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Capitulos de Inmunología - Apuntes -


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#81 Ge. Pe.

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José Peña Martínez (Coordinador)

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CAPITULO 07 RECEPTOR DE CELULAS T

L. M. Allende, A. Corell A. Pacheco,, J. R. Regueiro y A. Arnaiz-Villena

Estructura Genética Función Inmunopatología


INTRODUCCIÓN

Como se ha indicado en capítulos anteriores, los linfocitos T, presentan un mecanismo de reconocimiento antigénico distinto de los linfocitos B. En el caso de los linfocitos T, el antígeno endógeno o exógeno es primero degradado y procesado en el interior de las células presentadoras de antígeno (APC). Posteriormente, sus determinantes antigénicos procesados son expuestos en la superficie de la APC, en el seno de una molécula del Complejo Principal de Histocompatibilidad (MHC de clase I o de clase II). El linfocito T, a través de su receptor clonotípico, únicamente reconoce al antígeno cuando éste se encuentra presente en la membrana de la célula presentadora de antígeno.

Asociados a las dos cadenas polipeptídicas polimórficas (alfa y beta o gamma y delta) que constituyen las dos variantes del TCR, se encuentra un grupo de moléculas monomórficas de membrana llamado colectivamente CD3, formando así el complejo TCR/CD3 (Figura 7.1).

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Cuando tiene lugar el reconocimiento antigénico entre el TCR y la molécula MHC que porta el antígeno, se desencadena una cascada de reacciones bioquímicas en el citoplasma de la célula T, dando así lugar al proceso de activación.


ESTRUCTURA DEL COMPLEJO TCR/CD3

Mediante la utilización de híbridos se determinó que el reconocimiento del antígeno y de la molécula MHC se lleva a cabo simultáneamente por un mismo TCR/CD3 auque cada una de las moléculas que lo componen tienen diferentes funciones.

Componentes del complejo TCR/CD3

El complejo TCR/CD3 consta de dos partes bien diferenciadas, tanto estructural como funcionalmente (Figura 7.2)..

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TCR. Heterodímero con dos subunidades protéicas, denominadas alfa y beta, unidas covalentemente por puentes disulfuro. Es la porción específica del receptor, por lo tanto polimórfica, y en ella se dá la variación clonotípica que va a permitir el reconocimiento de los más de 108 antígenos diferentes. Existe una variante del TCR que se encuentra en unas pocas células T, y está formada por cadenas gamma y delta en lugar de las cadenas alfa y beta. Este heterodímero no se asocia covalentemente, y su función aún no está claramente determinada

CD3. Es la porción invariante del complejo y está formado por al menos 3 monómeros unidos no covalentemente, denominados gamma, delta y epsilon. El complejo CD3 fue descubierto por anticuerpos monoclonales, OKT3 y Leu4, y sus secuencias nucleotídicas se averiguaron alfa partir del análisis de cDNA. Es el encargado de transmitir la señal del reconocimiento antigénico al interior celular. Al complejo CD3 se le asocia un gran homodímero intracitoplasmatico zz.

Todos los componentes del receptor de la célula T son proteínas de membrana, y están formadas por una secuencia, dominio N-terminal extracelular, dominio transmembrana y dominio citoplásmico C-terminal.

Estructura bioquímica del receptor clonotípico (TCR)

Cadena TCR-alfa.

Es una cadena glicosilada ácida que esta divida en los siguientes dominios (Figuras 7.3; Figura 7.4 y Tabla 7.1)..

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Un péptido líder.

Un dominio extracelular, constituido por una región variable parecida a la de las inmunoglobulinas y con 2 cisteínas implicadas en los puentes disulfuro; una región de unión y una región constante que también contiene 2 cisteínas implicadas en puentes disulfuro intracatenarios

Un dominio transmembranal, donde es particularmente significativo la presencia de dos cargas de aminoácidos básicos implicados, probablemente, en el puente de unión de tipo salino con las cadenas del complejo CD3

Un dominio intracelular de tan sólo 5 aminoácidos.

Cadena TCR-beta.

Es una cadena glicosilada con estructura similar a la ya mencionada TCR-alfa. Consta de un péptido leader y tres dominios diferentes (Figura 7.3; Figura 7.4 y Tabla 7.1).

Extracelular, con una región variable, una de unión y otra constante que posee 4 cisteínas

Transmembranal, región hidrofóbica con un residuo básico de Lisina para crear un puente salino con las unidades de CD3.

Intracelular, formada también por sólo 5 aminoácidos.

Es conocido como la estructura de las cadenas alfa y beta guardan una cierta homología secuencial con los dominios de las inmunoglobulinas.
Estructura bioquímica del complejo CD3

Cadena CD3-delta.

CD3-delta es una glicoproteína constituida por tres dominios bien diferenciados: a) dominio extracelular, que lleva dos oligosacáridos unidos; b) un dominio transmembranal, y c) un dominio intracitoplasmático (Tabla 7.1 y figura 7. 5).

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Cadena CD3-epsilon.

Es una proteína no glicosilada. Está constituída por tres dominios: a) extracelular, comprendiendo los residuos 1 al 107; b) transmembranal, de marcado caracter hidrofóbico, que comprende los resíduos 105 a 130. Al igual que ocurre en el caso del CD3-delta, aparece un aspártico en posición 115, intuyéndose que está implicado en una función parecida y c) intracelular, constituido por dos porciones cláramente diferenciadas.

Cadena CD3-gamma

Es también una glicoproteína de estructura similar a las anteriores y su función se cree que es fundamentalmente estructural y/o de interacción con otros correceptores (CD2, CD4, CD8, etc.).
Cadena CD3-zeta.

Tiene una estructura distinta de los otros péptidos del complejo CD3, ya que su dominio extracelular es de mucho menor tamaño que el extracelular. Es de gran interés señalar las 6 tirosinas en el dominio intracelular, que se fosforilan cuando el receptor de la célula T se activa. El segmento transmembrana de la cadena z tiene una gran homología con la subunidad g del receptor Fc de la IgE, y es requerido tanto para su expresión como para la transducción de señal (figura 7.6).

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La subunidad zeta se encuentra asociada al TCR en forma de homodímero zz, o, con menor frecuencia, como heterodímero unido a otra proteína, llamada h que proviene del mismo gen que zeta por splicing alternativo.

Dentro del dominio citoplasmático de todas las cadenas que forman el CD3 (g,d,e y en la cadena z) existen unas regiones denominadas ITAM (Immunoreceptor Tyrosine-based Activating Motif) que son ricas en tirosinas y susceptibles de ser fosforiladas en el proceso de transducción de señales de activación hacia el interior celular.

Estructura del receptor TCR-gamma-delta/CD3

Este tipo de receptor se expresa en una población minoritaria de linfocitos T periféricos que carecen de las moléculas de superficie CD4 y CD8 (también se encuentran en una pequeña proporción de timocitos, en linfocitos de epitelio intestinal y en algunas células dendríticas epidérmicas). La función de este tipo celular no está bien caracterizada, aunque se cree que juegan un importante papel en las enfermedades autoinmunes (se aprecia un aumento del número de este subtipo celular en sangre periférica).

Síntesis y proceso de acoplamiento del complejo TCR/CD3.

Las cadenas peptídicas son sintetizadas en poliribosomas asociados a membrana, y la formación del complejo TCR/CD3 se produce mientras estas moléculas aún residen en el retículo endoplásmico. Las primeras estructuras que se detectan durante este proceso de biosíntesis son CD3. Posteriormente se unen las cadenas alfa y beta. (se ha comprobado que mutantes que carecen de las subunidades alfa y beta no son capaces de expresar el complejo TCR/CD3 en la superficie celular). Por último se produce la unión de la subunidad zeta y la glicosilación en el extremo N terminal de las cadenas alfa y beta del TCR y gamma y d del complejo CD3 (Figura 7.7).

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Con estos dos últimos procesos, el receptor está listo para abandonar el retículo endoplásmico y comenzar el mecanismo de exportación, a través del Golgi, a la superficie celular. La maquinaria enzimática que se encuentra en el interior del complejo de Golgi realiza un procesamiento, tanto de las subunidades protéicas como de las cadenas glucídicas unidas a éstas. Este proceso es necesario para que el receptor sea completamente funcional cuando llegue a la membrana celular.
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Publicado el 05 agosto 2007 - 05:07

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Continuamos Cap 07 Un mecanismo muy preciso y complejo, es una bella parte de la Inmunologia


Estequiometría del complejo TCR/CD3

Aunque se conocen los componentes del complejo TCR/CD3, no se ha determinado aún con precisión en qué proporción se asocian para constituir un complejo funcional. Según la hipótesis mas extendida, habría receptores formados por las moléculas abTcRdgeeCD3zz, , pero también podrían existir los receptores con otras isoformas (Figura 7.8 ). En todos los casos, habría dos sitios de unión al antígeno por complejo, como ocurre con las inmunoglobulinas.

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GENETICA DEL RECEPTOR

Al igual que ocurre en las inmunoglobulinas, los genes que codifican las cadenas alfa y beta del TCR están formadas a partir de la unión de elementos génicos separados. El reordenamiento génico, tanto de las inmunoglobulinas como del TCR, es dependiente de la presencia de secuencias de DNA específicas adyacentes a los segmentos génicos de reordenamiento. Mediante este proceso se genera una enorme diversidad de receptores.

El gen TCR-alfa

La organización génica de la cadena a se puede dividir en cuatro regiones: (en sentido 3'-5') (Figura 7.9 )


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Una región constante, que se reparte en cuatro exones, y que codifica para la región constante de la cadena (C-alfa)

Una serie de segmentos de unión (J)

Segmentos que codifican para las secuencias variables de la cadena V-alfa

Entre los segmentos génicos V-alfa y J-alfa se encuentran los genes V(D)J del TCR-delta
El gen TCR-beta

Hay dos genes constantes, usados de forma intercambiable en todos los tipos de células T, denominados C-beta1 y C-beta2, repartidos en cuatro exones que codifican el dominio constante y una porción del péptido de unión, región bisagra y la cisteína de unión entre las cadenas alfa y beta, el dominio transmembrana y la fracción citoplasmática, respectivamente (figura 7.9 ).

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Genes del receptor gamma/delta-TCR

La organización genética de los loci del gamma-TCR, localizado en el cromosoma 7, está constituída por una serie de 14 genes variables, seguido de dos segmentos diferentes de genes J-C. La diversidad de combinaciones generadas es muy limitada. Además, una de las regiones constantes es defectiva y podría eliminar uno de los genes V-gamma, no pudiendo participar como molécula funcional (una característica de la región constante es que en el 2º exón se ha perdido el residuo de cisteína, implicado en la formación del puente disulfuro intercatenario).

Estructura genética del complejo CD3

Los genes que codifican para CD3gamma y CD3delta se encuentran muy próximos en las especies analizadas. En humanos, ambos genes están localizados en el brazo largo del cromosoma 11 y están separados por 1,5 Kb, aproximadamente. El gen CD3delta está constituído por cinco exones . El gen CD3-gamma tiene 7 exones. Las uniones exón-intrón están localizadas en posiciones homólogas en los dos genes, con la excepción de que el gen CD3-gamma contiene los dos exones adicionales. Una característica del gen CD3d es el alto nivel de conservación de la secuencia de nucleótidos situada 1000 bases por delante del codón de iniciación.

El gen CD3-epsilon está constituído por 9 exones, dos de los cuales son inusualmente pequeños. Las características más importantes de estos genes son: a) mediante el estudio comparado de secuencias se ha podido confirmar la relación de estos genes con la superfamilia de las inmunoglobulinas; b) la expresión de los genes CD3 parece estar coordinada y regulada por factores reguladores superpuestos (se ha demostrado mediante la utilización de mutantes, los cuales expresaban las cadenas alfa y beta, pero carecían de todo el complejo CD3) y c) estos genes son transcritos sin promotores TATA, secuencia característica de eucariotas.

Reordenamiento de los genes del receptor clonotípico

Las secuencias adyacentes a la zona 5' de los segmentos J tienen, en homología a las inmunoglobulinas, determinadas secuencias, formadas por un heptámero y un nonámero, y espaciadores muy conservativas implicados, como señal de reconocimiento, en el reordenamiento somático. Las regiones D también están rodeadas de estas señales de reconocimiento. Gracias a la existencia de regiones espaciadoras en D y J, es posible la asociación D-V ó J-V.

El mecanismo de reordenamiento sigue tres etapas:(Figura 7.10)


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Formación de loops por secuencias complementarias, lo que origina la recombinación de los genes D y J.

El gen V sigue un mecanismo análogo, constituyéndose segmentos funcionales V-D-J. La región V podría asociarse tanto con genes de la región D como con la región J (esto no ocurre en la cadena pesada de las inmunoglobulinas, donde la región V sólo puede hacerlo con la región D).

Por último, se produce el agrupamiento de un gen L (secuencia líder) y la región constante, dando lugar al DNA reordenado y completo que habría así creado una especificidad al azar.

Generación de la diversidad en los genes del receptor

Hay una serie de factores que intervienen en la generación de la diversidad: a) la unión aleatoria de los múltiples segmentos de los genes de la línea germinal; b) la diversidad de unión que resulta de una fusión imprecisa entre los distintos segmentos genéticos, provocando delecciones y adiciones de nucleótidos, dando así origen a una diferencia en el número de aminoácidos; c) la asociación al azar de las subunidades peptídicas que constituyen el receptor (habría 5.000 tipos distintos de cadenas a y más de 500 de cadenas b, que pueden potencialmente formar 2.5 millones de combinaciones TCR V(D) J) y d) la multiplicidad de los genes variables V.

En contraste con las inmunoglobulinas, los genes de TCR no parecen diversificarse mediante mutaciones somáticas de los genes reordenados, posiblemente debido a la necesidad de reconocimiento de la molécula MHC.


FUNCION DEL RECEPTOR CLONOTIPICO

Las funciones del receptor clonotípico de la célula T son, durante el desarrollo en el timo del linaje T, participar en la selección positiva y negativa, y en la periferia el reconocimiento de antígenos exógenos.

Estos fenómenos desembocan en la activación celular, durante la cual se inducen diversos programas funcionales en los linfocitos T: síntesis de factores de crecimiento y de maduración llamados linfocinas, síntesis de perforinas, selección clonal, proliferación celular, etc.


En el reconocimiento antigénico, además del receptor clonotípico juegan un papel fundamental otras moléculas de superficie (entre ellas se encuentran CD4, CD8, CD2, CD45) (ver capitulo sobre activación de linfocitos T). La participación del TCR en la activación de los linfocitos T, será estudiada en el capitulo de activación de linfocitos T, mientras que seguidamente se tratará brevemente la participación de este receptor en el proceso de selección tímica.

Selección intratímica de los linfocitos T

El desarrollo de las células T en el timo, tal como se vio en el capítulo 2, está controlado por el TCR de los timocitos en dos estadios distintos (figura 7.11). Primero, un homodímero TCR-beta asociado al complejo CD3 controla la expansión de los timocitos inmaduros, media la exclusión alélica del locus TCR-alfa, inicia la expresión génica simultanea de CD4 y CD8, e induce la transcripción del locus TCR alfa.

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En un segundo estadio, una vez que las células tienen el receptor formado por el heterodímero alfa/beta, la especificidad del TCR intervine controlando el proceso de maduración de los timoncitos de dos formas:

seleccionando estas celulas para la maduración cuando reconocen las moléculas MHC de clase I y II de las células del epitelio cortical del timo (selección positiva) o

entre las seleccionadas positivamente, entran en una muerte celular programada (apoptosis) cuando sus receptores se unen con alta afinidad a un complejo MHC-péptido endógeno (selección negativa).


En la figura 7.12 se esquematiza el proceso de selección positiva y selección negativa y en la figura 7.13 la composición celular del timo y principales fases de la selección de timocitos.

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Selección positiva de los linfocitos T.



En la selección positiva los timocitos se unen mediante su TCR con baja afinidad a las moléculas HLA clase I y II de las células epiteliales del timo en cuyo caso sobreviven mientras que aquellos timocitos que no participan en este tipo de unión mueren por apoptosis.

En definitiva estos linfocitos que se seleccionan positivamente son rescatados de su muerte por apoptosis. En este proceso participan también los péptidos propios presentados por las moléculas de histocompatibilidad también propias de cada individuo.

En este proceso también participan los receptores CD4 y CD8 de estos timocitos que como sabemos son doblemente positivos (CD4+ y CD8+). Incluso experimentos bloqueando con anticuerpos monoclonales tanto los receptores CD4 como CD8 han demostrado que la participación de uno u otro de estos receptores hace que los timocitos deriven hacia linfocitos T citotóxicos o linfocitos T colaboradores, según que participe el receptor CD8 o CD4 respectivamente. Este tipo de selección se efectúa principalmente en el cortex del timo.



Selección negativa de los linfocitos T.

Este tipo de selección conduce a la muerte por apoptosis de aquellos timocitos que reconocen con gran avidez mediante su TCR a las moléculas de histocompatibilidad I o II presentes en células dendríticas del timo.

En este caso esta demostrado que los péptidos propios presentados por las moléculas HLA son de gran importancia. Este tipo de selección es especialmente importante eliminando aquellos clonos celulares que al reconocer lo propio (HLA más péptidos propios) pueden tener capacidad autoreactiva una vez han madurado. Precisamente al eliminar estas células se evita esto y la posibilidad de desarrollo de enfermedades autoinmunes en el futuro. Es de destacar, como veremos en el capitulo de activación de linfocitos T, que cuando este tipo de unión de alta afinidad se produce en células maduras, en lugar de muerte por apoptois, se produce una activación linfocitaria. Este tipo de selección se efectúa principalmente en la médula del timo.


En conclusión con estos dos procesos se garantiza:

la supervivencia selectiva de los linfocitos T capaces de reconocer péptidos sobre las moléculas MHC del individuo en el que tendrán que trabajar (selección positiva)

la eliminación de los linfocitos T autorreactivos (selección negativa)

Una vez producida la selección positiva y negativa, las células supervivientes (menos del 2% del total) dejan de expresar uno de los dos correceptores (CD4 o CD8), dando lugar a células CD4+CD8- TCRalfa-beta o CD4-CD8+ TCRalfa-beta maduras (la regulación de la mutua exclusión de los genes CD4 y CD8 no está aún esclarecida)
.

Reconocimiento del antígeno por el receptor de la célula T

Una vez en la periferia, el linfocito T tiene la capacidad de migrar a través del cuerpo, adheriéndose tanto funcional como no funcionalmente a distintos tipos celulares, sobre los que reconoce antígenos exógenos. Por otro lado, una célula presentadora de antígeno que ha procesado una proteína antigénica determinada expresará en su superficie celular un largo número de diferentes complejos MHC/antígeno. Los péptidos que son reconocidos por las células T deben tener una estructura secundaria en a-hélice. Se ha visto que todos los péptidos antigénicos son anfipáticos, con una cara hidrofílica y otra hidrofóbica, pudiendo interaccionar una de las caras con el complejo TCR/CD3 y la otra con la molécula de MHC, respectivamente (Figura 7.14).

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Por esta razón, el reconocimiento de la asociación MHC/péptido antigénico es un proceso dinámico que incluye un primer paso de complejas interacciones célula-célula, antes de que se produzca un contacto productivo que dé lugar a la activación celular.

Reconocimiento de superantígenos

Se denominan superantígenos a aquellos antígenos capaces de reaccionar con distintas moléculas MHC de clase II y TCR de un mismo individuo. Pueden ser exógenos (como las toxinas de ciertos estafilococos), si provienen del exterior, o endógenos (como el retrovirus MMTV), si se reproducen en la línea germinal (Figura 7.15).

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El reconocimiento del superantígeno se distingue del reconocimiento del péptido antigénico convencional por tres características fundamentales: la especificidad de la célula T a los superantígenos está determinada por la región variable de la cadena beta, siendo independiente de otros componentes del receptor de la célula T; el superantígeno tiene dos sitios de unión, uno para la molécula MHC de clase II, fuera de la hendidura de reconocimiento peptídico, y otro para el TCR, situado en la región Vb fuera del sitio clásico de unión al complejo MHC-antígeno (esta característica hace posible que un mismo superantígeno pueda interaccionar con distintas células del repertorio T). Como consecuencia del reconocimiento de superantígenos exógenos en periferia, se produce la activación celular y fuerte expansión de las células T implicadas en el reconocimiento.

ENFERMEDADES ASOCIADAS Al COMPLEJO TCR/CD3.

Alteraciones de diferente índole del TCR/CD3 pueden dar lugar a enfermedades a veces de difícil diagnóstico.

Receptor clonotípico: oligoclonalidad y enfermedad

Los linfocitos T constituyen, en condiciones normales, una población policlonal en la que están representados, en proporciones equivalentes, todas las regiones V de las cadenas TCR-alfa y TCR-beta. Sin embargo, diferencias en la configuración de los genes del receptor clonotípico o en la selección intratímica pueden afectar al repertorio de linfocitos T, existiendo una reducción de determinados clones y un aumento de los niveles de otros. Estas alteraciones pueden detectarse analizando la expresión de las regiones V de las cadenas alfa y beta de estas células, y se ha demostrado que se asocian a ciertas enfermedades autoinmunes como la artritis experimental inducida por colágeno.

Complejo CD3 y transducción de la señal

Se ha descrito diversas enfermedades causadas por deficiencias que afectan de forma selectiva a una o varias moléculas del complejo TCR/CD3 (defectos estructurales), o bien por un defecto en la transmisión de la señal de activación al interior celular (deficiencias funcionales, ya sean primarios o secundarios).

Estas deficiencias producen alteraciones en el sistema inmune: disminución del número de linfocitos, inhibición de la proliferación celular, reducción de la síntesis de citocinas, etc. Las consecuencias clínicas que se derivan de estos defectos son variadas y más o menos graves; sobre todo existen infecciones recurrentes y, a veces, enfermedades autoinmunes.

Defectos estructurales

Hasta el momento se han descrito, en humanos, tres deficiencias que afectan al complejo CD3 o proteínas asociadas a él: CD3-gamma, CD3-epsilon y la PTK Zap-70. En los enfermos con déficit de las cadenas CD3-gamma, CD3epsilon hay una disminución del número de moléculas de membrana del complejo TCR/CD3, el 50% para la deficiencia de CD3-gamma y un 90% para el CD3-epsilon; este dato sugiere que la cadena e es más importante para la conformación del complejo, y que, como comentamos anteriormente, existirían isoformas del complejo donde las cadenas CD3-gamma y epsilon, que pueden ser alternativas, y suficientes para que CD3 se transporte a la membrana.

Defecto secundarios del reconocimiento a través del TCR/CD3.

Algunos virus pueden producir efectos patogénicos directos en el sistema inmune por interferir en la transducción de señales por el TCR/CD3. Se ha demostrado que algunos virus infectan células T humanas: virus de inmunodeficiencia humana (HIV), citomegalovirus (CMV), herpesvirus humano tipo 6 (HHV-6), measles virus y otros. También se sabe que algunos tumores inducen inmunodeficiencias secundarias de los linfocitos T, probablemente, entre otros factores alteraciones estructurales en el complejo CD3.


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BIBLIOGRAFIA

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08 Moléculas de adherencia

F. Sánchez Madrid y R. González-Amaro



Selectinas Integrinas Superfamilia Igs Inflamación Tráfico linfocitario

Introducción.


La adhesión intercelular y la de células con componentes de la matriz extracelular son fenómenos que tienen un papel clave en la organización general de los seres vivos multicelulares. La embriogénesis, la remodelación de tejidos, la cicatrización y la migración de células depende de moléculas que se expresan en la membrana celular y que permiten la adhesión reversible y selectiva de los diversos elementos celulares entre sí y de éstos con los componentes de la matriz extracelular. Así, la integridad y organización general de los diversos tejidos y órganos de un individuo dependen de la adecuada interacción entre los elementos que los componen. A las moléculas que participan en estas funciones de interacción se les conoce como moléculas de adhesión celular. En la figura 8.1 se muestra una imagen de linfocitos adheridos a endotelio vascular.

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Las moléculas de adhesión celular tienen un papel muy importante en la fisiología de las células inmunes: linfocitos, monocitos/macrófagos y granulocitos. Asimismo, estas moléculas son las responsables de la interacción que se establece entre las células del torrente sanguíneo y las células endoteliales y por lo tanto ejercen un papel clave tanto en fenómenos normales (por ejemplo el tráfico de células linfoides y la hemostasia), como patológicos (por ejemplo inflamación, trombosis, metástasis de células tumorales). Una función de las moléculas de adhesión celular que es de gran importancia en el sistema inmune es la de permitir la interacción entre leucocitos, fenómeno indispensable en la generación de la respuesta inmune; asimismo, los fenómenos de citotoxicidad y de migración de leucocitos hacia sitios de inflamación dependen de interacciones celulares mediadas por moléculas de adhesión celular.

Las moléculas de adhesión celular son múltiples y se han clasificado en diversos grupos de acuerdo a semejanzas estructurales y funcionales. Estos grupos son denominados familias o superfamilias, dependiendo de cuán estrecha sea la similitud entre los diversos miembros de un grupo en particular. La mayor parte de las moléculas de adhesión celular se han incluido en las siguientes familias y superfamilias:

‑ Familia de las selectinas

‑ Familia de las integrinas

‑ Superfamilia de las inmunoglobulinas

‑ Mucinas

‑ Cadherinas

‑ Otros receptores de adhesión.


En el presente capítulo se expondrán las principales características de los receptores de adhesión que están involucrados en el fenómeno de migración leucocitaria. Las moléculas de la superfamilia de las inmunoglobulinas o de otras familias que no participan en fenómenos de migración leucocitaria son descritos en otros capítulos.

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Capitulos dificles, pero con cuidado se entienden...

Continuacion Cap 08
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Moléculas de adhesión celular.

Selectinas

Las selectinas son receptores de adhesión que se caracterizan por poseer una estructura muy conservada, la cual incluye a un dominio tipo lectina, un dominio tipo factor de crecimiento epidérmico, dos o más dominios tipo proteína reguladora del complemento, una región transmembranal y una región intracitoplásmica corta en el extremo carboxilo terminal (Figura 8.2).

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Se han identificado a tres miembros de esta familia, los cuales corresponden a los antígenos de diferenciación leucocitaria CD62L (L-selectina), CD62P (P-selectina) y CD62E (E-selectina); estas tres moléculas reconocen y se unen, a través de su dominio tipo lectina, a diversos oligosacáridos, los cuales están usualmente conjugados con proteínas transmembranales. Los carbohidratos que parecen interaccionar más fuertemente con las selectinas corresponden a las formas sializadas y fucosiladas del tetrasacárido Lewis x (sLex) y su isómero, Lewis a (sLea) (Figura 8.3).

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Según se describe posteriormente, las moléculas que interaccionan con las selectinas poseen, en mayor o menor grado, este tipo de carbohidratos (Tabla 8.1.)

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La selectina L (CD62L) se expresa constitutivamente en la membrana de granulocitos, monocitos y la mayoría de los linfocitos de sangre venosa periférica; al activarse estas células, la mayor parte de la selectina L es eliminada de la membrana mediante un mecanismo enzimático, el cual genera una forma soluble de la molécula, que es liberada al medio extracelular. La selectina P (CD62P) se expresa constitutivamente pero es almacenada en gránulos intracitoplásmicos de plaquetas y células endoteliales; al activarse estas células la selectina P es translocada a la membrana plasmática, permitiendo la interacción con sus ligandos. Por último, la selectina E (CD62E) no se expresa de novo en células endoteliales, como consecuencia de la inducción de la expresión del gen correspondiente durante la activación celular; esta inducción es generalmente consecuencia del efecto de lipopolisacáridos bacterianos o de citocinas tales como interleucina‑1 o factor de necrosis tumoral‑alfa.

Mucinas como ligandos de las selectinas

Hasta el momento se han identificado con precisión a cuatro moléculas que interaccionan de forma específica con las diferentes selectinas, GlyCAM‑1 (Glycosylated‑dependent Cell Adhesion Molecule‑1), CD34, MadCAM‑1 (Mucosal addressin Cell Adhesion molecule‑1) y PSGL‑1 (P Selectin Glycoprotein Ligand-1). Estas moléculas pueden ser incluídas dentro de la familia de las mucinas ya que poseen una estructura extendida y están ricamente glicosiladas en residuos de serina y treonina (sitios de O‑glicosilación). GlyCAM‑1 se expresa preferencialmente en las células endoteliales cuboidales de las vénulas (HEV o High Endothelial Venules) de los ganglios linfáticos; esta molécula no posee una región transmembranal propiamente dicha y es posible que una proporción significativa de la misma sea secretada al medio extracelular. La molécula CD34 es un antígeno de diferenciación leucocitaria que se detecta en células hematopoyéticas inmaduras y células endoteliales; a diferencia de GlyCAM‑1, la expresión de CD34 en endotelios no es restringida y se detecta tanto en células endoteliales planas como en cuboidales de diversos órganos y tejidos. Sin embargo, la función de CD34 como ligando de la selectina L depende de su adecuada glicosilación y sulfatación.

La molécula MadCAM‑1 posee una región tipo mucina y tres dominios tipo inmunoglobulina, por lo que puede ser incluída también en la superfamilia de las Ig. MadCAM‑1 se expresa en el endotelio cuboidal de los vasos sanguíneos de las placas de Peyer del intestino delgado y una variante de la misma (la cual es detectada con un anticuerpo denominado MECA 70) se detecta en las células endoteliales de los ganglios linfáticos mesentéricos. GlyCAM‑1, CD34 y MadCAM‑1 interaccionan en forma específica con la selectina L; como se expondrá posteriormente, MadCAM‑1 interacciona también con la integrina alfa-4/beta-7. La molécula PSGL‑1 se detecta principalmente en granulocitos y otras células mieloides; este receptor de adhesión corresponde a una molécula transmembranal homodimérica que parece interaccionar con gran afinidad con la selectina P.

Se han identificado otros ligandos de selectinas. La molécula CLA (Cutaneous Lymphocyte Antigen) se expresa en una subpoblación de linfocitos y posee carbohidratos semejantes a la forma sializada de Lex, los cuales conforman un determinante antigénico que es detectado con el anticuerpo denominado HECA‑452; esta molécula interacciona con la selectina E y se detecta en forma preferencial en algunos linfocitos T de memoria. Además, recientemente se ha identificado una proteína (ESL-1, E-selectin ligand) en células mieloides con homología al factor de crecimiento de fibroblastos que actúa como un ligando adicional para la selectina-E. El posible papel de otras moléculas que parecen interaccionar con selectinas (por ejemplo. fragmentos de heparina o algunos glicoesfingolípidos) en la migración de leucocitos, deberá de dilucidarse a través de estudios futuros.

Integrinas.

La familia de las integrinas comprende a un grupo amplio de moléculas heterodiméricas constituídas por dos subunidades polipéptidicas transmembranales denominadas cadenas alfa y beta (Figura 8.4).

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Las diferentes subfamilias de integrinas se forman de acuerdo a la cadena beta que poseen, la cual puede asociarse en una forma restringida con diferentes cadenas alfa. Hasta el momento se han identificado a 16 cadenas alfa y 8 cadenas beta, las cuales dan lugar a 21 integrinas diferentes ( Figura 8.5).

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La subfamilias que tienen un papel importante en los fenómenos de migración leucocitaria corresponden a las integrinas beta-1 (Tabla 8.2), beta-2 (Tabla 8.3), beta-3 (Tabla 8.4) y beta-7 (Tabla 8.5).

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Una proporción importante de las cadenas alfa y beta de integrinas corresponden a antígenos de diferenciación leucocitaria, pero usualmente solo las integrinas beta-2 son con frecuencia designadas con la nomenclatura correspondiente a esos antígenos (beta2=CD18, alfaL=CD11a, alfaM=CD11b y alfaX=CD11c).

La integrinas beta-1 se expresan en la mayor parte de las células del organismo, con la notable excepción de los granulocitos; de éstos, solamente los eosinófilos expresan el heterodímero alfa-4/beta-1, en tanto que en los basófilos y los neutrófilos es indetectable la presencia de estas integrinas. Por otra parte, los linfocitos expresan diversas integrinas beta-1 y algunas de éstas incrementan significativamente su expresión días después de que estas células se han activado; por esta razón, estas moléculas se han denominado también como antígenos de activación tardía de linfocitos o moléculas VLA (Very Late Activation antigens). Las integrinas beta-2 se denominan también integrinas leucocitarias debido a que se expresan preferencialmente en células mieloides (granulocitos y monocitos); sin embargo, la molécula LFA‑1 (alfaL/beta2) se expresa tanto en células mieloides como linfoides. Por último, los 2 miembros de la subfamilia de las integrinas beta-7, los heterodímeros alfa4/beta7 y alfaE/beta7 se expresan principalmente en linfocitos que se localizan preferencialmente en las placas de Peyer, lámina propia y el epitelio intestinal.

Las cadenas a de la integrinas corresponden a glicoproteínas cuyo peso molecular (120‑180 kD) es mayor que el de las cadenas beta (90‑110 kD), a las cuales están asociadas en forma no covalente. En su extremo amino terminal, estas cadenas a poseen 7 u 8 regiones homólogas (dominios tipo integrina), de las cuales 3 ó 4 pueden unir cationes divalentes (Ca2+, Mg2+, Mn2+). Como se expondrá posteriormente, la presencia de estos cationes ejerce un papel clave en la función adherente de las integrinas. Las cadenas beta son glicoproteínas transmembranales que poseen regiones muy conservadas en la porción extracelular, las cuales parecen formar parte del sitio de interacción con el ligando. Estas cadenas también poseen regiones ricas en cisteina, a partir de las cuales se forman puentes disulfuro intracatenarios, uno de ellos con la región amino terminal de la cadena polipeptídica. El sitio de combinación con el ligando está formado por regiones de las dos cadenas polipeptídicas, aunque es conveniente mencionar, que la especificidad de la interacción con el ligando está determinada principalmente por la cadena alfa.
Ligandos de las integrinas

Las integrinas beta1 interaccionan principalmente con componentes de la matriz extracelular (colágeno, laminina, fibronectina) (Tabla 8.1); estas diferentes integrinas pueden interaccionar con el mismo ligando (por ejemplo. colágeno ó fibronectina), reconociendo el mismo sitio (por ejemplo., la secuencia de aminoácidos Arg‑Gly‑Asp o RGD es reconocida tanto por alfa3/beta1 como por alfa5/beta1) o con sitios diferentes (el heterodímero alfa2/beta1 reconoce la secuencia Asp‑Gly‑Glu‑Ala o DGEA en el colágeno tipo I). La integrina alfa4/beta1 o VLA‑4 interacciona también con un receptor de adhesión de la familia de las Ig, la molécula VCAM‑1, que es expresada principalmente por células endoteliales activadas. Por otra parte, las integrinas leucocitarias o beta-2 interaccionan principalmente con las moléculas de adhesión intercelular (ICAMs), factores de complemento y fibrinógeno; en particular, el heterodímero alfaL/beta2 (LFA‑1) interacciona con ICAM‑1, ‑2 y ‑3, en tanto que alfaM/beta2 (Mac‑1, CR3), lo hace solo con ICAM‑1. La recién identificada integrina alfaD/beta2 interacciona preferentemente con ICAM-3. Hasta el momento no se ha encontrado que alfaX/beta2 (CR4) interaccione con alguna de las moléculas de adhesión intercelular. Por otra parte, la integrina alfa4/beta7 interacciona con baja afinidad con VCAM‑1 y también con MadCAM‑1. En estudios recientes, se ha descrito que tanto alfa4/beta7, como alfa4/beta1 son capaces de interaccionar con cadenas alfa4 aisladas, sugiriendo que estas moléculas pueden interaccionar entre sí mismas.



Las integrinas tienen la capacidad de modificar en forma rápida y reversible su avidez por su o sus ligandos. Esta capacidad está relacionada con dos fenómenos, cambio en la conformación de la integrina que incrementa su afinidad por el ligando y agrupamiento de las integrinas en un sitio determinado de la membrana celular, lo que permite interacciones ligando‑receptor múltiples y estables. Esta transición reversible en la avidez permite que una célula pueda interaccionar de forma dinámica con otras células o con componentes de la matriz extracelular, lo cual es importante en los fenómenos de migración celular. Esta característica funcional de las integrinas contrasta con la de otras moléculas de adhesión celular; por ejemplo., las cadherinas en condiciones fisiológicas poseen una avidez alta y constante por su ligando, lo cual tiene como consecuencia que las interacciones celulares mediadas por éstas sean en general estáticas y no relacionadas con motilidad celular.




Integrinas y afinidad celular

La afinidad de las integrinas puede ser regulada por factores fisiológicos y no fisiológicos. Entre los primeros, el fenómeno principal que se ha relacionado con el incremento en la afinidad de las integrinas es la activación celular; así, los diversos factores que intervienen en la activación leucocitaria (antígenos, productos bacterianos, citocinas, etc.) inducen indirectamente el cambio en la conformación de integrinas y el incremento en su afinidad por el ligando. El mecanismo molecular íntimo que induce la activación de las integrinas está aún por dilucidarse. Por otra parte, el cambio en la localización topográfica de las integrinas en la membrana celular, que influye en forma importante en la fuerza de interacción de estas moléculas con su ligando, parece ser consecuencia principalmente de modificaciones en el citoesqueleto, lo cual ocurre también como resultado de señales intracelulares generadas durante la activación celular. Así, la fuerza de interación de las integrinas con sus ligandos depende principalmente de dos factores, el estado conformacional del heterodímero y su densidad y localización topográfica en la membrana celular; a su vez, estos dos factores están en íntima relación con el fenómeno de activación celular (Figura 8. 6).

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Como se mencionó anteriormente, la presencia de cationes divalentes influye notablemente sobre el estado conformacional de las integrinas. Se ha encontrado que la presencia de Ca2+ inhibe la activación de estas moléculas, en tanto que el Mg2+ y el Mn2+ la favorecen. De hecho, el Mn2+ a concentraciones altas (que no es hasta el momento claro que se consigan normalmente in vivo) es capaz por sí mismo de inducir la activación de integrinas beta-1.



Integrinas y transmisión de señales

Las integrinas poseen una región intracitoplásmica relativamente corta que por si misma no genera señales de activación. Sin embargo, es evidente que la interacción de las integrinas con sus ligandos resulta en la generación de señales que son de importancia en la activación, diferenciación y proliferación celular. Lo anterior se explica por el hecho de que la porción intracelular de las integrinas está asociada con diversos componentes del citoesqueleto. Las integrinas muestran una localización preferencial en ciertas regiones de la membrana denominadas complejos de adhesión focal; en estos sitios, la porción intracelular de las integrinas se asocian con las proteinas talina y actinina‑alfa, las cuales a su vez interaccionan con otros componentes del citoesqueleto tales como vinculina, paxilina, tensina y actina (Figura 8.7).

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A estos complejos de adhesión focal se asocian también diversas proteínas intracelulares involucradas en la generación de señales de activación tales como la cinasa de adhesiones focales o FAK (Focal Adhesion Kinase), proteina‑tirosina cinasas (Src, Csk), cinasas de serina/treonina (PKC o proteina cinasas C), cinasas de fosfolípidos (PI‑3K, PIP‑5 cinasa) y posiblemente GTPasas de bajo peso molecular (Ras, Rho). La activación de estas enzimas induce a su vez la activación de otras enzimas (fosfolipasa C, MAP cinasa), lo que finalmente resulta en fenómenos tales como la reorganización del citoesqueleto o la inducción de la expresión de diversos genes. Es necesario mencionar aquí que las señales intracelulares generadas a través de las integrinas pueden tener un efecto sinérgico con las inducidas a través de otros receptores celulares y que en conjunto resultan finalmente en activación, proliferación y diferenciación celular. Por tanto, las integrinas participan activamente no solo en fenómenos de adhesión celular sino que también están involucradas en otra serie de fenómenos clave en la fisiología celular. De lo anterior, se puede concluir que las integrinas efectivamente sirven como una vía de integración (de ahí su nombre) entre el medio intra y extracelular.

Superfamilia de las inmunoglobulinas.

Algunos miembros de la superfamilia de las Ig (ICAM‑1, ICAM‑2, VCAM‑1 y PECAM) están implicados en fenómenos de adhesión de leucocitos a células endoteliales y su subsiguiente migración. El receptor de adhesión ICAM‑1 interviene además en fenómenos de co‑estimulación de células inmunes y de adhesión entre leucocitos y entre éstos y células diana (fenómenos de citotoxicidad). Otros miembros de la superfamilia de las Ig tienen también un papel importante en la adhesión inter‑leucocitaria, generación de señales de co‑estimulación (por ej. ICAM‑3, CD2, etc.) en la interrelación de las células presentadoras de antígenos y los linfociots, pero no participan de forma importante en la migración leucocitaria (Figura 8.8 y Tabla 8.6 ).

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Moléculas de adhesión intercelular (ICAMs)


Las moléculas de adhesión intercelular (ICAMs) involucradas en la interacción leucocito‑endotelio corresponden a glicoproteinas que poseen dos (ICAM‑2) o cinco (ICAM‑1) dominios tipo inmunoglobulina, una región transmembranal y una porción intracitoplásmica corta. Los dos dominios más extracelulares son lo que determinan la interacción de ICAM‑1 y ‑2 con la integrina leucocitaria LFA‑1 (alfaL/beta2), en tanto que la interacción de ICAM‑1 con el heterodímero alfaM/beta2 parece estar mediada por el tercer dominio de esta molécula. La porción intracelular de las moléculas de adhesión intercelular posee residuos de serina, treonina y tirosina, los cuales son fosforilados durante la activación celular. Al igual que en el caso de las integrinas, los ICAMs están asociadas al citoesqueleto y participan, al interaccionar con su ligando, en la generación de señales intracelulares de activación.

Receptor de adhesión ICAM‑1 (CD54). Este receptor se puede detectar en diversas células del organismo (leucocitos, queratinocitos, células endoteliales, etc.). En condiciones basales, la mayor parte de éstas células muestran una expresión débil o nula de ICAM‑1, pero bajo condiciones de activación celular, tanto células leucocitarias como endoteliales presentan una fuerte expresión de esta molécula.

Receptor de adhesión ICAM‑2 (CD102). En contraste con lo anterior, ICAM‑2 (CD102) muestra un patrón de expresión más restringido (células endoteliales, algunos leucocitos, plaquetas) y su nivel de expresión no se modifica con la activación celular. Se ha encontrado que LFA‑1 interacciona con mayor afinidad con ICAM‑1 que con ICAM‑2, por lo que aún bajo condiciones de baja expresión, ICAM‑1 podría tener un papel relevante en determinados procesos fisiológicos.

Molécula VCAM‑1 (CD106). Esta molécula se expresa en la membrana de células endoteliales activadas. Se han detectado diversas formas de la molécula, con 6, 7 y 8 dominios tipo Ig, e incluso una con solo 3 y asociada a la membrana a través de una unión tipo glicosilfosfatidilinositol (GPI). Todas estas formas interaccionan con la integrina alfa4/beta1, aunque no con la misma afinidad. Como ya se ha mencionado, VCAM‑1 interacciona también con el heterodímero alfa4/beta7, pero esta interacción parece ser de menor afinidad y no es claro que ocurra con todas las diferentes isoformas de VCAM‑1.

Receptor de adhesión PECAM‑1 (CD31). Este receptor posee seis dominios tipo Ig y se expresa en leucocitos, plaquetas y células endoteliales. Las moléculas de CD31 de una célula interaccionan con las expresadas por otras células (interacción CD31:CD31 o interacción homofílica) y al parecer también con la integrina alfav/beta3, atribuyéndosele a dicha interacción un posible papel en procesos de angiogénesis. En las células endoteliales CD31 tiende a localizarse en los sitios de contacto célula‑célula y se piensa que puede intervenir en el control de la permeabilidad vascular y la migración transendotelial de leucocitos. La interacción de CD31 con sus ligandos parece dar lugar a la generación de señales intracelulares importantes en la activación de integrinas beta1 y beta2.
Otras moléculas de adhesión.

Molécula CD44. Esta molécula corresponde a un proteoglicano que se expresa en diversas células del organismo. Se han detectado múltiples isoformas de CD44 y al menos 5 de éstas se expresan en leucocitos. CD44 interacciona con ácido hialurónico, así como con colágeno, laminina y fibronectina. Existen datos que indican que la avidez de CD44 por sus ligandos es también variable y que esta molécula pudiese tener un papel importante en la migración de leucocitos del torrente sanguíneo hacia sitios de inflamación; también es posible que CD44 participe en la recirculación de células linfoides en condiciones fisiológicas. Por último existe información que sugiere que las moléculas de CD44 expresadas por células endoteliales poseen la capacidad de captar factores quimiotácticos (principalmente quimiocinas) los cuales activarían a los leucocitos que estuviesen interaccionando con células endoteliales.

Receptor de adhesión VAP‑1 (Vascular Adhesion Protein‑1). Esta molécula e expresa preferencialmente en el endotelio cuboidal de las vénulas de órganos linfoides, con la excepción del tejido linfoide asociado al intestino. En los sitios con infiltrado inflamatorio crónico (por ejemplo. en la membrana sinovial de la artritis reumatoide), se forman también vasos sanguíneos con endotelio cuboidal, los cuales igualmente expresan VAP‑1. Aunque el ligando de VAP‑1 no se conoce, la distribución anatómica de esta molécula sugiere que está involucrada en la recirculación de linfocitos a tejidos linfoides y sitios con inflamación crónica.

Molécula denominada L‑VAP‑2 (Lymphocyte‑Vascular Adhesion Protein‑2). Esta moléculaha sido solo parcialmente caracterizada y corresponde a una proteína de 70 kDa que se expresa en algunas vénulas de diversos tejidos, linfoides y no linfoides. L‑VAP‑2 se expresa también en algunos linfocitos B y T CD8+ y parece mediar la adhesión entre éstas células y endotelio.

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Publicado el 11 agosto 2007 - 05:24

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Continuamos Cap 08


Interacción leucocito‑endotelio en la inflamación.


El fenómeno inflamatorio es un mecanismo importante de defensa que es desencadenado por diversos factores endógenos y exógenos tales como productos bacterianos (antígenos, lipopolisacáridos, exotoxinas, peptidos formilados, etc.), venenos, traumatismos, etc. A pesar de su papel primario como un fenómeno de protección, en algunas circunstancias la magnitud del fenómeno inflamatorio es desproporcionado en relación con el agente inductor y resulta en daño significativo e irreversible al tejido afectado.

El proceso inflamatorio consiste esencialmente en la extravasación de líquido y células (polimorfonucleares, linfocitos y monocitos) hacia un sitio definido, en donde ocurre, en mayor o menor grado, lisis de células y destrucción de componentes de la matriz extracelular (Figura 8.9).


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De acuerdo a su comportamiento temporal, la inflamación puede ser aguda o crónica; en la primera, el infiltrado inflamatorio es a base principalmente de leucocitos polimorfonucleares neutrófilos, en tanto que en la segunda las células del infiltrado son principalmente linfocitos y monocitos/macrófagos; cuando este tipo de inflamación es de muy larga duración, el tejido afectado puede adquirir algunas características del tejido linfoide, principalmente la presencia de nódulos linfáticos y vasos sanguíneos con endotelio cuboidal ("órganos linfoides terciarios").

La extravasación de leucocitos hacia sitios de inflamación es un proceso en el que participan en forma concertada y secuencial diversas moléculas de adhesión. De hecho, se menciona que este proceso es un fenómeno en cascada, en donde es necesario que los eventos inciales ocurran para que los que les siguen puedan suceder.

En la actualidad se ha determinado que el proceso de extravasación de leucocitos incluye a las siguientes etapas:

1) interacción inicial leucocito‑endotelio;

2) rodamiento de leucocitos sobre el endotelio;

3) activación leucocitaria;

4) adhesión firme al endotelio, y;

5) migración transendotelial. A continuación se exponen con cierto detalle estas etapas
(Figura 8.10).

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Adhesión celular inicial.

En condiciones fisiológicas los leucocitos del torrente sanguíneo pueden tener contacto con las células endoteliales, pero estos contactos son aleatorios, fugaces y no son consecuencia de la interacción entre moléculas de adhesión. En una condición no fisiológica, cuando se genera un foco inflamatorio en el intersticio, se producen diversas substancias (C5a, factor de necrosis tumoral‑a, IL‑1) en ese sitio que inducen activación de las células endoteliales de los vasos sanguíneos regionales. Esta activación endotelial resulta en la producción de substancias quimiotácticas (por ej, IL‑8), así como en la inducción de la expresión de moléculas de adhesión, tales como las selectinas P y E, la molécula de adhesión intercelular‑1 y el receptor de integrinas VCAM‑1; la primera de éstas se expresa muy rápidamente ya que como se expuso anteriormente, es translocada de sus almacenes intracelulares (los cuerpos de Weibel‑Palade), en tanto que las restantes lo hacen en cuestión de horas, por inducción de la expresión de los genes correspondientes. La expresión de estas moléculas y probablemente de otras (por ej. ligandos de selectina L aún no caracterizados), tiene como consecuencia que se incrementa la adherencia de las células endoteliales hacia los leucocitos; de este modo, el contacto inicial entre ambas células no es ya aleatorio ni transitorio y resulta, por virtud de la energía cinética del leucocito circulante, en la segunda fase de la interacción leucocito‑endotelio, el rodamiento del leucocito sobre la célula endotelial. Diversas evidencias indican que la interacción inicial leucocito‑endotelio está mediada principalmente por selectinas y sus ligandos, aunque en algunas células, principalmente linfocitos, pueden ser de mayor importancia las integrinas alfa4/beta7 y alfa4/beta1.


Rodamiento de leucocitos.

El rodamiento de leucocitos sobre el endotelio activado es consecuencia de interacciones entre moléculas de adhesión celular que son facilmente reversibles y de una avidez tal que permiten que los leucocitos se desplacen sobre la superficie endotelial permaneciendo adheridos a la misma (Figura 8.10). Las moléculas que permiten este tipo de interacciones son las mismas que intervienen en la interacción inicial leucocito‑endotelio, principalmente las selectinas y sus ligandos. También se ha encontrado que las integrinas alfa4/beta7 y alfa4/beta1 son capaces de mediar el rodamiento de leucocitos sobre endotelio, como consecuencia de su interacción con las moléculas VCAM‑1 (alfa4/beta7 y alfa4/beta1) y MadCAM‑1 (solo alfa4/beta7). Dada la expresión diferencial de estas moléculas en las diversas poblaciones leucocitarias, las selectinas serían indispensables para el rodamiento de los neutrófilos (estas células no expresan integrinas alfa4/beta7 ó alfa4/beta1), en tanto que los linfocitos y monocitos podrían utilizar tanto selectinas como integrinas en su fenómeno de interacción inicial y rodamiento sobre el endotelio. El fenómeno de rodamiento ocurre principalmente en sitios donde normalmente la presión hidrostática es baja (vénulas postcapilares) y se ve favorecido por la vasodilatación. Aquí vale la pena mencionar que diversas substancias que se generan o liberan en focos inflamatorios (por ej. C5a, factor activador de plaquetas, prostaglandinas, histamina, etc.) poseen actividad vasodilatadora.

Activación leucocitaria.


En el foco inflamatorio se generan diversas substancias que poseen la capacidad de activar a leucocitos; estas substancias pueden ser exógenas (por ej. péptidos bacterianos formilados) o endógenos (por ejemplo. C5a, factor activador de plaquetas o leucotrieno B4). En los últimos años, se ha puesto de manifiesto la importancia de ciertas citocinas como substancias quimiotácticas e inductoras de activación leucocitaria.

Adhesión firme.

El fenómeno de activación leucocitaria es aparentemente muy rápido y resulta en la generación de señales que inducen la activación de las integrinas de la membrana (integrinas beta-2 en el caso de los neutrófilos e integrinas beta-1, beta-2 y beta-7 en el caso de los linfocitos); como ya se ha expuesto, la activación de integrinas en la membrana resulta en un incremento significativo en su afinidad por sus ligandos, VCAM‑1 para las integrinas alfa4/beta7 y alfa4/beta1 e ICAM‑1 y ‑2 para las integrinas leucocitarias beta-2. El mismo proceso de activación leucocitaria resulta en una redistribución de las integrinas en la membrana celular y este fenómeno, aunado a la activación de las mismas, incrementa la avidez de las integrinas del leucocito y permite la adhesión firme al endotelio. Como se ha mencionado anteriormente, la redistribución de integrinas y su activación son fenómenos esenciales en la formación de las adhesiones y contactos focales y por lo tanto en la generación de señales de activación celular a través de integrinas.
Extravasación y migración en tejidos.

La extravasación de leucocitos y posterior migración a través del tejido implican que ocurran fenómenos de adhesión dinámicos que permitan simultáneamente el movimiento de la célula y su adherencia. No se conoce con precisión el mecanismo de la extravasación y migración de leucocitos, pero las integrinas alfa4/beta1, alfa5/beta1 y LFA‑1, así como las moléculas CD44 y CD31 parecen estar involucradas. Se ha propuesto que estas moléculas interaccionan con ligandos localizados en los sitios de unión de las células endoteliales (por ejemplo. moléculas de CD31), así como con proteínas de la membrana basal y matriz extracelular (por ejemplo. laminina y colágeno), haciendo posible la migración a través del endotelio. A este respecto, resulta fácil comprender que la migración de leucocitos implica que el polo de la célula que avanza establezca nuevos contactos de adhesión, en tanto que el polo opuesto los pierda; lo que no es hasta el momento evidente es como el leucocito coordina estos fenómenos de adhesión y desunión y qué moléculas exactamente están involucradas. Sin embargo, la capacidad que tienen las integrinas para modificar en forma rápida y reversible su avidez, así como su íntima asociación con el citoesqueleto, sugieren que estas moléculas tienen un papel fundamental en la migración de leucocitos a través del endotelio y la matriz extracelular.

La migración de los leucocitos en el intersticio de los tejidos está dirigida por la presencia de substancias quimiotácticas y la densidad de los ligandos de receptores de adhesión en el mismo; la dirección de migración de los leucocitos está así determinada tanto por el gradiente de concentración de la substancia que induce atracción de las células (quimiotaxis) como por la región del tejido que sea más adhesiva para el leucocito (haptotaxis). Lo anterior resulta en la eficiente y rápida migración de los leucocitos hacia el foco inflamatorio.

De lo anteriormente expuesto, se hace evidente que la migración de células del torrente sanguíneo hacia focos de inflamación es un fenómeno en el que participan múltiples moléculas, de adhesión, de atracción y de activación celular, las cuales participan en forma secuencial y concertada. En apariencia el sistema es redundante ya que, por ejemplo, existen varias selectinas o múltiples quimiocinas involucradas, pero es posible que sea necesaria la participación de muchas moléculas para que un organismo pueda regular tanto la calidad como la magnitud de un fenómeno inflamatorio, de tal modo que éste sea lo más ventajoso posible desde el punto vista biológico.


Tráfico de células linfoides.


En condiciones fisiológicas, los linfocitos que se encuentran en el torrente sanguíneo, el tejido linfoide secundario y otros tejidos no permanecen en esos sitios indefinidamente sino que en forma constante migran hacia otros tejidos y órganos.
El patrón de migración de las células linfoides no es aleatorio y diversas evidencias indican que puede ser diferente para algunas subpoblaciones de linfocitos. En forma característica, los linfocitos abandonan el torrente sanguíneo y retornan a él en forma repetida y a través del mismo tejido (por ej. ganglios linfáticos, piel o placas de Peyer); este fenómeno se conoce como la autodirección, o recirculación (homing) de linfocitos y es consecuencia, principalmente, de la expresión diferencial de moléculas de adhesión en los linfocitos y el endotelio de los vasos sanguíneos de los diferentes órganos en donde ocurre este fenómeno. En la recirculación de células linfoides parecen también participar en forma importante algunos factores quimiotácticos aún no bien caracterizados. Es conveniente mencionar aquí que los leucocitos polimorfonucleares no presentan el fenómeno de recirculación, sino que una vez que son liberados de la médula ósea emigran hacia focos inflamatorios en donde finalmente mueren; en condiciones de no inflamación, es muy probable que los leucocitos polimorfonucleares tengan como destino final el bazo, órgano en que la circulación sanguínea es abierta y donde los macrófagos pueden eliminar sin consecuencias los restos celulares. No es claro hasta el momento si los monocitos recirculan, pero en condiciones de inflamación, éstas células siguen un patrón de migración similar al de los linfocitos.

Los linfocitos de memoria y los que no han sido estimulados previamente por el correspondiente antígeno (linfocitos vírgenes o naive) presentan un patrón de recirculación diferente, así como una distinta expresión de moléculas de adhesión; los linfocitos de memoria muestran una expresión dos a tres veces mayor de LFA‑1, integrinas beta1 (alfa4/beta1, alfa5/beta1 y alfa6/beta1) y CD44 en comparación con los linfocitos vírgenes. Asimismo, algunas moléculas de adhesión son expresadas exclusivamente por algunos linfocitos de memoria; tal es el caso del carbohidrato CLA que se expresa en una subpoblación de linfocitos de memoria que recircula en la piel, o el de la integrina alfaE/beta7 que lo hace en linfocitos que muestran una autodirección hacia la lámina propia y el epitelio intestinal. Como se expone a continuación, los linfocitos vírgenes recirculan principalmente a los órganos linfoides secundarios, en tanto que los de memoria lo hacen tanto a estos órganos como a tejidos específicos no linfoides (por ejemplo piel).


Recirculación de linfocitos vírgenes.

Como ya se ha mencionado anteriormente, el endotelio que recubre las vénulas de los órganos linfoides secundarios es más alto (cuboidal) que el correspondiente a otros tejidos; la diferencia no solo es morfológica, ya que el endotelio cuboidal expresa algunas moléculas de adhesión propias, que participan de forma importante en el fenómeno de autodirección de linfocitos y que por esta razón se han denominado directinas o adresinas (addressins). Las principales directinas corresponden a ligandos de la selectina E (por ej. CLA) y a mucinas (CD34, GlyCAM‑1 y MadCAM‑1) que interaccionan con la selectina L y con la integrina alfa4/beta7. La recirculación de linfocitos vírgenes a los ganglios linfáticos procede con una mecánica similar a la de la migración de neutrófilos hacia focos inflamatorios, siguiendo las mismas etapas que ya se han expuesto previamente para este fenómeno (Figura 8.11).

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La interacción inicial entre linfocitos y células endoteliales cuboidales parece depender principalmente de la interacción de la selectina L con sus ligandos, la cual resulta en el rodamiento de las células linfoides sobre el endotelio. La rica expresión de ligandos de selectina L en el endotelio cuboidal es un elemento necesario pero no suficiente para la recirculación de linfocitos a ganglios linfáticos; lo anterior se hace evidente cuando se observa que los neutrófilos expresan esta selectina pero no recirculan, ni se extravasan en los ganglios linfáticos normales. Por lo anterior, se ha propuesto que algunos factores quimiotácticos deben de determinar que los linfocitos, preferencialmente los vírgenes, migren hacia los ganglios linfáticos; a este respecto, vale la pena mencionar que la quimiocina MIP‑1beta atrae selectivamente a linfocitos vírgenes en tanto que otras quimiocinas no lo hacen y que las proteínas G heterotriméricas acopladas a receptores son necesarias para la recirculación de estas células linfoides. Como se ha expuesto anteriormente, las quimiocinas se producen principalmente bajo condiciones de inflamación, por lo que se ha propuesto que substancias quimiotácticas diferentes de las quimiocinas determinan el patrón de la recirculación de las diferentes poblaciones de linfocitos. Estas substancias deberán de ser caracterizadas en los próximos años.

Una vez que han ocurrido las primeras fases de la interacción linfocito‑endotelio, la adhesión firme de estas células y extravasación sigue una mecánica similar a la observada en condiciones de inflamación, con la participación preponderante de integrinas (LFA‑1, alfa4/beta7) y sus ligandos (ICAM‑1, ICAM‑2,
MadCAM‑1) (Figura 8.12).

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Recirculación de linfocitos memoria.

Los linfocitos de memoria recirculan también en los órganos linfoides secundarios, pero adicionalmente poseen la capacidad de autodirigirse a tejidos no linfoides tales como la piel o la lámina propia intestinal. Los linfocitos que recirculan preferencialmente hacia la piel corresponden a células de memoria (CD45RObrillante, CD45RAnegativo) que expresan el carbohidrato CLA, y muestran una densidad grande de la integrina alfa4/beta1 (VLA‑4). La capacidad que tienen estas células de recircular a la piel se hace evidente en condiciones no fisiológicas, principalmente en reacciones de hipersensibilidad retardada, en donde el endotelio regional expresa selectina E y VCAM‑1. Por otra parte, el tropismo que se observa en algunas células de linfoma hacia la piel (linfomas cutáneos) parece estar mediado por la expresión de la molécula CLA por las células linfomatosas.

Una vez que se ha producido la adhesión firme de los linfocitos de memoria al endotelio de los vasos sanguíneo cutáneos, ocurre la migración transendotelial, en la cual parece estar involucrada la integrina alfa3/beta1, que interacciona con la epiligrina de la matriz extracelular; asimismo, se ha propuesto que en la interacción de estos linfocitos con queratinocitos participa la cadherina E. Las células que migran en forma preferencial a la piel no permanecen ahí, sino que, a través de los vasos linfáticos, migran hacia los ganglios linfáticos regionales y de ahí, a través del conducto torácico, alcanzan nuevamente el torrente sanguíneo, completándose así un ciclo que se puede repetir en múltiples ocasiones.

Existe otra subpoblación de linfocitos de memoria que no expresa el carbohidrato CLA pero que expresa en forma importante la integrina alfa4/beta7. Estos linfocitos son capaces de interaccionar y rodar sobre el endotelio de las vénulas de la lámina propia intestinal, sitio a donde normalmente recirculan; este fenómeno de adhesión está mediado principalmente por la interacción de la integrina a4b7 con la mucina MadCAM‑1, la cual se expresa en el endotelio de la lámina propria. Se ha propuesto que en la lámina propia intestinal algunos linfocitos se ven sometidos a la acción del factor de transformación y crecimiento‑beta (TGF‑beta), el cual induce la expresión de la integrina alfaE/beta7; esta integrina interacciona con la cadherina E y parece determinar el que éstas células migren hacia el epitelio intestinal, sitio donde preferencialmente se localizan (linfocitos intraepiteliales).

Al igual que los linfocitos que recirculan a la piel, los linfocitos de memoria que migran selectivamente al intestino no permanecen en ese sitio indefinidamente sino que una proporción importante de éstos migran a los ganglios linfáticos regionales y de ahí el torrente sanguíneo.

Por todo lo anteriormente expuesto, se puede decir que la migración de leucocitos del torrente sanguíneo hacia diversos tejidos es un fenómeno que está finamente regulado por tres factores fundamentales:

las moléculas de adhesión expresadas por el leucocito,

las expresadas por las células endoteliales y

el tipo de factor activador/quimiotáctico que se está produciendo en ese tejido.


La conjunción de estos tres factores determina el tipo de leucocito que hace la interacción inicial y posteriormente el rodamiento, la activación, la adhesión firme y la migración transendotelial. La ausencia de uno de estos factores, por ej. la substancia quimiotáctica, conduciría a que fuese posible la interacción inicial y el rodamiento, pero no la adhesión firme, con la consecuente desunión del leucocito del endotelio.

Asimismo, la ausencia de moléculas que median la migración transendotelial conduciría a que fuesen posibles las cuatro primeras fases de la interacción leucocito‑endotelio, pero el resultado final de lo anterior sería también el desprendimiento del leucocito, aún cuando hubiese ocurrido su firme adhesión al endotelio. Por último, la ausencia de las moléculas que median la interacción inicial tendría como consecuencia que no ocurrieran ninguna de las fases de la interacción leucocito‑endotelio. De esta forma, se ha propuesto que la migración de cada una de las subpoblaciones de leucocitos del torrente sanguíneo sigue un código definido cuyos elementos son determinados factores quimiotácticos y moléculas de adhesión. En algunos casos se conoce con precisión el código completo de migración (por ejemplo. en la migración de neutrófilos hacia un foco inflamatorio agudo), en tanto que en otros no se ha dilucidado aún alguno de los elementos clave del código (por ejemplo. el caso del factor quimiotáctico en la recirculación de linfocitos vírgenes hacia ganglios linfáticos). En el futuro cercano deberán de definirse con precisión todos los elementos que constituyen cada uno de los códigos de migración leucocitaria, así como los códigos que en particular determinan la migración de una determinada subpoblación leucocitaria.

En la figura 8.13 se muestra un esquema general donde se representa la circulación general linfoide y se hace especial mención a la circulación a través de un ganglio y también a la microcirculación.
receptores de adhesión en condiciones patológicas.


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Como se ha expuesto anteriormente, las moléculas de adhesión celular tienen un papel clave en la génesis del fenómeno inflamatorio. De esta forma, los receptores de adhesión están involucrados en el daño que ocurre en los tejidos en las muy diversas enfermedades que se caracterizan por presentar inflamación en algún tejido u órgano. Asimismo, las moléculas de adhesión participan en forma importante en aquellas condiciones patológicas en las que ocurre una respuesta inmune aberrante (autoinmunidad) o fenómenos de citotoxicidad mediada por células; lo anterior es debido al hecho de que tanto la generación de la respuesta inmune como los procesos de citotoxicidad celular implican a fenómenos de adhesión intercelular. Se puede mencionar entonces que en el daño a tejidos que es mediado inmunológicamente (reacciones de hipersensibilidad inmediata, enfermedades por depósito de complejos inmunes circulantes, fenómenos de hipersensibilidad retardada, etc.) están involucradas en forma importante las diversas moléculas de adhesión leucocitaria.

La ausencia de determinadas moléculas de adhesión puede tener también consecuencias patológicas importantes. Se ha descrito que algunos individuos carecen de la fucosil‑transferasa necesaria para la expresión de los carbohidratos que son ligandos de selectinas; estos pacientes son incapaces de generar fenómenos inflamatorios agudos debido a que sus neutrófilos son incapaces de extravasarse por no poder realizar el contacto inicial y rodamiento sobre el endotelio activado. Este cuadro clínico se conoce como el síndrome de deficiencia de adhesión leucocitaria tipo 2 (LAD tipo 2) y se caracteriza por leucocitosis y predisposición hacia infecciones por microorganismos extracelulares, principalmente cocos grampositivos.

Por otra parte, los pacientes con LAD tipo 1 tienen una deficiencia congénita en la expresión de integrinas leucocitarias, lo que tiene consecuencias similares a la deficiencia de ligandos de selectinas, incapacidad de los neutrófilos para emigrar al torrente sanguíneo, pero en este caso por no ocurrir el fenómeno de adhesión firme al endotelio.

Las moléculas de adhesión intercelular también están involucradas en la patogenia de condiciones patológicas diferentes de la inflamación. A este respecto, se ha encontrado que el heterodímero aVb3 participa en forma importante en el fenómeno de neovascularización de tumores malignos. En condiciones normales esta integrina se expresa preferencialmente en epitelios y tiene como ligandos a diversos componentes de la matriz extracelular. Sin embargo, los vasos sanguíneos de tumores malignos diversos, principalmente los de reciente formación, muestran una expresión prominente de esta integrina. Lo anterior sugirió el posible papel de este receptor de adhesión en la formación de vasos sanguíneos en lesiones tumorales malignas. Esta hipótesis ha sido apoyada por diversos modelos experimentales en que la función de este receptor se ha bloqueado con anticuerpos o análogos sintéticos del péptido que reconoce la integrina (Arg‑Gly‑Asp o RGD); en estos casos, no solo se ha prevenido la formación de nuevos vasos dentro del tumor, sino que se ha inducido regresión del mismo, aparentemente como consecuencia de la desaparición de los vasos sanguíneos ya existentes. Esta desaparición de vasos sanguíneos parece deberse a la inducción de apoptosis de las células de los vasos, lo cual es consecuencia del bloqueo de la integrina. Estos datos indican que fenómenos de neovascularización anormales pueden estar fuertemente influídos por la expresión de moléculas de adhesiónLas plaquetas expresan diversas moléculas de adhesión tales como selectina P, o integrinas alfa2/beta1, alfa6/beta1 y alfaIIb/beta3; estas moléculas están involucradas en fenómenos de adhesión, agregación y activación plaquetaria. De esta forma, resulta comprensible que la deficiente expresión del heterodímero alfaIIb/beta3 resulte en una pobre función plaquetaria (trombastenia de Glanzmann). Asimismo, es muy probable que los estados patológicos que se caracterizan por una predisposición para la formación de trombos en los vasos sanguíneos (trombofilia) sean debidos a una función anormal de las moléculas de adhesión plaquetaria.

La metástasis a distancia de células tumorales implican el paso de células neoplásicas a la circulación y su posterior extravasación en un sitio diferente. Diversas observaciones indican que la migración y extravasación de células malignas está también determinada por moléculas de adhesión intercelular. En este sentido, la migración preferencial de células neoplásicas (distintos tumores muestran preferencialmente metástasis a ciertos órganos y tejidos) pudiese seguir una mecánica similar al de la migración selectiva de leucocitos. Así, las células tumorales podrían seguir determinados códigos de migración que las indujeran a extravasarse a ciertos tejidos. Hasta el momento, se ha encontrado que VLA‑4 confiere la capacidad de metastatizar a células de melanoma y que la expresión de ciertas isoformas de CD44 se correlaciona con la capacidad de ciertas células de carcinoma de migrar a distancia. Es muy probable que en un futuro cercano se dilucide el papel real de la moléculas de adhesión en los fenómenos de metástasis y que se determinen los posibles códigos de migración selectiva de células tumorales.
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Publicado el 15 agosto 2007 - 09:51

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José Peña Martínez (Coordinador)

Universidad de Córdoba y Sweden Diagnostics (Spain),
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Capitulo 09 Citocinas y quimiocinas

A. Suárez, L. Mozo , C. Gutiérrez Martín


Citocinas. Quimiocinas. Receptores de citocinas. Receptores de quimiocinas. Transducción señales



INTRODUCCIÓN

En este capitulo se tratará sobre las citocinas y quimiocinas, incluyendo también conceptos básicos sobre sus receptores. Las citocinas comprenden un amplio grupo de proteínas o glicoproteínas que poseen la capacidad de modular la actividad funcional de células individuales y de tejidos, tanto en condiciones fisiológicas como patológicas. Las quimiocinas son un grupo de pequeñas moléculas proteicas (8-14 kDa) con características bioquímicas comunes y que están producidas por muchos tipos celulares en respuesta a estímulos exógenos o endógenos

CITOCINAS


Son moléculas de bajo peso molecular, normalmente entre 15-30 KDa, constituidas por 120-180 aminoácidos. Aunque en general están producidas por leucocitos, determinadas citocinas pueden también ser secretadas por otros muchos tipos celulares. Originariamente se estableció el término linfocina para denominar productos biológicos producidos por linfocitos en respuesta al antígeno. Posteriormente su uso se amplió a moléculas de características similares secretadas por otros tipos celulares, por lo que se utilizó el término más amplio de citocina. El término interleucina (IL) se aplicó a aquellas moléculas que servían como señales de comunicación entre distintos tipos de leucocitos, numerándose correlativamente a medida que se descubrían (IL-1, IL-2, etc.). No obstante, algunas de ellas se detectaron inicialmente en ensayos funcionales in vitro y aún conservan su denominación original de acuerdo con la función biológica que permitió su identificación, como es el caso del TNF (factor de necrosis tumoral) y el TGF (factor transformador de tejidos).



La expresión de la mayoría de las citocinas está estrictamente regulada. En general, no se detecta una producción constitutiva significativa de estas moléculas, siendo necesaria la activación celular para que se produzcan citocinas en cantidades suficientes para ejercer sus efectos biológicos. La mayoría de las citocinas son secretadas al espacio extracelular, muchas de ellas en forma glicosilada que incrementa su estabilidad y solubilidad. No obstante, algunas citocinas se pueden acumular en el interior de la célula, o, bien, permanecer ancladas a la membrana o en la matriz extracelular. En general, son moléculas que poseen una vida media muy corta y actúan a muy bajas concentraciones, del orden de picogramos, mediante la unión a receptores de alta afinidad presentes en la superficie de la propia célula productora o en otros muy variados tipos celulares. Las citocinas ejercen un efecto autocrino cuando se unen a receptores presentes en la propia célula productora. También pueden tener un efecto paracrino, actuando sobre diferentes tipos celulares que se encuentran en su vecindad. En algunos casos pueden liberarse a la circulación sanguínea o linfática, ejerciendo su efecto en otros órganos y tejidos, actuando así como las hormonas, de forma endocrina (Figura 9.1).

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Dos importantes características funcionales de las citocinas son su pleiotropismo, de tal manera que una misma citocina es capaz de ejercer efectos biológicos diferentes al actuar sobre distintos tipos celulares, y su redundancia, es decir, que varias citocinas pueden contribuir al desarrollo de la misma función en un determinado tipo celular. Una consecuencia de estas propiedades es que, en ausencia de una determinada citocina, sus funciones pueden ser reemplazadas total o parcialmente por otras. Muchas de estas características biológicas de las citocinas se pueden explicar por la estructura y amplia distribución celular de sus receptores, como se verá más adelante. Las acciones de las citocinas se engloban dentro de un sistema o red funcional, donde el efecto de una molécula está estrechamente regulado, positiva o negativamente, por otras moléculas del sistema. Así, la secreción de una citocina puede estar inducida, potenciada o inhibida por otra citocina que, a su vez, puede incrementar o inhibir la expresión de sus receptores.



Los efectos biológicos de las citocinas pueden ser muy variados, ya que, no solamente desempeñan un papel esencial en las respuestas inmunes, sino que algunas de ellas están también implicadas en la embriogénesis y en el desarrollo de órganos (por ejemplo, en la angiogénesis), otras juegan un papel clave en procesos neuroinmunes y neuroendocrinos, y muchas son importantes reguladores, tanto positivos como negativos, de acontecimientos celulares como la mitosis, la diferenciación, la migración, la supervivencia, la muerte celular, e, incluso, de su transformación maligna.



La actividad biológica de las citocinas se puede medir con distintas modalidades de bioensayos, utilizando, por ejemplo, líneas celulares cuya función depende de la presencia del factor que se quiere estudiar. En la actualidad, se utilizan como técnica más habitual inmunoensayos en fase sólida, como el ELISA para cuantificar la concentración de citocinas en fluidos biológicos, y el ELISPOT para conocer el número de células productoras. También es posible cuantificar y caracterizar las células productoras identificando las citocinas intracelulares mediante citometría de flujo. Otra posibilidad es la utilización de técnicas de RT-PCR cuantitativa que permiten detectar y medir los niveles de RNAm que codifican una determinada citocina.



Aunque la mayoría de las citocinas no poseen ninguna homología secuencial entre sí, algunas de ellas se han agrupado en familias en base a su estructura tridimensional. De acuerdo con la estructura secundaria de la molécula se han agrupado las citocinas según posean una conformación en alfa-hélice (IFN-alfa, IFN-gamma, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-9, G-CSF, M-CSF y GM-CSF), una estructura de láminas beta (IL-1-alfa, IL-1-beta, TNF-alfa y TNF-beta) o una estructura compuesta alfa/beta IL-8 e IFN-gamma). Por otra parte, el análisis de su disposición génica ha dado lugar a la definición de grupos de citocinas que se encuentran asociadas genéticamente. Uno de estos grupos se ha descrito en el brazo largo del cromosoma 5 (5q31), donde se encuentran los genes que codifican para IL-3, IL-4, IL-5, IL-9, subunidad p40 de la IL-12, IL-13 y GM-CSF, mientras que en el cromosoma 2 (2q12-14) se localizan los genes que codifican para las citocinas IL-1 e IL-1RA, ésta el antagonista natural del receptor de la IL-1.


Es difícil establecer una clasificación funcional de las citocinas debido a su alto grado de pleiotropismo. No obstante, para facilitar su estudio las describimos englobadas, de acuerdo con su función más relevante, dentro de las siguientes secciones:

1) citocinas implicadas en el desarrollo hematopoyético,

2) citocinas implicadas en las respuestas inmunes innatas y, finalmente 3) citocinas generadas durante las respuestas inmunes adaptativas.


Algunas de las citocinas serán mencionadas en más de una sección, si bien su descripción se hará sólamente en el apartado en que se cite originalmente.


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Publicado el 17 agosto 2007 - 05:58

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Continuamos Cap 09, bonita parte de la inmunología...
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Citocinas implicadas en el crecimiento y la diferenciación hematopoyético

Comprenden un grupo amplio de citocinas que promueven el crecimiento y diferenciación de las células sanguíneas maduras a partir de células madre hematopoyéticas. Son producidas por células del estroma de la médula ósea o por linfocitos maduros activados. Algunas de estas citocinas reciben el nombre genérico de factores estimuladores de la formación de colonias (CSF) por su capacidad para estimular la formación de colonias celulares en los cultivos de médula ósea . (Tabla 9.1).

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A continuación describimos las más relevantes:

IL-3. Es producida mayoritariamente por los linfocitos T activados y también por mastocitos. Induce la proliferación y diferenciación de progenitores hematopoyéticos tempranos de todas las series sanguíneas, por lo que también es conocida como multi-CSF. Induce fundamentalmente la hematopoyesis en situaciones de stress que requieren una respuesta rápida, siendo menos claro su papel en la hematopoyesis constitutiva.

IL-5. Es secretada en forma glicosilada por LT CD4+ activados del tipo Th2. Es esencial en la proliferación y diferenciación de las células precursoras de los eosinófilos, así como en el mantenimiento de la actividad de los eosinófilos maduros siendo la responsable de la eosinofilia en infecciones parasitarias. Sobre los linfocitos B actúa incrementando su proliferación y estimulando la producción de IgA.

IL-7. Es producida por células estromales de la médula ósea. Promueve la maduración de progenitores pro- y pre-B hacia linfocitos B maduros en la médula ósea y de linfocitos T inmaduros en el timo fetal y adulto. También actúa como factor de crecimiento para linfocitos T y B.

IL-9. Es producida por linfocitos T activados. Tiene un amplio espectro de actividades no muy bien definidas entre las que se incluye la proliferación de precursores eritroides. Al igual que la IL-7, también induce la proliferación de LT y estimula la producción de inmunoglobulinas en células B.

IL-11. Es producida por fibroblastos del estroma de la médula ósea y otros tipos celulares. Estimula la megacariocitopoyesis y sinergiza con otras citocinas para estimular el crecimiento de otros precursores hemáticos. Comparte algunas funciones con la IL-6, como la inducción de proteínas de fase aguda en el hígado. También se ha descrito su capacidad como estimuladora de la secreción de inmunoglobulinas por células B en respuestas T-independientes.

GM-CSF. Es producido por linfocitos T activados y por otras células como fibroblastos, células endoteliales y monocitos. Es un polipéptido con varios posibles lugares de glicosilación. Induce la proliferación de los progenitores de granulocitos y macrófagos, produciéndose en respuesta a estímulos específicos en situaciones que requieren una elevada producción de éstas células. También puede actuar sobre granulocitos y macrófagos maduros.

G-CSF. Es producido por fibroblastos, células endoteliales y monocitos en respuesta a estímulos específicos. Actúa sobre los precursores hematopoyéticos de los granulocitos y sobre los granulocitos maduros. La granulocitosis asociada a ciertas infecciones se debe a que el LPS de las paredes bacterianas es un potente inductor de la producción de esta citocina. Se han descrito otras funciones de este factor, como la estimulación de la fagocitosis y de la citotoxicidad mediada por Ac.

M-CSF. Es producido por monocitos y macrófagos maduros activados y está implicado en el desarrollo de las células progenitoras de los macrófagos. También se ha visto que facilita el desarrollo de la placenta, siendo producido por células del epitelio uterino en respuesta a los estrógenos.

Citocinas producidas en las respuestas inmunes innatas


Estas citocinas se producen de forma inmediata tras el contacto de las células implicadas en las respuestas inmunes innatas con un agente extraño. Los monocitos y macrófagos activados son la principal fuente de estas moléculas aunque también pueden ser producidas por linfocitos activados y otras células no pertenecientes al sistema inmune, como células endoteliales y fibroblastos (Tabla 9.2).

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IL-1. Es producida fundamentalmente por monocitos y macrófagos, pero también por células dendríticas, endoteliales, NK y otros tipos celulares. Existen dos formas, IL-1alfa e IL-1beta que, aunque solamente tienen un 25 % de homología en su secuencia aminoacídica, comparten el mismo receptor y ejercen efectos biológicos similares. Parte de sus efectos proinflamatorios se debe a que induce la liberación de histamina en los mastocitos, generando vasodilatación y aumento de la permeabilidad vascular en el lugar de la inflamación. Es el principal pirógeno endógeno, induciendo fiebre a través de la producción de prostaglandinas. También promueve la síntesis de proteínas de fase aguda por los hepatocitos y actúa sobre el SNC induciendo sueño y anorexia, típicamente asociados con los procesos infecciosos (Figura 9.2).

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IL-6. Es producida fundamentalmente por monocitos/macrófagos, fibroblastos, células endoteliales, linfocitos T y células del estroma de la médula ósea. Junto con la IL-1 es la principal inductora de la síntesis de proteínas de fase aguda, sobre todo de fibrinógeno. Además de su efecto en la inflamación, se ha observado que promueve la diferenciación de linfocitos B hacia células plasmáticas, induciendo la producción de inmunoglobulinas. También puede aumentar la producción de IL-2 y el desarrollo de los precursores hematopoyéticos dependientes de la IL-3 (Figura 9.3).

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TNF. Los factores de necrosis tumoral fueron descritos inicialmente por su capacidad de causar necrosis en algunos tumores. Con posterioridad , sin embargo, ganaron protagonismo por las numerosas funciones que ejercen sobre las respuestas inmunes. Se han descrito dos moléculas estrechamente relacionadas, el TNF-alfa y el TNF-beta, con elevada homología en su secuencia aminoacídica. El TNF-alfa es producido fundamentalmente por monocitos y macrófagos en respuesta a antígenos bacterianos, tales como el LPS, siendo esta citocina el principal responsable del shock séptico asociado a bacteriemias. También puede ser producido por linfocitos T y B, NK, fibroblastos y mastocitos. Junto con la IL-1 está implicado en los procesos inflamatorios derivados de los procesos infecciosos, elevando la temperatura corporal y produciendo caquexia y sueño al actuar sobre el SNC. Por otra parte, induce la expresión de moléculas de adhesión y estimula la producción de IL-8 por células del endotelio vascular, lo que contribuye a la extravasación de linfocitos, neutrófilos y monocitos. El TNF-beta o linfotoxina, es producido exclusivamente por linfocitos T activados, aunque se une a los mismos receptores que el TNF-alfa e induce funciones similares.


IL-10. Es producida por linfocitos del tipo Th2, así como también por monocitos/macrófagos, linfocitos B, queratinocitos y otros varios tipos celulares. Es la citocina inmunosupresora por excelencia, inhibiendo la síntesis de muchas otras citocinas, entre las que podemos citar IFN-gamma, TNF-alfa, IL-2, IL-12, y la expresión de MHC-II y moléculas de adhesión en monocitos. También tiene efectos antiproliferativos sobre muchos tipos celulares. La IL-10 ejerce además múltiples actividades inmunomoduladoras. Se ha visto que es un cofactor para el crecimiento de líneas y colonias de células mastocíticas in vitro. Regula las funciones mediadas por linfocitos B induciendo la síntesis de IgG, y por linfocitos T, influyendo en el desarrollo de timocitos y células T. También ejerce efectos reguladores sobre la angiogénesis. El virus de Epstein Barr secreta una proteína que posee una gran homología estructural con la IL-10 humana (vIL-10), y que tras unirse con baja afinidad al propio receptor de la IL-10, ejecuta actividades biológicas similares. Relacionadas estructural y funcionalmente con la IL-10 se han descrito recientemente nuevas moléculas tales como la IL-19, IL-20 e IL-22, cuyas funciones son todavía poco conocidas (Figura 9.4).

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IL-12. Es producida mayoritariamente por monocitos/macrófagos, aunque su producción puede ser también inducida en células dendríticas y linfocitos B. Inicialmente se describió como el factor estimulador de las células asesinas naturales (NK), pero la actual importancia de esta citocina deriva de su capacidad de dirigir la diferenciación de los linfocitos Th hacia células efectoras tipo Th1 de la hipersensibilidad retardada. La forma madura de esta molécula (p75) está compuesta de dos subunidades, p35 y p40. La síntesis de ambas subunidades está regulada diferencialmente, siendo ambas necesarias para la actividad funcional del heterodímero. Esta citocina incrementa la actividad citotóxica de las células NK e induce células LAK (linfocitos asesinos activados por linfocinas). Incrementa la producción de IFN- por linfocitos T y células NK y activa linfocitos T citotóxicos. Recientemente se ha descrito un factor proteico denominado p19, sin actividad biológica por sí mismo, que se combina con la subunidad p40 de la IL-12 para dar lugar a una nueva citocina biológicamente activa denominada IL-23. Esta citocina es producida por células dendríticas activadas, se une al receptor de la IL-12 y comparte algunas de las funciones biológicas con ella.



IL-18. Esta citocina está estrechamente relacionada en sus funciones biológicas con la IL-12, ya que posee la misma capacidad de inducción de IFN-gamma en linfocitos T y células NK. Sin embargo, es producida por diferentes tipos celulares que la IL-12, siendo las células adrenales y de Kupffer las principales fuentes de producción de la IL-18.



Interferones tipo I. Los interferones fueron inicialmente descritos como agentes producidos por células infectadas por virus. Posteriormente se descubrió que además de su capacidad antiviral ejercían efectos reguladores sobre la proliferación y la diferenciación de varios tipos celulares y tenían capacidad de modular el sistema inmune. Se clasificaron en dos grupos. Los interferones tipo I, que incluyen el IFN-alfa y el IFN-beta, con capacidad principalmente antiviral y antiproliferativa, y el IFN-gamma (tipo II), al que nos referiremos posteriormente, con un mayor efecto inmunomodulador. El IFN-gamma es producido fundamentalmente por monocitos y macrófagos, mientras que el IFN-alfa es secretado por fibroblastos y algunas células epiteliales. Ambos incrementan la expresión de moléculas de MHC de clase I. En algunos casos se ha observado que poseen actividad antitumoral, posiblemente debido a su efecto antiproliferativo sobre las células tumorales, y modulador sobre el sistema inmune.


Citocinas producidas en las respuestas inmunes adaptativas

En respuesta a una estimulación antigénica, los linfocitos T se activan, proliferan y se diferencian hacia células efectoras específicas. Estas células ejercen sus funciones produciendo una serie de moléculas solubles, verdaderas artífices de los mecanismos efectores de la respuesta inmune adaptativa (Tabla 9.3).

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Los linfocitos T CD4+, como consecuencia de una estimulación antigénica, pueden diferenciarse hacia linfocitos T cooperadores de tipo Th1 o Th2, estando esta diferenciación en parte condicionada por las citocinas que se encuentran en el medio. Así, la presencia de IL-12 promueve la diferenciación hacia Th1, mientras que la IL-4 condiciona el desarrollo Th2. Los linfocitos Th1, en colaboración con los macrófagos, están implicados en la respuesta inmune celular, mientras que los Th2 promueven la respuesta inmune humoral. Para llevar a cabo su función los linfocitos Th1 secretan IL-2, IFN-gamma y TNF, mientras que los Th2 producen IL4, IL-5, IL-10 e IL-13. Se han descrito otras subpoblaciones de linfocitos T CD4+ efectores que secretan un perfil de citocinas diferente y llevan a cabo funciones específicas. Este es el caso de los linfocitos T reguladores de los que se han descrito varios tipos.

Los linfocitos T CD8+ se diferencian hacia linfocitos T citotóxicos como respuesta a la estimulación antigénica y a la presencia de citocinas secretadas por otras células. Ejercen su función efectora mediante la secreción fundamentalmente de IL-2, IL-16, IFN-gamma y TNF. Finalmente hay una serie de citocinas que pueden ser producidas por ambos tipos de linfocitos T, CD4+ y CD8+, tales como IL-2, GM-CSF y TGF-beta.




IL-2. Es secretada por linfocitos T CD4+ y CD8+ activados en respuesta a un estímulo antigénico. Inicialmente se describió como factor de crecimiento de células T, ya que es el principal agente que controla su proliferación. Ejerce otros muchos efectos sobre el sistema inmune, teniendo un papel esencial en el desarrollo de las respuestas inflamatorias crónicas, tanto humorales como celulares. Es un factor estimulador del crecimiento de linfocitos T , B y NK. Promueve la actividad citotóxica mediada por linfocitos T y células NK, así como el desarrollo de células LAK (células asesinas activadas por citocinas). Tras unirse a su receptor en linfocitos T, activa la secreción de IFN-alfa, linfotoxina, IL-4, IL-3, IL-5 y GM-CSF. Sobre los linfocitos B estimula su crecimiento y diferenciación e incrementa la expresión de moléculas de MHC de clase II.



IL-15. Es secretada por una amplia variedad de células, entre las que se incluyen células epiteliales, monocitos, músculo esquelético, hígado, pulmón y placenta. Aunque no es una citocina producida por linfocitos Th1 se incluye en este apartado por su similitud funcional con la IL-2, con la que comparte la mayoría de sus actividades biológicas, como la estimulación de células NK, y la proliferación y diferenciación linfocitaria.



IFN. Es producido por linfocitos Th1, LTC y por células NK. Además de su efecto antiviral posee una importante actividad inmunomoduladora. Incrementa la expresión de antígenos de HLA de clase I y II en varios tipos celulares, lo que facilita su función presentadora de Ag y activa a los macrófagos, incrementando su capacidad tumoricida y de defensa contra las infecciones. Actúa de forma autocrina sobre las propias células NK que lo producen, aumentando su actividad citolítica y, como consecuencia, incrementando su efecto antitumoral. Sobre los linfocitos Th2 inhibe la proliferación, de manera que su presencia durante la estimulación antigénica induce la diferenciación de linfocitos T hacia células efectoras tipo Th1 favoreciendo, por lo tanto, el desarrollo de las respuestas inflamatorias (Figura 9.5).

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IL-4. Es producida por linfocitos Th2, mastocitos, basófilos, células del estroma de la médula ósea y, posiblemente, por determinadas subpoblaciones de células NK. Es una citocina muy pleiotrópica, ya que ejerce numerosos efectos en diferentes tipos celulares. Promueve la diferenciación de linfocitos T vírgenes hacia células de tipo Th2, inhibiendo la generación de células Th1. Posee efectos inmunosupresores, ya que inhibe la producción de deteminados mediadores inflamatorios de los macrófagos e induce la producción de IL-1Ra, que bloquea la acción de la IL-1. Por otra parte, promueve el desarrollo de las respuestas inmunes humorales a través de la inducción del crecimiento y diferenciación de linfocitos B, produciendo el cambio isotípico hacia IgG4 e IgE e incrementando la expresión de moléculas CD23 en linfocitos B, basófilos y eosinófilos. Por todo ello, los efectos de esta citocina se han relacionado con el desarrollo de los procesos alérgicos y con el incremento de IgE en las infecciones parasitarias



IL-13. Es producida por linfocitos T activados del tipo Th2, compartiendo muchas de sus funciones con la IL-4 con la que se encuentra genéticamente relacionada. Es una citocina con actividad inmunosupresora ya que inhibe, junto con la IL-4 y la IL-10, la producción de citocinas inflamatorias por los monocitos (IL-1beta, TNF-alfa, IL-8, IL-6). Por otra parte, esta citocina incrementa la proliferación y diferenciación de monocitos y células B, incrementa la expresión de CD23 y promueve el cambio de clase de inmunoglobulinas hacia la producción de IgE



IL-16. Está producida por los linfocitos T CD8+ donde se acumula y se secreta en respuesta a la estimulación con serotonina o histamina. Originariamente se identificó como factor quimiotáctico de linfocitos, recibiendo el nombre de linfotactina, debido a su efecto atrayente sobre los linfocitos T CD4+. En la actualidad es el único miembro de la familia “C” de quimiocinas (véase más adelante).



TGF. Hay dos tipos de factores transformadores del crecimiento, el TGF-alfa y el TGF-beta, que no poseen ninguna similitud estructural ni comparten los mismos efectos. Solamente el TGF-beta tiene efectos inmunomoduladores. Es producido por linfocitos T, plaquetas y otros muchos tipos celulares. Su nombre responde a la observación inicial de que inducía cambios fenotípicos en los fibroblastos de rata. Incrementa la proliferación de fibroblastos, osteoblastos y células musculares lisas e incrementa la síntesis de proteínas de la matriz extracelular, lo que favorece la curación de las heridas. Esta citocina tiene también efectos inmunosupresores ya que se observó que inhibía el crecimiento y la función de muchos tipos celulares. En el sistema inmune inhibe la síntesis y/o el efecto del IFN-gamma, TNF-alfa, TNF–beta, IL-1, IL-2 e IL-3, así como la citotoxicidad natural y específica.

Citocinas proinflamatorias e inmunosupresoras


En relación con la respuesta inflamatoria algunas citocinas favorecen el desarrollo de la misma (citocinas proinflamatorias) mientras que otras ejercen un efecto supresor de la inflamación (citocinas inmunosupresoras).



Las citocinas con actividad antiinflamatoria e inmunosupresora inhiben el crecimiento celular o suprimen la secreción de otras citocinas. Entre ellas se encuentran la IL-4, IL-13 e IL-10, que activan las acciones de los linfocitos B a la vez que inhiben las respuestas inflamatorias. Como ya comentamos, la IL-10 es la citocina inmunosupresora por excelencia. También se incluye en este apartado el TGF-beta que, como se ha dicho anteriormente, inhibe el crecimiento y la función de muchos tipos celulares, la síntesis de determinadas citocinas y la actividad citotóxica natural y específica. Finalmente, los interferones tipo I (alfa y beta), también se pueden considerar citocinas supresoras debido a su capacidad antiproliferativa y a su efecto regulador de la producción de citocinas proinflamatorias.



En el grupo de las citocinas con actividad proinflamatoria se incluyen las producidas por los monocitos y macrófagos activados durante las respuestas inmunes innatas, aunque también pueden ser producidas por linfocitos activados (Th1 o citotóxicos), y otras células no pertenecientes al sistema inmune. Las principales citocinas que participan en los acontecimientos celulares y moleculares asociados con los fenómenos inflamatorios son la IL-1, IL-6, TNF-alfa y algunos miembros de la familia de las quimiocinas, que describimos ea continuación. Otra importante citocina proinflamatoria es el IFN-gamma, producido por linfocitos Th1 en las respuestas inmunes específicas y por células NK activadas.



En la figura 9.6,se presenta un esquema general de la respuesta inmune en donde se incluye la mayoría de la citocinas conocidas.

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También se incluye un esquema (Figura 9.7 )

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donde se especifican las principales citocinas que intervienen sobre los linfocitos T, B y macrófagos su orden de aparición (Figura 9.8 ) en infecciones de tipo agudo.

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Publicado el 20 agosto 2007 - 07:46

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Continuamos Cap 09
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QUIMIOCINAS



Su nombre proviene de “citocinas quimiotácticas” a que muchas de ellas poseen propiedades quimioatrayentes, regulando el trasvase de leucocitos hacia órganos y tejidos. Las quimiocinas secretadas se unen a proteoglicanos y a proteínas de la matriz extracelular donde se cree permanecen inmovilizadas sin pasar a la circulación. Esta capacidad de unión a la matriz extracelular favorece la permanencia de las quimiocinas en su lugar de producción y apoya el concepto de que la migración de los leucocitos se realiza a través de un gradiente sólido.



La característica bioquímica común de estas moléculas es la conservación de 4 residuos de cisteína que se unen formando dos puentes disulfuro, esenciales para la actividad de la molécula. Dependiendo de si las dos primeras cisteínas están o no separadas por otro aminoácido se han clasificado en quimiocinas CXC (cis-X-cis), y quimiocinas CC (cis-cis). Hay otras 2 quimiocinas, la linfotactina y la fractalkina, que pertenecen a otras subfamilias por tener características bioquímicas diferentes.



La molécula más representativa de la familia CXC es la IL-8 (CXCL8). Es sintetizada por todos los tipos de leucocitos, así como por otros muchos tipos celulares (fibroblastos, células endoteliales, hepatocitos, astrocitos. etc.) y células tumorales (melanoma, carcinoma de ovario,pulmonar, etc.) en respuesta a una amplia variedad de estímulos. La primera actividad biológica descrita fue la activación de neutrófilos, en los que inducía degranulación, cambios morfológicos y quimiotaxis. Luego se observó que también era quimiotáctico para eosinófilos y basófilos. Es también un potente factor angiogénico. Dentro de la familia CC se encuentran la eotaxina, importante en los procesos alérgicos por ser quimiotáctica para eosinófilos, el RANTES que es quimiotáctico para linfocitos T de memoria, y la proteína quimioatrayente de monocitos (MCP-1).



En general, las quimiocinas CXC son potentes quimioatrayentes para neutrófilos mientras que las CC atraen más eficientemente a los monocitos. Dado que las respuestas inflamatorias se inician con la migración de estas células hacia el foco inflamatorio, dirigidas por la acción de las quimiocinas, estas moléculas son altamente inducibles en una amplia variedad de células por estímulos proinflamatorios, como el LPS bacteriano, IL-1, TNF e IFN-gamma. Algunas quimiocinas CC son también potentes atrayentes de eosinofilos y basófilos e, incluso, de células T de memoria, de tal forma que puede iniciar una respuesta inflamatoria como consecuencia de una respuesta inmune específica.



Hasta el momento actual se han descrito más de 40 moléculas de quimiocinas, que agrupadas en las dos grandes familias, CXC y CC, se detallan en la tabla 9. 4,

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en las que se muestra la última nomenclatura sistemática propuesta y la original. Hasta hace poco se pensaba que las quimiocinas actuaban sobre neutrófilos, monocitos y eosinófilos, y que, por lo tanto, estaban implicadas principalmente en las respuestas inflamatorias agudas y crónicas. Recientemente se han identificado nuevas quimiocinas con características funcionales diferentes. Algunas de ellas son altamente específicas para linfocitos y células dendríticas y se expresan constitutivamente en órganos linfoides primarios y secundarios. El hallazgo de estas nuevas quimiocinas que tienen como diana células pertenecientes al sistema inmune ha atraído el interés sobre estas moléculas y ha propiciado una nueva clasificación, principalmente en base a criterios funcionales. De acuerdo con esta nueva clasificación se denominan quimiocinas inflamatorias a las clásicas con capacidad atrayente sobre monocitos y neutrófilos, mientras que las que actuan sobre linfocitos reciben el nombre de inmunoquimiocinas. Ambos tipos pueden tener una estructura molecular CXC, si bien las inflamatorias clásicas poseen el motivo ELR (ácido glutámico-leucina-arginina) inmediatamente antes del primer residuo de cisteína, mientras que las inmunoquimiocinas no lo poseen (CXC-no ELR). De forma similar también se han descrito dentro de las quimiocinas CC moléculas inflamatorias clásicas e inmunoquimiocinas. Estas moléculas ejercen su función uniéndose a receptores celulares que, a diferencia de la citocinas, no son específicos para cada molécula, pudiendo el mismo receptor unir diferentes quimiocinas. Todas estas moléculas se encuentran distribuidas en el genoma en clusters, mayoritariamente en el cromosoma 4 y 17 , lo que indica un origen génico común y su diversidad por duplicaciones génicas..


Receptores de las citocinas



La comunicación entre los diferentes tipos celulares del sistema inmune y de otros sistemas del organismo está mediada por factores solubles denominados citocinas. Estas moléculas ejercen su efecto biológico a través de su unión con receptores específicos expresados en la superficie celular. Los receptores de citocinas son proteínas de membrana glicosiladas que constan de una región extracitoplasmática de unión con la citocina, una región transmembranal y una región citoplasmática que interviene en la transmisión de señales al interior de la célula. La clonación de muchos de estos receptores y el análisis de su estructura ha permitido clasificarlos en 4 familias según regiones comunes de homología dentro de los miembros de una misma familia (Tabla 9.5).

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Los receptores funcionales son de alta afinidad (10-9-10-11M), es decir, únicamente son necesarias bajas concentraciones de citocinas para una unión efectiva con su receptor y para desencadenar su correspondiente efecto biológico. Además, estos receptores se expresan en un número bajo en la superficie celular generalmente de unos pocos cientos a unos pocos miles de receptores por célula. La distribución de algunos de ellos, como por ejemplo los de la IL-2 y de la IL-5, está restringida a unos pocos tipos celulares mientras que otros, entre los que se pueden citar los de la IL-1, IL-4 e IL-6, se encuentran distribuidos en una amplia variedad de tipos celulares. La expresión de los receptores de citocinas en la superficie celular puede ser constitutiva, es decir, tiene lugar sin necesidad de ningún estímulo fisiológico o, por el contrario, puede requerir que la célula sea activada previamente. En general, la activación celular incrementa el número de receptores por célula.



Muchos de los receptores de citocinas son complejos multicatenarios compuestos de una cadena que se une específicamente a la citocina (cadena específica) y de una cadena que transduce las señales al interior de la célula y que es compartida por otros receptores de citocinas (cadena común). Para la transducción de señales se requiere, en general, de la unión de varias cadenas específicas (homodímeros) o de la cadena específica con la común (heterodímeros). En algunos casos, es necesaria la interacción de tres cadenas para la formación de receptores de alta afinidad. La transducción de señales puede tener lugar por mecanismos comunes a todas las familias de receptores o por mecanismos específicos de cada una de ellas. Como comentaremos en este capítulo, muchas de las características funcionales de las citocinas, como la redundancia y el pleiotropismo, pueden ser explicadas ahora por los conocimientos actuales sobre la composición y mecanismos de señalización de sus receptores.



Según su estructura, los receptores de citocinas se pueden agrupar en 4 familias diferentes (Figura 9.9).

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la superfamilia de las inmunoglobulinas, la familia del receptor del factor de necrosis tumoral (TNFR), la familia del receptor del factor de crecimiento hematopoyético (HGFR) que incluye la mayoría de los receptores de citocinas por lo que también se denomina superfamilia de los receptores de citocinas y, por último, la familia de los receptores de quimiocinas.
Dentro de cada familia la homología entre sus diferentes miembros es aproximadamente del 15 al 25%. Existen receptores que no pueden ser agrupados en ninguna de estas familias como, por ejemplo, el receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGF), la cadena a del receptor de la IL-2 y el receptor del factor b de crecimiento transformante (TGFbeta).


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Publicado el 24 agosto 2007 - 06:11

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Superfamilia de las inmunoglobulinas


Se incluyen dentro de esta familia un grupo de receptores que presentan en la región extracitoplasmática un número variable de dominios que son similares a los de las inmunoglobulinas y que intervienen en la unión con el ligando. La región citoplasmática contiene secuencias tirosina cinasa mediante las cuales tiene lugar la transducción de señales al interior de la célula como consecuencia de la unión del ligando con su receptor. A esta familia pertenecen los receptores de la IL-1 y de otras citocinas implicadas en el crecimiento celular como son el factor estimulante de colonias de mácrofagos (M-CSFR), el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGFR) y el factor de células pluripotentes (SCFR). Existen dos tipos de receptores para la IL-1 (IL-1RI e IL-1RII) a los que se unen tanto la IL-1a como la IL-1b aunque lo hacen con diferente afinidad. Recientemente se ha clonado un componente adicional del complejo del IL-1RI, denominado proteína accesoria del receptor de interleucina 1 (IL-1RAcP), que también pertenece a esta familia y que presenta una homología limitada con los IL-1RI y II.

Familia del TNFR

La característica principal de los receptores que se incluyen dentro de esta familia es la presencia en el dominio extracelular de 3 a 4 secuencias conservadas, de aproximadamente 40 aminoádos, ricas en cisteína e implicadas en la unión con el ligando. La región intracelular no presenta secuencias homólogas de aminoácidos y tampoco se han identificado secuencias con motivos de señalización al interior de la célula. Dentro de esta familia se incluyen el receptor del factor de crecimiento nervioso (NGFR) y los 3 tipos de receptores para el TNFa y las linfotoxinas (LT) (TNFRI, TNFRII y TNFRIII) (Tabla 9.1). El TNFa y la LTa (TNFb) se unen, con afinidades similares, tanto al TNFRI como al TNFRII mientras que la LTb se une al TNFRIII. Además, a esta familia de receptores pertenecen otras proteínas de membrana como el CD27, CD30, CD40, 4-1BB, OX-40, Fas-APO1 y APO-2L.

Superfamilia de los receptores de citocinas

Los receptores que pertenecen a esta familia se pueden subdividir a su vez en dos clases relacionadas evolutivamente. La clase 1 está compuesta por la mayoría de los receptores de citocinas mientras que en la clase 2 se incluyen los receptores para los IFNs (Tabla 9.6).

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Receptores de clase 1. Las cadenas polipeptídicas que forman parte de esta clase de receptores se caracterizan por poseer en su región extracitoplasmática dos pares de residuos de cisteína conservados en el extremo distal y un motivo Tryp-Ser-X-Tryp-Ser (WSXWS, donde X es un aminoácido no conservado) en su extremo carboxiterminal. La presencia de este dominio permite la unión eficiente del ligando al receptor. En la región citoplasmática no se han encontrado secuencias con actividad catalítica pero existen ácidos hidrofóbicos denominados respectivamente box1 y box2 que son necesarios para la transducción de señales al interior de la célula.

Los receptores que forman parte de esta clase son complejos multicatenarios y la mayoría de ellos además de poseer una o más cadenas específicas de unión al ligando comparten una misma cadena que interviene en la transducción de señales al interior de la célula. Dentro de esta clase se incluyen las cadenas de transducción comunes bc y gc, la cadena b del IL-2R, así como la cadena específica de los receptores de la IL-3, IL-4, IL-5, IL-7, IL-9, GM-CSF, EPO (eritropoyetina) y TPO (trombopoyetina) (Tabla 9. 1). La cadena de transducción común gp130 y los receptores específicos de la IL-6, IL-11, IL-12, G-CSF, factor inhibidor de la leucemia (LIF) y oncostatina M (OSM) pertenecen a esta familia aunque su región extracitoplasmática distal presenta también dominios similares a los de las inmunoglobulinas, por lo que tienen una estructura de tipo mixto entre la de la superfamilia de las inmunoglobulinas y la de la superfamilia de receptores de citocinas (Figura 9.1 y Tabla 9.5). Además, dentro de esta familia se incluyen receptores para otras moléculas que no tienen funciones específicas inmunitarias, como el receptor de la hormona del crecimiento (GHR), de la prolactina (PRLR) y el del factor neurotrófico ciliar (CNTFR).

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Los receptores de esta familia pueden ser agrupados según la cadena común (gp130, bc o gc) que comparten y a través de la cual se transmiten las señales al interior de la célula. Esta cadena no interviene en la unión con el ligando mientras que la cadena específica, generalmente denominada a, se une a la citocina aunque con baja afinidad. La oligomerización de una cadena específica, o de la cadena específica con alguna de las cadenas comunes es necesaria para la formación del receptor funcional de alta afinidad. Así se pueden establecer diferentes modelos de receptores (Figura 9.10), de los cuales el más sencillo es el formado únicamente por homodimerización de su cadena específica como es el caso del G-CSFR, EPOR y TPOR. Otro modelo consiste en la heterodimerización de la cadena específica y alguna de las cadenas comunes de transducción de señales. De este modo, los receptores para la IL-6, IL-11, LIF, OSM y CNTF se forman por heterodimerización de su cadena específica de unión con el ligando y de una o dos cadenas gp130. Los receptores para la IL-3, IL-5 y GM-CSF son, en cambio, heterodímeros que constan de su cadena específica y de una única cadena común bc. Varios receptores de interleucinas, el IL-2R, IL-4R, IL-7R e IL-9R, están formados por su cadena específica y la cadena gc. El receptor de la IL-2 ha sido ampliamente estudiado y se ha comprobado que la trans­ducción de señales tiene lugar por receptores con distinta afinidad que resultan de la unión de dos o de tres cadenas. El receptor de afinidad intermedia (10-9 M) está compuesto por la cadena específica b (IL-2Rb) y por la cadena común, gc, implicada en la transducción de señales mientras que el receptor de alta afinidad (10-11 M) es un complejo trimolecular que consta de las dos cadenas anteriores más la cadena específica a (IL-2Ra).

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Receptores de clase 2. Estos receptores tienen conservado en su región extracelular un par de residuos de cisteína aunque, a diferencia de los receptores de clase 1, no contienen el motivo WSXWS. Dentro de esta clase se incluyen los receptores de los IFNs y el receptor de la IL-10 . Los IFNs se unen a dos tipos de receptores: el IFN-alfa y el b al receptor de tipo I (IFNRI) y el IFN-gamma al receptor de tipo II (IFNRII). Recientemente se ha comprobado que los receptores funcionales de los IFNs, tanto de tipo I como de tipo II, constan de dos cadenas. Las nuevas cadenas clonadas (IFNRI2 e IFNRII2) pertenecen también a esta familia de receptores y son necesarias para la transducción de señales.

En la figura (9.11). se esquematiza la intensidad de la señal atendiendo a la afinidad de la citocina a su receptor.

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Receptores de Quimiocinas

Las quimiocinas son un tipo de citocinas estructuralmente semejantes que se caracterizan por ejercer una actividad quimiotáctica y estimuladora sobre células de tipo inflamatorio. Esta familia de moléculas puede ser dividida en dos clases, CC y CXC, según variaciones en un motivo de cisteínas que se encuentra conservado en todos los receptores de esta familia. En las de tipo CXC, los dos residuos de cisteína están separados por un aminoácido no conservado mientras que en las de tipo CC las dos cisteínas están adyacentes.

Los receptores a los que se unen las quimiocinas presentan caraterísticas muy diferentes a los receptores de las otras familias de receptores de citocinas. Actualmente se han clonado muchos de ellos y se ha comprobado que presentan una estructura similar a los receptores de la familia de la rodopsina ya que consisten en una región extracelular corta, contienen 7 dominios transmembranales muy conservados y están asociados a proteínas de unión con nucleótidos de guanina (proteína G) que intervienen en la transducción de señales. Dentro de esta familia de receptores, se pueden distinguir los receptores específicos y los compartidos según su especificidad de unión con el ligando. Los específicos unen un ligando en concreto siendo el ejemplo más representativo el IL-8RA o CXCR1 que únicamente une a IL-8. Por el contrario, los receptores compartidos pueden unir a más de una quimiocina del tipo CXC o a más de una quimiocina del tipo CC. Receptores de este tipo son, por ejemplo, el IL-8RB o CXCR2 que une a IL-8 y a otras quimiocinas CXC y el CCR1 cuyos ligandos son quimiocinas del tipo CC.

Mecanismos de transducción de señales.


La unión de una citocina a su receptor en la superficie de la célula diana produce su efecto biológico mediante la fosforilación de proteínas celulares, incluido el propio receptor. Estas proteínas fosforiladas activan factores de transcripción produciéndose, en último término, la transcripción de determinados genes cuyos productos proteícos son los que, en último término, van a ejercer el efecto biológico correspondiente. En la mayoría de los receptores, el primer paso en la señalización consiste en la oligomerización de varias cadenas de receptores inducida por la unión con el ligando. Esta asociación permite el contacto de las regiones citoplasmáticas de los receptores a partir del cual se van a activar mecanismos de señalización específicos de cada familia de receptores de citocinas. Además, las citocinas también transducen señales mediante mecanismos comunes a otros ligandos (Figura 9.12).

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Superfamilia de inmunoglobulinas: señalización por receptores con actividad tirosina cinasa.


En los receptores de la familia de las inmunoglobulinas, la señalización está mediada por secuencias con actividad tirosina cinasa presentes en su región citoplasmática que fosforilan residuos de tirosinas en proteínas citoplasmáticas. Este dominio está altamente conservado y funciona como un sitio de unión para el ATP implicado en la reacción de fosforilación. La oligomerización de varias cadenas del receptor parece ser necesaria para la inducción de la actividad tirosina cinasa . En el caso del PDGFR y M-CSFR, sus ligandos son complejos diméricos que, al unirse a dos cadenas próximas en la superficie celular, producen la dimerización del receptor y la transducción de señales al interior de la célula. El IL-1RI es un sistema más complejo ya que recientemente se ha comprobado que para una señalización efectiva por IL-1, además de la cadena específica, es esencial la presencia de la proteína accesoria (IL-1RAcP) también perteneciente a esta familia.

Señalización en la familia del TNFR

La región citoplasmática de los receptores de la familia del TNFR no presenta secuencias con actividad catalítica pero se ha comprobado que para la transducción de señales por varios de ellos son necesarias unas proteínas citoplasmáticas, pertenecientes a una nueva familia, denominadas factores asociados al receptor del TNF (TRAF). Estas proteínas forman complejos multimoleculares e interaccionan con las regiones citoplasmáticas de los receptores produciéndose, en último término, la activación del factor de transcripción NFkB. En esta familia también parece ser necesaria la oligomerización de varias cadenas del receptor para que tenga lugar la señalización al interior de la célula. Por ejemplo, en el caso del TNFR se produce la transducción de señales porque su ligando es una proteína trimérica que provoca la oligomerización de 3 cadenas del receptor y su posterior contacto citoplasmático.


Superfamilia de los receptores de citocinas: señalización por Jaks y Stats

En la superfamilia de receptores de citocinas tampoco existen dominios con actividad catalítica en su región citoplasmática. A pesar de ello, la unión de una citocina con su receptor produce una rápida fosforilación de tirosinas en proteínas celulares incluido el propio receptor.

Esta señalización está mediada principalmente por una nueva familia de tirosina cinasas denominadas Janus cinasas (Jaks) y por factores de transcripción de una nueva familia denominada Stat (transductores de señal y activadores de la transcripción). No se conoce todavía el mecanismo exacto mediante el cual se produce la señalización por las cinasas Jak y los factores de transcripción Stat. Diversos estudios sugieren que las Jaks se encuentran asociadas con una de las subunidades del receptor y que la oligomerización del receptor inducida por la unión con su citocina produce la activación por autofosforilación de estas cinasas. Esta activación requiere los motivos citoplasmáticos box1 y box2 ya que mutaciones o deleciones en estas regiones suprimen la señalización. A continuación, las Jaks activadas fosforilan residuos de tirosina en el propio receptor y en los factores de transcripción Stat. El siguiente paso en la señalización consiste en la dimerización de los Stat fosforilados y en su translocación al núcleo donde se unen a secuencias palindrómicas en el ADN en las que se puede reconocer una estructura general TT(N)5A.

La familia de cinasas Jak consta actualmente de 4 miembros (Jak1, Jak2, Jak3 y Tyk2). Parece existir un patrón de asociación entre un determinado receptor y una determinada Jak según la cadena común que interviene en la transducción de señales. Uno de los ejemplos más claros es el de los receptores que utilizan la cadena gc en los que la cadena específica se asocia con Jak1 mientras que la cadena común se asocia con Jak3.

La identificación de los Stats y su relación con las cinasas Jak ha sido posible gracias a los estudios realizados sobre la inducción de transcripción en respuesta a los IFNs. Hasta el momento se han identificado 6 componentes de esta familia. No parece existir un patrón específico de activación receptor-Stat ya que un Stat puede ser activado por múltiples receptores y la unión de una citocina con su receptor puede activar varios Stats. Por otra parte, existe una cierta relación entre grupos de receptores que comparten una misma cadena de transducción de señales y determinados Stats. Así, los receptores que comparten la cadena bc activan el Stat5 mientras que los que utilizan la cadena gp130 activan preferentemente el Stat3.


Familia de los receptores de quimiocinas: señalización por proteína G

La señalización por los receptores de quimiocinas está mediada por proteínas G asociadas a su extremo carboxiterminal. Estas proteinas se encuentran localizadas en la cara interna de la membrana citoplasmática y catalizan el intercambio de GDP por GTP produciéndose la activación de muchas enzimas citoplasmáticas y, en último término, la activación de factores de transcripción. En esta familia, no es necesaria la oligomerización del receptor para la transducción de señales al interior de la célula ya que los receptores funcionales constan únicamente de una cadena.


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Publicado el 31 agosto 2007 - 09:33

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Continuamos y finalizamos Cap 09...
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Vías comunes de transducción de señales


Además de los mecanismos de señalización específicos de cada familia de receptores, las citocinas pueden activar mecanimos comunes a las distintas familias e incluso a otros sistemas de receptores. Los primeros candidatos para la fosforilación en tirosinas producida inmediatamente después de la unión de una citocina con su receptor fueron cinasas de la familia src. Estas tirosina ciinasas han sido implicadas en la respuesta a muchos ligandos y además se requieren en la activación celular a través del TCR. Actualmente, se ha comprobado que varias src ciinasas son activadas por receptores de citocinas de la superfamilia de las inmunoglobulinas, como el PDGFR, y por varios componentes de la superfamilia de receptores de citocinas.

Otra vía de señalización utilizada también por los receptores de citocinas es la Ras-GTP que, además, forma parte del crecimiento normal en respuesta a muchos factores de crecimiento y de la proliferación maligna inducida por oncogenes. La estimulación de esta vía, en último término, produce la activación de la cascada de cinasas de proteína activadas por mitógenos (MAPK). Las MAPK activadas se translocan al núcleo donde fosforilan varios factores de transcripción como c-Myc y c-Jun. La transducción de señales por la vía Ras-GTP parece ser común a muchas citocinas ya que su activación ha sido observada en la señalización por componentes de todas las familias de receptores de citocinas.

Implicaciones funcionales de los receptores de citocinas.

Determinadas características funcionales de las citocinas pueden ser explicadas ahora por los recientes conocimientos adquiridos sobre la composición y los mecanismos de activación de sus receptores. Las citocinas son redundantes, es decir, varias citocinas ejercen efectos biológicos similares sobre un mismo tipo celular. El que algunos receptores de citocinas sean complejos oligoméricos que comparten una misma cadena de transducción de señales puede explicar este hecho. En estos receptores, la señalización tendría lugar por vías comunes produciéndose la transcripción de los mismos genes. Este fenómeno ha sido mejor observado en las citocinas que utilizan receptores que son miembros de la superfamilia de los receptores de citocinas. Por ejemplo, la IL-3 y el GM-CSF que utilizan receptores que comparten la cadena beta como transductora de señales tienen funciones muy parecidas en el sistema hematopoyético. En el caso de las citocinas que utilizan la cadena gp130 (IL-6, LIF, CNTF, OSM, e IL-11), todas ellas son capaces de inducir la producción de proteínas de fase aguda en el hígado. Respecto a las citocinas cuyos receptores comparten la cadena gamma como transductora de señales (IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 e IL-15), todas son factores de crecimiento de células T. Este hecho es de gran importancia en la inmunodeficiencia combinada severa ligada al cromosoma X (XSCID) en la que no se produce un desarrollo normal de células T debido a la falta de una cadena transductora funcional por mutaciones en la cadena gamma.


Otro mecanismo que explicaría la redundancia de las citocinas es el hecho de que no exista una elevada especificidad de unión entre una citocina y su receptor como es el caso de las quimiocinas y sus receptores. Muchas de ellas tienen efecto quimiotáctico sobre un mismo tipo celular lo que puede ser explicado porque comparten un mismo receptor.

La pleiotropía es otra característica funcional de las citocinas ya que algunas realizan múltiples funciones diferentes en distintos tipos celulares. El empleo de varias rutas de señalización así como la activación de múltiples cinasas y factores de transcripción que tiene lugar como consecuencia de la unión de las citocinas a sus receptores puede explicar la diversidad funcional de las mismas.

RECEPTORES SOLUBLES

Además de existir como proteínas de membrana, muchos receptores de citocinas son sintetizados como proteínas solubles. La existencia de estos receptores ha modificado en gran manera el conocimiento sobre la interacción citocina-receptor y la regulación de las distintas funciones de las citocinas. A nivel molecular, los mecanismos más comunes de generación de las formas solubles de los receptores son la rotura proteolítica del receptor expresado en la membrana y el procesamiento alternativo del ARNm (Tabla 9.7). El receptor soluble del CNTF (sCNTFR) se forma por un mecanismo de rotura lípidica y en el caso de la forma soluble del receptor de la IL-6 (sIL-6R), no se conoce su mecanismo de generación.

Los receptores solubles pueden ejercer varios efectos biológicos (Figura 9. 4) si bien el más común es el de antagonistas de su receptor equivalente en la membrana mediante competición por la unión con el ligando para prevenir la señalización al interior de la célula. Receptores solubles de este tipo son, por ejemplo, los de la IL-1, IL-4 y TNF-alfa ya que producen una inhibición dosis dependiente de la función del receptor de membrana. Cuando los receptores solubles se generan por proteolisis de los receptores de membrana, disminuye el número de receptores funcionales a los que se puede unir la citocina en la superficie celular y por tanto, también se produce una inhibición en la señalización al interior de la célula.

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Además de las funciones inhibidoras de los receptores solubles, se ha comprobado que, en algunos casos, estos receptores pueden facilitar la señalización inducida por la unión con su citocina en células que no expresen el receptor funcional completo de membrana. Este mecanismo se ha observado en las formas solubles de receptores (Figura 9.13).

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BIBLIOGRAFIA

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3. Aguzzi A, Heikenwalder M. Prions, cytokines, and chemokines: a meeting in lymphoid organs. Immunity. 2005, 22: 145-54.


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5. Ohsuzu F. The roles of cytokines, inflammation and immunity in vascular diseases. J Atheroscler Thromb. 2004, 11: 313-21.

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Publicado el 03 septiembre 2007 - 07:59

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José Peña Martínez (Coordinador)

Universidad de Córdoba y Sweden Diagnostics (Spain)


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10 Activación linfocitos T

E. Muñoz y J. Peña


Interacción celular Transmisión señales CD45 PKC PLC Otras cinasas Factores transcripción


INTRODUCIÓN

La activación de los linfocitos T se produce tras el reconocimiento por parte del TCR/CD3 de la molécula HLA y el péptido presentado por la misma junto con otros procesos, como son la activación de ciertas moléculas accesorias presentes en su membrana. También en este proceso de activación se hace mas eficiente si los linfocitos reciben el estimulo de ciertas citocinas mediante su unión a los receptores específicos presentes también en la membrana de estos linfocitos.

Una vez activados los linfocitos T, estos prioritariamente producirán citocinas o factores citotóxicos, según se trate de linfocitos T CD4+ o CD8+. De esta manera se desarrollará la respuesta inmune. Los linfocitos T CD4+ colaborarán en la posterior activación de otras células, tales como NK, T CD8+, linfocitos B o macrófagos. A su vez los linfocitos T CD8+ tras su activación ejercerán su función citotóxica destruyendo células blanco (Figura 10.1).

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Fenómenos de interacción celular.

El proceso de reconocimiento varía si el receptor de la célula T está formado por el heterodímero alfa/beta (células T alfa/beta CD4+ o CD8+) o si es del tipo gamma/delta (células T gamma/delta CD4-/CD8-), ya que en estas últimas no existe función coestimuladora por parte de las moléculas accesorias CD4 y CD8 (no se puede producir la unión MHC-CD4 o MHC-CD8). Como se dijo anteriormente, las moléculas de histocompatibilidad "no clásicas" pueden presentar péptidos antigénicos a los receptores gamma/delta.

En muchos casos la unión del antígeno con el TCR no es suficiente para dar lugar a una respuesta inmune eficaz. Para que esta respuesta se lleve a cabo se requiere la participación de una serie de moléculas conocidas globalmente como accesorias, y cuya función es precisamente la de contribuir al desarrollo de una respuesta inmune efectiva facilitando la interacción entre las distintas células. Se forma así lo que se viene en denominar sinapsis entre linfocitos T y célula presentadora de antígeno (Figura 10.2). Las principales moléculas que están implicadas en este fenómeno de reconocimiento son el CD4, CD8, CD2, CD45 y CD28 y sus ligandos respectivos. Todas estas moléculas de adhesión también juegan un importante papel en la transducción de señales y activación de la célula T. En la Figura 10.3 se recoge un esquema de las distintas posibilidades de activación de los linfocitos T según las moléculas que intervienen en los procesos de reconocimiento y adhesión intercelular.

Moléculas CD4 y CD8.

Las moléculas CD4 y CD8 son glicoproteínas cuyos ligandos naturales son las moléculas del MHC de clase II y de clase I respectivamente. La molécula CD4 pertenece a la superfamilia de las inmunoglobulinas y esta formada por una sola cadena. La molécula CD8 pertenece también a la superfamilia de las Igs, pero su estructura difiere considerablemente de la anterior, al estar formada por dos cadenas homólogas, alfa y beta, que pueden formar heterodímeros o, en menor proporción, homodímeros (alfa/alfa).

Las interacciones de estas moléculas con el HLA, juegan un papel esencial en la maduración tímica de los linfocitos. De hecho, el fenotipo CD4/CD8 de un determinado linfocito T determina su función efectora. Así, mientras el CD4 se expresa en la mayoría de los linfocitos T cooperadores, la molécula CD8 se presenta, principalmente, en aquellos linfocitos T con función citotóxica. Es lógico que las células T con fenotipo CD8+ reconozcan antígenos en el contexto de moléculas MHC de clase I, ya que éstas tienen una distribución tisular universal, pudiéndose realizar así la función citotóxica, reconocimiento y lisis, de cualquier célula del organismo que se encuentre infectada por virus.

Moléculas CD2

Las moléculas CD2 junto con el CD11a/CD18 (LFA-1) son las moléculas de adhesión primaria que contribuyen a potenciar la afinidad de unión del linfocito T a la célula presentadora. Sus ligandos naturales que son el CD58 (LFA-3) y CD54 (ICAM-1) respectivamente, se expresan en la superficie de todas las células que realizan la función de APC. El CD2 es una glicoproteína presente en la superficie de timocitos y linfocitos T, organizada en dos dominios globulares extracitoplasmáticos, una región transmembrana y una larga región intracitoplasmática. Esta molécula es la primera molécula que se expresa en el linaje T durante su diferenciación y se encuentra en todos los timocitos y células T maduras. Además de su papel en la interacción entre células, está implicado en una vía alternativa de activación T antígeno-independiente. Otras moléculas de membrana que intervienen en el proceso de adhesión son CD5 y CD40, cuyos ligandos en la APC son, respectivamente, CD72 y CD40L.

Moléculas CD28

Las moléculas CD28 son también de especial importancia en los mecanismos de adhesión celular. El CD28 se expresa en todos los linfocitos CD4 y aproximadamente en el 50% de los linfocitos CD8, sus ligandos naturales pertenecen a la familia B7 (B7-1, CD80; B7-2, CD86). CD28, además de su papel en el proceso de adhesión, también participa en el mecanismo de transducción de señal y activación de la célula T ya que el CD28 induce la denominada segunda señal de activación celular (la primera está generada por el TCR/CD3). En ausencia de esta segunda señal, los linfocitos T pueden anergizarse por la primera señal de activación dependiente TCR/CD3. Esta segunda señal parece ser regulada negativamente por la molécula CTLA-4 (Cytotoxic T Lymphocyte Antigen 4).

Solo un número muy pequeño de moléculas MHC con el péptido apropiado están presente en un área dada del contacto célula-célula establecido con el proceso de adhesión. Gracias a la habilidad del TCR/CD3 de formar estructuras ordenadas, los complejos MHC con el péptido correcto migran dentro de la interfase. Esto provoca una alta densidad local de complejos TCR/CD3 cooperando en la unión antigénica.

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Cap 10.. continuacion...
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Transmision de señales

Todas las células eucariotas incluidos los linfocitos T, B y NK poseen mecanismos a través de los cuales los estímulos externos son procesados y enviados al núcleo a través de una serie de cambios bioquímicos que conocemos genéricamente como señales de activación intracelulares o de transducción de señales. Estos mecanismos implican la formación de los denominados segundos mensajeros que son capaces de regular la transcripción específica de un amplio número de genes, los cuales participan en los procesos de crecimiento, división y diferenciación celular. En la activación de esta cadena de segundos mensajeros intervienen señales procedentes tanto del TCR/CD3 como de las moléculas accesorias y receptores de citocinas presentes en la membrana de los linfocitos (Figura 10.4).

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Un mecanismo fundamental en la regulación de la actividad y la función de numerosas proteínas en las células eucarióticas son los ciclos de fosforilación y defosforilación mediados por cinasas y fosfatasas. Básicamente existen dos tipos de cinasas, dependiendo de su actividad fosfotransferasa la cual se manifiesta fosforilando proteínas en aminoácidos serina y treonina (serina/treonina cinasas) o bien en aminoácidos tirosina (tirosina cinasas). Igualmente hay fosfatasas que defosforilan específicamente proteínas fosforiladas bien en serina/treonina o en tirosina.

Una propiedad general de los linfocitos es la necesidad de generar dos señales distintas para inducir la proliferación hacia células efectoras. Como se ha comentado anteriormente la primera señal la proporciona la unión del complejo péptido-MHC al TCR (y a los co-receptores CD4 y CD8), esta señal está potenciada por moléculas de adhesión (CD2, el LFA-1, el CD26, etc.). La segunda señal es suministrada por moléculas co-estimuladoras del tipo CD28, que de alguna manera complementan las señales de activación inducidas por el TCR permitiendo una activación celular completa (Figura 10.5).

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Estas señales coestimuladoras son necesarias para la activación del linfocito, ya que en su ausencia la señal mediada por el TCR puede conducir al linfocito a la muerte celular o a un estado de anergia (en la que el linfocito no responde a nuevas estimulaciones).

Después de la ocupación de los receptores T por el antígeno, se produce la activación de los linfocitos y la iniciación de eventos tempranos de traducción de señales que finalmente conducen a la reprogramación génica y a la adquisición de funciones efectoras. Para que el linfocito T pueda llevar a cabo estas funciones se requiere un complejo sistema responsable de la transmisión de señales de activación desde la superficie al interior de la célula. En esta última década se está realizando un gran esfuerzo para identificar los componentes celulares y moleculares que están involucrados en dicha activación celular y determinar la secuencia de eventos bioquímicos que ocurren después del reconocimiento del antígeno.

ESTÍMULOS INICIADOS POR EL TCR.

Uno de los primeros eventos bioquímicos que ocurren en linfocitos T después de la interacción Ag-TCR, es el incremento de fosforilación en tirosina de las cadenas no polimórficas del CD3. Estas cadenas poseen en sus dominios intracitoplasmáticos unas regiones denominadas ITAM (Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motifs) que se fosforilan por la acción de las tirosina cinasas c-lck o c-fyn.

La tirosina cinasa c-lck se encuentra localizada en la parte intracelular de la membrana plasmática unida a la bicapa lipídica por un proceso de miristilación de su región aminoterminal (Figura 10.6).

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La asociación física y funcional del CD4 y del CD8 con el TCR/CD3, hace que la c-lck asociada a estas moléculas se aproxime a la porción citoplásmica de las proteínas del complejo CD3, donde puede fosforilar en tirosina a sus regiones ITAM. Además del CD3 esta cinasa puede también fosforilar otros substratos como es el caso de PLC-gamma-1 (fosfolipasa C-gamma-1) que participa en la regulación del sistema inositol fosfato que se describirá más adelante. C-fyn, al igual que c-lck es otra tirosina cinasa que pertenece a la familia de cinasas Src. También está anclada a la cara interna de la membrana celular por miristilación de su porción aminoterminal. Esta cinasa está físicamente asociada al TCR y su actividad está regulada por la ocupación y activación del mismo.

Una vez que los ITAM son fosforilados en residuos tirosinas, se convierten en sitios específicos de acoplamiento que se unen a proteínas citoplásmicas con dominios SH2. La función de los dominios SH2 es interactuar con algunas proteínas que se encuentran fosforiladas en residuos tirosina, así su función esta regulada por procesos fosforilación-desfosforilación de estos aminoácidos. Por este motivo, un dominio SH2 puede interactuar con una fosfotirosina adyacente en la misma o en otra molécula. Cuando es sobre la misma molécula contribuye al control de su propia actividad enzimática. En otras ocasiones, la enzima con el dominio SH2 interacciona a través de dicho motivo con otras proteínas previamente fosforiladas en tirosina por otra cinasa. Esta interacción es responsable de su activación y de la de otros substratos. Este es el caso de la enzima ZAP-70 que se activa cuando a través de sus dominios SH2 se une a las cadenas que han sido previamente fosforiladas por c-fyn o c-lck. ZAP-70 desempeña un papel crítico en el mantenimiento de la cascada de señales que se pone en marcha tras el reconocimiento del antígeno por el TCR. En este sentido, esta enzima es un acoplador de señales desde la superficie celular al núcleo por fosforilación de los adaptadores Lat y SLP-76. Lat es una proteína transmembrana cuya función, una vez fosforilada, es organizar complejos multimoleculares en determinados subdominios lipídicos de la membrana plasmática. Estos complejos contienen proteínas claves en la señalización al interior de la célula como son la PLC-gamma1 (fosfolipasa C), el Grb-2 (growth factor binding protein), SLP-76, la PI3K y Vav-1


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Continuamos... Cap 10. La inmunología, una compleja rama de la biología donde desaparecen un poco las fronteras entre las ciencias básicas... hay mucho campo abierto para la investigacion...
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FOSFATASA CD45

El CD45, LCA (Antígeno común leucocitario) o T200 es una de las glicoproteínas más abundantemente expresadas en la superficie de células hematopoyéticas, pudiéndose detectar hasta un millón de moléculas por célula. El CD45 presenta una larga región citoplasmática que contiene dos dominios catalíticos con actividad fosfatasa, una región intra-membrana y una región aminoterminal extracelular que se encuentra glicosilada y que varía en su estructura. Esta variedad ha sido explicada después del clonaje e identificación del gen que, codificada dicha proteína, el cual gracias a que puede transcribir de forma alternativa los tres exones (A, B y C) que codifican la porción aminoterminal de la proteína. Esta transcripción alternativa puede generar hasta ocho diferentes ARN mensajeros que traducen al menos seis diferentes isoformas del CD45 en la membrana celular (Figura 10.7).

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El ligando del CD45 no se conoce y la existencia de estas diferentes isoformas pueden indicar que los ligandos del CD45 sean múltiples y medien diferentes funciones en diferentes subpoblaciones de linfocitos T.

Diferentes sistemas experimentales han demostrado que el CD45 juega un papel predominante en los procesos de activación celular mediados por la ocupación del TCR. Aunque teórica, la función que más frecuentemente se atribuye al CD45 es la de defosforilar la tirosina de regulación negativa de c-lck y c-fyn, con lo que estas cinasas se activarían autofosforilándose y fosforilando con toda probabilidad otros substratos próximos (como la cadena ζ del CD3). No obstante, el CD45 podría defosforilar también a la tirosina de c-lck y c-fyn previamente autofosforilada conduciendo a una inhibición de estas cinasas.

Aunque estos modelos son hipotéticos, se acumulan continuamente evidencias de que el CD45 pude regular positiva o negativamente los procesos de activación celular. En este último caso es importante destacar que la región citoplasmática del CD45 puede ser fosforilada vía Proteína Cinasa C (PKC) en residuos serina y como se verá a continuación en el tiempo es posterior a los procesos de fosforilación en tirosina descritos anteriormente por lo que es posible que esta fosforilación de CD45 sea necesaria para inducir su actividad fosfatasa de regulación negativa. En la Figura 10.8 se muestra la estructura de una tirosin cinasa p56.

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PLC-gamma-1

Después del reconocimiento antigénico por parte del TCR esta PLC-gamma-1, se fosforila en tirosina y se activa dentro de los complejos multimoleculares lipídicos de la membrana plasmática donde induce la hidrólisis de su substrato específico, el fosfatidilinositol bifosfato (PIP2), generándose los metabolitos inositol trifosfato (IP3) y diacilglicerol (DAG) (Figura 10.9).

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El IP3 se une a un receptor específico (IP3R) localizado en unas estructuras específicas del retículo endoplásmico facilitando la liberación del calcio intracelular de sus compartimentos y aumentando la concentración de estos iones en el espacio libre intracelular. El IP3, posiblemente en conjunción con su metabolito, el IP4, puede regular los canales de calcio de la membrana plasmática permitiendo la entrada de calcio del exterior al interior celular.

El calcio intracelular puede estimular la enzima calmodulina, que es una serina/treonina cinasa que puede activar a su vez a la fosfatasa calcineurina. Además de la activación del sistema calmodulina/calcineurina, los niveles altos de calcio intracelular también ayudan a la activación de otras cinasas como son algunas isoenzimas de las proteína cinasas C (PKC) y posiblemente algunas cinasas activadas por mitógenos (MAPKs). El otro metabolito de la hidrólisis del PIP2, el diacilglicerol es el principal responsable de la activación de las enzimas proteína cinasas C.

PROTEINA CINASAS C

Las proteína cinasas C (PKCs) son una familia de isoenzimas que están ampliamente distribuida en tejidos y órganos de mamíferos. Esta familia de serina/treonina proteína cinasas está constituida por varias subfamilias que engloban distintas isoformas. Hasta el momento, se conocen 11 isoenzimas de PKC diferentes, clasificadas según su estructura y necesidad de cofactores para su activación. Aunque todas las isoformas de PKC se activan mediante fosfolípidos, estas isoenzimas en particular se diferencian marcadamente en su sensibilidad hacia el calcio. Teniendo en cuenta este factor, podemos clasificar estos 11 genes de PKC de mamíferos conocidos hasta ahora en las siguientes subfamilias:

PKC convencionales (cPKC).. su activación es dependiente de Ca++ y diacilglicerol (DAG). Esta subfamilia engloba las siguientes isoformas: alfa, beta (1 y 2) y gamma.

PKC novel (nPKC).. su activación es dependiente de diacilglicerol e independiente de Ca++. Esta subfamilia engloba distintas isoformas: delta,epsilon, etc.

PKC atípica (aPKC).. pertenecen estructuralmente a esta familia de enzimas, pero no se activan mediante ésteres de forbol o diacilglicerol. Esta subfamilia engloba varias isoformas.

Las PKCs en condiciones de reposo celular se encuentra localizada en el citosol donde es inactiva, una vez que recibe el estímulo del DAG conjuntamente con iones Ca++ (dependiendo del isotipo enzimático) se transloca a la membrana celular donde en presencia de fosfolípidos (fundamentalmente fosfatidilserina) ejerce su función de cinasa de proteínas en aminoácidos serina y treonina. La implicación de las PKCs en el transcurso de activación de células T ha sido bien establecida desde finales de los años 70. Así, las células T expresan múltiples isotipos de PKC, incluyendo PKC-alfa,-beta1 y otros; sin embargo, el papel de los diferentes isotipos de PKC en la regulación de la señalización celular y la transcripción génica no está aún establecido definitivamente. La activación de linfocitos T implica una compleja cascada de respuestas celulares, que incluye la entrada en el ciclo celular y la liberación de citocinas. La estimulación de células T resulta en la transcripción de varios genes y en la expresión de una determinada variedad de moléculas, incluyendo las citocinas y sus receptores específicos (como es el caso de IL-2 y su receptor). Las PKCs regulan la activación de genes de células T mediante el control de varios factores de transcripción.

GAP-RAS

La familia de los proto-oncogenes Ras comprende al menos tres genes que codifican otras tantas proteínas denominadas Ha-, Ki- y N-Ras, que juegan un papel crítico en el control de la proliferación celular.

Las tirosinas cinasas activadas por la ocupación del TCR no solamente inducen la hidrólisis de fosfolípidos, sino que también activan vías de señalización a través de Ras y mediadas por Lat. Este adaptador fosforilado por ZAP-70 se une a otro adaptador intermediario (Grb-2) que contiene dominios SH2 y SH3. Este último se une a proteínas específicas fosforiladas en tirosina a través de su dominio SH2 y a una proteína de intercambio de nucleótidos de guanina (Sos) mediante su dominio SH3. La proteína de intercambio actúa entonces sobre la forma inactiva de Ras (ras-GDP) convirtiéndola en su forma activa (Ras-GTP), el cual se une y retiene a c-Raf cerca de la membrana plasmática. Esta acción mediada por Ras, hace que Raf se active y actúe como una cinasa de MAPK (MAPKK) que a su vez activa y fosforila una o más MAPKs, incluyendo a ERK-1 y ERK-2, las cuales tras dicha activación migran al núcleo donde regulan por fosforilación a determinados factores de transcripción involucrados en la proliferación y diferenciación celular. La inactivación de Ras (Ras-GTP) se debe a la acción de la proteína p120GAP o proteína activadora de GTPasa que es la responsable de hidrolizar el GTP unido a Ras y convertirlo en GDP (Ras-GDP) por lo que se la puede considerar como un regulador negativo de Ras. Esta cascada de señalización termina con la fosforilación de determinados factores de transcripción que participan en la activación y funcionalidad de los linfocitos T (Fig. 10.9).

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FOSFATIDILINOSITOL-3' CINASA (PI3K).

Además de la PLCgamma1, otras enzimas presentes en las células T que participa en el metabolismo de fosfolípidos son las denominadas fosfatidilinositol-3' cinasas (PI3Ks), que fosforilan el PIP2 generando cuatro especies de inositoles específicos que son;

i) el fosfatidilinositol 3-fosfato;

ii) el fosfatidilinositol 3,4-bifosfato;

iii) el fosfatidilinositol 3,5-bifosfato y

iv) el fosfatidilinositol 3,4,5-trifosfato..


Una de las dianas mejor caracterizadas de la acción de estos lípidos fosforilados es la proteína cinasa B. En respuesta a estímulos externos, la Akt citosólica (inactiva) se transloca a la mebrana plasmática por los estos inositoles fosfatos y se fosforila y activa. Una vez que Akt está activa es capaz de fosforilar y activar a su vez una gran variedad de substratos (BAD, CREB, factores de transcripción de la familia forhead, la cinasa IkB, la procaspasa-9, etc.), explicando el por qué de la importancia de esta cinasa como elemento clave en los procesos de proliferación y diferenciación celular.

PROTEINA CINASA ACTIVADA POR MITOGENOS (MAP-CINASAS).

En los últimos años se ha identificado y caracterizado parcialmente un sistema de transmisión de señales crucial no solo para la activación de células T sino también para todas las células eucariotas. Este sistema de traducción de señales está regulado por las MAPKs (mitogen activated protein kinases) que de alguna manera actúan como puente entre tirosinas cinasas próximas a la membrana con otras cinasas que fosforilan en aminoácidos serina/treonina una serie de factores de transcripción regulando así su actividad transactivadora. Estas MAPKs engloban a una familia de serina/treonina cinasas, que son activadas cuando a su vez se fosforilan en serina/treonina o tirosina. Al menos tres subfamilias de MAPKs han sido bien identificadas,

1) las ERK1 y 2 (Extracellular Regulated Kinases),

2) la subfamilia de c-Jun cinasas, JNK1, JNK2 y JNK3 (también llamadas SAPK), y

3) la subfamilia p38 (p38, p38b, p38g, y p38d).


Las ERKs activadas migran al núcleo donde regulan la transcripción de c-fos, que forma dímeros con c-jun para formar el complejo AP-1, que es fosforilado por las JNK en la subunidad c-jun, regulando su actividad transcripcional. La p38 también participa en la activación de AP-1 y recientemente se ha descrito que en linfocitos T actúa como limitador de la regulación transcripcional mediada por el factor de transcripción NF-AT.

Las MAPKs son reguladas a su vez por otras cinasas denominadas MAPKK, y estas a s vez por otro grupo de cinasas que por inercia han sido llamadas MAPKKK (ej, Raf). Estas últimas actuarían como integradores de las señales inducidas por la ocupación de receptores de activación (ej. el TCR), fosforilando a las MAPKK, y estas a su vez fosforilando a las MAPKs en residuos treonina y tirosina.

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Continuamos y terminamos el Cap 10.
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FACTORES DE TRANSCRIPCION.

Tras la activación de las células T se transcriben alrededor de 100 genes (conocidos). La activación de esta plétora de genes ocurre de una manera secuencial, de manera que alguno de ellos se transcriben inmediatamente después del reconocimiento antigénico y otros incluso días después. Por este motivo se pueden clasificar de manera didáctica en genes inmediatos (su transcripción ocurre entre diez y treinta minutos después de la activación), tempranos (transcritos entre treinta minutos y dos días) y tardíos (transcripción entre dos días e incluso hasta dos semanas). Entre los primeros tenemos los genes c-fos, c-jun, c-myc, NF-KB/rel, etc., entre los segundos están la mayoría de las interleucinas producidas por células T así como alguno de sus receptores y entre los terceros podemos destacar moléculas como el CTLA-4 y los genes VLA (very late antigen) (Figura 10.9)..

En general, la transcripción de genes inmediatos ocurre en ausencia de síntesis de novo de proteínas, lo cual indica que estos genes son activados por factores de transcripción preexistentes en la célula. Estos factores después de la cascada activación de cinasas y fosfatasas originada por el reconocimiento antigénico son fosforilados o defosforilados y de esta manera activados. En este estado se unen a regiones reguladoras de la transcripción situadas generalmente en los promotores de determinados genes permitiendo su transcripción o a veces incluso su represión.

Así, la primera etapa de su respuesta celular culmina con la expresión en el núcleo de proteínas trans-activadoras que regulan la transcripción de una serie de genes involucrados en los procesos de proliferación, diferenciación y adquisición de funciones en los linfocitos T.

Una de las funciones más importantes de los linfocitos T es la producción de linfocinas, las cuales, en última instancia, junto a los procesos de interacción e celulares, van a modular el tipo de respuesta inmune producida. Los mejores ejemplos de regulación genética de linfocinas lo encontramos en la regulación de la IL-2, así como de su receptor (principalmente la cadena alfa). En la parte 5' del gen de la IL-2 se encuentra una región de aproximadamente trescientos pares de bases (entre las bases -319 y -52) que contiene los sitios de unión para factores como, NF-κB, NF-AT, factores octaméricos, AP-1 y además un sitio de unión conocido como CD28RE (CD28 responsive element). Estudios moleculares han demostrado que la acción conjunta de estos factores es necesaria para conseguir una activación completa del gen de la IL-2. La expresión de alguno de estos factores está restringida a determinados tipos celulares, como es el caso de NF-AT, mientras que otros como AP-1 y NF-κB están expresados en una gran variedad de tipos celulares.

Factor nuclear de la cadena K de células B (NF-κB/rel).

NF-κB (factor nuclear de la cadena Kappa en células B) fue caracterizado por primera vez, en 1986, como un factor específico de células B y que se unía a una secuencia localizada en el promotor de la cadena ligera de las inmunoglobulinas. NF-kB se encuentra fundamentalmente en todos los tipos celulares y está implicado en la activación de multitud de genes en respuesta a inflamación, infección y otras situaciones de stress que requieren una rápida reprogramación de la expresión génica..

Este factor de transcripción está formado por una familia de proteínas que presentan una alta homología entre ellas y que está compuesta principalmente por las proteínas p50, p52, p65, RelB, y c-rel. Estas proteínas pueden estar formando distintos complejos entre ellas siendo los mas comunes p50/p50 y p50/p65. Los distintos complejos tienen distintas afinidades por los sitios de unión al DNA y posiblemente tengan diferentes actividades transactivadoras. Esto se puede entender por el hecho de que la región de DNA que se una a NF-kB es GGGRNNYYCC, este decámero palindrómico no es exactamente igual en todos los genes que contienen una región NF-kB y así, estas pequeñas diferencias pueden ser las responsables de las diferentes afinidades de los complejos NF-kB/rel por el DNA.

Los complejos de NF-κB se encuentran retenidos en el citoplasma por moléculas llamadas inhibidores de NF-κB o IκB. Dos de las más estudiadas en linfocitos T son IκB-a e IκB-b que en condiciones de reposo están unidas a los dímeros de NF-kB enmascarando así su señal de localización nuclear (NLS), previniendo de esta forma el desplazamiento de NF-kB al núcleo La activación de linfocitos T vía TCR/CD3, IL-1 o TNF entre otros estímulos extracelulares inducen una cascada de cinasas y proteasas que median la degradación de IκB por un proceso combinado de fosforilación, ubiquitinación y proteolisis, como consecuencia del cual se producen la liberación de NF-κB/rel y su translocación al núcleo (Figura 10.9).

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Además de participar en la transcripción de la IL-2 y de su receptor se ha demostrado que NF-κB puede trans-activar también un amplio número de genes en linfocitos T como son la cadena beta del TCR, genes HLA de clase I y clase II, beta-2-microglobulina, moléculas de adhesión como ICAM-1, otras linfocinas como IL-6, IL-8 y el G-CSF, proto-oncogenes como c-myc y también se une a las regiones promotoras (LTR) de virus como el HIV y HTLV-1.

La activación de NF-kB representa el paradigma del control de proteínas mediante un proceso de ubiquitinación y degradación en el proteasoma integrado a la cascada de fosforilaciones. Recientemente, ha habido un gran progreso en lo que concierne a la ruta de señales de NF-kB, especialmente las relacionadas con las citocinas proinflamatorias, IL-1 y tumor necrosis factor alfa.

Activador de proteína 1 ( AP-1)

A diferencia de NF-KB, AP-1 (Activador protein 1) es un factor de transcripción exclusivamente nuclear que se activa por fosforilación mediada por determinadas cinasas que se translocan al núcleo e inducen en este factor una modificación postranslacional que le hace activo.

El factor de transcripción AP-1 (Activator Protein 1) está formado por proteínas ubicuas pertenecientes a las familias Jun (c-Jun, v-Jun, JunB y JunD), Fos (c-Fos, FosB,Fra1 y Fra2) o ATF (ATF2 y ATF3) capaces de unirse a una secuencia consenso de ADN denominada TRE (TPA response element, TGACTCA) regulando la transcripción de alto número de genes que incluye genes de citokinas proinflamatorias entre otros. Los miembros de las familias Jun o ATF forman homodímeros o heterodímeros con los miembros de las otras dos familias, pero en el caso de las proteinas Fos, éstas solo forman heterodímeros. La integración de las señales transmitidas por las distintas MAPKs (ERK, p38, JNK) activadas tras la activación del receptor TCR provoca la unión de determinados factores de transcripción (TCF, SRF) a los genes que codifican para Fos y Jun, aumentando su presencia en el núcleo. Posteriormente, Fos y Jun son fosforilados por FRK y JNK respectivamente (cinasas reguladoras de Fos y Jun). De este modo, ambos factores de transcripción activados, dimerizan y se unen a regiones específicas de los promotores de genes como la IL-2 y otros genes que participan en la respuesta inmune e inflamatoria (Figura 10.9).

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Factor nuclear de células T activadas ( NF-AT).

La familia de proteínas NF-AT (Nuclear Factor of Activated T cells) está constituida al menos por cuatro miembros NF-AT1/p, NF-AT2/c, NF-AT3, y NF-AT4/x, presentando cada uno de ellos, excepto NF-AT3, varias isoformas probablemente derivadas de splicing (corte y empalme) alternativo del mismo gen. Todas las isoformas presentan dos regiones de secuencia homólogas entre ellas, el dominio de unión al ADN (DBD) y la región homóloga para NF-AT (NHR). El DBD, comprendido aproximadamente entre los aminoácidos 400 y 700, es la zona más conservada entre los miembros de la familia NFAT. La región NHR constituye el dominio principal de transactivación de la proteína y es el sitio de anclaje donde se une la fosfatasa calcineurina, que cuando se activa defosforila múltiples residuos fosforilados de esta zona, controlando así la translocación nuclear de NF-AT. En un principio NF-AT se identificó en células T como un complejo rápidamente inducible que se unía al elemento distal de respuesta a antígeno en el promotor del gen de la IL-2. Su inducción requiere la señalización por calcio y se inhibe con drogas inmunosupresoras como CsA y FK506, que inhiben la actividad fosfatasa de la calcineurina. El complejo NF-AT activo unido al ADN está formado por un componente citosólico presente en células T y por un componente nuclear ubicuo. El componente citosólico está constituido por los miembros de la familia NF-AT mientras que el componente nuclear está formado por miembros de la familia Fos y Jun que constituyen el factor de transcripción AP-1. En los últimos años se ha identificado la existencia de miembros de la familia NF-AT en otras células del sistema inmune distintas a los linfocitos T y donde también regulan la expresión de numerosos genes de citocinas (IL-4, TNFalfa y GM-CSF) y de receptores de superficie (FasL, CD40L). La expresión de NF-AT3 y NF-AT4 también ha sido descrita en células fuera del sistema inmune, lo que explicaría en parte los efectos secundarios de la CsA fuera del sistema inmune.



Como se ha comentado anteriormente, la activación fisiológica del TCR da lugar a la movilización de Ca++ y con ello la activación de la fosfatasa calcineurina que defosforila a NFAT, altamente fosforilado en células T en reposo. La translocación al núcleo, el aumento de afinidad para unirse al ADN y la inducción de la actividad transcripcional de NF-AT están regulados por esta defosforilación. La asociación física entre la calcineurina y NFAT sigue incluso en el núcleo donde la calcineurina sigue defosforilando al factor mientras los niveles de calcio intracelulares sigan altos. En gran parte las secuencias de reconocimiento para NF-AT necesita de la cooperación de proteínas AP-1 para transactivar dichos genes. Además, esta interacción entre AP-1 y NFAT con el ADN, confiere al complejo NFAT/AP1:ADN una estabilidad 20 veces superior a la que presentan los complejos NFAT:ADN. Por tanto las rutas de señalización que convergen en la activación de AP-1 van a afectar la actividad transcripcional mediada por los complejos NFAT/AP-1

INMUNOPATOLOGIA

Se han descrito alteraciones de muchas de la cinasas que intervienen en la activación de los linfocitos T. Así, se ha descrito el déficit de Zap-70 en individuos que tenían en común valores muy bajos o ausentes de linfocitos T CD8+ en sangre periférica. Los linfocitos de los pacientes no proliferan en respuesta a lectinas, a anticuerpos monoclonales anti-CD3, a antígenos o a células alogénicas. Los análisis de laboratorio revelaron la ausencia de Zap 70 en los linfocitos T de los pacientes.

BIBLIOGRAFIA

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Publicado el 13 septiembre 2007 - 07:20

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INMUNOLOGIAONLINE

José Peña Martínez (Coordinador)

Universidad de Córdoba y Sweden Diagnostics (Spain)


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CAPITULO 11.- ACTIVACIÓN LINFOCITOS B

P. Aparicio y T. Gallart


BCR, Teoría selección clonal, Cooperación T/B, B como presentadoras ag, Segunda señal



INTRODUCCION


Los linfocitos B son células especializadas que poseen receptores con distribución clonal que tras interaccionar con su ligando específico (antígeno) secretan inmunoglobulinas (Ig) denominadas ahora anticuerpos (Ac). En su biografía hay que distinguir dos fases:

Desarrollo (linfopoyesis ontogénica) a partir de progenitores linfoides derivados de la célula hematopoyética primordial (HSC), un proceso independiente de estímulo antigénico y durante el cual se reordenan los genes de las cadenas pesadas y ligeras de inmunoglobulinas lo que permite la expresión en membrana de la inmunoglobulina de membrana (mIg conocida también como del receptor de antígeno del linfocito B (BCR),

Procesos que experimentan los linfocitos B maduros tras la unión NO covalente del antígeno (Ag) con la mIg, cambios que conducen a su expansión por proliferación celular y que culminan, por un lado, con la generación de linfocitos B memoria, y por otro, con su maduración hasta célula secretora de anticuerpos (ASC), cuyo estadío terminal corresponde a la morfología de célula plasmática, una célula de vida media corta.


Los linfocitos B memoria además de haber perdido la mIgD (al menos la mayoría de ellos), en virtud del mecanismo de recombinación de los genes de la parte constante (genes C) de las Ig, han cambiado la región constante de su mIg, de forma que en lugar de expresar mIgM, expresan mIgG o mIgA o mIgE o combinaciones de mIgM/mIgG o mIgM/mIgA o incluso mIgM/mIgG/mIgA. Esas mIg siguen expresando el mismo tipo de cadenas ligeras y las mismas regiones VH y VL, aunque levemente modificadas por la aparición de cambios puntuales (hasta diez) en ciertos aminoácidos de las regiones determinantes de la complementariedad, lo que in vivo causan una mayor afinidad del anticuerpo por el Ag. Esos cambios se deben al fenómeno de hipermutación somática de los genes que codifican las regiones VH y/o VL (véase Estructura y genética de las Ig). Los linfocitos B memoria son los precursores inmediatos de las ASC productoras de IgG o IgA o IgE de la respuesta secundaria, y se generan en el centro germinal (vide infra, Respuesta de anticuerpos). Aparte de las diferencias de las mIg, no hay ningún marcador conocido que permita distinguir de forma inequívoca, células B memoria de los linfocitos B primarios (Figura 11.1).


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REPERTORIO DE ESPECIFICIDADES del ANTICUERPO

El hecho de que los genes V de las Ig se distribuyen clonalmente, es decir, que cada linfocito B exprese una única región VH y una única región VL y por tanto una única especificidad antigénica distinta de la expresada por los otros linfocitos B, constituye el punto esencial de la teoría de la selección clonal, según la cual el Ag exógeno se une (selecciona) a los linfocitos B cuyas Ig de membrana sean específicas (complementarias) para él. El repertorio o catálogo de especificidades anticuerpo distribuidas entre los linfocitos B recientemente formados y que no han tenido contacto todavía con el Ag exógeno, se denomina repertorio primario o preinmune.

Los segmentos de genes VH y VL expresados por las células B primarias, tal como se veía en el capítulo 5, se hallan en configuración germinal (no han experimentado hipermutaciones somáticas, como ocurre tras la respuesta al Ag) y su repertorio surge de los mecanismos recombinatorios de los distintos segmentos génicos VH DH y JH (cadena pesada) y VL y JL (cadena ligera) usados, así como del ensamblamiento de una region VH con una región VL para formar una zona común de unión al Ag. Esas posibilidades combinatorias pueden determinar un repertorio potencial que parece tender al infinito, calculándose que, en el ratón, pueda ser de 108 109.

Ello garantiza que cualquier Ag exógeno de los múltiples (potencialmente millones) presentes de forma natural o artificialmente creados por el hombre, que entre en el organismo pueda tener oportunidad de encontrar (seleccionar), aunque sea en muy bajas proporciones, linfocitos B que lo reconozcan. Sin embargo, por estudios de frecuencia de células B específicas contra antígenos definidos (hapteno-portador) se infiere que el repertorio realmente utilizado parece ser mucho menor (106-107* *10 elevado a.).

El proceso de maduración de los linfocitos B en la médula es complejo y en él intervienen varias citocinas (Figura 11.2 ).

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RECEPTOR DE CELULAS B (BCR).

Las Ig de membrana de los linfocitos B maduros constituye parte del receptor de Ag (BCR). Las cadenas pesadas de las mIg difieren de las cadenas pesadas de las Ig secretadas en una pequeña parte del extremo carboxi-terminal. El hecho de que las Ig se expresen en la membrana (linfocitos B primarios o vírgenes) o pasen a secretarse tras el contacto con el antígeno, se debe a un mecanismo de empalme diferencial de los exones M1 y M2 de los genes CH presentes en el RNA.

La región citoplásmica de la mIgM y mIgD (humanas) sólo tiene 3 aa, (lisina-valina-lisina) mientras que la de las otras mIg es algo mayor (25 aa adicionales para la mIgG e mIgE). Hace unos años quedó claro que el ligamiento cruzado de las mIg (puenteo o agregación) mediante anticuerpos anti-Ig (que vienen a representar la acción del Ag) transducía señales activadoras.

Sin embargo, dada la escasa parte citoplásmica de las mIg se sospechaba que no eran las Ig por si mismas las que transducían esas señales a la maquinaria intracitoplásmica generadora de segundos mensajeros, sino que ello podía ser responsabilidad de moléculas asociadas a las mIg, de forma análoga a como ocurre con las moléculas CD3 asociadas al receptor antigénico de las células T (TCR).

Actualmente está plenamente establecido que las mIg se hallan asociadas de forma no covalente a un complejo de dos cadenas polipeptídicas unidas entre sí por enlaces disulfuro, llamadas Ig-alfa e Ig-beta, que están codificadas por los genes llamados mb-1 y B29 respectivamente

La arquitectura del receptor, esto es, número de heterodímeros y orden de las cadenas dentro del heterodímero que estan en contacto con las cadenas pesadas de la mIg no se conoce, pero el modelo aceptado actualmente asume la configuración que se esquematiza en la Figura 11.3, en que dos heterodímeros estarían en contacto con cada una de las dos cadenas pesadas de la mIg.

La parte citoplasmática de las cadenas Ig-a e Ig-b carecen de dominios catalíticos, pero poseen residuos tirosina que son fosforilados por proteín-tirosín-cinasas. El segmento intracitoplasmático del receptor antigénico de célula B (BCR) está asociado de forma no covalente a proteín-tirosín-cinasas (PTK) que catalizan la forsorilación de residuos de tirosina en varios substratos intracelulares, incluidas ellas mismas, inmediatamente después de que se produzca el ligamiento cruzado de las mIg.

Dichos procesos de fosforilación se cree que son de importancia capital en la transducción de señales activadoras al interior de la célula, trás la unión del Ag a las mIg. Entre esas PTK se hallan lyn, fyn, blk (y posiblemente otras), pertenecientes a la familia de src-PTC que contactan con la membrana (ver capítulo dedicado a tansmisión de señales en linfocitos).

También se halla asociado una PTK no perteneciente a esta familia, denominada syk, que al revés de las del tipo src-PTK es completamente citoplasmática, sin conexión con la membrana y de enorme semjanza a la cinasa ZAP-70 presente en células T. Como se indica más adelante, el BCR se halla funcionalmente asociado al complejo no covalente que forman las moléculas CD21 y CD19.

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Continuacion Cap. 11

Un factor que interrumpe, pero indispensable, es el gran numero de siglas y abreviaturas de las diversas estructuras. Se aconseja en estos casos, imprimir la lista de Abreviaturas y la RELACION DE ANTIGENOS DE DIFERENCIACION: CD, (nombre) Reactividad, Estructura/ otras, e ir consultandolos paso a paso.

http://www.uco.es/gr...ar/inmunologia/

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RECEPTOR SUBRROGADO DE LAS CELULAS PRE-B.

Las cadenas m libres, es decir no unidas a cadenas ligeras, aunque estén codificadas con los exones apropiados para expresarse en la membrana, no pueden hacerlo. Para ello, además de su ensamblamiento a las cadenas ligeras, se requiere la expresión del heterodímero Ig-alfa e Ig-beta. Las cadenas m producidas por las células pre-B tardías (cuando todavía no se han reordenado los genes V de las cadenas ligeras) quedan retenidas en el retículo endoplásmico unidas a la proteína copuladora de las Ig (BiP) una molécula carabina (que es idéntica a la proteína grp78), donde se degradan. Recientemente se ha visto que una pequeña parte de las cadenas m de las células pre-B no quedan retenidas en el citoplasma sino que son exportadas a la membrana. Ello se consigue gracias a su ensamblaje con una pseudo cadena ligera (y-LC) que subroga la función de las cadenas ligeras auténticas, mientras éstas no se reordenan y expresan.

Hay evidencias de que la mIgM subrogada (pre-BCR) de las células pre-B transduce señales que ordenan el cese de más reordenamientos de los genes de las cadenas pesadas, fenómeno subyacente a la exclusión alélica que caracteriza la expresion de los genes de las Ig (véase genes de las Ig) además de favorecer la supervivencia celular mientras se reordenan los genes de las cadenas ligeras.

ACTIVACION Y DIFERENCIACION DE LINFOCITOS B.



Teoría de la selección clonal.

Un hito fundamental en el conocimiento de la función de los linfocitos B fue la demostración de que las células B que unen un antígeno determinado son las responsables de la secreción de anticuerpos contra ese antígeno. La producción de anticuerpos solubles requiere la inyección del antígeno (inmunización) al animal en una solución que induce inflamación (adyudante). Se supuso que la interacción física del antígeno con alguna célula del organismo induciría su activación y posterior diferenciación a célula secretora de inmunoglobulinas. Para la demostración de esta teoría se realizaron una serie de experimentos en los que se adicionó un antígeno marcado radioctivamente a un cultivo de célula de bazo (órgano que contiene un abundante número de células B). Aquellos linfocitos B que unían el antígeno morían por irradiación (Figura 11.4).

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Las células supervivientes (la inmensa mayoría porque sólo 1 de cada 50.000 células unían el antígeno) se transferían a un ratón irradiado letalmente. Sin embargo, la inmunización de ese ratón con el mismo antígeno no despertaba respuesta de anticuerpos específicos, cosa que sí ocurría cuando el antígeno utilizado en la inmunización no estaba marcado radioactivamente. Estos experimentos sólo podían ser interpretados según la teoría denominada de selección clonal. De acuerdo con esta teoría, los linfocitos B tienen receptores distribuidos clonalmente (inmunoglobulinas de membrana responsables de la unión al antígeno) y por tanto, presentan un potencial de estimulación antigénica restringido.

Tras el contacto con el antígeno, los linfocitos B se activan y diferencian a células secretoras de inmunoglobulinas, las cuales tienen una especificidad casi idéntica, a la expresada en la membrana de las células B que han unido el antígeno (con mutaciones puntuales en los segmentos VH y VL.

Las células B inmaduras que unen antígenos propios son eliminadas (delección clonal) o son incapaces de diferenciarse a células secretoras de inmunoglobulina (anergia).

Efectivamente, el desarrollo del sistema inmune necesita compaginar dos fenómenos casi contradictorios;

a) generar una enorme diversidad de receptores que reconozcan antígeno y

b) seleccionar de todas estas especificidades generadas al azar las no dañinas para el organismo. De no ser así, los autoanticuerpos generados producirían fenómenos inflamatorios destructivos para órganos y tejidos.


Las células B inmaduras (aquellas células B que acaban de reordenar los genes de las cadenas ligeras) que interaccionen con antígenos propios multivalentes expresados en alta cantidad en la membrana celular (p.e. moléculas MHC), mueren por un proceso denominado apoptosis, en el que se produce la fragmentación de DNA y la eliminación de fragmentos celulares por células fagocíticas sin liberación de enzimas citoplasmáticas pro-inflamatorias al entorno. De hecho, algunas células B autorreactivas vuelven a intentar reordenar la cadena ligera (edición del receptor) con el fin de no reaccionar contra elementos propios y poder sobrevivir. Cuando el antígeno propio reconocido por las células B inmaduras es soluble, el linfocito B autorreactivo no muere, pero tampoco se diferencia a célula secretora de inmunoglobulinas. Esta peculiar forma de respuesta se denomina anergia funcional, y trae como consecuencia la modificación de la recirculación tisular de estas células y el acortamiento de su vida media.

Cooperación T:B. Teoría de las dos señales.

Primera señal.

En los fenómenos inducidos por el Ag en las células B tras su unión a las Igm, es clásico distinguir tres acontecimientos secuenciales: activación (entrada en la fase G1 del ciclo celular), proliferación (síntesis de DNA y división celular) y maduración y diferenciación hacia ASC. Estos acontecimientos se inician con la unión del Ag a las mIg del BCR. Aunque esa división pueda parecer artificiosa por cuanto fisiologicamente esos fenómenos son un continuum, es útil e importante por cuanto se trata de acontecimientos con un control y requerimentos distintos. Se demostró que la unión no covalente entre el antígeno y la inmunoglobulina de membrana sólo se traducía señales al interior de la célula cuando al menos dos moléculas de mIg se pongan en íntimo contacto (puenteo del BCR). Ello se puede lograr de dos formas, bien porque el antígeno tenga estructuras (epítopos) repetidas y que cada una de ellas interaccione con una molécula de mIg, o bien porque el antígeno sea captado por una célula que lo fije a su membrana facilitando el puenteo de mIg. Dado que el número de linfocitos B con mIg específicas para un determinado Ag es muy bajo, el estudio in vitro de la activación inducida por el Ag se ha modelizado usando anticuerpos anti-Ig, que sirven a modo de panantígeno capaz de unirse a las mIg de todos los linfocitos B, con independencia de la especificidad anticuerpo (activación policlonal). Durante la mitad de los 80 quedó claro que el ligamiento cruzado o puenteo de las mIg por anticuerpos anti-Ig inducían a las células B a entrar en la fase G1 del ciclo célular (activación) que se caracteriza por aumento del tamaño celular y aspecto blástico, hiperexpresión de moléculas HLA de clase II, expresión de antígenos de activación (receptores de IL-2R y de otras citocinas y otros antígenos de activación), formación de agregados celulares mediados por moléculas de adhesión (principalmente a través de la integrina leucocitaria LFA-1 (CD11a/CD18) y su unión a ICAM-1 (CD54), ICAM-2 e ICAM-3 (CDw50) y síntesis de RNA.

Esto se puede observar durante las primeras 24-48 hr. del cultivo. Los mecanismos de transducción de señales desde la membrana al citoplasma y luego al núcleo, donde se activará la transcripción de genes implicados en la entrada de la célula en el ciclo celular, son comunes a otros tipos celulares tras interacciones receptor-ligando, y son muy similares a los procesos que se desencadenan tras la interacción del receptor para el antígeno (TCR) de los linfocitos T con el complejo péptido- molécula MHC. Sin embargo, estos cambios incluyen como mínimo: activación de tirosin-cinasas asociadas al BCR, que catalizan la fosforilación de varios substratos intracelulares, incluidas ellas mismas, así como la fosfolipasa C-gamma (PLC-gamma), CD19, y las cadenas Ig-alfa e Ig-beta. La fosforilización de la PLC se cree que causa su activación con lo que luego cataliza la hidrólisis de fosfoinositoles, generándose inositoltrifosfato (IP3) y diacilglicerol (DAG) que causan, respectivamente, aumento del calcio libre intracelular (primero por descaraga de los almacenes internos, despues por entrada de calcio extracelular) y activación de la protein-cinasa C (PKC). La importancia de la activación de la PKC para la activación de las células B, fué corroborado por el hecho de que los esteres de forbol, que causan la activación de la PKC y su translocación a la membrana celular, en conjunción con ionóforos de calcio, que causan entrada de calcio extracelular, actúan de modo sinérgico causando los mismo fenómenos activatorios que los anticuerpos anti-Ig. De hecho la combinación de esos agentes farmacológicos, constituye el activador policlonal más potente de células B.

Hoy en día se acepta que por muy favorable que sea la estimulación de linfocitos B vía mIg, siempre que se estudien células mIgM+/mIgD+ verdaderamente quiescentes y altamente purificadas, la activación B no suele progresar hacia síntesis de DNA, ni muchísimo menos madura hacia ASC. Ello llevo a hipotetizar que las células B necesitaban dos señales para su diferenciación terminal, una proveniente del puenteo de la Ig de membrana y otra segunda señal proveniente de alguna célula accesoria.

Segunda señal. Papel de los linfocitos T

Los experimentos que involucraban a las células T en la diferenciación de células B tienen su base en experimentos muy antiguos de cooperación entre células provenientes de médula ósea (linfocitos B) y timo (linfocitos T). Estos experimentos se interpretaron bajo la hipótesis de que las células B eran capaces de producir anticuerpos pero para ello requerían el auxilio de células T.

Veamos la naturaleza de esta segunda señal:

Factores solubles. Los estudios de este fenómeno se basaron en experimetos que demostraron que los linfocitos T eran capaces de producir factores solubles tras su estimulación con antígenos o mitógenos, y que algunos de estos factores solubles estaban involucradas en procesos de proliferación. Así, se probó el efecto de sobrenadantes de células T activadas en la proliferación y diferenciación de células B. Se demostró que la adición de estos factores solubles (citocinas) a células B estimuladas con anti-IgM eran capaces de inducir proliferación de células B pero no su diferenciación (Figura 11.5).

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Sin embargo, se obtuvieron datos aparentemente contradictorios con este postulado al lograrse “in vitro” la diferenciación de células B de tamaño superior al normal y de una densidad baja en presencia únicamente de factores solubles. Datos posteriores evidenciaron que estas células B probablemente habían sido activadas in vivo, probablemente gracias a la colaboración T, y por ello su diferenciación final aparentemente sólo requería factores solubles (vide infra).

Moléculas de membrana. Se ha demostrado que tanto los linfocitos B como las células T que han reconocido antígeno expresan en su membrana transitoriamente moléculas de activación, con ligandos recíprocos. Así, las células B expresan las moléculas de activación CD80 y CD86 que interaccionan con CD28 presente en linfocitos T mientras que la molécula de activación de linfocitos T CD40-L se une a CD40 presente en linfocitos B.C)

Cooperación entre factores solubles y moléculas de activación. Diversos abordajes experimentales han demostrado que las moléculas de activación presentes en linfocitos T y B activados con ligandos recíprocos unidas a la secreción de interleucinas por linfocitos T son las señales que hacen diferenciarse a linfocitos B que han contactado con el antígeno y por tanto constituyen conjuntamente la segunda señal.(Figura 11.5).


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Continuamos y terminamos el Cap. 11
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Cooperación linfocitos T y B.

Veremos separadamente los procesos relacionados con la activación de linfocitos T y después de linfocitos B.

Activación de linfocitos T.

Al igual que los linfocitos B, las células T necesitan el puenteo de su receptor antigénico para la modificación de su fisiología y con ello la ganancia de ciertas funciones que antes no tenía, tales como secreción de factores solubles, expresión en membrana de moléculas de activación, etc. El receptor de linfocitos T no reconoce, tal y como lo hacen los linfocitos B, una enorme variedad de estructuras moleculares (incluyendo hidratos de carbono) sino que está sesgado para el reconocimiento de moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) debido a un proceso de selección que tiene lugar en el timo. Las moléculas codificadas en el MHC son capaces de alojar péptidos en un hendidura que aparece en su estructura cuaternaria. El receptor de linfocito T sólo es capaz de unirse a complejos péptido-MHC, interaccionando los aminoácidos de las cadenas que forman el receptor de linfocito T tanto con aminoácidos del péptido como de la molécula MHC en la que éste se encuentra alojado. Estos péptidos se generan por la proteolisis de proteínas generadas en el interior de la célula (por ejemplo proteínas virales) o de aquellas captadas del medio externo tras su endocitosis o pinocitosis (proteínas bacterianas). Este proceso se denomina presentación antigénica.

También la activación de las células T requiere otra segunda señal no del todo aclarada pero que probablemente sea debida a la interacción de proteínas de membrana de la célula presentadora con otras proteínas de membrana del linfocito T. Es importante resaltar que sólo algunas células del organismo son capaces de facilitar a las células T esta segunda señal, a las que se denominan células accesorias. Si el linfocito T reconoce un péptido en una célula sin capacidad accesoria, el linfocito T no sólo no se activa, sino que se hace refractario a activación, entrando en un proceso denominado anergía. Las células que clásicamente se les ha considerado células accesorias (monocitos, macrófagos y células dentríticas) captan el antígeno bien por pinocitosis o por endocitosis a través de receptores para el fragmento Fc de Ig (RFc), receptores de factores de complemento (RC) o receptores de manosa.

Célula B como célula presentadora de antígenos T dependientes.

En 1985 A. Lanzavecchia demostró que la inmunoglobulina de superficie de células B era capaz de captar y de concentrar antígenos solubles de naturaleza proteica (antígenos T dependientes) permitiendo una presentación antigénica a células T extremadamente eficaz. Esta nueva función de linfocitos B podría ser la base de respuestas de anticuerpos específicas a bajas concentraciones de antígeno, y, al mismo tiempo, explicaría la especificidad de la respuesta inmune. Los linfocitos B que interaccionaran a través de su Igm con un antígeno denominado por ejemplo X, lo procesarían y presentarían unidos a MHC péptidos del mismo antígeno X (péptidos-X). Los linfocitos T con especificidad anti-(peptidos-X) que han interaccionado previamente con el antígeno en células accesorias clásicas, reconocerían el complejo MHC-péptido en la membrana de la célula B, transmitiendo las segundas señales necesarias para la diferenciación de células B (factores solubles más interacción membrana-membrana) (Figura 11.6).

Es importante destacar que las partes del antígeno X reconocidas por linfocitos T y B pueden ser muy distintas. Las células B pueden interaccionar con los hidratos de carbono de la glicoproteina X, mientras que los linfocitos T anti-X sólo reconocen péptidos de esta proteína X. Un ejemplo clásico de este tipo de reconocimiento es la respuesta a haptenos que no contengan aminoácidos. Los haptenos son estructuras moleculares de pequeño tamaño que pueden ser reconocidas por ciertas inmunoglobulinas de membrana, pero que paradójicamente son incapaces de inducir la diferenciación de células B tras su inyección “in vivo” por no recibir la cooperación de linfocitos T. Por ejemplo, haptenos que no contengan aminoácidos (poliazúcares) no pueden presentar ningún péptido presente en su estructura a linfocitos T, por lo que no se generarían las segundas señales necesarias para la diferenciación de linfocitos B hapteno específicos (los que han unido hapteno a través de su BCR). Lógicamente, la inmunización de una nueva estructura molecular en la que el hapteno se uniera convalentemente a proteínas no presentes en el animal (no propias) sí despiertan una respuesta de anticuerpos “in vivo”. Ello se debe a que las células B que unen el hapteno, endocitan el complejo hapteno-proteina (denominada transportadora o carrier)., degradan enzimáticamente la porción proteica generando péptidos que se unen a MHC. Esta estructura peptido-MHC sería reconocida por algunos linfocitos T CD4, que se activarían y generarían segundas señales que permitirían la diferenciación terminal de estas células B que secretarían inmunoglobulinas anti-hapteno

Dado que los linfocitos T han sufrido un proceso de selección en timo por el que se han seleccionado aquellos con una cierta afinidad por moléculas MHC propias y considerando que previamente han reconocido el antígeno (más exactamente un péptido de él) en el contexto de moléculas MHC propias presentes en la célula accesoria presentadora de antígeno, es lógico que las células T sólo cooperan con células B que hayan unido el antígeno y lo hayan presentado en moléculas MHC idénticas a las presentes en células dentríticas, que en coondiciones fisiológicas son también las presentes en células T. Como las moléculas MHC son polimórficas en poblaciones, las células B, T y dentríticas deben expresar el mismo alelo MHC al que se une el péptido para cooperar entre sí, fenómeno por ello denominado “restricción alélica HLA”.

Otras vias de activación de células B.

Entre estas vías destacan las son antígenos T independientes de aquellas que son antígeno T dependientes, según el grado de necesidad de que participen estos linfocitos en la respuesta inmune.
Antígenos T independientes.

Algunos antígenos son capaces de despertar una respuesta de anticuerpos en ausencia de células T. Este tipo de antígenos se ha dividido en dos grupos, los denominados antígenos T independientes 1 (TI-1) o 2 (TI-2). Los antígenos TI-1 son antígenos de la pared bacteriana que inducen una diferenciación policlonal de células B murinas independiente de la especificidad de su receptor clonotípico, ya que este no interviene en el reconocimiento. El ejemplo clásico en el modelo experimental murino es la respuesta a LPS (Figura 11. 7).

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Por el contrario, los antígenos TI-2 son estructuras repetidás, normalmente hidratos de carbono, que son reconocidos por el receptor B. Las características moleculares de los Ag TI-2 hacen que se produzca un puenteo de varias moléculas de Igs (un número crítico parece ser de 12-16). Este puenteo masivo local favorece la activación de linfocitos B, aún en la ausencia de una interacción T:B membrana-membrana. Cómo ya hemos desarrollado, los hidratos de carbono no puede activar células T al no contener aminoácidos en su estructura molecular. Así, el puenteo masivo de Igm por antígenos TI-2 provoca un estado de activación en el linfocito B, en el cual los contactos membrana-membrana con linfocitos T no son necesarios. Sin embargo parece que factores solubles producidos por células T o no T (mastocitos) sí juegan un cierto papel en este tipo de respuesta.

Tanto los antígenos TI-1 como TI-2 se encuentran sobre todo en bacterias, sugiriendo que la respuesta antibacteriana pueda tener un componente T independiente. Este parece ser el caso, ya que las inmunodeficiencias T genéticas o adquiridas no suelen asociarse a un aumento exagerado de infecciones bacterianas. De hecho, recientemente se ha descrito la activación policlonal de linfocitos B tras su interacción con DNA bacteriano en un proceso en el que no interviene el BCR, por lo que este DNA podría considerarse un antígeno TI-1.

Es de destacar que en general, los epitopos reconocidos por las células B no corresponden a los reconocidos por los linfocitos T (Figura 11. 8 ).

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Una vez que las células B se activan adecuadamente, éstas se transforman en células plasmáticas (Figura 11. 9) o en células memoria que por su situación de preactivadas responden con gran eficacia en estímulos posteriores.


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Aunque no forman parte de "Inmunologiaonline", agregamos dos diagramas sobre el tema que son muy didacticos

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BIBLIOGRAFIA

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Publicado el 18 septiembre 2007 - 06:45

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INMUNOLOGIAONLINE

José Peña Martínez (Coordinador)

Universidad de Córdoba y Sweden Diagnostics (Spain)


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CApítulo 12 ACTICACIÓN CÉLULAS NK

M. López-Botet y J. Peña



Función citotóxica., Función secretora, Receptores activadores, Receptores específicos antígenos HLA, KIR, ILT, Tipo lectina, Transducción señales.

INTRODUCCION


Las células NK participan activamente en la defensa del organismo frente a infecciones, principalmente de tipo viral y frente al crecimiento de célalas tumorales. Estas células participan tanto en la defensa innata y como en los mecanismos de defensa adquirida o adaptativa. La función esencial de estas células es identificar y destruir células blanco. También es importante su función reguladora del sistema inmune debido a su capacidad secretora tanto de citocinas como de quimiocinas.

Las células NK constituyen la tercera estirpe de células de tipo linfoide. Carecen de TCR y de Igm y, en su mayoría, expresan en superficie las moléculas FcgammaR-III (CD16) y CD56 que junto con otros marcadores definen a este grupo celular (Tabla 12.1).

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La detección de algunos de estos marcadores puede ser variable, definiéndose varias subpoblaciones NK, tales como células muy positivas para CD56 (CD56 bright), muy poco positivas para este marcador (CD56dim), o células CD16+ CD56+ o CD16-CD56+, etc. Las células NK se encuentran en sangre, bazo y médula ósea y en muy baja proporción en ganglios linfáticos.


Función citotóxica de las células NK

La función citotóxica de las células NK fue la primera acción asignada a estas células y el motivo de su descubrimiento (Tabla 12.2).

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Para que las células NK ejerzan su función citotóxica se requiere la identificación, a través de los receptores implicados, de las células blanco. Entre estos receptores destacan receptores de activación y otro grupo recientemente descrito de receptores que tienen como ligando moléculas de histocompatibilidad clase I y que pueden ser de tipo inhibidor o activador (Figura 12.1). En este fenómeno además intervienen ciertas citocinas y moléculas de adherencia facilitadoras de la interacción celular.

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Mediante la acción citolítica, las células NK pueden destruir un amplio espectro de células, tanto anormales (infectadas por virus o tumorales) como incluso normales (alogénicas). Esta lisis se realiza de manera directa, lisis natural, o bien mediante la participación de anticuerpo, citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos o ADCC (Figura 12.2).

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La citotoxicidad natural consiste en lisis de una gran variedad de células de manera espontánea y sin necesidad de un periodo de sensibilización previa. De ahí la denominación dada de NK (de natural killer) debido a que la capacidad citolítica que presentan lo hacen, a diferencia de las células T citotóxicas, de una manera natural, esto es sin necesidad de un aprendizaje preliminar. Esto implica que estas células no requieren un proceso de preparatorio de activación para destruir células en los términos que lo hacen los linfocitos T citotóxicos, pero sin duda la activación por células blanco o por citocinas hace que esta función sea mas eficiente.

Kärre y cols. observaron que variantes de una misma línea celular tumoral manifestaban distinto grado de sensibilidad a la lisis NK, que se correlacionaba inversamente con la expresión de moléculas de clase I del MHC (Figura 12.3).

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Por otra parte, la transfección de células diana con moléculas del MHC-I les confería resistencia. Los autores propusieron la teoría de missing self para explicar los fenómenos de citotoxicidad natural. Así hoy se considera que pese a que las células NK son responsables de mecanismos de citolisis inespecífica no restringida por el MHC, se sabe que la función de las células NK está regulada en parte por el reconocimiento de moléculas MHC de clase I (MHC-I) en la célula diana.

La citotoxicidad dependiente de anticuerpos (ADCC), implica la presencia de anticuerpos que son reconocidos por su extremo Fc por los receptores CD16 presentes en las células NK y también en otras células, como son los macrófagos. Cuando el CD16 reconoce su ligando activa la maquinaria lítica de la célula NK.

Función secretora de las células NK

Además de la acción citotóxica, las células NK tienen la propiedad de sintetizar y liberar diversos tipos de citocinas de gran importancia en la regulación del sistema inmunitario, en la acción de las propias células NK y en otras funciones como es la hematopoyesis (Figura 12.4 y Tabla 12.2).

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Las principales citocinas producidas por las células NK son TNF-alfa, IFN-gamma, IL-3, GM-CFS y M-GSF. Estos inmunomoduladores se producen como consecuencia de la activación de células NK como consecuencia de su interacción con la célula blanco, por la acción de diferentes citocinas como son IL-2 y Il-12 o por activación directa, por ejemplo por anticuerpos frente a las moléculas CD16, CD69, CD80 y otras.

También las células NK producen cuando son estimuladas ciertas quimiocinas, tales como MIP-1alfa, MIP-1beta y RANTES de gran importancia en los fenómenos inflamatorios. En la tabla 12.3 se recogen las principales diferencias funcionales entre las células NK y los linfocitos T.

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Hoy se sabe que las células NK mas positivas para el CD56 (CD56bright) poseen mayor capacidad para producir citocinas que las células mas débiles para esta molécula (CD56dim). A su vez las células NK CD56dim poseen mayor capacidad citotóxica que las CD56 bright.

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Publicado el 20 septiembre 2007 - 07:19

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Continuamos con el Cap. 12
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Receptores activadores de células NK

Para que las células NK desarrollen su función tienen que identificar a la célula blanco. Para ello las células NK poseen diferentes tipos de receptores con función de reconocimiento de moléculas en las células blanco y en consecuencia de activar la maquinaria citolítica y/o secretora de estas células. Después veremos como junto a estos receptores de tipo activador existen otros cuya función es inhibidora. En consecuencia hoy se conoce que la acción final de las células NK depende del equilibrio entre las señales inhibidoras y activadoras procedentes de sus receptores de superficie.

Entre los receptores de activación de las células NK destacan el CD16, CD80, CD43 y los recién descritos receptores de citotoxicidad natural (NCKs) y entre los inhibidores destacan ciertos receptores presentes en las células NK con capacidad de reconocer molécula de histocompatibilidad (Receptores NK de HLA) (Tabla 12.4).

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Receptor CD16.

La vía de activación a través de CD16 es, al menos parcialmente, comparable a la del CD3/TCR. Ambos receptores se asocian a ciertas cadenas del complejo CD3, implicadas en la transducción de señales. Por otra parte, la estimulación vía CD16, determina también la activación de ciertas cinasas y PLC-gamma, y se ha demostrado su asociación molecular con p56lck.
Receptores de citotoxicidad natural.

Los receptores de citotoxicidad natural (NCKs), han sido descritos recientemente y de manera mayoritaria por el grupo de Moretta, mediante el empleo de anticuerpos monoclonales en ensayos en donde lo que se ha analizado es la capacidad de inhibir la lisis de determinadas líneas celulares tras el uso de los mencionados anticuerpos. Entre estos receptores destacan tres conocidos como:

* NKp46,

* NKp44

* NKp30.


También recientemente se han descrito receptores de tipo activante que se caracterizan por reconocer específicamente moléculas de histocompatibilidad y que trataremos a continuación.

Receptores NK ESPECIFICOS de antígenos HLA.

El reciente descubrimiento de receptores presentes en células NK que reconocen moléculas de histocompatibilidad y que tienen funciones reguladoras de la función de estas células ha abierto una importante puerta para entender la biología de estas células.

Los sistemas experimentales convencionales para estudiar estos fenómenos analizan la actividad de clones/subpoblaciones NK frente a líneas tumorales deficientes en la expresión de MHC-I, transfectadas selectivamente con diferentes moléculas de clase I.

Los receptores NK específicos de antígenos HLA clase I son un grupo heterogéneo de glicoproteínas que pertenecen a distintas familias de moléculas y se expresan en células NK pero también en ciertos linfocitos T (Figura 12.5 y Tabla 12.5).

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1.- La primera familia incluye receptores de antígenos HLA-I pertenecientes a la superfamilia de las inmunoglobulinas. Originariamente estos receptores se conocieron por su acción inhibidora de la citotoxicidad y se denominaron como KIRs (killer cell Ig-like receptors).

2.- Otro grupo de estos receptores pertenece también a la superfamilia de las inmunogbubulinas y son conocidos como ILTs (immunogloobulin like transcripts).

3.- Además existe otro grupo de receptores que son heterodímeros formados por la asociación de dos moléculas diferentes con dominio lectina tipo C como es el CD94 que se puede unir a miembros de las superfamilia de moléculas NKG2. Estos receptores pueden tener acción inhibidora, que es como originariamente se descubrieron, pero pueden poseer también acción activante de acuerdo con la estructura de la parte citoplasmatica de sus moléculas.

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Publicado el 22 septiembre 2007 - 02:38

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Seguimos y cerramos el Cap. 12. Las Células NK, otro bonito capítulo de la Inmunología
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Receptores NK tipo KIR.

Se trata de receptores que pertenecen a la familia de las inmunoglobulinas. Originariamente estos receptores fueron descubiertos porque estaban implicados en la inhibición de la lisis al interaccionar específicamente con determinadas moléculas HLA de clase I de la célula blanco (Figura 12.6). En primer lugar, se observó cierta correlación entre la expresión de estos receptores por distintos clones NK y el reconocimiento de diferentes grupos de alelos de HLA-C. Por otra parte, se observó que anticuerpos monoclonales frente a estos receptores restablecían la citotoxicidad de los clones NK frente a dianas protegidas específicamente por la expresión de moléculas HLA. En la tabla 12.6 se recoge una lista de estos receptores y las moléculas que reconocen (Figura 12.6).

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Según el número de dominios presentes en la molécula del receptor a la palabra KIR, se añaden los sufijos 2D y 3D que indican el número de los dominios de inmunoglobulina que poseen y la letra L (long) o S (short) según que la cola citoplasmática de estas moléculas sea larga o corta respectivamente (Tabla 12.6).

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Estos receptores pueden ser de tipo inhibidor o de tipo activante. En este último caso estos receptores se asocian de manera covalente con la molécula DAP-12.

La distribución de estos receptores en las células NK no es homogénea y cada clon NK puede expresar uno o varios tipos de estos receptores. Se aprecian claras diferencias en la expresión de cada receptor cuando se estudian distintos individuos, y hay indicios en los que el repertorio de receptores está regulado durante el desarrollo por factores genéticos, incluyendo presumiblemente la influencia del propio MHC. A estos receptores recientemente se les ha dado la denominación de CD158 seguido de una letra (ente a y k) según el tipo de receptor. En la Figura 12.7, se recogen los distintos tipos de receptores y las moléculas que reconocen y en la Figura 12.8 se recoge un modelo de la estructura tridimensional de esta molécula unida a un antígeno de histocompatibilidad.

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Los genes que codifican estos receptores se encuentran localizados en el cromosoma 19 en humanos en una en donde se codifican también los receptores ILTs, Fca y NKp46 (Figura 12.9).

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Receptores NK tipo ILT

Otro grupo de receptores, que también pertenece a la superfamilia de las inmunoglobulinas, se conocen como ILTs (immunogloobulin like transcripts) o como LIR (leukocyte Ig-like receptor). Alguno de estos receptores reconocen moléculas HLA-G y la proteína UL18 (LIR1 y LIR2) del citomegalovirus humano y tiene una distribución muy extensa en diferentes tipos de células incluyendo no solo células NK sino también monocitos y ciertas células de tipo polimorfonuclear (Tabla 12.7 ).

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A estos receptores recientemente se le ha dado la denominación de CD85 seguido de una letra (a-m) para definir el tipo de receptor .

Receptores NK tipo lectina.

La tercera familia de estos receptores de HLA esta formada por un grupo heterodimero compuesto por moléculas de tipo C-lectina que comprende la molécula CD94 unida covalentemente de manera alternativa a diferentes moléculas pertenecientes a la familia NKG2 (A, B, C, E y H). La molécula CD94, fue identificada originalmente por uno de nosotros (M. López-Botet) en el laboratorio del Hospital de la Princesa. Este receptor reconoce moléculas de HLA-E en asociación con péptidos derivados de la secuencia líder de otros antígenos HLA-I (Figura 12.10 ).

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Las moléculas de la familia NKG2 pueden ser de distinto tipo: A, B, C, E y H. Resultan así que de la combinación del receptor CD94 con los distintos miembros de NKG2, resultan los dímeros CD94/NKG2A, CD94/NKG2C, etc. Esta posibilidad de unirse el CD94 a diferentes miembros de la familia NKG2 justifica la acción unas veces, inhibidora (por ejemplo CD94/NKG2A) y otras activante (por ejemplo CD94/NKG2C) descritas originariamente para este receptor (Tabla 12.8 ).

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Consideramos a este receptor de especial importancia en los procesos de regulación de la acción de células NK in vivo, debido a la extensa distribución de las moléculas de histocompatibilidad HLA-E que reconoce y sobre todo por el hecho de encontrarse presente en un amplio numero de células NK (60-80 %) y ciertos linfocitos T, mientras que por ejemplo los recetores KIRs lo están en una proporción de células mucho más baja. La expresión de CD94 es regulada por ciertas citocinas tales como IL-15 IL-10 y TGF-beta.

Recientemente se ha visto que los receptores de tipo activante poseen además del CD94 y un miembro de NKG2 (C, E y H), la molécula DAP-12 que posee motivos ITAM, y por tanto se caracteriza por la transmisión de señales de activación.

En la Figura 12.11 se recoge un modelo tridimensional de CD94 unido a una molécula de HLA-E que es su ligando natural.

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Los genes que codifican tanto los receptores CD94 como los de la familia NKG2 se encuentran localizados en el cromosoma 12 en humanos en una zona conocida como complejo génico NK ( Figura 12.9 ).

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Receptores NK de moléculas HLA en otras células

Los receptores NK específicos de moléculas HLA se encuentran también en otras estirpes celulares no NK, aunque en una menor proporción y densidad. Este es el caso de una población especial de células NK se encuentran en la decidua y que son conocidas como células NK deciduales y cuya función no esta completamente esclarecida.

Otra población conocida que expresa estos receptores corresponde a las células NKT cuya función tampoco esta totalmente esclarecida. Estas células se caracterizan por poseer el fenotipo T con ciertos marcadores de células NK y que se encuentran en gran proporción en el hígado. Estas células son TCR alfa/beta positivas y expresan Va14/Ja18 y tienen la capacidad de reconocer moléculas de histocompatibilidad no clásicas, CD1. Estas células poseen capacidad citolítica, producen ciertas citocinas y su proliferación es activada por IL-12.

Algunos de estos receptores se encuentran también en linfocitos T, principalmente del tipo citotóxico (Tc) pero también en linfocitos Th, lo que hace pensar que además de su intervención en la regulación de los procesos citotóxicos de las células intervengan también en su regulación funcional, principalmente en la secreción de citocinas.


TRANSDUCCION DE SEÑALES


Tal como se ha indicado con anterioridad, tanto los receptores KIR, ILT como el homodímero de CD94 con distintos miembros de la familia de NKG2, pueden ejercer acciones inhibidoras como activantes. El que ejerzan una u otra acción depende de la cola citoplasmatica de dichas moléculas y de las cinasas con las cuales se asocien.

Mecanismos de inhibición.

Los receptores inhibidores se caracterizan por poseer en sus dominios intracitoplasmáticos los motivos YxxL-26-YxxL, denominados ITIM (immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs) (Figura 12.12).

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Estos motivos tienen la propiedad de unirse al dominio SH2 que contiene las tirosin fosfatasas, SHP-1 y SHP-2, y así producir inhibición de la citotoxicidad. En la figura 12.13 se representan un ejemplo de cada uno de los dos tipos de receptores, inhibidores y activadores.

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Es de destacar que esta acción inhibidora ejercida por los receptores inhibidores después de reconocer a su ligando (HLA clase I) en la células tiene una gran importancia fisiológica, pues esto previene la destrucción de las célula normales del huésped. Esto se debe a que, como se sabe, la mayoría de las células del organismo expresan moléculas de histocompatibilidad clase, incluidas las moléculas HLA-E. Precisamente cuando una célula deja de expresar moléculas de histocompatibilidad, entones pude ser destruida por las células NK al no ser frenada su actividad por no actuar los receptores de tipo inhibidosr (Figura 12.14).

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Estos mismos fenómenos has sido descritos para linfocitos T, en los que el efecto activador mediado por el TCR-CD3, puede ser bloqueado por acción de un receptor de tipo inhibidor (Figura 12.15). Los receptores de este grupo son KIR2DL, KIR3DL, ILT-2, NKG2A y NKG2B.

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Mecanismos de activación.

Aunque los receptores de antígenos HLA se describieron primero como receptores de tipo inhibidor por su capacidad de bloquear la citotoxicidad dependiente de células NK, posteriormente se han encontrado receptores muy homólogos, que diferían solo en los dominios intracelulares y que funcionaban induciendo señales de tipo activador. Estos receptores poseen una parte citoplasmática muy corta, carecen de la secuencias ITIMs y tienen la propiedad de asociarse a las molécula DAP-12. Estos receptores son KIRD2S, NKG2C, NKG2E y NKG2H.

El DAP-12 es un homodimero conocido también como KARAP (Killer activating receptor associated protein), gracias al cual se lleva a cabo la transmisión de señales en el citoplasma de la célula. La molécula DAP12 se caracteriza por contener en su parte citoplasmática un dominio conocido como ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activating motif) y tiene la capacidad de unir las cinasas ZAP-70 y Syk.


ACTIVACION NK y RESPUESTA INMUNE INNATA.


Las células NK forman parte de la primera barrera defensiva del individuo junto con macrófagos y polimorfonucleares (Figura 12.16).

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Constituyen así parte de la respuesta inmune innata. Ciertas citocinas que potencian el efecto de estas células son producidas precisamente por macrófagos en las primeras fases de la infección (Tabla 12.9). Las células NK actúan destruyendo células (por ejemplo infectadas por virus) y produciendo citocinas y quimiocinas, que intervienen regulando el sistema inmune y el proceso inflamatorio (Figura 12.17).

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INMUNOPATOLOGIA DE LAS CÉLULAS NK.


Las células NK son de especial importancia en las primeras fases de la infección, especialmente frente a virus, de ahí que cuando estas células no actúan correctamente, el individuo se hace mas vulnerable a la infecciones virales. Por ejemplo en individuos infectados por HIV-1, se ha podido comprobar que las células NK han disminuido su capacidad citolítica, lo que puede explicar que el virus HIV-1 se desarrolle con mas facilidad. De igual manera ha podido ser comprobado que las células NK infiltrantes de tumores poseen menor capacidad citolítica que las células NK normales, probablemente por un aumento de expresión de receptores de tipo inhibidor.

Por otra parte una excesiva capacidad citotóxica de las células NK pueden inducir estados de pérdida de la tolerancia normal y contribuir al desarrollo de enfermedades de tipo autoinmune.

Recientemente se ha visto que las células NK, pueden ser utilizadas en terapia anti-tumoral. Para ello después de su extracción del individuo y cultivo con Il-2, IL-12 o IL-15, son posteriormente reinyectadas en el enfermo en forma de células LAK (citokyne activated lymphocytes). En enfermos con SIDA, también se esta tratando de potenciar la respuesta inmune innata y en especial estas células NK, mediante la administración de IL-2, con resultados que son prometedores.


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