Granzima

Las granzimas son proteasas de serina liberadas por gránulos citoplasmáticos dentro de las células T citotóxicas y las células asesinas naturales (NK). Inducen la muerte celular programada (apoptosis) en la célula diana, eliminando así las células que se han vuelto cancerosas o están infectadas con virus o bacterias . ^[1] Las granzimas también matan bacterias ^[2] e inhiben la replicación viral. En las células NK y las células T, las granzimas se empaquetan en gránulos citotóxicos junto con perforina . Las granzimas también se pueden detectar en el retículo endoplasmático rugoso, el complejo de Golgi y el retículo trans-Golgi. El contenido de los gránulos citotóxicos funciona para permitir la entrada de las granzimas en el citosol de la célula diana. Los gránulos se liberan en una sinapsis inmune formada con una célula diana, donde la perforina media la entrega de las granzimas a los endosomas en la célula diana y, finalmente, al citosol de la célula diana. Las granzimas son parte de la familia de las serina esterasas. ^[3] Están estrechamente relacionadas con otras serina proteasas inmunes expresadas por células inmunes innatas, como la elastasa de neutrófilos y la catepsina G. ^[4]

La granzima B activa la apoptosis activando las caspasas (especialmente la caspasa-3 ), que escinde muchos sustratos, incluida la DNasa activada por caspasa para ejecutar la muerte celular. La granzima B también escinde la proteína Bid , que recluta las proteínas Bax y Bak para cambiar la permeabilidad de la membrana de las mitocondrias, lo que provoca la liberación de citocromo c (que es una de las partes necesarias para activar la caspasa-9 a través del apoptosoma ), Smac/Diablo y Omi/HtrA2 (que suprimen las proteínas inhibidoras de la apoptosis (IAP)), entre otras proteínas. La granzima B también escinde muchas de las proteínas responsables de la apoptosis en ausencia de actividad de la caspasa. Las otras granzimas activan la muerte celular mediante mecanismos dependientes e independientes de la caspasa. ^[1]

Además de matar a las células diana, las granzimas pueden atacar y matar a los patógenos intracelulares. Las granzimas A y B inducen daño oxidativo letal en las bacterias al escindir componentes de la cadena de transporte de electrones, ^[2] mientras que la granzima B escinde proteínas virales para inhibir la activación y replicación viral. ^[5] Las granzimas se unen directamente a los ácidos nucleicos ADN y ARN; esto mejora su escisión de las proteínas de unión a ácidos nucleicos. ^[4]

Más recientemente, además de los linfocitos T, se ha demostrado que las granzimas se expresan en otros tipos de células inmunes, como las células dendríticas, las células B y los mastocitos. Además, las granzimas también pueden expresarse en células no inmunes, como los queratinocitos, los neumocitos y los condrocitos. ^[6] Como muchos de estos tipos de células no expresan perforina o no forman sinapsis inmunológicas, la granzima B se libera extracelularmente. La granzima B extracelular puede acumularse en el espacio extracelular en enfermedades asociadas con inflamación desregulada o crónica, lo que conduce a la degradación de las proteínas de la matriz extracelular y al deterioro de la cicatrización y remodelación tisular. ^[7] La ​​granzima B extracelular se ha implicado en la patogénesis de la aterosclerosis, ^[8] aneurisma, ^{[9] [10]} fuga vascular, ^[11] cicatrización crónica de heridas, ^{[10] [12]} y envejecimiento de la piel. ^[13]

En 1986, Jürg Tschopp y su grupo publicaron un artículo sobre su descubrimiento de las granzimas. En el artículo, hablaron sobre cómo purificaron, caracterizaron y descubrieron una variedad de granzimas que se encuentran dentro de los gránulos citolíticos que eran transportados por los linfocitos T citotóxicos y las células asesinas naturales. Jürg pudo identificar ocho granzimas diferentes y descubrió secuencias parciales de aminoácidos para cada una. Las moléculas se denominaron extraoficialmente Grs durante cinco años antes de que Jürg y su equipo inventaran el nombre de granzimas, que fue ampliamente aceptado por la comunidad científica. ^[14]

La secreción de granzima se puede detectar y medir mediante técnicas de Western Blot o ELISA . Las células secretoras de granzima se pueden identificar y cuantificar mediante citometría de flujo o ELISPOT . Alternativamente, la actividad de granzima se puede analizar en virtud de su actividad de proteasa. ^{[ cita requerida ]}

En el artículo de Cullen “Granzimas en el cáncer y la inmunidad”, se analiza cómo se ha sabido que la granzima A se encuentra en niveles elevados en pacientes que actualmente padecen una enfermedad infecciosa y/o se encuentran en un estado proinflamatorio . También se ha descubierto que las granzimas ayudan a iniciar la respuesta inflamatoria. “Por ejemplo, los pacientes con artritis reumatoide tienen niveles elevados de granzima A en el líquido sinovial de las articulaciones inflamadas”. ^[15] Cuando las granzimas están en un estado extracelular tienen la capacidad de activar los macrófagos y los mastocitos para iniciar la respuesta inflamatoria. La interacción entre las granzimas y las células somáticas todavía es inexplicable, pero se están realizando avances constantes en la comprensión del proceso. Se han encontrado otras granzimas como la granzima K en niveles elevados de pacientes que han desarrollado septicemia. Se ha descubierto que la granzima H tiene una correlación directa con los pacientes que tienen una infección viral. Los científicos pueden concluir que la granzima H se especializa en detectar la “degradación proteolítica” que se encuentra en las proteínas virales. [ ^15]

Cullen afirma además en su artículo que las granzimas pueden tener un papel en la inmunomodulación , o la tarea de mantener la homeostasis en el sistema inmunológico durante una infección. “En los seres humanos, la pérdida de la función de la perforina conduce a un síndrome llamado linfohistiocitosis hemofagocítica familiar […]”. ^[15] Este síndrome puede provocar la muerte porque tanto las células T como los macrófagos se multiplican para combatir el patógeno, lo que da como resultado niveles nocivos de citocinas proinflamatorias. La sobreactivación puede provocar inflamación de órganos vitales, anemia a través de macrófagos hiperactivados que fagocitan células sanguíneas y puede ser potencialmente fatal.

En el artículo de Trapani , se habla de cómo las granzimas pueden tener otras funciones, además de su capacidad para combatir las infecciones. La granzima A contiene ciertas sustancias químicas que le permiten provocar la proliferación de células B para reducir la posibilidad de que se desarrolle y se forme cáncer. Las pruebas en ratones han demostrado que las granzimas A y B podrían no tener un vínculo directo con el control de las infecciones virales, pero sí ayudar a acelerar la respuesta del sistema inmunológico. ^[16]

En el artículo de Cullen “Granzimas en el cáncer y la inmunidad”, describe el proceso de “ vigilancia inmunológica [como] el proceso por el cual el sistema inmunológico reconoce las células precancerosas y malignas como dañadas y, en consecuencia, las selecciona para su eliminación”. ^[15] Para que un tumor progrese, se requieren condiciones dentro del cuerpo y el área circundante que promuevan el crecimiento. Casi todas las personas tienen células inmunitarias adecuadas para combatir los tumores en el cuerpo. Los estudios han demostrado que el sistema inmunológico incluso tiene la capacidad de impedir que las células precancerosas crezcan y arbitrar la regresión de los tumores establecidos. Lo peligroso de las células cancerosas es que tienen la capacidad de inhibir la función del sistema inmunológico. Aunque un tumor puede estar en su etapa inicial y muy débil, puede estar emitiendo sustancias químicas que inhiben la función del sistema inmunológico, lo que le permite crecer y volverse dañino. Las pruebas han demostrado que los ratones sin granzimas y perforinas tienen un alto riesgo de que los tumores se extiendan por todo el cuerpo. ^[15]

Los tumores tienen la capacidad de escapar de la vigilancia inmunitaria mediante la secreción de TGF-β inmunosupresor , que inhibe la proliferación y activación de las células T. La producción de TGF-β es el mecanismo más potente de evasión inmunitaria utilizado por los tumores. El TGF-β inhibe la expresión de cinco genes citotóxicos diferentes, entre ellos la perforina, la granzima A y la granzima B, que a su vez inhiben la eliminación del tumor mediada por las células T.

El papel de la perforina en la protección del organismo contra el linfoma se puso de relieve cuando los científicos descubrieron que el p53 no tenía un papel tan importante en la vigilancia del linfoma como su homólogo, la perforina. Se ha descubierto que la perforina y las granzimas tienen una capacidad directamente relacionada para proteger al organismo contra la formación de diferentes tipos de linfomas. ^[15]

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