mecanismos celulares y moleculares de la respuesta inmune

MECANISMOS CELULARES Y MOLECULARES DE LA
RESPUESTA INMUNE ADQUIRIDA
Yvonne Rosenstein# , Eric Garcia-Garcia§ e Ingeborg Becker+
#
Departamento de Medicina Biomolecular y Bioprocesos, Instituto de
§
Biotecnología, Departamento de Inmunologia , Instituto de Investigaciones
+
Biomedicas y Departamento de Medicina Experimental, Facultad de Medicina,
Universidad Nacional Autónoma de México
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TABLA DE CONTENIDO
1. Consideraciones generales
2. La respuesta inmune adquirida se rige por complejas interacciones celulares
2.1 Respuesta inmune humoral
2.2 Respuesta inmune celular
2.2.1 Linfocitos CD4+
2.2.2 Linfocitos CD8+
3. Señales intracelulares generadas a traves del receptor para el antígeno
3.1 Los primeros eventos
3.2 La vía de PLCg
3.3 La vía de Ras y de las MAP cinasas
3.4 Activación de la vía de PI3K
3.5 Distintas vías de señalización regulan la expresión de distintos
genes mediante la activación de factores de trascripción
3.6 Papel de las moléculas adaptadoras en las cascadas de
señalización
4. Señales de las moléculas co-receptoras
5. Inmunodeficiencias provocadas por defectos en las moléculas de
señalización
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1. Consideraciones generales.
Las funciones de la respuesta inmune se ejercen a través de dos grandes
vertientes: la respuesta inmune innata y la respuesta inmune adquirida. Entre
las características que diferencian a la respuesta inmune adquirida de la innata
se incluyen: especificidad, diversidad y memoria. Al igual que la respuesta
inmune innata, la respuesta adquirida es autolimitada y no es auto-reactiva. La
respuesta inmune adquirida, humoral o celular, puede ser dividida en fase de
reconocimiento, fase de activación, fase efectora y el retorno a la homeostasis,
con permanencia de una memoria inmunológica que permite generar muy
rápidamente una intensa respuesta, altamente específica. Entre las células
que participan en la respuesta inmune adquirida se encuentran las células
presentadoras de antígenos (CPA), como son células dendríticas, macrófagos
y linfocitos B y las células responsables del reconocimiento del antígeno: los
linfocitos B y los linfocitos T. Estos últimos se dividen según su función en T
CD4+ (ayudadores) y T CD8+ (citotóxicos). A su vez, dependiendo de las
citocinas que secreten, los linfocitos T CD4+ se subdividen en linfocitos Th-1 y
Th-2.
Al penetrar en el cuerpo, los antígenos son transportados hacia los órganos
linfáticos periféricos más cercanos al puerto de entrada, generalmente los
ganglios drenantes en donde son procesados por células presentadoras de
antígeno y expuestos en la superficie de estas mismas, bajo la forma de un
complejo [MHC-Ag], el cual puede ser reconocido por linfocitos T.
Dependiendo de sus características, el antígeno, también puede ser reconocido
directamente por linfocitos B. Los receptores para el antígeno de los linfocitos
B y T son altamente polimórficos y aunque cada receptor es específico para un
solo determinante antigénico, se estima que el conjunto de receptores puede
reconocer entre 107-109 determinantes antigénicos distintos. Esto se logra
gracias a la recombinación somática de los segmentos génicos de los
receptores de los linfocitos, que ocurre al azar aun antes de haber estado en
contacto con algún antígeno y que genera clonas de linfocitos cada una de las
cuales expresan receptores con una sola especificidad
Cuando un linfocito encuentra a su antígeno, se activa. Esto significa que
cuando el receptor para el antígeno de ese linfocito interacciona con el
antígeno se genera cierta información que se transfiere hacia el interior de la
célula a través de diversas cascadas de señales bioquímicas. Esta serie de
eventos le permiten a la célula responder “adecuadamente” a esa señal, y
generar una respuesta, llámese esta producción de citocinas o interleucinas,
actividad citotóxica, proliferación etc que en conjunto pueden inducir una
respuesta inflamatoria. Normalmente, el proceso inflamatorio lleva a la
recuperación del evento que inicialmente lo provocó (trauma, infecciones,
intoxicaciones, etc…); sin embargo, si el conjunto de eventos que llevan al
desarrollo de la inflamación no están coordinados en tiempo e intensidad, se
genera un desequilibrio que puede conducir al establecimiento de un
inflamación crónica, la cual desembocara en distintas patologías. Así mismo, el
entendimiento profundo de los mecanismos celulares y moleculares que
controlan el reconocimiento de diversos tipos de antígenos son esenciales para
el desarrollo exitoso de nuevas vacunas. Actualmente, los nuevos métodos de
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intervención terapéutica están diseñados para controlar eventos muy precisos
de la activación de distintas células linfoides. Hoy día se busca incidir sobre los
puntos de control de ciertas vías de señalización particularmente importantes
para el desarrollo de ciertas respuestas. Un logro particularmente importante
para el campo de la inmunología es el desarrollo de drogas como el FK506 que
bloquean específicamente a la calcineurina, una fosfatasa intracelular
involucrada en el reclutamiento de factores de trascripción responsables de la
activación de genes que contribuyen al rechazo de trasplantes.
En este capitulo revisaremos brevemente los mecanismos celulares que rigen
la respuesta inmune adquirida y los mecanismos moleculares subyacentes a la
maduración y activación de linfocitos T y B, así como las principales señales
bioquímicas que participan en estos fenómenos. Como veremos, la diversidad
de vías de señalización que se reclutan a través de los receptores para el
antígeno y de diversas moléculas co-receptoras es enorme y la especificidad
de la respuesta es en realidad la integración de las señales positivas y
negativas generadas a partir de los receptores para el antígeno, y de las
moléculas co-receptoras
2. LA RESPUESTA INMUNE ADQUIRIDA SE RIGE POR COMPLEJAS
INTERACCIONES CÉLULARES
2.1. RESPUESTA INMUNE HUMORAL
La respuesta inmune humoral es mediada por las inmunoglobulinas, cuyas
funciones principales son: neutralización, opsonización y activación de
complemento. Los anticuerpos participan principalmente en la defensa contra
microbios extracelulares.
Los linfocitos B son las células productoras de anticuerpos. Estas células se
producen en la médula ósea donde maduran para luego migrar hacia los
órganos linfoides secundarios o periféricos, donde llevan a cabo las etapas de
reconocimiento antigénico y activación. Los procesos de recombinación
genética de los genes de las inmunoglobulinas que se llevan a cabo en la
médula ósea son responsables de la generación de la diversidad de las
inmunoglobulinas en la región responsable del reconocimiento del antígeno.
Gracias a estos sofisticados eventos moleculares, se generan anticuerpos con
capacidad de reconocer una amplia diversidad de antígenos utilizando un
número reducido de genes.
Los receptores para el antígeno de los linfocitos B son inmunoglobulinas IgM o
IgD unidas a la membrana. Asociadas a cada receptor se encuentran dos
cadenas, denominadas Iga e Igb, que constituyen el módulo de señalización
propiamente dicho del receptor para el antígeno. Aunadas a estas señales, se
combinan aquellas generadas por moléculas co-receptoras tales como CR2
(receptor de complemento, CD21), CD19 y CD81 (Fig.1A). El reconocimiento
simultáneo de un antígeno (opsonizado por complemento) por el co-receptor
CR2 y por las inmunoglobulinas de superficie de un linfocito B intensifica
mucho la magnitud del estímulo.
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Los antígenos reconocidos por los anticuerpos pueden ser tan diversos como
polisacáridos, lípidos, péptidos, ácidos nucleicos y pequeñas sustancias
químicas. Los anticuerpos pueden reconocer epítopes lineares o bien
determinantes conformacionales, resultantes del plegamiento de las cadenas
polipeptídicas. El reconocimiento antigénico induce la endocitosis del antígeno,
y su procesamiento para ser presentado por el linfocito B mediante moléculas
MHC II.
Los receptores de linfocitos B que no han tenido contacto con antígenos
(células vírgenes), son del isotipo IgM e IgD. Estas células B vírgenes circulan
continuamente por los diversos tejidos linfoides hasta encontrar el antígeno
específico de su receptor. En el momento en que esto sucede, los linfocitos B
dejan de migrar, y como resultado de una secuencia de eventos moleculares se
transforman en células plasmáticas productoras de anticuerpos dentro de los
ganglios linfáticos o tejidos linfoides asociados a mucosas (amígdalas,
apéndice, placas de Peyer etc.). Dependiendo de las características del
antígeno, los linfocitos B pueden activarse con o sin ayuda de linfocitos T CD4+
(ayudadores). Aquellas macromoléculas que contienen antígenos polivalentes,
es decir que constan de múltiples epítopes idénticos como es el caso de
polisacáridos y glicolípidos de las cápsulas de algunas bacterias (Haemophilus
influenzae, pneumococo y meningococo), pueden unirse simultáneamente a
varios receptores IgM, lo cual lleva al entrecruzamiento de los receptores y a la
activación del linfocito B (Fig.2). Sin embargo, cuando las características del
antígeno no inducen el entrecruzamiento de varias moléculas de
inmunoglobulinas, sino que solo comprometen a un receptor IgM, el linfocito B
requiere de la ayuda de linfocitos TCD4+ para su activación. En este caso, los
antígenos proteícos unidos a un receptor IgM son endocitados, procesados y
expuestos de nueva cuenta en la superficie celular por las moléculas MHC II
del linfocito B. Este proceso permite iniciar lo que se conoce como
“cooperación entre linfocitos T y B”, proceso mediante el cual un linfocito T
CD4+ cuyo TCR es específico para ese antígeno, reconoce al antígeno y
genera una serie de señales intracelulares que ultimadamente van activar al
linfocito B (Fig.2E).
Esta conversación molecular entre linfocitos T y B depende de la presencia
simultánea de linfocitos B y T con receptores que reconocen determinantes
antigénicos de un mismo microorganismo en los mismos órganos linfoides.
Gracias a la migración constante de ambos grupos de linfocitos por el sistema
linfoide, esto es posible. Actualmente se piensa que un linfocito T específico
contra un antígeno microbiano determinado es activado previamente, y de
manera independiente, por CPAs que capturaron, procesaron y presentaron
determinantes antigénicos del microorganismo a ese linfocito T en los ganglios
linfáticos. El determinante antigénico del microorganismo reconocido por los
receptores de los linfocitos B puede ser totalmente distinto a los que le
presente la célula B a los linfocitos T, y sin embargo la ayuda proporcionada
por el linfocito T, favorece la producción de anticuerpos dirigidos contra el
determinante antigénico inicial. En otras palabras, los anticuerpos que produce
el linfocito B activado reconocerán el mismo determinante antigénico que fue
reconocido inicialmente por los anticuerpos que constituyen el receptor para el
antígeno del linfocito B.
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Las señales intracelulares generadas cuando los receptores para el antígeno
reconocen a su antígeno no son suficientes para la activación adecuada del
linfocito B y se requiere la participación de moléculas co-receptoras tanto de
células B como T. Las moléculas co-receptoras expresadas por el linfocito B
incluyen B7-1 (CD80) y B7-2 (CD86) cuyo ligando en células T es CD28. El
linfocito T CD4+ a su vez expresa la molécula co-estimuladora CD40L cuyo
ligando en la célula B es CD40 (Fig.4) . Esta co-estimulación, o segunda señal,
es indispensable para la activación mutua, ya que sin ella los linfocitos entran
en un estado de anergia. Adicionalmente, la IL-2 secretada por el linfocito T
CD4+ induce la activación y proliferación del linfocito B, transformándolo en
célula plasmática productora de anticuerpos (Fig.2E).
Uno de los eventos que ocurren en el linfocito B estimulado, es la activación del
gen que codifica para la enzima TdT (desoxinucleotidil transferasa terminal),
responsable de generar mayor polimorfismo en la región variable de los
anticuerpos producidos por los linfocitos B. Mediante la inserción de nuevos
nucleótidos en los segmentos génicos que codifican para la región variable de
las inmunoglobulinas, las células pueden producir anticuerpos con distinta
afinidad para el antígeno. La maduración de la afinidad permite generar un
polimorfismo adicional al generado durante la recombinación genética de los
receptores de linfocitos B, incrementando aun mas (hasta109) el número de
posibles diferentes anticuerpos de muy alta afinidad. Aquellos linfocitos B que
expresan receptores de mayor afinidad para el determinante antigénico son
seleccionados para seguir su desarrollo hacia células plasmáticas productoras
de anticuerpos de mayor afinidad que los receptores originales de membrana
de los linfocitos B, mientras que los linfocitos B cuyos receptores tienen menos
afinidad por el antígeno, mueren por apoptosis. En general, los anticuerpos
que se unen al antígeno durante la fase de reconocimiento antigénico son de
menor afinidad y de otro isotipo que los que llevan a cabo la fase efectora de la
respuesta humoral.
Mediante los cambios de isotipos de los anticuerpos se generan anticuerpos
con una misma especificidad antigénica (determinada por su fracción Fab),
pero que tienen distintas regiones Fc. El isotipo es determinado por el tipo de
citocinas secretadas por los linfocitos T CD4+: IL-4 favorece la producción de
IgE, mientras que Il-5 y TGF-b inducen IgA e IFN-g favorece la diferenciación
hacia las subclases IgG1 e IgG3. Esto es importante, ya que distintos isotipos
de anticuerpos llevan a cabo distintas funciones efectoras, a traves de los
distintos tipos de receptores para Fc expresados por diferentes células
linfoides.
Las células plasmáticas pueden salir de los ganglios linfáticos donde sufrieron
su estimulación, proliferación y expansión clonal y migar a distintos sitios del
sistema inmune (ganglios o médula ósea) y secretar anticuerpos mientras
persista el reto antigénico o bien, transformarse en células de memoria, con
capacidad de producir anticuerpos de alta afinidad muy rápidamente, en caso
de la reaparición del reto antigénico. Mientras que la respuesta primaria tarda
de 7 a 10 días para llegar a su máxima expresión, la respuesta inmune
secundaria generada por linfocitos B de memoria, tarda entre 3 y 4 días. Los
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anticuerpos circulan por la sangre y dependiendo de su isotipo, se asocian
preferentemente a distintos tejidos o células efectoras, siendo que IgA se
encuentra asociada a mucosas, mientras que IgE se une a receptores FceRI de
alta afinidad en células cebadas y basófilos. El entrecruzamiento de los
receptores IgE en estas células lleva a la liberación instantánea de las
substancias vasoactivas de sus gránulos.
2.2 RESPUESTA INMUNE CELULAR
Los linfocitos T se producen en médula ósea y maduran en el timo en donde
son sometidos a dos etapas de selección (positiva y negativa) y solo aquellos
que reconocen al MHC propio pero que sin embargo no responden a antígenos
propios, sobreviven. Los linfocitos T reconocen antígenos peptídicos unidos a
moléculas MHC y, a diferencia de los linfocitos B, no reconocen antígenos
solubles. Al igual que los linfocitos B, las células T vírgenes circulan
constantemente a través del tejido linfoide hasta encontrarse con el antígeno
específico presentado por CPAs. La respuesta de los linfocitos T está
directamente influenciada por el tipo de célula que presente originalmente el
antígeno. Las células dendríticas se encuentran localizadas estratégicamente
para capturar antígenos y transportarlos a los ganglios linfáticos y
presentárselos a los linfocitos T se consideran como las mejores activadoras de
un linfocito T virgen, mas aun si expresan una cantidad abundante de
moléculas MHC cargadas de péptidos, así como niveles elevados de moléculas
que son ligandos de las moléculas co-receptoras (Fig.3).
Una de las primeras consecuencias del reconocimiento del complejo [MHCpeptido] presentado por las CPAs, es la proliferación clonal de aquel linfocito T
virgen que reconoció específicamente el complejo [MHC-peptido] y una
diferenciación de su progenie en células efectoras y células de memoria. Las
células efectoras pasan a la circulación, y sí localizan de nuevo a “su” antígeno
presentado por CPAs, como por ejemplo macrófagos de tejidos periféricos, se
activan de nueva cuenta para llevar a cabo esta vez sus funciones efectoras.
El modulo de reconocimiento propiamente dicho del receptor para el antígeno
de los linfocitos T (TCR) consta de dos cadenas (a y b). En virtud del alto
grado de polimorfismo que presentan, estas moléculas tienen la capacidad de
reconocer una inmensa diversidad de péptidos. Como en el caso de los
linfocitos B, la transducción de señales está a cargo de un una serie de
proteínas invariables asociadas al TCR y cuyo conjunto constituye el complejo
CD3 (constituido por las cadenas g,d y e y la cadena z). Así mismo, las señales
del complejo TCR-CD3 son moduladas por las de diversas moléculas
accesorias (Fig. 1B). Al interaccionar con sus ligandos presentes en la
superficie de las CPAs, estas moléculas modulan las funciones efectoras:
contribuyen a estabilizar la interacción física entre los linfocitos y las CPAs
(adhesión), y participan directamente, positiva o negativamente, en los
fenómenos de activación y transmisión de señales hacia el interior de la célula
efectora. Entre las moléculas accesorias de los linfocitos T mencionaremos
LFA-1, CD2 y CD28 que se unen a sus ligandos complementarios en las CPAs
que son ICAM-1, LFA-3 y B7-1 y B7-2 (estos dos últimos son ligandos
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deCD28), respectivamente. Otras moléculas accesorias presentadas por
linfocitos T son CD4, CD8 (cuyos ligandos son MHC II y MHC I), CD45R, Lselectina y CD44 (une a linfocitos T al endotelio de tejidos inflamados). Una
vez activados, los linfocitos T expresan CTLA-4, que tiene mayor afinidad por
B7-1 y B7-2 que CD28, y funciona como mecanismo regulador que inhibe la
proliferación excesiva del linfocito. Las moléculas accesorias adicionalmente
regulan la migración de los linfocitos ((Fig.4)
La afinidad del TCR por los complejos péptido-MHC es mucho menor (Kd: 10-510-7) que la de la mayoría de los anticuerpos. Esta baja afinidad posiblemente
es la causa por la cual se requieren las moléculas accesorias para estabilizar la
unión de linfocitos T a CPAs. Cuando la interacción entre el linfocito T y la CPA
es exitosa, las cadenas del TCR se desplazan de manera coordinada con sus
ligandos en las CPAs formando una estructura supramolécular denominada
“sinapsis inmunológica”.
La respuesta de los linfocitos T y B varía en función del grado de madurez y
diferenciación de los linfocitos mismos. Mientras que el reconocimiento del
antígeno por parte de timocitos inmaduros conlleva a la muerte (selección
negativa), en linfocitos T maduros, este mismo evento induce señales de
proliferación y diferenciación. También es importante señalar que el umbral de
activación de los linfocitos T varía en función de su grado de diferenciación: las
células efectoras y de memoria tienen un umbral de activación menor que los
linfocitos T virgen, y por ello pueden ser activadas por CPAs no profesionales,
esto es, linfocitos B y macrófagos. Dicho en otros términos, esto significa que
los linfocitos efectores y los de memoria pueden ser estimulados en cualquier
tejido periférico en el que se encuentre el antígeno específico de esas células,
y no necesariamente en los ganglios linfáticos.
A grandes rasgos, dependiendo de si son linfocitos T CD4+ o CD8+, las células
secretaran citocinas (CD4+) o tendrán actividad citotóxica (CD8+). Sin
embargo, las señales bioquímicas que se generan al reconocer al complejo
[MHC-Ag] a través del receptor para el antígeno y que conducen a cada una de
estas opciones son esencialmente idénticas.
2.2.1 Linfocitos CD4+
Los linfocitos CD4+ reconocen principalmente péptidos derivados de proteínas
extracelulares presentados por CPAs en asociación con moléculas MHC II.
Las CPAs llevan a cabo dos funciones importantes en la activación de linfocitos
T CD4+: fagocitan, degradan y convierten antígenos proteicos en péptidos y
presentan los complejos MHC-peptido a los linfocitos T CD4+ y por otra parte,al
expresar las moléculas co-receptoras B7-1y B7-2 que se unen a su ligando
CD28 en el linfocito TCD4+, así como CD40 que a su vez se une a CD40L en
el linfocito T, proporcionan señales co-estimulatorias que se suman a las
generadas por el receptor para el antígeno, cuando este ultimo reconoce en el
peptido presentado por las moléculas MHC a su antígeno especifico. Aunado a
la co-estimulación, se requiere la producción de citocinas tanto por las CPAs
como por las células T para la activación de linfocitos T CD4+. Esta
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combinación de eventos induce la proliferación, diferenciación y secreción de
citocinas del linfocito. La primer citocina producida por linfocitos T al ser
activados es la IL-2, que actúa como factor de crecimiento autócrino (para la
misma célula), así como un factor parácrino (para células vecinas).
Una vez activados, los linfocitos T CD4+ se convierten en células efectoras que
ayudan a otras células como macrófagos, a eliminar microbios fagocitados, o a
linfocitos B para producir anticuerpos. La “ayuda” que prestan los linfocitos T
CD4+ se realiza a través de las citocinas que producen y por medio de sus
moléculas co-receptoras. Las poblaciones de linfocitos T CD4+ mejor definidas
son las Th-1 y Th-2, cuya diferencia radica esencialmente en las citocinas que
secretan. Mientras que las citocinas producidas por CD4+ Th-1 incluyen IFN-g
y TNF-a que activan a los macrófagos en la fase efectora de la respuesta
inmune celular, las citocinas producidas CD4+ Th-2 incluyen IL-4, IL-5, TGF-b,
e IL-13 que participan en la fase efectora de la respuesta inmune humoral
activando a linfocitos B, para transformarlas en células plasmáticas productoras
de anticuerpos (Fig.5). Recientemente se ha reconocido la existencia de una
subpoblación de linfocitos T CD4+ con función reguladora. Aunque no se
dispone aun de un marcador exclusivo de estas células, se sabe que son
CD25+ (cadena a del receptor para IL-2). Estas células tienen la capacidad de
inhibir la respuesta de linfocitos CD4+ y CD8+ ya sea por contacto célula-célula
o mediante la producción de citocinas inhibitorias (IL-10 y TGF-b)
2.2.2 Linfocitos CD8+
Los linfocitos T CD8+ reconocen péptidos derivados de proteínas citosólicas
presentados por CPAs o por cualquier célula nucleada en asociación con las
moléculas MHC I. Una de las funciones efectoras de los linfocitos T CD8+ es
inducir la muerte de células infectadas o tumorales que, por expresar antígenos
distintos a los propios asociados a las moléculas MHC I, son identificadas como
diferentes. La acción citolítica se lleva a cabo mediante la exocitosis de
gránulos de perforina y granzimas. Mientras que la perforina se polimeriza
para formar poros en la membrana de la célula blanco, las granzimas activan
vías apoptóticas endógenas de las células blanco. Adicionalmente, los
linfocitos T CD8+ (y algunos linfocitos CD4+ Th-1) expresan el ligando de la
molécula Fas (FAS-L), que también puede inducir apoptosis en células que
expresan Fas, tal como ocurre en linfocitos activados. Este mecanismo de
muerte regula de manera importante la población de linfocitos después de la
desaparición del patógeno inductor, restableciendo la homeostasis.
Otra función efectora de los linfocitos T CD8+ es la producción de citocinas que
incluyen IFN-g,TNF-a y TNF-b o LT (linfotoxina). TNF-a y TNF-b pueden actuar
en sinergismo con IFN-g activando macrófagos, especialmente si se unen al
receptor TNF-RII. Sin embargo, sí TNF-a y TNF-b se unen al receptor TNFRI,
pueden inducir la muerte de la célula blanco por apoptosis.
En resúmen, las células CD8+ citotóxicas pueden inducir apoptosis por tres
distintos mecanismos: granzimas y perforinas, Fas-L y mediante las citocinas
TNF-a y TNF-b unidas al receptor TNFRI en células blanco (Fig.6). Los
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linfocitos T CD4+ Th-1 también pueden inducir apoptosis mediante estas dos
últimas vías.
La mayor parte de las células T efectoras expresan varias moléculas que
pertenecen a la familia de TNF; de estas mencionaremos TNF-a, TNF-b, Fas
ligando y CD40 ligando (las dos últimas siempre están unidas a la membrana).
Mientras que CD40 L funciona como molécula co-estimuladora y activadora y
únicamente se expresa en linfocitos T CD4+, TNF-a, TNF-b y Fas-L también se
expresan en linfocitos T CD8+ y participan en su función citotóxica.
3. SEÑALES INTRACÉLULARES GENERADAS A TRAVÉS DEL
RECEPTOR PARA EL ANTÍGENO
Las señales bioquímicas que genera el receptor para el antígeno constituyen la
interfase entre el reconocimiento del antígeno y la generación de una respuesta
efectora. Las señales se transducen en una serie de pasos discretos que
llevan la información desde la membrana celular hasta el núcleo en donde se
controla la activación de la transcripción de ciertos genes así como la entrada
al ciclo celular. Las señales que se generan se pueden detectar en cuestión de
minutos en el citoplasma y de horas en el núcleo.
Al reconocer el antígeno, los receptores para el antígeno se agregan en la
superficie celular. A pesar de no tener una actividad enzimática intrínseca,
valiéndose de su asociación con un complejo de señalizacion que a su vez
interacciona con diversas cinasas, fosfatasas y moléculas adaptadoras, los
receptores para el antígeno (TCR, T Cell Receptor o BCR, B Cell Receptor) se
encargan de transmitir las señales, para finalmente generar una señal
específica. De una manera general, hay un gran paralelismo en los
mecanismos de transducción de señal por parte de TCR y del BCR. Las
señales generadas a través del receptor para el antígeno estimulan varias vías
de señalización de manera casi simultanea: la vía de las MAP cinasas, la vía
de PKC y la vía del calcio (Fig.7). A continuación describimos con mayor
detalle las vías de señalización del TCR.
3.1: Los primeros eventos
Muy rápidamente, en cuestión de 5 a 10 minutos, se observa la oligomerización
del receptor así como de varias moléculas coreceptoras (CD4/CD8, CD28,
CD45) en la superficie del linfocito, en la región que se encuentra en contacto
con la CPA. Después de aproximadamente 30 minutos se forma una
estructura ordenada llamada “sinapsis inmunológica” en la que se distingue una
región central en la que se concentran las moléculas del TCR mientras que en
la periferia se localiza un anillo constituido por moléculas que regulan la
adhesión de los linfocitos con las CPA. Cada conjunto de moléculas trae
subyacente su maquinaria de señalización. De manera concomitante con la
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formación de la sinapsis inmunológica, se registra la activación de enzimas que
catalizan la fosforilación de residuos de tirosina de diversas cinasas de tirosina.
Las cadenas invariantes CD3 g,d y e así como los dímeros de la cadena z del
complejo TCR-CD3 y las subunidades Ig-a/b asociadas con el BCR constituyen
el modulo de señalización (Fig.6). Cada una de las moléculas del modulo de
señalización se caracteriza por tener por lo menos una secuencia específica de
16 aminoácidos llamada ITAM (Immunoreceptor Tyrosine Activation Motif) que
consta de dos residuos de tirosina (Y ) separados entre si por 9-11
aminoácidos. (YXXXL/I X6-8 YXXXL/I). Las porciones citoplásmicas de la
cadena CD3 y de la cadena z contienen un total de diez ITAMS. Cuando el
TCR de un linfocito T interacciona con el complejo MHC-peptido presentado en
la superficie de una célula presentadora de antígeno, las moléculas coreceptoras CD4 o CD8 se unen simultáneamente a las regiones no polimórficas
de las mismas moléculas MHC clase II o clase I. Como resultado de ello, Lck,
una tirosin cinasa de la familia Src, que normalmente se encuentra asociado a
la cola citoplásmica de CD4 y CD8, se aproxima a los ITAMs del complejo CD3
y de la cadena z, y fosforila sus residuos de tirosina. Estos residuos de
tirosina fosforilados sirven a su vez de sitio de unión para la cinasa ZAP-70 (zassociated protein of 70 kDa). La fosforilación de ZAP-70 por Lck induce su
actividad enzimática, la cual se traduce por la fosforilación de la molécula
adaptadora LAT entre otros.
LAT es una molécula adaptadora que consta de varios residuos de tirosina los
cuales una vez fosforilados son el punto de anclaje de diversas moléculas: la
molécula adaptadora Grb2, fosfolipasa C-g1 (PLC-g1) y la subunidad p85 de la
fosfatidil inositol 3 cinasa (PI3K). La molécula Grb2 atrae a este creciente
complejo macromolécular a Sos, y a SLP-76. Sos es un intercambiador de
nucleótidos de guanina (intercambia moléculas de GDP por GTP, necesarias
para activar a las llamadas pequeñas GTPasas tales como Ras), y SLP-76 es
una molécula adaptadora que se asocia con Vav (otro factor intercambiador de
nucleótidos de guanina, que participa en rearreglos del citoesqueleto) y a Cbl,
una molécula que se ha relacionado con la regulación negativa de las señales
intracelulares. La formación de este complejo multimolecular activa por lo
menos cuatro grandes vías de señalización: la vía de PLC-g1 (fosfolipasa-g1),
las de Ras-MAPK (mitogen-activated protein kinases) y de Ras-PI3K así como
la vía de itk (Figs.7 y 8).
3.2: La vía de PLC-g
La activación de PLC-g1 lleva a la hidrólisis de lípidos de la membrana,
produciendo inositol trifosfato (IP3) y diacilglicerol (DAG). IP3 induce flujos de
calcio intracélulares mientras que DAG favorece la traslocación del citoplasma
a la membrana celular y activación de diversos miembros de la familia de PKC
(protein cinasa C), que fosforilan residuos de serina de diversas proteínas
intracélulares. La amplitud y la frecuencia de los flujos de calcio que se
registran en una célula en respuesta a las señales del receptor para el
antígeno, así como la temporalidad y localización celular (citoplasma vs núcleo)
de estas señales ejercen un papel critico en determinar cuales factores de
trascripción y la eficiencia con la que estos se reclutan. La importancia de los
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flujos de calcio en la regulación de algunas de las respuestas de los linfocitos T
se demuestra en el efecto de la ciclosporina y FK506, dos drogas ampliamente
usadas en la clínica por su poder inmunosupresor. En el citoplasma, estas
drogas se unen a la ciclofilina y a FKBP respectivamente, las cuales forman
parte de una amplia familia de moléculas llamadas inmunofilinas. Cuando la
ciclosporina y FK506 forman complejos con sus respectivos ligandos, son
capaces de unirse con y de inhibir las funciones de la calcineurina, una
fosfatasa dependiente de calcio y de calmodulina. En condiciones normales, al
desfosforilar al factor de trascripción NF-AT, la calcineurina descubre un sitio
de localización nuclear en NF-AT, provocando su translocación al núcleo. La
presencia de ciclosporina y FK506 inhibe la actividad de fosfatasa de la
calcineurina, y por la tanto la activación de los linfocitos. Por otra parte, la
activación de algunos miembros de la familia de PKC que resulta de la
generación de DAG, puede participar en la activación de varias vías de
señalización, como por ejemplo la vía de las MAPKs, a través del Raf-1 e
inducir la activación de otros factores de trascripción tales como NFkB (Fig.8).
3.3: La vía de Ras y de las MAP cinasas
Otro evento de gran importancia que resulta del reconocimiento del antígeno
por parte del receptor para el antígeno es la activación de Ras. Ras es una
proteína que se encuentra normalmente localizada en la cara interna de la
membrana celular y que une moléculas de guanosina 5-trifosfato (GTP)cuando
es activada o GDP cuando se encuentra en estado inactivo. Como sucede en
el caso de otras moléculas que unen GTP, el estado de activación de Ras
refleja en realidad el balance entre el conjunto de moléculas de Ras que se
encuentran asociadas a GDP y el de las asociadas a GTP. Este delicado
equilibrio está controlado por los factores intercambiadores de nucleótidos de
guanina (Guanine Exchange Factors, GEF) que al inducir el intercambio de
GDP por GTP inclinan la balanza hacia la activación de las proteínas G. RasGTP es un activador alostérico de las MAPKs. La familia de las MAPKs esta
constituida por númerosos miembros, que se activan en cascada. Cada
cascada consta de por lo menos tres enzimas que son sustrato las unas de las
otras. Entre las moléculas que son reclutadas en respuesta a la activación de
Ras, se encuentra Raf-1. Al unirse Raf-1 con Ras-GTP (lo cual favorece su
localización membranal), esta cinasa se activa y fosforila residuos de
serina/treonina de sus sustratos. La activación de Raf-1, mediada a través de
PKC, conduce a la activación de la cascada de las MAPKs, entre las cuales
mencionaremos a ERK1/2. A su vez, en el núcleo, ERK fosforila a una
proteína llamada Elk, la cual estimula la transcripción de Fos, uno de los
componentes del factor de transcripción AP-1 (Fig.7).
De manera paralela a la activación de Ras, las señales del receptor para el
antígeno reclutan a otras proteínas de unión de nucleótidos de guanina
(también llamadas pequeñas GTPasas), tales como la proteína Vav. Al
intercambiar el GDP de Rac por GTP, Vav activa a Rac, induciendo un cambio
conformacional de Rac y activa una cascada de MAPKs paralela a la de Ras.
En este caso, el blanco principal es la cinasa JNK (Jun Kinase), que es
activada por señales de stress tales como luz ultravioleta, stress osmótico, y
12
citocinas proinflamatorias como TNF e IL-1. Cuando JNK se encuentra en su
forma activa, es capaz de fosforilar a Jun, el otro componente del factor de
transcripción AP-1.
Por otra parte, Rac-GTP participa activamente en
promover los rearreglos del citoesqueleto que llevan a la formación de la
sinapsis inmunologica)
En resumen podemos decir que los productos de esta cascada de señalización
participan en númerosos eventos célulares como proliferación celular y
diferenciación, como un resultado de cambios en la trascripción de diversos
genes (por ejemplo, a través de diversos factores de trascripción tales como
NFkB, Elk-1, c-fos, c-jun), rearreglos del citoesqueleto, regulación de la
expresión de receptores de membrana, síntesis de quimiocinas y citocinas,
etc….
3.4: Activación de la vía de PI3K
La activación de Ras también conduce a la activación de la vía de PI3K. Esta
vía de señalización produce esencialmente PI(3,4,5)P3 a partir de PI(4,5)P2.
Este lípido que normalmente se encuentra en la membrana celular tiene la
capacidad de unirse con los dominios de homologia a plekstrina (PH domains)
de varias proteínas, y por ende de atraer a esas proteínas a la membrana, en
donde generalmente llevan a cabo sus funciones efectoras. Entre las proteínas
de mayor importancia que se han implicado en esta vía se encuentran las
cinasas de tirosina de la familia de Itk (Itk, Btk, Tec), quienes además requieren
de las cinasas de la familia src (Fyn para Itk y Lyn para Btk) para ser activadas.
La ausencia de estas cinasas resulta en graves defectos en el desarrollo de los
linfocitos así como en la activación de las células mediada por el receptor para
el antígeno. Otra cinasa que depende de los productos de PI3K para ser
activada y reclutada a la membrana es AKT (también conocida como PKB); el
resultado de esta activación es un aumento en los niveles nucleares del factor
de trascripción NF-AT (nuclear factor of activation of T cells) (Fig.8).
3.5 Distintas vías de señalización participan en la regulación de la
expresión de distintos genes mediante la activación de factores de
trascripción.
Hasta ahora hemos descrito cuatro grandes cascadas de señalización en las
que las enzimas activadas por las señales generadas a través del receptor para
el antígeno, en conjunto con moléculas adaptadoras y de andamiaje generan
una respuesta celular específica. Para ello, en la mayoría de las ocasiones,
estas señales culminan en el reclutamiento de diversos factores de trascripción
que regulan la expresión génica de la célula en un momento dado, ante una
situación dada. Gran parte de la información de la que disponemos acerca de
los mecanismos que regulan la expresión de genes en linfocitos T se basa en
el análisis de los genes de citocinas. Los principales factores de trascripción
que se activan en respuesta a las señales específicas del receptor para el
antígeno son NF-AT, AP-1 y NFkB.
La presencia del factor de trascripción NF-AT es necesaria para la expresión de
varios genes de citocinas entre las cuales mencionaremos a IL-2, IL-4, TNF.
13
En linfocitos en reposo, NF-AT se localiza en el citoplasma de la célula, y esta
fosforilado en residuos de serina. Cuando la calmodulina, que es una fosfatasa
dependiente de Ca+-calmodulina, desfosforila a NF-AT, se descubre un sitio de
localización nuclear, lo cual permite que NF-AT se dirija al núcleo, en donde se
une con secuencias específicas de la región promotora de los genes de IL-2 e
IL-4 por ejemplo. Generalmente en la región reguladora de los genes hay
secuencias concenso específicas para mas de un factor de trascripción, lo que
sugiere que la inducción de la expresión de un gen es un proceso muy
regulado. Como mencionamos anteriormente, los mecanismos de activación
de NF-AT se descubrieron mediante el uso de las drogas inmunosupresoras
Cyclosporina y FK506.
AP-1 es un factor de trascripción que se encuentra en muchos tipos de células.
En realidad, este termino engloba una familia de moléculas de unión a DNA
que funcionan como dimeros constituidos por proteínas que se unen entre si
por una estructura llamada “cierre de leucina”. Los miembros mejor
caracterizados de esta familia de proteínas son Fos y Jun. Mientras que la
localización nuclear de NF-AT se lleva a cabo a partir de las reservas
citoplásmicas de esta molécula, la activación de AP-1 requiere de la síntesis de
novo de Fos y de la activación de Jun en el núcleo. La transcripción de Fos
depende de la vía de ERK y de PKC, y la activación de Jun depende de JNK,
de tal modo que la formación del dimero AP-1 constituye un punto de
convergencia de varias vías de señalización activadas a través del TCR. El
factor de trascripción AP-1 ejerce su función reguladora sobre múltiples genes.
NFkB es otro factor de trascripción esencial para la producción de citocinas, en
respuesta a las señales del TCR. Este factor de trascripción esta constituido
por homo- o heterodimeros de las subunidades p50 y p65. En células en
reposo, las moléculas NFkB se encuentran en el citoplasma, asociadas a un
inhibidor, conocido como IkB. Cuando las proteínas IkB son fosforiladas en
residuos de serina son “marcadas” con ubiquitina, para luego ser degradadas.
La fosforilación esta a cargo de una cinasa específica llamada la cinasa de IkB,
la cual es activada en parte a través de PKC. Este proceso libera a las
moléculas NFkB, que se translocan al núcleo y se unen a secuencias
específicas en las regiones reguladoras de varios genes, entre los cuales los
genes de citocinas y de receptores para citocinas son particularmente
importantes en el marco de las respuestas mediadas a través de las señales
del TCR.
3.6: Papel de las moléculas adaptadoras en las cascadas de
señalización.
Hasta ahora hemos descrito a grandes rasgos las vías de señalización que
llevan a la activación de los linfocitos. Hemos hecho hincapié en una serie de
cascadas de señalización en donde los actores principales son moléculas con
actividad catalítica. Sin embargo, no podríamos abordar plenamente este tema
sin hablar de una categoría adicional de moléculas: las moléculas adaptadoras.
Las moléculas adaptadoras, no tienen capacidad enzimática intrínseca. Como
la mayor parte de las moléculas que participan en la transducción de señales,
14
las proteínas adaptadoras están constituidas por dominios modulares que unen
y/o reclutan a otras proteínas de señalización, de ahí que también se les
denomine proteínas de andamiaje. Entre los modulos de señalización
mencionaremos los dominios SH2 (Src Homology domain 2) y PTB (PhosphoTyrosine binding domain) que reconocen secuencias cortas de aminoácidos
que contienen fosfotirosinas, los dominios SH3 y WW que interactuan
respectivamente con secuencias ricas en prolina y con dominios PH (dominios
de homologia a plekstrina) que se asocian con fosfoinositidos.
Algunas moléculas como LAT (Linker for Activation of T cells) y WASP (WiskotAldrich Syndrome Protein) al reclutar numerosas moléculas, muchas de ellas
con actividad enzimática, promueven la formación de grandes complejos
moleculares en una región de la célula en donde se percibieron, a traves de los
receptores para el antígeno, señales de activación, participan en la regulación
positiva de las señales. LAT es indispensable para el reclutamiento de la vía
de PLCg-1, la generación de flujos de Ca2+ y la activación de la MAP cinasa
ERK. WASP participa de manera importante en la regulación del citoesqueleto
de actina en respuesta a las señales del TCR. En cambio, otras moléculas
tales como Cbl-b y c-Cbl participan en la regulación negativa de las señales.
Las moléculas de la familia Cbl son moléculas adaptadoras constituidas por
una gran variedad de dominios funcionales a traves de los cuales también
reclutan a numerosas moléculas señalizadoras, para dirigirlas hacia la vía de
degradación del proteosoma, debido a su función de ligasa de ubiquitina. Es
interesante notar que ambos tipos de moléculas son reclutados por las mismas
señales.
A traves de sus funciones, estas moléculas regulan posita y negativamente los
umbrales de activación de las células linfoides. No es de extrañarse entonces
que los defectos en la función de estas moléculas se traduzca a nivel funcional
por profundas alteraciones en el funcionamiento del sistema inmune. Las
deficiencias en moléculas tales como Cbl-b y c-Cbl o la cadena CD3-z se han
relacionado con el desarrollo de enfermedades autoinmunes en modelos
murinos en los que estas moléculas se han mutado o en algunos individuos
afectados por enfermedades autoinmunes tales como Lupus Eritematoso
Sistémico o Sjögren primario.
4.
SEÑALES DE LAS MOLÉCULAS CO-RECEPTORAS
El reconocimiento especifico del antígeno a través del TCR en ausencia de un
estimulo adicional no lleva a la activación total de los linfocitos T sino mas bien
a un estado de anergia o inclusive, a la muerte por apoptosis. Las células
anérgicas son incapaces de producir IL-2 o de proliferar cuando son
estimuladas nuevamente por el mismo antígeno. El concepto de molécula coreceptora, co-estimuladora o accesoria se basa en el hecho que estas
moléculas, que son moléculas no polimorfitas que se expresan en la superficie
de los linfocitos, reconocen a sus ligandos en la superficie de la misma célula
en la que el receptor para el antígeno reconoce a su antígeno.
15
Además de modular la fuerza de la adhesión entre los linfocitos y sus APCs,
estas moléculas generan señales intracelulares que regulan de una manera
positiva o negativa las del receptor para el antígeno, y en función del balance
final de las señales intracelulares, determinan la respuesta final del linfocito T o
B (Fig.4). A pesar de que el número de moléculas caracterizadas como
moléculas co-receptoras o accesorias es muy grande y crece cada día, solo se
conocen las funciones precisas de algunas de ellas.
En el caso de los linfocitos T, CD4 y CD8 son co-receptores que participan en
la activación dependiente del reconocimiento del complejo [MHC-Ag], ya que
cada una de estas moléculas se une a la región no-polimórfica de la misma
molécula MHC que es reconocida por el receptor para el antígeno del linfocito
T, fortaleciendo la interacción entre el linfocito y CPA, así como proporcionando
señales tempranas del complejo TCR-CD3, acercando a la cinasa Lck, lo cual
permite la fosforilación en tirosinas de los ITAMS presentes en el complejo CD3
y en la cadena z.
CD28 es una molécula co-estimuladora que, al interaccionar con sus ligandos
B7.1 y B7.2 (CD80 y CD86 respectivamente) en la CPA, proporciona algunas
de las segundas señales necesarias para la activación completa de un linfocito
T como son la inducción de señales anti-apoptoticas y de factores de
crecimiento, promoviendo la proliferación y la diferenciación. Algunas de las
señales intracelulares de CD28 pueden ser las mismas que las del TCR, y
otras, diferentes a las del TCR, pero todas se combinan de manera positiva con
las del TCR. Se considera que al reclutar diversas enzimas y moléculas
adaptadoras que participan en las señales del TCR a las balsas de lípidos que
se encuentran en la vecindad inmediata del sitio de interacción entre linfocitos
T y la CPA, las señales de CD28 contribuyen a aumentar la concentración
local de estos reactantes y bajan el umbral de respuesta del TCR.
Recientemente se han descrito otra molécula que pertenece a la misma familia
que CD28: ICOS. A diferencia de CD28 que se expresa únicamente en
linfocitos T y de manera constitutiva, la expresión de ICOS es inducible. Al
interactuar con su contra-receptor en la CPA, ICOS genera señales
intracelulares que se suman a las de CD28 y otras moléculas co-receptoras
para activar plenamente a los linfocitos T.
Así como se han identificado moléculas co-receptoras que modulan de manera
positiva las señales del TCR, se han descrito moléculas cuyas funciones son
inhibitorias. CTLA-4 es una molécula con estas características. CTLA-4 se
expresa en linfocitos T activados, y su expresión depende de las señales de
CD28 (se dice entonces que su expresión es inducible); tiene un 30% de
homología con CD28 e interacciona con los mismo ligandos que CD28 (B7.1 y
B7.2), solo que con mucha mayor afinidad que CD28. Las señales generadas
en respuesta a las interacciones CTLA-4/B7 contrarrestan las de CD28 y como
resultado de ello se observa una menor producción de IL-2 por las células, una
disminución en los niveles de expresión del receptor para IL-2, y un arresto de
los linfocitos T en la fase G1 del ciclo celular. Otro miembro de la familia de
moléculas CD28/CTLA-4 es la molécula PD-1. A diferencia de CTLA-4, PD-1
tiene una expresión mas amplia, ya que su expresión se puede inducir en
células B y en células mieloides. No se conocen aun todos los detalles
16
moleculares de la vía de señalización de estas moléculas, sin embargo
mencionaremos el hecho que en sus colas citoplásmicas presentan variaciones
de estructuras muy parecidas a los ITAMS, llamadas ITIMS (Immuno Tyrosine
Inhibitory Motifs), y que en vez de tener un papel positivo en la señalización,
tienen un papel inhibitorio. El resultado final de estos eventos, y de otros que
no mencionamos, es que el umbral de activación de los linfocitos T y B
aumenta (Fig.9).
Como en el caso de los linfocitos T, la activación de los linfocitos B requiere de
la participación de moléculas adicionales que proporcionan la “segunda señal.
Una de ellas es CR2, el receptor tipo 2 para el fragmento C3d del
complemento. CR2 consta en realidad de tres cadenas: CR2, CD19, CD81 y
frecuentemente se le llama el coreceptor de linfocitos B ya que CR2 une
antígenos microbianos u otros antígenos a través de C3d, al mismo tiempo que
la inmunoglobulina de membrana interacciona directamente con el antígeno.
En cuanto esto sucede, la molécula CD19 se acerca a este complejo y es
fosforilada en residuos de tirosina por cinasas de tirosinas asociadas a este
complejo multimolécular.
5.
Inmunodeficiencias provocadas por defectos en las
moléculas de señalización
La integridad del sistema inmune es esencial para la defensa del organismo en
contra de agentes infecciosos y sus productos. Defectos en una o mas de las
partes del sistema inmune son la causa de padecimientos graves. Estas
enfermedades, conocidas en conjunto como inmunodeficiencias, pueden ser
congénitas o adquiridas. Las inmunodeficiencias congénitas se caracterizan
por una mayor susceptibilidad a agentes infecciosos. Esto se manifiesta
generalmente desde temprana edad, aunque en algunas ocasiones los
síntomas pueden aparecer mas tarde. Las anomalías en el desarrollo y función
de los linfocitos B se traducen por una producción de anticuerpos deficiente y
por una mayor susceptibilidad a la infección por agentes patógenos. La
maduración anormal y la activación defectuosa de los linfocitos T resulta en
una inmunidad celular deficiente así como en una mayor susceptibilidad a las
infecciones por microorganismos intracélulares. Por otra parte, anomalías a
nivel de los linfocitos T ayudadores pueden resultar en el mismo defecto a nivel
de los linfocitos B, aunque la causa real de esta deficiencia se encontraría mas
bien a nivel de la capacidad de las interacciones T-B. En la tabla 1ª y 1b
mencionamos algunas inmunodeficiencias primarias que son consecuencia
directa de defectos en moléculas involucradas en la transducción de señales
intracélulares. Estos defectos pueden visualizarse a nivel de la maduración de
los linfocitos o bien en la respuesta de los linfocitos al estimulo antigénico
17
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LISTA DE PIES DE FIGURA
1.- Receptores para el antígeno de linfocitos B y linfocitos T
2.- Activación del Linfocito B
3.- Activación del Linfocito T
4.- Algunas moléculas co-receptoras de linfocitos T y B
5.- Mecanismos activadores de linfocitos T CD4+ Th1 y Th2
6.- Mecanismos citotóxicos de linfocitos CD8+
7.- Inicio de las cascadas de señalización asociadas a TCR y BCR
8.- Cascadas de señalización que se activan a través del receptor para el
antígeno.
9.- Moléculas co-receptoras que regulan negativamente las señales
18
TEXTO DE LEYENDAS.
1. La unión del antígeno a los receptores en linfocitos B (A) e linfocitos T (B)
induce una cascada de señalización que lleva a la activación celular. Esta
cascada se inicia con la fosforilación de residuos de tirosina presentes en los
ITAMS subunidades Ig a/b asociadas al BCR en linfocitos B (A) y en las
cadenas del complejo TCR-CD3 en linfocitos T (B).
2. La respuesta inmune humoral se inicia cuando el linfocito B endocita al
antígeno reconocido por sus receptores, las inmunoglobulinas IgM o IgD de
membrana (A-D), después de lo cual el linfocito B degrada el antígeno y lo
presenta al linfocito T CD4+, en asociación con moléculas MHC II. A su vez, a
traves de las señales de su receptor para el antígeno y de las moléculas coreceptoras así como mediante la expresión de citocinas tales como la IL-2, el
linfocito T CD4+ ayuda al linfocito B, para que este se pueda activar, diferenciar
y proliferar (E).
3. La CPA fagocita el antígeno (A), generando el fagosoma, el cual se fusiona
con el lisosoma (B). En el fagolisosoma ocurre la digestión y degradación del
antígeno (C). La CPA presenta los péptidos en asociación con moléculas
MHCI o MHCII a linfocitos T CD4+ o TCD8+, respectivamente (D). Para la
activación del linfocito T se requiere que tanto las CPAs como los linfocitos
expresen moléculas co-estimuladoras. La secreción de IL-2 induce la
proliferación de los linfocitos
4. Moléculas co-receptoras de linfocitos T y B
5. Los linfocitos T CD4+ se dividen en dos subpoblaciones: Th1 y Th2,
dependiendo del patrón de citocinas que secretan. El panel A muestra el
mecanismo efector de una célula Th1 que secreta INF-g y TNF-a cuando
reconoce a su antígeno presentado por las moléculas MHC II de macrófagos.
Las citocinas a su vez activan al macrófago. El panel B muestra el mecanismo
efector de un linfocito CD4+ Th2 que sintetiza IL-4, IL-5, TGF-b, IL-10 e IL-13
cuando reconoce a su antígeno presentado por las moléculas MHC II de los
macrófagos. Las citocinas Th2 activan a los linfocitos B, transformándolos en
células plasmáticas productoras de anticuerpos y adicionalmente ejercen un
efecto inhibitorio sobre el macrófago.
6. Los linfocitos T CD8+ son células citotóxicas que reconocen a su antígeno
cuando este es presentado en asociación con moléculas MHC I. Poseen tres
mecanismos distintos para ejercer su citotoxicidad: por medio de granzimas y
perforinas, por Fas-L y Fas y por TNF-a y TNF-b, que se unen al receptor
TNFRI en las células blanco.
7. Las señales del TCR y del BCR, junto con las de sus respectivas moléculas
accesorias generan señales tempranas a partir de las cuales las tirosin cinasas
de la familia de Src (Lck en el caso de los linfocitos T y Lyn en el caso de los
linfocitos B) fosforilan los residuos de tirosina de los ITAMs, generando sitios de
unión para las tirosin cinasas de la familia ZAP-70/SYK. Estos primeros
19
eventos permiten luego reclutar tres grandes vías de señalización, que
ultimadamente regulan el destino de los linfocitos: 1) la vía de PLCg, que a
traves de sus productos regula los flujos de Ca2+ intracelular y la activación de
los distintos miembros de la familia de PKC; 2) la vía de los fosfoinosítidos
cuyos productos regulan la vía de PLCg así como otras enzimas intracelulares
que regulan la activación de factores de trascripción tales como NF-AT; 3) la
vía de las MAP cinasas que a traves de sus múltiples enzimas participa en
eventos tales como reclutamiento de factores de trascripción, rearreglos del
citoesqueleto etc…
8. Con la interacción del receptor para el antígeno con su antígeno presentado
por las APCs, y la de las moléculas co-receptoras con sus respectivos ligandos
en las APCs se generan complejos agregados multimoleculares que
contribuyen a acercar a los distintos elementos que participan en la
señalización. La fosforilación de las tirosinas de los ITAMs permite activar a
cinasas ZAP-70/SYK, lo que conduce a la fosforilación de la proteína
adaptadora LAT. PLCg se asocia con una de las 9 tirosinas fosforiladas de LAT
a traves de un dominio SH2 e hidroliza el PiP2 de la membrana, generando IP3
que estimula los flujos de Ca2+ intracelular y diacilglicerol (DAG) que activa a
PKC. La regulación de los niveles de Ca2+ y PKC inciden a su vez sobre varios
factores de trascripción como NF-AT y NFkB. PI3K se asocia igualmente con
una de las tirosinas fosforiladas de LAT, y genera una serie de señales que se
combinan con las de la vía de PLCg, inciden sobre los rearreglos de
citoesqueleto o bien genera señales de sobrevida a traves de la cinasa AKT.
Por otra parte la interacción del complejo SLP-76/Grb2/Sos con LAT regula los
rearreglos de citoesqueleto así como lleva a activación de la vía de las MAP
cinasas, a la cual también se puede llegar a traves de PKC. Como se puede
observar, son múltiples las vías de señalización a traves de las cuales se
puede incidir sobre un fenómenos celular. Sin embargo, a pesar de la
redundancia aparente, por lo general, todas estas vías funcionan de manera
coordinada y en conjunto regulan la función celular.
9. Algunas moléculas co-receptoras tienen en su región citoplásmica una
secuencia de seis aminoácidos (IXYXXL)conocida como ITIM (Immunoreceptor
tyrosine based inhibition motif). Cuando estas moléculas interaccionan con sus
contra-receptores, la tyrosina de los ITIMs se fosforila y constituye sitios de
unión para proteínas intracelulares que participan en la regulación negativa de
las señales de activación, como algunas fosfatasas.
20
Tabla 1
A/ Defectos a nivel de maduración
Enfermedad
Deficiencia funcional
Mecanismo
Inmunodeficiencia
severa combinada
asociada al
cromosoma X
Reducido número de
linfocitos T; linfocitos B
normales o aumentados;
Ig del suero disminuida
Mutación en la cadena g de los
receptores para IL-2,-4,-7,-9 Y15; maduración de linfocitos T
defectuosa por falta de señales
de IL-7
Inmunodeficiencia
severa combinada por
deficiencia de adenosin
deaminasa (ADA)
Disminución progresiva
del número de linfocitos T
y B; Ig del suero
disminuida
La deficiencia de ADA lleva a la
acumulación de metabolitos
tóxicos
Inmunodeficiencia
severa combinada
autosómica recesiva
Cantidades menores de
linfocitos T y B; Ig del
suero disminuida
Maduración defectuosa de
linfocitos T y B, probablemente
debido a mutaciones en los
genes RAG
Agammaglobulinemia
asociada al
cromosoma X
Ig del suero disminuida
(todos los isotipos),
número de linfocitos B
reducidos
Bloqueo en la maduración de
linfocitos B a nivel de células preB, por una mutación en la tirosin
cinasa de Bruton ( Btk)
Síndrome de DiGeorge
Linfocitos T disminuidos,
linfocitos B normales,
niveles de Igs en el suero
normales o menores
Hipoplasia del timo debido a un
desarrollo anormal de la 3ª y 4ª
bolsa bronquial; maduración
deficiente de linfocitos T
21
B/ Defectos a nivel de la activación de linfocitos
Enfermedad
Deficiencia funcional
Causa del defecto
Deficiencia selectiva de Producción reducida o falta de
isotipos de Igs
ciertos isotipos de Igs
(sobretodo IgA e IgG3),
eventual susceptibilidad a
infecciones bacterianas,
Defectos
a
nivel
de
diferenciación de linfocitos B,
o en cooperación T-B;
deleciones o mutaciones de
las regiones constantes de
las Igs
Síndrome de hiper-IgM Defectos en interacciones T-B
asociado al cromosoma X
(cambio de isotipo) y
activación de macrófagos;
niveles bajos de IgG e IgA
Mutación en el ligando de
CD40 (CD40L)
Inmunodeficiencia común Reducción variable de
variable
diversos tipos de Igs; niveles
de linfocitos B normales
Se desconoce la causa de
este padecimiento
Deficiencias por defectos
en la expresión del
complejo TCR-CD3 o de la
cinasa ZAP-70
Mutaciones o deleciones en
los genes que codifican para
las moléculas del complejo
CD3 y ZAP-70
Población de linfocitos T
reducida o alteraciones en la
relación CD4+/CD8+;
deficiencias en inmunidad
celular
Síndrome linfoproliferativo Proliferación incontrolada de
asociado al cromosoma X
linfocitos B después de una
infección por EBV; linfomas de
linfocitosB,
hipogammaglobulinemias
Mutaciones en el gene que
codifica para la proteína
adaptadora SAP, la cual
contrarresta las señales de la
molécula SLAM
Expresión deficiente de
moléculas MHC clase II,
síndrome del linfocito
desnudo
Carencia de moléculas MHC II
en la superficie celular,
población de linfocitos T CD4+
ausente; respuestas inmunes
celular y humoral dependiente
de linfocitos T deficiente
Mutaciones en los genes que
codifican para los factores de
trascripción que regulan la
expresión de los genes de
MHC II
Deficiencia de TAP
No se expresan moléculas
MHC I; números reducidos de
linfocitos. CD8+; infecciones
bacterianas
Mutaciones en los genes de
TAP imposibilitan el cargado
de moléculas MHC I con
péptidos
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