Caracterización de parámetros inmunológicos en sangre de diabéticos infectada "in vitro" con "Mycobacterium tuberculosis" = Characterization of immunological response in blood from diabetic patients infected in vitro with "Mycobacterium tuberculosis"

Abstract

La tuberculosis (TB) es una de las enfermedades infecciosas con mayor morbilidad y la patología de origen bacteriano con mayor mortalidad global. A su vez, la diabetes mellitus (DM) ha sido reconocida como factor de riesgo para el desarrollo de TB. Los pacientes diabéticos muestran una respuesta inmune deficitaria por razones insuficientemente analizadas. Nos planteamos caracterizar la respuesta inmunológica a infecciones in vitro con Mycobacterium tuberculosis, mediante el modelo de sangre completa y el de macrófagos derivados de monocitos, comparando los datos obtenidos en pacientes diabéticos y voluntarios no diabéticos. Esta respuesta se inmunomoduló añadiendo cuatro citocinas: IFNγ, TNFα, GM-CSF e IL-15, que parecen influir en la evolución de la TB. Asimismo, se cuantificó la producción de dichas citocinas en sangre infectada y se analizaron dos actividades fundamentales en la defensa frente a la bacteria: la fagocitosis y la producción de especies reactivas del oxígeno (ROS).

Se incluyeron 41 pacientes diabéticos tipo 2 (DM-2) con sus correspondientes controles. No se apreciaron diferencias en la actividad antimicobacteriana de sangre completa ni de macrófagos derivados de monocitos. Tras la infección in vitro, se detectó producción de TNFα y GM-CSF en pacientes y controles, siendo el nivel de TNFα significativamente superior en diabéticos. Se apreció un mayor número de neutrófilos en sangre de pacientes con DM-2. En este grupo, tanto los monocitos como los neutrófilos mostraron una menor actividad fagocítica. La producción de ROS detectada en monocitos y neutrófilos fue similar en ambos tipos celulares.

Paralelamente, se realizaron los mismos experimentos en una pequeña muestra de 9 pacientes diabéticos tipo 1 (DM-1), con sus respectivos controles. A diferencia de lo observado en DM-2, el número de neutrófilos no fue diferente al de los controles. No obstante, estas células mostraron una reducción significativa de la fagocitosis. El resultado más relevante obtenido en este grupo fue la demostración de una mayor actividad antimicobacteriana en sangre completa al ser estimulada con IL-15.

En conclusión, la actividad antimicobacteriana de sangre completa fue similar tanto en diabéticos como en controles. No obstante, se apreciaron diferencias significativas en la producción y respuesta a distintas citocinas y, sobre todo, en la capacidad fagocítica de monocitos y neutrófilos. Estos déficits inmunitarios detectados in vitro podrían estar relacionados con la mayor susceptibilidad de los pacientes diabéticos a desarrollar TB.

Tuberculosis (TB) is one of the infectious diseases with higher levels of morbility and the most lethal bacterial disease. On the other hand, diabetes mellitus (DM) has been recognized as a risk factor for TB. Diabetes patients display an impaired immune response that has been little analyzed. We decided to characterize the immune response to in vitro infection with Mycobacterium tuberculosis, using the whole blood and the macrophage derived monocytes models, to compare the results in diabetic and non-diabetic volunteers. The response was immunomodulated by adding four cytokines: IFNγ, TNFα, GM-CSF e IL-15, that seems to influence the evolution of TB. Additionally, the production of these cytokines was quantified in infected blood as well as two activities involved in bacterial defence: phagocytosis and production of reactive oxygen species (ROS).

41 diabetes patients and their corresponding controls were recruited. No differences were observed in the antimycobacterial activity in either whole blood or monocyte derived macrophages. After the in vitro infections it was detected the production of TNFα and GM-CSF in both, patients and controls, although the amount of TNFα was higher in diabetes patients. It was observed a higher number of neutrophils in DM-2 patients, although both neutrophils and monocytes exhibited a lower phagocytosis activity. ROS production detected in either monocytes or neutrophils was similar in both cell types.

Simultaneously, the same experiments were performed in a small size sample (9 individuals) of type 1 diabetes patients (DM-1), and their respective controls. In contrast with DM-2 patients, the number of neutrophils was similar to those of controls. Nevertheless, these cells showed a reduced phagocytic activity. The most relevant result in this group was the stronger antimycobacterial activity in whole blood stimulated with IL-15.

In conclusion, the whole blood antimycobacterial activity was similar in both patients and controls. However, significant differences were observed in the production and response to various cytokines as well as in the phagocytic activity of both monocytes and neutrophils. These immune deficits detected in vitro may be related to the higher susceptibility of diabetes patients to develop TB.