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[Ge. Pe.]

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He pensado que vale la pena seguir publicando el libro del Prof Peña y col.
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Tolerancia Inmunológica

R. Pujol-Borrell, F. García-Cozar, J. Peña y M. Santamaría

Introduccion.

Una característica fundamental del sistema inmune es la de no reaccionar frente a los componentes propios del individuo, aún cuando posee la cualidad de responder frente a cualquier antígeno extraño al mismo. Esta capacidad de reconocimiento y aceptación de los componentes propios del organismo se debe al fenómeno de tolerancia inmunológica. Gracias a este fenómeno, de entre los receptores especificos de antígeno producidos al azar, se produce una inactivación física o funcional de todos aquellos que reconozcan antígenos propios. Hoy se entiende por tolerancia inmunológica la ausencia específica de respuesta del sistema inmune frente a un antígeno, ya sea propio (autoantígeno) o extraño.

En condiciones fisiológica la tolerancia inmunológica a los componentes propios se adquiere en edades tempranas de la vida Por ejemplo un injerto de piel entre ratones que expresan distintas moléculas de histocompatibilidad es rechazado de manera sistemáticas, pero cuando el injerto es realizado en ratones recién nacidos (Figura 15.1), el injerto no es rechazado, lo que se interpreta como que ha habido una tolerancia al mismo.



La naturaleza inmunológica de la tolerancia quedó demostrada mediante experimentos en los que linfocitos de ratones sensibilizados frente a un injerto se transfieren a otro ratón de la misma cepa al tiempo que se le practica un injerto. En este caso, el rechazo se produce de una forma mucho mas rápida que en el primer transplante, lo que demuestra que los linfocitos están implicados en este fenómeno (Figura 15.2).



Mediante estos experimentos realizados por Medawar en los años 40, pudo demostrarse que el fenómeno de aceptación y en consecuencia el de rechazo de injertos de piel esta regido por el sistema inmune.

Las características de la tolerancia son, en consecuencia es:

1. Un fenómeno de naturaleza inmunológica

2. Específica frente a cada antígeno

3. Adquirida y es

4. Inducida mas fácilmente en linfocitos inmaduros.

Originariamente se pensaba que la tolerancia se producía exclusivamente a nivel de órganos linfoides centrales, por la delección de los clonos autoreactivos en el timo y en la médula ósea (clonos T y B respectivamente) y que el adulto no poseía clonos con capacidad autorreactiva, por lo que en circunstancias normales no había reacciones del sistema inmune propio con componentes del mismo individuo, salvo en situaciones de enfermedades autoinmunes.

Sin embargo hoy sabemos que en el adulto hay clonos con capacidad de reconocer a los componentes propios, lo que quiere decir, en primer lugar que en el timo y en la médula ósea no se ha producido una eliminación completa de todos ellos y segundo que en el adulto, de alguna manera, los clones autorreactivos que persisten tienen que estar controlados (regulados) a nivel periférico para evita una autodestrucción masiva del organismos donde asientan.

Efectivamente hoy sabemos que el individuo desarrolla tolerancia frente a lo propio mediante deleccón de los clonos autorreactivos a nivel central y también que para aquellos clones que escapan a ésta delección, existen mecanismos periféricos de control mediante ignorancia clonal , anergia u otros formas de bloqueo funcional de los mismos.

Así los principales mecanismos de adquisición y mantenimiento de la tolerancia son: delección, anergia e ignorancia clonal. Cada uno de ellos puede intervenir a nivel central (timo o médula ósea para las células T y B respectivamente) o periférico (órganos linfáticos secundarios y otros tejidos).

Existirían además otros mecanismos: supresión e interacciones idiotípicas, que si bien tendrían un papel en la regulación de la respuesta inmune, se ha propuesto que puedan también intervenir en el mantenimiento de la tolerancia (Tabla 15.I).



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[Ge. Pe.]

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TOLERANCIA T

Tolerancia central

Como se ha estudiado previamente en capítulos anteriores, en el timo tienen lugar dos procesos aparentemente contradictorios: la selección positiva de aquellos linfocitos cuyo receptor es capaz de reconocer las moléculas propias del MHC y la selección negativa que consiste en la eliminación de las células T autorreactivas (Figura 15.3). La muerte de los timocitos en todas estas circunstancias se consigue por apoptosis.



El mecanismo predominante en la adquisición de tolerancia a nivel central ‑aunque no el único‑ es la deleción clonal. Las evidencias que apoyan este hecho, son:

1. La gran proporción de timocitos que mueren en el timo sin pasar a la periferia.

2. La aparición de enfermedades autoinmunes en animales timectomizados.

3. La demostración de muerte intratímica de aquellos timocitos que reconocen determinados autoantígenos.
Esto pudo demostrarse en ratones transgénicos que expresan de forma predominante TCR autorreactivos, los timocitos portadores de estos TCR no pasan a la periférica sino que mueren en el timo. Efectivamente, cuando se inyectan linfocitos de ratones machos (expresan los antígenos H-Y) a hembras (no expresan los antígenos H-Y), estas últimas generan células T con actividad anti H-Y. Esto se debe a que en las hembras al no poseer el antigeno H-Y no se realiza la delección correspondiente de los timocitos que reconocen éste antigeno en el timo. Por otra parte, utilizando animales transgénicos, para el TCR anti H-Y en animales machos, no se expresan células T con el receptor TCR anti H-Y porque al expresarse el antígeno H-Y en el timo, se deleccionan los timocitos que reconcen el antígeno H-Y. Por el contrario en las hembras transgenicas, se observa que estas expresan células T con el TCR anti H-Y porque no se deleccionan en el timo al no expresar este animal los antígenos H-Y.

4. La implantación temprana en el timo de células que expresan aloantígenos (antígenos propios de un individuo pero distintos de la misma especie) determina la tolerancia hacia dichos aloantígenos.

En el timo se produce también tolerancia mediante otros mecanismos como la generación de células reguladoras y el establecimiento de anergia clonal, si bien este último mecanismo, es mas importante a nivel periférico. En la figura 15.4 se recoge un esquema de las diferentes formas de inducción de tolerancia.
Tolerancia periférica



En el timo el proceso de delección de clonos autorreactivas no puede ser exhaustivo so pena de reducir dramáticamente el repertorio de linfocitos T disponible para responder a los antígenos ajenos, por lo que se mantienen en circulación clonos capaces de reconocer antígenos propios de los tejidos "periféricos". Se ha demostrado por ejemplo la existencia en animales normales de clonos capaces de reconocer colágeno tipo II y proteína básica de la mielina, así como receptores de acetil colina y antígenos de los islotes de Langerhans. Normalmente estos clonos autorreactivos no responden a los antígenos periféricos. Los mecanismos que subyacen a esta “no respuesta específica” son muy variados y entre ellos se incluyen ignorancia clonal, anergia, delección, inhibición y supresión.

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Tolerancia continuacion...

Tolerancia periférica
En el timo el proceso de delección de clonos autorreactivas no puede ser exhaustivo so pena de reducir dramáticamente el repertorio de linfocitos T disponible para responder a los antígenos ajenos, por lo que se mantienen en circulación clonos capaces de reconocer antígenos propios de los tejidos "periféricos". Se ha demostrado por ejemplo la existencia en animales normales de clonos capaces de reconocer colágeno tipo II y proteína básica de la mielina, así como receptores de acetil colina y antígenos de los islotes de Langerhans. Normalmente estos clonos autorreactivos no responden a los antígenos periféricos. Los mecanismos que subyacen a esta “no respuesta específica” son muy variados y entre ellos se incluyen ignorancia clonal, anergia, delección, inhibición y supresión.

Ignorancia clonal
Se entiende por ignorancia clonal el mecanismo por el cual los linfocitos T no detectan la presencia de células propias de manera adecuada. Esto podría ser por la presencia de barreras anatómicas interpuestas entre las propias células autorreativas del organismos y los linfocitos T o por otras causas. Entre estas causas se podrían destacar que una mayor parte de las células parenquimatosas de los tejidos periféricos ‑desde las células musculares a las neuronas‑ no expresan moléculas de MHC de clase II, un requerimiento esencial para el reconocimiento de los antígenos por parte de los linfocitos CD4+ de tipo colaborador. Estas células periféricas no expresan tampoco normalmente moléculas de adhesión (por ejemplo ICAM‑1) que faciliten el contacto con ellas de linfocitos o APC, ni las células endoteliales de los capilares que las rodean expresan niveles elevados de moléculas de adhesión o de receptores de homing (receptores que participan en el anidamiento de la célula en un lugar determinado). La circulación de linfocitos a través de estos tejidos periféricos es, en situación normal, muy reducida y por tanto la probabilidad de encuentro con su autoantígeno en forma inmunogénica, es remota. El resultado es que los clonos autorreactivos se mantendrán indiferentes frente a células periféricas que si bien contienen antígenos reconocibles por ellos, los mantienen en forma inmunológicamente irreconocibles.

El mecanismo de ignorancia clonal fue puesto de manifiesto cruzando una línea de ratones transgénicos que expresaban un antígeno viral en un tejido periférico (las células beta del páncreas) con otra línea que expresaba el transgen para las cadenas alfa y beta del TCR capaz de reconocer dicho antígeno viral (de hecho un péptido) en ese contexto de MHC. A pesar de que se daban todas las condiciones para que algunos linfocitos pudieran encontrar a su antígeno "periférico", los ratones doblemente transgénicos no reaccionaron ni mediante el establecimiento de tolerancia ni mediante una respuesta inmune a la expresión en el páncreas de la proteína viral, de ahí el término ignorancia. Sólo cuando se les inoculó virus a estos ratones y en el curso de la respuesta anti‑vírica, se constató una respuesta contra la proteína viral de los islotes, que fueron destruidos (Figura 15.5).



En la figura se expresa como un ratón transgénico para RIP‑GP expresa la glicoproteína vírica exclusivamente en las células beta de los islotes de Langerhans (gracias al uso de un promotor que solo se transcribe en dichas células). El ratón transgénico TCR‑GP tiene células T que expresan el TCR (cadenas alfa y beta) que reconoce un péptido de la glicoproteína del LCMV. Al cruzar ambas líneas de ratones transgénicos se favorece el reconocimiento de GP aunque se exprese sólo en islotes pancreáticos por la alta frecuencia de células T específicas. Sin embargo y paradójicamente, las células T ni se activan, ni se anergizan, ni ven su fenotipo modificado (ignorancia clonal). Con la inoculación de virus vivo se produce una respuesta inmune contra GP y la infiltración por linfocitos del páncreas con la consiguiente destrucción de los islotes de Langerhan (suspensión de la ignorancia clonal).

En el caso particular de los animales transgénicos para el TCR (como es el caso del TCR que reconoce el antígeno GP en el ejemplo inmediatamente anterior o aquel que reconoce el antígeno H-Y al hablar de tolerancia central), hay que hacer notar que dado que este transgen codifica para las cadenas ya reordenados del TCR, aquel reordenamiento que corresponde con el TCR que reconoce a un antígeno determinado, la expresión del TcR en el estadio de timocito, evitará cualquier otro reordenamientoy por tanto prácticamente todos los linfocitos T reconocerán a ese antígeno.

El uso de ratones transgénicos para un determinado TcR, nos permitirá estudiar lo que ocurre cuando se produce la estimulación antigénica, cosa que resulta imposible en individuos no transgénicos puesto que al estimular con un antígeno, solamente estaremos afectando a unos pocos linfocitos que en condiciones normales forman parte del clon que reconoce a cada antígeno y por tanto no podremos objetivarlo fácilmente.

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Tolerancia....
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Anergia clonal

Se ha demostrado que algunas células T circulantes autorreactivas no proliferan en respuesta a la presentación del autoantígeno en el contexto apropiado. Se ha considerado que dichas células están en una situación de no respuesta denominada anergia, que a veces se consigue revertir experimentalmente mediante tratamiento con concentraciones altas de IL‑2. Se cree que la inducción de este estado de anergia es debido a una activación incompleta del linfocito.

Este concepto se basa en la necesidad para la plena activación de la célula T de una segunda señal al mismo tiempo que la primera señal, derivada del reconocimiento del antígeno: Los linfocitos para su completa activación requieren, además de reconocer el complejo MHC-péptido apropiado (primera señal), otras señales de activación que se han denominado señales coestimuladoras (señal 2) y que normalmente son proporcionadas por las células presentadoras de antígeno profesionales (es decir macrófagos y células dendríticas).

Esta segunda señal solo se produce cuando las células presentadoras de antígenos entran en contacto con determinadas moléculas presentes en agentes patógenos, de modo que si esto no sucede y están presentando exclusivamente antígenos propios (procedentes por ejemplo de la fagocitosis de tejidos dañados), no expresarán moléculas coestimuladoras y los linfocitos que reconozcan los péptidos propios en ausencia de moléculas coestimuladoras no solo no responderán sino que quedarán en una situación de no respuesta ante ulteriores estímulos denominada anergia que en muchos casos es fundamental para prevenir la respuesta frente a antígenos propios.

El factor determinante para el desarrollo de anergia parece estar relacionado con la activación del linfocito sin que se produzca una subsiguiente proliferación al no recibir suficiente coestimulación para producir la IL2 necesaria (Figura 15.6).



Experimentos in vitro han demostrado que la presentación incompleta (ausencia de señal 2) mediada por células que carecen de dicha actividad coestimuladora o mediante el bloqueo de algúna molécula coestimuladora durante el reconocimiento antígenico, induce en los linfocitos el llamado estado de "anergia". La actividad coestimuladora mejor estudiada es la generada por la ocupación del receptor CD28 por sus ligandos CD80/CD86 que están presentes en la membrana de las células presentadoras de antígenos. Otras moléculas tales como citocinas e incluso ciertas moléculas de adhesión y los co-receptores CD4 y CD8, probablemente contribuyan a la segunda señal que puede variar según el estadio madurativo de los linfocitos.

Dado que en la periferia las células parenquimatosas, incluso cuando expresan MHC de clase II, no poseen, que se sepa, actividad coestimuladora, al interaccionar con los linfocitos autorreactivos los anergizarán. Este mecanismo se ha propuesto en base a experimentos en ratones transgénicos en los que se expresaba MHC de clase II en células de tejidos periféricos.

Inhibición clonal

En el momento de la estimulación se ponen en marcha una serie de mecanismos reguladores que terminaran por inhibir la proliferación del clon correspondiente. De entre estos mecanismo inhibidores el mas conocido es el que implica a la molécula de superficie CTLA-4 (cytotoxic-T-lymphocyte associated protein 4) también denominado CD152 y del que hablaremos en el apartado dedicado a la regulación del sistema inmune.

Supresión clonal

El descubrimiento por Gershon en 1974 de que en el curso de la respuesta inmune se generaba actividad supresora, es decir, mediadores capaces de inhibir la reacción inmunológica en marcha, llevó a la especulación sobre la existencia de células T con actividad supresora de la respuesta inmune. De acuerdo con esta hipótesis existirá un repertorio de células T supresoras (que inicialmente se pensó serían de fenotipo CD8+) inhibiendo constantemente a células T helper autorreactivas.

Las dificultades para clonar células T con actividad supresora, la ambivalencia de actividades supresora‑colaboradora de algunos clonos obtenidos‑ y la falta de caracterización a nivel molecular del fenómeno de supresión, mantiene un interrogante sobre este aspecto de la regulación de la respuesta inmune.

Siguen existiendo datos experimentales que indican que la supresión existe, como es el hecho de que cuando a ratones con el TCR transgénico para la proteína básica de mielina se le inyecta esta proteína, junto a adyuvante, se produce una encefalitis que remite espontáneamente, sin embargo esta remisión no se produce si se eliminan algunas subclases de linfocitos T.

Como veremos en el apartado de regulación del sistema inmune el concepto de supresión sigue en candelero, si bien las células implicadas actualmente en esta forma de regulación del sistema inmune son bien distintas centrándose mas en determinadas subclases de linfocitos CD4.

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TOLERANCIA B

Tal como se ha demostrado repetidamente en estudios del repertorio B, entre los linfocitos B circulantes son muy numerosas las células capaces de reconocer autoantígenos. Afortunadamente estos linfocitos B autorreactivos no se activan por si solos ya que para la mayor parte de las respuestas, los linfocitos B requieren señales (citocinas y contacto directo) de las células T cooperadoras (lo que denominamos “ayuda T”) cuyo repertorio es mucho menos autorreactivo y está mucho mas regulado.

Esta limitación no es absoluta y de hecho falla cuando el sistema se enfrenta a un autoantígeno que contiene (en la misma molécula o en moléculas físicamente asociadas) determinantes antigénicos B asociados a determinantes T no propios (el caso de un fármaco unido a una proteína propia); la célula B autorreactiva puede entonces recibir ayuda para producir autoanticuerpos de una célula T que reconoce un epítopo ajeno.

La alta frecuencia de linfocitos B autorreactivos se explica porque éstos no sufren un proceso de selección negativa tan riguroso como el de los linfocitos T en el timo y de hecho se ha postulado que la autorreactividad B ‑de baja afinidad‑ es normal. Además la generación de diversidad de los receptores (Ig) de los linfocitos B incluye un mecanismo, la hipermutación somática, que actúa en el curso de la respuesta inmune y que expandiendo de nuevo el repertorio puede generar autoanticuerpos de alta afinidad.

Probablemente es por esta tendencia de las células B a la autorreactividad, por lo que son necesarios mecanismos de delección clonal y de anergia clonal de células B para asegurar un grado de tolerancia B. Al igual que en el caso de las células T, la delección clonal parece ser el principal mecanismo de la tolerancia central (es decir en la médula ósea) y la anergia el de tolerancia periférica.

Delección clonal

En ratones que transgénicamente expresan anticuerpos contra antígenos de membrana celular de amplia distribución, tales como proteínas eritrocitarias y antígenos de histocompatibilidad, no se detectan en la periferia las células B portadoras de la Igs autorreactivas. Este hecho, junto con la dificultad para romper la tolerancia B hacia este tipo de autoantígenos sugiere la existencia de un mecanismo de delección clonal a nivel central. La propiedad esencial de un autoantígeno para inducir la delección de las células B parece ser su expresión abundante en la membrana celular lo que determinara la multimerización del receptor de la célula B, señal que en ausencia de una segunda señal (probablemente ocupación de CD40 mediante contacto con una célula T colaboradora) determinará la apoptosis de las células B.

Anergia clonal

La intervención de este mecanismo en el mantenimiento de la tolerancia B se ha demostrado en dos tipos de experimentos:

Experimentos en cepas de ratones afectos de ciertas inmunodeficiencias y recurriendo al uso de ratones transgénicos.

En el segundo caso se generó una línea de ratones que producen transgenicamente altos niveles de lisozima de huevo de gallina (HEL, hen egg lysozyme) frente a la que resultaron ser perfectamente tolerantes. Una segunda línea de ratones expresaban los genes reordenados codificantes de las cadenas pesadas y ligeras de un anticuerpo anti‑lisozima. Estos ratones tenían un repertorio B prácticamente reducido a la expresión del anticuerpo anti‑lisozima en todos sus linfocitos B.

Al cruzar ambas líneas se mantuvo la tolerancia ante la lisozima (no había anticuerpos anti‑HEL circulantes) y aunque el repertorio B seguía dominado por los linfocitos que expresaban anti‑HEL, el receptor para el antígeno (BCR) de éstas células, era incapaz de transmitir determinadas señales estimuladoras al interior de la célula. Este es el fenotipo característico de las células B anérgicas. Sin embargo, cuando en un experimento continuación de éste, HEL se expresó como proteína de membrana indujo delección clonal en vez de anergia.
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Mecanismos de escape de la tolerancia

A pesar de los múltiples mecanismos tanto centrales como periféricos encargados de inducir y mantener un estado de tolerancia inmunológica, en muchos casos fallan y se producen enfermedades autoinmunes. Existen diversas circunstancias que explican que se produzca un ruptura de la tolerancia:

Grado de expresión del autoantígeno en el timo, apoyado por el hecho de que un gen que modula laexpresión intratímica de insulina se ha encontrado asociado con el desarrollo de diabetes autoinmune.

Contacto del sistema inmune con autoantígenos que normalmente no son accesibles, como ocurre en situaciones de daño tisular.

Activación de un gran número de clones mediante superantígenos. Antigenos en muchos casos procedentes de componentes bacterianos capaces de activar a un gran número de clones de linfocitos T.

Inducción de citoquinas activadoras y moléculas coestimuladoras por infecciones intercurrentes.

Similitud estructural de antígenos de patógenos y autoantígenos (“mimetismo molecular”) lo que haría que la respuesta inmune generada por los patógenos durante una infección atacara posteriormente a antígeno propios.

Las tres últimos factores mencionados como responsables de la ruptura de tolerancia están relacionados con el desarrollo de infecciones, que incluso se han considerado elementos causantes de enfermedades autoinmunes como la esclerosis múltiple o la diabetes tipo I.

Sin embargo, es importante resaltar que el desarrollo de infecciones en algunos casos puede dar lugar al desarrollo de poblaciones reguladoras, como se desprende del hecho de que múltiples infecciones en el primer año de vida, se asocien con una disminución significativa del riesgo de padecer determinadas enfermedades autoinmunes.

El caso especifico de las células B, como veíamos anteriormente, necesitan para su completa activación la ayuda de los linfocitos T, por lo que aunque existan mas clones autorreactivos de células B, basta con que no lo sean los clones de linfocitos T que reconocen el mismo antígeno (aunque distintos epitopos), para que éstas se vuelvan anérgicas.

Sin embargo, en algunos casos se producen mecanismos de escape de la tolerancia (T cell by-pass). Esto se debe a que las células B autorreactivas pueden reconocer epitopos de un antigeno que contiene otros epitopos reconocidos por las células T, con lo que al procesar y presentar esos epítopos a las células T éstas se activan y mandan segundas señales a los linfocitos B suficientemente intensas que hagan que salgan de su estado de reposo y pasen a una nueva situación de autoreactividad.


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El caso especifico de las células B, como veíamos anteriormente, necesitan para su completa activación la ayuda de los linfocitos T, por lo que aunque existan mas clones autorreactivos de células B, basta con que no lo sean los clones de linfocitos T que reconocen el mismo antígeno (aunque distintos epitopos), para que éstas se vuelvan anérgicas. Sin embargo, en algunos casos se producen mecanismos de escape de la tolerancia (T cell by-pass). Esto se debe a que las células B autorreactivas pueden reconocer epitopos de un antigeno que contiene otros epitopos reconocidos por las células T, con lo que al procesar y presentar esos epítopos a las células T éstas se activan y mandan segundas señales a los linfocitos B suficientemente intensas que hagan que salgan de su estado de reposo y pasen a una nueva situación de autorectovidad.

INDUCCIÓN DE TOLERANCIA EN EL ADULTO

En múltiples circunstancias es necesario inducir un estado de tolerancia como medio terapéutico ideal para evitar específicamente la destrucción de ciertos antígenos en casos de enfermedades autoinmunes y o para evitar el rechazo de órganos transplantados. Hasta ahora el único tratamiento disponible para estas situaciones era la Inmunosupresión, que aunque mejoraba la supervivencia del órgano transplantado o la enfermedad autoinmune, al no ser específica, dejaba al individuo en una situación de inmunodeficiencia yatrogénica. El estado de tolerancia, no así el de inmunosupresión, permite la persistencia de antígenos útiles, mientras que el sistema inmune conserva la capacidad de luchar contra las infecciones.

Si bien la tolerancia a los antígenos propios es el aspecto fisiológico mas importante de la tolerancia y se establece fundamentalmente en el sistema inmune inmaduro del feto o del animal recién nacido, se ha demostrado que es posible inducir experimentalmente tolerancia en el animal adulto. Esta posibilidad ha despertado obviamente un gran interés para su aplicación práctica en el trasplante de órganos.

Los experimentos pioneros fueron los de Mitchinson que demostró que la inyección endovenosa previa durante varios días de un antígeno soluble, podía inducir según la dosis administrada, tolerancia o inmunidad a la inyección ulterior ‑al cabo de al menos una semana‑ del mismo antígeno con adyuvante de Freund. Mientras que la inyección de 10‑9g de proteínas inducía tolerancia, la administración de 10‑6 a 10‑3g inducía inmunidad (memoria) y dosis superiores a 10‑2g inducían de nuevo tolerancia.

Este experimento es además revelador de muchos de los factores que influyen en la inducción de la respuesta inmune:

1. La vía de administración, la vía endovenosa ‑raramente observada en la naturaleza‑ es muy poco inmunogénica mientras que la vía subcutánea es muy inmunogénica y mas si se reclutan macrófagos mediante un adyuvante y se les hace expresar moléculas coestimuladoras gracias a la presencia de componentes bacterianos en el adyuvante completo.

2. La cantidad de antígeno. En la Figura 15.7 se puede apreciar como dosis muy bajas o muy altas de antígenos inducen tolerancia mientras que existe una dosis media que dependen de cada uno de los antígenos que son capaces de inducir una respuesta inmue optima.

3. Las características físico‑químicas del antígeno, siendo los antígenos apolares y solubles los menos inmunogénicos. También cabe recordar que antígenos de peso molecular inferior a 6000 Daltons no suelen ser por sí mismos inmunogénicos (probablemente porque difícilmente atraen a las células presentadoras de antígenos).

4. La necesidad de un intervalo de varios días para establecer la memoria (de respuesta o de tolerancia) lo que probablemente indica que cualquier tipo de respuesta incluyendo la tolerancia precisa de cierto grado de expansión clonal.

5. La dependencia de la memoria inmune de la persistencia de antígeno.

Otra situación de mayor interés práctico es la demostración de tolerancia que se consigue en el trasplante de órganos mediante la administración de algunas terapias inmunosupresoras. Este estado de tolerancia, demostrado en el animal de experimentación por la aceptación de trasplantes de piel del mismo donante pero no de terceros individuos (es decir no estamos ante una situación de inmunosupresión) es atribuible al efecto inhibidor de la producción de IL‑2 que puede originar situaciones de activación incompleta (sin segunda señal) en el tejido trasplantado, generando anergia hacia sus antígenos de histocompatibilidad.

Existen grandes esperanzas en la actualidad de que el mejor conocimiento de los mecanismos de anergia periférica en el animal adulto pueda conducir al diseño de protocolos de alo y xenotrasplante que no requieran el uso prolongado de inmunosupresores.Sin embargo en la mayoría de los ensayos realizados hasta ahora, mientras que la inducción de tolerancia puede prevenir en mucho casos la aparición de enefermedades autoinmunes o el rechazo de injertos, en muy pocos casos existen estrategias que permitan revertir enfermedades autoinmunes ya establecidas.

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Fig 15.7



Mecanismos de inducción de tolerancia

Con la intención de aprovechar las ventajas clínicas que se derivan del estado de tolerancia, se están desarrollando diversos métodos que aprovechan los factores que antes veíamos que influían en el desarrollo de la respuesta inmune.

Administración endovenosa. Permite la inducción de tolerancia a factor VIII en pacientes hemofílicos que estaban siendo tratados con este factor y habían desarrollado anticuerpos contra él. En otros casos la administración endovenosa del antígeno también ha permitido la inducción de tolerancia, previniendo el desarrollo de encefalitis autoinmune experimental (modelo para la esclerosis múltiple), diabetes y algunos tipos de alergias.

Tolerancia oral .La administración oral del antígeno ha permitido en muchos casos prevenir el desarrollo de artritis, anafilaxia, diabetes y encefalitis autoinmunes en diversos modelos experimentales, sin embargo en otros casos ha dado lugar a una exacerbación de los síntomas.

Administración intranasal. También se ha ensayado con éxito la administración oral e intranasal del ADN que codifica para péptidos de algunos autoantígenos como método para inducir tolerancia.

Administración de péptidos antagonistas. Estos péptidos unirían el mismo receptor que el autoantígeno pero en vez de estimularlo lo bloquearían.

Bloqueo de coestimulación. En la actualidad se están ensayando con éxito diversos mecanismo para bloquear las moléculas coestimuladoras durante la presentación de los antígenos que queremos proteger, entre ellas cabe destacar el cultivo de médula ósea de donante con células del receptor en presencia de CTLA4 recombinante fusionado a un dominio de Inmunoglobulina (CTLA-4Ig) o el tratamiento con CTLA-4Ig junto con anticuerpos bloqueantes de la interacción de CD40 y CD40L necesario para la coestimulación de las células B.

El bloqueo de la coestimulación asociado a determinadas terapias inmunosupresoras esta abriendo la posibilidad de inducir tolerancia duradera en pacientes transplantados, lo cual permitirá disminuir e incluso interrumpir a medio plazo las terapias inmunosupresoras, evitando los efector indeseables asociados a las mismas.

No debemos entender que en los diferentes métodos de inducción de tolerancia hay implicados mecanismos moleculares dispares sino que por el contrario parece que se trata de formas distintas de inducir la expresión de los mismos genes, como lo demuestran resultados recientes de uno de los autores en los que se evidencia que los genes activados en métodos tan dispares como la tolerancia oral y la estimulación en ausencia de coestimulación, son los mismos.

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MECANISMOS REGULADORES DE LA RESPUESTA INMUNE

La intensidad y calidad de una respuesta inmune viene determinada por factores inherentes al antígeno, a la dosis, la vía de administración y el fondo genético del animal, especialmente de sus genes MHC.

Una vez establecida una respuesta adaptativa, su grado y persistencia depende fundamentalmente de la dinámica del aumento de concentración y de la eliminación del antígeno. Un antígeno cuya concentración aumenta rápidamente ‑como ocurre con un microorganismo invasor‑ evocará una respuesta progresivamente más intensa hasta que la cantidad de antígeno resulte masiva en cuyo caso se produce una respuesta de parálisis inmunológica. Los antígenos persistentes evocan una respuesta crónica muchas veces con tendencia a ser de baja intensidad.

Por otra parte a medida que la cantidad de antígeno libre disminuye y es enmascarado por el anticuerpo ya formado, disminuye la respuesta. Finalmente, parece que un proceso de apoptosis reduce las poblaciones de linfocitos expandidas antígeno especificas una vez estas células ya no son necesarias.

Los mecanismos de regulación de estos perfiles de respuestas son conocidos de forma incompleta.

Papel regulador de los anticuerpos

La presencia de anticuerpos en exceso se sabe que frena la respuesta probablemente porque bloquea el contacto del antígeno con la célula B correspondiente, evitando la activación y diferenciación de nuevas células B. Los complejos Ag-Ac favorecen la presentación de antígenos por las células presentadoras de antígeno ya que estas células tienen receptores Fc y receptores para algunos componentes del sistema del complemento. De hecho se ha observado que existe una población de células especializadas en captar inmunocomplejos situadas en el centro de los centros germinales de los ganglios linfáticos (las células foliculares dendríticas).

Papel regulador de las linfocinas

Las linfocinas especialente la IL-10 y el TGF-beta ejercen una función inhibidora sobre las respuestas inmune, sobre todo la de tipo celular. Como es sabido, existen dos tipos funcionales de células T CD4+, conocidas como Th1 y Th2 que producen un perfil de citoquinas con funciones mutuamente inhibidoras. Las células Th1 producen sobre todo IL‑2 e IFN‑gamma y favorecen el desarrollo de una respuesta de tipo celular con expansión de las correspondientes células citotóxicas CD8+ y atracción de numerosos macrófagos. Las células Th2 producen sobre todo IL‑4, IL‑5, IL‑6 e IL‑10 y favorecen el reclutamiento de células B que desarrollen una respuesta humoral intensa. Estos tipos de respuesta son mutuamente excluyentes pero en humanos pueden evolucionar de la una a la otra (esto se observa en ciertas infecciones como la lepra). El tipo de respuesta es fundamental para su eficacia, la regulación del paso de una forma a otra es de gran importancia y parece depender de la citocinas y del contexto de la presentación.

Papel regulador de los linfocitos T reguladores (CD25+)

Durante la expansión de la respuesta autoinmune actúan varios mecanismos reguladores cuya importancia fisiológica es aún poco conocida. Como comentábamos al hablar de la supresión, la existencia de células T con esta actividad ha estado en entredicho durante algunos años, sin embargo en la actualidad con la identificación de diversas poblaciones CD4+ con actividad supresora está cobrando un renovado papel. Entre estas poblaciones destacan las células Tr1 resultantes de cultivar células CD4 en presencia de IL-10 y las células Th3 aisladas en ratones tras la administración oral de antígeno. A éstas células con actividad supresora se les ha dado en llamar células reguladoras y aunque aun no se ha identificado un marcador inequívoco que las identifique, parece que la expresión mantenida de CD25 es un rasgo común en todas ellas. El mecanismo de supresión de estas células reguladoras, no solo implica la expresión de citocinas con efecto inhibidor:(IL‑10 y TGF-beta), sino que en muchos casos participan molécula de superficie aún no identificadas, por cuánto se conoce que es necesaria la interacción de la célula respondedora con la célula reguladora para que se produzca supresión.

Papel regulador de los receptores CTLA-4

Cuando un linfocito se activa, entre otras cosas, expresa en su superficie la molécula CTLA-4. CTLA-4 se une a los receptores B7 (CD80/CD86) de las células presentadoras de antígeno del mismo modo que CD28, pero en este caso, va a trasnmitir señales inhibidoras. Por otro lado al tener CTLA-4 mucha mayor afinidad por B7 que CD28, compite con éste evitando su estimulación y dejando a la célula sin la segunda señal y por tanto contribuyendo probablemente a los fenómenos de anergia observados tras la inyección continuada de antígeno.

Papel regulador de los receptores inhibidores NK

Estos receptores ejercen una función inhibidora fundamental en las células NK pero también en muchas subpoblaciones de linfocitos T en donde se encuentran presentes .

Teoría de la red de idiotipo-antidiotipo.



Otro mecanismo de regulación inmune es el que propuso en 1974 Jerne (Figura 15.8 ), quien llamó la atención sobre el hecho de que los determinantes antigénicos configurados por las partes variables de las cadenas H y L de las inmunoglobulinas (idiotipos) constituían en sí un amplio repertorio de autoantígenos. Estos autoantígenos están en muy pequeña cantidad para ser destruidos por el sistema inmune, pero cuando un determinado clon es estimulado por su antígeno, el sistema inmune ya no podría ignorarlo y originaría una respuestas contra ellos en forma de segundos anticuerpos (anti‑idiotipos) que encajarían con los primeros y tendrían además un efecto modulador que puede ser positivo o negativo. A este proceso se le denominó "teoría de la red de anticuerpos". Es posible que una interacción similar entre linfocitos T ejerza un papel regulador pues hemos de considerar que el receptor T posee, al igual que las inmunglobulinas, idiotipos, esto es estructuras por donde se acopla el receptor a los epítopos y las moléculas de histocompatibilidad que reconocen. Se ha propuesto que una disregulación de estos mecanismos daría lugar a la pérdida de tolerancia y en consecuencia al desarrollo de respuestas autoinmunes. Aunque todos estos conceptos resultan atractivos no se han validado plenamente en el sistema inmune humano.

Control genético de la respuesta inmune

Es conocido como cada individuo responde de una manera diferente a cada uno de los antígenos. Esto ha podio ser estudiado de manera precisa en animales, especialmente en ratones, aprovechando la existencia de cepas congénicas (idénticas genéticamente entre sí pero distintas unas de otras) y se ha comparado la capacidad de respuesta con la existencia de ciertos caracteres genéticos. De estos estudios ha resultado que existe cierta relación (Figura 15. 9 ) entre la intensidad de respuesta a ciertos antígenos y el haplotipo de moléculas de histocompatibilidad que presenta el animal. Así a ciertos antígenos sintéticos responden de manera mas intensa los ratones C57L que los BALB/c/ o los CBA.



A pesar del gran avance en el conocimiento de los procesos moleculares subyacentes a la generación de la diversidad de los anticuerpos y del TCR, del reconocimiento celular y de las funciones de las citocinas, es preciso indicar que aún nos hallamos lejos de comprender con cierto detalle como se regula la respuesta inmune y mas lejos aún de entender el funcionamiento global del sistema inmune. Muestra de ello es la gran cantidad cuestiones que quedan por resolver y entre las que en relación con el tema que nos ha ocupado, podemos enunciar las siguientes:

¿Cual es el mecanismo y cuáles las células responsables de la selección negativa en el timo?. ¿Existe expresión de antígenos periféricos en el timo?. ¿Son diferentes los repertorios tolerizados de células CD4+ y CD8+?. ¿Cómo evoluciona la función del timo a lo largo de la vida del individuo?. ¿Intervienen las células B1 (autorreactivas) en la configuración del repertorio T y de las células B2?. ¿Recirculan las células T sensibilizadas en la periferia por el timo para ser reseleccionadas?. ¿Cómo se mantiene la memoria de la tolerancia?.

BIBLIOGRAFIA
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2. Macián F & García-Cózar F, Im SH, Horton HF, Byrne MC, Rao A. Transcriptional mechanisms underlying lymphocyte tolerance. Cell 2002, 109:719.

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8. Hornef MW, Bogdan C. The role of epithelial Toll-like receptor expression in host defense and microbial tolerance. J Endotoxin Res. 2005, 11: 124-8.

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Fin del capitulo
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[Ge. Pe.]

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Al abrir este tema, tuve dudas y esperanzas, pero al ver el alentador numero de visitas, se van disipando las dudas y aumentando las esperanzas.

Por eso he decidido transcribir la obra del Profesor Peña et.al. integra por capitulos, exceptuando los capitulos ya dados. Su publicacion, afortunadamente, es libre. Su nivel teorico es de una excelente calidad academica que no tiene nada que envidiarle a los textos "clasicos" de Inmunologia. Sé que la pueden bajar directamente del link dado, pero esta pagina "Ayuda Tareas" va dirigida a todos y en especial como ayuda a los interesados que no poseen banda ancha en sus casas o usan sus pc en colegios u otros lugares.

Seguro empece poniendo el caballo detras de la cabrita, pero en fin, disculpas.
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INMUNOLOGIA ON LINE

JOSE PEÑA MARTÍNEZ (COORDINADOR)

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA Y SWEDEN DIAGNOSTICS (SPAIN)

PRESENTACION

La idea de presentar este compendio de Inmunología en forma online, se basa en el deseo de muchos de los autores de ofrecer los contenidos de la Inmunología con suficiente dinamismo y prontitud y al mayor número de personas.

La Inmunología ha sufrido un espectacular auge en los últimos años en los cuales ha pasado de ser de interés reducido a estar relacionada con múltiples fenómenos biológicos y clínicos. Por una parte ha hecho posible comprender las bases celulares y moleculares de los procesos defensivos del individuo frente a la infección, y por otra esta contribuyendo al diagnostico y tratamiento de múltiples enfermedades, entre las que destacan llas enfermedades autoinmunes, inmunodeficiencias, hipersensibilidad y alergias.

El contenido de esta Web se distribuye en 26 apartados de los cuales 18 recogen los aspectos más básicos de la inmunología y 9 corresponden a una introducción a la Inmunopatología. Todo ello, se ajusta a las directrices dadas por la Sociedad Española de Inmunología para la docencia de la Inmunología básica en las licenciaturas de Ciencias de la Vida. También se incluye un un breve diccionario, abreviaturas y bibliografía general y múltiples enlaces con otras parcelas de la Inmmunología que consideramos puede ser de interés para el lector. En este libro, se ha pretendido compatibilizar la sencillez expositiva con el rigor científico y los conocimientos más consolidados con aquellos mas modernos y actuales de tal manera que pueda ser útil a los estudiantes de las licenciaturas de ciencias de la vida que se inician en Inmunología y también a aquellos postgraduados que deseen actualizar sus conocimientos básicos en esta materia.

En este proyecto colaboran muchos de los inmunólogos que trabajan en las Universidades y Hospitales españoles. En este sentido este libro online pretende ser una muestra del interés de la comunidad científica de inmunólogos por la promoción de esta disciplina.

Como coordinador de este proyecto quiero reconocer y agradecer el esfuerzo que han realizado los autores de los distintos apartados, así como a todas aquellas personas que de alguna manera han colaborado en la realización del mismo. También quiero agradecer a Phadia (Sweden Diagnostocs, Spain) su apoyo, gracias al cual ha sido posible la edición online de este proyecto, que esperamos sea de utilidad facilitando la difusión de la Inmunología. Así mismo he de agradecer a la Universidad de Córdoba las facilidades dadas en el uso de su "servidor" para la ubicación de este libro.

José Peña
Córdoba, 2003

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02 Células inmunocompetentes

C. Alonso y J. Peña

La acción del sistema inmune es posible gracias a la participación e interrelación de diferentes poblaciones celulares, conocidas como células inmunocompetentes. Estas células son fundamentalmente los linfocitos T y B, las células NK, células dendríticas, macrófagos y polimorfonucleares (tabla 2.1).



Las células inmunocompetentes se encuentran distribuidas por toda la economía, como epitelios y mucosas, pero su concentración es máxima en los ganglios linfáticos y bazo. En estos tejidos se dan las condiciones óptimas para su estimulación antigénica gracias a que a ellos afluyen con facilidad las sustancias extrañas (antígenos) a través de los vasos linfáticos y es posible la interrelación celular, óptima para que se pueda iniciar y desarrollar la respuesta inmune.

En este capítulo estudiaremos las características morfológicas y fenotípicas más importantes de estas células inmunocompetentes, así como también el sistema linfático, especialmente la estructura funcional de los ganglios linfáticos, bazo y timo.

Linfocitos T y B

Los linfocitos son células de tamaño pequeño con un núcleo muy voluminoso y provistas de una membrana citoplasmática de especial importancia en la regulación de su funcionalidad. Estas células se dividen en linfocitos T y linfocitos B.

Ambos tipos de linfocitos al igual que todas las células sanguíneas derivan de una célula progenitora pluripotencial que en el feto se encuentra en el hígado y después del nacimiento en la médula ósea. A esta célula precursora común se le denomina CFU-LH o Unidad formadora de colonias linfoides y hematopoyéticas (Figura 2.1). Posteriormente esta célula se diferenciará para dar lugar, por un lado, a la célula madre hematopoyética pluripotencial (CFU-GMEM) para las series eritrocítica, granulocítico-macrofágica y megacariocítica. Por otro lado, dará lugar a una célula progenitora unipotencial (CFU-L), específica para la serie linfoide.



Cada una de estas células progenitoras continuará diferenciándose hacia otras células inmaduras, originándose así las CFU-E (precursor eritrocítico), CFU-GM (precursor mielomonocítico) y CFU-Meg (precursor megacariocítico) a partir de la célula precursora hematopoyética.

De la célula madre linfoidea derivarán dos células precursoras, CFU-T y CFU-B, que tras un proceso de maduración, conocido como linfopoyesis, originarán los linfocitos T y B respectivamente. En sangre periférica la proporción de linfocitos T es aproximadamente de un 70% mientras que la proporción de linfocitos B es de un 15%. En la Figura 2. 2. se muestra una imagen de microscopía electrónica de barrido de un linfocito B (a) y un linfocito T (b) donde pueden observarse las diferencias en su superficie.



Existen otras células de estirpe linfoide que no presentan características de linfocitos T ni B, denominadas células NK que poseen actividad citotóxica y secretora de ciertas citocinas.

Linfopoyesis

Las células pluripotentes, en las aves, se diferencian y transforman en células también inmaduras, que emigran, unas hacia el timo y otras hacia la bolsa de Fabricio, donde se transforman y maduran en linfocitos T o timo dependiente y linfocitos B o bolsa dependiente, respectivamente (figura 2.3). En los mamíferos, y entre ellos el hombre, estos procesos se realizan en el timo (linfocitos T) y en la propia médula ósea (linfocitos B).




Veamos a continuación los aspectos más importantes de la linfopoyesis en el timo y en la bolsa de Fabricio o en los órganos equivalentes a la misma en los mamíferos.

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Linfopoyesis T

El timo es un órgano situado en la parte superior del mediastino anterior, donde maduran los linfocitos T. El timo presenta su máximo desarrollo en el feto y en el niño,mientras que a partir de los 10-12 años comienza un proceso atrófico y degenerativo con gran invasión grasa, de tal forma que en el adulto sólo quedan residuos del mismo (Figura 2. 5).



Los precursores de los linfocitos T, durante el proceso de maduración intratímica, reciben el nombre de timocitos. Durante esta fase mueren muchos timocitos, aproximadamente el 95 por 100 de ellos, debido a que se eliminan aquellos que reconocen los antígenos propios del organismo.

El resto de las células abandonan el timo, vía sanguínea, como linfocitos T maduros. Estos linfocitos colonizan los órganos linfoideos secundarios, situándose en la zona paracortical de los ganglios linfáticos y vainas paracorticales linfocíticas del bazo.

Se han identificado algunos factores de transcripción que son imprescindibles para la diferenciación de los linfocitos a lo largo de la linfopoyesis. Entre estos destacan PU.1 e IKAROS que controlan el desarrollo de células T y B mientras que GATA-3 solo afecta el compromiso de las células T y E2A, EBF y Pax controlan el compromiso B.

En el timo se han identificado células precursoras que poseen capacidad de generar células T, NK, B y células dendríticas del timo, y a lo largo de su diferenciación los precursores mas evolucionados van perdiendo paulatinamente la capacidad de generar células B, NK y células dendríticas en este orden.

Durante el proceso de maduración intratímico, los timocitos adquieren una serie de moléculas nuevas en su superficie. Estas moléculas van apareciendo secuencialmente en los diferentes estadíos de maduración intratímica así como, en general, en todos los procesos de maduración y diferenciación hematopoyéticos. Se les denomina marcadores de diferenciación hematopoyética ya que son propios de los diferentes estadíos madurativos y pueden ser utilizados para definirlos.

Se denominan con las siglas CD (cluster of differentiation o grupo de diferenciación) seguido de un número ordinal.

La CFU-T, no expresa todavía en su superficie ninguno de los marcadores de los linfocitos T. Posteriormente estas células, ya en el timo, maduran distinguiéndose varios estados diferenciativos con la presencia de diferentes marcadores de superficie. Así en los timocitos inmaduros aparecen los marcadores CD7 y CD2, añadiéndose en un estadio posterior de maduración (timocito común), el marcador CD1.

Ya en el timo va a ocurrir una especialización funcional, distinguiéndose dos subpoblaciones de timocitos maduros: Una es aquella que expresa en su superficie el marcador CD4 y que será el precursor inmediato de los linfocitos T colaboradores que aparecen en sangre periférica. La otra expresa en la superficie el marcador CD8 y dará origen a los linfocitos T citotóxicos/supresores circulantes. En ambas subpoblaciones se pierde la expresión de la molécula CD1 (Figura 2.6.). En la Tabla 2.2 se muestran algunos de los marcadores de diferenciación de las células linfoides de estirpe T.






Los timocitos más inmaduros no expresan CD3, CD4 ni CD8, por lo que son conocidos como células triples negativas. A medida que van madurando, en estas células se produce la reorganización del TCR, la expresión del complejo CD3 y de las moléculas CD4 y CD8 conjuntamente (células dobles positivas), para después perder una u otra quedando bien como CD4-CD+ o como CD+CD8-.

En el proceso de diferenciación de los timocitos a linfocitos maduros se destruyen gran número de células, tal como se ha indicado con anterioridad. Esto se debe a un proceso de selección tímica que se realiza en dos fases y está condicionado por el grado de afinidad del TCR con las moléculas del MHC de las células epiteliales del timo.

En una de las fases tanto los timocitos CD4-CD8+ como CD8-CD4+ se seleccionan positivamente, es decir, solo aquellos timocitos que poseen capacidad de reconocer las moléculas del MHC presentes en las células epiteliales del timo se van a diferenciar y crecer mientras que el resto mueren. Por el contrario, en el proceso de selección negativa se destruyen los timocitos que ahora poseen la capacidad de reconocer las moléculas del MHC presentes en el timo, con lo que se eliminan los clonos celulares autorreactivos.

No se conoce bien cuando se efectúa uno u otro proceso, aunque todo parece indicar que se relaciona con la afinidad del TCR de los timocitos con las moléculas del MHC, de tal manera que cuando la afinidad es alta se efectuaría una selección negativa, mientras que cuando es baja la selección sería positiva.

Mediante el empleo de ratones transgénicos para el TCR se han estudiado los factores responsables de la maduración de timocitos que conduce específicamente a linfocitos Tc maduros. Así, cuando el TCR del timocito reconoce moléculas del MHC clase I las células que preferentemente se desarrollan son los linfocitos Tc (CD8+), mientras que cuando lo que reconoce el TCR son moléculas MHC clase II las células que esencialmente se desarrollan son los linfocitos Th (CD4+).


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Linfopoyesis B.

En las aves, la maduración de los linfocitos B se realiza en la bolsa de Fabricio, órgano linfoideo primario asociado a la cloaca y ausente en los mamíferos. En los mamíferos este proceso se realiza en la médula ósea. (Por eso se les designo con el nombre de linfocitos B, de bolsa de Fabricio)

El proceso de diferenciación conducente a la formación de linfociots B es independiente de todo estímulo antigénico y se regula por factores presentes en el microambiente de los órganos linfoideos primarios. Durante el proceso de maduración de los linfocitos B, a partir de la célula progenitora (CFU-B), se distinguen varios estadios de diferenciaación, que incluyen las células pre-pre-B, las células pre-B, células B inmaduras y linfocitos B maduros (Figura 2.7). En cada uno de estos estadíos de maduración las células expresan distintas moléculas en la superficie, utilizadas como marcadores de diferenciación.



En la Tabla 2.3 se detallan los pesos moleculares y función de algunos marcadores de diferenciación de las células B, que están siendo utilizados para estudiar y clasificar las enfermedades originadas por alte­raciones en el proceso de diferenciación linfocítica B (leucemias y linfomas).



Ya en las células pre-B se detecta la presencia de cadena pesada m intracitoplasmática, adquiriéndose en la siguiente fase madurativa la capacidad de sintetizar las cadenas ligeras y pesadas de las inmunoglobulinas IgM e IgD, detectables en la superficie celular.

En consecuencia, la mayoría de los linfocitos B expresan estos dos tipos de inmunoglobulinas en su superficie. Posteriormente estos linfocitos, mediante un proceso de reordenamiento génico, se especializarán en la producción de una sola clase de las inmunoglobulinas IgG, IgA, IgM, IgD e IgE Figura 2.8 ).



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Linfocitos B

Morfológicamente los linfocitos B son indistinguibles de los linfocitos T. Sin embargo, es posible establecer diferencias de tipo molecular que justifican su distinta función (Tabla 2.4).



La característica más importante de los linfocitos B, por contribuir a su actividad funcional, es el hecho de que poseen inmunoglobulinas unidas a su membrana citoplasmática. Estas inmunoglobulinas son los receptores específicos para los antígenos, de tal forma que cuando se realiza la unión del antígeno a la inmunoglobulina de superficie, se va a producir la activación del linfocito B y su posterior transformación en célula plasmática.

Éstas, son células más grandes que los linfocitos, muy ricas en retículo endoplásmico, y especializadas en la síntesis y secreción de grandes cantidades de inmunoglobulinas (Figura 2.9.).



También los linfocitos B poseen receptores para mitógenos y para el virus Epstein-Barr (EBV). Precisamente el tratamiento de linfocitos con EBV es el procedimiento de elección para la prepa­ración de líneas celulares de tipo B (inmortalización de una población celular) de gran utilidad en la actualidad para el estudio de estas células. El receptor que utiliza el EBV en la superficie del linfocito B es el mismo receptor que la fracción C3d del sistema del complemento o CD21.

Linfocitos T

Los linfocitos T son una población celular muy heterogénea formada por, al menos, tres tipos diferentes de células.

Entre los marcadores de diferenciación que definen los linfocitos cabe destacar el marcador CD2 que actúa de receptor para la molécula LFA-3, fundamentales para la unión entre el linfocito y la célula diana. En la Figura 2.2b se muestra una imagen de un linfocito T al microscopio electrónico de barrido.



Los linfocitos T poseen receptores específicos para los antígenos. Estas moléculas conocidas como receptores T o TCR, han sido identificadas, utilizando tecnología de DNA recombinante, resultando ser altamente polimórficas y de gran importancia funcional.

Estructuralmente constan de dos cadenas glicoproteícas ancladas en la membrana celular y unidas por puentes disulfuro y que estudiaremos en el capítulo 7. El receptor T se encuentra asociado estrechamente en la superficie celular al complejo molecular CD3.



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[Ge. Pe.]

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Tipos de linfocitos T

No todos los linfocitos T son idénticos entre sí. Analizando las características funcionales de los linfocitos T, se observan al menos tres comportamientos muy distintos entre sí que deben basarse en diferencias moleculares y estructurales de estas células. Los tres tipos de linfocitos T funcionalmente distintos son:

Células T de colaboración (T helper cells).

Células T citotóxicas (T cytotoxic cells).

Células T supresoras/reguladoras (T suppressor cells)

Células T de colaboración (Th)

Esta subclase de linfocitos T participa de forma importante en la iniciación y desarrollo de la respuesta inmune, tanto humoral como celular, debido a su capacidad de producción de linfocinas, entre las que destacan la interleucina-2 (IL-2), la interleucina-4 (IL-4) y interferón gamma. Fenotípicamente, la característica esencial de esta subpoblación linfocitaria viene definida por la presencia de la molécula CD4 en la superficie celular. Esta molécula es de gran importancia funcional y también se utiliza para la cuantificación de esta subpoblación. Se distinguen dos poblaciones diferentes de estas células, Th1 y Th2. La Th1 produce IL-2 e intererón gamma mientras que la Th2 produce IL-4, 5y 6.

Células T citotóxicas (Tc).

Una vez activada esta subclase de linfocitos T, adquiere capacidad citotóxica, siendo, por tanto, los principales responsables de los fenómenos de citotoxicidad de la respuesta inmune célular. Estas células se caracterizan por expresar el marcador CD8 y, al igual que lo hacen los linfocitos Th, el complejo TCR-CD3 y otras moléculas importantes funcionalmente tales como CD2 y LFA-1.

Células T supresoras (Ts) y/o reguladoras.

Estos tipos de células poseen acción reguladora de la respuesta inmune. La regulación de la actividad del sistema inmune es de gran importancia en todo el comportamiento del mismo y, sobre todo, en el desarrollo de tolerancia frente a los componentes propios del organismo.

Estas células expresan en su membrana moléculas CD8 al igual que lo hacen los linfocitos T citotóxicos y su mecanismo de acción no solo no es muy bien conocido en la actualidad sino que también la propia presencia de estas células se está cuestionando.

Células Asesinas Naturales (NK)

En la década de los años 70 Herberman observó que los linfocitos obtenidos de individuos sanos eran capaces de destruir células tumorales sin que existiera sensibilización previa.

La citotoxicidad mediada por estas células se denominó citotoxicidad natural, y a las células encargadas de desarrollar esta actividad se las denominó Natural Killer (NK) o células asesinas naturales. Estas células representan aproximadamente el 10% de las células mononucleares de sangre periférica y fenotípicamente no poseen marcadores ni de los linfocitos T ni de los linfocitos B y corresponden con un tercer tipo de células linfoides conocido anteriormente como linfocitos nulos o tercera población.

Desde el punto de vista morfológico la mayoría de las células con actividad NK corresponden con los linfocitos granulares grandes (LGL) por su gran tamaño y la presencia de abundantes gránulos citoplasmáticos (Figura 2. 10.). Aunque hoy se sabe que los linfocitos pequeños también pueden desarrollar esta acción citotóxica.



Las células NK se definen como linfocitos que no reorganizan los genes de las inmunoglobulinas ni tampoco los del TCR y que, por tanto, no expresan sus productos así como tampoco el complejo CD3 completo. Por el contrario, expresan en su superficie las moléculas CD16 y CD56 y para su acción citolítica no requieren la expresión de moléculas del MHC en la célula diana.

Estas células son responsables de la citotoxicidad celulomediada dependiente de anticuerpos (ADCC), es decir, destruyen células con antígenos extraños en su superficie frente a los que se han producido anticuerpos.

Las células NK contribuyen a la defensa frente a células infectadas por virus, bacterias, hongos y parásitos. Pero la principal actividad de la célula NK es su capacidad de actuar frente al crecimiento de células tumorales impidiendo su expansión y la formación de metástasis. El síndrome de Shediack-Higashi es una deficiencia selectiva de actividad NK y cursa con una alta incidencia de tumores.

Las células NK derivan de células hematopoyéticas stem cell presentes en el hígado fetal o en médula ósea del adulto. Su proceso de maduración se efectúa fuera del timo en órganos linfoides periféricos, desconociéndose los procesos requeridos para que esta diferenciación se produzca, y el órgano donde se desarrolla.

Esto explica que no se afecten sustancialmente los niveles de células NK en animales atímicos y en inmunodeficiencia severa combinada observada tanto en animales como el hombre.
También las células NK podrían derivar directamente, de las células doble negativas que sabemos son también CD16 positivas que se encuentran en el timo y que son precursoras de las células T.


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Células mielomonocíticas

Las células inmunocompetentes de estirpe mielomonocítica son los macrófagos y los granulocitos. Ambos tipos de células proceden de un precursor común, la CFU-GM o Unidad formadora de colonias granulocítico-macrofágicas, de la médula ósea. Esta célula progenitora, mediante un proceso de diferenciación, dará lugar a dos series de células sanguíneas: a) la serie mieloide, cuyo último eslabón madurativo son los granulocitos, y b) la serie monocítica, cuyo elemento diferenciativo final lo constituyen los macrófagos. El proceso de diferenciación y maduración de las células monocíticas en médula ósea se denomina monopoyesis y al proceso de formación y maduración de las células mieloides se le conoce como mielopoyesis.

Monopoyesis

Durante el proceso de maduración de los macrófagos, a partir de la célula progenitora (CFU-GM) de médula ósea, se distinguen varios estadíos diferenciativos, que incluyen los monoblastos, promonocitos, monocitos y macrófagos. En cada uno de estos estadíos de maduración las células expresan distintas moléculas en su superficie, cuya función, en la mayoría de los casos, es aún desconocida (Figura 2.11).



Las mejor caracterizadas son las moléculas CD16 y CD11b que, como ya hemos indicado, actúan como receptores para el extremo Fc de la IgG y para la fracción C3bi del complemento respectivamente.

En la Tabla 2.5 se detallan algunas características de estos marcadores, muchos de los cuales están siendo utilizados para clasificar las leucemias de estirpe monocítica.




Mielopoyesis

El proceso de diferenciación de los granulocitos en médula ósea incluye varios estadíos madurativos: mieloblasto, promielocito, mielocito, metamielocito y granulocito. En cada uno de estos eslabones diferenciativos las células mieloides expresan distintas moléculas de superficie. Los marcadores de diferenciación son compartidos, en su mayoría, con células de la serie monocítica ya que, como hemos indicado anteriormente, ambas estirpes celulares tienen un origen común.

En la Tabla 2.6 se resumen algunas de las características diferenciales de los macrófagos y granulocitos. Se observa que los granulocitos carecen de la propiedad de sintetizar interleucina 1 y además no poseen la molécula CD14 ni los antígenos de histocompatibilidad clase II.



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Macrófagos


La denominación de macrófagos engloba, en realidad, a una serie de células con características ligeramente distintas y con funciones similares, distribuidas en varios lugares del organismo.

Así, los macrófagos van a recibir diferentes denominaciones según los diferentes tejidos donde se encuentren (Tabla 2.7).



A este conjunto de células hísticas, se le da la denominación genérica de sistema retículo endotelial o sistema mononuclear fagocítico.

Los macrófagos son células grandes con un solo núcleo, un aparato de Golgi muy desarrollado, gran cantidad de lisosomas y muy ricos en enzimas de diferentes tipos, entre los que destacan proteasas, peroxidasas y lipasas.

Estas células poseen, además de la capacidad fagocítica ya indicada, capacidad de adherencia a los tejidos, al vidrio y al plástico, así como una gran movilidad en estas superficies (quimiotaxis).

Los macrófagos tienen una vida media de varios meses. Poseen también gran actividad metabólica, sobre todo en lo que se refiere a síntesis de proteínas, incluso cuando se encuentran en reposo.

En la Figura 2.12 se muestra una imagen al microscopio electronico de barrido correspondiente a un macrófago.



Los macrófagos poseen en su membrana una serie de receptores de gran importancia funcional, como son los receptores para la fracción Fc de la IgG, receptores para las fracciones C3bi y C3b del complemento que se conocen como CD-11b y CD-35 y los receptores para interleucinas e interferones, todos ellos, de gran interés en la iniciación de la respuesta inmune.

Granulocitos

El otro grupo de células, los granulocitos neutrófilos, se caracterizan por poseer una vida muy corta (vida media de menos de 48 horas) por lo que se encuentran en continua renovación, para mantener los niveles sanguíneos.

Son células de gran tamaño cuya característica más llamativa es la segmentación del núcleo en varios lóbulos. Se les denomina también polimorfonucleares neutrófilos.

En la sangre estas células se encuentran en período de tránsito hacia los tejidos, donde esencialmente ejercen sus funciones, al igual que ocurre con los otros tipos de polimorfonucleares: eosinófilos y basófilos (Figura 2. 13.).



Otras células

Además de las células tratadas hasta el momento, hay otras células que pueden intervenir como células inmunocompetentes. Estas son los eosinófilos, basófilos, células cebadas, células dendríticas y células de Langerham.

Las células dendríticas, son de gran importancia en la presentación antigénica a los linfocitos y se encuentran en los ganglios linfáticos y en el bazo. Fenotípicamente éstas células se caracterizan por poseer en su membrana una gran densidad de moléculas de histocompatibilidad de clase II.

En la Figura 2.14.se muestra una imagen de microscopia electrónica de barrido correspondiente a una célula dendrítica.



Las células de Langerham de la epidermis, cuya característica morfológica más llamativa es la presencia de gránulos en raqueta de tenis denominados gránulos de Birbeck, también son ricas en antígenos MHC-clase II.

Su misión es captar y transportar los antígenos extraños hasta los ganglios linfáticos de la proximidad, a través de los vasos linfáticos. Durante su paso por los vasos linfáticos estas células se adaptan y cambian de morfología denominándoselas células a vela.

Una vez en el ganglio linfático las células a vela se introducen en la paracorteza que es el área de las células T, se interdigitan y presentan el antígeno a los linfocitos T. Ahora estas células presentadoras reciben la denominación de células interdigitadas reticulares por su particular disposición en los ganglios.

ANTIGENOS DE DIFERENCIACION

En la membrana plasmática de los linfocitos se han podido identificar múltiples moléculas, gracias al empleo de la tecnología de los anticuerpos monoclonales (AcMo).

A estos antígenos se les denominan antígenos de diferenciación.

La celebración periódica de talleres (workshops) internacionales, donde los investigadores remiten sus AcMo para la realización de estudios multicéntricos, ha propiciado la progresiva sistematización de la abundante información obtenida.

Estos se adscriben, según su especificidad, a grupos de diferenciación conocidos como CD ó clusters of differentiation, cada uno de los cuales incluye a todos aquellos AcMo que reconocen una misma molécula o, en casos excepcionales, un complejo molecular (ej. CD3).

Los antígenos de diferenciación leucocitaria son estructuras cuya distribución no está necesariamente restringida a estos tipos celulares; no obstante, algunos pueden llegar a constituir, por su patrón selectivo de expresión, marcadores de diferentes propiedades de la célula, tales como: la estirpe de diferenciación a la que pertenece, su estadio madurativo, el estado de activación metabólica o, incluso, su especialización funcional.

La secuencia habitual seguida en la caracterización de un antígeno de diferenciación se inicia con el análisis de su distribución celular y tisular, habitualmente realizado por técnicas de inmunofluorescencia, combinadas con la citrometría de flujo, y métodos inmunohistoquímicos.

El aislamiento para su análisis electroforético se realiza por medio de técnicas de inmunoprecipitación, a partir de lisado de células radiomarcadas, que permiten valorar algunas de las principales características bioquímicas tales como su masa relativa (Mr), punto isoeléctrico (pI), la presencia de uniones covalentes intercatenarias, y determinadas modificaciones postraduccionales (ej. glicosilación, fosforilación), así como explorar el proceso de biosíntesis.

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DISTRIBUCION DE LAS CELULAS INMUNOCOMPETENTES.

Las células que componen el sistema linfoide se agrupan formando órganos discretamente encapsulados o bien acúmulos difusos de tejido linfoide (Figura 2.15). Los órganos linfoides contienen linfocitos en estado variable evolutivo y se clasifican en primarios (órganos centrales) y en secundarios (órganos periféricos).



Los órganos linfoides primarios constituyen el principal origen de la linfopoyesis, es decir, donde los linfocitos se diferencian a partir de células madre linfoides y proliferan y maduran hacia células con capacidad efectora. En mamíferos, incluyendo al hombre, los linfocitos T son producidos en el timo, mientras que los linfocitos B se producen en el hígado fetal y en la médula ósea fetal y adulta. En los órganos linfoides primarios, los linfocitos adquieren sus receptores antigénicos específicos, y también aprenden a discriminar entre autoantígenos, que serán tolerados y antígenos extraños que serán atacados.

Los órganos linfoides secundarios que incluyen bazo, ganglios linfáticos y MALT (mucosal associated lymphoid tissue) (amígdalas, placas de Peyer del intestino y cúmulos linfoides del tracto urogenital), proporcionan el medio en el que las células implicadas (macrófagos, células presentadoras de antígeno, linfocitos T y B) pueden interaccionar entre sí y con el antígeno.

Órganos linfoides primarios

Timo

Es un órgano linfoepitelial de forma bilobulada situado en posición retroesternal sobre la cara anterior del pericardio. Deriva de un esbozo epitelial formado a partir de la tercera y cuarta bolsas faringeas, de aparición muy temprana en el embrión. En el hombre su estructura aparece completamente desarrollada en el tercer mes de gestación. El parénquima tímico está constituido por una malla de células epiteliales rellena de células linfoides (denominadas timocitos) y se organiza formando lobulillos tabicados por trabéculas conjuntivas. Dentro de cada lobulillo se puede distinguir una zona externa o corteza, que contiene la gran mayoría de los timocitos, y una zona interna o medular que es pobre en timocitos (Figura 2.16.).



El estroma del timo está constituido fundamentalmente por la malla de células epiteliales que adoptan diferentes formas. En la médula se hallan también células dendríticas interdigitadas, derivadas de la médula ósea, que son células presentadoras de antígeno. En la unión corticomedular se hallan también macrófagos. En la médula existen, además, unas estructuras denominadas corpúsculos de Hassal forma­dos por células epiteliales y macrófagos dispuestos de forma concéntrica. Las células epiteliales del timo, tanto de la corteza como de la médula, expresan una gran riqueza en moléculas del MHC clase II, imprescindibles para el reconocimiento de autoantígenos por los linfocitos T.

Bursa de Fabricio y su equivalente en mamíferos

En las aves, los linfocitos B se diferencian en la bolsa de Fabricio, órgano constituido por un segmento intestinal con pliegues dirigidos hacia una luz central. Estos pliegues se componen de tejido linfoide formando corteza y médula. En los mamíferos, islotes de tejido linfoide en el hígado fetal y en la médula ósea fetal y adulta se ocupan de la producción de linfocitos B.

Organos linfoides secundarios

Bazo

Se trata de un órgano situado en el hipocondrio izquierdo, detrás del estómago y cerca del diafragma. Su superficie externa se compone de una cápsula fibrosa con algunas fibras musculares lisas y penetra profundamente en el parénquima del órgano. Básicamente, en el bazo se distingue la pulpa roja que es un reservorio vascular para hematíes y la pulpa blanca que contiene el tejido linfoide, el cual se dispone alrededor de una arteriola central, presentando áreas T y B. Las células T se disponen más próximas y alrededor de la arteriola central, mientras las células B se disponen exteriores a la misma. También son frecuentes las células reticulares dendríticas y macrófagos en el centro germinal, así como macrófagos especializados en la zona marginal (área que rodea a los folículos linfoides) que junto a las células foliculares dendríticas de los folículos primarios (folículos no estimulados sin centro claro germinal) se ocupan de la presentación del antígeno al linfocito B (Figura 2.17.)



Ganglios linfáticos

Conforman junto a los vasos linfáticos una compleja red corporal cuya función es filtrar los antígenos procedentes del espacio extracelular y la linfa durante su circulación desde la periferia hasta el ducto torácico.

Los ganglios linfáticos, en el humano, son redondeados u ovoides y presentan un hilio donde los vasos sanguíneos entran y salen respectivamente. Básicamente, se distingue un área B denominada córtex, un área T denominada paracórtex y un área medular central (Figura 2.18.).



El paracórtex, contiene linfocitos T y abundantes células presentadoras de antígeno (células interdigitantes o histiocitos de la zona T) quienes presentan abundantes antígenos MHC clase II en superficie. La zona medular presenta algunos cordones linfoides separados por espacios vasculares (senos medulares) que contienen la mayor parte de las células plasmáticas y los macrófagos sinusales de los ganglios linfáticos.

El córtex contiene agregados de linfocitos B dispuestos formando folículos primarios y secundarios. Los folículos primarios son primordiales sin centro claro germinal (anteriores al estímulo antigénico) y los folículos secundarios poseen claros centros germinales (tras el estímulo antigénico). Estos últimos contienen además células presentadoras de antígeno y algunos macrófagos, linfocitos T, y células NK, quienes junto a los macrófagos sinusales parecen jugar un papel en el desarrollo de la respuesta de las células B, como su adquisición de memoria; esta parece ser la función primordial de los centros germinales (Figura 2.19.).



Tejido linfoide asociado a mucosas (MALT)

Acúmulos dispersos de tejido linfoide no encapsulado se observan frecuentemente en diversos órganos, particularmente en áreas submucosas gastrointestinales, respiratorias y urogenitales. Los elementos linfoides se encuentran formando agregados difusos u organizados formando folículos con centro claro germinal (Figura 2.20).



En el tracto intestinal, se observan elementos linfoides difusos en la submucosa del órgano, y formando folículos linfoides con centro germinal en las denominadas placas de Peyer. El epitelio que reviste las placas de Peyer transporta el antígeno y en sentido inverso, la IgA secretora producida por las células plasmáticas muy abundantes en el epitelio (Figura 2.21.).



En el hombre, además se encuentra abundante tejido linfoide con centros germinales en las amígdalas faríngeas y también en paredes bronquiales y a lo largo del tracto urogenital.

Circulación linfocitaria

Una vez que los linfocitos B y T abandonan los órganos primarios, pasan al torrente circulatorio, a través del cual circulan por el organismo. A los tejidos llegan a través del torrente sanguíneo, siendo recogidas por los vasos periféricos del sistema linfático que las conduce a los distintos ganglios linfoideos, de donde pueden de nuevo volver a la sangre y a los diferentes tejidos o almacenarse en el bazo (Figura 2.22).



En la Tabla 2.8 se recoge la proporción de leucocitos en sangre.



De esta forma el contacto de los linfocitos con los antígenos se puede establecer en el organismo a nivel de los diferentes tejidos, sistema linfático, bazo y sangre, aunque es fundamentalmente a nivel de los ganglios y el bazo donde se puede desarrollar una respuesta inmune, ejerciendo una acción, bien local en ganglios y bazo, o bien general, dado que los elementos efectores (las inmunoglobulinas y linfocitos activados) pueden ser distribuidos por toda la economía a través del sistema circulatorio y linfático.

En la Figura 2.23. se representa un esquema de las circulaciones sanguínea y linfática con la distribución porcentual de los linfocitos en sangre, bazo y órganos linfáticos.




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BIBLIOGRAFIA

Nossal, G.J. Annual Review of Immunology, 1. P.F. 1997. Ed. Metzger.

Pearl JP, Parris J, Hale DA, Hoffmann SC, Bernstein WB, McCoy KL, Swanson SJ, Mannon RB, Roederer M, Kirk AD. Immunocompetent T-cells with a memory-like phenotype are the dominant cell type following antibody-mediated T-cell depletion. Am J Transplant. 2005; 5:465-74.

Jiang H, Chess L. An integrated view of suppressor T cell subsets in immunoregulation. J Clin Invest. 2004;114:1198-208.

Almeida AR, Rocha B, Freitas AA, Tanchot C. Homeostasis of T cell numbers: from thymus production to peripheral compartmentalization and the indexation of regulatory T cells. Semin Immunol. 2005;17:239-49.

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Fin del capitulo 2
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[Ge. Pe.]

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(Confieso que el estudio de las Inmunoglobulinas, no es, en absoluto, santo de mi devocion... pero en fin ... es una parte muy importante -y clásica- de la Inmunología)
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03 INMUNOGLOBULINAS
F. García-Cozar, E. Aguado y J. Peña

INTRODUCCION

A finales del siglo XIX, Von Behring observó que los sueros de animales que habían padecido difteria contenían sustancias que neutralizaban el efecto de la toxina diftérica. A estas sustancias, que se caracterizaban por ser termolábiles y no dializables, se les denominó anticuerpos, debido a su capacidad de reconcer a las toxinas bacterianas.

En 1937 Tiselius descubre la electroforesis y aplica este nuevo método al fraccionamiento de proteínas plasmáticas, identificando así los anticuerpos como las proteínas del suero que se desplazan más lentamente. Esta fracción recibió el nombre de g-globulina, quedando así asociados temporalmente, los conceptos de anticuerpo y de g-globulina, como equivalentes (Figura 3.1).



Posteriormente, se comprueba que no todos los anticuerpos migran electroforéticamente con las g-globulinas, sino que muchos de ellos lo hacen con las a y b globulinas. Esto se observó analizando los niveles de las distintas fracciones de globulinas antes y después de la inmunización de animales con un antígeno (Figura 3. 2).



Se concluye entonces, que no todos los anticuerpos son gammaglobulinas, por lo que Hebermans propone el término de inmunoglobulinas para designar a todas las sustancias con capacidad de anticuerpo. Hoy se conocen cinco tipos de inmunoglobulinas: IgM, IgA, IgG, IgD e IgE, cada una de ellas con ciertas características distintas (Tabla 3.1).

ESTRUCTURA DE LAS INMUNOGLOBULINAS

Las inmunoglobulinas son glicoproteínas que, según ya indicó Porter en 1959, están formadas por cadenas polipeptídicas agrupadas, dependiendo del tipo de inmunoglobulina, en una o varias unidades estructurales básicas.


Unidad estructural básica

Cada unidad está compuesta por cuatro cadenas polipeptídicas unidas entre sí por puentes disulfuro y otras uniones de tipo no covalente (Figura 3.3.).



Para su estudio se han empleado diferentes procedimientos. Por ejemplo, tras la rotura de los puentes disulfuro por sustancias de carácter reductor, como el mercaptoetanol, se individualizan las cuatro cadenas polipeptídicas y éstos atendiendo a su tamaño, son de dos tipos: de bajo peso molecular (aproximadadamente 22 KD) y de alto peso molecular (50-70 KD, dependiendo del tipo de Ig). Los polipéptidos de bajo peso molecular reciben el nombre de cadenas ligeras o cadenas L (Light) y las de alto peso molecular, cadenas pesadas o cadenas H (Heavy) (Tabla 3.2).



Dos cadenas ligeras y dos cadenas pesadas se agrupan de tal manera que existe una proximidad espacial entre los cuatro extremos amínicos de las cadenas ligeras y pesadas por una parte, y entre los dos extremos carboxílicos de las cadenas pesadas por otra.

Esta estructura básica de las inmunoglobulinas puede ser fraccionada mediante la utilización de enzimas (papaína, pepsina, etc.), como fue efectuado por Porter en 1959, obteniéndose diferentes tipos de fragmentos (Figura 3 4).



El tratamiento con papaína produce la ruptura específica de las cadenas H, en el espacio comprendido entre el puente disulfuro que las une entre sí y los que las unen a las cadenas ligeras.

Se obtienen tres fragmentos:

uno denominado Fc, que determina la actividad biológica, contiene el alotipo y determina la clase y subclase de cadena pesada y

dos denominados cada uno de ellos Fab, que contienen el idiotipo y es por donde la molécula se une al antígeno.


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Cadenas Ligeras.

Hay dos tipos de cadenas ligeras, estructuralmente diferentes, que se conocen como cadenas ligeras tipo kappa (k) y cadenas ligeras tipo lambda (l). La familia de genes que codifica para la cadena ligera k se localiza en el cromosoma 2 y los loci de los genes homólogos que codifican para la cadena l, en el cromosoma 22. En cada molécula de inmunoglobulina las dos cadenas ligeras son del mismo tipo, k o bien l, pero nunca existe una de cada tipo en la misma inmunoglobulina.

Las cadenas ligeras están formadas por unos 200 aminoácidos con la particularidad de que existen dos puentes disulfuro que unen grupos de unos cincuenta aminoácidos. Concretamente la IgG1 posee 214 aminoácidos y su estructura secundaria y terciaria están determinadas por dos puentes disulfuro intracatenarios que unen los aminoácidos 23 con el 88 y 134 con el 193, (Figura 3.5) .



A su vez, estas cadenas ligeras tienen otro puente disulfuro intercatenario, por el cual cada una de ellas se une a una cadena pesada para constituir la unidad básica de las inmunoglobulinas. Este puente se encuentra en el último aminoácido (214) de la parte carboxílica para el tipo k y en el penúltimo para el tipo l.

Cadenas pesadas.

Estas cadenas poseen unos cuatrocientos aminoácidos estableciéndose entre algunos de ellos puentes disulfuro (intracatenarios) que asocian unos 60 aminoácidos y que condicionan la estructura secundaria del polipéptido. Por ejemplo, las cadenas pesadas de la IgG1 poseen 440 aminoácidos y los puentes disulfuro unen el aminoácido 22 con el 96, el 144 con el 200, el 261 con el 321 y el 367 con el 425.

Estas dos cadenas pesadas están unidas la una a la otra por puentes disulfuro intercatenarios, ya indicados anteriormente, y que pueden ser de uno a cinco dependiendo del tipo de inmunoglobulina.

En estas cadenas pesadas, y a nivel de los puentes disulfuro intercatenarios, hay una zona de unos 15 aminoácidos, de gran flexibilidad debido a su estructura y constituye lo que se denomina zona bisagra por donde se deforma la molécula de inmunoglobulina cuando se produce la unión con el antígeno, facilitándose así su acoplamiento con éste. Los loci de los genes que codifican para la cadena pesada se localizan en el brazo largo del cromosoma 14.


Parte variable y constante de las cadenas ligeras y pesadas.

Estructuralmente, las cadenas ligeras poseen dos partes: una corresponde al extremo carboxílico que diferencia las cadenas ligeras en dos tipos k y l, y constituye la parte constante de las cadenas ligeras (CL). La otra corresponde al extremo amínico, que es muy variable y constituye la parte variable de las cadenas ligeras (VL) y corresponde a la zona de interacción con el antígeno. Las partes constante y variable son prácticamente de igual tamaño en las cadenas ligeras.

También las cadenas pesadas poseen una parte variable y otra constante. Aproximadamente el tercio del extremo amínico de estas cadenas se caracteriza por ser estructuralmente muy variable, por lo que se conoce como parte variable de las cadenas pesadas (VH). La estructura de este fragmento, al igual que en las cadenas ligeras, depende del tipo de antígeno que reconoce, dado que este extremo también participa en la unión de la inmunoglobulina con el antígeno. Por el contrario, aproximadamente los dos tercios del extremo carboxílico de todas las cadenas pesadas de un mismo tipo de inmunoglobulinas poseen una estructura idéntica. De ahí que esta parte de las cadenas pesadas se conozca como parte constante de las cadenas pesadas (CH).

Esta parte constante es diferente según la clase de inmunoglobulina que consideremos, determinando la existencia de cinco tipos de cadenas pesadas: g, a, m, d y e que definen a su vez las cinco clases de inmunoglobulinas: IgG, IgA, IgM, IgD e IgE respectivamente. (Figura 3. 6).

Características de los distintos tipos de inmunoglobulinas

Debido a esta distinta estructura, las cadenas pesadas van a presentar distintas propiedades biológicas, tales como la capacidad de unirse entre sí, fijar complemento, fijar la pieza de secreción y unirse a macrófagos, neutrófilos y células NK.

En la tabla 3.1



se recogen las principales tipos de inmunoglobulinas y en la tabla 3.3 las principales propiedades de las mismas.



Hemos de considerar que incluso entre moléculas de una misma clase existen, según a la subclase a la que pertenezcan, ciertas diferencias cómo se observa en la Tabla 3.4.

Isotipos

Si inmunizamos un animal de una especie con inmunoglobulinas procedentes de una especie distinta, la mayoría de los anticuerpos generados (antisuero heterólogo) irán dirigidos contra la región constante de la inmunoglobulina que hayamos inyectado, permitiendo definir lo que llamamos el isotipo de una inmunoglobulina determinada.

Los genes que codifican para las distintas variantes isotipicas están presentes en todos los individuos sanos, es decir, todos los individuos sanos poseen los genes g1, g2, g3, g4, m, a1, a2, d, e, k y l; que codifican respectivamente para las regiones constantes G1, G2, G3, G4, M, A1, A2, D y E de las cadenas pesadas y para las regiones kappa y lambda de las cadenas ligeras.

Existen cinco isotipos de cadena pesada (M, G, A, D y E) y dos de cadena ligera (k y l).

Así diremos que el isotipo de una determinada inmunoglobulina es G1 o que esa inmunoglobulina es de la clase G y subclase 1, que a su vez puede tener unas cadenas ligeras del isotipo kappa o lambda


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Dominios moleculares en las cadenas ligeras y pesadas.

Tanto las cadenas pesadas como las ligeras poseen grupos de aminoácidos unidos por puentes disulfuro intracatenarios. Estos segmentos repetidos en las cadenas L y H se conocen como dominios. Los dominios de la parte constante de las cadenas pesadas presentan una gran homología secuencial no sólo entre ellos, sino también con la región constante de la cadena L. De forma similar, los únicos segmentos variables en las cadenas L y H presentan cierta homología entre ellos y en menor grado a los de la región constante.

La cadena L tiene dos dominios, uno corresponde a la región variable (VL) y otro a la constante (CL). La cadena H tiene un dominio en la región variable (VH) y tres o cuatro en la constante dependiendo de la clase de inmunoglobulina que consideremos (tres en la IgG, IgA e IgD y cuatro en las IgM e IgE). Estos dominios de la región C se denominan CH1, CH2, CH3 y CH4 cuando aparece este último (Figura 3. 7).



Los dominios V son los responsables de la unión con el antígeno y los dominios C, con excepción del CH1, constituyen el fragmento Fc que, como ya se ha indicado, determina las propiedades biológicas de las inmunoglobulinas. Concretamente es por el dominio CH2 por donde se produce la unión a las proteínas del complemento y se establece el enlace con la cadena glicosilada que completa la molécula glicoproteica de las inmunoglobulinas. Es entre los dominios CH1 y CH2 donde se establece la zona bisagra.

Regiones hipervariables

Las zonas variables, tanto de la cadena L como H, poseen a su vez unas regiones en donde se concentra fundamentalmente la variabilidad. Son tres pequeños segmentos que constituyen las denominadas regiones o segmentos hipervariables o región determinante de complementariedad CDR (Complementarity Determining Region), pues determinan la forma del centro activo que permite el reconocimiento y unión al antígeno. Cada una de estas regiones hipervariables se componen de 17 a 20 aminoácidos y cambios en muy pocos aminoácidos de estas zonas suponen una enorme diversidad de posibilidades de unión al antígeno sin variar el resto de la molécula (Figura 3. 8.).



El resto de la parte variable es relativamente constante, de modo que sustituciones en los residuos que la constituyen, no afectan la especificidad de combinación; constituye un “sostén de trabajo” pues su misión es presentar adecuadamente en el espacio las regiones hipervariables al antígeno, por lo que los residuos que componen esta zona se denominan residuos FW (Framework).

Moléculas adicionales a la unidad estructural básica.

En las inmunoglobulinas aparecen, además de las cuatro cadenas polipeptídicas básicas, un componente glucídico (que representa el 2-14 % del peso total de la molécula) y en algunas clases de inmunoglobulinas, glicoproteínas adicionales conocidas como cadena J y pieza de secreción (Figura 3. 9.)



La cadena J es una glicoproteína con un 12 % de azúcares y un peso molecular de 15 kD que une, mediante puentes disulfuro, extremos Fc en la IgA e IgM. La pieza de secreción es una glicoproteína de 58 kD de peso molecular que sintetizan las células epiteliales de las mucosas y glándulas exocrinas.
Estructura espacial de las inmunoglobulinas.

Una vez conocida la secuencia primaria de aminoácidos en las cadenas peptídicas de las inmunoglobulinas, la deducción de su estructura espacial permitió entender la forma en que millones de diferentes sitios de unión al antígeno son construidos sobre una estructura común.

Las inmunoglobulinas pueden estar constituidas por unidades básicas simples, como es el caso de la IgG, IgD e IgE; en forma de dímeros (dos unidades básicas unidas), como es el caso de la IgA, o incluso por hasta cinco estructuras básicas unidas por sus extremos Fc como es el caso de la IgM. Esto se debe a la cualidad que tienen las cadenas m y a de unirse entre sí. Esta unión se realiza a través de la cadena J y mediante puentes disulfuro (Figura 3.10).



Las cadenas pesadas y ligeras están plegadas sobre si mismo, tal como se ha visto mediante análisis cristalográfico (Figura 3.11.).



Cada uno de los dominios de las cadenas está constituido a modo de “cilindros” en los que se encuentran plegados en forma de sandwich dos grupos de cadenas proteicas, una con tres cadenas polipeptídicas y la otra con cuatro, que presentan estructuras secundarias es de hoja plegada b. Estas dos capas proteicas están alineadas paralelamente rodeando un espacio interior en el que predomina la presencia de aminoácidos hidrófobos (Figura 3.12.).



La unión de esas dos capas se efectúa por puentes disulfuro. En las zonas constantes, las capas de cuatro segmentos están en el exterior de la molécula y las de tres en el interior, mientras que en las variables es al contrario; por lo demás, el modelo global de plegado guarda gran semejanza entre los dominios variables y constantes. Sin embargo, las regiones hipervariables constituyen tres bucles adicionales que no se someten al plegamiento del resto del dominio.


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