La Aminopeptidasa N, o CD13, es una glicoproteína de membrana con actividad de exopeptidasa, expresada en varios tipos celulares. En células hematopoyéticas su expresión está restringida a monocitos, macrófagos, células dendríticas y sus precursores. CD13 participa en múltiples funciones, como el procesamiento de quimiocinas, péptidos vasoactivos, citocinas, encefalinas y hormonas. También se ha demostrado su participación en adhesión celular, en angiogénesis y en la invasividad de células tumorales. Aunque CD13 es altamente expresada en monocitos, macrófagos y células dendríticas, su participación en las funciones de éstas células en la respuesta inmune ha sido poco explorada. En nuestro laboratorio estudiamos, desde hace algunos años, la función de CD13 en éstas células, y hemos demostrado que CD13 puede participar en procesos fagocíticos. Así, demostramos por primera vez una interacción funcional entre CD13 y receptores para IgG (FcgRs) durante la fagocitosis mediada por éstos últimos, y mostramos también que la estimulación a través de CD13 puede modular la fagocitosis de bacterias y de partículas de zymosan (Llamamos a esta actividad de CD13 su función de "co-receptor", por analogía con la estimulación de linfocitos T y B, en los que la estimulación a través de coreceptores modula positivamente la estimulación de través de los receptores para antígeno). Por otro lado, hemos también obtenido resultados que demuestran que en monocitos humanos, CD13 es un receptor fagocítico primario, es decir, que la unión de partículas a la célula únicamente a través de CD13, puede mediar la fagocitosis de la partícula. En el presente proyecto, planteamos continuar la línea de investigación sobre la función de CD13 como receptor y como co-receptor fagocítico en células monocíticas. Si bien existen datos publicados, por otros grupos y por nosotros, sobre la participación de CD13 como co-receptor capaz de modular la fagocitosis mediada por distintos receptores, no hay reportes publicados que demuestren que CD13 es un receptor fagocítico primario. Datos que hemos obtenido recientemente (Tesis de Doctorado de I. Licona) y que esperamos completar y publicar el próximo año, serán el primer reporte en este sentido. Indudablemente, los objetivos del presente proyecto permitirán establecer la relevancia de la fagocitosis mediada por CD13 como un proceso de importancia biológica, determinando: a) si la fagocitosis a través de CD13 induce la producción de especies reactivas de oxigeno y nitrógeno, y b) si los fagosomas inducidos a través de CD13 siguen la ruta de maduración (fagosoma temprano, fagosoma tardío, fagolisosoma, etc) definida para otros fagosomas. Paralelamente, seguiremos estudiando a CD13 como co-receptor, determinando: c) si el CD13 internalizado en fagosomas que contienen partículas recubiertas de IgG (fagocitosis mediada por FcgRs), partículas de zymosan (fagocitosis mediada por dectina-1 y otros receptores) o bacterias, permanece asociada al fagosoma durante su maduración, o bien es reciclado a la membrana celular; y d) si la señalización a través de CD13 simultánea a la fagocitosis de partículas opsonizadas con IgG, zymosan o bacterias, afecta la producción de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno asociada a estas fagocitosis. Estos resultados contribuirán a demostrar que CD13 puede actuar como un receptor fagocítico "bona fide", y aportaran más datos sobre la importancia de las interacciones funcionales entre receptores del sistema inmune para modelar la respuesta de la célula.

La fagocitosis llevada a cabo por neutrófilos, macrófagos y células dendríticas, es de gran importancia en los mecanismos de defensa contra microorganismos patógenos, no sólo para la destrucción del microorganismo, sino que es esencial para dirigir péptidos derivados de antígenos microbianos a la ruta de presentación de péptidos para la estimulación de linfocitos T. Asímismo, la fagocitosis de patógenos o células en proceso de apoptosis está a menudo asociada a la secreción de citocinas que inician y modulan la respuesta inflamatoria. La fagocitosis es un proceso complejo, que requiere de la participación ordenada, espacial y temporalmente, de múltiples proteínas. Indudablemente, el estudio de sistemas modelo (principalmente el estudio de la fagocitosis mediada por receptores para IgG) ha permitido avances en el conocimiento de los mecanismos bioquímicos que son iniciados por los receptores fagocíticos y que llevan al rearreglo del citoesqueleto de actina y la remodelación de la membrana necesarios para la fagocitosis, así como del proceso de maduración del fagosoma para su conversión en fagolisososma. Sin embargo, es claro que procesos fagocíticos mediados por distintos tipos de receptores pueden mostrar diferencias significativas. Así por ejemplo, se han descrito diferentes tipos de receptores que pueden mediar fagocitosis, y las respuestas que inducen, aún cuando incluyen la ingestión de una partícula, pueden ser proinflamatorias, no-inflamatorias o aún promover la secreción de moléculas con acciones anti-inflamatorias [35]. Por otro lado, es evidente que en situaciones in vivo el proceso fagocítico puede ser más complejo, ya que la gran diversidad de estructuras presentes en la superficie del patógeno (incluyendo opsoninas como anticuerpos o complemento) hace muy probable que la célula reconozca a un microorganismo a través de más de un tipo de receptores. Recientemente se ha hecho evidente que la célula fagocítica obtiene, a través del conjunto de receptores que entran en contacto con la partícula, información sobre la partícula: su forma física, si está viva o muerta, el tipo de riesgo que representa (su grado de patogenicidad), etc. Esta información es procesada por la célula para generar la respuesta más adecuada a cada circunstancia (revisado en [36]). A nivel bioquímico, este procesamiento de la información es posible gracias a que cuando una partícula es reconocida por más de un tipo de receptores, pueden presentarse interacciones recíprocas entre sus respectivas rutas de señalización (“receptor crosstalk”). Este tipo de interacción se ha demostrado entre TLR-2 y el receptor de glucanos Dectina-1, para la producción de citocinas en macrófagos [37]. Esto hace importante continuar el estudio de los procesos fagocíticos no solo identificando a los receptores con capacidad de mediar fagocitosis y caracterizando el proceso mediado por ellos, sino también las posibles interacciones funcionales entre receptores distintos. Aunque la Aminopeptidasa N (CD13) es altamente expresada en células del linaje mielomonocítico, no está clara aún la relevancia de su alta expresión en las funciones inmunes de éstas células. En nuestro laboratorio, hemos estudiado la participación de CD13 en procesos fagocíticos. En 2005, demostramos que en la fagocitosis mediada por FcgRI, CD13 redistribuye a la copa fagocítica y es internalizado en el fagosoma. Además, cuando la partícula interactúa simultáneamente con FcgRI y CD13 sobre la membrana de la célula, la partícula es fagocitada más eficientemente que cuando se une únicamente a través del FcgRI [33]. Estos datos sugirieron que CD13 puede participar en procesos fagocíticos regulando positivamente o contribuyendo a la fagocitosis mediada por otros receptores en células monocíticas. Más recientemente demostramos que la estimulación a través de CD13 también modula positivamente la fagocitosis de partículas de zymosan y de bacterias (Villaseñor-Cardoso et al, en prensa). Por otro lado, el trabajo de tesis de doctorado de Ileana Licona, ha demostrado que CD13 no solo puede actuar como co-receptor, sino que en monocitos y macrófagos humanos, CD13 es un receptor fagocítico primario, ya que partículas que se unen a la célula monocítica únicamente a través de CD13, pueden ser fagocitadas, y que ésta fagocitosis depende del rearreglo del citoesqueleto de actina y es inhibida por inhibidores de la cinasa Syk y de la cinasa de fosfatidil inositol (PI-3K) (Licona y Ortega, en preparación). En el presente proyecto, planteamos continuar esta línea de investigación sobre la función de CD13 como receptor y como co-receptor fagocítico en células monocíticas. Desde el punto de vista del conocimiento científico, estos datos serán relevantes y originales, pues si bien existen datos publicados sobre la participación de CD13 como co-receptor capaz de modular la fagocitosis mediada por distintos receptores, no hay reportes publicados que demuestren que CD13 es un receptor fagocítico primario. Los datos que hemos obtenido durante el desarrollo de la Tesis de Doctorado de Ileana Licona, y que esperamos completar y publicar el próximo año, serán el primer reporte en este sentido. Indudablemente, los objetivos del presente proyecto permitirán establecer la relevancia de la fagocitosis mediada por CD13 como un proceso de importancia biológica, si demostramos que ésta fagocitosis está ligada a la generación de especies reactivas de oxigeno y nitrógeno, y si los fagosomas inducidos a través de esta molécula siguen la ruta de maduración de fagosomas que dirija la partícula ingerida a su degradación y a la generación de péptidos para la ruta de presentación antigénica. Paralelamente, seguiremos estudiando el papel de CD13 como co-receptor fagocítico, determinando si las moléculas de CD13 que son internalizadas en fagosomas conteniendo partículas recubiertas de IgG (fagocitosis mediada por FcgRs), partículas de zymosan (fagocitosis mediada por dectina-1 y otros receptores) o bacterias, permanecen asociadas al fagosoma durante su maduración, o bien son recicladas a la membrana celular. Determinaremos también si la señalización a través de CD13 simultánea a la fagocitosis de partículas opsonizadas con IgG, zymosan o bacterias, afecta la producción de citocinas y de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno asociada a éstas fagocitosis, lo cual subrayaría la relevancia biológica del papel de coreceptor de CD13. Los resultados que se obtengan en el proyecto ayudarán a establecer a CD13 como un receptor fagocítico “bona fide”, y aportaran datos sobre la importancia de las interacciones funcionales entre receptores del sistema inmune para modelar la respuesta de la célula. De los resultados de este proyecto se podrán obtener al menos dos publicaciones internacionales en revistas con arbitraje. Desde el punto de vista de la formación de recursos, este proyecto contribuirá a la formación de al menos dos alumnos de Licenciatura y dos de Maestría, la terminación de una Tesis de Doctorado y los primeros tres años de otra, y el entrenamiento posdoctoral de un científico joven.