fyti(A1)-tema3

Bases Morfológicas del Sistema Inmunitario
Tema 3: Recirculación linfocitaria. Moléculas de adhesión.
- Recirculación linfocitaria
- Moléculas de Adhesión
Recirculación de los linfocitos
Los linfocitos, que han madurado en médula y timo, y que todavía no se han
encontrado con el antígeno se denominan linfocitos vírgenes. Estas células circulan
continuamente entre la sangre y los tejidos linfoides periféricos. Cuando existe una
infección los linfocitos se detienen en los órganos linfoides donde proliferan y se
convierten en células efectoras, capaces de combatir la infección. Esta transformación
se efectúa por la cooperación de los linfocitos T con las CPAs. Estas, que son las
primeras en tomar contacto con el antígeno, lo fagocitan y lo presentan a los linfocitos,
que reciben así una de las señales de activación.
Así pues y como vemos los linfocitos están en continua circulación, y los que
están en la sangre (Hemograma), son solo una pequeña porción de los que están
circulando por los distintos tejidos.
Existen cuatro patrones principales de migración de linfocitos:




Migración de los precursores en los tejidos linfoides primarios
Migración de los linfocitos vírgenes en los tejidos linfoides secundarios
Migración de los linfocitos activados en los tejidos linfoides a los focos de inflamación.
Migración de células entre los distintos tejidos linfoides secundarios.
Migración de los precursores en los tejidos linfoides primarios
Los precursores de las células T originadas en la médula ósea, abandonan la
misma, circulan por la sangre y penetran en la corteza tímica, pasando a denominarse
Timocitos. Estos, mayoritariamente mueren por apoptosis, y sólo unas pocas, son
estimuladas para proliferar. Estas células supervivientes, migran desde la corteza del
timo a la médula y finalmente son liberadas a la periferia como células T maduras y
vírgenes.
En el caso de los linfocitos B al producirse la formación y maduración en la
médula no se produce circulación a este nivel.
Migración de los linfocitos vírgenes en los tejidos linfoides secundarios
La extravasación de los linfocitos desde la sangre al interior del ganglio
linfático, se produce de forma selectiva por la existencia de vénulas especializadas en
el interior del ganglio. Estas venas, se hallan revestidas de células endoteliales y que le
dan un aspecto morfológico distinto al resto del sistema venoso y que por ello se
denominan vénulas endoteliales altas (HEV). Estas HEV se encuentran también en
otros tejidos linfoides pero faltan en el bazo.
La forma en que se produce la extravasación, es por la mayor adhesividad de
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este tipo de endotelio. En condiciones normales los linfocitos colisionan al azar, y o
bien rebotan o se adhieren al endotelio durante una fracción de segundo antes de ser
arrastrados por la corriente sanguínea. En cambio en las HEV, la unión perdura
durante mas tiempo, lo que permite que se refuerce la unión. El linfocito, así comienza
a “rodar” por la superficie de la vena, para finalmente y una vez fijado mas
firmemente, pasar a través de los espacios intercelulares al interior del tejido linfoide.
La unión de los linfocitos al endotelio esta mediado por unos ligandos expresados en
las células endoteliales, que de modo general se denominan moléculas de adhesión.
En este caso se conocen particularmente como diriginas. Estas diriginas se unen
específicamente a otra molécula situada sobre la superficie de los linfocitos T vírgenes
que se denomina Selectina-L Si estos linfocitos son incapaces de ver “su antígeno
específico”, salen del ganglio y regresan al sistema circulatorio, vía conducto torácico.
Un ciclo de recirculación tarda aproximadamente una hora, y se estima que
diariamente pasan por un ganglio 25 * 109 células. En promedio cada linfocito atraviesa
un ganglio una vez al día. Para hacernos una idea de la eficacia del sistema, en el
intestino el 50% de las células que penetran en la mucosa lo hacen a través de las HEV,
a pesar de que la superficie de las vénulas planas supera en 50 a 1 a la de las HEV.
Migración de los linfocitos activados en los tejidos linfoides a los focos de
inflamación.
La mayor parte de las células T efectoras y de memoria (activadas), ya no se
asientan eficazmente en los ganglios linfáticos por que expresan niveles inferiores de
Selectina-L. En cambio si lo hacen con eficacia en los focos inflamatorios, que son, a
menudo, los lugares de entrada y persistencia del antígeno. La razón de esto es que los
estímulos producidos en el proceso inflamatorio, aumentan la expresión de otras
moléculas de adhesión en las células T activadas, en este caso denominadas Integrinas,
y a su vez aumentan la expresión de sus correspondientes ligandos en las células
endoteliales del foco inflamatorio. Hay que destacar en este aspecto que la
recirculación y asentamiento de los linfocitos es independiente del reconocimiento
antigénico.
A diferencia de las células T, los B, se encuentran principalmente en los órganos
linfoides periféricos como bazo y ganglio linfáticos, lo cual es lógico si pensamos que
como son células que secretan anticuerpos y por la tanto actúan a distancia, no
necesitan estar en el foco inflamatorio. Por su parte las células B de memoria suelen
migrar hacia los centros germinales, lugar donde el antígeno es retenido durante
largos periodos de tiempo para provocar la respuesta secundaria de anticuerpos.
Migración de células entre los distintos tejidos linfoides secundarios.
Los linfocitos que recirculan son células de vida larga, que pueden penetrar en los
ganglios linfáticos, bien a través de los canales aferentes, o bien a través del endotelio
vascular por los mecanismos citados anteriormente.
Moléculas de adhesión
Desde 1907, en que Wilson publicó su trabajo "On some phenomena of
coalescence and regeneration in sponges" (1), es conocido que al disociar
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mecánicamente las células de dos especies diferentes de esponjas marinas, y colocar
en medio líquido una mezcla de ellas, éstas se reúnen nuevamente formando las
mismas esponjas originales. Se demostró así, que las células de un organismo
multicelular se reconocen entre sí y se adhieren específicamente. Actualmente se
sabe que este proceso está basado en la presencia de moléculas específicas,
denominadas "Moléculas de Adhesión Celular" (CAMS, término anglosajón), las
cuales forman parte de un conjunto muy complejo cuyas funciones van más allá del
simple reconocimiento y adherencia celular y que poseen enorme importancia en
múltiples procesos biológicos tanto normales como patológicos que están en plena
etapa de investigación.
De acuerdo al número de cadenas las CAMs pueden ser monoméricas, formadas por
una sola cadena glicoproteína, diméricas constituidas por dos cadenas idénticas y
heterodiméricas, en las cuales ambas cadenas son diferentes. A su vez por su unión
a otra moléculas de adhesión se dividen en heterofílicas y homofílicas, si se unene a
diferentes o iguales moléculas de adhesión respectivamente
Todas las funciones biológicas parecen requerir, o son influenciadas, por estas
interacciones, especialmente la embriogénesis, la forma celular, el desarrollo tisular,
la adhesión celular, la migración de células, los procesos inflamatorios e
inmunológicos y muchos otros (2).
La expresión de las distintas moléculas sobre la superficie de los leucocitos
depende de la línea celular y del estado de activación y diferenciación. Como ya se ha
visto las células endoteliales también van a expresar una gran variedad de moléculas
de adhesión que actuaran como ligandos para sus respectivos pares en la superficie de
las células. Es decir, según se desprende de la afirmación anterior, se necesitaran
parejas complementarias en el endotelio y en la superficie de los linfocitos, para
provocar la unión correspondiente, que en muchos casos no se produce si no existe a la
vez otra señal producida por una citoquina específica. Según sea el agente inductor
variara el tipo de molécula expresada. Así distintos grupos de citoquinas inducen la
expresión de grupos diferentes de moléculas de adhesión endoteliales. Asimismo los
mediadores del proceso inflamatorio también inducen la expresión de un determinado
tipo de moléculas de adhesión.
Las principales familias de moléculas de adhesión estructuralmente
emparentadas serian las siguientes:




Selectinas
Integrinas
Inmunoglobulinas
Cadherinas
Estructuralmente, las CAMs son glicoproteínas ubicadas en la superficie
celular constituyendo receptores celulares, aunque también se encuentran en la
matriz tisular, y mediante las cuales se efectúan las interacciones específicas célulacélula y célula-matriz. Estas glicoproteínas tienen en un extremo un grupo carboxilo,
el llamado carboxi-terminal, que se encuentra fijo en el citoplasma y en el cito420297671.doc9
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esqueleto. Inmediatamente después del carboxi-terminal se encuentra la región
transmembrana, que atraviesa la membrana celular. El resto de la glicoproteína se
ubica extracelularmente y termina en un grupo amino, el amino-terminal que da la
especificidad a la molécula para unirse a otras CAMS.
Selectinas
Son una grupo de tres moléculas que se denominan genéricamente Moléculas
de adhesión tipo lectina (LECAM), que median la adhesión de los leucocitos a las
células endoteliales. Un miembro de esta familia se expresa en los leucocitos, la ya
mencionada Selectina-L, y los otros dos miembros en las células endoteliales
(Selectina-E y Selectina-P). Estructuralmente presentan un glucoproteína
transmembrana, una serie de carbohidratos denominados lectinas de tipo C, un
dominio homologo al factor de crecimiento epidérmico, otros dominios, relacionados
con las proteínas de control el Complemento y un extremo amino terminal externo.
La unión de la selectina con su correspondiente ligando es dependiente de Ca++.
La Selectina-L o CD62L, es, como ya hemos visto el factor que actúa como
asentamiento de los linfocitos en las HEV. Pero no sólo se expresa en los linfocitos,
sino que también lo hace en otras células como neutrófilos para facilitar su persistencia
en los focos inflamatorios. Una propiedad de esta selectina es que la unión de la misma
a su ligando se produce rápidamente, pero es de baja afinidad, aunque lo suficiente
como para permitir las rodadura de la célula (rolling).
La Selectina-E conocida también como ELAM-1 o CD62E, es expresada
únicamente por las células endoteliales activadas por citoquinas. Esta selectina
reconoce grupos complejos de carbohidratos situados en la superficie de granulocitos,
monocitos y algunos linfocitos T de memoria. El ligando de la selectina-E en los
linfocitos se conoce como CLA-1, (Cutaneus Lymphocyt-antigen-1), y se le ha
involucrado con el asentamiento de linfocitos T en la piel. En general la expresión de
selectina-E en las células endoteliales es un distintivo de la inflamación aguda,
pudiendo estar implicada en el asentamiento de los linfocitos T de memoria en los
focos inflamatorios periféricos.
La Selectina-P o CD62P, se identifico por primera vez en las plaquetas, de ahí su
nombre., aunque como la E, se expresa también en células endoteliales. Media la
unión de neutrófilos y monocitos. Su expresión, aumenta en el foco inflamatorio. De la
importancia de estas moléculas nos da idea de que en casos en que falta la expresión
de los ligandos para aquellas se produce el Síndrome de deficiencia de adhesión
leucocitaria de tipo II12
Deficiencia en la adhesión leucocitaria Tipo II
Se debe a un defecto en la adhesión mediada por las selectinas. Existe una falla en el metabolismo de la fucosa, que lleva a una
alteración en la adición de los carbohidratos a las proteínas que son ligandos para las selectinas, como es el caso del Sialyl Lewis X, que
se encuentran en las células endoteliales (10). Se asocia además con la ausencia del antígeno H en la superficie del glóbulo rojo, lo cual
origina el fenotipo Bombay (hh). Los pacientes presentan dismorfismo craneofacial, déficit neurológico e infecciones recurrentes
respiratorias. In vitro se encuentran defectos en la fagocitosis, quimiotaxis, quimiocinesis y agregación de los fagocitos
2
Se ha observado disminución en la vida media de los neutrófilos circulantes, aproximadamente en un 50% con respecto al valor normal;
se desconocen sus defectos moleculares subyacentes.
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La relación entre las selectinas se ha reforzado con el descubrimiento de que los
tres genes de las selectinas se localizan en el cromosoma 1.
Integrinas
Son proteínas heterodiméricas, (cadenas α y β) que actúan fundamentalmente
como moléculas de adhesión, aunque también pueden hacerlo como transmisoras de
señales. Existen varias subfamilias denominadas en función de la cadena común que
comparten (α3 β1, α4 β1, α1 β2 etc.). Los dominios intracelulares de las integrinas
interaccionan con componentes del citoesqueletoprovocando señales al interior
celular. Una característica de las integrinas es que a partir de las señales intracelulares
generadas en la célula a partir de otros receptores, por ejemplo TCR o citoquinas, se
produce una señal, denominada Dentro-Fuera, por el cual aumenta la afinidad de las
integrinas por su ligando. Una vez unido al ligando, las integrinas proporcionan una
señal, ahora Fuera-Dentro, a la célula, que por ejemplo pueden favorecer la expresión
de los genes de citoquinas. En general se van a expresar en linfocitos T, linfocitos B y
monocitos
La subfamilia β2, representado por LFA-1, o también CD11aCD18¸, comparten
la cadena CD18, es expresado por mas del 90% de los timocitos y las células T
maduras. Media en la adhesión de los linfocitos al endotelio y en la adhesión de los
linfocitos T a las CPA (Células presentadoras de antígeno). Sus ligandos
correspondientes son ICAM-1 (Molécula de adhesión intercelular), ICAM-2 e ICAM-3,
y su avidez por ellos aumenta después de la estimulación de los Linfocitos T a través
de su TCR. Se ha demostrado que el ligando de LFA-1, ICAM-1 es un receptor
específico para los rinovirus, agentes causantes del resfriado común. Ciertas citoquinas
pueden aumentar la avidez de esta integrina por los ligandos que se expresan en las
células endoteliales. Esto hace que se favorezca la migración de los linfocitos T a los
focos inflamatorios.
Recientemente se ha descubierto una diferencia en la cadena Beta de la familia
de los linfocitos supresores. Mientras que la Tr1 expresa la cadena beta7, la Th3
expresa la cadena Beta 1. Ambos comparten la cadena alfa
Así las principales moléculas de esta subfamilia serian:
Molécula
Cadenas
Ligandos
Expresión
LFA-1
ICAM-1,2,3
Leucocitos
αLβ2 CD11aCD18
CR3
ICAM-1,2; iC3b, iC4b
Fagoc y Neutrófilos
αMβ2 CD11bCD18
CR4
Macrófagos
αXβ2 CD11cCD18
La deficiencia de estas integrinas lleva a la deficiencia de adhesión
leucocitaria de tipo I, caracterizada sobre todo por infecciones bacterianas y micoticas
recurrentes y severas.3
3
Deficiencia de adhesión leucocitaria Tipo I
Esta es una deficiencia autosómica recesiva, en la cual existe un defecto en las 3 integrinas leucocitarias CD11/CD18 por una alteración
en la cadena 2 común de ellas (10). El defecto puede consistir en la ausencia total de la subunidad o la presencia de mutaciones en dicha
cadena, que afectan su estructura o las interacciones con la subunidad alfa. Se manifiesta por infecciones crónicas y lenta cicatrización
de heridas, por lo que ocurre el desprendimiento tardío del cordón umbilical, ausencia de pus en la lesión local:
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Otra de las subfamilias es la β1. Comparten la cadena CD29, y se denominan en
general, VLA (Very Late Antigens), ya que aparecen de 2 a 4 semanas después de la
activación de los linfocitos T. Tres de los miembros de esta familia, los VLA-4, 5 y 6, se
expresan sobre los linfocitos en reposo. El ligando de VLA-4, denominado VCAM-1, se
expresa en células endoteliales activadas por citoquinas. De este modo esta pareja, al
igual que LFA-1 con ICAM-1, vista con anterioridad pueden controlar la salida de los
linfocitos de los vasos sanguíneos hacia los focos inflamatorios.
Otros ligandos de este tipo de integrinas se encuentran en la matriz
extracelular, como fibronectina, laminina..etc., de modo que este tipo de adhesión
puede ser importante para la retención de los linfocitos T en los tejidos.
Las principales moléculas de esta familia serian:
Molécula Cadenas
Ligandos
Expresión
VLA-1
LT, Fibroblastos
Α1β1 CD49aCD29 Colágeno y Laminina
VLA-2
LT y plaquetas
Α1β1 CD49bCD29 Colágeno y Laminina
VLA-3
Α1β1 CD49cCD29 Colágeno, Laminina y Riñón y Tiroides
Fibronectina
VLA-4
Α1β1 CD49dCD29 VCAM-1 y Fibronectina LT, LB, Monocitos
VLA-5
Leucocitos, Plaquetas
Α1β1 CD49eCD29 Fibronectina
VLA-6
Leucocitos, Plaquetas
Α1β1 CD49fCD29 Laminina
Inmunoglobulinas
Son conocidas primordialmente por su función de anticuerpos, aunque algunas
de ellas se expresan o inducen sobre el endotelio y actúan como moléculas de
adhesión. Así ICAM-1, como vimos el ligando de LFA-1, se expresa también sobre la
superficie de linfocitos, contribuyendo a la adhesión entre los linfocitos T y entre estos
y las CPAs, teniendo por ello un importante papel en la presentación antigénica. Por
otra parte ICAM-2, perteneciente también a esta subfamilia, solo se expresa en la
superficie de células endoteliales.
Otra importante molécula de adhesión perteneciente a esta subfamilia es la
VCAM-1 o CD106. Es como se ha visto receptor de la integrina VLA-4, y es expresada
sobre todo por células endoteliales activadas por TNF y γIFN., IL-1 e IL-4. También es
expresada en células dendríticas foliculares, participando ene l adhesión de estas a los
linfocitos B. Tiene también un importante papel en las células musculares induciendo
su crecimiento, ayudando con ello a la perpetuación de la inflamación. (VCAM Y
NUEVOS MECANISMOS SOBRE REMODELING The Journal of Immunology, 2001, 166:155-161
)
Se habla de un fenotipo severo cuando se presenta menos del 0.3% de la cantidad normal de la 2 integrina, y de un fenotipo moderado
cuando los niveles de dicha integrina se encuentran entre el 2.5 % y el 11% del valor normal para la misma.
Los pacientes que presentan esta afección se caracterizan por: Retardo en la caída del cordón umbilical y onfalitis , Infecciones
bacterianas y micóticas recurrentes severas, Úlceras necróticas sin presencia de pus, Gingivitis y periodontitis, Infecciones del tracto
respiratorio superior e inferior y Abscesos cutáneos y celulitis
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Por último la molécula PECAM-1. Es importante, al encontrarse en los espacios
intercelulares, para la extravasación leucocitaria. Se ha postulado que su interacción
con los linfocitos es una señal de activación de las integrinas, actuando mas como una
señal que como molécula de adhesión. Asimismo parece ser que tiene una función
limitante de la permeabilidad vascular.
Cadherinas
Son glucoproteinas dependiente de calcio con un solo dominio transmembrana. Se
han descrito mas de 20 tipos diferentes, pero de forma general presentan 5 dominios
extracitoplasmaticos de, aproximadamente, 100 aa cada uno. Las mas conocidas Esta
relacionada , 4 de estos dominios contiene lugares de unión al Ca+2. Correlacionada
con los principales procesos morfogenicos en la segregación tisular. Cadherina E, se
concentra en las bandas de adhesión en tej. Epiteliales. Cadherinas E, N, P. Conectan
los filamentos de actina de los citoesqueletos de las células adyacentes,
manteniendolas unidas. Tienen una unión omofilica. Un dominio citoplasmatico
interactua con la actina por medio de unión con proteínas intracelular = catenina
indispensable para la adhesión.
PAPEL DE LAS MOLECULAS DE ADHESIÓN EN LA INFLAMACIÓN
La primera etapa en el fenómeno inflamatorio es el rodamiento de los leucocitos
sobre la pared endotelial, tal y como hemos visto con anterioridad. Esto da lugar a la
adhesión de las células a la pared, gracias a la expresión de moléculas de adhesión
tanto en los linfocitos y otras células como en el endotelio como consecuencia de la
liberación de ciertas citoquinas proinflamatorias. Como consecuencia de esta adhesión
del leucocito, se produce la extravasación y correspondiente salida de estos del
torrente circulatorio hacia el foco inflamatorio.
PAPEL DE LAS MOLECULAS DE ADHESIÓN EN LAS METASTASIS
Muchas Células tumorales expresan receptores de adhesión idénticos a los
expresados por los leucocitos. Como consecuencia de ello, las células cancerosas
desprendidas del tumor primario van a ser capaces de fijarse a determinados
endotelios y con ello colonizar y provocar un tumor secundario. La importancia de
esto radica es que interfiriendo por medio de determinadas sustancias la expresión de
estas moléculas se puede, en teoría disminuir la capacidad mestatásica de un tumor.
PAPEL DE LAS MOLECULAS EN OTRAS PATOLOGIAS
Recientemente se ha descubierto que la inflamación tiene un papel importante
en el desarrollo de la ateroesclerosis. En este sentido, se ha comprobado la presencia de
ciertas moléculas de adhesión como la VCAM-1, ICAM-1 y E-selectina en las placas
ateroescleróticas, Como resultado de esto en el proceso patológico hay un
reclutamiento temprano de leucocitos que contribuyen a la inflamación, siendo por
ello la migración leucocitaria uno de los primeros pasos en el desarrollo de esta
patología
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