, paradójicamente, por un esfuerzo de comparableimportancia para lograr inducir inflamación de maneraeficaz en, al menos, dos situaciones. En primer lugar,causar y mantener inflamación se encuentran entre lasfunciones esenciales de los adyuvantes en las vacunas;y en segundo, provocar inflamación es uno de los obje-tivos primarios de la inmunología tumoral, en inmu-nización terapéutica33 y en inmunoestimulacióninespecífica, como cuando se instila bacilo deCalmette-Guérin en una vejiga urinaria para prevenirla recurrencia tumoral34.

«La evolución no previno que la cirugía sería unatécnica aséptica. Así, el organismo reacciona al traumacomo si la emergencia fuera una infección, y hasta quese demuestre lo contrario»35. La secuencia inflama-toria suele ejemplificarse con un sencillo experimento:descubrir uno de nuestros antebrazos y colocarlo ensupinación sobre una superficie de apoyo. Poner lasyemas de los tres dedos medios de la otra mano sobreel antebrazo desnudo, a la altura de la muñeca y arras-trarlos hacia la flexura del brazo mientras mantenemosuna fuerte presión. Tras, más o menos, quincesegundos aparecerá un bajorrelieve enrojecido en lapiel «agredida» de nuestro antebrazo, que desa-


parecerá transcurrida una hora. En cambio, si la piel hasido lesionada —un corte— y/o las bacterias hanlogrado acceder a los tejidos —contaminación—, elenrojecimiento y el edema persistirán, mostrando quese han puesto en marcha una serie de mecanismos, sin-cronizados con el proceso de reparación o con tiempode replicación bacteriana y su potencial expansivo. Elepisodio probablemente culminará con el confi-namiento y muerte de las bacterias que contaminaronla herida, y con la eliminación y reparación del tejidodañado. Si la respuesta inflamatoria no fue adecuadapor diferentes causas de origen congénito o adquirido,la infección y sus efectos se generalizarán —sepsis—pudiendo, incluso, provocar la muerte del enfermo.

IIA. La respuesta celular a la agresión

Cualquier agresión local a un organismo desenca-dena respuestas en tres niveles de la organización:celular, tisular y orgánico (Figura 3). La respuestacelular es individual y aislada, y tiene por objetivos

defender su acervo génico y mantener la conformaciónnativa de sus proteínas. Para sobrevivir, los organis-mos deben enfrentarse con los efectos adversos delestrés genotóxico o agresiones que, constantemente,amenazan la integridad y función de sus genes y quepueden afectar a los exones o a las regiones no codifi-cantes como los promotores. Tales ataques provienende agentes ambientales como las radiaciones y losxenobióticos, y también endógenos: productos meta-bólicos de las células propias que causan lesionesdiversas en el ADN. En este contexto, la exposiciónrepetida a la radiación ultravioleta provoca a corto pla-zo inflamación cutánea —eritemas y quemadurassolares— y, a la larga, cáncer de piel. También la infla-mación crónica mantenida por la presencia bacteriana—Helicobacter pylori— en la úlcera gástrica se haasociado al desarrollo de cáncer gástrico. En el ámbitode la inflamación aguda tienen mayor interés laslesiones inducidas, en las regiones promotoras de losgenes, por diferentes especies reactivas de oxígeno li-beradas por las células fagocíticas activadas. Su pre-sencia puede interferir la interacción con factores de


Tabla I. Ejemplos de enfermedades inflamatorias.

transcripción, específicamente con los involucradosdirectamente en la respuesta inflamatoria. Para hacerfrente a los daños infligidos por los elementosgenotóxicos, internos y externos, los organismos handesarrollado mecanismos que enlentecen o bloquean laproliferación mediante su actuación en los puntoscríticos del ciclo celular, que promueven la reparacióndel ADN o que eliminan las células agredidas ponien-do en marcha programas de suicidio celular o apopto-sis. Cómo la célula decide, entre vivir o morir, enrespuesta a la lesión en su ADN es crítico no sólo parael destino celular, sino para evitar consecuenciasdesastrosas para el organismo como el cáncer36, 37

(Figura 4).

Las proteínas de choque término (Heat shock pro-tein, HSP), también denominadas proteínas de estrés,son un grupo de macromoléculas muy conservadas,con diferentes pesos moleculares que guían una de susclasificaciones —HSP de gran masa molecular: 100kDa; HSP90: 99-81; HSP70: 80-65; HSP60: 64-55;HSP40: 54-35, y HSP de masa molecular pequeña:

34—, presentes en todas las células de todas las for-

mas de vida. Expresadas en condiciones normales,diversos tipos de estrés ambiental o endógeno —porej. hipertermia, hipotermia, hipoxia, especies reactivasde oxígeno, desviaciones del pH, infección, metales,compresión o cizallamiento— inducen su producción.Actúan como caperonas o carabinas moleculares ase-gurando que cada proteína alcance su conformaciónfuncional en el lugar y en el momento adecuados. Paraello, intervienen en el proceso de plegamiento peptídi-co, en su distribución intracelular y en su degradación.En condiciones adversas se ocupan de que proteínasdesnaturalizadas recuperen su conformación operativay de que otras, que han formado agregados, recuperensu individualidad. También acompañan a los fragmen-tos peptídicos, producidos en la degradación de lasproteínas, hasta el lugar de su presentación, en lasuperficie celular, por las moléculas del complejoprincipal de histocompatibilidad (Major histocompati-bility complex, MHC) (Figura 5).

Frente a sus funciones fisiológicas protectoras, lasHSP exhiben potencial patológico. Las HSP puedenabandonar su espacio natural intracelular en situa-≥

≥


Figura 3. La respuesta del organismo a la agresión se realiza a tres niveles: celular, tisular y sistémico. Cada uno de ellos exhibe pecu-liaridades distintivas. ADN: Ácido desoxirribonucleico, APR: Acute phase response, HS-R: Heat-shock response, R-ADN: Respuesta dereparación del ADN, RG-NEI: Respuesta general neuro-endocrino-inmunológica.

ciones de lesión/necrosis celular inducidas por la acti-vación del inflamasoma —piroptosis—, en cuyo casosuelen ir acompañadas de otras moléculas como la pro-teína HMGB1 (High mobility group box-1); ubicadasen espacio extraño actúan como citoquinas proinflam-atorias. Por su parte, las HSP son responsables, almenos en parte y hasta donde se conoce, de la denom-inada «respuesta a proteínas desplegadas» (unfolded-protein response, UPR). En condiciones de normali-dad, las HPS excedentes —el pul principal de HSPgarantiza el correcto plegamiento de las proteínas nati-vas— ceban receptores específicos en el retículo endo-plásmico a los que silencian. Las condiciones de estréso agresión celular que inducen el desplegamiento delas proteínas, reclaman la movilización del pul de HSPacoplado a aquellos receptores a efectos de reforzar alque garantiza la conformación nativa de las proteínasintracelulares. El desacoplamiento activa los recep-tores que disparan una cascada de señales intracelu-lares que provocan la expresión de genes proinflama-torios38.

IIB. La respuesta tisular

La figura 6 esquematiza el flujo de informacióndesencadenado por una herida contaminada, común,de pronóstico leve (Tabla II). La respuesta tisular a laagresión, o inflamación en stricto sensu, contempla, enesquema, cuatro acontecimientos interrelacionados: a)la estimulación de las terminaciones nerviosas libresprovoca dolor y liberación de péptidos bioactivos:neuropéptidos; b) las células dañadas —piroptosis—liberan proteínas constitutivas intracelulares: HSP, fac-tor nuclear HMGB1 y N-formil-péptidos (FP) mito-condriales; c) los microorganismos y sus diferentesproductos incitan, en colaboración con los anteriores,una respuesta inmunológica innata, y d) señalesemanadas del foco inflamatorio reclutan leucocitos enel lugar de la lesión.

Las terminaciones nerviosas libres, sensitivas, libe-ran tras la lesión o el estímulo neuropéptidos pertene-cientes a la clase taquininas —sustancia P y neuro-


Figura 4. Panorámica de la vía de transducción de señales correspondiente a la respuesta al daño del ADN. Dicha vía, que consta desensores, transductores y efectores, es activada por una serie de señales que corresponden a las diferentes lesiones causadas en elADN: roturas monocatenarias o bicatenarias, y dimerizaciones de las bases. Los sensores no se conocen bien; un sensor candidato esla proteína BRCA1 (Breast Cancer 1). Los transductores de la señal son mejor conocidos. Dos proteína quinasas relacionadas y evolu-tivamente bien conservadas —ATM (producto del gen Ataxia Telangiectasia Mutated) y ATR (ATM-Rad3-related)— son componentescentrales de la respuesta al daño del ADN. Las quinasas Chk1 y Chk2 son elementos efectores responsables de decidir entre repararel daño, detener el ciclo celular o inducir apoptosis. Modificada de: Bing-Bing S. Zhou et al.3366; fig. 1, pág. 433.

quininas— que representan el estímulo inicial de losmastocitos, que exponen sobre su membrana recep-tores específicos para tales mediadores proinflamato-rios. Una vez iniciada la secuencia inflamatoria, trip-tasas liberadas por esas mismas células y por otras par-ticipantes en el proceso y actuando sobre receptoresactivados por proteasas (Protease-activated receptor,

PAR) de los tipos PAR2 y EPR1 (Effector cell proteasereceptor) [ver pg. 13 y figuras núm. 9 y 10], refuerzanla respuesta inicial de las terminaciones nerviosas, queincrementan la producción y liberación de CGRP(Calcitonin gene related product) y de sustancia P. Elprimero actúa sobre receptores arteriolares provocan-do vasodilatación, responsable de los signos inflama-


Figura 5. Esquema de la vida de una proteína. La traducción del ARN mensajero (mARN) ocurre sobre el ribosoma (1). A la vez,comienza, asistido por caperonas, el plegamiento de la cadena polipeptídica naciente (2); operación que continúa postraduccional-mente (3) hasta su complitud (4). Algunas proteínas, antes de lograr su conformación final son translocadas a diferentes orgánulos(ej. mitocondria, 5). En ocasiones, como consecuencia de la historia natural de la proteína o inducido por factores desestabilizadores(ej. estresores), las proteínas se desnaturalizan, agregan (6) y precipitan en un cuerpo de inclusión (7) que será procesado y digeridopor la maquinaria lisosómica. Algunas proteínas desnaturalizadas o parcialmente desplegadas son recuperadas por caperonas (8),que bien las repliegan en su conformación funcional (4) o, bien, las conducen al proteosoma (9) para ser degradadas. En las célulaspresentadoras de antígenos, las caperonas acompañan (10) a los péptidos —antígenos— digeridos o degradados hasta las molécu-las del complejo principal de histocompatibilidad (MHC), que los presentarán, sobre la superficie celular, a los receptores de las célu-las T. En condiciones basales, las caperonas excedentarias del proceso normal de plegamiento permanecen acopladas a receptoresespecíficos sobre la superficie el retículo endoplásmico (RE) (en la figura no diferenciado de la membrana nuclear); esta interacciónsilencia al receptor. En condiciones de estrés la protección de las proteínas funcionales requiere la totalidad de caperonas disponibles,por lo que aquellas acopladas a sus receptores RE los abandonan. Esta disociación activa los receptores, que inician una cadena deseñales conducente a una «respuesta a proteínas desplegadas» (unfolded-protein response, UPR); un componente más de la respues-ta al estrés celular. Modificada de: Alberto J. L. Macario et al.3388; fig. 1, pág. 1491.


Figura 6. Flujo de información desencadenado por una herida contaminada, común, de pronóstico leve. Los microorganismos libe-ran productos que actúan, de manera directa, sobre mastocitos, macrófagos/APC y neutrófilos. APC: células presentadoras deantígenos; C’: sistema del complemento sérico; f-péptidos: formil-péptidos; HMGB1: high mobility group box 1; Hsps: proteínas dechoque térmico; ILs: interleuquinas. Producción de: . Actuación sobre: . *: doble acción=destruye microorganismos y provo-ca autoagresión.

Tabla II. Clasificación y tasa de infección de las heridas operatorias.

torios rubor y calor, y el segundo sobre receptoresvenulares, provocando un incremento de la permeabi-lidad venular y extravasación responsable del edema otumor inflamatorio.

Se ha demostrado que las HSP liberadas al compar-timiento extracelular tienen una serie de efectosinmunológicos, que incluyen la inducción de secreciónde citoquinas proinflamatorias y de expresión de

moléculas de adhesión por diversos tipos celulares. LaHSP60 activa, en humanos, las células endotelialesvasculares para expresar selectina-E, ICAM-1 (Inter-cellular adhesion molecule-1) y VCAM-1 (Vascularcell adhesion molecule-1). La misma proteína de estrésinduce la secreción de interleuquina-6 (IL-6) por célu-las endoteliales, células musculares lisas y macrófa-gos. De manera similar al lipopolisacárido (LPS) delas bacterias gram negativas, la HSP60 induce la rápi-


Figura 7. La HSP60 como una molécula proinflamatoria de señalización intercelular. ICAM: intercellular adhesion molecule. IL: inter-leukin. TNF: tumor necrosis factor. VCAM: vascular cell adhesion molecule. Modificada de: A. Graham Pockley3388; fig. 2, pág. 8.

Figura 8. Las proteínas HSP60 y HSP70 inducen la secreción de citoquinas proinflamatorias por monocitos/macrófagos. La HSP60estimula la secreción de interleuquina 6 (IL-6) a través del receptor CD14, y se une al complejo del receptor tipo Toll 4 (TLR4), del queCD14 es un co-receptor, para provocar la expresión de factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) y de óxido nítrico sintasa; esta ultimaresponsable de incrementar la producción de óxido nítrico (NO). La HSP60 también induce la expresión de las citoquinas IL-12 e IL-15, a través de vías no identificadas. La HSP70 actúa a través de una vía dependiente de CD14 para estimular la producción de IL-1β,IL-6 y TNF-α, y por otra vía no conocida potencia la expresión de TNF-α. Modificada de: A. Graham Pockely3388; fig. 3, pág. 9.

da liberación de TNF-α y de óxido nítrico (Nitricoxide, NO) por los macrófagos, así como la expresiónde IL-12 e IL-15. Las HSP, en su función extracelularcomo citoquinas —caperoquinas—, activan a losmonocitos y macrófagos a través de los mismos co-rreceptores —CD14 (CD: Cluster designation o clus-ter of differentiation. Nomenclatura propuesta en1982, en el First International Workshop andConference on Human Leukocyte DifferentiationAntigens)— que utilizan los LPS bacterianos para inci-tar una respuesta inmunológica innata (Figuras 7 y 8).

La HMGB1 es una abundante proteína no histona,miembro de la superfamilia que agrupa proteínasnucleares que presentan una movilidad electroforéticamuy alta. Este grupo de proteínas incluye tres familias.Los miembros de la familia HMGB se encuentranentre las proteínas más ubicuas, abundantes y evoluti-vamente más conservadas entre las especies eucarióti-cas; todos ellos comparten un dominio —box— quemedia el acoplamiento de la proteína al ADN. LaHMGB1, como factor nuclear, actúa como un elemen-to estabilizador de la arquitectura del ADN, e interac-ciona con varios factores de transcripción, proteínasvirales de replicación y receptores esteroídicos; juega,por todo ello, un papel relevante en la transcripción.Cuando abandona su ubicación normal y alcanza elmedio extracelular, bien pasivamente por ruptura celu-lar o secretada por células inflamatorias activadas porcitoquinas, actúa como un potente mediador inflama-torio con características citoquínicas y quimioquínicas.Su receptor —RAGE (Receptor for advanced glyca-tion end products)—, que pertenece a la superfamiliade las inmunoglobulinas, se localiza en los endotelio-citos y los miocitos vasculares y en los fagocitos, entreotras células. Su actuación sobre estas células potenciael proceso inflamatorio: provoca disrupción de lapared vascular favoreciendo la extravasación de líqui-do y de células intravasculares, y es una potente cito-quina sobre los fagocitos39.

Los fagocitos profesionales —polimorfonuclearesneutrófilos y células mononucleadas (monocitos ymacrofágos)— juegan un papel clave en la defensa delhuésped contra las bacterias invasoras. Las señalesatractoras —quimioatractores— clásicas de los fagoci-tos son los FP bacterianos y mitocondriales, el factor5a del complemento (C5a), la interleuquina 8 (IL-8), elfactor activador de plaquetas (Platelet-activating fac-

tor, PAF) y el leucotrieno B4 (LTB4). El términoquimioatractor deriva del hecho de que los fagocitosmigran a lo largo de un gradiente de concentración —gradiente haptoquimiotáctico— de tales sustancias.Cuando los quimioatractores están presentes a altasconcentraciones activan las funciones citotóxicas delos fagocitos; específicamente, los fagocitos activadoscompletan la cascada adherente, generan diferentesespecies de radicales de oxígeno (Radical oxygenspecies, ROS) y liberan enzimas lisosómicas y otrosmediadores inflamatorios.

Al contrario que los procariotes, la síntesis de pro-teínas codificadas por el ADN nuclear eucariótico seinicia con un aminoácido metionina no formilado. Sinembargo, el aparato de síntesis proteica mitocondrialutiliza N-formilmetionina para iniciar la síntesis pep-tídica, de manera análoga a los procariotes; además, elresto formil (-CHO) se retiene en el extremo aminoter-minal de las proteínas mitocondriales. Por ello, FPliberados por las mitocondrias —en cuyo interior y encondiciones normales permanecen confinadas e igno-radas por el sistema de vigilancia inmunológico—dañadas juegan un papel proinflamatorio similar al delos péptidos bacterianos. Los receptores quimiotácti-cos clásicos de los fagocitos incluyen los de FP (FPReceptor, FPR), C5a (C5aR), PAF-R e IL-8R. Todosellos, como los receptores de eicosanoides y dequimioquinas, son miembros de la superfamilia dereceptores acoplados a proteína G (G protein-coupledreceptor, GPCR), y cuya interacción con el ligandoagonista resulta en la activación de la célula40.

IIC. Mediadores inflamatorios

Numerosos estudios señalan la importancia delreclutamiento de leucocitos en el foco inflamatorio apartir del pul circulante. Sin embargo, una rápidarespuesta requiere células centinelas estacionadas enlos tejidos. Los macrófagos y especialmente los mas-tocitos, cumplen tal función41. Los mastocitos perivas-culares responden a los neuropéptidos liberados porlas terminaciones nerviosas dañadas y estimuladasliberando histamina42, triptasa y otras proteasas yTNF-α preformados, y eicosanoides —prostaglandi-nas inflamatorias, tromboxanos y leucotrienos43—,citoquinas y quimioquinas neoformadas. Histamina,eicosanoides y triptasas causan vasodilatación —


responsable del calor y rubor inflamatorios— yextravasación —responsable del tumor o edemainflamatorio—. Las triptasas mastocíticas siegan elextremo N-terminal exocelular de receptores activadospor proteasas, desenmascarando secuencias, previa-mente crípticas, que autoactivan el receptor44. Unreceptor que pertenece a la clase GPCR45 y que estápresente en mastocitos, terminaciones nerviosas libressensitivas, endotelio vascular, plaquetas y neutrófilos(Figura 9). Ello potencia la estimulación de los mas-tocitos y de las terminaciones nerviosas; hace alendotelio adherente para los leucocitos, permeable alfluido intravascular y procoagulante; induce la adhe-sividad y agregación de las plaquetas e insta a los leu-cocitos a producir factor activador plaquetario (Figura10). PAF es el nombre trivial de un fosfolípido [1-O-alquil-2-acetil-sn-glicero-3-fosfocolina] que tienediversas y potentes acciones fisiológicas. Muchosmediadores lipídicos (ej., eicosanoides) derivan defosfolípidos, pero el PAF es un fosfolípido intacto quese acopla a un receptor específico46. El PAF refuerza laadhesividad endotelial que conduce a la migración leu-cocitaria desde el vaso al foco inflamatorio (Figura11), e induce en aquellos la expresión de receptores dequininas.

La interacción del quininógeno de peso molecularelevado (High-molecular weight kininogen, HK) consu receptor sobre la superficie celular endotelial esclave para la activación de la precalicreína (Pre-

kallikrein, PK), que circula en el plasma formando uncomplejo con HK. Como se muestra en la figura 12, lacalicreína activa sobre la membrana endotelial digiereal HK para liberar bradiquinina (Bradikinin, BK). Elensamblaje del complejo HK PK sobre la célulaendotelial es, por tanto, un prerrequisito para la forma-ción de BK, que puede interactuar con el receptor deBK de tipo 2 (B2). La activación de B2 induce la pro-ducción de óxido nítrico y prostaciclina (PGI2),vasodilatadores, y de activador tisular del plas-minógeno (Tissue plasminogen activator, tPA),antitrómbico. El activador de la PK es una serina pro-teasa (Prolylcarboxypeptidase, PRCP o angiotensinasaC). La PRCP también digiere la inerte angiotensina I yla vasoconstrictora angiotensina II, dando lugar enambos casos a angiotensina II(1-7), un péptido bioactivoque induce vasodilatación por estimular la producciónde NO. La angiotensinasa produce dos péptidos bioac-tivos vasodilatadores, BK y angiotensina II(1-7), que seoponen a la potente acción vasoconstrictora de laangiotensina II. Se conoce la capacidad de laangiotensina II para inducir la secreción de inhibidordel activador del plasminógeno 1 (Plasminogen-acti-vator inhibitor, PAI1), lo que involucra al sistemarenina-angiotensina (Renin-angiotensin system, RAS)en favorecer la trombosis. La doble acción de la PRCP—activa PK e inactiva angiotensina II— indica unaimportante interacción entre el sistema calicreína-quinina (Kalikrein-kinin system, KKS) y el RAS, ysugiere que amabas vías, conjuntamente, no solo regu-lan la presión arterial sino que influyen en la produc-ción de trombosis. Existen otras dos interaccionesentre KKS y RAS (Figura 13): la calicreína puedeconvertir prorrenina (inactiva) en renina (activa); y laenzima conversora de angiotensina (Angiotensin-con-verting enzyme, ACE o quininasa II) puede convertirangiotensina I (inactiva) en angiotensina II (activa), yBK en BK(1-5), un péptido inhibidor de trombina. Elsistema KKS plasmático es, por tanto, anticoagulantey profibrinolítico. Además, BK, como se ha señalado,induce la formación de NO, de PGI2 y de tPA. Enresumen, parece que el KKS plasmático sirve de con-trapeso fisiológico al hipertensivo y protrombóticoRAS47.

Las citoquinas48 son pequeñas proteínas o glicopro-teínas49, que actúan como autacoides o como hor-monas, producidas generalmente como formas precur-soras por células activadas que median el proceso


Figura 9. Mecanismo de autoactivación de los receptores acti-vados por proteasas (PAR). Tras la escisión proteolítica delextremo N-terminal (NH3

+) del PAR por trombina, tripsina otriptasa (dependiendo del subtipo del receptor), se expone unnuevo resto N-terminal (*NH3

+) y se desenmascara la secuen-cia [ ] que autoactiva [ ] el receptor acoplado a proteína G.TM1: primer domino transmembranar. TM7: séptimo dominotransmembranar. COO-: grupo carboxiterminal.

inflamatorio. El término citoquina o inmunocitoquinase utilizó inicialmente para separar un grupo de proteí-nas inmunomoduladoras, denominadas inmunotrans-misores, de otros factores de crecimiento o factorespeptídicos reguladores que modulan la proliferación ybioactividad de células que no pertenecen, en princi-pio, al sistema inmunológico. El término citoquina seutiliza como un nombre genérico para un grupo diver-so de proteínas solubles que actúan como reguladoreshumorales a concentraciones nano- o picomolares yque, en condiciones normales y patológicas, modulanlas actividades de células y tejidos; y algunas de ellasse comportan como factores de supervivencia al pre-venir la apoptosis. Las citoquinas también median, demanera directa, interacciones intercelulares. Enmuchos aspectos, las actividades biológicas de las

citoquinas semejan las de las hormonas clásicas pro-ducidas en tejidos glandulares especializados. Algunascitoquinas también se comportan como hormonas, alactuar a distancia. En general, las citoquinas actúansobre una mayor variedad de células diana que las hor-monas; y, quizás, la principal diferencia entre éstas ylas primeras es que éstas no son producidas por célulasespecializadas. Diferentes citoquinas son producidaspor células diferentes, y virtualmente todas las célulasdel organismo son capaces de producir una u otra deaquellas.

En el sentido más restrictivo, las citoquinas com-prenden las interleuquinas —se pensó, en un principio,que eran producidas exclusivamente por leucocitos —,linfoquinas, monoquinas, interferones (IFN), quimio-


Figura 10. La activación del receptor activado por proteasa del subtipo 1 (PAR1) por trombina, representa un vínculo de unión entrelas vías inflamatoria y de la coagulación. PAR1 se expresa en la superficie de las plaquetas (p), neutrófilos (n) y endoteliocitos (e). Laactivación de PAR1e por trombina conduce a la liberación de mediadores proinflamatorios —prostaglandinas (PGs) y óxido nítrico(NO)— por las células endoteliales vasculares; mientras que la activación de PAR1n induce la migración de los leucocitos polimorfonu-cleares neutrófilos y la liberación de factor activador plaquetario (PAF), que actuando sobre el endotelio potencia su adhesividad paralas plaquetas. La activación de PAR1p provoca la adhesión de las plaquetas al endotelio y la agregación plaquetaria, que activan lavía intrínseca de la coagulación. Previamente, el endotelio lesionado ha liberado factor tisular (factor VII de la coagulación) que, trasser activado por micropartículas, pone en marcha la vía extrínseca de la coagulación e inicia la producción de trombina. La adhesiónplaquetaria y el depósito de fibrina sobre el endotelio vascular potencian la producción de PGs y NO. Por su parte, el factor X de lacoagulación, activado por ambas vías de la coagulación, actúa directamente sobre las células endoteliales mediante la activación deotro receptor de la clase PAR —receptor EPR1 (effector cell protease receptor 1), también presente en la terminaciones nerviosas libresen las que se expresa junto con el subtipo PAR2—, induciendo la producción de NO y de interleuquina 6 (IL-6). Al complejo [IXa-VIIIa]activador del factor X se denomina «tenasa». Modificada de: Giuseppe Cirino et al.4444; fig. 1, pág. 171.

quinas, factores estimulantes de colonias (Colony stim-ulating factor, CSF) y factores de crecimiento (Growthfactor, GF). El término citoquinas de tipo 1 se refiere aaquellas producidas por células Th1 (células T helper-1 o asistentes): IL-2, IFN-γ (Interferón-γ), IL-12 oTNF-β). Las citoquinas de tipo 2 son las producidaspor Th2: IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 o IL-13. La mayoríade las citoquinas no se relacionan en términos desecuencias, aunque algunas pueden agruparse enfamilias (por ej. familias de receptores50), o clasifi-cadas en categorías de acuerdo con el tipo de lasestructura secundaria o terciaria. Tras la expresióngénica, la mayoría de las citoquinas son secretadas porlas células utilizando las vías secretoras clásicas,existiendo formas que se asocian a las membranas y,otras, a la matriz extracelular. Se denomina entramadocitoquínico a las interacciones, extraordinariamentecomplejas, de las citoquinas por las que inducen osuprimen su propia síntesis o la de otras citoquinas osus receptores, y antagonizan o sinergizan entre ellasde maneras diferentes y, a menudo, redundantes. Talesinteracciones involucran, en ocasiones, cascadas cito-quínicas en las que una citoquina inicial desencadenala expresión de ella y de muchas otras, creando com-plejos circuitos de retroalimentación. Se denominancitoquinas proinflamatorias aquellas que favorecen la

inflamación, siendo prototípicas IL-1, IL-6 y TNF-α.Actúan como pirógenos endógenos, inducen la síntesisde mediadores secundarios y de citoquinas proinfla-matorias por macrófagos y por células mesenquimales,estimulan la producción de proteínas de fase aguda yatraen células inflamatorias. El efecto neto de unarespuesta inflamatoria está determinada por el balanceentre citoquinas pro- y antiinflamatorias (IL-4, IL-10 oIL-13).

Macrófagos activados producen, en respuesta apatógenos y otros estímulos dañinos, TNF, una cito-quina con una masa molecular relativa de 17 kDa quese comporta como mediador necesario y suficiente dela inflamación local y generalizada. El incremento dela concentración local de TNF provoca los signosclínicos cardinales de la inflamación: calor, rubor,tumor y dolor. El aumento sistémico de TNF media lalesión tisular deprimiendo el volumen sistólico cardia-co, induciendo trombosis microvascular y mediandoen el síndrome vasculopléjico con vasoparálisis yextravasación masiva de líquido intravascular. El TNFamplifica y prolonga la respuesta inflamatoria al acti-var otras células que, como respuesta, liberan cito-quinas tales como IL-1 y HMGB1, y otros mediadorescomo eicosanoides, óxido nítrico y especies reactivas


Figura 11. La señal incitada por el factor activador de plaquetas (Platelet-activated factor, PAF) prepara y activa a los leucocitos enlas superficies de las células endoteliales vasculares inflamadas: un sistema yuxtacrino de control espacial del proceso inflamatorio. ElPAF y una molécula de adhesión —P-selectina— se coordinan sobre la membrana celular endoteliocítica. La P-selectina ata al leuco-cito a la célula endotelial, lo que permite al PAF de la célula endotelial acceder a su receptor en el leucocito polimorfonuclear. Elloconstituye una especie de señal yuxtacrina pleotrópica. Modificada de: Stephen M. Prescott et al.4466; fig. 1, pág. 421.

de oxígeno, que potencian la inflamación y provocanlesiones tisulares. El TNF es esencial para la completaexpresión inflamatoria; por el contrario, la autolimi-tación del proceso inflamatorio se caracteriza por unaatenuación de la actividad del TNF.

Las quimioquinas, constituyen una familia depequeñas proteínas proinflamatorias caracterizadaspor contener en su molécula cuatro restos de cisteína(Cys) que forman cuatro enlaces disulfuro intracate-narios. Las quimioquinas juegan un papel fundamentalen la inflamación por atraer y activar clases específicasde leucocitos, participando en tres de las cinco etapasde la cadena de adherencia leucocítica. En primerlugar, favorecen el rodamiento lento y la adherencia de

los leucocitos al activar las integrinas leucocitarias.Segundo, son potentes quimioatractores que guían alos leucocitos hacia el foco inflamatorio; y por último,activan las funciones efectoras de los leucocitos,incluyendo la producción de productos intermediosreactivos durante el metabolismo del oxígeno y laexocitosis de enzimas hidrolíticas. Las quimioquinasse unen a glicosaminoglicanos y heparina, formandocomplejos que se creen de gran importancia en sucapacidad para atraer localmente a los leucocitos. Haydos subfamilias estructurales principales, designadasCys-X-Cys, CXC o subfamilia α, y la subfamilia Cys-Cys, CC o subfamilia β. Linfotactina (C) y frac-talquina (CX3C) representan otras dos familias(Figura 14). Los receptores de quimioquinas son


Figura 12. Ensamblaje y activación del sistema calicreina-quinina (KKS) plasmático. La precalicreína (PK: prekallikrein) circula forman-do un complejo con quininógeno de elevado peso molecular (HK: high molecular-weight kininogen) [HK PK]. HK PK interaccionacon un receptor multiproteico formado por citoqueratina 1 (CK1: cytokeratin 1), receptor de activador de plasminógeno-uroquinasa(uPAR: urokinase plasminogen activator receptor) y gC1qR. Las proteínas del receptor de HK PK colocalizan sobre la membrana delas células endoteliales vasculares. Cuando HK PK se une a su receptor, PK es rápidamente convertida a calicreína (K) por la enzimaprolil-carboxipeptidasa (PRCP), que es un componente constitutivo, activo, de la membrana del endoteliocito. La calicreína resultanteautodigiere a su receptor, HK, liberando bradiquinina (BK). La bradiquinina interacciona con receptores específicos cuya señal inducela producción y liberación de activador tisular de plasminógeno (tPA: tissue plasminogen activator) óxido nítrico (NO) y prostaciclina(PGI2). La calicreína también activa al factor XII de la coagulación, que se une al mismo receptor de HK PK, potenciando la víaintrínseca de la coagulación. ScuPA (single chain urokinase plasminogen activator) es un adaptador de uPAR. Modificada de: Alvin H.Schmaier4477; fig. 1, pág. 1007.

miembros de la superfamilia de receptores transmem-branares acoplados a proteína G.

IID. La cascada de adhesión leucocitaria

La mayor parte de lo anterior tiene por objetivoreclutar y activar fagocitos en el foco inflamatorio51.La cascada de adhesión leucocítica es una secuencia deacontecimientos de adhesión y activación que con-cluye con la extravasación de los leucocitos; ello conla finalidad de que tales células ejerzan sus efectos en

el foco inflamatorio. En dicha cascada pueden distin-guirse, al menos, cinco etapas bien definidas: captura,rodamiento, rodamiento lento, anclaje y migración(Figura 15). Cada una de ellas es necesaria para elreclutamiento efectivo de los leucocitos, y el bloqueode cualquiera de ellas disminuye significativamente laacumulación de leucocitos en el tejido lesionado. Talesetapas no representan fases de la inflamación, sino lasecuencia de acontecimientos desde la perspectiva decada leucocito. En cualquier momento determinado lascinco etapas suceden en paralelo, involucrado a dife-rentes células en el mismo microvaso y al mismo tiem-


Figura 13. Interacción entre los sistemas calicreína-quinina (KKS) y renina-angiotensina (RAS) plasmáticos. La calicreína convierteprorrenina en renina, y la renina tiene la capacidad de convertir angiotensinógeno en angiotensina I. La enzima conversora deangiotensina (ACE: angiotensin-converting enzyme) convierte a la inerte angiotensina I en la vasoconstrictora angiotensina II. Laangiotensina II estimula al inhibidor del activador de plasminógeno 1 (PAI1: plasminogen activator inhibitor 1) liberado por las célu-las endoteliales. A la vez, ACE degrada la bradiquinina (BK) a bradiquinina (1-5), un péptido con actividad antitrombina. La prolilcar-boxipeptidasa (PRCP) es la enzima que degrada la angiotensina II o la angiotensina I, en el péptido vasodilatador angiotensina II (1-7). La angiotensina II (1-7) estimula la producción de óxido nítrico (NO) y de prostaciclina (PGI2), que potencian los efectos de la BK.PRCP también tiene la capacidad de convertir PK en calicreína. La calicreína formada digiere los quininógenos para liberar BK y unfragmento (HKa: kinin-free kininogen) que tiene propiedades antiproliferativas y antiangiogénicas. Así, PRCP, la misma enzima quedegrada la vasoconstrictora angiotensina II, conduce a un incremento en la formación de las vasodilatadoras BK y angiotensina II (1-7). Por último, la BK estimula la producción de activador tisular de plasminógeno (tPA), NO y PGI2, lo que supone un contrapeso alefecto protrombínico de la angiotensina II. Modificada de: Alvin H. Schmaier4477; fig. 2, pág. 1008.

po. La comprensión del escenario microvascular tieneuna proyección terapéutica inmediata: el desarrollo defármacos antiinflamatorios orientados a interferir contodas y cada una de las etapas señaladas.

El endotelio vascular proporciona una barreraimpecable que previene la interacción entre las célulascirculantes y la pared de vaso. El endotelio está forma-do por un epitelio escamoso simple que recubre la luzvascular. Juega un papel clave en la mecánica del flujosanguíneo, en la regulación de la coagulación de lasangre, la adhesión de los leucocitos y el crecimientode los miocitos, y también sirve de barrera a la difusióntransvascular de los líquidos y solutos circulantes. Elendotelio, lejos de ser una pared pasiva, es un tejidodinámico que lleva a cobo variadas funciones activas,como la producción, secreción o expresión de sustan-

cia vasoactivas involucradas en la cascada adhesiva,en la hemostasia o en el tono vascular.

La marginación es el proceso en el que los leucoci-tos circulantes abandonan el eje del flujo, lo que per-mite iniciar una serie de interacciones —contactomecánico— entre las células circulantes y el endotelio.Los mecanismos subyacentes de la marginacióninvolucran interacciones entre los leucocitos y loseritrocitos que fluyen por el mismo vaso, de tal maneraque los eritrocitos deformados empujan y desplazan alos leucocitos a una posición marginal; ello debido a lamenor sección transversal y a la mayor velocidad deflujo de los eritrocitos. La agregación eritrocítica tam-bién promueve la marginación leucocítica en losmicrovasos mayores, dado que los agregados ocupanel centro de la vénula. La marginación reológica no es


Figura 14. Se han identificado cerca de 50 quimioquinas, proteínas homólogas de 8-10 kDa, que se agrupan en familias sobre labase de la posición relativa de sus cisteínas (Cys o C) en la proteína nativa. En las quimioquinas-α los primeros dos restos Cys estánseparados por un solo aminoácido (CXC), mientras que en la quimioquinas-β las primeras dos Cys están adyacentes (CC). Las quimio-quinas-α que contienen la secuencia ácido glutámico-leucina-arginina inmediatamente antes de CXC son quimiotácticas para neu-trófilos, mientras que las que no contienen esta secuencia actúan sobre linfocitos. La quimioquina λ linfotactina tiene solo dos cisteí-nas en la proteína madura, y la quimioquina CX3C (δ) fractalquina tiene tres aminoácidos separando las dos primeras cisteínas. Losreceptores de quimioquinas son proteínas transmembranares acopladas a proteína G, que se expresan sobre los diferentes subgru-pos de leucocitos. Se han identificado, en humanos, cuatro CXCR, ocho CCR y un CX3CR.

crítica para el rodamiento de los leucocitos, dado quelos leucocitos abandonan aquellos capilares cuyodiámetro es menor que el de ellos, y el contacto con elendotelio está asegurado. El proceso de captura oatamiento representa el primer contacto de un leucoci-to con el endotelio activado. La captura ocurre tras lamarginación, que permite moverse al leucocito haciauna posición próxima al endotelio, lejos del eje del flu-jo. La respuesta inflamatoria requiere una activaciónendotelial previa al inicio de la captura. La P-selectinasobre las células endoteliales es la molécula de adhe-sión primaria para la captura en inicio del rodamiento.El principal ligando del leucocito para la P-selectina esPSGL-1 (P-selectin glycoprotein ligand-1). Además,diferentes estudios sugieren que la L-selectina tambiénjuega un papel importante en la captura, aunque su li-gando en la célula endotelial no está bien definido.Anticuerpos que bloquean la función de la L-selectina

inhiben el rodamiento en muchos modelos en los queéste es dependiente de la P-selectina.

Una vez que el leucocito ha sido capturado, semantiene transitoriamente adherido al endotelio venu-lar y comienza a rodar. El rodamiento ocurre a unavelocidad similar o menor a la de las células, como loseritrocitos, que circulan libremente en el mismo vaso yen la misma posición radial. La velocidad que separael rodamiento del flujo celular libre se denominavelocidad crítica o velocidad hidrodinámica. La fami-lia selectina de receptores tansmembranares de adhe-sión media este proceso de rodamiento. La P-selectinaes el miembro más importante de la familia en esta eta-pa. La P-selectina puede soportar la captura y elrodamiento en ausencia de L-selectina. Aunque la P-selectina se identificó inicialmente en las plaquetas,también se encuentra en los cuerpos de Weibel-Palade


Figura 15. La «cascada de adhesión leucocitaria» es una secuencia de acontecimientos de adhesión y activación que termina con laextravasación del leucocito que, en el espacio intersticial donde tienen lugar la inflamación, ejercerá sus efectos. La cascada de acon-tecimientos se ha disecado en cinco pasos: captura, rodamiento, rodamiento lento, anclaje y transmigración. Cada uno de ellos esnecesario para que el reclutamiento leucocitario en el foco inflamatorio sea efectivo. Los tres primeros pasos dependen, en principio,de selectinas, siendo integrinas las responsables de la conclusión de la secuencia. En resumen, la iniciación del proceso exige la acti-vación del endotelio que, por acción de quimioquinas expone, sobre su superficie, selectinas. Ligandos constitutivamente expresadossobre los leucocitos establecen ligaduras, cada vez más fuertes según avanza la secuencia, con selectinas. La conclusión de la casca-da de adhesión depende de las interacciones de integrinas leucocitarias con sus ligandos endoteliales. Completa la captura, el leu-cocito migra transendotelialmente siguiendo un gradiente haptotáctico de nuevas quimioquinas. Modificada de: Klaus Ley et al.5511

de los endoteliocitos humanos. Tras la agresión tisular,la P-selectina es rápidamente expresada sobre la super-ficie del endotelio venular, al que le confiere ciertapegajosidad para los leucocitos. PSGL-1 se expresaconstitutivamente sobre la superficie de los linfocitos,

monocitos y neutrófilos, por lo que todas estas célulasruedan sobre el endotelio. Durante el rodamiento, seforman ataduras entre el endotelio y el borde frontaldel leucocito y se rompen las existentes entre la coladel leucocito y su soporte. Mientras tanto, las integri-nas leucocitarias mantienen su estado de reposo y susligandos inmunoglobulínicos endoteliales mantienensus niveles de control. Las selectinas de los tipos L y Etoman también parte en el proceso de rodamiento. LaL-selectina es menos eficaz que la P-selectina, pero enel proceso inflamatorio normal es necesaria para lacaptura e inicio del rodamiento. Por su parte, la E-selectina es responsable de las interacciones que dictanla transición hacia la etapa de rodamiento lento, quesuceden a una velocidad inferior a 10 µms-1 y, posible-mente, en la iniciación de la etapa de anclaje o deadhesión firme. La velocidad circulatoria de los leu-cocitos en el territorio venular es, aproximadamente,120 µm s-1; y la velocidad de rodamiento en ese terri-torio es de, aproximadamente, 20-40 µm s-1 52.

El rodamiento lento requiere la expresión de E-selectina sobre las células endoteliales y de integrinasCD18 sobre los leucocitos rodantes, y se ha denomina-do etapa de rodamiento lento o de frenazo para distin-guirla del rodamiento rápido que no exige la presenciade citoquinas. El tiempo de tránsito a través del lechomicrovascular y, más específicamente, el tiempo decontacto durante el que el leucocito está en íntimarelación con el endotelio, parece ser un parámetroclave en la consecución del éxito del proceso de reclu-tamiento que culmina con la adhesión firme o anclaje.El tiempo de tránsito del leucocito parece que se rela-ciona con las citoquinas presentes en la superficieendotelial y que son accesibles al leucocito mientrasque está rodando. Los leucocitos rodantes son activa-dos por los quimioatractores expuestos sobre la super-ficie endotelial y a través de señales incitadas pormoléculas de adhesión. También es posible que lavelocidad de rodamiento pueda tener un efecto inde-pendiente del tiempo de tránsito, porque acontecimien-tos secundarios de acoplamiento (por ej. mediados porβ2 integrinas) pueden ser incompetentes a menos quelos leucocitos permanezcan cierto tiempo en una posi-ción favorable para establecer contactos. Aunque elrodamiento lento hace mucho más eficiente el reclu-tamiento leucocitario, no es estrictamente requerido,porque altas concentraciones de quimioatractorespueden detener leucocitos en rodamiento rápido.


Figura 16. Las selectinas son una familia de moléculas trans-membranares, expresadas sobre la superficie de los leucocitosy de las células endoteliales vasculares activadas. Las selectinascontienen un dominio N-terminal extracelular con homologíaestructural con las lectinas dependientes de calcio; luego, undominio homólogo al factor de crecimiento epidérmico(Epidermal growth factor, EGF), seguido de dos a nuevedominios repetitivos, similares a secuencias encontradas enproteínas reguladoras del complemento. La selectina atraviesala membrana mediante un dominio hidrofóbico, al que sigueel extremo C-terminal citosólico. El contacto inicial del leuco-cito con el endotelio activado se realiza a través de selectinas,lo que actúa a modo de freno; ello enlentece la marcha del leu-cocito, lo que proporciona el tiempo suficiente para que seestablezcan nuevos contactos, cada vez más eficaces aunquetodavía reversibles y transitorios, que prácticamente detienenel leucocito sobre el endotelio. L-selectina, la más pequeña dela familia, se encuentra en la mayoría de los leucocitos. P-selectina, la mayor de las selectinas, se expresa sobre célulasendoteliales y plaquetas activadas. E-selectina se expresa sobreendotelio activado. Durante la respuesta inflamatoria, la adhe-sión de los leucocitos al endotelio está controlada por la inter-acción de selectinas vasculares a ligandos glicoproteicos com-plementarios, especialmente PSGL-1, que presentan estruc-turas oligosacáridas para los dominios lectina de las selectinas.Enlaces transitorios entre receptores (selectinas) y sus ligandosmedian los pasos iniciales de la cascada de adhesión.Modificada de: Klaus Ley et al.5511

Se piensa que la mayoría, si no todos, los leucocitosse adhieren únicamente tras haber rodado; la adhesióndirecta desde el pul de leucocitos en flujo libre esexcepcional. El factor principal, aunque no suficiente,lo representan las integrinas de la familia CD18,aunque otras integrinas pueden ser importantes paraponer en marcha vías alternativas. La integrina másimportante es la LFA-1 (Lymphocyte function-associa-ted antigen-1), mientras que otro miembro de la fami-lia, la integrina Mac-1, se requiere en los procesos deactivación y de fagocitosis de los leucocitos. Los leu-cocitos en rodamiento lento no se detienen abrupta-mente sino que frenan de manera gradual reduciendoprogresivamente su velocidad hasta que se detienen yadhieren de manera estable. Esta desaceleración esestrictamente dependiente de integrinas CD18, aunquerequieren ser activados, al menos parcialmente, antesde detenerse. Este proceso tiene lugar en, aproximada-

mente, un minuto, y aunque se conoce que está involu-crado el receptor IL-8, parece que señales iniciadas porreceptores de adhesión también contribuyen a este pro-ceso de reclutamiento leucocitario. Las integrinasCD18 leucocitarias, LFA-1 y Mac-1 (Macrophageantigen-1), pueden acoplarse a las inmunoglobulinasendoteliales ICAM-1 e ICAM-2. Una vez adherido, elleucocito migra a través de uniones interendoteliales siexiste un gradiente exógeno de quimioatractores, sien-do IL-8 y FP los más eficaces.

Las selectinas son una familia de moléculas trans-membranares, expresadas sobre la superficie de losleucocitos y de las células endoteliales activadas(Figura 16). Las selectinas contienen un dominioextracelular N-terminal con homología estructural conlas lectinas calciodependientes; a continuación mues-tran un dominio homólogo al factor de crecimiento


Figura 17. Selectinas e integrinas se disponen estratégicamente sobre la superficie del leucocito. Aquellas moléculas que intervienenen las primeras fases de la cascada de adhesión —ligandos para P-selectina y E-selectina endoteliales; L-selectina leucocitaria queinteraccionará con ligandos endoteliales, e integrina leucocitaria β1 (VLA-4) que lo hará con ligandos endoteliales de la familiainmunoglobulínica— se sitúan en la cúspide de los microvilli de la membrana leucocitaria. Las moléculas que participan en las fasestardías —integrinas leucocitarias β2 (Mac-1, p150-95 y LFA-1)— se ubican en los fondos de las interdigitaciones de los microvilli. Paraque este segundo frente alcance sus dianas —ligandos inmunoglobínicos (ICAM-1) sobre el endotelio—, los actores iniciales debenser desplazados; ello lo realizan citoquinas quimiotácticas, que siegan las interacciones entre las selectinas y sus ligandos. Modificadade: Klaus Ley et al. 5511

epidérmico y, luego, dos a nueve repeticiones de con-senso cuyas secuencias son similares a las encontradasen las proteínas reguladoras del sistema del comple-mento sérico. Cada uno de estos receptores de adhe-sión se insertan mediante un dominio hidrofóbicotransmembranar que se prolonga mediante una cortacola que representa el extremo C-terminal, citoplas-mático, de la molécula. El anclaje inicial de los leuco-citos durante la inflamación es abordado por la familiaselectina, que logran frenar el movimiento de los leu-cocitos, a lo largo del endotelio, mediante interac-ciones adhesivas transitorias y reversibles que, en con-junto, se denomina rodamiento leucocitario. Cada unade las tres selectinas —L, P y E — pueden mediar enel rodamiento si se dan las condiciones apropiadas. LaL-selectina es la más pequeña de las selectinas vascu-lares y se encuentra en la práctica totalidad de los leu-cocitos. La P-selectina es la mayor de la familia y seexpresa en plaquetas y endoteliecitos activados. La E-selectina se expresa sobre células endoteliales acti-vadas por citoquinas.

La más pequeña de las selectinas vasculares —L-selectina, LECAM-1 (Leukocyte-endothelial cell

adhesion molecule-1), LAM-1 (Leukocyte adhesionmolecule-1), Mel-14 (Melanome antigen-14), gp90mel

(Glycoprotein 90mel) o Leu8/TQ-1)— es una moléculade 74-100 kDa que se expresa constitutivamente en losextremos de las microprotusiones (microvillis) de lasmembranas de los granulocitos, monocitos y linfocitos(Figura 17). La L-selectina juega un papel primordialen la captura de los leucocitos por el endotelio vascularen las fases iniciales de la cascada de adhesión. Tras lacaptura, la L-selectina es eliminada de la superficie delos leucocitos tras el estímulo quimioquínico. La L-selectina interactúa con tres contrarreceptores o ligan-dos: MAdCAM-1 (Mucosal addressin cell adhesiónmolecule-1), GlyCAM-1 (Glycosilation-dependentcell adhesión molecule-1) y CD34. La P-selectina es lamayor de las selectinas, con un peso molecular de 140kDa. Contiene nueve repeticiones de consenso queextienden la molécula hasta 40 nm más allá de lasuperficie del endotelio. La P-selectina, tambiéndenominada CD62P, GMP-140 (Granule membranaprotein-140), LECAM-3 y PADGEM (Platelet-activa-tion-dependent granule to external membrane pro-tein), se expresa en los α–gránulos de las plaquetasactivadas y en los gránulos de las células endoteliales.A los pocos minutos del estímulo de las célulasendoteliales por los mediadores inflamatorios comohistamina o trombina, la P-selectina es expuesta en lasuperficie celular, teniendo una vida corta, aproxi-madamente diez minutos. IL-1 y TNF-α provocan unasegunda respuesta biosintética de novo diferida, apro-ximadamente, dos horas. El ligando primario de la P-selectina es PSGL-1 que se encuentra constitutiva-mente en los leucocitos. Otros ligandos para la P-selectina son CD24 y otras moléculas no biencaracterizadas. Las interacciones transitorias entre laP-selectina y PSGL-1 permiten el rodamiento leucoci-tario a todo lo largo del endotelio venular. La P-selecti-na es responsable, en gran parte, de la fase derodamiento de la cascada de adhesión leucocitaria. LaP-selectina puede también mediar en la captura cuandono hay L-selectina. La E-selectina —ELAM-1(Endotelial-leukocyte adhesión molecule-1), LECAM-2— se expresa sobre la superficie de las célulasendoteliales en respuesta a la acción de las citoquinas.Los ligandos para la E-selectina no se conocen bien,dudándose de que PSGL-1 y ESL-1 (E-selectin ligand-1) participen como tales, y ni siquiera está claro el queel ligando sea una glicoproteína, pues algunos gli-colípidos pueden asumir el rodamiento dependiente de


Figura 18. Las integrinas son una gran familia de glicoproteí-nas heterodiméricas transmembranares, que anclan las célulasa las proteínas de la matriz extracelular de los basamentosmembranares o a ligandos sobre otras células. Las integrinasconstan de una cadena mayor (α) y otra más pequeña (β). Lasintegrinas forman varias subfamilias que comparten una sub-unidad β común, que se asocia con diferentes cadenas α.Integrinas β2 —Mac-1, p150-95 y LFA-1— se expresan, exclu-sivamente, sobre leucocitos. El miembro más importante de lasubfamilia β1 es VLA-4. Las integrinas interaccionan con ligan-dos de la superfamilia de las inmunoglobulinas. ICAM-1 es elprincipal ligando para las integrinas leucocitarias de la subfa-milia β2, y VCAM-1 para la subfamilia β1. Modificada de: KlausLey et al.5511

E-selectina. Aunque las selectinas P y E tienen fun-ciones redundantes, diversos estudios indican que la P-selectina es responsable del inicio del rodamiento,mientras que la E-selectina frena al leucocito y loadhiere.

Durante la respuesta inflamatoria, la adhesión delos leucocitos a las células endoteliales se controlamerced al ligamiento de las selectinas vasculares a gli-coligandos complementarios. La formación de liga-duras lábiles, transitorias, entre ambos participantes,median los pasos iniciales de la cascada de adhesión.Las tres selectinas pueden reconocer glicoproteínasy/o glicolípidos que contienen el tetrasacárido sialil-Lewis (sialil-CD14). Este tetrasacárido se encuentra enla superficie de todas las células mieloides circulantesy está compuesto por ácido siálico, galactosa, mucosay N-acetil-glalactosamina. No está claro como lasselectinas logran interacciones específicas con sus li-gandos, dado la estructura hidrocarbonada común.PSGL-1 y CD24 han sido caracterizados como posi-bles ligandos de la P-selectina. Para la L-selectina sehan identificado cuatro posibles ligandos: GlyCAM-1,MAdCAM-1, CD34 y PSGL-1. Se desconocen ligan-dos específicos de la E-selectina. PSGL-1 es unhomodímero formado por dos cadenas polipeptídicasde 120 kDa, constitutivamente expresado en todos losleucocitos y que se encuentra sobre las cimas de susmicrovilli. PSGL-1 se liga a la P-selectina para garan-tizar la fase de rodamiento de la cascada de adhesión.

Las integrinas son una gran familia de glicoproteí-nas heterodiméricas transmembranares que ligan lascélulas a las proteínas de la matriz extracelular de losbasamentos membranares o a ligandos en otras células(Figura 18). Las integrinas contienen subunidadesgrande (α) y pequeña (β) de pesos moleculares de 120-170 kDa y de 90-100 kDa, respectivamente. Algunasintegrinas median el reconocimiento y las interac-ciones celulares directas. Las integrinas contienensitios de acoplamiento para cationes divalentes (Mg2+

y Ca2+) que son necesarios para su función adhesiva.Las integrinas de los mamíferos forman varias subfa-milias que comparten subunidades β comunes que seasocian con diferentes subunidades α. Las integrinasdel tipo β2 se expresan exclusivamente sobre la super-ficie de los leucocitos, y sufren un cambio conforma-cional secundario a una fosforilación de la subunidad βtras la activación leucocítica por citoquinas. Las inte-

grinas incluyen cuatro heterodímeros diferentes: laintegrina β2 predominante CD11a/CD18 (LFA-1) escrítica en la transmigración de los neutrófilos e impor-tante en la transmigración de otros subtipos de leucoci-tos; CD11b/CD18 (Mac-1), exclusiva de granulocitosy de monocitos, comparte las funciones de LFA-1 y sealmacena en gránulos específicos que son transporta-dos a la superficie del granulocitos tras su activaciónpor moléculas quimioatractoras; CD11c/CD18 (p150,95) y CD11d/CD18. ICAM-1 (CD54), un miembro dela superfamilia inmunoglobulina de moléculas deadhesión, son los principales ligandos de LFA-1 y deMac-1. Una mutación en el gen que codifica lamolécula β2–CD18 resulta en un trastorno genético:deficiencia en la adhesión leucocítica (Leukocyteadhesión deficiency, LAD), en la que los pacientespadecen infecciones bacterianas recurrentes debido ala incapacidad para reclutar eficazmente granulocitosen el foco inflamatorio. El miembro más importante dela subfamilia de las integrinas β1 en los leucocitos esVLA-4 (Very late antigen, también denominadoCD49d/CD29 y α4β1). VLA-4 se acopla a su ligandoVCAM-1, y es el principal responsable para la adhe-sión de los linfocitos al endotelio vascular y del reclu-tamiento de los leucocitos en el foco inflamatorio.VLA-4 se liga a fibronectina y a VCAM-1 (CD106),un miembro de la superfamilia de las inmunoglobuli-nas que se expresa en la superficie de las célulasendoteliales tras su activación citoquínica.

En resumen, los leucocitos neutrófilos, que hancontactado con los edoteliocitos a través del sistema deselectinas, son activados inicialmente por el TNF-α ylos leucotrienos producidos por los mastocitos y porotros neutrófilos, lo que conduce a la liberación depequeñas cantidades de elastasa. La elastasa desprendela cubierta antiadhesiva de leucosialina (CD43) querecubre los neutrófilos, lo que permite que sus integri-nas se expongan y completen la adhesión yextravasación leucocitaria al formar puentes establescon las proteínas de la matriz extracelular (Extra-cellu-lar matrix, ECM). La señal binaria del engarce de lasintegrinas a la ECM junto con el estímulo producidopor el TNF-α y quimioquinas, induce la desgranu-lación y el estallido respiratorio masivo de los leucoci-tos, lo que resulta en la liberación de proteinasas —elastasa, catepsina G y proteasa—, proteínas antimi-crobianas —BPIP (Bacterial permeability-increasingprotein), defensinas, serprocidinas y azuricidina— y


oxidantes —peróxido de hidrógeno, hipohaluros y clo-raminas—. Los oxidantes activan metaloproteinasasde la matriz (Matrix metalloproteinase, MMP) e inac-tivan los inhibidores de las proteasas, que provocan ladestrucción tisular (Figura 19). Las MMP activadasinducen la liberación de TNF por los macrófagos y porlos monocitos atraídos desde la sangre al tejido por laazuridina liberada por los neutrófilos. El TNF y lasquimioquinas liberadas por los macrófagos y monoci-tos atraen y activan más neutrófilos. Por otro lado, elTNF y las quimioquinas macrofágicas se combinancon prostaglandina E2 (PGE2) y defensinas liberadaspor neutrófilos, para reclutar linfocitos; mientras quelos leucotrienos ayudan a atrapar células dendríticaspresentadoras de antígenos. Y los linfocitos, con laayuda de productos bacterianos, mantienen y poten-cian la activación de los macrófagos que secretan pro-

teasas, eicosanoides, citoquinas, especies reactivas deoxígeno y NO53.

Existe un canon de la inmunología para la acti-vación celular: las células B necesitan el empare-jamiento receptor-antígeno más señales facilitadorasde las células T; las células T necesitan el empare-jamiento receptor-antígeno más señales facilitadorasde las células presentadoras de antígenos (Antigen pre-senting cell, APC), y las APC, incluidos los macrófa-gos, necesitan citoquinas más productos microbianos,o citoquinas más ligamiento de CD14, o productosmicrobianos más productos de las células huéspednecróticas. La cadena de señales comienza con la acti-vación de mastocitos y neutrófilos, y su activaciónmantenida condiciona la activación de APC, células Ty células B en el proceso de transición durante el que


Figura 19. Los fagocitos activados engullen material extraño previamente opsonizado. Una vez formado el fagolisosoma, el leucoci-to vierte en él productos fuertemente oxidantes —ROS—, péptidos microbicidas e hidrolasas, que destruyen al microorganismo en elconfinamiento vacuolar. Sin embargo, tales productos, en principio defensivos, pueden escapar al medio extracelular provocandoautolesiones.

la respuesta inflamatoria innata evoluciona a respuestainmunológica adaptativa. La combinación de dañocelular e infección mantiene la respuesta inflamatoriaque provoca la aparición en escena de la inmunidadadaptativa54.

IIE. La respuesta del organismo

La respuesta de fase aguda (Acute phase response,APR)55 se refiere a una amplia serie de acontecimien-tos fisiológicos, que se inician inmediatamentedespués de que haya tenido lugar una infección ocualquier otro tipo de agresión al organismo. La APRse caracteriza por fiebre, cambios en la permeabilidadvascular y cambios en los perfiles metabólicos de va-rios órganos. La respuesta se inicia y coordina pordiversos mediadores inflamatorios, especialmentecitoquinas, y hormonas, fundamentalmente glucocorti-coides. Las primeras son liberadas precozmente desdeel foco inflamatorio por fagocitos mononucleares, lin-focitos y otros tipos células diferenciados activadas, ytienen potentes efectos locales y sistémicos. La casca-da de mediadores induce la activación, proliferación,cambios del comportamiento y cambios metabólicosde una serie de células y de tejidos. Todo ello con elobjetivo de neutralizar el agente agresor, controlar elproceso inflamatorio y promover el proceso dereparación y, así, iniciar el retorno a la normalidad fi-siológica. Es importante considerar la inflamación y laconsiguiente respuesta de fase aguda como un procesohomeostático dinámico que involucra a todos los prin-cipales sistemas del organismo, a parte de los sistemasinmunológico, cardiovascular y nervioso central(SNC). Normalmente, la APR perdura no más allá deunos pocos días; sin embargo, en casos de inflamaciónrecurrente o crónica, la permanencia aberrante dealgunos de los ingredientes de la APR contribuye aerosionar el tejido conduciendo, a la larga, al estableci-miento de una patología definida en un determinadotejido, como arteriosclerosis o patologías secundarias aamiloidosis reactiva como en algunas enfermedadesneurodegenerativas56.

Un aspecto importante de la APR es que altera radi-calmente el perfil biosintético hepático. En condi-ciones normales el hígado produce, de manera estable,un espectro característico de proteínas plasmáticas.Muchas de ellas tienen importantes funciones, requi-

riéndose elevadas concentraciones de tales proteínasante situaciones de un estímulo inflamatorio. Aunquela mayoría de las proteínas o reactantes de fase agudason sintetizadas por los hepatocitos, algunas de ellas loson por otros tipos celulares, que incluyen monocitos,células endoteliales, fibroblastos y adipositos. Sedenominan proteínas negativas de fase aguda aquellascuya concentración plasmática decrece durante laAPR; ello para incrementar la capacidad hepática parasintetizar proteínas inducidas de fase aguda.

De los muchos factores solubles que inician ymantienen una respuesta inflamatoria, varios de ellosregulan específicamente la transcripción de proteínasAPR. Entre aquellos, IL-1, IL-6, IL-11, TNF-α, factorinhibidor leucémico (Leukemia inhibitory factor, LIF),factor de crecimiento transformante β (Transforminggrowth factor-β, TGF-β), factor neurotrópico ciliar(Ciliary neurotrophic factor, CNTF), interferón γ(IFN-γ), oncostatina M, ácido retinoico o glucocorti-coides, como factores positivos, y ácido okadaico oinsulina, como factores negativos. Un hecho impor-tante de la APR es que IL-1 y TNF-α estimulan, víaSNC, la síntesis de glucocorticoides por las glándulassuprarrenales; lo que resulta en una potenciación coo-perativa con IL-1 y TNF-α, al estimular los glucocorti-coides la síntesis de proteínas APR por el hígado. Esteefecto es coincidente con la atenuación de la síntesisde IL-1 por los macrófagos, creándose una mecanismode retroalimentación entre el sistema inmunológico yel SNC para reducir la síntesis de novo de citoquinasproinflamatorias. La expresión de los genes APR estáregulada por factores nucleares (NF) de transcripción:NF-κB, C/EBPβ (CCAAT/enhancer binding proteinbeta), AP-1 y factor APR, así como por el receptor deglucocorticoides y factores de transcripción hepatoes-pecíficos como los factores nucleares hepatocíticos(Hepatic nuclear factor, HNF). Existe, además, unaregulación postranscripcional: acortamiento de la vidamedia de los mARNs (ARN mensajeros) de ApoAI(Apolipoproteína A1) y de albúmina, mediada porTGF-β57, en el caso de las proteínas APR negativas, yuna estabilización de los mARNs de las proteínas APRinducidas, por citoquinas y glucocorticoides.

Las proteínas APR desempeñan un amplio abanicode actividades que contribuyen a la defensa delhuésped: neutralizan a los agentes inflamatorios, ayu-dan a minimizar la extensión del daño tisular y partici-


pan en la reparación y regeneración tisular. El incre-mento en la concentración plasmática de muchos delos componentes del sistema del complemento sérico ysu posterior activación son esenciales para la acumu-lación local de fagocitos y de proteínas plasmáticas, yparticipan en la destrucción de los agentes infecciosos,en la eliminación de cuerpos extraños y de restos celu-

lares, y en la reparación del tejido lesionado58. Loscomponentes del sistema de la coagulación, como elfibrinógeno, juegan un papel esencial en la promociónde la cicatrización. Los inhibidores de las proteinasasneutralizan a las hidrolasas lisosómicas liberadas trasla infiltración de monocitos y de neutrófilos activados,controlando así la cascada proinflamatoria depen-diente de hidrolasas. Proteínas acopladoras de metalesquelan el hierro perdido durante la inflamación impi-diendo su captación por las bacterias, y actúan comoexclusas de radicales libres de oxígeno. En general, lasproteínas APR son inducidas entre el 50% y variasveces sus niveles normales, pero las denominadas pro-teínas APR principales multiplican x1000 su produc-ción. Este grupo incluye el componente amiloide séri-co A (Serum amyloid A protein, SAA) y proteína Creactiva (C-reactive protein, CRP), en humanos, o suhomólogo componente amiloide sérico P (Serum amy-loid P component, SAP) en el ratón.

Las proteínas APR principales en los mamíferosincluyen SAA y CRP o SAP, dependiendo de laespecie animal. CRP y SAP son pentraxinas, proteínascon una organización homopentamérica característica(Figura 20). Generalmente solo una de esas proteínases una proteína APR en una especie determinada: enhumanos, la concentración plasmática de SAP, encondiciones normales es, aproximadamente, 30 µgml-1, sin que se modifique en situaciones inflamato-rias; no es, por tanto, una proteína APR en humanos.Por el contrario, la concentración sérica de CRP (1 µgml-1) puede incrementar más de mil veces en situa-ciones inflamatorias y dependiendo de la gravedad delcuadro; un comportamiento que la identifica como unaverdadera proteína APR en humanos. La inducciónespecífica de especie de CRP o de SAP durante laAPR, sugiere que la exigencia de una pentraxina debetener responder a alguna actividad fisiológica común,tal vez su capacidad de acoplarse a la cromatina. Laproteína C-reactiva, que debe su nombre a su capaci-dad de ligar el polisacárido C del Pneumococcus, pre-senta una estructura anular («donuts») pentamérica yactúa como una opsonina para las bacterias, parásitos ycomplejos inmunológicos, y puede activar la vía clási-ca del complemento sérico; también puede modular elcomportamiento de neutrófilos, monocitos y plaque-tas; además, se une a histonas y a pequeñas partículasde ribonucleoproteínas nucleares (Small nuclearribonucleoprotein particle, snRNPs). SAP, que presen-


Figura 20. A. Las pentraxinas son una familia de proteínas ca-racterizadas por la dependencia del calcio para atrapar ligan-dos. El nombre se refiere a la simetría radial de la molécula for-mada por cinco monómeros que conforman un anillo de 95Åde diámetro y 35Å de profundidad. Divididas en dos grupos,cortas y largas, a las primeras pertenecen la proteína C reacti-va y el componente amiloide P sérico —dos proteínas de faseaguda—, y a las segundas la pentraxina 3 (una moléculainducida por IL-1, reguladora del complemento y buen índiceplasmático del infarto del miocardio (Tomada de: Emsley J,White HE, O’Hara BP, Olivia G, Srinivasan N, Tickle IJ, BlundellTL, Pepys MB, Wood SP (1994) Structure of pentameric humanserum amyloid P component. Nature 367: 338-45. B. El pro-teosoma es otra estructura en «donut», en este caso formadapor cuatro heptámeros que conforman un espacio para elprocesamiento de proteínas (Tomada de: Rechsteiner M, HillCP (2005) Trends in Cell Biology 15: 27–33).

ta una estructura similar a un par de «donuts» apilados,es la forma circulante del componente amiloide P, quees un componente de todos los depósitos amiloides. Esun componente normal de los basamentos mem-branares y comparte las funciones de la CRP. IL-6 solao en combinación con IL-β provoca un incremento sig-nificativo e inmediato de mARN-CRP en hepatocitoshumanos en cultivo.

Proteína amiloide A sérica es el nombre colectivodado a una familia de proteínas polimórficas codifi-cadas por multitud de genes en diversas especies demamíferos. Las SAA son pequeñas apolipoproteínasque se asocian rápidamente durante la APR conlipoproteínas de densidad elevada (High-densitylipoprotein 3, HDL3). Aunque no está bien establecidala significación funcional de la asociación entre SAA yHDL3, el desplazamiento o reemplazamiento de laApoAI por SAA puede interferir el metabolismo delcolesterol. SAA puede representar una señal por la queHDL3 se reconduce hacia los macrófagos en vez de alos hepatocitos (la señal prohepatocítica sería ApoAI),lo que favorecería el engullimiento y retirada de restoslipídicos procedentes de células dañadas en el procesoinflamatorio. Aunque no está bien comprendido supapel en la APR, el SAA inhibe la fiebre y la síntesisde PGE2 en el hipotálamo, inducidas por IL-β y TNF-α; también inhibe la activación de las plaquetasinducida por trombina y la explosión respiratoria delos fagocitos activados. Por otro lado, la presenciamantenida de las proteínas APR causada por un proce-so inflamatorio crónico puede acarrear consecuenciasdesastrosas: los depósitos amiloides que se acumulanen bazo, riñón o hígado –amiloidosis reactiva o secun-daria-, producidos en enfermedades crónicas o recu-rrentes como tuberculosis, lupus eritematoso o artritisreumatoide, están compuestos, principalmente, deamiloide A derivado, probablemente por proteolisis,del precursor SSA. El componente amiloide P, deriva-do de SAP, está asociado con placas de amiloide A yotras formas de depósitos amiloides, incluidas las pre-sentes en la enfermedad de Alzheimer. Y la asociaciónde SSA con HDL3 sugiere la participación de las pro-teínas APR en la arteriosclerosis.

Otra proteína APR es la fosfolipasa A2 (PLA2).PLA2 hidroliza fosfolípidos generando ácido araqui-dónico, y cataliza el paso limitante en la formación deeicosanoides. En humanos se han identificado dife-

rentes formas de PLA2: varias formas citosólicas, ydos formas secretadas (PLA2 soluble: sPLA2), los tiposI secretado por el páncreas y II producido por dife-rentes tipos celulares, especialmente los hepatocitos.La forma soluble hepática es estimulada por IL-1β, IL-6 y TNF-α.

Los fosfolípidos (Phospholipid, PL) están asimétri-camente distribuidos entre las láminas interna y exter-na de las membranas biológicas: la lámina externacontiene primariamente esfingomielina (Sphingomye-line, SM) y fosfatidilcolina (Phosphatidyl choline,PC), mientras que la lámina interna incluye fosfa-tidilserina (Phosphatidyl serine, PS) y fosfatidile-tanolamina (Phosphatidyl ethanolamine, PE). El man-tenimiento de esta asimetría es dependiente de energíay requiere trifosfato de adenosina (Adenosine triphos-phate, ATP). En ausencia de ATP, se produce un inter-cambio entre los fosfolípidos de las láminas interna yexterna («flip-flop»). La PLA2 (Phospholipase A2)pancreática, soluble, estrechamente relacionada con lasPLA2 II en términos de estructura y de función, escapaz de hidrolizar los PL de la lámina interna pero nolos de la externa; por su parte, la sPLA2 II es capaz deinteraccionar con los PL situados en la lámina externacuando la membrana está sometida al fenómeno deflip-flop. Es posible que esta capacidad de la sPLA2 IIde discernir entre membranas normales y membranascon flip-flop sea aprovechado por proteínas APR paraatacar células dañadas. Tras la interacción con sPLA2II, las células incrementan el contenido de liso-PL (PLque han perdido un ácido graso), especialmente liso-PC, en la lámina membranar externa. Esta modifi-cación, junto con la presencia de PS y de PE, distor-siona el empaquetamiento de los PL en la estructuramembranar externa y expone sitios, hasta entoncescrípticos, que permiten el atracamiento de la CRPsobre la superficie externa de la membrana celular.Una vez anclada, la CRP induce, a través de la víaclásica, la activación del complemento que, a su vez,potencia el influjo de fagocitos al foco inflamatorio(por generar C5a) y favorece la fagocitosis de las célu-las que incorporan sobre su superficie CRP y comple-mento59 (Figura 21).

CRP y sPLA2 han permanecido muy conservadasdurante la evolución de los vertebrados y puedenactuar conjuntamente para favorecer la fagocitosis decélulas comprometidas metabólicamente. Presumible-


mente este mecanismo ha evolucionado para retirarcélulas isquémicas y detritus tisulares de las heridas aefectos de permitir una rápida reparación del tejidolesionado. Sin embargo, la inhibición de la activacióndel complemento parece que reduce la necrosis tisular,por ejemplo tras un infarto del miocardio. Es posibleque la acción combinada de sPLA2, CPR, complemen-to y fagocitosis, en los tejidos dañados, no haya con-seguido la suficiente fineza para discriminar entrecélulas dañadas reversible o irreversiblemente. Porello, las correlaciones clínicas entre la activación desPLA2, CPR y complemento e IL6, observadas envarias enfermedades, incluidas sepsis, artritis o infartodel miocardio, pueden reflejar un mecanismopatogénico de base que contribuye a la inflamación y, ala postre, al daño tisular. Con todo, un número de pro-teínas APR son capaces de inhibir la acción de losanteriores actores. Además, componentes destacadosde la APR son proteínas microbicidas60.

Durante la situación de sepsis se produce una mar-cada elevación de adrenomedulina (AM) en el plasma

de los pacientes. AM se produce como prohormonacuyo procesamiento origina dos péptidos: AM yPAMP (Pathogen-associated molecular pattern). AMcomparte homología con CGRP y amilina, y circulapreferentemente vehiculado por una proteína (AM-binding protein, AMBP-1) identificada como el factorH del sistema del complemento, un inhibidor de lasvías clásica y alternativa de la cascada del complemen-to. AM y PAMP inducen la producción de MIF(Macrophage migration Inhibitory factor) y de IL-6,dos factores moduladores, y deprimen la expresión deTNF-α, proinflamatorio; por otro lado, son potentesmoléculas antimicrobianas, cuyo precursor, producidoen epitelios, mucosas y neutrófilos, está bajo controlde IL-1 y activación de NF-κB. AM comparte lacapacidad microbicida los péptidos antibióticos de loseucariotes superiores.

La diversidad de péptidos antimicrobianos descu-biertos es tan grande —cerca de 500—, que es difícilcategorizarlos excepto sobre la base de sus estructurassecundarias. El principio estructural primario es la


Figura 21. Papel hipotético de la fosfolipasa A2 secretada tipo II (sPLA2) y de la proteína C reactiva (CRP) en la promoción de la fago-citosis de las células lesionadas durante la fase inicial del proceso inflamatorio. (a) Fosfatidilserina (PS) y fosfatidiletanolamina (PE)— — solo se localizan en la lámina interna de la bicapa fosfolipídica que conforma la membrana celular. Esta asimetría es un pro-ceso dependiente de energía que consume ATP y está controlada por transportadores específicos —flipasas— que gobierna la translo-cación hacia el interior (flip) o hacia el exterior (flop). (b) Los fosfolípidos (PLs) de las membranas dañadas pierden dicha simetría («flip-flop») como consecuencia de la baja concentración de ATP intracelular. (c ) Las membranas flipflopeadas, pero no las membranas nor-males, son susceptibles a la hidrólisis por sPLA2, que genera lisofosfolípidos (LPLs) en la membrana externa. (d) La presencia de LPLsen tal localización crea lugares de acoplamiento para la CRP, que activa, sobre la superficie celular y a través de la vía clásica, al com-plemento (C’). Por su parte, el exceso de aminofosfolípidos acumulado en la capa externa se resuelve mediante su eliminación enforma de micropartículas (MPs) procoagulantes. La participación de las MPs en la coagulación viene respaldada por el fenotipo delsíndrome de Scott, un raro trastorno de la coagulación en el que la exposición de PS y la extrusión de esos fragmentos de membranason deficientes (Modificada de: Erik Hack et al.5555; fig. 1, pág. 112).

capacidad de la molécula para adoptar una forma en laque grupos de aminoácidos catiónicos e hidrofóbicosse organicen espacialmente en sectores discretos de lamolécula (diseño anfipático). Para actuar aprovechanel talón de Aquiles de las membranas procarióticas.Las membranas de las bacterias se organizan de talmanera que la zona más externa de la bicapa, la super-ficie expuesta al medio ambiente, está ampliamentepoblada de lípidos con cabezas fosfolipídicas polares(cargadas negativamente). Por el contrario, la lámina

externa de los eucariotes está compuesta, principal-mente, de lípidos sin carga neta (en los mamíferos,colesterol); la práctica totalidad de las cabezas polaresse congregan en la lámina interna, cara al citoplasma.El modelo que explica la acción de la mayoría de lospéptidos antimicrobianos es el de Shai-Matsuzaki-Huang61 (SMH) o modelo de envoltura —las molécu-las peptídicas acaban por envolver y «asfixiar» almicroorganismo— y/o poro tipo «donut» —lasmoléculas perforan la pared bacteriana—, que pre-


Figura 22. Las prostaglandinas (PG) son pequeñas moléculas lipídicas que regulan numerosos procesos orgánicos. La producción dePG comienza con la liberación de ácido araquidónico o eicosanoico de los fosfolípidos (PL) de las membranas celulares, por acciónde la fosfolipasa A2 en respuesta a estímulos inflamatorios. El ácido araquidónico es convertido a PGH2 por las enzimas ciclo-oxige-nasas COX-1 y COX-2 (sintasa de prostaglandina-endoperóxido H). Se considera que COX-1 se expresa constitutivamente en la mayo-ría de los tejidos y actúa para mantener procesos homeostáticos (ej. secreción de moco o función renal). COX-2, por el contrario, esuna enzima inducible y está involucrada, primariamente, en la regulación de la inflamación. Está en discusión una tercera forma (COX-3). La vía COX da lugar a prostaglandinas, tromboxanos y prostaciclinas. Prostaciclinas y derivados ciclopentanona-PG (cyPG) —PGD2y su metabolito PGJ2— son eficaces antiinflamatorios, mientras que las PG clásicas —PGE2 y PGF2α— y tromboxanos son proinflama-torias. El ácido araquidónico puede ser metabolizado a través de otras dos vías enzimáticas: lipoxigenasas dan lugar a los hidroperóxi-dos leucotrienos y lipoxinas; y citocromo P450 forma derivados epóxidos. Mientras que los leucotrienos son potentes proinflamato-rios, las lipoxinas frenan el proceso inflamatorio. Durante el desarrollo del proceso inflamatorio se produce un desplazamiento hacialipoxinas; ello mediante la reorientación del metabolismo hidroperóxido hacia intereses antiinflamatorios bajo la dirección de los pro-ductos de la vía COX. Existe una cuarta vía metabólica del ácido araquidónico, no enzimática, dependiente de la producción de radi-cales libres de oxígeno [O*] por los fagocitos activados, que da lugar a isoprostanos. Últimamente se ha descubierto que resolvinasy protectinas, derivados de dos ácidos grasos de la serie ω3 —ácido eicosapentanoico (EPA) y ácido docosahexanoico (DHA)— sonpotentes agonistas de las lipoxinas como antiinflamatorios.

supone la interacción del péptido con la membrana,seguido del desplazamiento de los lípidos mem-branares, alteración de la estructura membranar y, enciertos casos, entrada del péptido en el interior celular.En general, los péptidos que operan según el modeloSMH destruyen microbios a concentraciones micro-molares. Epitelios, mucosas y fagocitos humanos pro-ducen defensinas tanto constitutivamente comoinducidas por citoquinas, y como otros péptidos micro-bicidas no inducen resistencia bacteriana, sonpoderosos adyuvantes y solapan acciones con las cito-quinas.

Por otro lado, el hígado es el principal órgano deaclaramiento de fármacos de la circulación y expresanumerosas enzimas metabolizadoras de fármacos(Drug-metabolizing enzymes, DMEs), incluido elcitocromo P450 (CYP), flavina-monooxigenasa(FMO) y muchas otras que trabajan como captadores yextrusores que influyen de manera importante en ladisposición y catabolismo de fármacos. La regulaciónde enzimas de la familia CYP han sido estudiadas des-de hace décadas en modelos animales de enfermedadinfecto/inflamatoria; la mayor parte de las enzimas ysus actividades son reprimidas, lo que puede conducira una disminución del aclaramiento de fármacos y,ello, a incrementos en los niveles de los compuestos enplasma y a la subsecuente toxicidad. Por el contrario,la represión de CYP puede proteger de la toxicidad deaquellos compuestos que son bioactivados por esasenzimas. Ello hace que este nuevo aspecto de la inci-dencia de la inflamación sobre el sistema CYP debaincluirse en el estudio de la respuesta de fase aguda,siendo las CYP proteínas negativas de fase aguda62.

IIF. Autorregulación del proceso

Poco después de iniciarse los ciclos proinflamato-rios descritos, se accionan una serie de frenos en losque las lipoxigenasas son piezas importantes. Elaraquidonato liberado de los neutrófilos sirve de sus-trato a la 5-lipoxigenasa de los propios neutrófilos paragenerar el proinflamatorio leucotrieno B4. Sin embar-go, cuando los neutrófilos infiltran los tejidos, tambiénceden araquidonato a estos, donde las células expresan15-lipoxigenasa. La 15-lipoxigenasa produce lipoxi-nas a partir del araquidonato. Las lipoxinas son unaclase de eicosanoides oxidados que se acoplan a recep-

tores cuya señal bloquea el influjo de neutrófilos. Losneutrófilos también pasan a otras células un metaboli-to intermedio de la 5-lipoxigenasa: leucotrieno A4, alque la 15-lipoxigenasa convierte también en lipoxina.De esta manera, interacciones intercelulares favorecenuna transición en el perfil de los productos delaraquidonato: desde los proinflamatorios leucotrienosa los derivados antiinflamatorios de la clase ciclopen-tanonas (Cyclopentanone prostaglandin, CyPGs:PGF2g, PGA1 y PGD2), que inhiben la actividad, no laproducción, de los factores de transcripción AP-1,STAT (Signal transducer and activator of transcrip-tion) y NF-κB, y a las lipoxinas (Figura 22). Por suparte, nuevas familias de mediadores químicos —resolvinas y protectinas— derivados del ácido eicos-apentanoico (EPA, 20:5) y del docosahexanoico(DHA, 22:6) —ambos ácidos grasos poliinsaturadospertenecientes a la serie ω-3— emergen, junto con laslipoxinas, como potentes reguladores del procesoinflamatorio. También, fosfolípidos de las membranasde las células endoteliales vasculares, oxidados por losROS producidos tras la activación de los fagocitos,atemperan la expresión de moléculas de adhesión63.

A la vez, productos microbianos y citoquinasinducen la producción de ciclooxigenasa 2 (COX2) porlos macrófagos64. La COX2 convierte araquidonato aprostaglandina E2 (PGE2), que incrementa la perme-abilidad vascular y, con ello, el escape del líquidointravascular hacia el intersticio tisular (edema). Sinembargo, cuando la concentración local de PGE2incrementa consigue un efecto inhibidor de la COX2 yde la 5-lipoxigenasa, a la vez que induce la expresiónde 15-lipoxigenasa en los neutrófilos. Tal efecto,diferido, desplaza el metabolismo del araquidonatohacia la formación de lipoxinas en los propios neutró-filos. De esta manera, tras varias horas de acciones laseñal proinflamatoria inicial de la PGE2 se torna enuna señal antiinflamatoria65.

Después del potasio, ATP es la molécula intracelu-lar más abundante. Se conocen bien sus funcionescomo fuente de energía, como cofactor y como sustra-to de un vasto número de reacciones, incluso de supapel como neutransmisor. Por su parte, ADP(Adenosine diphosphate), AMP (Adenosine mono-phosphate) y adenosina, subproductos del metabolis-mo de ATP, también muestran una serie de efectos bio-químicos y fisiológicos, primariamente como men-


sajeros intercelulares. La adenosina puede generarse apartir de nucleótidos de adenina, bien intracelular-mente como producto de la desfosforilización de AMPo en el medio extracelular como resultado de la desfos-forilización de AMP por ectonucleotidas. Ratones pri-vados de ectonucleotidasa CD39 hiperreaccionan adiferentes agresiones cutáneas, y los que carecen dereceptores purinérgicos A2a sucumben a dosis sub-letales de microbios. Tales observaciones sugieren queCD39 degrada ATP extracelular y ADP secretado porcélulas activadas o liberado desde células dañadas,generando adenosina que actúa suprimiendo larespuesta inflamatoria de las células vecinas66.

Mecanismos contrarreguladores, evolutivamentemuy conservados, limitan normalmente la respuestainflamatoria aguda y previenen la difusión de losmediadores inflamatorios al torrente circulatorio.Células inmunocompetentes activadas liberan recep-tores truncados —receptores solubles de TNF(sTNFR)—, que captan TNF libre circulante y neutra-lizan sus acciones proinflamatorias y potencialmentetóxicas. Otros factores contrarreceptores son el antago-nista del receptor de IL-1 y el receptor señuelo IL-1Rtipo 2. Por su parte, se producen inactivadores delcomplemento sérico y citoquinas antiinflamatorias,como la prototípica IL-10 y el TGF-β, que inhibenespecíficamente la liberación de TNF y de otros me-diadores proinflamatorios. Glucocorticoides adrenales,adrenalina, hormona estimulante melanocítica-α(Melanocyte stimulating hormone, α-MSH) y otrasclásicas hormonas de estrés (ej. espermina) inhiben la

síntesis de citoquinas; ello, dentro de las interaccioneso interfaz inmunoneuroendocrina67.

Las citoquinas de la familia IL-6 actúan vía decomplejos receptores que contienen, al menos, unasubunidad de la proteína de transducción de señalesgp130. La familia comprende IL-6, IL-11, CNTF, car-diotrofina-1 (CT-1), LIF, neuropoyetina (NPN), onco-statina M (OSM), IL-27 e IL-31. Sobre las célulasdiana, IL6-se asocian con un dímero de gp130 e,inmediatamente, se inicia la cascada de señalesintracelulares (Figura 23). Gp130 se expresa en prác-ticamente todas las células del organismo; sin embar-go, IL-6R (IL-receptor) se expresa principalmente enhepatocitos —induce la señal APR—, neutrófilos,monocitos/macrófagos y algunos linfocitos. Además,existe una forma soluble de IL-6R (sIL-6R) que se pro-duce por dos mecanismos: procesamiento alternativodel mARN correspondiente, o por proteolisis parcialdel IL-6R transmembranar. Lo interesante de sIL-6Res que es capaz, unido con su ligando IL-6, de estimu-lar células que sólo expresan gp130; un procesodenominado transeñalización. IL-6 desempeña unaserie de actividades que son críticas para resolver lainmunidad innata y/o promover la adquirida. La transi-ción entre inmunidad innata y adquirida es un aconte-cimiento central en la resolución de cualquier situacióninflamatoria, y la alteración de la capacidad reguladorade la IL-6 puede distorsionar la respuesta inmune ycondicionar el comienzo de trastornos crónicos oautoinmunes. La IL-6, a través de su capacidad detranseñalización, orquesta el reclutamiento leucoci-tario, su activación y su eliminación apoptótica, y a lavez, mediante la regulación de la secreción de cito-quinas, abre el camino a la fase inmunoadquirida68.

Por otro lado, la inflamación en los tejidos periféri-cos altera la señalización neuronal en el hipotálamo,habiéndose identificado bases moleculares comunespara la comunicación en neuronas y en célulasinmunocompetentes. Por ejemplo, las neuronas cere-brales pueden sintetizar y expresar TNF e IL-1, y esascitoquinas pueden participar en la comunicación neu-ronal. Esta comunicación es bidireccional, porque lascitoquinas pueden inducir la liberación de glucocorti-coides y, a su vez, los glucocorticoides suprimen lasíntesis continuada de citoquinas. Además, las célulasinmunocompetentes pueden producir neuropéptidos,acetilcolina y otros neurotransmisores (Figura 24).


Figura 23. Transeñalización. Vía clásica de interacción IL-6/IL-6R/gp130, y generación de sIL-6R que, tras acoplarse con suligando, activa células que solo expresan una cadena gp130.Modificada de: Stefan Rose-John et al.6688; fig. 1, pág. 228.

La mejor comprensión de los mecanismos básicosque regulan la inflamación ha permitido identificar unmecanismo neural que inhibe la activación de losmacrófagos a través de la señal parasimpática. Sedenomina vía o «reflejo antiinflamatorio colinérgi-co»69; ello porque la acetilcolina, principal neurotrans-misor parasimpático, desactiva a los macrófagos a ellaexpuestos (Figura 25). El nervio vago inerva los prin-cipales órganos, incluyendo aquellos que albergan alsistema reticuloendotelial (hígado, pulmones, bazo,riñones e intestino). La activación experimental de lavía antiinflamatoria colinérgica, mediante la estimu-lación eléctrica directa de las fibras vagales eferentes,inhibe la producción de TNF en hígado, bazo ycorazón, y atenúa la concentración sérica de TNFdurante la endotoxemia. Por su parte, la vagotomíaexacerba la respuesta del TNF al estímulo inflamatorioy sensibiliza a los efectos letales de la endotoxina. El

encaje entre el sistema nervioso colinérgico y el sis-tema inmunológico innato es un receptor presente en lasuperficie de los macrófagos: receptor nicotínico deacetilcolina sensible a la α–bungarotoxina. La exposi-ción de macrófagos humanos —pero no de monocitoscirculantes— a nicotina o a acetilcolina inhibe la libe-ración de TNF, IL-1 e IL-18 en respuesta a endotoxina.Los macrófagos tisulares, pero no los monocitos circu-lantes, producen la mayoría del TNF que aparece en lacirculación sistémica durante una respuesta inflamato-ria excesiva. La interacción entre el receptor colinérgi-co en los macrófagos y su ligando, inhibe la síntesis decitoquinas proinflamatorias (TNF, IL-1 e IL-18), perono las citoquinas antiinflamatorias (IL-10) (Figura26). La acetilcolina inhibe la expresión de la proteínaTNF en macrófagos, pero no la producción del mARNcorrespondiente, lo que indica que la activación delreceptor colinérgico transduce señales intracelulares


Figura 24. Descripción de los lazos de retroalimentación negativa que pueden operar durante la inflamación. (a) Citoquinas (IL-1 yTNF) producidas por monocitos/macrófagos activados estimulan el cerebro, que responde produciendo ACTH que, subsiguiente-mente, induce la liberación de glucocorticoides (GC) desde la glándula adrenal. GC e IL-6 suprimen la producción de IL-1 y de TNF.(b) IL-6 producida por macrófagos y otras células activadas, induce la síntesis hepática de proteínas APR (APP). Las APP, en coope-ración con IL-6, inducen la producción de antagonista del receptor de IL-1 (IL-1ra), y la liberación, por siega de la secuencia epimem-branar, de receptores de TNF solubles (sTNF-R). IL-1ra y sTNF-R bloquean el efecto de los respectivos ligandos.

que inhiben la síntesis de citoquinas en un estadio pos-transcripcional. Desde una perspectiva simple existenrazones por las que una vía antiinflamatoria con baseneural es ventajosa. La trama antiinflamatoriadifusible, que incluye glucocorticoides, citoquinasantiinflamatorias y otros mediadores humorales eslenta, difusa, no integrada y dependiente de gradientesde concentración. Por el contrario, el reflejo antiin-flamatorio colinérgico es discreto y localizado en lostejidos donde la invasión y la lesión se produjeron(Figura 27).

El sistema nervioso central recibe señales sensoria-les desde el sistema inmunológico a través de rutashumorales y neurales. El sistema inmunológico fun-ciona como un sexto sentido que detecta la invasiónmicrobiana y produce moléculas que trasladan estainformación al cerebro. TNF y otros mediadoresinmunológicos pueden acceder a los centros cerebralescarentes de la barrera hematoencefálica, lo que ocurreen la región circunventricular cerebral. Esta rutahumoral de comunicación entre los sistema inmu-nológico y nervioso ha sido involucrada en el desarro-llo de la fiebre, de la anorexia y de la activación de larespuesta hipotálamo-hipofisaria a la infección y al

estrés. La liberación de citoquinas en el foco inflama-torio activa fibras sensitivas que ascienden en el vagohasta sinapsar en el núcleo del tracto solitario, y unincremento de las señales vagales eferentes suprime,como se ha indicado, la liberación de citoquinas en laperiferia a través de la vía antiinflamatoria colinérgicaque activa receptores nicotínicos en los macrófagos.

El reflejo antiinflamatorio se describe como locali-zado, rápido y discreto; pero puede igualmente inducirrespuestas antiinflamatorias humorales sistémicas.Ello ocurre porque la activación del nervio vago puedeser transferida a la formación reticular medular, allocus caeruleus y al hipotálamo, lo que conduce a unaliberación incrementada de ACTH (Adrenocorti-cotropic hormone) por la hipófisis anterior. Pero laproducción de citoquinas en los tejidos causa dolor, loque proporciona otro mecanismo para transferir infor-mación desde el sistema inmunológico al cerebro.


Figura 25. La vía antiinflamatoria colinérgica. La activacióneferente en el nervio vago conduce a la liberación de acetilcoli-na (ACh) en el tejido reticuloendotelial, que incluye hígado,corazón, bazo y tracto gastrointestinal. ACh interactúa conreceptores nicotínicos sensibles a α–bungarotoxina sobre losmacrófagos; interacción que inhibe la liberación de TNF-α, IL-1 HMGB1 y otras citoquinas. Modificada de: Kevin J. Tracey6699;fig. 1, pág. 855.

Figura 26. Circuitería del reflejo inflamatorio. Sustanciasinflamatorias producidas en el foco inflamatorio activanseñales aferentes que son conducidas al núcleo del tracto soli-tario; subsiguientemente, la activación vagal eferente inhibe lasíntesis de citoquinas a través de la vía colinérgica antiinflama-toria: reflejo inflamatorio. La información puede llegar tam-bién al hipotálamo y al complejo dorsal del vago, lo que esti-mula la liberación de ACTH, que activa la vía humoral antiin-flamatoria. La activación del sistema nervioso simpático porrespuestas de ansiedad o al dolor o a través de señales direc-tas desde los núcleos cerebrales indicados, pueden incremen-tar las concentraciones locales de catecolaminas que ayudan asuprimir la inflamación. Modificada de: Kevin J. Tracey6699; fig. 3,pág. 857.

Dolor y estrés resultan en un incremento de adrenalinay noradrenalina que puede inhibir también la acti-vación macrofágica y suprimir la síntesis de TNF yotras citoquinas. La elevada actividad simpática y elincremento resultante de las catecolaminas estimulanla liberación, dependiente de receptores β-adrenérgi-cos, de IL-10, una potente citoquina antiinflamatoria.Así, los efectos antiinflamatorios de los sistemasnerviosos simpático y parasimpático se comprometensinérgicamente para asegurar este objetivo.

IIG. Microorganismos e inmunidad innata*

La palabra alemana «toll» tiene una traducciónpoco fiable: fantástico, disparatado o asombroso.Christiane Nüsslein-Volhard y Kathryn Anderson uti-lizaron por vez primera esa palabra, en un contextocientífico, para nominar a un gen que descubrieron enun barrido analítico del genoma de Drosophila; el genresponsable de un fenotipo que pasó a denominarseToll. Aquel trabajo pionero, publicado en 198470, iden-

tificaba un grupo de diez genes; todos ellos producíanfenotipos similares, denominados grupo dorsal. Lasmutaciones por defecto de cualquiera de tales genesresultan en el fracaso en la diferenciación en elementosque conforman el patrón axial dorsoventral, lo queconduce a una casi total letalidad embrionaria. Durantelos diez años siguientes todos los genes del grupo dor-sal fueron clonados, lo que permitió completar elesquema de cómo se organiza el proceso morfogenéti-co en la mosca. Poco después de la fertilización, unaseñal restringida al polo ventral activa una cascada deproteasas en la que el miembro terminal —Easter—procesa al precursor inactivo de Spätzle, un ligando deToll, un receptor transmembranar de la clase I (recep-tores con un sencillo dominio transmembranar).Mediante este mecanismo se activa Toll en posiciónventral en el embrión; ello causa la relocalización deun factor de transcripción —factor Dorsal— desdeposición ventral a otra dorsal. El gradiente ventrodor-sal formado de este factor de transcripción y la infor-mación contenida en este gradiente morfogenético seutilizan para dirigir, subsecuentemente, la diferen-ciación del citado eje corporal71.


Figura 27. Vías antiinflamatorias difusibles versus neurales. (a) Vías difusibles. La circulación vehicula células inflamatorias (monoci-tos y neutrófilos) y citoquinas a y desde el foco inflamatorio. Las respuestas dependen del gradiente de concentración, son lentas yno están integradas. Las sustancias inflamatorias producidas en el foco inflamatorio (TNF-α, IL-1, HMGB1) difunden hacia el torrentecirculatorio, y las hormonas y las citoquinas antiinflamatorias (glucorticoides, α-MSH, IL-10, espermina) difunden a la zona lesiona-da. (b) Vías neurales. La regulación antiinflamatoria de los macrófagos tisulares es local, rápida e integrada a través del CNS. La AChinhibe la liberación de TNF-α por los macrófagos. Adrenalina y noradrenalina predominantemente inhiben la liberación de TNF-α,pero pueden, en determinadas circunstancias, liberar TNF-α por los macrófagos. La sustancia P, un neuropéptido, puede estimular lasíntesis de citoquinas y amplificar la respuesta inflamatoria local a la vez de mediar en la sensación dolorosa. Modificada de: Kevin J.Tracey6699; fig. 2, pág. 856.

* La disección de los mecanismos involucrados en la inmunidad innata ha dado lugar a una «sopa de letras» que se resume en la Tabla III.

La secuencia de Toll, determinada en el año 198872,reveló una estructura tripartita: una región N-terminalextracelular que contiene series en tándem de un cortomotivo rico en leucina —repetición rica en leucina(LRR)—; una estructura helicoidal monocatenariatransmembranar, y un dominio C-terminal citosólicoíntimamente emparentado con el dominio C-terminaldel receptor de interleuquina-1 (IL-1R) de los verte-brados73 (Figura 2874). Ello sugirió que tal dominioendocelular —región homóloga del receptor Toll y del

receptor de IL-1 (TIR)— debería estar involucrado nosolo en el contexto restringido del desarrollo de losinsectos sino también en la generación de la respuestainicial a la infección por los inmunocitos humanos. Lahipótesis propuesta recibió confirmación en el año1995, cuando el grupo de Hoffmann75, en Estrasburgo,descubrió que Toll y algunos otros miembros génicosdel grupo dorsal estaban involucrados no solo en lamorfogénesis sino también en la respuesta inmunoló-gica innata a microorganismos patógenos, en la


Tabla III. «Sopa de letras».

mosca76. Poco después, se identificaron, en vertebra-dos, una docena de receptores homólogos a Toll:receptores tipo Toll (TLR)77.

Hasta ese momento, los inmunólogos habían enfo-cado su interés sobre la respuesta inmunológica adap-tativa o adquirida y, por ello, a la generación de lainmensa diversidad en los repertorios de anticuerpos78.Por el contrario, pensaron que la respuesta innata erauna parte menos importante de la respuestainmunológica y, en este escenario, solo se ocuparondel contexto del complemento. Dos acontecimientosdados a conocer en el año 1988 dieron un vuelco a lasituación: demostraron el papel importante jugado porTLR en el reconocimiento de productos microbianos,y en el acoplamiento de la inmunidad innata a laadquirida. Primero79, la señal inducida por un potentecomponente inmunoestimulador de las bacterias gram-negativas —lipopolisacárido, LPS— exige TLR.Segundo80, la activación del TLR induce la expresiónde moléculas coestimuladoras requeridas para la acti-vación de las células T en la respuesta adaptativa. Tales

hallazgos condujeron a la rápida expansión de la inves-tigación en el campo de la respuesta inmunológicainnata en general y en los TLR en particular.

El principal desencadenante de la inflamación es elreconocimiento de productos microbianos por recep-tores del sistema inmunológico innato. Este aconteci-miento de reconocimiento molecular es, conceptual-mente, bastante distinto del reconocimiento de aque-llos compuestos por los receptores antigénicos de loslinfocitos T y B81. La población total de linfocitosexpresa miles de millones de receptores —especializa-dos cada uno de ellos— generados aleatoriamente enla línea somática y que, en conjunto, son capaces dereconocer cualquier diana microbiana. En el año 1989,Janeway propuso que los mecanismos efectoresinnatos se inician vía de la detección específica demicrobios por receptores no clonales, codificados en lalínea germinal, que son esenciales para la deteccióninmediata y control de la infección en los mamíferos82.Los receptores innatos están prefijados; ello significaque sus dianas microbianas han sido evolutivamente


Figura 28. Los receptores tipo Toll (TLR) y los receptores de interleuquina 1 (IL-1R) comparten un dominio citoplasmático muy con-servado: dominio Toll / IL-1R (TIR). El dominio TIR se caracteriza por la presencia de tres regiones homólogas (1, 2 , 3). A pesar de lasimilitud de los dominios C-terminales, sus regiones extracelulares son completamente diferentes. IL-1R tiene tres dominios tipoinmunoglobulina (Ig); TIR tiene repeticiones en tándem de regiones ricas en leucina (LRR).

seleccionadas y, por definición, están delimitadas. Esta«restricción»83, conseguida evolutivamente, permiteque unos pocos receptores innatos detecten el ampliorango de la diversidad microbiana. Esta estrategia hasido denominada «reconocimiento de patrones mole-culares asociados a patógenos» (PAMP), y los recep-tores innatos involucrados «receptores dereconocimiento de patrones» (PRR)84. Así como elreceptor morfogénico Toll en Drosophila liga Spätzle,los diferentes receptores TLR en vertebrados en gene-ral y en humanos en particular, acoplan determinadosligandos. El lipopolisacárido (LPS)85 de las bacteriasgram negativas y el correspondiente TLR de recono-cimiento (TRL4) son los representantes genuinos dePAMP y de PRR, respectivamente. Sin embargo, elespectro PAMP / PRR se extiende más allá de los com-ponentes prototípicos (Figura 29).

La incapacidad para identificar un receptor de LPSfue una barrera para comprender como las bacteriasgram-negativas iniciaban la reacción proinflamatoria.La activación de las células del organismo infectadodepende de la presencia de una proteína libre, circu-lante, denominada proteína acopladora de LPS (LBP)y del receptor opsónico CD14. La LBP compite conlipoproteínas respecto al LPS; LPS ligado a lipoproteí-nas forma micelas inertes desde el punto de vistainflamatorio, pues no liberan citoquinas86. La formaestable de CD14, acoplado en la membrana (mCD14),asegura su anclaje a la superficie celular mediante gli-cosilfosfatidil-inositol. También se encuentra en la cir-culación en forma libre, como CD soluble (solubleCD, sCD14). Muchas células que son constitutiva-mente CD14 negativas, como las células dendríticas,fibroblastos, células musculares lisas o el endotelio


Figura 29. Esquema del sistema PAMP / PRRs. dsDNA/RNA: ácidos nucleicos de doble banda; LPS: lipopolisacárido; NALP / NAIP (com-ponentes del inflamasoma); NOD (proteínas [receptores] que contienen un dominio de oligomerización nucleosídico); PAMP: patronesmoleculares asociados a patógenos; PRR: receptores de reconocimiento de PAMP; RLRs: receptores tipo RIG (gen inducible por ácidoretinoico); ssRNA: ácido ribonucleico monocatenario; TLR (receptores tipo Toll).

vascular, pueden responder al complejo [LBP-LPS-sCD14]. sCD14 se encuentra en el suero de individuossanos, pero su concentración incrementa drásticamenteen pacientes con procesos inflamatorios. Ni sCD14 nimCD14 incorporan un endodominio intracitoplasmáti-co; es necesario un eslabón que conecte [LBP-LPS-CD14] con el interior celular. Los TLRs, que asegurantal exigencia, reconocen los diferentes «patrones mole-culares»; pero para que este reconocimiento e interac-ción resulte en la activación del receptor que inicia lavía de señales proinflamatoria, se requiere una nuevamolécula accesoria: el correceptor MD-2, que asegurala correcta posición del receptor. Con ello queda com-pletado el complejo inicial: [(LBP)-LPS-(CD14)]

[TLR-MD-2]. La misión de LBP es llevar, con sCD14o sin él, LPS hasta el complejo receptor, y la de CD14es presentar LPS a TLR.

El dominio extracelular de los TLR consta de,aproximadamente, 20 copias en tándem del motivoLRR. Las LRR conforman una estructura en herraduracuya topología está involucrada en el reconocimientodel correspondiente ligando. A pesar de la conser-vación entre los dominios LRR, diferentes TLRpueden reconocer varios ligandos sin relación estruc-tural alguna. La localización subcelular de los dife-rentes TLR se correlaciona de alguna manera con elpatrón molecular de sus ligandos. Por ejemplo, TLR1,


Figura 30. Diálogo en la vía TLR4. Dependiendo de la estimulación recibida la señal deberá elegir entre la vía Mal / MyD88 y la víaTRAM / TRIF; cada una de ellas conducirá a la formación de perfiles de respuesta diferentes. La primera —vía de respuesta rápida—origina una serie de complejos moleculares que concluye con la activación de los factores nucleares proinflamatorios NFκB y AP-1.Por su parte, la señal dirigida por TRAM / TRIF —vía de respuesta lenta— favorece el diálogo hacia la muerte celular a través de RIP1/ RIP3 (adaptadores en la vía de señales del factor de necrosis tumoral (TNF) a la vez que desencadena una segunda fase de produc-ción de moléculas proinflamatorias. AP-1: proteína activadora; CD14: proteína extramembranar del complejo TLR4; FADD: dominiode muerte asociado con Fa; IFN: interferón; IKK: IκB quinasa; IRAK: quinasa asociada al receptor de interleuquina; IRF3: factor derespuesta a interferón; JNK: quinasa Jun N-terminal; LPS: lipopolisacárido; Mal: adaptador de MyD88; MD-2: glicoproteína secreta-da; MyD88: proteína de diferenciación mieloide; NFκB: factor nuclear κB; TAB1, 2: moléculas adaptadoras; TAK1: quinasa activadapor TGFß; TLR4: receptor tipo Toll; TIR: región homóloga de los receptores tipo Toll y de IL1; TNFR: receptor de factor de necrosistumoral; TRAF6: factor asociado al receptor TNF; TRAM: molécula adaptadora asociada a TRIF; TRIF: dominio TIR que contiene unaproteína adaptadora que induce interferón ß (Modificada de: Nicholas Gay et al.8877; fig. 5, pág. 157).


Figura 31. Los factores de transcripción son proteínas involucradas en el control y regulación de la expresión génica que, acoplán-dose a los elementos promotores aguas arriba de los genes, facilitan o inhiben su transcripción. Los factores de transcripción estáncompuestos por dos regiones principales: un dominio de acoplamiento a ADN y un dominio activador. El primero esta formado poruna serie de aminoácidos que reconoce secuencias específicas de bases en el ADN, cercanas al inicio de la transcripción. Los factoresde transcripción se clasifican de acuerdo a la estructura del dominio de acoplamiento a ADN y características electroforéticas: dedosde zinc, hélice-vuelta-hélice, cremallera de leucina, hélice-asa-hélice y grupos de alta movilidad. Los dominios activadores de los fac-tores de transcripción interaccionan con los componentes de la maquinaria de transcripción (ARN polimerasa) y con otras proteínasreguladoras que afectan la eficiencia del acoplamiento al promotor. Los factores de transcripción pueden ser activados o inhibidospor estímulos fisiológicos, patológicos o farmacológicos. El factor nuclear κB/Rel (Rel/NF-κB) y la proteína activadora-1 (AP-1) son fac-tores típicamente involucrados en el proceso inflamatorio. (A) Las proteínas Rel/ NF-κB son una familia de factores de transcripción,que acoge homo- y heterodímeros caracterizados porque el dominio de dimerización y acoplamiento a ADN —región de homologíaRel— está muy conservado. Los miembros de la familia incluyen p50, p52, p65, c-Rel y Rel. Los miembros mejor caracterizados sonlos complejos heterodimérico p50/p65 y homodimérico p50/p50. En la mayoría de las células, NF-κB se encuentra en el citoplasmaen forma inactiva acoplado a una proteína inhibidora (IκB). IκB enmascara el dominio de acoplamiento nuclear de NF-κB medianteun enlace de asociación no-covalente. Un gran variedad de moléculas endógenas y exógenas, como citoquinas, virus o xenobióticos,inducen la disociación del complejo IκB/NF-κB. El proceso de activación de NF-κB exige la activación previa de IκB-quinasa por losinductores del factor de transcripción, lo que provoca una rápida fosforilación de la subunidad inhibidora. La fosforilación de IκB sesigue de su marcaje por ubiquitina, lo que permite su reconocimiento por el proteosoma que degrada IκB fosforilado. NF-κB, unavez liberado, transloca al núcleo, donde se une a secuencias ADN específicas que provocan la transcripción de los genes cuyos pro-ductos está involucrados en la respuesta mediada por NF-κB que, en el caso del proceso inflamatorio, incluyen pro-TNF-α, moléculasde adhesión, COX2 o iNOS. (B) Los factores de transcripción de la familia de la proteína activante-1 (AP-1) son homo- y heterodímerosde proteínas que presentan regiones de cremallera de leucina. Esta familia incluye las subfamilias: Jun (c-Jun, v-Jun, JunB, JunD), Fos(c-Fos, v-Fos, FosB, Fra1, Fra2), Fos (c-Fos, v-Fos, FosB, Fra1, Fra2) y factores de transcripción relacionados (ATF2, ATF3/LRF1, B-ATF).El control de la activación de AP-1 descansa en procesos de fosforilación/desfosforilación que regulan la formación de homodímeroso heterodímeros, que reconocen las secuencias correspondientes en ADN.

TLR2 y TLR4 se localizan en la membrana celular yreconocen productos bacterianos que, en principio,actúan sobre la superficie celular. Por su parte, TLR3,TLR7 y TLR9, involucrados en reconocer estructurasnucleotídicas (mono y bicatenarias, de ARN o deADN), se expresan en sistemas membranaresintracelulares —sistema reticuloendoplásmico— y sonreclutados por los compartimientos endosoma/lisoso-ma tras su activación.

Tras acoplar al ligando, TLR / IL-1R dimerizan ysufren un cambio conformacional requerido parapoder reclutar las moléculas que inician la cadena deseñales hasta el núcleo celular87. El alistamiento detales moléculas —«adaptadoras»— es secuencial y

ordenado, dependiendo la señal encauzada del primereslabón de la cadena. En términos generales88 yeligiendo el TLR4 como referencia, tras acoplamientodel LPS, el TLR activado puede elegir entre dosopciones: vías de señales dependiente o independientede MyD88. El interruptor TIRAP / Mal pone en mar-cha la vía dependiente de MyD88; el interruptorTRAM, la señal independiente. En términos generales,la primera es una vía rápida; la señal independienterepresenta una respuesta lenta (Figura 30).

La activación del adaptador MyD88 reclutaquinasas específicas (IRAKs) que ligan TRAF, unmediador de la señal. De esta manera, [MyD88-IRAK4-IRAK1-TRAF6] forman un primer complejo


Figura 32. Esquema general del resultado de la estimulación de receptores tipo Toll (TLR). Los factores de transcripción involucrados— NF-κB y AP-1— inducen la expresión de genes proinflamatorios (pro-IL-1, 8 y 18, pro-TNF, moléculas de adhesión, COX2, iNOS) yde otros involucrados en la proliferación y diferenciación de inmunocitos invlucrados en la respuesta innata.

de adaptación, en el que TRAF6 es responsable decontinuar la secuencia mediante la formación de unsegundo complejo heteromérico. TRAF6, activado, selibera del complejo I; tras ello, acopla dos ubiquitinas—UEV y UBC— que le permiten unirse a tres nuevoscomponentes: una quinasa efectora de la familia MAP-KKK —TAK1— y dos proteínas adaptadoras —TAB1y TAB2— que acompañan a la quinasa. La ubiquiti-nación de TRAF6 permite activar TAK1 en el comple-jo II: [TRAF6-UEV1A-UBC13-TAK1*-TAB1-TAB2].TAK1 está en condiciones de completar la señal-ización aguas abajo. TAK1 tiene dos opciones: actuarsobre el complejo IKK, o elegir la vía JNK/ p38. Laprimera culmina con la activación de NF-κB, la segun-da con la de AP-1; dos factores nucleares proinflama-torios (Figura 31).

El complejo IKK comprende dos subunidadescatalíticas —IKK-α e IKK-β (también conocidas por

IKK-1 e IKK2) — y una subunidad reguladora —IKK-γ (también conocida como NEMO). Tras la activaciónpor las señales procedentes aguas arriba, IKK fosforilalos IκBs, lo que conduce a su poliubiquitinación ydegradación proteosómica. La eliminación de losinhibidores deja las manos libres al factor de transcrip-ción NF-κB. Existe una vía alternativa de activaciónde NF-κB, en la que NIK activa IKK-α que, a su vez,pone en marcha el mecanismo de conversión de unprecursor inactivo de NF-κB —p100—, en la formatranscripcionalmente activa p52. Por otro lado, TAK1puede elegir la vía MAPK —JUN y p38— con elresultado antes indicado (Figura 32).

La elección del interruptor TRAM por el TIR acti-vado, pone en marcha la vía independiente de MyD88.Esta vía inicia su camino de la mano de TRIF que, entérminos generales, ocupa el papel de MyD88 en la víarápida. La misión de TRIF es activar el factor nuclear


Figura 33. Los lipopolisacáridos (LPS) de las bacterias gram-negativas constan, típicamente, de un dominio hidrofóbico denomina-do lípido A (o endotoxina) formado por colas de ácidos grasos acilados por disacáridos bifosfato. A esta estructura sigue unoligosacárido central (core) no repetitivo, a la que sigue distalmente un polisacárido (antígeno O). Aunque los LPS de la pared de lasbacterias gram negativas representan el prototipo de las endotoxinas bacterianas, otros componentes son también ligandos de losTLRs. La pared de las bacterias gram positivas contiene peptidoglicanos y ácido lipoteicoico, dos potentes agonistas; al igual que laflagelina de los apéndices bacterianos. Los denominados factores de virulencia, también detectados por algunos receptores intracelu-ares, son moléculas microbianas responsables de la enfermedad específica atribuida al patógeno.

IRF3, que induce la expresión del gen que codificainterferón beta (INF-β), a la vez que los genesinducibles por interferón requieren IRF3. TRIF lo con-sigue en dos pasos. En el primero —complejo Ia—,TRIF se une a TRAF6 y a RIP1. En el segundo paso,

dos proteínas relacionadas con IKK son las quinasasque fosforilan y activan IRF3. Etas proteínas que con-forman el complejo IIa de la vía lenta son: IKK-ε (tam-bién conocida como IKK inducible, IKKi), y TBK1(también conocida como NAK).


Figura 34. Modelo de señalización y control de TLR. La activación del receptor por PAMP induce ologomerización de los TLRs, quereclutan proteínas TIRAP, MyD88 e IRAK. El agrupamiento de las proteína quinasas (IRAK) induce su autofosforilación y formación deun complejo (IRAK-4/IRAK-1). La formación de este complejo provoca su liberación de la proteína adaptadora MyD88. Liberado elcomplejo IRAK-4/IRAK-1, inicia una serie de activaciones de moléculas situadas aguas abajo de la cascada. De este modo se activanlas proteínas transductoras TRAF6 (factor-6 asociado al receptor de TNF), TAK1 (quinasa-1 activada por el factor de transformacióndel crecimiento) y TAB2 (TAK1-bindig protein: proteína-2 ligada a TAK1- Transforming growth factor-β-activated kinase-1), que, final-mente activan los correspondientes factores de transcripción (NF-κB). Los frenos son: sMyD88 (una forma alternativa, soluble, deMyD88), que estabiliza el complejo TIRAP/MyD88/IRAK-4 impidiendo que prosiga la cascada de señales; SOCS 1 (supresor-1 de laseñalización de inducida por citoquinas), Tollip (proteína de interacción con Toll) y Monarch-1, que inhiben directamente la señal deTLR-4; IRAK-M , que bloquea la activación de las moléculas transductoras por IRAK-4/IRAK-1, y A20, que bloquea el paso más distalde la cascada impidiendo la activación de los factores de transcripción por las moléculas transductoras. La señal inicial pone en mar-cha, por tanto, respuestas inflamatoria y antiinflamatoria; la primera dependiente de la activación de NF-B, y la segunda de víasdependientes de MAPK (Mitogen-activated protein kinase: quinasa activada por mitógenos) que incidirían sobre factores de transcrip-ción moderadores. Además de estas moléculas citosólicas, otras transmembranares que contienen un dominio TIR —SIGIRR: singleimmunoglobulin IL-1R-related molecule, y ST2: — actúan como reguladores huérfanos que se activan tras la estimulación de los TLRsy cercenan la vía de señales pretendida al bloquear las moléculas adaptadoras TIRAP y MyD88. Ratones carentes de SIGIRR o ST2 sonextremadamente susceptibles a sucumbir por shock endotóxico (Modificada de: Koichi S. Kobayashi et al.8844; fig. 1, pág. 429).

TLR4 es el receptor para LPS, uno de los inmu-noestimuladores más potentes conocidos (Figura 33).Los humanos albergan una impresionante cantidad deflora bacteriana comensal en el tracto intestinal, cuyosepiteliocitos no expresan TLR4. Ello es, probable-mente, la consecuencia evolutiva de una cohabitaciónmilenaria con bacterias gram-negativas en el intestino,que proporcionan una vasta cantidad de LPS. Elmecanismo de regulación negativa ha coevolucionadocon la cascada de señalización inmunitaria innata.Además de en el intestino, tampoco hay expresión deTLR4 sobre los epiteliocitos del cervix y vagina, quecontienen flora bacteriana del tipo Lactobacillus. Porel contrario, en la tráquea y en la vejiga urinaria, dondeno residen bacterias comensales, el epitelio está pro-visto de TLR4 y puede responder al estímulo LPS.Uno de los mecanismos que causan tolerancia bacte-riana es, probablemente, la represión de la expresiónen la superficie celular de TLR4, aunque existen otrosmecanismos.

Se han propuesto varias moléculas que inhiben laseñalización TLR4. Una de ellas es IRAK-M, cuyodéficit provoca una mayor producción de citoquinas

proinflamatorias tras la estimulación de TLR4 e IL-1R. IRAK-M bloquea la disociación de IRAK-1 eIRAK-4 de MyD88, interrumpiendo la vía de señales.La activación de TLR en macrófagos induce la expre-sión de IRAK-M; es decir, la señal proinflamatoriaactiva la vía inflamatoria y, a la vez, una vía de retroa-limentación inhibidora que contribuye a estabilizar lahomeostasis del sistema inmunitario innato. Otrosmecanismos de control de la señal inflamatoria son laproteína supresora de las señales citoquínicas (SOCS)y la proteína interactiva con Toll (Tollip), que regulannegativamente la cascada de señales que conduce a laactivación de los receptores de interferón γ, IL-4, IL-6y LIF. SOCS y Tollip se unen a IRAK-1 interrumpien-do, como IRAK-M, la cascada de señales. Otros dosmecanismos de seguridad operan en los extremosproximal y distal de la cascada. Proximalmente,MyD88s, generado por procesamiento alternativo deMyD88, compite con el producto estándar interrumpi-endo la vía de señales; y aguas abajo, la proteína A20estorba directamente a NF-κB y tiene una importanciaespecial en el control de la respuesta a la flora comen-sal. Además, Monarch-1, bloquea la vía no canónica,lenta o independiente de MyD88 de activación de NF-


Figura 35. Esquema de las dos superfamilias de receptores de reconocimiento de patrones. Los receptores de tipo Toll (TLR) son gli-coproteínas transmembranares de tipo I, ubicados en la membrana celular o en estructuras membranares citosólicas como los endo-somas. Pueden actuar como estructuras monoméricas o, en el caso del TLR4, especializado en reconocer lipopolisacárido (LPS) bac-teriano, pueden dimerizar con ayuda de proteínas acopladoras (CD14, MD2). Los dominios TIR son citofílicos. Los receptores de tipoNOD (NLR) se presentan como sensores citosólicos, independientes de membranas, cuya oligomerización es condición indispensablepara actuar. La superfamilia TIR puede agruparse en tres subfamilias de acuerdo con las particularidades estructurales (Ver: figura 36).

κB puesta en marcha a través de TLR o del TNF-R89

(Figura 34).

Hasta este momento, la revisión de las «moléculasde reconocimiento de patrones» se ha centrado, exclu-sivamente, en la familia TLR; todos sus miembros sonproteínas transmembranares ubicadas en la membranacelular o en las estructuras endosómicas. Sin embargo,una segunda gran familia de PRR citosólicos partici-pan en la detección de microorganismos patógenoscapaces de penetrar en la célula o de sus productos

inyectados en ella, y también de material derivado deaberraciones metabólicas celulares, en especialcristales de ácido úrico. Estos nuevos receptoresintracelulares90 se conocen como proteínas NBD-LRR. Estas proteínas, a diferencia de los TLR, carecendel dominio TIR. Sin embargo, presentan una estruc-tura igualmente modular en la que se identifican tresdominios característicos (Figura 35). Dos de ellos soncompartidos por toda esta gran familia de receptores, yde ahí el nombre de referencia: un dominio deacoplamiento nucleotídico (NBD) muy conservado,


Figura 36. Esquema detallado de los diferentes receptores de reconocimiento de patrones (PRR). Los PRR pueden agruparse en tresgrandes familias: TLR (receptores tipo Toll), NLR (receptores tipo NOD) y RLR (receptores tipo RIG). Los diez TLR identificados mues-tran una estructura bastante homogénea, diferenciándose por las distintas topologías de su dominio N-terminal (LRR). La familia NLRpuede distribuirse en tres subconjuntos: NALP, NOD y NAIP / IPAF. Todos los miembros de esta superfamilia muestran tres dominiosestructurales, dos similares —dominio N-terminal LRR y dominio de oligomerización (NAD)— y un dominio C-terminal distintivo (PYD,CARD o BIR). A pesar de que estructuralmente NALP e IPAF son similares, los estudios evolutivos relacionan IPAF con NAIP. Los recep-tores de la familia RIG presentan una estructura bastante diferente, pues aunque algunos miembros conservan un dominio CARD,presentan un dominio helicasa en vez del dominio NAP y carecen del dominio N-terminal LRR.

denominado NACHT, esencial para la oligomerizaciónde la molécula, seguido de un dominio C-terminal queincluye varias repeticiones de secuencias ricas enleucina (LRR) similares a las de los TLR y encargadasdel reconocimiento del ligando. El tercer dominio, N-terminal, es variable —CARD, PYD o BIR— paracada una de las clases de la familia —NOD e IPAF,NALP o NAIP, respectivamente— y es responsable dedesencadenar la correspondiente señal que ha de

provocar la respuesta esperada (Figura 36). Dado quela mayoría de los miembros de esta familia tienen unaestructura similar a las primeras estructuras identifi-cadas del grupo —proteínas Nod 1 y Nod 2—, las pro-teínas NBD-LRR también se conocen y es práctica-mente su alias, como «receptores tipo NOD» o NLR(de la misma manera que los TLRs deben su nombre ala homología del grupo con el primer miembro identi-ficado: proteína Toll). Para complicar la sopa de letras,


Figura 37. Se necesita la combinación de dos estímulos extracelulares distintos para inducir una activación plena del inflamasomacaspasa-1 y la liberación subsecuente de IL-1β. En la señal 1, la estimulación de las células involucradas en la respuesta innata (porej. macrófagos) con cualquiera de los agonistas —lipopolisacárido bacteriano (LPS), dinucleótidos (CpG) o lipopéptido (LP)— de losreceptores de tipo Toll (TLR), induce la síntesis de prointerleuquina-1β (pro-IL-1β) y de ciertos componentes inducibles del inflamaso-ma (ej. caspasa-11). Esta primera señal ceba las células y las prepara para un posible segundo estímulo que provocará la activaciónde caspasa-1, pro-IL-1β y pro-IL-18, y la secreción subsiguiente de citoquinas maduras. Según este esquema la simple actuación delTLR no es suficiente para activar la caspasa-1. La señal secundaria —a través, por ejemplo, de receptores purinérgicos (PXR) activa-dos por ATP (por ej. liberado por plaquetas y otras células activadas), nigericina (un ionóforo de potasio), maitotoxina (potente tóxi-co marino derivado de dinoflagelados) o aerolisina (toxina formadora de poros producida por Aeromonas)— provoca perturbacionesiónicas transmembranares, específicamente eflujo de potasio. La merma de potasio intracelular media el procesamiento de pro-IL-1βa través de la activación de fosfolipasa A2 independiente de calcio (iPLA2). El estímulo incial de TLR (por ej. prestimulación por LPS)acelera el procesamiento de caspasa-1. Además, el cebo del LPS resulta en la liberación de IL-1β, que se debe a la síntesis de novodel pro-IL-1β. Sin embargo, ASC (apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD), procaspasa-1 y pro-IL1β están consti-tutivamente presentes en grandes cantidades en los macrófagos, y no requieren la estimulación por LPS (Modificada de: SanjeevMariathasan et al.9922; fig. 1, pág. 33).

los NLR también se conocen como proteínas CATER-PILLER.

Nod 1 y Nod 2 (NOD), que reconocen péptidosderivados de la degradación del peptidoglicano (PGN)constituyente de las paredes bacterianas se expresan encélulas fagocíticas (macrófagos y células presentado-ras de antígenos). La interacción de NOD con sus li-gandos concluye con la activación de NF-κB. Paraello, el dominio CARD interacciona, a través de inter-acciones homotípicas proteína-proteína, con un adap-tador (RICK) que contiene ese mismo dominio y queasegura la viabilidad de la cadena aguas abajo.También y de manera similar a lo que ocurre tras laactivación de TLR, NOD habilitan una vía alternativaque, a través de MAPK/JUN, consiguen la activacióndel factor nuclear AP-1. La similitud funcional entreTLRs y NOD queda reforzada con probables interac-ciones potenciadoras entre los dos sistemas91 (Figura37).

Los otros miembros de la familia NLR ofrecen unpanorama distinto al de NOD. Las «proteínas inhibido-ras de apoptosis de la familia NLR» (NAIPS), las«proteínas que contienen dominios NACHT (y asocia-dos, NAD), LRR y pirina» (NALPS) y la «proteínaque contiene factor activador de la proteasa que proce-sa procaspasa» (IPAF), están involucradas en el proce-so de activación de caspasa-1; ello a través del ensam-blaje de un complejo proteico citosólico conocidocomo inflamasoma92. Se requiere caspasa-1, conocidacomo enzima conversora de IL-1 (ICE), para procesary luego secretar citoquinas proinflamatorias activascomo IL-1 o IL-18. La IL-33, una citoquina involucra-da en generar una respuesta de tipo 2 por las células Thelper, requiere también caspasa-1 para su activación.Además, la activación del inflamasoma puede con-ducir a la muerte celular en ciertos tipos celulares,mediante un mecanismo denominado piroptosis93. Tanrápida inducción de muerte celular puede representarun mecanismo de prevención de replicación delpatógeno.

Caspasa-1 es la proteína efectora central del infla-masoma, y este actúa como un armazón molecularpara la activación de aquella. La caspasa-1, la primeracaspasa identificada en mamíferos, se sintetiza comoun zimógeno inactivo (procaspasa-1) que, tras su acti-vación, se ocupa de procesar otros dos precursores:

pro-IL-1 e IL-18. Como ocurre con sus congéneres lascaspasas 8 y 9, la procaspasa-1 recluta adaptadoresoligomerizados en complejos multiproteicos94. Invitro, el complejo está formado por la proteína adapta-dora ASC y un NLR, junto con la procaspasa-1; elloconforma el inflamasoma. Se han identificado diversosinflamasomas según el componente NLR. El más re-presentativo es el denominado NALP-3 o inflamasomacrioprina. ASC codifica una proteína que contiene piri-na (PYD) como dominio N-terminal y CARD en el C-terminal. Como proteína adaptadora para el reclu-tamiento de otras proteínas que también contienenambos dominios, ASC tiene un papel central en elinflamasoma. A través de interacciones homotípicasproteína-proteína con sus propios dominios PYD yCARD, ACS actúa como un engarce directo —en oca-siones es necesaria la presencia de un adaptador acce-sorio— entre el sensor NALP y la caspasa efectora(Figura 38).

En relación con la fisiopatología del sistema, deberecordarse que varios miembros de la familia CATER-PILLER están ligados genéticamente a conocidostrastornos inmunológicos95 (Tabla IV). El genCARD15 —codifica Nod2— fue identificado como elprimer gen de susceptibilidad para la enfermedad deCrohn; enfermedad inflamatoria granulomatosa cróni-ca intestinal que pudiera deberse a una hiperrespuestainapropiada a los organismos comensales que formanla microflora de la mucosa intestinal, más que a larespuesta a un microorganismo patógeno específico.El mismo gen ha sido involucrado en la enfermedad deBlau —raro trastorno autosómico dominante caracteri-zado por artritis granulomatosa, uveítis, rash cutáneo yneuropatía craneal— o en la enfermedad de injerto-contra-huésped; y Nod1 se ha asociado con la infec-ción por Helicobacter pylori. Por lo que respecta a losmiembros de la familia NLR relacionados con el infla-masoma, la investigación de pacientes con síndromesfebriles periódicos hereditarios —síndrome deMuckle-Wells, síndrome autoinflamatorio familiarinducido por frío y enfermedad inflamatoria multi-sistémica de comienzo neonatal o síndrome neuro-cutáneo-articular infantil crónico— dio como resulta-do la identificación de mutaciones en el gen CIAS1(Cold-induced auto-inflammatory síndrome), que co-difica criopirina o marenostrina —fiebre familiarmediterránea—, y mutaciones en NAIP se asocian condistrofia muscular espinal. Sirva de cierre a esta sec-


ción el hecho que el fundador de la familia CATER-PILLER sea el gen del activador transcripcional de lasmoléculas tipo II del complejo principal de histocom-patibilidad (CIITA).

Junto a las familias TLR y NLR existe un grupofinal —hasta ahora— de PRR citosólicos ocupados enverificar ácidos nucleicos. El primero de esos recep-tores fue el gen inducible por ácido retinoico-I (RIG-

1). Tales receptores se denominan, colectivamente,receptores tipo RIG I (RLR). RIG-I y una proteínarelacionada con la diferenciación del melanoma(MDA-5) son PRR con dominios ARN-helicasa quedetectan ARN extraño en el citosol. El sistemainmunológico innato también es capaz de reconocerADN extraño; aunque esta actividad es peor conocida,se ha identificado una proteína (DAI) comprometidacon ello. Las vías sensoras de ADN y ARN inducen la


Figura 38. A-BB. Inflamasoma «criopirina». Criopirina o NALP3 es el componente central del inflamasoma. Criopirina tiene tres domi-nios: un dominio pirina (PYD o marenostrina, producto del gen responsable de la fiebre mediterránea familiar); un segundo deoligomerización nucleosídico (NOD), y un tercer dominio de repeticiones ricas en leucina (LRR). Los otros componentes del inflama-soma son las moléculas adaptadoras ASC (apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase recruitment domain (CARD))y cardinal, y procaspasa-1. Los respectivos dominios pueden ensamblarse, exclusivamente, una vez que la criopirina ha sido activadamediante la interacción de su dominio LRR con un cristal (urato o pirofosfato cálcico deshidratado) o con ciertas especies microbianas.El ensamblaje de los diferentes dominios conduce a la liberación de caspasa-1 que escinde la molécula de prointerleuquina-1β, pro-porcionando IL-1β cuya secreción al medio extracelular incita la inflamación. C. Diálogo entre las vías TLR (receptores tipo Toll) y NLR(receptores tipo NOD). Ambas familias de receptores reconocen ligandos microbianos en distintos compartimientos celulares. Los NLRson activados por la presencia de microbios citosólicos o por la acción de factores de virulencia bacterianos. Tales señales reviertensobre la respuesta transcripcional de los TLR al convertir pro-IL-1 en IL-1 activa. IL-1 interacciona con su receptor para potenciar eltrabajo de los TLR (Modificada de: A-B. Joost P. H. Drenth et al.9922; fig. 1, pág. 731; y C. de Gregory M Barton8811; fig. 1, pág. 414).

expresión de interferones tipo I y contribuyen a lainducción de un estado antiviral96. La participación deácidos nucleicos bacterianos está menos clara.

IIH. Generalización del proceso inflamatorio

La teoría prevalente ha sido que la sepsis —en prin-cipio, la situación generalizada grave que puede com-plicar una infección— representa una respuestainflamatoria descontrolada. Lewis Thomas popularizóeste punto de vista cuando escribió que «los microor-ganismos que nos invaden son meros espectadores[…]Es nuestra respuesta a su presencia lo que desencadenala enfermedad. Nuestro arsenal para combatir a lasbacterias es tan poderoso y dispone de tantos mecanis-mos de defensa, que estamos más expuestos a sus efec-tos devastadores que a los propios microbios»97.

La escena descrita por Thomas parece corrobo-rarse, en parte, cuando tal resultado puede desenca-denarse por causas ajenas a la infección. Agresionesinfectivas (internas: peritonitis fecal; o externas: heri-da contaminada) y no infectivas (internas: pancreatitis;o externas: quemaduras externas o traumatismos

graves) provocan una reacción inflamatoria similar,cuya fisiopatología y clínica son idénticas: síndromede respuesta inflamatoria sistémica (SIRS: SystemicInflammatory Response Syndrome). Esta respuestainflamatoria está determinada, cualitativa y cuantitati-vamente, por factores genéticos y ambientales.

En 1991, el American College of Chest Physicians(ACCP) y la Society of Critical Care Medicine(SCCM) convinieron una Conferencia de consenso enun intento de acordar una base conceptual y un criterioclínico para definir la respuesta inflamatoria sistémicaa la infección; una situación de deterioro progresivoconocida con el término generalizado de sepsis y que,en su estadio avanzado incluye la disfunción o el fraca-so de diversos órganos y sistemas. La Declaración dela Conferencia ACCP/SCCM introdujo, en términos deigualdad, el «síndrome de respuesta inflamatoriasistémica»: una situación que hace referencia a loscomplejos hallazgos que resultan de la activación deuna respuesta inmunológica innata, independiente-mente de la causa que la provoque, y aunque se discutesi los ligandos endógenos utilizan los mismos TLR quelos ligandos bacterianos (Figura 39, Tabla V)98. LaDeclaración asumía que SIRS puede ser desencadena-


Tabla IV. Enfermedades asociadas con mutaciones en proteínas NBS-LRR.

do por una infección local o generalizada, trauma, que-madura o por un proceso inflamatorio estéril como unapancreatitis. Se considera el diagnóstico de SIRS cuan-do el paciente tiene dos o más de los hallazgos clínicossiguientes: temperatura corporal >38º C o <36º C; fre-cuencia cardiaca >90 m-1; hiperventilación evidencia-da por una frecuencia respiratoria >20 min-1 o unaPaCO2 <32 mm Hg, y un recuento leucocitario peri-férico de >12,000 células µL-1 o <4,000 µL-1. El con-cepto SIRS ha sido adoptado globalmente por clínicose investigadores, siendo su patogenia, en principio,una inundación generalizada y descontrolada de me-diadores químicos proinflamatorios, inducida por fac-tores bacterianos vía TLR, o por cualquier otro tipo deagresión que induce inflamación. Sepsis/ SIRS es unproblema de primer orden, que significa la mayorcausa de mortalidad en las unidades de cuidados inten-sivos no coronarias99.

La «revisión» realizada en 2001100 de laConferencia ACCP/SCCM de 1991, insistió en larobustez de las definiciones consensuadas hace diezaños, aunque señaló que no existe un estándar de orocon el que calibrar los criterios diagnósticos, y apuntóque, en el futuro, parámetros bioquímicos y genéticosserán más consistentes que los clínicos actualmentemanejados (Tabla VI). Utilizando una variante del sis-tema TNM (Tumor, Nódulos o ganglios linfáticos yMetástasis) aplicado en oncología, propuso una clasifi-cación para sepsis/SIRS denominada PIRO: predis-posición (genética y epigenética), infección (carac-terísticas), respuesta (grado) y (disfunción) orgánica.

Una intensa vasoconstricción en la vascularizaciónperiférica es la respuesta normal en aquellas condi-ciones en las que la presión arterial —presión de per-fusión— es demasiado baja para perfundir adecuada-


Figura 39. Sepsis (inducción por señales proinflamatorias exógenas) y SIRS (inducción por señales proinflamatorias endógenas), com-parten un camino común, de gravedad progresiva, que conduce a una situación de shock vasopléjico. El desenlace final, si la enfer-medad no logra controlarse, es un síndrome de fracaso multiorgánico, la causa más recuente de muerte en las unidades de cuida-dos intensivos no coronarias.

mente los tejidos; tal ocurre en los estados de shockhemorrágico o cardiogénico. En otras condiciones,principalmente en las situaciones de shock séptico o

inflamatorio, la hipotensión está causada por unavasodilatación periférica resistente, incluso, a fárma-cos vasoconstrictores.


Tabla VI. Marcadores genéticos en SEPSIS / SIRS.

Tabla V. Conferencia de consenso ACCP / SCCM: Definiciones.

Sepsis/SIRS es la casusa más frecuente de shockvasodilatador, y es la vía final común de las situa-ciones de shock hipovolémico o cardiogénico cuandolas causas originales no son solucionadas con pronti-tud. Cuando ocurre esto último, se denomina fase de«shock irreversible». En todas las formas de shockvasodilatador se detectan concentraciones plasmáticasmarcadamente elevadas de catecolaminas y activado elsistema renina-angiotensina; ello indica que la causade la vasodilatación e hipotensión arterial se deben a laincapacidad del músculo liso arteriolar para con-traerse. Para explicar este fallo se han apuntado variashipótesis; entre ellas, la muerte de las células vascu-lares debido a la hipotensión prolongada, inadecuadaextracción de oxígeno por los tejidos o una producción

incrementada de prostaglandinas vasodilatadoras.Respecto al papel de las prostaglandinas debe indi-carse que la vasoparálisis no es activa sino pasiva;incluso la situación de shock séptico/inflamatorio sedenomina «vasopléjico». Tres mecanismos han sidoinvolucrados en este síndrome: activación de loscanales de potasio dependientes de ATP (canales KATP)en la membrana plasmática de los miocitos de la paredvascular; activación de la forma inducible de la óxidonítrico sintasa (iNOS, inducible NO synthase), ydéficit de vasopresina (Figura 40)101.

La vasoconstricción adecuada requiere que ligan-dos hormonales (por ej. angiotensina II) o neurales(por ej. norepinefrina) interaccionen y activen recep-


Figura 40. El shock séptico/SIRS vasodilatador se debe a la activación inapropiada de mecanismos vasodilatadores y al fallo concomi-tante de los mecanismos vasoconstrictores. La síntesis incontrolada de óxido nítrico (NO), al activar a la guanilato ciclasa soluble ygenerar cGMP, causa desfosforilación de la miosina y vasodilatación subsecuente. Además, el NO y la acidosis metabólica hiper-lactacidémica activan los canales de potasio (KATP y KCa) en la membrana plasmática de los miocitos vasculares. La hiperpolarizaciónresultante de la membrana impide que el calcio, que media la vasoconstricción inducida por norepinefrina y angiotensina II, entre enla célula. De ahí que persista la marcada vasodilatación e hipotensión a pesar de las altas concentraciones de esas hormonas en elplasma. Por el contrario, los niveles plasmáticos de vasopresina son bajos a pesar de la persistente presencia de hipotensión. Ello sedebe a que aunque en la fase inicial del proceso se produce una liberación masiva de la hormona, la reserva se agota, con lo que lasconcentraciones plasmáticas de la hormona son insuficientes para mantener la presión arterial. Modificada de: Donald W. Landry etal.110011 ; fig. 4, pág. 593.

tores en la superficie de los miocitos y, vía de segundosmensajeros, incrementen la concentración de calciocitosólico. Este incremento resulta de la liberación decalcio por los almacenes intracelulares del catión y dela entrada de calcio extracelular al citosol a través delos canales de calcio dependientes de voltaje. A con-centraciones citosólicas adecuadas, el calcio forma uncomplejo con calmodulina, y este complejo activa unaquinasa que fosforila la cadena ligera, reguladora, demiosina. La fosforilación de miosina permite la acti-vación de miosina-ATPasa por actina y, con ello, elestablecimiento de puentes entre miosina y filamentosde actina, un proceso que contrae el músculo. De ma-nera opuesta, vasodilatadores como el péptido natriu-rético atrial y el óxido nítrico activan una quinasa que,interaccionando con miosina fosfatasa, desfosforilanmiosina y previenen la contracción muscular.

Además, la vasodilatación patológica y la resisten-cia a vasoconstrictores que caracteriza al shock sépti-co/SIRS, vasodilatador y vasopléjico, no puede com-prenderse sin entender el papel del potencial de mem-brana en la regulación del tono vascular. El potencialde reposo de la membrana de las células musculareslisas vasculares oscila entre -30 y -60 mV. La positi-vación del potencial (despolarización) abre los canalesde calcio dependientes de voltaje, incrementando laconcentración de calcio citosólico e induciendo vaso-constricción. Al contrario, la hiperpolarización cierraesos canales e induce relajación. También, dado que lavasoconstricción mantenida requiere la entrada de cal-cio extracelular, la hiperpolarización impide la vaso-constricción aun en presencia de ligandos vasocons-trictores. Una variedad de canales y de transportadoresiónicos, en especial canales de potasio, contribuyen alpotencial de membrana de los miocitos vasculares. Delos cuatro tipos conocidos de canales de potasio en lamembrana plasmática de estas células, el canal KATP esel mejor conocido por tener un papel crítico en lapatogénesis del shock vasopléjico.

La apertura de los canales KATP permite un eflujode potasio, lo que hiperpolariza la membrana e impidela entrada de calcio a la célula: la activación farma-cológica (por ej. diazóxido) de los canales KATP inhibela vasoconstricción inducida por catecolaminas o porangiotensina II. Los canales son activados fisiológica-mente por la disminución de la concentraciónintracelular de ATP, y por el incremento de las concen-

traciones citosólicas de hidrogeniones o de lactato, unmecanismo que liga el metabolismo celular con el tonovascular y con el flujo de sangre arteriolo-capilar. Encondiciones fisiológicas de reposo los canales KATPpermanecen cerrados, y sus inhibidores (por ej. sul-fonilurea, un antidiabetógeno) no causan vasodilat-ación. Sin embargo, en condiciones hipermetabólicas ode hipoxia, la activación de estos canales causa vasodi-latación que puede ser revertida con los fármacos indi-cados. Activadores neurohormonales de canales KATPtambién pueden estar implicados en algunas formas deshock vasopléjico. Péptido natriurético atrial, péptidorelacionado con el gen calcitonina y adenosina puedenactivar canales KATP. Las concentraciones plasmáticasde esos tres compuestos están incrementadas en elshock vasopléjico y en las fases avanzadas —shockirreversible— de shock hipovolémico. El canal KATPtambién es activado por iNOS.

Un incremento de la síntesis de óxido nítrico con-tribuye a la hipotensión y a la resistencia a los fárma-cos vasopresores que ocurren en el shock vasopléji-co102. La producción incrementada de NO, resultadode la expresión de la iNOS, es un hecho constante en elshock vasopléjico y en la fase irreversible del shockhipovolémico. Ello ocurre en varios tipos celulares;entre otros, en los miocitos y en los endoteliocitos vas-culares. La inducción de la expresión de iNOS se debea la activación de NF-κB provocada por IL-1β, IL-6,TNF-α, INF-γ y adenosina. La acción vasodilatadorade NO está mediada por la activación de la fosfatasa dela cadena ligera de miosina y, también, por activarcanales de potasio dependientes de calcio (canalesKCa); activación, en ambos casos, en los miocitos vas-culares. En condiciones normales, una de las funcionesde este canal es mitigar el efecto de vasoconstrictores—por hiperpolarización de la membrana—, y tal efec-to es característico de los tipos de shock que, ahora,nos ocupa. NO activa canales KCa por dos mecanis-mos: por nitrosilación directa del canal, y a través de laactivación de una proteína quinasa dependiente decGMP. Los inhibidores de la síntesis de NO y los blo-queantes de canales KCa revierten, al menos parcial-mente, la hiporrespuesta vascular a los vasoconstric-tores en el shock vasopléjico.

La conservación de agua es la principal acción de lavasopresina, una hormona secretada bajo controlosmótico que regula la permeabilidad de los tubos


colectores renales al agua. Sin embargo, la vasopresinaestá también involucrada en la homeostasis cardiovas-cular, secretándose bajo control barorreflejo y provo-cando vasoconstricción. Mientras que su efecto renallo consigue con concentraciones plasmáticas del ordende 1-7 pg ml-1, el efecto vasoconstrictor ocurre a con-centraciones plasmáticas bastante superiores, delorden de 10-200 pg ml-1. En condiciones normales lacontribución de la vasopresina al tono vascular es mí-nima, pero en situaciones de hipotensión, de cualquiercausa, se produce una liberación masiva de la neuro-hormona; por ello, su participación es importante paramantener la homeostasis circulatoria en las primerasfases de shock; de hecho, individuos con diabetesinsípida toleran muy mal la situación de shock. Sinembargo, cuando el shock progresa, la concentraciónplasmática de vasopresina disminuye paulatinamente,

provocando un cuadro opuesto al de secrecióninapropiada de vasopresina. Tal agotamiento se debe ala depleción de los depósitos de la neurohormona en elhipotálamo tras el doble estímulo, osmótico y baro-rreflejo, mantenido y a una producción poco eficaz. Laacción de la vasopresina en pacientes con shock vaso-pléjico es interesante no sólo porque no tiene efecto enindividuos normales, sino porque el shock es resistentea los efectos vasopresores de otras sustancias comonorepinefrina, angiotensina II y endotelina. Entre otrosefectos, la vasopresina inactiva canales KATP en losmiocitos vasculares; amortigua el incremento, en esasmismas células, del cGMP inducido por NO, y dismi-nuye la síntesis de iNOS estimulada por citoquinas.

Aunque las citoquinas se consideran las principalesculpables —«tormenta citoquínica»— del shock sépti-


Figura 41. El equilibrio entre las respuesta proinflamatoria y antiinflamatoria depende de un complejo entramado de señales cito-quínicas. Los macrófagos responden a señales activadoras según patrones bien establecidos pero mal comprendidos. Un determina-do estímulo activa los macrófagos que responden produciendo y liberando citoquinas inflamatorias —IL-1 y TNF-α— y, además,señales que condicionan el futuro de células CD4 ThO. Si el macrófago libera IL-12, CD4 ThO compromete su destino hacia un fenotipotipo 1 (CD4 Th1), que define una respuesta proinflamatoria que se traduce en la producción de IL-2, TNF-α e interferón γ (INF-γ). Silos macrófagos responden al estímulo inicial liberando IL-15, CD4 ThO compromete su destino hacia un fenotipo tipo 2 (CD4 Th2),que define una respuesta antiinflamatoria que se traduce en la producción de IL-4, IL-5, IL-6 e IL-10. Además, cada tipo de respues-ta bloquea la contraria, lo que potencia el efecto final. El resultado final de una respuesta tipo 1 será un cuadro, en principio, dedefensa del organismo, y la de una respuesta de tipo 2 condicionará, a la postre, una situación de anergia.

co/SIRS, la compleja problemática de la situación dejaabiertas innumerables preguntas. En primer lugar, noes aplicable el paradigma «bench-to-bed»; en estecaso, lo que es válido en el ratón no lo es en el humano.Los protocolos de tratamiento basados en el bloqueofarmacológico de los mediadores químicos fracasan enla clínica humana103. Ello ha obligado a buscar nuevasdianas, aunque la estrategia no ha variado104. Elconocimiento actual de las vías de señales celularesque median la respuesta a los microbios ha demostradoque el concepto del bloqueo de la endotoxina, a efectosde prevenir las complicaciones sépticas, es simplista.El ejemplo paradigmático son los ratones C3H/HeJ,que son resistentes a endotoxina sobre la base de unamutación en el gen TLR4, y sin embargo presentanmayor mortalidad a la inyección de bacterias comple-tas. Otro es la ineficacia, en clínica humana, deltratamiento con anticuerpos antiendotoxina enpacientes con shock séptico.

Los pacientes con sepsis/SIRS presentan mani-festaciones consistentes con inmunosupresión, inclu-yendo una pérdida de hipersensibilidad diferida, inca-pacidad de acabar con la infección desencadenante yuna predisposición a infecciones nosocomiales. Unarazón para el fracaso de la estrategia antiinflamatoriaen pacientes con sepsis/SIRS puede ser el cambio delsíndrome con el tiempo. Inicialmente, el cuadro puedecaracterizarse por una tormenta citoquínica proinfla-matoria; pero si la situación persiste, se produce undesplazamiento hacia una situación inmunosupresoraantiinflamatoria105.

Las células CD4 T están programadas para secretarcitoquinas con dos perfiles distintos y antagónicos.Pueden secretar citoquinas con propiedades inflamato-rias (Th1) como TNF-α, IL-2 o INF-γ, o citoquinascon propiedades antiinflamatorias (Th2) como IL-4 oIL-10. Los factores que determinan si las células CD4


Figura 42. El síndrome de disfunción o fracaso orgánico múltiple (MODS) afecta a diferentes órganos y sistemas. El síndrome respi-ratorio periférico se refiere a un incremento de la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno; ello dificulta su extracción por los teji-dos, contribuyendo a la distorsión metabólica celular. La causa del incremento de la afinidad por el O2, que se traduce en una dis-minución de la p50 —presión parcial de oxígeno arterial (27 mm Hg), a la que la hemoglobina presenta una saturación de O2 del50%—, es una perturbación del metabolismo del eritrocito que compromete la producción de 2,3-bifosfoglicerato, un moduladoralostérico de la hemoglobina que facilita la cesión de oxígeno. A ello se une un trastorno respiratorio central (síndrome de distrés res-piratorio agudo) y progresivamente la claudicación del resto de la economía.

T tendrán un comportamiento Th1 o Th2 se descono-cen con precisión, pero entre ellos destacan el tipo delpatógeno, el tamaño del inóculo o el sitio de infec-ción106. Por su parte, las células mononucleares depacientes con quemaduras extensas o con trauma gravetienen reducidos los niveles de citoquinas Th1, peroincrementados los niveles de citoquinas Th2, y lareversión de la respuesta Th2 mejora la supervivenciaentre los pacientes con sepsis/SIRS. Se ha señaladoque el incremento progresivo de IL-10 —indicador derespuesta Th2— predice un desenlace fatal (Figura41).

Anergia es un estado de indiferencia al antígeno.Las células T son anérgicas cuando no son capaces deproliferar o de secretar citoquinas en respuesta a susantígenos específicos. Pacientes en shock séptico/SIRS tienen niveles reducidos de células T circulantes,y sus células T remanentes son hipo o anérgicas. Por suparte, células apoptóticas —gran número de célulasepiteliales intestinales y linfocitos mueren por apopto-sis en tal situación— pueden provocar, al menos enparte, anergia o respuesta Th2 inducidas por sepsis/SIRS.

En el extremo opuesto a la anergia se sitúa eldenominado síndrome de shock tóxico (Toxic shocksyndrome, TSS)107. El TSS es una enfermedad decomienzo hiperagudo —el shock séptico se instauraprogresivamente—, caracterizada por fiebre, erupcióncutánea e hipotensión, que puede desembocar, tambiénrápidamente, en una situación letal de fracaso orgánicomúltiple. La enfermedad está causada por superan-tígenos (SAG) bacterianos secretados por Staphylo-cocus aureus y estreptococos del grupo A. Los SAGpuentean la presentación antigénica normal; ello, alacoplarse a las moléculas del MHC de la clase II sobrela superficie de las células presentadoras de antígenos,y a regiones variables específicas de la cadena beta delreceptor antigénico de las células T. A través de estainteracción, los SAG activan las células T quetrasmiten órdenes de una magnitud muy superior a lasincitadas por la presentación antigénica normal, y queresultan en una liberación masiva de citoquinas que, secree, es responsable de la espectacularidad del TSS.

Un mecanismo potencial de apoptosis linfocíticapuede deberse a la liberación de glucocorticoidesinducida por la situación de estrés inflamatorio,

aunque tales hormonas son un fármaco bien asumi-do108. La autopsia de pacientes fallecidos porsepsis/SIRS descubre una pérdida masiva, por apopto-sis109, de células inmunocompetentes, en especial decélulas B, células T CD4 y células dendríticas folicu-lares, que disminuyeron la producción de anticuerpos,la activación de macrófagos y la presentación antigéni-ca, respectivamente. Otros dos hallazgos constantes enlas autopsias son necrosis centrolobulillar hepáticajunto con necrosis focales cerebrales y miocárdicas, yla discordancia entre los hallazgos histopatológicos yel síndrome responsable de la muerte de estospacientes. El hallazgo patognomónico es una situacióngeneralizada de «hibernación celular» o de «atur-dimiento celular» como ocurre durante la fase depreinfarto del miocardio. Presumiblemente lasepsis/SIRS activa mecanismos de defensa queinducen a las células a mantener, exclusivamente, lasfunciones básicas. En resumen, la autopsia no revelaporqué mueren los pacientes con sepsis/SIRS.

La causa última de la muerte en pacientes con sep-sis/SIRS es el fracaso orgánico múltiple110. Típica-mente, los pacientes desarrollan, en la fase inicial,problemas funcionales en un solo órgano —por ej. fra-caso respiratorio que exige respiración mecánica—; sila enfermedad persiste, irán apareciendo problemas enotros órganos y sistemas, hasta abocar en un fracasomultiorgánico que acarrea, sin son más de tres los afec-tados, la muerte del paciente (Figura 42). La patogé-nesis del síndrome de fracaso multiorgánico (Múltipleorgan disfunction syndrome, MODS) es multifactorialy no bien comprendida. La hipoperfusión e hipoxiatisular son los factores dominantes. Por otro lado, losfactores involucrados provocan un depósito generali-zado de fibrina que causa oclusión microvascular yextravasación, que comprometen aún más la oxige-nación tisular, y trastornos en la homeostasis micro-vascular que resultan de la producción de sustanciasvasoactivas como PAF, histamina y prostanoides. Losinfiltrados celulares, especialmente neutrófilos, dañandirectamente los tejidos al liberar enzimas lisosómicasy especies reactivas —radicales libres— derivadas delmetabolismo del oxígeno. TNF-α y otras citoquinasincrementan la expresión de iNOS y la de su productoNO, que causa mayor inestabilidad vascular y quepuede contribuir a deprimir, de manera directa, el mio-cardio. A parte de la hipoxia, las células pueden serdisóxicas —incapacidad de utilizar el oxígeno dispo-


nible—, otra consecuencia del exceso de la producciónde NO, que interfiere la respiración mitocondrial.

En la situación de sepsis/SIRS se produce una libe-ración de factor tisular por monocitos y célulasendoteliales que, tras activarse por micropartículas cir-culantes111, dispara la producción de trombina a travésde la vía extrínseca de la coagulación. La activación dePAR1 por trombina puede representar el engarce entrecoagulación e inflamación (ver Figura 10). PAR1 esexpresado sobre la superficie de plaquetas, célulasendoteliales y neutrófilos. La activación de PAR1sobre las células endoteliales por trombina conduce ala liberación de mediadores inflamatorios como PG yNO, mientras que la activación de PAR1 en neutrófilosconduce a la transmigración de estas células hacia elespacio extracelular. Por último, la activación de PAR1en plaquetas conduce a su adhesión al endotelio yagregación subsiguiente, que potencia el sistema decoagulación y favorece los depósitos de fibrina.Independientemente de la activación de PAR1, latrombina está directamente involucrada en la coagu-lación al convertir fibrinógeno en fibrina. Por otrolado, el Factor X activado puede actuar directamentesobre las células endoteliales activando una vía nohemostática que utiliza EPR-1, que sinergia su efectocon la activación de PAR1 endotelial por trombina,

para forzar al endotelio a producir masivamente IL-6 yNO. El Factor Xa utiliza la vía clásica de la coagu-lación para incrementar la concentración de trombinaal estimular la conversión de protrombina a trombina.

Una causa adicional del estado procoagulante ensepsis/SIRS es el incremento en la producción del pro-coagulante PAI-1, y la depresión expresiva de tres fac-tores anticoagulantes: antitrombina, inhibidor del fac-tor tisular y proteína C112. Tales anticoagulantes natu-rales tienen particular importancia porque, además desu efecto amortiguador sobre la generación de trombi-na, ejercen propiedades antiinflamatorias al impedir laactivación de los factores de transcripción NF-κB yAP-1. La proteína C (PC) es una serina-proteasa,dependiente de vitamina K que, tras ser activada (acti-vated-Protein C, aPC) por trombina complejada contrombomodulina, detiene el proceso de coagulacióninactivando los factores V y VIII activados. Por otrolado, aPC utiliza el receptor EPCR como un correcep-tor de APR1 que, tras esta interacción, induce señalesantiinflamatorias que incitan la expresión de lainmunomoduladora MCP-1 (Monocyte chemoattrac-tant protein). La interacción entre EPCR y APR1 impi-de a este último responder a trombina. Además, aPCinhibe PAI-1. El factor V Leyden —una variante delfactor V de la coagulación— causa un cuadro de hiper-


Figura 43. La pérdida de la homeostasis en sepsis/SIRS se debe a un predominio de los factores proinflamatorios y procoagulantes,sobre los antiinflamatorios y fibrinolíticos. PAI-1: inhibidor del activador de plasminógeno-1; TAFI: inhibidor de fibrinolisis activadapor trombina (Thrombin-activable fibrinolysis inhibitor).

coagulabilidad por ser resistente a la aPC; por su parte,la administración de proteína C en sepsis/SIRS hademostrado resultados optimistas.

El cuadro referido de hipercoagulabilidad e hipofi-brinolisis (Figura 43) se traduce en el denominadosíndrome de «coagulación intravascular diseminada»(Disseminated intravascular coagulation, DIC), queexpresa el fracaso orgánico más precoz del MODS, y

cuya traducción clínica es un síndrome paradójica-mente hemorrágico que justifica la denominación de«coagulopatía por consumo» con la que también seconoce al síndrome113. El hecho distintivo de DIC es laformación intravascular diseminada de fibrina queprovoca la oclusión trombótica de los pequeños vasos(Figura 44). La coagulación intravascular compro-mete el aporte de sangre a tejidos y a órganos y, juntocon las alteraciones hemodinámicas y metabólicas,


Figura 44. Sepsis/SIRS alteran el equilibrio homeostático normal entre mecanismos procoagulantes y anticoagulantes. Se produceuna secreción incrementada de factor tisular que es activado por micropartículas. El factor tisular activado activa, a su vez, al factorVII. Los factores tisular y VII activados inician la vía extrínseca de la coagulación que provoca un aumento significativo de producciónde trombina, que genera fibrina a partir de fibrinógeno. Simultáneamente, incrementa la producción de inhibidor del activador deplasminógeno-1 (PAI-1), que resulta en una disminución de la producción de plasmina y, con ello, un fracaso de los mecanismos fi-brinolíticos; la fibrina es convertida en productos de degradación (Fibrin degration products, FDP), de especial significado en diagnós-tico clínico del síndrome de coagulación intravascular diseminada. Sepsis/SRIS también causa una disminución de la producción delanticoagulante natural proteína C, cuya activación (aPC) inhibe las vías extrínseca (inhibe al factor VII activado) e intrínseca (inhibe alfactor V activado), de la coagulación. La aPC también es un potente antitrómbico, a la vez que inhibe PAI-1 y TAFI. Todo ello haceque la disminución de aPC tenga un importante efecto procoagulante, cuyo resultado neto es la formación de depósitos de fibrinaen el territorio microvascular, que provoca una alteración de la oxigenación tisular y, finalmente, daño celular. Modificada de:Jonathan Cohen111133; fig. 2, pág. 887.

contribuye al MODS. A la vez, la utilización masiva yla subsiguiente depleción de factores de coagulación yde plaquetas resultantes de la coagulación progresiva ymantenida inducen hemorragia masiva que, en oca-siones, puede ser el primer síntoma del síndrome.

El síndrome DIC tiene un efecto dominó, al quesiguen, secuencialmente o en paralelo, el fracaso deotros órganos —síndrome de distrés respiratorio agu-do114; fracaso renal agudo115; disfunción gastrointesti-nal acompañada de hemorragia digestiva y translo-cación bacteriana116, o insuficiencia cardiaca117— queagravan, progresivamente, el pronóstico de lasituación. Por su repercusión sobre todo el panoramadescrito, junto con DIC, los disturbios endocrinos ymetabólicos en la sepsis tienen especial relevancia118.

La respuesta metabólica inicial a la sepsis estáestrechamente regulada por cambios endocrinos

específicos, que inactivan vías anabólicas e incremen-tan la actividad hipofisaria anterior. Durante la sepsis,no solo varía la cantidad de hormonas sino también elpatrón de secreción. La resistencia a la insulina es unade las características del paciente séptico, y pareceque, en la respuesta metabólica a la sepsis, se perturbael equilibrio entre insulina y sus hormonas contrarre-guladoras —cortisol, glucagón, hormona del creci-miento y catecolaminas—, que estimulan la gluco-neogénesis y la glicogenolisis hepáticas e inhiben lacaptación de glucosa mediada por insulina. En lasituación séptica, el conjunto de respuestas endocrinasse torna hacia el catabolismo (Figura 45). En condi-ciones basales, el nivel de glucosa está regulado por laoferta hepática, siendo el sustrato metabólico principallos ácidos grasos libres (Free-fatty acid, FFA). Pareceque durante la sepsis, uno de los problemas metabóli-cos principales es la incapacidad de utilizar FFA comosustrato metabólico. Normalmente, la oferta hepática


Figura 45. Sepsis/SIRS induce cambios en el perfil hormonal y metabólico. Modificada de: Soren Andersen et al.111188; fig. 1, pág. 415.

de glucosa depende de la glicogenolisis y resíntesis apartir de carbonos reciclados (por ej. lactato yglicerol), y en mucho menor grado por gluconeogéne-sis a partir de aminoácidos (AA) como alanina y gluta-mina; todo ello está marcadamente alterado en la sep-sis. La resistencia periférica a la insulina resulta en unadisponibilidad incrementada de FFA y de AA comoresultado de un desplazamiento hacia lipolisis y pro-teolisis. La función hepática como reguladora de laglucemia también se ve afectada como resultado de laresistencia hepática a la insulina, lo que se traduce enun incremento de la oferta hepática de glucosa,primero resultante de glicogenolisis y, luego, de gluco-neogénesis.

La pérdida de masa muscular resultante de la pos-tración y de la respuesta catabólica es significativa ensepsis, que se caracteriza por una inhibición de la sín-tesis y un incremento de la degradación proteicas. LosAA liberados al torrente circulatorio son captados porel hígado, que los utiliza para sintetizar proteínas APRy como sustrato gluconeogénico, en competencia conenterocitos y polimorfonucleares neutrófilos, que tam-bién utilizan glutamina como sustrato energético. Losresponsables del cuadro metabólico son IL-1, queinduce un incremento indirecto de la producción decortisol tras provocar la liberación hipofisaria deACTH, y TNF-α, que induce directamente la libe-

ración de cortisol por las glándulas suprarrenales. Elmúsculo séptico, aunque capta glucosa mediante untransportador independiente de insulina, es resistenciaal efecto anabólico de esta y, también, a IGF-1(Insulin-like growth factor-1) que media la acción de lahormona de crecimiento.

La concentración plasmática de FFA se eleva signi-ficativamente, en parte como resultado de la resisten-cia hepática a la insulina y, en parte, por la resistenciadel tejido adiposo a esta misma hormona. La glucosaes metabolizada en el hepatocito a malonil-CoA, queinhibe la carnitina-palmitoil transferasa, la enzima dela membrana mitocondrial responsable del transportede los FFA de cadena larga al interior mitocondrialpara su oxidación. El acumulo de malonil-CoA tam-bién incrementa la síntesis hepática de FFA, triglicéri-dos y VLDL (Very low-density lipoproteins). Seconoce que existen receptores de FFA entre otros, enlas células del sistema inmunológico.

La hiperglicemia incrementa la cascada de adhe-sión leucocitaria; efecto que no es dependiente de cam-bios en la osmolaridad sino de un incremento en laexpresión de moléculas de adhesión (Figura 46).Glucosa y FFA, en concentraciones elevadas, incre-mentan la concentración celular de especies reactivasde oxígeno que, tras interaccionar con NO, dan lugar anuevos radicales que activa NF-κB, responsable de laexpresión de aquellas moléculas. Por otro lado, lahiperglicemia y la resistencia a la insulina afectan lasfunciones básicas de los fagocitos, lo que podría aca-rrear consecuencias negativas sobre la funciónfagocítica en la sepsis. El MIF es una citoquina regu-ladora que regula la función de los macrófagos y con-trarresta los efectos de los glucocorticoides sobre estascélulas. MIF es secretado constitutivamente por lahipófisis anterior, por las células inmunocompetentesen respuesta a los estímulos proinflamatorios y por lascélulas β pancreáticas en respuesta a la estimulaciónpor glucosa actuando de manera autocrina para estimu-lar la secreción de insulina. MBL (Mannose-bindinglectin) juega un papel importante en la inmunidadinnata; un déficit de MBL, que depende de insulina, seasocia con una susceptibilidad incrementada a lasinfecciones. Por último, la insulina tiene un efectoanticitoquínico, en especial respecto a TNF-α e IL-6, yTNF-α e IL-1β están involucrados en el desarrollo dela resistencia a la insulina característica de la sepsis.


Figura 46. Efectos de la insulina y de glucosa, ácidos grasoslibres (FFA) y citoquinas proinflamatorias, sobre la expresión demoléculas de adhesión celular (Cell adhesion molecule, CAM)y de las interacciones entre leucocitos y endotelio. Modificadade: Soren Andersen et al.111188; fig. 2, pág. 417.

Un nuevo ingrediente que se considera en elMODS son las consecuencias crónicas del shock sépti-co119. Pacientes que se han recuperado del MODSmuestran, a los treinta días de dar por resuelta lasituación, una mortalidad del 30-50%; y algunos estu-dios señalan la persistencia de un riesgo significativode morir, durante, al menos, los ocho años siguientesdel alta hospitalaria. Ello parece significar que la infla-mación generalizada y grave, que significa el cuadrode shock inflamatorio, pone en marcha una respuestainflamatoria, disregulada, que tiene consecuencias alargo plazo respecto a la respuesta del huésped a otrosretos.

Retomando el sentir de Lewis Thomas —«unobservador de la biología»—, es la inflamacióndesmedida cuando se produce —«fuego amigo»—,más que la agresión, la causa principal de la enfer-medad y su desenlace. Existe un amplio consensosobre que la sepsis/SIRS es el resultado de la incapaci-dad de controlar la respuesta inflamatoria. Y desde ellado de las repercusiones a largo plazo de la infla-mación, son abundantes y vienen de lejos los datos queligan hipercolesterinemia y aterogénesis, pero solorecientemente se ha apreciado que son mecanismosinflamatorios los que acoplan ambos términos. Elreclutamiento leucocitario y la expresión de citoquinasproinflamatorias caracterizan las fases iniciales delateroma, y vías inflamatorias promueven trombosis,una complicación letal de la aterosclerosis. Por suparte, el espectro de enfermedades inflamatorias delsistema nervioso central se ha ido expandiendo desdelas enfermedades autoinmunes clásicas, como la escle-rosis múltiple, a aquellas en las que, como elAlzheimer, existe una respuesta inmune innata provo-cada por la producción local de proteína-β amieloide,una proteína de la fase aguda de la respuesta inflama-toria. Y datos recientes apoyan el concepto de que lainflamación es un componente crítico de la progresióntumoral. Muchos cánceres se desarrollan a partir deinfección, irritación e inflamación, y se ha hecho evi-dente que el microambiente tumoral, que está orques-tado en gran parte por células inflamatorias, es un par-ticipante indispensable en el proceso neoplásico,apoyando la proliferación, la supervivencia y lamigración celular.

«La vida es breve; la ciencia, extensa; la ocasión,fugaz; la experiencia, insegura; el juicio, difícil. Es

preciso no sólo disponerse a hacer lo debido uno mis-mo, sino además [que colaboren] el enfermo, los que leasisten, y las circunstancias externas», así comienzanlos Aforismos hipocráticos. Aplíquese a la infla-mación.

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41. Los mastocitos o células cebadas de Ehrlich, cuyasvías de diferenciación y heterogeneidad todavía noson bien conocidas, se originan de precursores dellinaje hematopoyético y circulan por los sistemassanguíneo y linfático antes de acomodarse en los teji-dos y adquirir sus características efectoras finales.Los mastocitos producen una impresionante bateríade mediadores que confiere a la célula cierta distin-ción en el sistema inmunológico. Muchos de talesmediadores –histamina, proteasas (triptasa) y TNF-α- son liberados muy rápidamente mediante exocito-sis a partir de abundantes reservas intracelulares.Tras la activación, los mastocitos sintetizan, tambiénrápidamente, metabolitos activos de ácido araquidó-nico, prostaglandinas y leucotrienos; y también seactiva con rapidez un programa de expresión génicaque conduce a la síntesis de novo de varias citoqui-nas, quimioquinas y, de nuevo, TN F-α. De estaguisa, el mastocito activado influye sobre el sistemavascular a través de los potentes metabolitos vasoac-tivos histamina e eicosanoides; sobre monocitos ylinfocitos a través de las propiedades quimiotácticasy diferenciales de quimioquinas y citoquinas, y sobrela matriz extracelular a través de potentes hidrolasas.Benoist C, Mathis D (2002) Mast cells in autoimmu-ne disease. Nature 420: 875-8.

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49. ILs-1 = 17 kDa (153-159 aminoácidos); IL-6 = 185aa.; TNF-α = 157 aa., no glicosilado).

50. Los datos de clonación han permitido agrupar losreceptores de citoquinas en una familia génica y dossubfamilias. La familia de receptores de citoquinastipo 1 (CRF1: cytokine receptor family type 1) inclu-ye, entre otros, los receptores de IL-2, IL-4, IL-5, IL-6 e IL, y también los de trombopoyetina, hormonadel crecimiento y prolactina. La familia de receptoresde citoquinas tipo 2 (CRF2), comprende, entre otros,


los receptores de IFNs e IL-10. Por su parte, aproxi-madamente, 500-10000 receptores de alta afinidadpara TNF-α se expresan sobre la superficie de todoslos tipos celulares somáticos a excepción de los eri-trocitos. El receptor contiene en su extremo C-termi-nal citosólico un “domino muerte” involucrado en laapoptosis. Al menos tres isoformas conforman lafamilia de TNF-Rs; además existe una forma trunca-da soluble que bloquea, por competencia, las accio-nes de la interacción del TNF con su receptor in situ.

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76. Los insectos, que carecen de la alta especificidad ymemoria inmunológicas características de los verte-brados, pueden combatir la invasión de microbioseficientemente produciendo péptidos antimicrobia-nos específicos. Tras la infección, Drosophila sinte-tiza rápidamente una batería de antibióticos en elcuerpo graso —un equivalente funcional del híga-do— que secreta en la hemolinfa. Esos compuestosse clasifican en dos grupos, uno agrupa péptidos anti-bacterianos —cecropinas, diptericina, drosocina,attacina y defensina—; el segundo representado porel antifúngico drosocina. Los genes de los dos gruposde péptidos se expresan diferencialmente: drosocinarequiere la activación de la vía Toll. Ver: Akira S(2000) Toll-like receptors: lessons from knockoutmice. Biochemical Society Transactions 28: 551-6.

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83. En la rama adaptativa del sistema inmunológico, lostimocitos puberales expresan moléculas CD4 y CD8—son CD4+CD8+—, pero la relación de esas célu-las con moléculas HLA hace que aquellas escondano enseñen una u otra, con lo que los timocitos madu-ros serán del tipo CD4+CD8- o del tipo CD4-CD8+.Que finalmente se exprese una u otra molécula estádeterminado por el tipo de receptor de la célula T(TCR). Algunos TCR prefieren interaccionar conmoléculas HLA-clase I y otros con moléculas HLA-clase II. Ello se denomina «restricción TCR».

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88. La noción de una asociación monógama entre unTLR en particular y su ligando, como en el caso deTLR4 y LPS, es una simplificación. Por ejemplo,TLR2 puede ser activado por componentes de lasparedes celulares de levaduras y de micobacterias; y,aunque los TLRs suelen formar homodímeros,mayor complejidad introduce el hecho de que losTLRs pueden ser capaces de combinarse en heterodí-meros para formar un repertorio capaz de distinguircon precisión ligandos estrechamente relacionados.Por otra parte, los polimorfismos en la familia de lasproteínas Toll pueden proporcionar parte de la expli-cación del porqué de la enorme variabilidad en la res-puesta individual, a lo que parecen ser similaresagresiones infecciosas.

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94. Las caspasas son cisteína-aspartato proteasas, que sesintetizan como zimógenos inactivos y sufren un pro-ceso proteolítico durante su activación. En términosgenerales, las caspasas se agrupan en apoptóticas einflamatorias. El conjunto de caspasas que degradanlos sustratos específicos que producen los cambiosasociados a la apoptosis se denominan caspasas eje-cutoras que, en los mamíferos, están representadaspor las caspasas -3, -6 y -7. En la mayor parte de lasocasiones, las caspasas apoptóticas ejecutoras sonactivadas por caspasas iniciadoras (caspasas -10, -8,-2 o -9). El mecanismo de activación de estas caspa-sas iniciadoras depende críticamente de la estructura-ción de plataformas a partir de elementos reclutados,tales como el complejo inducido por señales demuerte para la caspasa-8 y la caspasa-10; elPYDosoma para la caspasa-2, y, la mejor conocida,el apoptosoma, para la caspasa 9. Tales plataformasintegran señales celulares que conducen a la forma-ción de una enzima activa eficaz que inicia cascadasde señales específicas. Estas plataformas son com-plejos multiproteicos ensamblados sobre una proteí-na, que actúa a modo de un esqueleto central y que,característicamente, posee tres dominios principales:una región involucrada en el reconocimiento delligando, un dominio que dirige la oligomerización yun tercer dominio implicado en reclutar las caspasas.El ejemplo prototípico es la proteína de andamiajeapoptosómico APAF-1(Apoptosis protease-activa-ting factor). APAF-1 contiene un dominio CARDpara el reclutamiento de la caspasa 9; un dominioNB-ARC que permite la oligomerización del com-plejo, y un dominio de repetición WD (triptófano-ácido aspártico) —similar a LRR— que reconoce elcitocromo c mitocondrial, la señal que conduce a laapoptosis por activación del apoptosoma. Ver: LeistM, Jäättelä M (2001) Four deaths and a funeral: fromcaspases to alternative mechanisms. Nature Reviews


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99. Es un hecho admitido que el cuadro de sepsis/shockséptico es un problema clínico de primer orden; ello,por ser uno de los principales contribuyentes a lamorbilidad y mortalidad hospitalaria, por la confu-sión terminológica utilizada para describir el cuadro,y porque su base fisiopatológica en general e inmu-nológica en particular, no están bien comprendidas,de lo que se deriva terapéuticas poco eficaces. De laprolífica bibliografía sobre el tema se han escogidotres: (1) Martin GS, Mannino DM, Eaton S, Moss M(2003) The epidemiology of sepsis in United Statesfrom 1979 through 2000. The New England Journalof Medicine 348: 1546-54. Revisa, aproximadamen-te, 750 millones de hospitalizaciones en EE. UU,durante un periodo de 22 años, identificando10.319,418 casos de sepsis, que fue más frecuente enhombres que en mujeres, y en personas de color. Laincidencia, entre 1979 y 2000, tuvo un incrementoanual de un 8.7 %; la tasa de sepsis debida a hongosincrementó un 207 %, siendo las bacterias gram-positivas el patógeno predominante a partir de 1987.La tasa de mortalidad hospitalaria disminuyó desdeel 27.8 %, durante el periodo 1979-1984, al 17.9 %,durante el periodo 1995-2000, aunque el númerototal de muertes sigue incrementando. El MODS esla causa principal de mortalidad en sepsis, siendo

esta menor entre aquellos pacientes en los que fraca-san menos de tres órganos. (2) La segunda referenciabibliográfica es un número especial del ScandinavianJournal of Infectious Diseases (vol 35, nº 9, págs529-696, 2003) que recoge las actas de un simposiosobre sepsis que tuvo lugar en mayo de 2003, bajo elpatrocinio de la Fundación Nobel (Nobel SymposiumNo. 124: Septicemia and shock – Pathogenesis andnovel therapeutic strategies). (3) Munforf RS (2006)Severe sepsis and septic shock. Annual Review ofPathology: Mechanisms of Disease 1: 467-96.

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111. Las Micropartículas son fragmentos membranares —0.1-1 µm— procedentes de células activadas, quehan incurrido en apoptosis o en piroptosis. Su pre-sencia anómala en el plasma representa un indicadorfiable de daño celular. Las micropartículas —expo-nen fosfatidilserina procoagulante tras el fallo delequilibrio flip-flop de la membrana (Ver: figura21)— contribuyen a las respuestas hemostática,inflamatoria y angiogénica. Representan una superfi-cie fosfolipídica adicional para la activación hemos-tática, fundamentalmente del factor tisular y de losfactores de contacto XII-quininógeno. Ver: Morel O,Toti F, Hugel B, Bakouboula B, Camoin-Jau L,Dignat-George F, Freyssinet J-M (2006)Procoagulant microparticles. Disrupting the vascularhomeostasis equation? Arteriosclerosis Thrombosisand Vascular Biology 26: 2594-604. Furie B, FurieBC (2008) Mechanisms of thrombus formation. TheNew England Journal of Medicine 359: 938-49.

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