T-cell exhaustion process during chronic infection caused by intracellular trypanosomatids

Abstract

La enfermedad de Chagas y la leishmaniasis, causadas por parásitos protozoarios intracelulares del orden Trypanosomatida, son consideradas dos de las enfermedades tropicales desatendidas más importantes. Estas infecciones conllevan un alto desgaste social, provocando el deterioro de la salud de un gran número de pacientes e incluso su muerte. Los linfocitos T son células fundamentales del sistema adaptativo y son los principales elementos inmunitarios para el control de estas infecciones intracelulares. La presente revisión explora los estudios y resultados obtenidos hasta la fecha del proceso de agotamiento celular durante las infecciones causadas por los parásitos Leishmania spp. y Trypanosoma cruzi. Así, se recoge que la persistente estimulación celular en respuesta a antígenos de estos patógenos conduce a un proceso de pérdida de la capacidad funcional antígeno-específica en las poblaciones de células T CD4+ y CD8+. Numerosos estudios muestran la existencia de una correlación directa entre el nivel de la co-expresión de receptores inhibitorios y la gravedad de estas patologías. Paralelamente, se detecta la pérdida de la capacidad funcional específica de antígeno de estas células T, lo que reduce su potencial linfoproliferativo y su capacidad de producir moléculas protectoras contra estas infecciones. Además, durante el curso de estas infecciones se observa un incremento de la frecuencia de células T de memoria efectora con un grado de diferenciación tardía o terminal. Este balanceo fenotípico, a su vez, afecta a la capacidad funcional de las células T aumentando el número de células con características senescentes y apoptóticas. Así, los estudios realizados hasta la fecha demuestran con certeza la existencia de un proceso de agotamiento que afecta a poblaciones clave para el control parasitario. Sin embargo, actualmente se desconoce con precisión el papel que este proceso de agotamiento juega en el agravamiento de estas patologías. Los medicamentos actuales usados para tratar estas enfermedades protozoarias revierten parcialmente este proceso de agotamiento. Así, tras el tratamiento, numerosos pacientes muestra una reducción en la expresión de receptores inhibitorios y co-expresión de los mismos. También se ha observado una mejoría en la capacidad funcional de las distintas poblaciones de células T, que podría estar relacionada con la reversión del proceso disfuncional. Sin embargo, los estudios realizados hasta la fecha en la evaluación de terapias de bloqueo de los receptores inhibitorios no han conducido a resultados prometedores. Algunos autores proponen evaluar terapias de bloqueo simultáneo de varias vías de señalización, con el fin de ampliar el conocimiento sobre esta herramienta como posible inmunoterapia de control de la infección por los mencionados parásitos. Además, se considera necesario continuar investigando sobre cómo se desencadena exactamente este proceso de agotamiento celular y en qué medida influye en la aparición de la sintomatología de los pacientes y ausencia de control de la infección.

Two of the most important neglected tropical diseases, Chagas disease and leishmaniasis, are caused by protozoan intracellular parasites of the Trypanosomatida order. These infections provoke a high social burden and lead to the death of a large number of patients. The host triggers several immune mechanisms, but in the absence of adequate treatment, the infection becomes chronic and in many cases causes the appearance of serious alterations. T lymphocytes are fundamental cells of the adaptive system and are the main immune elements that orchestrate the cell-to-cell response in the context of intracellular infections. Furthermore, it has been described that continuous and persistent stimulation in response to pathogenic antigens causes loss of antigen-specific functional capacities in the T cell subsets. This process is known as exhaustion. This review explores the results to date of the exhaustion process during chronic infections caused by the trypanosomatid parasites Leishmania spp. and Trypanosoma cruzi. A large amount of evidence shows upregulation of the markers of the exhaustion process, namely, the inhibitory receptors, during these chronic infections. This increased expression is observed in both the CD4+ and CD8+ T cell populations. In parallel, with this increased expression of inhibitory receptors, the loss of antigen-specific functional capacity of these T cells is detected, reducing the lymphoproliferative potential and the ability to produce protective molecules against these parasitic infections, such as Th1- like cytokines, among others. Additionally, a positive correlation between the high coexpression of these inhibitory molecules and the severity of the pathology is demonstrated. Furthermore, T cell populations experience a phenotypic fluctuation in the course of these infections toward the predominance of effector memory subsets with a late or terminal differentiation state. This balancing in turn affects the functional capacity of the T cells and enriches the number of cells with senescent and apoptotic characteristics. Thus, it has been demonstrated the existence of an exhaustion process that affects key populations for the parasite control. However, the role of this process in the progression of the severity of these pathologies is still unknown. The current drugs used to treat these neglected diseases seem to partially reverse this exhaustion process, denoting a reduction in the high inhibitory receptor expression observed prior to chemotherapies. An improvement in the functional capacity of these T cell populations is also observed, which could be related to the reversion of the dysfunctional process. However, the efforts made to date to evaluate blocking therapies do not lead us to a promising conclusion. It will probably be necessary to test the simultaneous blockade of several pathways and to continue advancing the knowledge to verify their possible use as immunotherapy. It is therefore necessary to continue investigating how this process is triggered and to what extent it influences the appearance of the symptomatology of patients.