Linfocitos B - Universidad de Alcalá
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Linfocitos B Alfredo Prieto Martín Área de Inmunología, Universidad de Alcalá [email protected] Unidad mixta [email protected] CSIC/UAH 23/03/2009 1 Inmunología Linfocitos B vs. Linfocitos T B T Requiere presentación Origen ag No Si extracell intracell Naturaleza Ag Proteína nativa Secreción Receptor Afinidad Si Péptido desnaturalizado No Alta Baja 23/03/2009 Inmunología 2 1 Plan de las clases sobre linfocitos B • I. Introducción: Definición e importancia • II. Ontogenia y diferenciación de los linfocitos B – Diferenciación en Órganos linfoides primarios • Generación de receptores exclusivos para cada clon • Repertorio reactivo pero autotolerante – Diferenciación en Órganos Linfoides Secundarios • Control, redundancia, eficiencia, especialización y memoria • III. Subpoblaciones de células B – B1 vs. B2 – FO vs. MZ – Diferenciación terminal en células plasmáticas. – Papel inmunomodulador de las células B. 23/03/2009 Inmunología 3 Linfocitos B, importancia fisiológica • • Tienen reordenados los genes del BCR. Importancia 1. Secretoras de anticuerpos responsables de inmunidad humoral. 2. Capturan y Presentan antígenos a linfocitos T. 3. Responsables de la memoria inmune humoral. 4. Contribuyen a la especialización funcional de los linfocitos T. 23/03/2009 Inmunología 4 2 Importancia de los linfocitos B en patología • Los defectos en su función: 1. Pueden producir inmunodeficiencia 2. Pueden contribuir a la autoinmunidad produciendo autoanticuerpos y a la alergia produciendo IgE alergeno específica 3. Su transformación origina patología tumoral: mielomas, leucemias y linfomas de células B 23/03/2009 Inmunología 5 II. Ontogenia y diferenciación de linfocitos B 1. Diferenciación precursores de células B en OLP 1. Etapas iniciales. 2. Generación de receptores diversos: recombinación somática. 3. Puntos de control: eliminación de células con receptores inviables (Cadenas substitutas) o autorreactivos (selección negativa). 4. Segundas oportunidades (Edición de receptores y reordenamiento de alelos alternativos). 2. Diferenciación de linfocitos B en OLS 1. Cambios de isotipo. 2. Hipermutación somática y selección por afinidad. 3. Respuestas foliculares y extrafoliculares. 23/03/2009 Inmunología 6 3 El desarrollo células B asegura: 1. la polirreactividad del repertorio y 2. la discriminación entre lo propio y lo extraño 1. Desarrollo progenitores en entornos asépticos libres de antígenos extraños 1. La ausencia de antígeno reconocido por BCR permite su diferenciación a célula B madura (B2) 2. El reconocimiento de antígeno dirige a apoptosis (edicion receptores) o diferenciación en B1 autoreactiva inhibidora. 2. Repertorio seleccionado es expuesto en periferia a antígenos propios y extraños 1. Reconocimiento de antígeno en ausencia de coestímulo impide su diferenciación en células secretoras de anticuerpos • • 23/03/2009 Componentes activados del complemento Cooperación T Inmunología 7 Mecanismos de generación de diversidad en BCR 1. Recombinación de segmentos génicos de locus H y L. (combinatorial) 2. Introducción de bases en los puntos de corte (aleatoria, desoxitransferasa terminal). 3. Edición de cadenas. 4. Hipermutación somática de regiones hipervariables. 5. Combinación de cadenas H y L. 23/03/2009 Inmunología 8 4 Procesos genéticos implicados en la producción de Abs Proceso Función Reordenamientos de los segmentos Generación de un repertorio de variables de cadenas ligeras y receptores amplio y polirreactivo pesadas. Exclusión alélica Una célula debe ser monoespecífica Edición del receptor (reordenamientos Una célula merece segundas sucesivos mismo alelo) oportunidades Reordenamiento del alelo alternativo Coexpresión de dos isotipos por Una célula puede tener dos procesamiento alternativo receptores con distinta H pero la misma especificidad Cambio de isotipo Especialización en la producción de isotipos 9 23/03/2009 Inmunología Diferenciación de células B 23/03/2009 Inmunología 10 5 Factores de crecimiento 23/03/2009 Inmunología 11 Inicio diferenciación 1. Célula madre embrionaria totipotencial 2. Células madre hematopoyetica pluripotencial 3. Autorenovación división asimétrica: 1. Una célula hija se diferencia 2. Otra se mantiene pluripotencial 23/03/2009 Inmunología 12 6 Reordenamientos génicos, estadios y puntos de control 4. PreB pequeña Reordena Ligera VJ 1. ProB temprana 2. ProB tardia 3. PreB grande 5. Célula B inmadura I. preBCR Cadena μ con pseudo Cadena vpreB lambda 5 II. BCR Cadena μ con Cadena ligera III. Selección negativa por autoantígeno 23/03/2009 Inmunología 13 ORGANIZACIÓN GENÓMICA DE LOS LOCI DE LAS CADENAS PESADA Y LIGERA DE INMUNOGLOBULINA 23/03/2009 Inmunología 14 7 ETAPAS ENZIMÁTICAS EN EL REORDENAMIENTO DE LOS SEGMENTOS GÉNICOS DE Ig 23/03/2009 Inmunología 15 Estadios de diferenciación en Órganos linfoides primarios (OLP) Procesos genéticos Receptores expresados en membrana Puntos de control 23/03/2009 Inmunología 16 8 Revalidas y convocatorias • Reordenamientos genes cadena pesada 1. Reordenamientos DJH son productivos casi siempre 2. Reordenamientos VDJH – – Si es productivo se activa la represión del reordenamiento del alelo alternativo. Si fracasa se produce edición (un reordenamiento sucesivo) del primer alelo y si esto falla se reordena el segundo alelo. • • Productivo Si fracasa la célula sufre apoptosis 3. Reordenamientos VJ de cadenas ligeras κ y λ – Reordenamiento primer alelo K Productivo – si falla edición otros VJ y si esto falla – Se reordena el otro κ y si vuelve a fallar – Se reordena el primer λ y si falla 23/03/2009 – Se reordena el otro λ Inmunología 17 Linfocitos B maduros: Coexpresión de IgM e IgD por procesamiento alternativo de RNA Parte del RNA puede ser traducido o tratado como un intrón 23/03/2009 Inmunología 18 9 Organos Linfoides Secundarios Vénulas Endoteliales altas APC Ag Aporte linfocitos Retorno Celular 23/03/2009 Inmunología 19 Respuestas de células B en OLS FO 23/03/2009 B1b y Zona marginal Inmunología 20 10 Activación timoindependiente 23/03/2009 Inmunología 21 Activación timodependiente Cooperación 23/03/2009 Inmunología 22 11 Diferenciación de linfocitos B en órganos linfoides secundarios • Transición desde linfocito B novato a efector-memoria incluye diferenciación genética de clones. – 1. Especializados en producción de un isotipo. • Reordenamiento VDJ-región constante cadena pesada – 2. Productores de anticuerpos de alta afinidad. • Hipermutación en V 23/03/2009 Inmunología 23 1. Especialización en tipos productores de distintos isotipos La recombinación somática del segmento génico VDJH (variable) con uno de los genes para el segmento constante de cadenas pesadas (α, γ1, γ2, γ3, γ4, ε) produce inmunoglobulinas de distintos isotipos con distintas capacidades efectoras 23/03/2009 Inmunología 24 12 2. Diferenciación terminal de células B requiere CD0L y es dirigida por citoquinas Hipermutación somática Cambio de isotipo mIgA cIgA sIgA cIgGx sIgGx TGFβ mIgM mIgD mIgGx IFNγ Célula B Madura novata CD40L (CD154) IL-4 mIgE sIgE B memoria célula plasmática Cooperación T 23/03/2009 cIgE + citocinas 25 Inmunología 2. Selección de células productoras de anticuerpos de alta afinidad 1. Hipermutación somática produce clones mutantes para la secuencia de sus regiones de reconocimiento antigénico con mayor afinidad por el antígeno. 2. Estos clones de alta afinidad son seleccionados por el antígeno. 23/03/2009 Inmunología 26 13 Función de los procesos de hipermutación somática y selección 1. Creación de un repertorio de mayor afinidad. 2. Mecanismo: las células con mutaciones cuyos receptores son más afines al ag. son seleccionadas. 3. La selección produce un aumento en la afinidad media de los anticuerpos producidos. 23/03/2009 Inmunología 27 Tipos de respuestas de células B en función de su histología: foliculares (FO) y extrafoliculares (MZ) 23/03/2009 Inmunología 28 14 • 1. Respuesta rápida (extrafolicular). células B1b Y MZ células plasmáticas de corta vida anticuerpos no modificados genéticamente de baja afinidad y en su mayoría de isotipo IgM. •2. Respuesta lenta (folicular). células B Maduras Foliculares •células plasmáticas de larga vida •anticuerpos genéticamente modificados y en su mayoría de isotipo IgG, Ig A e IgE Reaparición de antígeno •células B Cooperación T memoria 23/03/2009 Inmunología 29 Zona folicular (FO) y zona marginal (MZ) del bazo Las células B constituyen del 5 al 15% de los linfocitos sanguíneos y son, morfológicamente indistinguibles de las células T. Pueden diferenciarse por moléculas de superficie: IgM en las células B inmaduras; IgM, IgD y niveles altos de CD21 en las células B nativas maduras. En el bazo, las células B se disponen en la pulpa blanca formando la zona marginal y los folículos. Es en la pulpa blanca donde se realiza la presentación de los antígenos30 . 23/03/2009 Inmunología 15 Centro germinal y zona marginal 1.Centro germinal porción del folículo linfoide que contiene las células que proliferan rápidamente tras un estímulo antigénico (expansión clonal), mientras los restantes linfocitos B del folículo permanecen en reposo. 2. Zona marginal envuelve al resto del tejido linfoide. Los linfocitos de la zona marginal se encuentran mezclados con un número variable de: Macrófagos • Células plasmáticas • Células T •células B Independientes 23/03/2009 de CD40L Inmunología 31 Efecto de la Naturaleza del antígeno en el proceso de diferenciación B. • Antígeno libre dirige respuestas B extrafoliculares. • Antígeno que forma inmunocomplejos dirige las respuestas B foliculares. 23/03/2009 Inmunología 32 16 Maduración de la afinidad Sucesivas estimulaciones seleccionan repertorio ampliado por mutación somática y aumentan la afinidad de los anticuerpos Cantidades y afinidades de IgG aumentan progresivamente y superan a las de IgM 23/03/2009 Inmunología 33 Respuestas primarias y secundarias de células B 23/03/2009 Inmunología 34 17 Expresión de antígenos de superficie La determinación multiparamétrica permite establecer el estadio de diferenciación celular 23/03/2009 Inmunología 35 Diferenciación B 1. No todo es un camino de rosas, pero hay segundas oportunidades. – – – Selección a diversos niveles. Expresión de prereceptores y receptores. Receptores con especificidad apropiada al entorno “reactivo pero autotolerante” 2. La diferenciación no sigue siempre un mismo orden lineal. – – Orden de reordenamientos pesada-ligera, κ−λ Maduración en OLS diversas opciones 3. Las células B no son homogéneas. – – Líneas divergentes B1 y B2, MZ y FO Se especializan por cambios de isotipos 23/03/2009 Inmunología 36 18 Selección a diversos niveles Médula ósea Periferia Repertorio Repertorio Repertorio Repertorio Repertorio Potencial Preimmune Preimmune expandido inmune Central Periférico por mutación Selección preB B inmadura B madura somática Centrocitos Selección por Selección capacidad de negativa por Asociación con λ5 VpreB autoantígenos 23/03/2009 Selección positiva Selección por ag negativa Positiva alta falta afinidad coestimulación Inmunología positiva por antigeno y coestimulación B memoria Selección Positiva alta afinidad 37 Conclusión: Procesos de diferenciación de células B en OLS • 1. Expansión del repertorio. – Expansión clonal (blastos del centro germinal primario y centroblastos). – Hipermutación de los genes de inmunoglobulinas (centroblastos). • 2. Elección de los clones mejorados Selección clonal de los clones de alta afinidad (centrocitos). • 3. Reconfiguración de los clones elegidos Rediferenciación a memoria o efectora. • 4. Cambios de isotipo. Los cambios de isotipos ocurren en paralelo pero con independencia de los estadios mencionados. 23/03/2009 Inmunología 38 19 Tipos de Células B Noveles IgM IgD B Plasmáticas CD38 Convencionales Memoria sIgG sIgAsIgE B2 (Foliculares y de la zona del manto) CD5B1 B1a peritoneales producen autoanticuerpos CD5+ La IL-10 es su factor de crecimiento autocrino e inhibidor T y APC B1b reconocen polisacáridos extraños 23/03/2009 Inmunología 39 B1 vs. B2 23/03/2009 Inmunología 40 20 Maduración y fenotipo de los linfocitos B1 1. Abandonan los OLP y maduran en tejidos no linfoides donde mantienen proliferación homeostásica. 2. Omiten la etapa de selección en los OLS que caracteriza a los linfocitos convencionales. 3. Son CD5+ 4. Expresan elevados niveles de SIgM y bajos de SIgD 5. No intervienen en las respuestas humorales dependientes de linfocitos T. 6. Parte de ellos son seleccionados positivamente por autoantígenos 23/03/2009 Inmunología 41 Repertorio de receptores de los linfocitos B1 1. Poco diverso y sin mutaciones somáticas. 2. Células B1a son seleccionadas positivamente por autoantígenos tienen función inmunosupresora (IL-10) 3. Células B1b reaccionan frente a antígenos extraños 23/03/2009 Inmunología 42 21 Tipos de células B convencionales (Oliver 1999) • Células B con distintos patrones de infiltración de órganos linfoides secundarios 1. MZ B cells CD21 high CD23 low IgM high IgD low CD24 high – – – Células B de la zona marginal (10% bazo) adyacentes a en los senos marginales del bazo recogen antígenos particulados Dan lugar a plasmablastos secretores de IgM en 3 días Respuesta primaria rápida 2. FO B cells CD21 int CD23 high IgM low IgDhigh CD24 low – – Células B de centros germinales (80% bazo) pueden diferenciarse en células B memoria y plasmáticas de alta afinidad Respuesta generadora de memoria actúan también en respuestas secundarias 23/03/2009 Inmunología 43 Células Foliculares • Centro germinal Se localiza en el interior de los folículos linfoides de los tejidos linfoides secundarios. •Se forma alrededor de la malla de células dendríticas foliculares cuando las células B activadas migran hacia los folículos linfoides donde encuentran antígenos en inmunocomplejos proliferan y se diferencian. 23/03/2009 Inmunología 44 22 Capacidad de diferenciación de células FO y MZ en células efectoras Folículo Respuesta lenta pero generadora de memoria y especializada en isotipo Zona marginal Respuesta rápida de IgM sin memoria 23/03/2009 Inmunología 45 Regulación de células plasmáticas • Las células plasmáticas salen a sangre, migran a amígdalas y después a médula ósea. • Pierden la expresión de inmunoglobulinas de membrana pierden capacidad de recibir señales de su antígeno. • La síntesis de anticuerpos por células plasmáticas es estimulada por mediadores proinflamatorios: IL-1, IL-6 y TNFα. 23/03/2009 Inmunología 46 23 Transición desde célula B memoria a célula plasmática • Células B Memoria CD27+ de sangre periférica generan células plasmáticas mediante estimulación antigénica y coestimulación sinérgica de Interleuquina-10 y CD70. • Señalización de CD27 protege de la apoptosis inducida por IL-10. 23/03/2009 47 Inmunología Ontogenia y patología tumoral Leucemia Linfática crónica B B1 Linfoma de células de centro folicular Leucemia de Linfoma células Pre B de Burkit B2 Pregerminal naive activada/ Posgerminal memoria Macroglobulinemia de Waldenström IgM Tricolucemia Mieloma múltiple Leucemia Linfoblástica aguda B2 B2 Progenitor linfoide 23/03/2009 Célula preB Célula B Activada/ Célula B madura Inmunología memoria B2 Células secretoras 48 24 Adenda 23/03/2009 Inmunología 49 Tolerancia de células B • La tolerancia B es mediada por mecanismos que dirigen el desarrollo de células B en muchos puntos de control. 1. Selección de células 1. Selección positiva: señal induce supervivencia del linfocito 2. Selección negativa: señal induce eliminación del linfocito 2. Edición de receptores: cambio del receptor 3. Exclusión 1. Negación de acceso a determinados ambientes impide la diferenciación terminal de las células que no los alcanzan 4. Diferenciación de células autoreactivas en linajes (B1a) con función reguladora negativa de la autorreactividad 1. Producción de IL-10 sin coestimulación Inmunología 23/03/2009 2. Presentación 50 25 Diferenciación de las células B maduras convencionales foliculares (Pugh-Bernard 2001) • B naive o Novatas IgD+CD38- – Bm1 CD23– Bm2 CD23+ • B de Centro germinal (CG) CD38+IgD- – centroblastos Bm3 CD77+sIg– centrocitos Bm4 CD77-sIg+ • B memoria Bm5 IgD- CD38- sIg + CD27+ CD20+ • Célula plasmática (bazo, amígdala médula) CD38++CD20lo •23/03/2009 CD19+ CD138+ CD27++Inmunología 51 26
