fyti(A1)-tema15

Tema 15 : Respuesta efectora de Linfocitos Th1 Th2
Tema 15.- Poblaciones de linfocitos. Diferenciación Linfocitaria: Respuesta Th1,
Th2
Poblaciones de linfocitos
La célula progenitora linfoide en la médula ósea se decanta gracias a la presencia
de Notch hacia una de las dos grandes poblaciones linfocitarias; Linfocitos B o
Linfocitos T. La célula progenitora comprometida con la línea T produce precursores
inmaduros que emigran al timo y se desarrollan hasta alcanzar la madurez. En él y
dependiendo de diversos factores el linfocito se decanta hacia al población δ,
minoritaria o hacia la población αβ. A su vez, dentro de la subpoblación alfa/beta se
distinguen los CD4+ y CD8+, según expresen una u otra de estas moléculas accesorias
en su superficie. Los CD4+ son los linfocitos T cooperadores (Th), que prestan su ayuda
a las células encargadas de la defensa frente a los patógenos intracelulares (Inmunidad
celular) o frente a los patógenos extracelulares (Inmunidad humoral), mientras que los
CD8+ son las células T citotóxicas encargadas de destruir a las células infectadas.
Dentro del primer grupo (LTh), existen otras dos grandes poblaciones, una con
propiedades efectoras, y otra con propiedades reguladoras. Dentro de cada uno de estos
grupos se encuadran diferentes tipos de linfocitos con propiedades diferentes. Así
dentro de los linfocitos Th se pueden distinguir las siguientes poblaciones efectoras:
Th0, Th1, Th2 y la de mas reciente descubrimiento la Th17. Por su parte la población
reguladora también presenta características diferentes y serán objeto de estudios en un
tema posterior. Asimismo, recientemente se ha descubierto que en la población TC,
también existen dos poblaciones con propiedades efectores diferentes.
Además de las dos poblaciones principales anteriores, existe una tercera
población con receptor αβ que es la población NKT.
Finalmente, Hay que nombrar también dentro de las poblaciones linfocitarias a
los linfocitos NK
L
Liinnffoocciittooss γγδδ
Son una subpoblación menor de los linfocitos T, también conocida como “linfocitos
intraepiteliales” (IEL). Una de sus características más notables es la división en dos
grupos:
• Uno se encuentra en los tejidos linfoides de todos los vertebrados y tienen el
receptor diversificado (como los Tαβ)
• El otro grupo lo componen los intraepiteliales que se presentan de forma
variable en distintos vertebrados y tienen un receptor de muy poca diversidad.
Como tampoco recirculan se ha propuesto que reconocen ligandos derivados del
epitelio en el que residen, pero que solo se expresan cuando una célula se ha
infectado.
El reconocimiento no lo hacen de forma CMH-restringida, sino que parecen reconocer a
sus ligandos de forma directa, por lo que podrían reconocer y responder rápidamente a
moléculas expresadas por tipos celulares diferentes.
La capacidad de reconocer moléculas que se expresan como consecuencia de la
infección y no antígenos específicos del mismo patógeno los distingue de los restantes
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linfocitos y sitúa a los Tγδ intraepiteliales en la inmunidad ancestral, que separa las
respuestas innata y adaptativa.
Como consecuencia de la activación producen rápidamente citocinas, pero no parecen
desarrollar ningún tipo de memoria.
L
Liinnffoocciittooss ααββ
Dentro de la subpoblación alfa/beta se distinguen los linfocitos T CD4+ y CD8+,
según expresen una u otra de estas moléculas accesorias en su superficie. Los CD4+ son
los linfocitos T cooperadores (Th), que prestan su ayuda a las células encargadas de la
defensa frente a los patógenos intracelulares (Inmunidad celular) o frente a los
patógenos extracelulares (Inmunidad humoral), mientras que los CD8+ son las células T
citotóxicas encargadas de destruir a las células infectadas.
C
CE
EL
LU
UL
LA
ASS N
NK
KT
T
Dentro de los linfocitos αβ , existe otra subpoblación, menor al 5% que por expresar el
marcador de superficie de las células NK, se denominan NKT, (NK1.1 en ratón). El
nombre les proviene por presentar un fenotipo mixto entre las células NK y los
linfocitos T. Así presentan los marcadores más típicos de las NK, como es la molécula
CD161. En cuanto al receptor TCR que presentan, esta constituido por una cadena alfa
invariante con una zona variable muy constante. Esta cadena alfa se une a una cadena
beta (en humanos casi de manera exclusiva con la VB11). De este modo la variabilidad,
queda prácticamente confinada a la zona CDR3 de la cadena beta.
Están restringidas por el CMH no clásico CD1d, presentándose antígenos
glucoplípidicos, y no respondiendo a los peptidicos.
Se dividen en dos subgrupos las CD4+ y las doble negativas (DN). De ellas el
primer grupo son responsables de casi toda la secreción de citoquinas Th2 IL-4 e IL-13.
El grupo DN producen selectivamente citoquinas Th1(-IFN)
La mayor importancia de las células NKT radica en su potente acción
inmunorreguladora debida a la liberación rápida y masiva de citoquinas tipo Th1 y Th2,
especialmente el interferón gamma (IFN-g) e IL-4.
La proporción en que estas se encuentran en sangre es muy baja, no llegando ni al 1 % y
su fenotipo es claramente de células T de memoria.
Su función primordial reside en su lucha antiviral. Tienen un papel fundamental
en el control de la infección viral a través de la inducción de la respuesta inmune
adaptativa de larga vida y con memoria inmunológica.
Dentro de los linfocitos αβ, se distinguen dos poblaciones una de linfocitos
efectores que según el perfil de secreción que presenten se diferenciarán en Th0, Th1 y
Th2, y la otra de linfocitos reguladores, unas intrínsecas y otras inducidas y cuyo
estudio se analizara detenidamente en le tema dedicado a regulación.
Diferenciación linfocitos T
La activación linfocitaria, lleva como hemos mencionado a la expansion clonal.
Paralelamente a la expansión se produce la diferenciación. Mediante este proceso los
linfocitos se van a diferenciar en diferentes poblaciones que tendrán diferentes
capacidades efectoras. Así la activación de las células CD8 las conduce a su
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diferenciación en células citotóxicas, mientras que la de las CD4 las lleva a
diferenciarse en dos o recientemente tres perfiles diferentes; Th1, Th2 y Th17, que
difieren en las citoquinas que producen y en su función.
Diferenciación células Th (CD4)
Las células CD4 se van a diferenciar principalmente, en dos perfiles Th1 o Th2. El
que se tome un camino u otro, tiene lugar durante la expansión clonal y va a depender de
multiples factores entre los que se encuentran el lugar de presentación del antígeno, la
afinidad de unión, las condiciones genéticas del sujeto, y el perfil de citoquinas secretadas
por diversos tipos celulares entre los que destacan las células NKT y las células
dendríticas, tanto mieloides como plasmocitoides. Ya hemos visto como los dos tipos
de células NKT influyen de manera notable en la secreción de citoquinas clásicas de uno u
otro perfil.
Las Células dendríticas procedentes de los tejidos periféricos y que llegan a los
órganos linfoides secundarios van a presentar características funcionales diferentes
dependiendo del PAMP reconocido y, por tanto del PRRs activado durante su encuentro
con el antígeno. En función de ello, las células dendríticas,junto a las NKT activadas y
otras células que también pueden intervenir, van a secretar diferentes citoquinas, que en
definitiva dirigirán la diferenciación de las CD4 hacia uno u otro perfil. Esta secreción se
conoce como señal polarizadora (señal 3) y que se uniria a los dos necesarias para la
activación del linfocito. Esta señal esta mediada por factores solubles o ligados a la
membrana como la IL-12 o la quimioquina CCL2, que promueven la dierenciacion hacia
Th1 y Th2 respectivamente. Los PAMPs Tipo 1 y Tipo 2 y los TFs pueden definirse como
aquellos que marcan selectivamente a las DCs para que produzcan altos niveles de factores
polarizantes 1 o 2. Mientras que el perfil de factores polarizantes T viene condicionado
por el reconocimiento de PAMPs, su expresión óptima requiere normalmente la
retroalimentación por el CD40L expresado por las células T tras la activación por las
señales 1 y 2.
La mayoría de las acciones de las células CD4, se ejercen a través de la secreción
de citoquinas, y puesto que la acción de las dos subpoblaciones es diferente también lo será
el perfil de citoquinas secretados. Así ambas solo comparten la secreción de GM-CSF e
IL-3, difiriendo en el resto de las citoquinas secretadas.
Entre las citoquinas que orientan hacia un perfil Th1, la más importante es la IL-12.
Esta ejerce su acción a través de un receptor de alta afinidad, que solo se expresa en células
activadas. Así las células diferenciadas en el perfil Th1, mantienen ese receptor, mientras
que las diferenciadas hacia un perfil Th2 lo pierden. Además de orientar hacia la
diferenciación Th1, la IL-12 también estimula su proliferación y actúa como factor de
crecimiento para las células NK, que también expresan el receptor de alta afinidad para
esta citoquina. Otra de las citoquinas involucradas en este perfil Th1, es la IL-18, que
favorece la diferenciación Th1 e incrementa en estas células la producción de γ-IFN, que a
su vez favorece la diferenciación Th11. Esta citoquina es secretada sobre todo por
linfocitos activados, células NK y células NKT, y puede que también por células
Dendríticas y macrófagos activados. Al igual que en el caso de la IL-12 su receptor solo es
1 El γIFN, también es producido por células NK, células CD8 y linfocitos γδ. No esta tan claro que lo
secreten macrófagos y células dendríticas.
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expresado por linfocitos CD4 activados y dirigidos hacia el perfil Th1, ya que los Th2
tampoco lo expresan. También la IL-23 e IL-27, actúan en sentido similar.
Puesto que la respuesta Th1 requiere su presencia en el foco inflamatorio, es
normal que su patrón migratorio este ligado con todos aquellos parámetros que
faciliten su migración hacia esos lugares. Una vez activados pierden la expresión de la
selectina L y el receptor de la CCR72, moléculas relacionadas con la migración de los
linfocitos vírgenes a los ganglios linfáticos. Por ello, una vez activadas no pueden
volver a ingresar en los ganglios linfáticos. A su vez, expresan receptores para
quimioquinas inflamatorias, que dirigirán el tráfico hacia el foco inflamatorio. De este
modo, expresaran ligandos para las selectinas E y P, moléculas de adhesión, que como
recordamos se expresaban rápidamente en el endotelio de los tejidos inflamados. Todo
ello hace que las células Th1, sean reclutadas rápidamente en el foco inflamatorio
naciente. Asimismo ciertas Th, expresan receptores(CXCR5 y CCR4) de quimioquinas
BCA-1 (CXCL13) y TARC (CCL12), que se expresa en los folículos linfoides para
forzar a estas que se desplacen hacia el lugar donde se encuentran los linfocitos B, para
que se pueda producir al colaboración T-B, en la respuesta secundaria.
El mismo papel que cumple la IL-12 en la diferenciación Th1 , lo cumple la
IL-4 en cuanto a la diferenciación hacia Th2. La IL-4 es capaz de interactuar también con
el receptor de la IL-13, lo que explicaría que ambas citoquinas medien funciones comunes.
Si bien parece claro que células son las secretoras de las citoquinas inductoras del perfil
Th1, no lo esta tanto las responsables de la secreción de IL-4. Se han barajado varias
teorías, que intentan explicar quién y porque se produce la polarización Th2. Parece ser
que en ausencia de señales que inclinen la respuesta hacia el perfil Th, la respuesta se
polarizaría hacia el perfil Th2. Según esto, las células implicadas en la respuesta Th2
serian, en principio las mismas implicadas en la respuesta Th1. No obstante, se ha
relacionado el perfil Th2 con diversos tipos celulares. En principio parecía que eran los
mastocitos, los que tenían el papel central, ya que estas células secretaban grandes
cantidades de IL-4, sobre todo en infecciones por helmintos. Sin embargo,
recientemente este papel, parece que descansa sobre las células NKT. Estas células
parece que pueden secretar tanto citoquinas asociadas al perfil Th1 como la perfil Th2.
El que polaricen la respuesta hacia uno u otro lado, depende de las subpoblación de
células NKT (ausencia o presencia de CD4), o bien de la naturaleza de las señales que
reciba la célula NKT durante el proceso de presentación antigénica.
Ambos tipos de perfiles se diferencian esencialmente en las citoquinas que
secretan, así mientras que las Th1, producen IL-2, γ-interferon y TNF-α, las células Th2
se decantan por IL-4, IL-5, IL-6 IL-10 e IL-13. mientras que GM-CSF e IL-3 es
compartido por ambas poblaciones. En general la generación de ambos tipos de
respuesta es excluyente sobre la otra.
En general los linfocitos efectores Th1 y Th2, van a llevar a cabo diferentes
misiones en la respuesta inmunitaria, entre las que destacan, la activación de
macrófagos y linfocitos CD8, y la colaboración con los linfocitos B para promover la
maduración de la afinidad y el cambio de clase.
La polarización hace que medie hacia una respuesta diferente. Así Th1, media sobre
todo una respuesta inflamatoria en el tejido periférico cuya principal célula ejecutora es
2 Receptor CCR7 recluta las CD4 virgenes hacia el area T de los ganglios linfáticos antes de su activación
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el macrófago activado. Activación que es inducida principalmente por el γ-IFN y para
la que el macrófago expresa un receptor de alta afinidad.
Aunque clásicamente se ha relacionado siempre la activación del macrófago con una
respuesta Th1, recientemente se esta postulando que el macrófago puede activarse de
dos maneras diferentes, conocidas como vía clásica y vía alternativa, y que responden
básicamente a los dos perfiles Th1 oTh2 respectivamente.
El proceso de polarización de la respuesta no siempre es tan radical. Si bien en el
raton, la respuesta se ajusta más a los modelos descritos, en el hombre la respuesta se
sitúa en una situación intermedia entre los dos tipos de respuesta.
Función principal de los linfocitos efectores CD4
Respuesta Th1
Las funciones primordiales de la respuesta Th1, puestas en marcha a través de la
secreción de un perfil concreto de citoquinas, se podrían resumir básicamente en cinco
puntos:
1.- Inducción de una respuesta inflamatoria local
2.- Activación de macrófagos
3.- Activación de células NK
4.- Activación de células CD8
5.- Expansión clonal de linfocitos T activados
Al favorecer el desarrollo y activación de las células CD8 y de las NK, hace a la
respuesta Th1, especialmente eficaz en la lucha contra patogenos intracelulares, siendo
su actividad mas relevante la lucha antiviral. Asimismo al inducir la activación de los
macrófagos, es muy eficiente en la lucha frente a aquellos patógenos presentes en el
compartimento vacuolar del macrófago como Mycobacteium tuberculosis o
Leishmania: En cambio su validez no lo es tanto frente a patógenos extracelulares.
Así pues y resumiendo, este conjunto de funciones hace a la respuesta Th1
especialmente eficaz en la lucha antiviral, parásitos y bacterias intracelulares y hongos.
Aunque en contrapartida esta respuesta esta relacionada ciertos problemas de
enfermedades autoinmunes como la artritis, la esclerosis múltiple y la diabetes de tipo 1
entre otras.
Respuesta Th2
La función primordial y casi exclusiva de las células Th2 es colaborar con los
linfocitos B en los órganos linfáticos secundarios a fin de llevarles hacia la producción
de diferentes tipos de anticuerpos, especialmente IgA e IgE.
De este modo las células Th2, cumplen un papel central en la lucha frente
patogenos extracelulares, que son el objetivo principal de los anticuerpos. Aunque
también tienen cierto papel en ciertas infecciones virales. Sobre todo pueden
neutralizar los virus en el momento de la reinfeccion celular. Es decir en el momento de
encontrarse en el espacio extracelular. Otra de sus funciones destacadas, es secretar
citoquinas capaces de activar a eosinofilos y mastocitos, células fundamentales en la
respuesta antiparasitaria.
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Funcion de los linfocitos efectores CD8
Ya vimos como se producía la activación de los linfocitos CD8, y como era
necesario, en la mayoría de los casos la colaboración de los linfocitos CD4 con las
células dendriticas para inducir en estas una mayor cantidad de moléculas
coestimuladoras. Pues bien, aun en el caso de que las células dendríticas sean capaces,
por si solas, de activar a las linfocitos CD8 la colaboración de aquellas con las células
dendriticas se hace imprescindible para la generacion y mantenimiento de las células
CD8 de memoria. Ahora bien:
El proceso de activacion, expansion clonal y diferenciación a linfocitos
citotóxicos se completa en aproximadamente cinco dias tras su encuentro con el
antígeno. Una vez que los linfocitos se han activado, abandonan el ganglio linfático y se
dirigen hacia el tejido inflamado en busca de células que presenten a través de su CMHI el mismo peptido que los activo en el ganglio. Para salir del ganglio y dirigirse hacia
su destino específico, los linfocitos CD8, cambia su patrón de moléculas de adhesión, a
fin de poder reconocer el tejido inflamado. Una vez en el lugar, las células CD8
contactan con todo tipo de células a través de la integrina LFA-1, que interactuan con
las ICAM-1 e ICAM-2. Al igual que ocurría con los CD4, si no reconocen el peptido
especifico (por segunda vez) se desacoplan y continúan su inspección. Pero si reconoce
el peptido antigénico se produce un cambio de afinidad en la molécula LFA-1, se
estabiliza la unión entre el linfocito CD8 y la célula “diana” y el linfocito comienza a
ejercer su acción citotóxica sobre la misma.
Al reconocer peptidos junto al CMH-I, que como recordaremos procedian del
endometabolismo celular, su papel central lo desempeñan en la inmunidad antiviral y
en general contra bacterias y parásitos intracelulares localizados en el citosol. Este
control lo ejercen mediante dos mecanismos fundamentales:
1.- Destrucción de células infectadas por un mecanismo citotóxico
2.- Secreción de un amplio rango de citoquinas y quimioquinas
El mecanismo citotóxico puesto en marcha por las células CD8, se produce por
inducción de apoptosis en la célula infectada de la misma manera que hemos visto que
se producia en las células NK. Es decir bien mediante la liberación de perforinas y
granzymas o bien a través del sistema Fas-FasL.
En este proceso el reconocimiento del antígeno por parte del TCR no solo se
induce la descarga de los gránulos sino que tambien la síntesis de perforinas y
granzymas para la formación de nuevos gránulos. De esta manera una sola célula
efectora puede inducir la apoptosis de muchas células. Hay que resaltar que estos
linfocitos efectores, ya no requieren la segunda señal para ejercer su accion citotóxica.
Además y como sucedía en las NK y en otros linfocitos, también interviene en la
inducción de la apoptosis el mecanismo FAS-FASL. La unión de la molécula Fas
(sobre la célula blanco) y el Fas-L (que se expresa sobre las células T citotóxicas
activadas y sobre las CD4+ Th1). Provoca la puesta en marcha de un sistema de
caspasas en la célula blanco que la induce a la apoptosis3.
3 La vía de "receptores transmembrana" establece conexiones con el espacio extracelular, recibiendo señales
proapoptósicas desde el exterior y de las células vecinas. Dos familias de receptores se han identificado con estas
características: la " proteína compleja Fas" y el factor de necrosis tumoral TNF (tumor necrosis factor).
La proteína transmembrana Fas en su porción intracelular enlaza con un factor intermedio denominado FADD (factor
associated death domain), nombre que sólo señala que está comprometido con la zona de la molécula Fas que participa
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Cuando se cultivan LTC con cantidades iguales de células blanco, de las que unas expresan el
antígeno selectivo y las otras no, solo mueren las que expresan el antígeno específico mientras que
las Acélulas inocentes@ y los propios LTC sobreviven. La explicación debe ser la liberación polar de
las moléculas efectoras. Como se verá después, los LTC orientan el aparato de Golgi y el centro
organizador de microtúbulos focalizando la degranulación a la zona de contacto con la célula blanco.
Cuando un LTC se une a varias células blanco reorienta el aparato secretor sucesivamente hacia cada
una de ellas y las va matando una tras otra, lo que indica que el mecanismo letal ataca solo en un
punto de contacto cada vez. Esta focalización perfecta permite a los LTC matar a células infectadas
en un tejido sin dañar a las células circundantes, minimizando así el posible daño tisular, y es de
importancia crítica en el caso de tejidos en los que no hay regeneración celular (p.e. el sistema
nervioso central) o la hay pero a un nivel bajo (p.e. los islotes pancreáticos).
Los LTC pueden matar a las células rápidamente, ya que almacenan las proteínas citotóxicas
preformadas de modo inactivo en el compartimento granular. Estas proteínas citotóxicas se sintetizan
y almacenan durante el primer encuentro de la células T virgen con un antígeno específico. La unión
del TCR también induce la síntesis de novo de perforinas y granzymes en las células T CD8+
efectoras, rellenando así sus gránulos. Esto es lo que hace posible que un LTC pueda matar muchos
blancos de forma sucesiva.
Los LTC también pueden actuar liberando citoquinas.
Aunque la secreción de perforinas y granzymes es la función principal de los
LTC para eliminar la infección (con la expresión de Fas ligando en un papel menor)
también contribuyen a la defensa mediante la secreción de citoquinas tales como IFN-γ,
TNF-α y TNF-β. El IFN-γ inhibe directamente la replicación viral y también induce la
rápida expresión de moléculas Clase I y de las proteínas que dirigen su plegamiento en
las células infectadas. Esto aumenta la posibilidad de que las células infectadas sean
reconocidas como células blanco. También activa a los macrófagos, reclutándolos hacia
el sitio de la infección para que allí actúen tanto de células efectoras como de células
presentadoras. La activación de los macrófagos por el IFN-γ es un paso crítico de la
respuesta del hospedador frente a protozoos patógenos intracelulares tales como
Toxoplasma y Leishmania. Esta citoquina también juega un papel secundario, porque
disminuye los niveles de triptófano en las células respondedoras y así pueden matar a
los parásitos intracelulares por inanición. El TNF tiene una acción sinérgica con el
interferón en la activación de los macrófagos y puede inducir la muerte de algunas
células blanco a través de su unión a TNFR1 (parece que este puede ser un tercer
mecanismo de inducción de la apoptosis).
en la muerte celular, activando las caspasas 8 y 10. En cambio, si la parte interna de la molécula se asocia a otro factor
llamado DaXX, se activan proteinoquinasas que conducen al efecto contrario; es decir, estimulan el ciclo celular y la
mitosis. Esta vía Fas permanece inactiva hasta que se produce en su parte externa el enlace con un cofactor llamado Fas
ligand, proteína que actúa como detonador que enciende la vía, en que solo las caspasas están inactivas y el resto de la
cadena está preparado para recibir el enlace exterior. Esta característica permite actuar con gran rapidez sin necesidad
de sintetizar otros factores .
Algo similar sucede con el otro "receptor de membrana" TNF. Su porción intracelular conecta con complejos
intermedios como el Tradd (TNF receptor associated death domain) y Raidd (receptor associated interleukine death
domain) que activan caspasas "iniciadoras" de la apoptosis. Pero si se asocian a otro complejo llamado Traf (TNF
receptor associated factor) activan proteinoquinasas y estimulan la proliferación celular; es decir, el efecto contrario
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