726 Revista de Biología Tropical, ISSN: 2215-2075 Vol. 70: 726–741, e49798, enero-diciembre 2022 (Publicado Nov. 02, 2022)
Mecanismos inmunológicos en Cnidaria: un sistema inmune basal
de gran complejidad e interés bioprospectivo
Edwar Leal1; https://orcid.org/0000-0003-4913-7246
Luis Parmenio Suescún-Bolívar1,2*; https://orcid.org/0000-0003-0707-403X
Marlon Múnera3; https://orcid.org/ 0000-0003-3428-0541
1. Programa de Biología, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad de Pamplona, km 1 vía a Bucaramanga, Pamplona
543050, Colombia; edwar.leal@unipamplona.edu.co, biomolgen@hotmail.com (*Correspondencia)
2. Programa de Microbiología, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad Santiago de Cali, Colombia.
3. Corporación Universitaria Rafael Núñez, Ginumed, Colombia; marmunera@gmail.com
Recibido 20-I-2022. Corregido 17-VIII-2022. Aceptado 19-X-2022.
ABSTRACT
Immunological mechanisms in Cnidaria:
A highly complex basal immune system with bioprospective interest
Introduction: Cnidarians depend on innate immunity for protection against both their own and external biologi-
cal agents. It consists of three main immunological processes: 1) immune recognition, 2) intracellular signaling,
and 3) effector response.
Objective: To critically review current knowledge of the molecular repertoire involved in the immune response
in cnidarians, its role in symbiosis, and possible biotechnological applications.
Methods: We used keywords such as immunity, and immunological recognition in cnidarians, in the NCBI,
Scielo and Google Scholar databases, for the last decade.
Results: Cnidarian immune recognition consists of molecular pattern receptors and responses such as the mobi-
lization of molecules to the site of infection, microbial ingestion, and the formation of molecules that activate
signaling cascades. The signaling phase involves translation mediators that activate transcriptional genes and
intracellular signaling cascades that initiate defenses. Effector responses include surface layer mucus, antimicro-
bial peptides, reactive oxygen species, and the cellular response mediated by phagocytosis.
Conclusions: Immunity in Cnidaria is mediated by complex defense mechanisms composed of pathogen recog-
nition receptors, intracellular signaling pathways, effector cells and molecules responsible for pathogen elimina-
tion, and recognition of symbionts. There is a potential for toxin compounds useful as antimicrobial molecules.
Key words: innate immunity; signaling; effector responses; symbiosis; antimicrobial peptides.
RESUMEN
Introducción: La protección ante agentes biológicos propios y externos de los cnidarios dependen de la inmu-
nidad innata, la cual consta de tres procesos inmunológicos principales: 1) reconocimiento inmunológico, 2)
señalización intracelular, y 3) respuesta efectora.
Objetivo: Revisar críticamente el conocimiento actual del repertorio molecular involucrado en la respuesta
inmune en cnidarios, así como, su papel en el establecimiento de la simbiosis, y las posibles aplicaciones bio-
tecnológicas de las moléculas involucradas en el proceso de inmunidad.
https://doi.org/10.15517/rev.biol.trop..v70i1.49798
INVERTEBRATE BIOLOGY
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INTRODUCCIÓN
Los Cnidarios son un filo de animales
invertebrados con una anatomía simple, que
se compone de dos capas celulares conoci-
das como ectodermo (capa más exterior) y
la gastrodermis, capa interna con funciones
digestivas, que en algunos cnidarios simbióti-
cos alberga a microalgas dinoflageladas de la
familia Symbiodiniaceae en una estructura sub-
celular conocida como simbiosoma (Peng et al.,
2010; Roth et al., 1988). Estas dos capas celu-
lares están separadas por una capa no celular
llamada mesoglega, cuya función es de sostén
y de intercambio de sustancias (Veron, 2000).
Este filo incluye las clases Anthozoa (corales),
Hydrozoa (hidras y anémonas), Scyphozoa y
Cubozoa (medusas) (Barnes, 1974) y se carac-
terizan por poseer células, llamadas nemotocis-
tos, especializadas en la producción de venenos
(Birsa et al., 2010; Ozbek et al., 2009). Estos
venenos, de naturaleza proteica y compuestos
de bajo peso molecular, son utilizadas por los
Cnidarios para su protección y para cazar sus
presas (Schendel et al., 2019).
Estos invertebrados han sido de gran inte-
rés de bioprospección por las posibles apli-
caciones de las sustancias que componen sus
venenos (Stabili et al., 2021), por la producción
de metabolitos secundarios con gran potencial
farmacológico (Raimundo et al., 2018), como
los aminoácidos tipo micosporinas (MAAs,
por sus siglas en inglés “Mycosporine-like
amino acids”) importantes en fotoprotección
(Banaszak et al. 1998), y por las sustancias
que componen su repertorio de inmunidad.
De este modo, estos invertebrados podrían ser
una fuente inagotable de productos con activi-
dad biológica de importancia biotecnológica
y farmacéutica.
Bajo el escenario anterior se plantea revi-
sar el repertorio inmune de los Cnidarios, como
un sistema complejo digno de bioprospección
para la búsqueda de biomoléculas con activi-
dad farmacéutica. En este sentido, se conoce
que la respuesta inmune de manera general se
clasifica convencionalmente en dos tipos: 1) la
inmunidad innata, la cual representa la primera
línea de defensa, tiene limitada variabilidad,
especificidad y es ancestral (de origen evolu-
tivo basal); y 2) la inmunidad adaptativa, que
está presente sólo en vertebrados mandibulados
y se caracteriza por la alta diversidad y especi-
ficidad de sus respuestas mediadas por linfoci-
tos y receptores de antígeno (Cadavid, 2016).
En los cnidarios la inmunidad innata se
da por: 1) reconocimiento inmunológico, 2)
señalización intracelular, y 3) respuesta efec-
tora (Mydlarz et al., 2016). La detección de
patógenos está mediada por receptores de
Métodos: Se realizó una revisión de artículos científicos encontrados a través de las bases de datos del NCBI,
Google Scholar y Scielo, con palabras claves como inmunidad y/o reconocimiento inmunológico en cnidarios,
en una ventana de tiempo de la última década, sin descartar literatura clásica más antigua.
Resultados: El reconocimiento inmunológico consiste en receptores inmunológicos que reconocen patrones
moleculares e inducen respuestas efectoras como la movilización de moléculas al sitio de la infección, la inges-
tión microbiana y la formación de moléculas que activan cascadas de señalización. La fase de señalización
involucra mediadores de la traducción de señales que activan genes de trascripción, y cascadas de señalización
intracelular que inician respuestas de defensa adecuadas. Las respuestas efectoras incluyen la capa superficial del
mucus, péptidos antimicrobianos, especies reactivas de oxígeno y la respuesta celular mediada por fagocitosis.
Por último, se presenta un esquema y una tabla integral de las vías de respuesta inmune en los cnidario.
Conclusiones: La inmunidad en Cnidaria está mediada por mecanismos de defensa complejos integrados por
receptores de reconocimiento de patógenos, vías de señalización intracelular, células y moléculas efectoras encar-
gadas de la eliminación del patógeno, y reconocimiento-aceptación de simbiontes. El estudio de compuestos
activos del sistema inmune en Cnidaria ha sido poco explorado, sin embargo, el trabajo realizado con otros com-
puestos presentes en las toxinas de este filo, los sitúa como una fuente importante de moléculas antimicrobianas
dignas de un análisis de bioprospección.
Palabras claves: inmunidad innata; señalización; respuestas efectoras; simbiosis; péptidos antimicrobianos.
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reconocimiento (PRR), proteínas de membrana
y a nivel intracelular, que reconocen patrones
moleculares asociados a patógenos (PAMP).
Estos PAMP son estructuras moleculares con-
servadas, expresadas por virus, bacterias, hon-
gos, protozoos y helmintos (Buchmann, 2014).
En el caso de Cnidaria, las cuatro familias de
PRR mejor estudiadas son los receptores de
tipo Toll (TLR), Lectinas de tipo C(CTL), los
receptores de tipo dominio de oligomerización
por unión de nucleótidos (NLR) y los recep-
tores tipo RIG-I (RLR). Además, cumple un
papel importante en el manejo de microbios
beneficiosos, y en la simbiosis microbiana
(Parisi et al.,2020). En la señalización actúan
mediadores de traducción de señales, donde
factores de trascripción y las ascadas de seña-
lización intracelular inducen la transcripción
de genes inmunes para respuestas efectoras
(Cerenius et al., 2010). En Cnidaria existen vías
de señalización NF-κB, ECSIT, de interferón, y
lectina-complemento. Adicionalmente, de sis-
tema de la profenoloxidasa y de complemento.
También se da la fagocitosis, opsonización,
lisis y producción de péptidos antimicrobianos.
En esta revisión se describen los hallazgos
realizados en Cnidaria con respecto a los
tres procesos inmunológicos principales de la
inmunidad innata, de igual forma, en la primera
sesión se discute el papel de sistema inmune en
el proceso de establecimiento de la simbiosis,
mecanismo presente en cnidarios fotosimbió-
ticos. También se hace alusión a la importan-
cia del mucus (Bythell & Wild, 2011) como
barrera protectora, y a compuestos bioactivos
con aplicaciones biotecnológicas descubiertos
en Cnidaria.
A pesar de la morfología primitiva de los
cnidarios, sus genomas presentan una gran
complejidad que se ve reflejada en el repertorio
de genes que conforman su sistema inmuno-
lógico, los cuales manifiestan similitud a los
de los mamíferos, convirtiendo a este filo en
candidatos excepcionales para investigaciones
sobre la evolución inmune innata (Miller et al.,
2007). Otro motivo por el cual resulta impor-
tante estudiar estos mecanismos de defensa
primitivos, son las enfermedades de carácter
infeccioso que ponen en riesgo la estructura y
función de los arrecifes de coral, por la pérdida
de tejido vivo en las colonias de corales cons-
tructores (hermatípicos) (Alvarez-Filip et al.,
2019; Estrada-Saldívar et al., 2020; Weil et al.,
2006). Del mismo modo, se ha planteado que
estos organismos ofrecen un potencial como
fuente de nuevas sustancias antimicrobianas
para el tratamiento de infecciones causadas
por bacterias multirresistentes (Augustin et al.,
2009). Por lo tanto, resulta fundamental com-
prender los mecanismos de respuesta inmune
exhibidos por estos invertebrados, a través de
esta revisión, con los objetivos de describir
su repertorio molecular, y explorar las apli-
caciones biotecnológicas que estas moléculas
pudieran tener.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se recurrió a la revisión de artículos
publicados en revistas científicas que abordan
el tema de la inmunidad en cnidarios. Los
artículos fueron buscados en los motores de
búsqueda del NCBI, Scielo y Google Scho-
lar, utilizando palabras claves en dos idiomas
(español e inglés): inmunidad, reconocimiento
inmunológico, mecanismos de defensa inmu-
nológicos y aplicaciones biotecnológicas en
cnidarios (immunity, immunological recogni-
tion, immunological defense mechanisms and
biotechnological applications in cnidarians,
bioprospection in cnidaria). Se abordaron los
temas: simbiosis e inmunidad, reconocimien-
to inmunológico en cnidarios, señalización
inmunitaria, respuestas efectoras enfocadas
en péptidos antimicrobianos, y aplicaciones
biotecnológicas de compuestos bioactivos. Se
tuvieron en cuenta tanto artículos en inglés
como en español de una ventana de tiempo de
la última década (2011-2021), incluyendo la
bibliografía clásica sobre el tema de estudio,
dando un total de 90 artículos revisados. La
búsqueda se hizo desde el 20 de julio del 2021
hasta el primero de noviembre del 2021.
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Simbiosis e inmunidad: Los cnidarios
como algunos corales escleractínios, anémonas
y medusas, establecen una simbiosis de tipo
mutualista con microalgas dinoflageladas de
la familia Symbiodiniaceae que generalmente
residen dentro de las células gastrodérmicas
del huésped cnidario (Davy et al., 2012). En
esta asociación los cnidarios aportan nutrientes
como amonio, fosfatos y dióxido de carbono
a las microalgas, mientras que estas les trans-
fieren azúcares, lípidos y oxígeno, compuestos
que contribuyen a la producción de energía
para la actividad metabólica del huésped (Alle-
mand et al., 1998). El establecimiento de la
simbiosis se sustenta en cuatro fases: a) reco-
nocimiento y fagocitosis de la microalga sim-
bionte, b) regulación de la división celular del
simbionte, c) intercambio metabólico y tráfico
de nutrientes, d) calcificación, en el caso de los
corales escleractíneos (Davy et al., 2012).
La primera fase de reconocimiento es
crucial, debido a que el hospedero ha desa-
rrollado mecanismos celulares y moleculares
que discriminan sus simbiontes potenciales de
agentes infecciosos, mientras que los posibles
simbiontes deben tener la capacidad para inva-
dir y evadir la respuesta inmune del hospedero
para sobrevivir dentro de él (Neubauer et al.,
2017). Esta fase está mediada por interaccio-
nes lectina-glucano, una relación común entre
patrones moleculares asociados a patógenos
y receptores de reconocimiento de patógenos
(PAMP-PRR), en repertorios inmunes innatos
de animales (Davy et al., 2012). Un estudio
con la anémona de mar Aiptasia pulchella
demostró que la eliminación de glucanos en la
superficie de Symbiodinium disminuyó signi-
ficativamente el éxito de la infección de este
sobre la anémona (Lin et al., 2000). En tres
especies de Symbiodiniaceae se midió la afini-
dad de glicoconjugados presentes en su super-
ficie celular con diferentes tipos de lectinas, y
se pudo determinar que tanto los residuos de
D-manosa como D–glucosa son probablemente
componentes funcionales de la superficie del
simbionte que participan en el reconocimiento
de Symbiodiniaceae y el mantenimiento del
mutualismo. Además, se encontró que lectinas
específicas para manosas BC2L-A, CALSEPA,
GRFT y ORYSATA reconocieron glicoproteí-
nas en las tres especies de simbiontes (Tor-
torelli et al., 2021). En el coral Pocillopora
damicornis, mediante experimentos de inmu-
nolocalización se pudo encontrar evidencia de
inmunoreactividad de PdC-Lectina en células
de coral pertenecientes al tejido endodérmico
en contacto con simbiontes dinoflagelados
libres presentes transitoriamente en el coelen-
teron, lo cual sugiere un papel putativo para
la PdC-Lectina en la interacción y adquisición
de zooxantelas (Vidal-Dupiol et al., 2009). En
este mismo estudio se demostró que la PdC-
Lectina muestra grandes similitudes con lec-
tinas denominadas Millectinas, aisladas en el
coral Acropora millepora, con capacidad para
unirse a patógenos bacterianos como a cier-
tos miembros de la familia Symbiodiniaceae
(Kvennefors et al., 2008).
La regulación negativa de la expresión de
algunos genes de la inmunidad parece ser una
condición necesaria para la simbiosis en cnida-
rios. Esto se evidencia en Exaiptasia diaphana
(=Exaiptasia pallida) cuya expresión y activi-
dad del factor de transcripción NF-κB estuvo
regulado negativamente al introducir células
de Symbiodinium en larvas aposimbióticas
(libres de microalgas simbióticas), y regulado
positivamente con la pérdida de la simbiosis
(Mansfield et al., 2017). Por otra parte, se ha
planteado que la regulación de citocinas del
factor de crecimiento transformante beta (TGF-
β) cumple un papel importante en el estable-
cimiento de la simbiosis. En E. diaphana, la
adición de TGF-β humano exógeno suprimió
la respuesta inmune inducida por lipopolisa-
cáridos (LPS), mientras que la adición anti
TGF-β previno la aparición de simbiosis, lo
cual sugiere que los simbiontes dinoflagela-
dos promueven la tolerancia del huésped a
través de la activación de las vías inmunes
tolerogénicas (Detournay et al., 2012). En esta
especie también se caracterizó la glucoproteína
trombospondina (TSR), donde se demostró
que el dominio TSR estimula la adquisición de
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simbiontes (Neubauer et al., 2017). Sin embar-
go, ciertos corales blanqueados se encuentran
inmuno-suprimidos, esto puede observarse en
el coral Orbicella faveolata, donde se demostró
que vías relacionadas con el sistema inmunita-
rio, como la apoptosis y el sistema de comple-
mento, se suprimen durante el blanqueamiento
y se mantienen así después de un año del even-
to (Pinzón et al., 2015).
Estos hallazgos sugieren que los genes de
la inmunidad innata pueden estar regulados
positiva o negativamente de acuerdo con las
condiciones necesarias para el establecimiento
de la simbiosis. Por ejemplo, la regulación
positiva de genes relacionados con la expresión
de lectinas puede resultar crucial para el reco-
nocimiento y unión del simbionte, y la inhibi-
ción del factor de trascripción NF-κB puede
conducir a una supresión de diferentes vías
inmunes, lo cual puede facilitar su adaptación.
Estudios futuros deben estar encaminados en
evaluar la actividad de diferentes genes y vías
de señalización inmunes durante el blanquea-
miento, con el fin de establecer si la pérdida
de la simbiosis aumenta la vulnerabilidad a
enfermedades de carácter infeccioso.
A continuación, se describen los hallaz-
gos realizados en Cnidaria con respectos a los
cuatro procesos inmunológicos principales de
la inmunidad innata 1, reconocimiento inmu-
nológico, 2) señalización intracelular, y 3)
respuesta efectora.
Reconocimiento inmunológico de pató-
genos en cnidarios: Los PRR son proteínas
claves de la inmunidad innata presentes en la
membrana celular y a nivel intracelular que
detectan PAMP (Buchmann, 2014). Activan la
especificidad inmunitaria en invertebrados, ya
que su diversidad permite generar respuestas
inmunitarias específicas (Emery et al., 2021).
Una vez es reconocido el patógeno, estos
receptores inducen una respuesta en el orga-
nismo afectado en tres niveles: 1) estimula la
fagocitosis e ingestión enzimática, 2) movi-
liza moléculas a los sitios donde se produce
la infección y 3) induce moléculas efectoras
para respuestas inmunes efectivas (Cadavid,
2016; Dunn, 2009) (Fig. 1). A continuación,
se describen los principales PRR presentes
en cnidarios.
Receptores tipo Toll (TLR): Los TLRs
son proteínas transmembranales presentes en el
huésped, que poseen dominios específicos para
unirse a (PAMP) (Parisi et al., 2020). Mediante
genómica, Miller et al. (2007) identificaron
TLR en Nematostella vectensis. Estas proteínas
incluyen a NvTLR-1. También, hay proteínas
receptoras con dominios de inmunoglobulinas
(NvlL-1R1, NvlL-2R2, NvlL-1R3), y una pro-
teína homóloga de MyD88 (NvMyD88). Para
Hydra magnipapillata, se encontraron cuatro
proteínas HyLRR-1 y LyTRR-2. Las proteínas
HyTRR-1 y HyTRR-2 se relacionan con la
producción de péptidos antimicrobianos cómo
Hydramacin-1 (Augustin et al., 2010).
El genoma de Acropora digitifera muestra
un sistema inmune complejo. En A. digitifera
existen cuatro Toll/TLR, cinco proteínas tipo
IL-1R, y proteínas TIR con dominios de inmu-
noglobulinas (Shinzato et al., 2011). Emery et
al. (2021) evidenciaron TLR en los antozoos
Dendronephyta gigantea y A. millepora.
Brennan et al. (2017) caracterizaron fun-
cionalmente Nv-TLR- 1 en N. vectensis, que
activa la señalización de NF-κB en respuesta a
patógenos. En E. diaphana la exposición a pató-
genos evidenció una fuerte expresión de MyD8
(Roesel & Vollmer, 2019), y ante la infección
con Vibrio parahaemolyticus se identificaron
varios componentes de la vía TLR- NF-κB,
donde resaltan homólogos con dominios con-
servados como MyD88, TRAF, TBK1, NIK,
IRF, NF-κB y AP-1 (Seneca et al., 2020).
Lectinas: Las lectinas son receptores en
cnidarios de unión a carbohidratos que activan
el complemento y opsonizan (Dunn, 2009).
En la vía de las lectinas se une al azúcar del
patógeno formando el C3 y proteínas efectoras
del complejo de ataque de membrana/perforina
(MACPF) (Parisi et al., 2020).
Unas lectinas comunes en cnidarios es la
Taquilectina que se une a LPS y peptidoglu-
canos (Beisel et al., 1999). Burge et al. (2013)
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determinaron que la Taquilectina-2 se expresa
en Gorgonia ventalina ante parásitos. Hay un
homólogo de Taquilectina-2 en Oculina vari-
cosa (Hayes et al., 2010).
Como respuesta a V. parahaemolyticus,
E. diaphana expresa lectinas como la colecti-
na-12 (colec12), lectinas de unión a L-ramnosa
(Ep_RBL) y lectina de tipo C (Seneca et al.,
2020). Emery et al., (2021) identificó lectinas
tipo C. En los medusuzoos C. hemisphaerica y
M. virulenta existen factores de Von Willebrand
y dominios secretores ricos en cisteína, además
de lectinas de unión a manosa (MBL) en Cas-
siopea xamachana y C. hemisphaerica.
Receptores similares a NOD: Los NLR
son receptores intracelulares con dominios
LRR C-terminal para el reconocimiento de
PAMP, un dominio central de unión a nucleóti-
dos denominado dominio NACHT, y un domi-
nio efector N-terminal (Parisi et al., 2020). Los
NLR activan vías NF-κB, interferón, proteína
cinasa activada por mitógenos (MAPK), e
inflamasoma (Elinav et al., 2011).
Fig. 1. Principales receptores de reconocimiento de patógenos (PRR) y posibles respuestas efectoras de la inmunidad
en invertebrados identificados en Cnidaria. Receptores PRR: Receptor de tipo Toll (TLR), Receptor de tipo NOD
(NLR), Lectinas (LT), Receptor de tipo RIG-I (RLR) y proteínas de unión a polisacáridos (LBP). Receptores asociados
con la regulación del sistema inmune: glucoproteína trombospondina (TSR) y el receptor del factor de crecimiento
transformante beta (TGF-β). Respuestas efectoras asociadas con la síntesis de proteasas e inhibidores de Serino proteasas,
péptidos antimicrobianos, sistema de complemento, citocinas proinflamatorias, interferones, fagocitosis, opsonización
y encapsulación. Esquema creado en BioRender.com / Fig. 1. Main pathogen recognition receptors (PRR) and possible
effector responses of immunity in invertebrates identified in Cnidaria. PRR receptors: Toll-like receptor (TLR), NOD-like
receptor (NLR), Lectins (LT), RIG-I-like receptor (RLR), and polysaccharide-binding proteins (LBP). Receptors associated
with the regulation of the immune system: thrombospondin glycoprotein (TSR) and the receptor for transforming growth
factor beta (TGF-β). Effector responses associated with the synthesis of proteases and inhibitors of serine proteases,
antimicrobial peptides, the complement system, proinflammatory cytokines, interferons, phagocytosis, opsonization, and
encapsulation. Outline created on BioRender.com
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Se han caracterizado NLR en Cnidaria.
Hamada et al. (2013) determinaron que Acro-
pora digitifera incluye NLR putativos con
receptores tipo NOD, con una diversidad
amplia de dominios proteicos comparado con
los vertebrados, evidenciando que los NLR
son esenciales en la inmunidad de los anto-
zoos. Esto se observa en Emery et al. (2021),
donde se describe la presencia de NLR en los
antozoos analizados. También, hay ausencia de
NLR en especies de medusozoos (Tabla 1).
Los receptores tipo RIG-I (RLR): Son
PRR que detectan ARN viral (Loo & Gale,
2011). Tres proteínas altamente relacionadas
constituyen la familia de las RLR: El RIG-I
(gen I inducible por ácido retinoico), MDA5
(el gen 5 asociado a la diferenciación de mela-
noma), que contiene el dominio C helicasa
inducida por interferón (IFIH1), y LGP2 (La
ARN helicasa DHX58) (Dixit & Kagan, 2013).
Se caracterizan por la presencia de una ATPasa
central de caja DExD/H que funcionan como
sensores citoplasmáticos (Loo & Gale, 2011);
también comparten un dominio helicasa de
ARN funcional común cerca del C-terminal
(HELICc) que se une específicamente a las
moléculas de ARN viral (Yoneyama et al.,
2005). RIG-1 y MDA5 contiene dominios
CARD en tándem N-terminales que median la
señalización aguas abajo, para desencadenar la
respuesta del sistema de interferón. LGP2 al
igual que RIG-1, albergan un dominio represor
(RD) en sus dominios reguladores C-terminales
(Dixit & Kagan, 2013).
En N. vectensis se identificaron homólo-
gos de RIG-I/MDA5 (Zou et al., 2009). En E.
diaphana, existen dominios IFIH1 y receptores
RIG (RLR-3) (Seneca et al., 2020). Emery et
al. (2021) encontraron RIG-I/MDA5 en anto-
zoos, y LGP2 en las especies Xenia sp., Actinia
tenebrosa, A. millepora y Montipora capitata.
Otros PRR: En Cnidaria se reportan pro-
teínas de unión a lipopolisacáridos (LBP), que
reconoce LPS de bacterias Gram negativas, y
activan la vía NF-kB (Parisi et al., 2020). Estas
proteínas han sido detectadas en los genomas
de H. magnipapillata y N. vectensis (Miller et
al., 2007). En Acropora palmata y O. faveolata
se han identificado LRR fundamentales duran-
te la simbiosis (Schwarz et al., 2008). Para E.
diaphana (= Aiptasia pallida) existe un recep-
tor del TGF-β, el cual como ya se mencionó,
posiblemente está implicado en la regulación
de la simbiosis Cnidario-microalgas (Detour-
nay et al., 2012).
Señalización inmunitaria: La activación
de la respuesta inmune se da por moléculas en
las vías de señalización intracelular que activan
las moléculas efectoras (Cadavid, 2016). Se han
identificado mediadores intracelulares de la vía
de señalización Toll/TLR en Nematostella y
Acropora, asociados con la localización nuclear
de NF-κB, y con la activación de la vía ECSIT
que conduce a la trascripción de una variedad
genes diana a través de los factores AP1. Tam-
bién se han encontrado elementos de señaliza-
ción asociados a la vía interferón (Miller et al.,
2007) (Tabla 1).
Se han identificado profenoloxidasas para
la síntesis de melanina, esencial en la encap-
sulación de patógenos y curación de heri-
das (Parisi et al., 2020). Esta vía es iniciada
por TLR y lectinas que desencadenan varias
reacciones proteolíticas que inducen melanina
(Mydlarz et al., 2016). La activación de la
cascada induce proteólisis de la profenoloxi-
dasa inactiva (PPO) para formar fenoloxidasa
activa (PO). La enzima cataliza la oxigenación
de monofenoles a o-difenoles y la oxidación
de o-difenoles a quinonas, necesarias para la
síntesis de melanina (Satoh et al., 1999). En
P. damicornis el gen lacasa-3 y un homólogo
de una enzima de la profenoloxidasa se acti-
van por V. coralliilyticus (Vidal-Dupiol et al.,
2014). También se han identificado tirosinasas
en H. magnipapillata y Nematostella vectensis
(Esposito et al., 2012). Mydlarz et al. (2008),
encontraron amebocitos granulares acidófilos
en la mesoglea de Gorgonia ventalina al ser
infectado con el hongo Aspergillus sydowii.
Otro sistema proteico en la inmunidad cni-
daria es el complemento, el cual es citotóxico,
opsonización, regula respuestas inflamatorias y
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TABLA 1 / TABLE 1
Componentes de diferentes vías de señalización asociados con la respuesta inmune en cnidarios /
Components of different signaling pathways associated with the immune response in cnidarians
Anthozoa Medusozoa
Vías/Elementos de señalización N. vectensis A. millepora H. magnipapillata Referencia
Vía NF-κBMiller et al., 2007
LBP + - +
TLR prototípicos (LRR/TIR) + - -
TIR/TRAF6/TAK1/TRAF6 + + +
MyD88/IRAK/IκK + - +
NF-κB+ + -
Vía ECSIT
ECSIT/MKK/JNK + - +
P38/AP1/MEKK1 + + +
Vía de IFN
TRAM + + +
IRF3 + - +
Vía lectina–complemento
C3/MACPF + + +
Vía NF-κBEmery et al., 2021
TLR prototípicos (TIR, LRR, y
dominio transmembrana)
A. tenebrosa, A. millepora, M. capitata, N. vectensis, P.
damicornis, O. faveolata, D. gigantea
Ausente en todas las
especies de medusozoos
analizadas
NLR prototípicos
(NACHT y LRR)
Todas las especies de la casilla anterior más Xenia sp.
y E. diaphana
Ausente en todas las
especies de medusozoos
analizadas
NF-κBTodas las especies de antozoos estudiadas Aurelia sp., C. xamachana,
C. hemisphaerica, H.
vulgaris, M. virulenta, C.
cruxmelitensis
Vía de IFN
RLR (RIG-I/MDA5) Todas las especies de
antozoos analizadas
Ausente en todas las
especies de medusozoos
RLR (LGP2) Xenia sp., A. tenebrosa, A.
millepora, M. capitata
Ausente
Vía lectina–complemento
C2 Todas las especies de
antozoos analizadas
Aurelia sp., C. xamachana,
M. virulenta, C.
cruxmelitensis,
C3 Todas las especies de
antozoos analizadas
C hemisphaerica, H.
vulgaris, M. virulenta, C.
cruxmelitensis
MASP Todas las especies de
antozoos analizadas
Aurelia sp., C. xamachana,
C. hemisphaerica, M.
virulenta
Vía NF-κBE. diaphana Seneca et al., 2020
MyD88, TRAF6, IRF, AP-1, NF-κB, NLR prototípicos
Vía de IFN RLR-3 (RIG-I), IFIH1
Vía lectina–complemento C2, C3, C4
+ indica presencia, - indica ausencia. / + indicates presence, - indicates absence.
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lisis bacteriana (Sarma & Ward, 2011). Se acti-
va mediante tres cascadas proteolíticas como
la vía clásica, de la lectina, y la vía alternativa
(Parisi et al., 2020). En última instancia, todas
estas vías activan el complejo de la proteína
C3 para aumentar las respuestas inflamatorias
como la fagocitosis, la lisis celular y la coa-
gulación (Mydlarz et al., 2016). La vía de la
lectina se ha detectado en cnidarios y se une
a un azúcar del patógeno, lo cual conduce a
la señalización serina, proteasas asociadas a
lectinas de unión a manosa (MASP), que luego
activan las proteínas C2 y similares a C4 para
iniciar la formación del complejo C3 (Endo
et al., 2006). Una vez formado el complejo,
las perforinas (MACPF) son secretadas para
formar un agujero en la membrana microbiana
lisando el patógeno (Endo et al., 2006). En
cnidarios se han identificado componentes
del complemento de la lectina, MASP, C3 y
MACPF (Mydlarz et al., 2016). En N. vectensis
se reportan dos genes C3, dos factores de serina
proteasa de vía alternativa B y uno de serina
proteasa (Endo et al., 2003). El C3 se registra
en especies de coral como, Swiftia exserta, A.
millepora, A. digitifera, Porites lobata (Dishaw
et al., 2005) y en las anémonas Diadumene
lineata (= Haliplanella lineata) y Anemonia
viridis (Fujito et al., 2010). Miller et al. (2007)
identificó proteínas que contienen el dominio
MACPF similar al presente en el componente
C6 del sistema de complemento en Hydra mag-
nipapillata y Nematostella vectensis.
E. diaphana ataca a Vibrio parahaemo-
lyticus, mediante el complemento C2, C3, C4
y el factor B de Exaiptasia (Ep_Bf-1) lo cual
sugiere una defensa activa contra el patógeno
(Seneca et al., 2020). En un estudio realizado
a 15 especies de cnidarios, en la mayoría se
encontraron homólogos de MASP, C2 y C3. Sin
embargo, en ninguna especie se pudo detectar
la proteína de la familia C6, lo cual indicaría
que los cnidarios no usan el complejo de ataque
a la membrana (MAC), y en cambio utilizan el
complemento para la opsonización a través de
C3 (Emery et al., 2021).
Respuestas efectoras en cnidarios: El
sistema inmune de los cnidarios presentan
diversidad de respuestas efectoras contra pató-
genos, incluyendo una capa superficial de
mucus que impide el acceso de patógenos,
actividad microbiana debida a péptidos anti-
microbianos, especies reactivas de oxígeno, y
productos formados en diversas vías de señali-
zación (Mydlarz et al., 2016).
El mucus representa la primera línea de
defensa contra patógenos en antozoos como
corales y anémonas, y está compuesto por
lípidos, proteínas y polisacáridos que recubren
el cuerpo del animal (Ducklow & Mitchell,
1979). Está involucrado en la locomoción,
captura de alimento y defensa contra depreda-
dores patógenos (Parisi et al., 2020). La capa
de mucosa superficial sirve como nutrientes
para muchos microorganismos beneficiosos o
patógenos (Stabili et al., 2018). Se han aislado
diferentes biomoléculas que conforman esta
barrera protectora. En los corales Goniopora
djiboutiensi, A. millepora y O. faveolata, exis-
ten mucinas poliméricas de alto peso molecular
similares en vertebrados (Jatkar et al., 2010).
Rivera-Ortega y Thomé (2018) identificaron
colágeno, melanina y fenoloxidasa en el mucus
de Pseudodiploria strigosa, E. diaphana y
C. xamachana. Además, determinaron que el
mucus tiene actividad antimicrobiana contra
Serratia marcescens y Aurantimonas sp.
En cuanto a las especies reactivas de oxí-
geno (ROS), en dosis bajas actúan como molé-
culas de señalización en la respuesta inmune y
la apoptosis, y en altas dosis producen estrés
oxidativo peligroso para los componentes celu-
lares del huésped y los patógenos. Las ROS son
liberadas por fagocitos o amibocitos móviles
para ayudar a matar a los agentes infecciosos
(Parisi et al., 2020). Las anémonas contienen
fagocitos productores de ROS que junto al
mucus forman mallas complejas para capturar
microbios (Robb et al., 2014).
Otra defensa innata son los inhibidores
proteasas de serina. Las proteasas de serina
actúan directamente en la patogénesis, con
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capacidad de dañar el tejido del huésped des-
truyendo células y proteínas del mismo (Lantz
et al., 1997).
Otro mecanismo es la fagocitosis. Los
cnidarios generan inflamación para destruir
células infectadas, esto implica una infiltración
del tejido lesionado por las células inmunes y el
inicio de la fagocitosis (Mydlarz et al., 2016).
Un ejemplo de esto lo encontramos en G. ven-
talina, especie en la cual se han identificado
células especializadas en fagocitosis (ameboci-
tos) contra Aspergillus sydowii (Mydlarz et al.,
2008). También, se ha identificado un meca-
nismo de defensa en corales escleractíneos y
gorgonias relacionado con la encapsulación.
Los microbios son encapsulados con material
proteico, como colágeno o gorgonina, para
rodear al microbio (Mullen et al., 2004).
Péptidos antimicrobianos (AMP): Los
AMP son catiónicos con regiones hidrofóbi-
cas y bactericidas (Smith et al., 2010). Todos
están genéticamente codificados específica-
mente (Rivas et al., 2006). Su tamaño puede
afectar de manera diferente a los componentes
estructurales del patógeno. Por ejemplo, los
péptidos pequeños (23 aminoácidos de longi-
tud) destruyen la integridad de la membrana
celular, mientras que los más grandes lisan o
secuestran nutrientes esenciales de los micro-
bios (Stabili et al., 2018).
Los péptidos se unen a la superficie bac-
teriana y luego a la membrana citoplasmática,
mediante interacciones electrostáticas entre los
péptidos cargados positivamente y las molécu-
las cargadas negativamente de la pared celular
bacteriana (Smith et al., 2010). Los péptidos
destruyen estructuras de la membrana bacte-
riana produciendo lisis celular (Teixeira et al.,
2012). Según la composición de aminoácidos
de los péptidos, el tamaño y la estructuras que
lo conforman, estos se clasifican en categorías:
1) péptidos con estructura de hélice alfa; 2) pép-
tidos con estructura de hojas betas estabilizadas
con puentes disulfuro; 3) péptidos con estruc-
turas extendidas; y 4) péptidos ricos en glicina
(Ortiz-López, 2019). Características como la
carga, el tamaño, la conformación, estructura
secundaria, la hidrofobicidad y la antipaticidad
son fundamentales para determinar la actividad
antibacteriana (Smith et al., 2010).
Diferentes PAM se han identificado en
cnidarios (Mydlarz et al., 2016). Damicor-
nina, el primer PAM informado en un coral
escleractinio (P. damicornis), es catiónico de
39 residuos plegado por tres puentes disulfuro
intramoleculares que implica seis dominios
de cisteína en su secuencia con una amida-
ción C-terminal; presenta actividad antimi-
crobiana contra bacterias Gram-positivas y el
hongo Fusarium oxysporum (Vidal-Dupiol et
al., 2011). En un estudio realizado por Fran-
zenburg et al. (2013) se detectaron armininas
en Hydra oligactis, Hydra viridissima y en
Hydra vulgaris, implicado en la selección de
parejas bacterianas adecuadas. Estudios en
Hydra magnipapillata identificaron el péptido
arminina 1a, cuyo dominio C-terminal cargado
positivamente de 31 aminoácidos mostró un
amplio grado de eficacia contra patógenos
humanos multirresistentes (Augustin et al.,
2009). Además, se observó su baja eficacia
contra células eucariotas.
En Aurelia aurita se purificó el péptido
antimicrobiano aurelina, el cual exhibe activi-
dad contra bacterias Gram positivas y Gram
negativas, y se caracteriza por la presencia de
seis cisteínas que forman tres enlaces disulfuro
(Ovchinnikova et al., 2006). En H. vulgaris
se identificó Perculina (Fraune et al., 2010),
PAM hallado en H. magnipapillata con acti-
vidad bactericida contra Bacillus megaterium
(Bosch et al., 2009).
Los péptidos antimicrobianos presentan
características que les permiten ser modelos
para estudios de evolución y bioprospección.
Son moléculas altamente conservadas codifi-
cadas a partir de genes específicos, que en cni-
daria han mostrado una alta eficiencia contra
bacterias multirresistentes. Se han encontrado
homólogos de péptidos antimicrobianos en
diferentes especies, por ejemplo, las defensi-
nas, presentes en plantas, invertebrados, y ver-
tebrados (Rivas et al., 2006). Sin embargo, los
estudios para organismos primitivos aún siguen
siendo escasos, y Cnidaria puede ser un modelo
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que contribuya en gran medida al conocimiento
sobre el estado de conservación de estas molé-
culas, y su respuesta ante diferentes patógenos
que muestran alta capacidad de resistencia.
Aplicaciones biotecnológicas: Hasta el
2015 se conocían cerca de 30 mil productos de
origen marino, caracterizados por su diversidad
estructural y complejidad (Hu et al., 2015;
Kiuru et al., 2014). Cnidaria ha demostrado que
es una fuente importante de productos bioacti-
vos de carácter nutracéuticos, cosmecéuticos,
biomédicos y biomateriales (Merquiol et al.,
2019). Por ejemplo, el colágeno tipo II de Sto-
molophus meleagris es útil para el tratamiento
de la artritis reumatoide (Hsieh, 2005). Tam-
bién, se ha demostrado que el colágeno de la
medusa Stomolophus nomuraise presenta acti-
vidad de inmunoestimulación aumentando la
producción de inmunoglobulinas, de interferón
y factor de necrosis tumoral (TNF) (Sugahara
et al., 2006). La administración a largo plazo de
péptidos de colágeno de la medusa Rhopilema
esculentum en ratas reduce la presión arterial
sistólica y la presión arterial diastólica (Zhuang
et al., 2012). Esta proteína extraída princi-
palmente de las campanas de medusa, tienen
capacidad protectora ante la exposición a rayos
UV, debido a que disminuye la destrucción de
la piel y la formación de arrugas, además de
tener la capacidad de reparar fibras proteicas
endógenas de colágeno y elastina, y de mante-
ner la proporción natural de colágeno de tipo I
a tipo III (Fan et al., 2013).
En las especies Aurelia sp., Cotylorhi-
za tuberculata y Rhizostoma pulmo se han
caracterizado las propiedades bioquímicas y
antioxidantes de las biomasas gelatinosas, en
las cuales se encontró altas cantidades de colá-
geno, péptidos antioxidantes y otras moléculas
bioactivas que resaltan su valor nutracéutico,
cosmecéutico y farmacológico (Leone et al.,
2015). El extracto de medusa Chiropsalmus
quadrumanus (Cq) incubado en neuronas SH-
SY5Y humanas genera una mayor longitud en
el crecimiento de neuritas y uniones ramifica-
das, amplificando el contacto entre neuronas
SH-SY5Y, sin afectar el cuerpo celular ni la
viabilidad, lo cual proyecta esta proteína como
una herramienta prometedora para la recupe-
ración de la conexión neuronal, condición que
es esencial en el tratamiento de enfermedades
neurodegenerativas (Arruda et al., 2021).
En el coral Cladiella pachyclados se han
aislado diterpenos de eunicelina que exhiben
una función anti-migratoria y anti-invasiva
de células de cáncer de próstata PC3, siendo
la paquicladina A el compuesto que presenta
mayor efectividad (Hassan et al., 2010). De
igual forma, han sido aislados varios tipos de
diterpenos en el coral Sarcophyton crassocau-
le, con actividad citotóxica significativa contra
las líneas celulares de carcinoma Daoy, HEp-2,
MCF-7 y WiDr, además de actividad antiin-
flamatoria en la línea celular de macrófagos
RAW264.7 (Lin et al., 2011). También, se han
evaluado los efectos antitumorales de 11-des-
hidrosinulariolide, un compuesto bioactivo ais-
lado del coral blando Sinularia leptoclados, el
cual induce apoptosis en células cancerosas
escamosas orales CAL-27. Además, tuvo efec-
tos sobre la regulación de algunas proteínas
específicas que pueden estar involucradas en
la proliferación celular (Liu et al., 2011). La
proteína verde fluorescente (GFP) es probable-
mente el compuesto derivado de las medusas
con más aplicaciones en el campo biomédico.
Obtenida de la hydromedusa Aequorea victo-
ria, esta biomolécula tiene grandes aplicacio-
nes en el campo de la oncología y desarrollo de
células nerviosas debido a su capacidad para
marcar células (Merquiol et al., 2019).
Retomando el cóctel principal de com-
puestos activos producto de los cnidarios,
comúnmente conocido “veneno”, quien aunque
merece una revisión aparte vale la pena abor-
darlo aquí, contienen compuestos no proteicos
como prostaglandinas, palitoxinas, psuedopte-
rosina, sarcodictinas, y compuestos proteicos
como citotoxinas, toxinas formadoras de poros,
hidralisinas, fosfolipasas, metaloproteasas,
neurotoxinas, inhibidores de transportadores
de iones regulados por voltaje y protones, inhi-
bidores de proteasas, y péptidos inductores de
necrosis (Mariottini & Pane, 2010; Menezes
& Thakur, 2022). Dichos compuestos, poseen
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Revista de Biología Tropical, ISSN: 2215-2075, Vol. 70: 726–741, e49798, enero-diciembre 2022 (Publicado Nov. 02, 2022)
un gran abanico de aplicaciones a nivel far-
macológico, por su actividad apoptótica y de
despolarización de membranas, como antitu-
morales, analgésicos, anestésicos y antibióticos
(Mariottini & Pane, 2010; Menezes & Thakur,
2022). Un ejemplo es el Dalazatide, un deriva-
do del péptido ShK aislado de la anémona del
caribe Stichodactyla helianthus (Castañeda et
al., 1995), que inhibe específicamente canales
de potasio, actualmente está siendo probado
contra varias enfermedades autoinmunes (Tar-
cha et al.,2017; Menezes & Thakur, 2022).
Mientras que otras biomoléculas derivadas del
veneno de Palythoa caribaeorum, retrasan e
inhiben el proceso de inactivación de canales
de iones activados por voltaje en ratas, sugiere
una posible aplicación en la modulación del
sistema neuronal (Lazcano-Pérez et al., 2016).
En conjunto, esta gran diversidad de com-
puestos producidos por los cnidarios, revisados
aquí a través de los mecanismos de protección
propios de estos invertebrados, abre una gran
puerta hacia el hallazgo de nuevos antibióticos
y compuestos bioactivos contra diferentes pató-
genos y enfermedades.
Declaración de ética: los autores declaran
que todos están de acuerdo con esta publica-
ción y que han hecho aportes que justifican
su autoría; que no hay conflicto de interés de
ningún tipo; y que han cumplido con todos los
requisitos y procedimientos éticos y legales
pertinentes. Todas las fuentes de financiamien-
to se detallan plena y claramente en la sección
de agradecimientos. El respectivo documento
legal firmado se encuentra en los archivos de
la revista.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a la Dirección de Investi-
gación de la Corporación Universitaria Rafael
Núñez, a la Dirección General de Investiga-
ciones de la Universidad Santiago de Cali y a
la Vicerrectoría de Investigaciones de la Uni-
versidad de Pamplona, por el apoyo que hizo
posible esta publicación. Además, al editor y a
los revisores anónimos por sus observaciones,
las cuales ayudaron a mejorar este documento.
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