Desarrollo de los linfocito
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Inmunofisiología Tema 8: Proceso de desarrollo y diferenciación de los linfocitos – Generación de linfocitos inmunocompetentes • Fases del desarrollo de los linfocitos B y T en la médula ósea y el timo. • Reordenamiento de genes y expresión del BcR y TcR • Moléculas de superficie expresadas durante el desarrollo. • Generación del repertorio de linfocitos inmunoreactivo y autotolerante (selección positiva y negativa). • Regulación del desarrollo de linfocitos B y T. • Anergia. • Sobrevida y maduración de los linfocitos en los órganos linfoides periféricos. Heterogeneidad de los linfocitos B y T (B1, B2, BMZ, Tαβ Tγδ) Diferentes tipos de linfocitos se diferencian a partir de un progenitor común Célula NK Linfocitos T Timo Médula ósea Progenitor linfoide Células NKT Linfocitos T γσ Linfocitos T αβ Linfocitos B bazo Hígado fetal Linfocitos B1 Linfocitos B (foliculares o B2) Linfocitos B ZM Linfocitos B de la inmunidad innata y adaptativa • Linfocitos B1 – Se desarrollan en hígado fetal peritoneo cavidad pleural (autorenovación) – Activación independiente de T – Secretan anticuerpos naturales IgM con poca diversidad • Estimulados por polisacáridos repetitivos – No se diferencian en células memoria • Linfocitos BZ de la zona marginal del bazo – Se desarrollan a partir de 1-2 años de edad en la médula ósea – Activación independiente de T – Secretan anticuerpos naturales IgM con poca diversidad • Estimulados por polisacáridos de cápsula bacteriana • Linfocito B2 o convencionales, foliculares – Se desarrollan durante toda la vida en el higado fetal - la médula ósea – Activación dependiente de T – Secretan Ac muy diversos de todos los isotipos – Se diferencian en células memoria Linfocitos de la inmunidad innata Célula Natural Killer - Linfocito NK Célula citotóxica que no requiere de una exposición previa o sensibilización al patógeno – Protección temprana contra bacterias, parásitos intracelulares, control de infecciones virales y células tumorales Se originan de HSC en médula ósea circulación de la sangre tejidos Carece de receptores TcR o BcR / Expresa FcγRIII y receptores de activación e inhibición La actividad citotóxica está determinada por: – La suma de señales de inhibición y activación producidas por receptores especializados que reaccionan tanto con el MHC-I clásico (HLAA, HLAB; HLAC) como con MHC-I no clásico (MICA; MICB; HLAE; HLAG) que se expresan bajo estrés – Células infectadas recubiertas por anticuerpos son reconocidas por FcγRIII y destruidas por mecanismos efectores ADCC Dos mecanismos efectores: – Destruye células infectadas o tumorales mediante: 1) actividad citotóxica natural exocitosis del contenido de sus gránulos (Granzimas y Perforinas) o por activación de receptores de muerte 2) ADCC inducido a través de la molécula FcγRIII expresada por la célula NK – Produce citocinas y quimiocinas: IFNγγ Linfocitos T de la inmunidad innata Célula NKT (TcR αβ): αβ células reguladoras • Las células NKT poseen receptores característicos de las células NK y expresan también TcR αβ en forma clonal • El TcR se genera por recombinación somática; poco variable – Humano: Va24Ja18 / Vb8 o Vb7 o Vb8 – Ratón: Va14Ja18 / Vb11 • Las células NKT son restringidas por moléculas CD1: La restricción de su TcR no es con MHC de clase I o clase II sino con moléculas denominadas CD1. Las moléculas CD1 presentan lípidos • Las células NKT se activan cuando su receptor TcR reconoce lípidos propios o de origen bacteriano ( Mycobacterias) • La activación conduce a la inmediata secreción de IFNγ, IL4, IL5, IL10, IL13, GM-CSF y TNFα Los distintos tipos de linfocitos actúan en distintos momentos en el curso de la respuesta inmune Célula NK Linfocitos T Timo Médula ósea Células NKT Progenitor linfoide Linfocitos T γσ Linfocitos T αβ Linfocitos B bazo Hígado fetal Linfocitos B1 Linfocitos B ZM Linfocitos B (foliculares o B2) Inmunidad adaptativa células B (foliculares) y T αβ Linfocitos especializados NK, NKT, T γδ, B1 y BZ Inmunidad Innata Péptidos antimicrobianos complemento, fagocitosis, etc segundos minutos horas días semanas Los distintos tipos de linfocitos actúan en distintos momentos en el curso de la respuesta inmune Célula NK Linfocitos T Timo Médula ósea Progenitor linfoide Linfocitos T γσ Linfocitos T αβ Los linfocitos Tγδ son solo el 1-5-% de las células T en circulación Células NKT pero son más del 50% de las mismas en los epitelios TcR de diversidad limitada Linfocitos B bazo Hígado fetal Linfocitos B1 Linfocitos B ZM Linfocitos B (foliculares o B2) Inmunidad adaptativa células B (foliculares) y T αβ Linfocitos especializados NK, NKT, T γδ, B1 y BZ Inmunidad Innata Péptidos antimicrobianos complemento, fagocitosis, etc segundos minutos horas días semanas Los linfocitos T y B generan su diversidad en forma aleatoria y deben someterse a controles para evitar que reaccionen con lo propio Célula NK Linfocitos T Timo Médula ósea Progenitor linfoide Células NKT Linfocitos T γσ Linfocitos T αβ Reordenamiento y expresión TcR / Selección Tolerancia Central Linfocitos B bazo Hígado fetal Reordenamiento y expresión BcR / Selección Tolerancia Central Linfocitos B1 Linfocitos B (foliculares o B2) Linfocitos B ZM Diferenciación de células B Etapa dependiente e independiente del antígeno Ag independiente Médula ósea (adulto): Generación de linfocitos B inmunocompetentes (BCR) y autotolerantes Ag dependiente Migración de los linfocitos B maduros de la MO a los órganos linfoides secundarios Diferenciación de células B en la médula ósea antígeno - independiente Maduración de B en dirección radial, las mas maduras ubicadas hacia el centro del hueso HSC CLP Pro B Pre B B inmadura Sinusoides Endostio del hueso (superficie interna) con una capa de osteoblastos Hueso B Seno venoso central inmadura HSC Célula linfoide Pro B Pre B Progenitores Macrófago fagocitando células B seleccionadas negativamente Células B inmaduras viajan hacia el bazo vía la circulación Diferenciación de células B antígeno - independiente Las fases iniciales dependen de la interacción entre la célula linfoide temprana y las células del estroma de la médula ósea La célula estromal proporciona citocinas (IL-7, SCF, SDF) y contacto directo los cuales inducen la maduración, proliferación y sobrevida de la célula B precursora. IL-7 ratón IL-7R Promueve sobrevida y proliferación de célula B precursora. SCF: stem cell factor SDF: stromal derived factor La diferenciación de las células B está determinada por la expresión de marcadores de superficie y de genes críticos ProB grande ProB-DJ Igα Igβ HSC CLP C-kit CD43 CD24(HSA) IL7R B220 (CD45R) CD19 Igα/β SLC (λ5/VpreB) CD25 RAG-1,2 TdT IgH (µ) IgL (κ) Marcadores de células B PreB pequeña PreB grande B Inmadura preBcR B Madura sIgM+ sIgM+ sIgD+ Etapas del desarrollo de células B en MO MÉDULA ÓSEA HSC PLC Pro B PERIFERIA Pre B pre-BCR Igα Igβ µ−λ5VpreB Igα α Igβ β B Inmaduro B Maduro IgM Igα Igβ IgM IgD Igα Igβ BCR BCR µ c-kithi Sca1hi FLT3+ CC9R+ 1.Expresión Igα Igβ 2.Expresión de RAG1 RAG2 y TdT Reordenamiento genes µ Potencial de desarrollo: B T NK DC Monocito Mastocito B 1.Expresión preBcR µ-λ λ5VpreB/Igα α Igβ β 1.Expresión BcR µ-λ/κ λ/κ/Igα α Igβ β λ/κ 2.Proliferación 2.Inducción de la Tolerancia Central: Selección Negativa 3.Expresión de RAG1 RAG2 y TdT Reordenamiento genes κ /λ B HSC: Célula madre pluripotente hematopoyética PLC: progenitor linfoide común B B 1.Expresión IgD B Cadena H: µ, γ, δ, α ,ε Cadena L: κ, λ Estadío Pro B antígeno - independiente Reordenamiento del gen que codifica la cadena pesada H 1. Expresión Igα- Igβ (trasduce señal del receptor) Médula ósea 2. Expresión de recombinasas RAG1 /2 3. Expresión TdT (deoxinucleotil transferasa terminal) • Reordenamiento del segmento D con el J →(D-J) • Reordenamiento del segmento V con DJ→(V-DJ) 4. Exclusión alélica: se expresa la cadena H de un solo alelo Progenitor comprometido Pro-B al linaje B IL-7Ra+ IL-7Rα+ Igα α/Igβ β+ V D J C Configuración germinal (Célula Pro-B) Unión de D-J en ambos alelos (DJ-Célula Pro-B) λ5/VpreB+ RAG-1/2+ TdT+ TdT+ Unión V-DJ, exclusión alélica (Célula pre-B grande) Estadío Pre B antígeno - independiente Evento clave: expresión del receptor Pre-BcR 1. Expresión del pre-BCR: µ junto a la cadena L sustituta (λ5/VpreB) 2. proliferación 3. reordenamiento cadena liviana de Ig (L) El rearreglo productivo de la cadena pesada permite la expresión del receptor pre-B y la continuación de su programa de desarrollo Vp re Médula ósea B PreBcR: µ~(λ5/VpreB) y de µ l5 Pre B pre BcR Iga Igb µ Progenitor comprometido Pre-B Proliferación Pro-B grande al linaje B IL-7Ra+ IL-7Rα+ IL-7Rα+ µ+ TdT+ Igα α/Igβ β+ Igα α/Igβ β+ λ5/VpreB+ λ5/VpreB+ RAG-1/2+ RAG-1/2+ TdT+ Cadena liviana sustituta Pre-B pequeña Y XXL/IX…X (6-9 aminoácidos) YXXL/I secuencia ITAM VpreB V-λ5 El ensamblado de la cadena H con una cadena L sustituta: V- λ5 y VpreB Estadío Pre B antígeno - independiente La unión del receptor pre-B con un ligando extracelular induce entrada al ciclo celular = proliferación Pre BcR Pre-B Proliferación Pre-B Pre-B Pre-B Pre-B Pre-B Pre-B Pre-B Pre-B pre-B Large pequeña pre-B Se detiene la proliferación (Pre-receptor de B no es expresado) Muchas células Pre B grandes con idéntico receptor de Ag B Immadura Y pre-B grande Pre-B IgM Cadena VDJCH intracelular Reordenamiento VL-JL Cadena ligera expresada IgM expresado en superficie Estadío B inmadura antígeno - independiente Evento clave: expresión del receptor BcR La célula B tiene varias oportunidades de reordenar los genes de las Ig exitosamente Pro B Temprana DH-JH Primer cromosoma NO DH-JH Segundo cromosoma Pro B Tardía SI SI VH-DJH Primer cromosoma NO VH-DJH Segundo cromosoma Pre B SI κ Primer cromosoma NO SI κ Segundo cromosoma B S SI NO λ Primer cromosoma NO NO NO B Immadura λ Segundo cromosoma NO SI SI IgMκ Y B IgMλ Y B Estadío B inmadura antígeno - independiente Expresión del BcR: IgM Médula ósea pre BcR BcR Proliferación Progenitor comprometido grande al linaje B IL-7Rα+ IL-7Rα+ Igα/Igβ+ Pre-B Pre-B Pro-B mµ pequeña Ag propios B inmadura IL-7Rα+ IL7Rα+ µ+ µ+ µ+ Igα/Igβ+ Igα/Igβ+ Igα/Igβ+ κ + o λ+ TdT+ λ5/VpreB+ λ5/VpreB+ λ5/VpreB+ RAG-1/2+ RAG-1/2+ RAG-1/2+ TdT+ TdT+ o - RAG-1/2+ SELECCIÓN NEGATIVA ESTABLECIMIENTO DE LA TOLERANCIA CENTRAL Selección Negativa: Eliminación de los linfocitos B autoreactivos Sale de la médula ósea el repertorio de células B autotolerantes Mecanismos de inducción de la tolerancia central de las células B La adquisición de la especificidad antigénica crea una necesidad de chequar el reconocimiento de antígenos propios B Célula B Inmadura Y Y Y Y 1. Eliminación física del repertorio 2. Parálisis de la función 3. Alteración de la especificidad Expresa Ig de superficie celular Capaz de detectar antígenos No puede ser chequeada su auto-reactividad DELECIÓN ANERGIA EDICIÓN DEL RECEPTOR Autotolerancia de células B: deleción clonal pre-B pequeña B B B Immadura B YY célula pre-B Pequeña Ensambla Ig Célula B Inmadura reconoce Ags propios MULTIVALENTES Deleción clonal De célula B por apoptosis Tolerancia a lo propio por la célula B: anergia IgD normal IgM bajo Y IgD B Immadura B Migra a la periferia B Y B YY Y pre-B pequeña YIgM IgD B Célula pre-B pequeña ensambla Ig Célula B Inmadura reconoce Ags solubles propios en médula ósea No ocurre Entre-cruzamiento Célula B Anérgica IgD Re-edición del receptor Un gen de un receptor específico reordenado puede ser sustituido por otro V V V DJ C !!Receptor reconoce Antígeno propio!! Y B V Detención del desarrollo y reactivación de RAG-1 y RAG-2 V B V V Y B DJ Apoptosis o anergia C El receptor re-editado ahora reconoce un antígeno diferente y puede ser re-valorada su especificidad Durante su desarrollo y circulación, la autoreactividad de la células B es controlada mediante mecanismos de tolerancia central y periférica TOLERANCIA CENTRAL MÉDULA ÓSEA ¿BCR reacciona con componentes propios ? Linfocito B Inmaduro Reedición del receptor (cadena liviana) SI NO BCR reacciona NO con componentes propios ? El linfocito B inmaduro recién formado sale a periferia PERIFERIA SI BCR con nueva cadena liviana Eliminación o anergia clonal Auto tolerancia de la célula B: Exportación de la célula B autotolerante B YY Immature B IgD Migra a la periferia IgM YY B YY B YY YY Small pre-B IgD and IgM normal IgD IgM IgM IgD IgM IgD Célula B Pequeña Ensambla Ig Célula B Inmadura no reconoce antígenos propios Célula B Madura Exportada hacia la periferia Las células B inmaduras deben recibir señales adicionales en la periferia para madurar y constituir el repertorio de células B vígenes BAZO B cell-activating factor IgM BAFF IgD Linfocito B maduro virgen que recircula. Vida media 2-3 semanas Baja expresión de IgM y alta IgD IgM Estas células compiten por el acceso a los folículos de los órganos linfoides secundarios Las células B inmaduras que dejan la médula ósea. Vida media 3 días Las células B inmaduras que no acceden a los folículos mueren B Y YY B YY YY YY Célula B Madura en la periferia Célula B reconoce antígenos no propios en la periferia B Y Y Y YY YY YY YY Y YY Diferenciación de linfocitos B en la periferia antígeno independiente Plasmocito secretor de Ig Durante su desarrollo y circulación, la autoreactividad de la células B es controlada mediante mecanismos de tolerancia central y periférica TOLERANCIA PERIFÉRICA M ÉD LA U Ó A SE Eliminación o anergia clonal IgM Linfocito B inmaduro. No expresa IgD PERIFERIA IgM IgD IgD IgM Linfocito B maduro La falta de colaboración T induce anergia clonal BAFF Alta expresión de IgD Maduración en órganos linfoides secundarios Plasmacito Hipermutación Cambio de Ig de MHC II de Secreción de Somática isotipo superficie superficie anticuepos Crecimiento B Alto Si No Si Si Si Bajo No Si No No No Célula B Madura B Plasmocito Desarrollo de B antígeno - independiente Médula ósea BcR pre BcR Sangre y órganos linfoides B1 B2 Proliferación Progenitor comprometido grande al linaje B IL-7Rα+ IL-7Rα+ Igα/Igβ+ TdT+ Pre-B Pre-B Pro-B mµ pequeña BZ B inmadura B inmadura IL-7Rα+ IL7Rα+ µ+ µ+ µ+ µ+ Igα/Igβ+ Igα/Igβ+ Igα/Igβ+ Igα/Igβ+ κ + o λ+ κ + o λ+ λ5/VpreB+ λ5/VpreB+ λ5/VpreB+ RAG-1/2+ RAG-1/2+ RAG-1/2+ TdT+ BAZO TdT+ o - RAG-1/2+ B maduras Configuración de los genes que codifican el receptor de antígeno a lo largo del desarrollo de la célula B Médula ósea pre BcR BcR Sangre y órganos linfoides B1 B2 Proliferación Progenitor comprometido Pro-B al linaje B Genes H Germinal D-J V-DJ Genes L Germinal Germinal Ac super. Ausente Ausente Pre-B grande mµ Pre-B pequeña BZ B B inmadura inmadura B maduras VDJ VDJ VDJ VDJ VDJ Germinal V-J VJ VJ VJ IgM IgM IgM IgD Pre BCR intacel. µ intracel. Desarrollo de células T • El desarrollo de las células T y B tienen semejanzas y diferencias • Semejanzas – Deriva de una célula hematopoyética de la médula ósea – Ocurre en etapas sucesivas reguladas – El receptor de antígeno es producido por recombinación somática (reordenamiento de genes; RAG1/RAG2, TdT) – Ambos experimentan procesos de selección en el OLP donde se establece la Tolerancia Central • Diferencias – El proceso de desarrollo de B ocurre en médula ósea mientras que el de T en el timo – El TcR tienen restricción por el MHC – Linfocitos B se producen durante toda la vida /linfocitos T se Médula ósea HSC 1 Desarrollo de células T ELP Hígado fetal ELP: Precursor temprano de linfocito Timo maduración de células T Órganos linfoides secundarios ocurre respuesta inmune T maduro 2 3 activa mata Reordenamiento de genes Célula T progenitora se desarrolla en la médula ósea y migra al timo Expresión del TcR Selección positiva y negativa en el timo Autotolerancia Célula T madura migra a los tejidos linfoides periféricos Célula T activada migra a los sitios de infección Los linfocitos T se desarrollan en el timo donde generan su TCR y reciben señales de supervivencia o muerte según como reaccionan con componentes propios Linfocitos T Timo Médula ósea Progenitor linfoide Linfocitos T γσ Linfocito T citotóxico (CD8+) Péptidos citosol Linfocitos T colaboradores (CD4+) TCR (αβ) αβ) CD8 MHC clase I Linfocitos T αβ MHC clase II CD4 Péptidos extracelulares o vesiculares Células NKT Durante su desarrollo, los linfocitos Tαβ son seleccionados “instruidos” para reaccionar con complejos de péptidos extraños y el MHC propio. Linfocitos T que reaccionan con pétido-MHC Las dos clases de MHC tienen estructura 3D similar, pero interactúan con distintos coreceptores y cargan péptidos de distinto origen MHC Clase I MHC-I α β α β CD8 Dominio β2: sitio de unión a CD8 TcR Péptidos citosólicos CD3 Linfocito T CD8+ MHC Clase II α MHC-II α β2m CD4 TcR Péptidos endocíticos CD3 Linfocito T CD4+ Dominio α3: sitio de unión a CD4 Un subgrupo de linfocitos T (T y NKT) reacciona con moléculas CD1 que presentan lípidos de patógenos o propios CD1D CD1A B C Respuesta adaptativa contra lípidos E Linfocitos T TCR αβ convencionales CD1 a, b, c Lípidos de patógenos INF-γγ e IL4 patógeno TLR CD1d Lípidos endógenos IL-12 Célula dendrítica Células NKT TCR αβ invariante Respuesta innata contra lípidos Desarrollo de células T • Las células T se originan de una célula hematopoyética (HSC) de la médula ósea, la cual se diferencia en un progenitor linfoide temprano que migra al timo donde madura Hormonas del Médula ósea timo quemoquinas Timo Desarrollo de células T en el timo • Timo – Órgano linfoide primario encapsulado, ubicado debajo del esternón – Completamente desarrollado antes del nacimiento – Aumenta de tamaño hasta la pubertad luego involuciona – La involución del timo no pareciera tener un impacto sobre la inmunidad dependiente de T Síndrome de DiGeorge: carencia congénita de timo Red de células epiteliales rodeadas de timocitos en desarrollo • Órgano constituido por dos lóbulos Timo simétricos recubiertos de una cápsula y trabéculas de tejido conectivo que dividen Estructura de un lóbulo del timo el órgano en lobulillos cápsula El tejido estromal está constituido de células epiteliales y tejido conectivo • Estroma proporciona el microambiente para Corteza • la diferenciación de los linfocitos T Lobulillo constituido por trabécula Endotelio subcapsular Unión Cortico medular – Corteza • Timocitos inmaduros, células epiteliales corticales, macrófagos – Médula interna • Timocitos Maduros, células epiteliales medulares, células dendríticas,macrófagos Médula • Célula epitelial timocito cortical Corpúsculo de Hassal macrófago Célula Célula epitelial dendrític medular a El desarrollo de los linfocitos T comienza en la médula ósea, pero los eventos más importantes ocurren en el timo Estructura de un lóbulo del timo Célula epitelial timocito cortical Corteza cápsula trabécula Endotelio subcapsular Médula Unión Cortico medular Corpúsculo de Hassal macrófago Célula Célula epitelial dendrític medular a Células del estroma tímico Subcapsula Corteza Macrófagos Células Nodrizas Células epiteliales Células Dendríticas -/+ ++ + ++ ++ ++ Médula + ++ + Durante el desarrollo los linfocitos adquieren los receptores y coreceptores característicos y se diferencian en distintos tipos de células T CD4+ y T CD8+ Estructura de un lóbulo del timo En el caso de los linfocitos T αβ ... CD4 TCR complex α CD8 β TCR CD3 γ ε ζ Linfocitos citotóxicos ζ α β Linfocitos colaboradores ε δ CD3 Th Tc Las células T maduran en el timo pero la mayoría de mueren allí Timo de ratón Células constantes 1-2 x 108 5 x 107 por día 2 x 106 por día 98% de las células mueren en el timo sin inducir inflamación o cualquier cambio en el tamaño del timo Los macrófagos tímicos fagocitan los timocitos apoptóticos T Cell Development, Repertoire Selection and Immune Self Tolerance ©Dr. Colin R.A. Hewitt El desarrollo de células T se caracteriza cambios en la expresión de moléculas de superficie A medida que la célula T madura en el timo cambia la expresión de moléculas asociadas al TcR y de los co-receptores Estos cambios pueden ser utilizados como marcadores de su estado de maduración Doble negativa Doble positiva Grande Doble Positiva pequeña Positiva simple CD3/TcRCD4-, 8- CD3+ TcRβ-chain + pre-TcRα+ (pTα) CD4+, 8+ CD3+ TcRαβ + CD4+ CD8+ CD3+ TcRαβ + CD4+ γδ γδTcR+ CD3+ CD4-, 8- 98% Positiva simple CD3+ TcRαβ + CD8+ T Cell Development, Repertoire Selection and Immune Self Tolerance ©Dr. Colin R.A. Hewitt El desarrollo de los linfocitos T está signado por cambios de las moléculas de superficie Célula progenitora linfoide entra al timo CD3- CD4- CD8- CORTEZA Timocito doble negativo (DN) DN • CD3+ CD4- CD8• Decision de diferenciación en Tαβ o Tγδ Reordenamiento de genes cadena β DP pTα:β α:β CD3+ pTα:β α:β CD3+ CD4+ CD8+ Expresión del preTcR DP Timocito doble positivo (DP) expresa pre TcR MEDULA • pTα:β CD3+ CD4+ CD8+ (95% de ellos mueren) Reordenamiento de genes cadena α α:β CD3+ CD4+ CD8+ Expresión TcR Selección Positiva Selección negativa Timocito positivo simple (SP) • TcR αβ CD3+ CD4+ • TcR αβ CD3+ CD8- SP α:β CD3+ CD4+ SP α:β CD3+ CD8+ Exportación periferia Diferentes etapas de desarrollo de los timocitos están presentes en diferentes partes del timo Corteza DN DN DN CD25CD44+ CD25+ CD44+ CD25+, CD44low DP DP DN CD3+ pTα:β CD3+ TcRαβ+ CD3+ pTα:β CD25-, CD44- SP CD3+ TcRαβ+ CD4+ SP CD3+ TcRαβ+ CD8+ Timocitos Doble Negativos y Positivos Inmaduros Medulla Timocito Maduros Positivos Simples T Cell Development, Repertoire Selection and Immune Self Tolerance ©Dr. Colin R.A. Hewitt Existen cuatro loci que codifican las cadenas α, β, γ y δ de los TcR Loci γ y δ Loci α y β Locus Cadena α Locus Cadena δ δ Cromosoma humano 14 γ Cromosoma humano 14 α Cromosoma humano 14 β Cromosoma humano 7 Cromosoma humano 7 Reordenamiento de los genes del TcRβ CD25CD44+ DN V CD25+ CD44+ CD25+, CD44low DN D J C Configuración en Línea Germinal V DJ C V DJ C DN fusion D-J fusión V-DJ Región C se empalma a la fusión VDJ y se produce, en el citoplasma, la cadena-β No se expresa el TcR en la superficie T Cell Development, Repertoire Selection and Immune Self Tolerance ©Dr. Colin R.A. Hewitt Estadíos de desarrollo de células T en el Timo CD44+ Molécula de asentamiento de precursores T CD25+ parte del receptor de IL-2 – DN transita por cuatro etapas (DN1-DN4) caracterizadas por la ausencia o presencia de los marcadores CD44 y CD25 – A medida que madura la DN reordena los genes del TcR y lo expresan en la superficie de la célula DN4 – Las células DP que expresan ambos marcadores CD4 y CD8 junto con el TcR son sometidas a procesos de Selección positiva y Selección negativa para dar origen a linfocitos T simple positivos (SP) maduros Distintas quimiocinas secretadas por TEC guían la migración de timocitos dentro del timo a medida que avanza su maduración HSC Médula ósea Subcapsular zone DN3 CCR9 CLP CXCR4 CCR7 DN2 cortex DN1 DN4 DP Timo CCR9 EPL CCR7 DN2 CD4-CD8- Cortico-medullary junction SP medulla DN3 Quimiocina DN4 DP SP CD4+CD8+ CD4+ salida or Receptor CXCL12 CD8+ Células Estromale s Timicas (TEC) CCL19, 21 CCL25 Señal de salida CXCR4 CCR7 células T CCR9 del timo S1P Linajes del receptor de célula T • Linajes del receptor de célula T – Alfa:beta – Gamma:delta • “Timocitos comienzan a reorganizar los loci β, γ, δ ” – Reordenamiento productivo de los genes gamma y delta • Receptor gamma:delta – Reordenamiento productivo del gen beta • La cadena beta se ensambla junto con una cadena alfa postiza (pT-alpha) para formar el “receptor pre T” • Receptor alpha:beta Comisionamiento T: La primer decisión que deben tomar los timocitos en desarrollo es entre su diferenciación hacia Timocitos CD4- CD8- TCRlinfocitos T αβ o γδ El rearreglo de los loci γ δ y β comienza simultáneamente TCR αβ ο TCR γδ ? Notch Notch Notch Notch Reordenamiento y expresión de los genes del TcR 1.Expresión del TcRγδ o del pre-TcR (β:pTα) • El 80% de las células DN tienen reordenamiento productivo del locus β y expresan la cadena β junto con la cadena sustituta de α (preTcR= β:pTα)=Pre TcR • El 10% de la población DN reordena los loci γ y δ 2. Las células DN que expresan preTcRβ:pTα detienen la expresión de los genes rag1 y rag 2 y comienza a proliferar intensamente 3. Reordenamiento de genes de la cadena α. Expreción TcR αβ El comisionamiento hacia la célula Tα:β o célula Tγ:δ es una consecuencia del orden exitoso del reordenamiento de genes Von Boehmer Nat Rev Immunol 2005; 5:571 El PreTcR (β:pTα/CD3) Las señales originadas por el preT producen los efectos siguientes: 1. Inducen la sobrevida y/o proliferación de la célula preT 2. Inhiben el reordenamiento del locus β homólogo en cualquiera de los dos cromosoma (exclusión alélica) Exclusion Alélica TCRβ paterno TCRα materno paterno Un alelo se reordena primero. materno Ambos alelos se reordenan. + productivo + El otro alelo TCRβ es excluido + + No-productivo El otro alelo se reordena + + + productivo Reordenamiento TCRα No-productivo Apoptosis Reordenamiento sucesivo de loci TCRα durante 3 días (Edición del receptor) Comisionamiento DN3 hacia los linajes T γδ y Tαβ Factores involucrados en la decisión de linaje Linfocito T: 1. El enlace de las citocinas a su receptor induce señales que promueven la sobrevida de los linfocitos T durante su diferenciación • IL-7 ~IL7R y c-kit~SCF son indispensable para mantener las DN • IL-7 necesaria para desarrollo de células B y T, pero no para NK 2. Señalización a través de NOTCH está involucrado en la trascripción de la cadena pTα del preTcR Timo del ratón 5 x 107 por día 2 x 106 por día ¿Cómo el timo selecciona las células útiles, peligosas o inútiles? Escoger los útiles de los dañinos e inútiles Selección Positiva Retención de los timocitos que expresan TcR que son RESTRIGIDOS en el reconocimiento del antígeno por las moléculas MHC propias Selección de los ÚTILES Selección Negativa Eliminación de los linfocitos que expresan TcR que reconoce antígenos propios presentados por MHC propio o que no tiene afinidad por las moléculas MHC propias Selección de los PELIGROSOS y los INÚTILES T Cell Development, Repertoire Selection and Immune Self Tolerance ©Dr. Colin R.A. Hewitt Selección positiva de las células Tαβ Selección Positiva: Selecciona los timocitos capaces de reconocer péptidos en el contexto del MHC, se establece la restricción del MHC 1. Las células DP migran de la subcápsula hacia las células epiteliales de la corteza (cTEC), las cuales expresan en su membrana moléculas MHCI y MHCII unidas a péptidos. 2. Los timocitos DP que interaccionan con un complejo péptido-MHC con alta o baja avidez, recibe señales de sobrevida y continua su desarrollo, mientras que los timocitos que no interaccionan con los complejos MHC- péptidos, no continúan su desarrollo y mueren por apoptosis. 3. El proceso de selección positiva asegura que continúen madurando los timocitos capaces de interactuar de forma apropiada con las moléculas MHC SELECCIÓN POSITIVA: En el estadío DP, la cadena α del TCR del timocito experimenta sucesivos rearreglos hasta ser selecionada positivamente para interactuar con el MHC-péptido propio o morir Timocitos CD4- CD8- TCR- Estructura de un lóbulo del timo pre-TCR TCR γδ TCR αβ CD4+ CD8+ Periferia T CD4 CD8 Reactividad hacia Peptidos propios MHC I MHC II ninguna lípidos CD1d ninguna ninguna intermedio Continua reordenamiento de α Muerte por apoptosis Célula T CD8 intermedio intermedio fuerte Destino del timocito fuerte Célula T CD4 Célula NKT Selección negativa Muerte por apoptosis Selección Positiva de célula T con TCR capaz de enlazar moléculas MHC propias La interacción del TcR/CD4 o CD8 con la molécula MHC proporciona una señal de sobrevida para la célula T Interacción de TCR/CD8 con MHC-I CD8 T DP CD4 CD8 DP MHC-I Célula epitelial cortical (cTEC) MHC-II No interacción Con MHC CD4 CD8 DP DP apoptosis Interacción de TCR/CD4 con MHC-II CD4 T La Selección positiva apaga la expresión de los genes Rag para prevenir reordenamiento sucesivo del locus TCRα α La selección positiva establecida con un co-receptor particular apaga la expresión del otro co-receptor. Selección Negativa Eliminación de timocitos que expresan TcR que reconoce antígenos propios presentados por moléculas MHC propias o que no tienen afinidad por el MHC propio Selección de PELIGROSO y lo INÚTIL T Cell Development, Repertoire Selection and Immune Self Tolerance ©Dr. Colin R.A. Hewitt Selección negativa de las células Tαβ Selección Negativa: Previene que emigren del timo células que reconozcan con alta afinidad las moléculas propias. Se establece la autotolerancia 1. Células SP migran hacia la región córtico-medular y médular del timo, contactan las células dendríticas, macrófagos y TECm que le presentan péptidos en el contexto de moléculas MHC. 2. Los timocitos SP con TcR αβ que interaccionan con alta avidez con el péptido-MHC, mueren por apoptosis, mientras que sobreviven aquellos que lo reconocen con baja avidez 3. En el proceso de selección negativa se eliminan las células autoreactivas del repertorio de linfocitos del individuo, haciéndolo tolerante a los antígenos del cuerpo (Tolerancia Central) SELECCIÓN NEGATIVA: Los timocitos que reaccionan con alta afinidad con complejos MHC-péptido propios mueren rápidamente Timocitos CD4- CD8- TCR- Estructura de un lóbulo del timo pre-TCR TCR γδ TCR αβ CD4+ CD8+ Periferia Periferia NKT TCR αβ invariante TCR αβ CD8+ TCR αβ CD4+ Los linfocitos Tαβ αβ que fueron seleccionados positivamente pasan a una estapa de selección negativa para evitar que reaccionen con lo propio La médula del tímo es un sitio especializado para la selección negativa, las células presentadores principales son: Células epiteliales de la médula tímica Macrófagos y células dendríticas Expresión de proteínas tejido-específico en el timo => gen AIRE: Deficiencia: Síndrome autoinmune poliglandular de tipo I Expresión de genes extratímicos en las células epiteliales de la médula tímica gen aire El timo acepta células T que se encuentran en una estrecha ventana de afinidad para las moléculas MHC Inútil Ignorada Útil Peligrosa Seleccionadas Positivamente Seleccionadas negativamente Número De células Baja Alta Interacciones de afinidad del TcR/MHC T Cell Development, Repertoire Selection and Immune Self Tolerance ©Dr. Colin R.A. Hewitt La selección positiva y negativa ocurren en distintos microambientes tímicos Proliferación CD3- Selección Positiva CD3+ TcRαβ+ Selección Negativa CD3+ TcRαβ+ SP CD3+ TcRαβ+ CD8+ o CD4+ Corteza DN DP Célula Epitelial Cortical Doble Negativas Inmaduras y timocitos Doble positivos Médula DP Célula Dendrítica medular Células epiteliales Macrófagos Timocitos Maduros Positivos Simples T Cell Development, Repertoire Selection and Immune Self Tolerance ©Dr. Colin R.A. Hewitt Aire es requerido para la expresión de un conjunto de genes tejidos específicos expresados en mTEC para la selección negativa mTEC transcriben genes que se expresan en tejidos de la periferia. AIRE es un regulador de la trascripción de genes tejido específicos Autotolerancia Expresión de proteínas tejido-específico en el timo => gen AIRE: Deficiencia: Síndrome autoinmune poliglandular de tipo I Desarrollo de linfocitos T • Un pequeño porcentaje de células T αβ sobrevive a la selección positiva y negativa • Linfocito T maduro recircula entre la sangre y los tejidos linfoides secundarios • Linfocitos T maduros tienen vida mas larga que los linfocitos B La exigente selección que ocurre en el timo durante el desarrollo de los linfocitos T determina que solo un pequeño porcentaje termine siendo exportado a la periferia 100 % Timocitos CD4- CD8- TCR- TCR αβ CD4+ CD8+ Selección positiva Selección negativa • Un pequeño porcentaje de células T αβ sobrevive a la selección positiva y negativa • 2-3 % • TCR αβ CD8+ TCR αβ CD4+ Linfocito T maduro recircula entre la sangre y los tejidos linfoides secundarios Linfocitos T maduros tienen vida mas larga que los linfocitos B TOLERANCIA PERIFÉRICA: Los linfocitos T vírgenes que abandonan el timo se vuelven anérgicos si reaccionan con alta afinidad con péptidos-MHC propios Tejido Migración basal al ganglio desde tejidos sanos Migración al ganglio en condiciones de inflamación Órgano linfoide secundario Órgano linfoide secundario Ausencia de B7 Anergia Las células en estado de anergia no responden ante un nuevo encuentro con el antígeno aun en condiciones en las que normalmente se activaría Activación Las células T reguladoras (TREG) son un mecanismo adicional de control de la tolerancia a lo propio Las TREG inhiben la respuesta de las células T CD4 o CD8 a través de la secreción de IL-10, TGF-b y contactos célulares de forma antígeno específica La IL6 producida por la respuesta innata contrarresta su efecto impidiendo que inhiban la respuesta en la infección Las células TREG se generan en timo y alternativamente en la periferia IL-10, TGF-β β iTREG TGF-β, IL-4 IL-10 TGF-β β IL-10 TH3/TR1 Célula Dendrítica con fenotipo regulador PERIFERIA La mayoría de la Treg se generan en el timo a partir de timocitos CD4+ autoreactivos, como un destino alternativo a su muerte durante la selección negativa, y llegan a ser 10-15% de los T CD4 en circulación TIMO Etapas de desarrollo de células T Médula ósea PLC Timo Sangre PLT PLT DN1 DN3 DN2 Pre TcR T γδ DN4 Pre TcR DP SP T αβ TcR CD4+ CD8+ T CD8 T CD4 c-kithi Sca1hi FLT3+ CC9R+ Proliferación Reordenamiento Reordenam genes β iento Expresión preTcR genes α Proliferación Inducción de la Tolerancia Central:Selección positiva y negativa T reg NKT Potencial de desarrollo: T NK DC Monocito Mastocito T T NK NK DC Monocito Mastocito Parámetros de citometría de flujo PLC: Progenitor linfoide común PLT: Progenitor linfoide temprano T DN: CD4-CD8- T Punto chequeo T DP: CD4+CD8+ T SP: CD4+ o CD8+
