Adjuvant

Un adjuvant (del llatí:adiuvare: ajudar) és qualsevol substància que intensifica en forma no especifica la resposta immune en front a un antigen. Habitualment, a més d'actuar com a estimulants immunitaris directes, presenten altres accions que indirectament també reforcen la resposta. Acostumen a ser compostos complexes i heterogenis.

Història

La història científica dels adjuvants com a components de les vacunes és curta, tenint el seu inici el 1925:

• Gaston Ramón (1925): Aquest immunòleg francès va descobrir que les vacunes que s'administraven en situacions més contaminades produïen abscessos en el punt d'inoculació en els cavalls en els que s'els hi aplicava,i que els cavalls amb aquests abscessos produïen més anticossos que els vacunats en estricta asèpsia.

• Gleny i col. (1926): Aquests científics van descobrir els efectes potenciadors que tenen associades les sals d'alumini a les vacunes, i les van denominar genéricament com "adjuvants de alum"

• Freund (1936): Va desenvolupar un dels adjuvants més potents i que porta el seu nom. Està compost per una mescla d'agiua i olis juntament amb micro-bacteris.

Més tard, aquest adjuvant va ser modificat per Stuart-Harris (1969), que va eliminar els micro-bacteris per a disminuir la seva gran toxicitat, creant d'aquesta manera l'anomenat adjuvant incomplet de Freund.

• Greenberg i Fleming(1947): Demostraren que el toxoide diftèric augmenta la antigenicitat de la vacuna de la tos ferina de cèl·lules senceres.

• Johnson i col. (1956): Varen descobrir l'efecte adjuvant dels liposacàrids (LPS) dels bacteris gram negatius, fet que va obrir les portes a diferents tècniques per desintoxicar LPS i poder afegir-lo a vacunes.

Classificació

La classificació més general dels adjuvants immunològics va ser plantejada per Vanselón i està argumentada de la següent manera:

• Substàncies biològiques i derivats, com els micobacteris de la tuberculosis incorporats al adjuvant complert de Freund (AFC), mescles de toxines bacterianes, virus, saponines, vitamines (A i E), lanolina i altres.
• Productes químicament definits de fongs, bacteris i algues: Dipeptid muràmic (MDP), trehalosa dimicolat (TMD), proteïna P40 associada al peptidglicà de la paret bacteriana, lípid A, lipopolisacàrids provinents de bacteris gram(-), glucans de fongs i polisacàrids d'algues.
• Productes biològics del sistema immune: Citoquines (IL-2, INFg).
• Productes sintètics anàlegs de biològics.
• Preparacions químiques, com els components d'alumini: Al(OH), Al2(SO4)3, Ca(PO4)2, K2(PO4) i sulfat de dextrà. També es poden utilitzar sals de NaCl tractades magneticament (CM-95):

Mecanismes d'acció

Alguns dels mecanismes d’acció que se’ls ha atribuït als adjuvants són els que es citen a continuació, però poden haver-hi d’altres, inclús encara desconeguts:

• Retràs en l'alliberació de l'antigen: tant les sals d’alumini en l’home, com els adjuvants de tipus Freund en els animals, mantenen l’antigen durant més temps en el lloc d’inoculació. Aquest fenomen comporta una resposta immunitària de major intensitat. Al llarg de molts anys es va pensar que aquest era el principal, si no únic, mecanisme d’acció dels adjuvants vacunals. Actualment se sap que les accions són més complexes i que a més de la persistència física, hi ha fenòmens inflamatoris amb alliberació de citoquines i especialment una intervenció més eficaç de les cèl·lules presentadores d’antígens. Una variant del retràs de l’alliberació la constitueixen els preparats vacunals d’administració oral que estan inclosos en elements, com liposomes o microesferes que permeten una resistència més prolongada dels antígens a l’acció dels sucs gàstrics o intestinals.

• Activació i maduració de les cèl·lules presentadores d'antígens: a l’inici de la resposta immunitària intervenen principalment les cèl·lules presentadores d’antigen, cèl·lules dendrítiques i macròfags entre d’altres. Perquè la resposta sigui més eficaç es necessari que madurin i s’activin. Això passa de forma genèrica quan es facilita la fagocitosi i els antígens passen al citoplasma, i d’alguna manera més dirigida administrant certes citoquines i molècules “in situ”. L’antigen dD2 del virus Herpes simple 2 en emulsió MF59 passa al citoplasma i provoca la maduració de les cèl·lules dendrítiques i amb això l’activació dels limfòcits. D’altra banda, el Resiquimod (R-848) les activa a través d’un augment de citoquines com IL-12 o IFNa, cosa que es demostra per l’augment d’expressió a la seva superfície cel·lular de CD80, CD83, CD86 i CD40, molècules coestimuladores necessàries per una completa activació dels limfòcits T.

• Modificació de l'equilibri Th1/Th2: els limfòcits T CD4+ o “helper” es divideixen en dos tipus (Th1/Th2) segons els perfil de citoquines que alliberen. L’activació dels limfòcits Th1 comporta la síntesi de IL-2, IFHg, IL-12, etc. i posen en marxa una resposta cel·lular retardada especialment eficaç contra agents infecciosos intracel·lulars. Els Th2 produeixen IL-4, IL-5, IL-10, etc. i faciliten la síntesi d’anticossos, i són més eficaces en la defensa contra microorganismes presents a l’espai extracel·lular. Amb més posterioritat, es va comprovar que els adjuvants d’alumini que promouen la síntesi d’anticossos ho fan a través d’una estimulació Th2. El mateix passa amb certes toxines, com la colèrica. Hi ha vacunes davant de la tuberculosis, leishmaniosi, etc. en les que seria desitjable aconseguir una activació Th1, ja que aquestes infeccions són eminentment intracel·lulars. En aquest supòsit, els objectes coincideixen amb els de les vacunes antial·lèrgiques on també es pretén frenar l’activitat Th2. Actualment hi ha múltiples vies d’investigació dirigides a modificar amb adjuvants la relació Th1/Th2. Una de les més avançades és la producció de certes seqüències d’ADN molt petites i repetitives que contenen guanina, denominades oligodesoxinucleòtids CpG (ODN CpG). S’ha comprovat la seva eficàcia per facilitar una resposta Th1, inclús reconduint una resposta ja prèviament enfocada cap al patró Th2.

• Citoquines adjuvants: una altra línia d’adjuvants Th1 es fonamenta en la incorporació al preparat vacunal de citoquines per a què modifiquin la resposta immunitària. S’utilitzen IFNg, IL-2 i amb preferència IL-12. Encara que els resultats experimentals són bons, en un assaig clínic en humans amb vacuna pneumocòccica i IL-12 les reaccions, febre i malestar, van ser excessives per la seva incorporació en vacunes profilàctiques. Es busquen alternatives, com utilitzar molècules químiques que estimulen la síntesi endògena de IL-12 en comptes de la seva administració exògena.

Principals tipus d’adjuvants

Sals d’alumini

Son els adjuvants més utilitzats. Les sals més característiques son l’hidròxid d’alumini, el fosfat d’alumini, i l’alum (un tipus de sulfat que no sempre és d’alumini). L’hidròxid d’alumini presenta una morfologia fibrosa cosa que li dona una gran superfície que facilita l’adsorció d’antígens. No es dissol bé al pH de de 7.4 del líquid intersticial El fosfat d’alumini es amorf ampliant així la seva superfície de contacte. Es dissol malament al pH del líquid intersticial tot i que millor que l’hidròxid. Alum es el nom donat a l’adjuvant resultat de precipitar l’antigen amb la sal d’alumini, generalment sulfat potàssic. Presenta característiques similars al fosfat d’alumini. Tot i que el pH del líquid intersticial és neutre, en afegir l’adjuvant, l’alumini comença un lent procés de solubilització afavorida per la presència d’àcids plasmàtics com l’àcid cítric, l’àcid màltic, l’àcid làctic, etc. S’ha calculat que al cap d’1 mes un 17% de l’alumini d’un hidròxid d’alumini ja ha passat a circulació sanguínia i un 51% en el cas del fosfat d’alumini. Tot i la llarga experiència el mecanisme de les sals d’alumini segueix sota discussió. Alguns grups afirmen que causa inflamació que atrau gran quantitat de cèl·lules presentadores d’antigen ampliant la probabilitat de que contactin amb l’antigen. Darrerament també s’afirma que els antígens units a alumini es troben en forma de partícules i no soluble cosa que permet que els macròfags els fagocitin per pinocitosi passant així al citoplasma i produint una resposta immunitària més intensa. Les sals d’alumini també presenten defectes essent adjuvants no gaire potents que a més es creu que estimulen la resposta al·lèrgica derivada de IgE.

Altres sals minerals

A més a més de les sals d’alumini també s’han provat sals de calci, sals de ferro, sals de zirconi, etc. La més utilitzada d’aquestes sals ha estat el fosfat de calci que s’utilitza ocasionalment en algunes vacunes.

Adjuvants tensioactius

Destaquen les saponines que son glicòsids tensioactius gràcies a un nucli molecular hidrofòbic. Indueixen una forta resposta T-depenent i T-independent juntament amb activació citotòxica per linfocits T CD8+. Son particularment efectius i útils en la immunitat a les mucoses. El Quil A un compost de 23 saponines, s’utilitza sovint en experimentació animal. QS-21 un derivat menys tòxic de Quil Ad que es un potent activador de Th1.

Adjuvants derivats de bacteris

Principalment son molècules (peptidoglicans o lipopolisacàrids) de la paret de bacteris gram negatius, com Mycobacterium spp., Corynebacterium parrvum., Bordetella pertussis., Neiseria meningitidis., o Salmonella minnesota. Actuen a través de la seva unió a receptors tipus Toll (TLR = toll like receptors) de les cèl·lules presentadores d’antigen. Una altra via es al dels lipopolisacàrids (LPS) que son potents mitògens de limfòcits B i també inductors de la producció de IFNg pels limfòcits T. En estudis genètics amb micobacteris va sorgir una alternativa als adjuvants bacterians en descobrir-se peTits fragments d’ADN rics en seqüències CpG que es comporten com a adjuvants gràcies a la seva facilitat per unir-se a molècules TLR.

Emulsions

Son mescles d’aigua en oli (W/O) o de oli en aigua (O/W) que produeixen un dipòsit en la zona d’injecció que reté l’antigen durant força temps, com a mínim les W/O. Son adjuvants massa tòxics de manera que no s’utilitzen rutinàriament degut a que produeixen inflamacions, granulomes i fins hi tot ulceracions.

Liposomes

Son esferes sintètiques de membrana lipídica, dins les quals s’inclou l’antigen proteic o liposacàrid. La seva característica principal es l’increment de la vida mitja de l’antigen al sistema circulatori. Adjuvants de microesferes de polímers Consisteixen en la unió de l’antigen amb diversos polímers biodegradables. Depenent de la proporció d’antigen i de polímer es pot regular la vida mitja del preparat vacunal.

Citocines com adjuvants

S’ha pensat d’associar interferó gamma com a estimulador d’immunitat humoral i cel·lular, o factor estimulador de colònies de granulòcits i macròfags (GM-CSF) com a atraient i activador de cèl·lules presentadores d’antigen. Es un tipus d’adjuvant poc utilitzat degut al seu alt cost i a la necessitat de múltiples dosis, la seva pròpia antigenicitat com a proteïna heteròloga o la excessiva reactivitat que presenten resultant en febre elevada i símptomes gripals.

Combinació d'adjuvants

Cada vegada es practica més la combinació d’adjuvants, buscant que les seves accions es complementin i siguin encara més efectius. Algunes de les combinacions més populars són:

Adjuvant AS04

Aquests són un dels pocs adjuvants moderns autoritzats per usar-los en vacunes profilàctiques destinades a humans. Incorpora dos adjuvants d’activitat complementaria: el clàssic hidròxid d’alumini i el monofosforil lipídic A (MPL). El MPL és un lipopolisacàrid obtingut de Salmonella minnesota, el qual es purifica i destoxifica, però que manté intacta la seva capacitat d’unir-se al Toll-like receptor-4 (TLR-4) i per tant activar les cèl·lules presentadores d’antigen (CPA). Al ser tan activadores de immunitat innata com adquirida augmentaran molt l’efecte del adjuvant, sobretot en casos de infeccions de virus i bactèries intracel·lulars ja que indueix la resposta Th1. L’associació de hidròxid d’alumini amb MPL aconsegueix una resposta mediada per anticossos més intensa i prolongada, amb una major producció de limfòcits B de memòria. Fins el moment, aquest adjuvant AS04, s’ha utilitzat en una vacuna en front al virus de l’hepatitis B, sobretots en malalts en hemodiàlisis i en situació d’immunodeficiència. Més recentment també s’ha utilitzat contra el virus del papil·loma humà.

Freund’s Complete Adjuvant (FCA)

Aquest adjuvant es una combinació de Mycobacterium tuberculosis mort i emulsió d’aigua en oli (W/O). El bacil de la tuberculosis conté una molècula anomenada muramil-dipeptid (n-acetilmuamil-L-alanil-D-isoglutamina) que activa macròfags i cèl·lules dendrítiques gràcies a que té un domini NOD2 (nucleotidebinding oligomerization domain 2). L’FCA promou la producció de IgG a partir de IgM, això inhibeix la inducció a la tolerància, afavoreix reaccions retardades d'hipersensibilitat, accelera el rebuig a transplantaments i promou la resistència als tumors. La millor manera per aplicar aquest adjuvant és subcutàniament o per via intradèrmica. També s’utilitza molt en casos en què la dosis d’antigen és relativament petita. De moment l’ús de FCA no està acceptat en bestiar destinat al consum, ja que hi ha la possibilitat de que per un error el bacteri de la tuberculosi fos actiu, la qual cosa podria afectar als humans. A més l’ús d’adjuvants oliosos en animals destinats a consum és problemàtic ja que l’oli mineral podria espatllar la carn.

ISCOMS

Els ICOMS o complexes immunoestimulants són uns dels adjuvants més complexos i elaborats que hi ha actualment. Estan formats per colesterol, fosfolípids, saponines i antígens, els quals conjuntament formen particules dodecahèdriques semblants a virus amb una matriu de saponines anomenada Quil A. Aquest adjuvant es molt efectiu en estimular les cèl·lules presentadores professionals i a més la saponina promou que produeixin citoquines i molècules coestimuladores. Depenent de l’antigen que porti estimularà més la resposta Th1 o Th2. [6]

Altres

Algunes mescles d’adjuvants que també s’utilitzen són les de sals d’alumini amb algammulin (inulina-g), aprofitant que la inulina es un potent activador natural de la via alternativa delcomplement. Finalment també cal remarcar que hi ha algunes citoquines que s'està intentant fer-ne combinats, com per exemple la IL-12 que estimula les cèl·lules Th1 i augmenta la producció de IFNγ, tot i així l'ús de citoquines està encara no està completament estudiat. [5][6]