TEMA 13

TEMA 13.
Maduración de linfocitos
Papel de la médula ósea y el timo
Tolerancia central
Introducción a la maduración de los linfocitos B.
El proceso de maduración culmina con la producción de plasmocitos y células de
memoria y se puede dividir en tres fases:
PRODUCCION → ACTIVACION → DIFERENCIACION
1. Producción de células B maduras, inmunocompetentes
2. Activación de las células B maduras por interacción con el antígeno
3. Diferenciación de las células B activadas en plasmocitos y células de memoria
Fase antígeno independiente
En muchos vertebrados, incluyendo ratón y hombre, es la médula ósea la productora de
linfocitos B, mediante una sucesión ordenada de reordenamientos génicos, en ausencia
de antígeno.
Fase antígeno dependiente
Las células B inmaduras (con IgM de membrana) abandonan la médula ósea y
evolucionan hasta expresar simultáneamente IgM e IgD de membrana, con la misma
especificidad antigénica. Esta Célula B virgen circula por sangre y linfa hasta los
órganos linfoides secundarios (OL2º). Si reconoce a un antígeno se activa, lo que se
traduce en proliferación (expansión clonal) y diferenciación en una población células
productoras de anticuerpos y otra de células de memoria.
Durante la vida se producen muchas células B en la médula ósea, pero solo maduran
unas pocas de ellas. En el ratón, el tamaño del pool circulante es de 2x109; la mayoría
son células vírgenes con vida media corta (entre 3 días y algunas semanas) que mueren
si no encuentran a su antígeno o no compiten con éxito por el. Esto quiere decir que,
como el sistema inmune tiene una diversidad total de anticuerpos superior a 1x1010, solo
circula en un momento dado una pequeña fracción (aproximadamente un 10%) del
repertorio total.
Maduración de los linfocitos B
Comienza en el estado embrionario y prosigue durante toda la vida. Durante el periodo
fetal (en ratones y humanos) la maduración tiene lugar en el saco embrionario, hígado
fetal y médula ósea fetal. Tras el nacimiento las células B se forman y maduran en la
médula ósea.
Las células progenitoras (Pro-B) maduran en la médula ósea
Las células Pro-B proceden del progenitor linfoide común y se distinguen por tener en
su membrana una tirosin-fosfatasa denominada CD45R. Para proliferar y diferenciarse a
células Pre-B (precursoras) estas células necesitan el microambiente que aportan las
células estromales de la médula ósea. Las células estromales interaccionan directamente
con las células Pro y Pre-B y secretan varias citocinas, sobre todo IL-7, que promueven
el desarrollo.
Al comienzo del desarrollo, las Pro-B necesitan contactar con las células estromales por
medio de moléculas de adhesión; tras este contacto anterior el receptor c-Kit de la célula
Pro-B interacciona con el factor de células madre o SCF que hay en la membrana de la
célula estromal.(ver diapositiva). La interacción dispara la actividad tirosin-kinasa de cKit que lleva a la célula a proliferar y diferenciarse a Pre-B.
La IL-7 secretada por las células estromales se une a su receptor sobre las células Pre-B
y dirige el proceso posterior de maduración, sub-regulando las moléculas de adhesión
para que las células proliferantes puedan separarse de las estromales. Esta Pre-B ya no
necesitan el contacto directo con las estromales, pero siguen precisando la presencia de
IL-7.
El reordenamiento génico produce células B inmaduras
La progresión a células B inmaduras depende de los reordenamientos del DNA de las Ig
en las células progenitoras y precursoras.
• Pro-B. En los genes de las cadenas H de las células Pro-B se produce el
reordenamiento D-J seguido del reordenamiento V-DJ. Si este primer
reordenamiento no es productivo sigue en el otro cromosoma.
• Pre-B. Terminado el reordenamiento de la cadena H tienen que reordenarse los
genes de la cadena L. Debido a la exclusión alélica que se produce en las
cadenas L solo se expresa un isotipo sobre la membrana de una célula B.
• B-inmadura. Ya expresa mIgM junto con Igα/Igβ, lo que supone expresar un
BCR capaz de trasmitir señales tras la unión al antígeno.
• B-madura. Expresa IgM e IgD sobre la membrana. Para ello hay un cambio
previo en el procesamiento del trascrito primario de RNA que permite la
producción de dos mRNA (mensajeros), uno de los cuales codifica para la forma
de membrana de la cadena µ y el otro para la cadena δ.
Como era de esperar, las recombinasas RAG-1/2, necesarias para el reordenamiento de
los genes de las cadenas H y L, se expresan durante las fases Pro y Pre-B. La enzima
desoxinucleotidil-transferasa-terminal (TdT) que cataliza la inserción de nucleótidos en
las uniones D-J y V-DJ de las cadenas H, está activa durante la fase Pro-B y desaparece
durante la subfase Pre-B en la que se reordenan las cadenas L, por lo que normalmente
no hay nucleótidos en las uniones V-J.
La fase B inmadura termina con la formación de un BCR que no es totalmente funcional
y la unión al antígeno induce la muerte o anergia, en lugar de la activación.
El receptor Pre-B es esencial para el desarrollo.
En las células Pre-B la cadena µ de membrana se asocia con una cadena L “sustituta”,
que es un complejo formado por dos pequeñas proteínas que se asocian en forma no
covalente; una de ellas es similar al dominio V y la otra al dominio C de las cadenas
ligeras.
El complejo cadena µ- cadena sustituta aparece sobre las células Pre-B asociado a
Igα/Igβ. Solo las células Pre-B que presentan este seudo-BCR pueden progresar hacia la
maduración. Tras el establecimiento de este receptor las células Pre-B experimentan 6-8
divisiones que producen unos 256 descendientes. Cada una de las células de esta
progenie tiene que reordenar ahora sus cadenas L. con lo que aumentan la diversidad
total del repertorio de anticuerpos.
Marcadores de superficie y estado de desarrollo.
• Pro-B.
CD45R, Igα/Igβ, CD19 (parte del co-receptor B), CD43 (leucosialina), así como cKit (receptor para el SCF de la superficie de las células estromales)
• Pre-B.
Pierde C-Kit y CD43 y expresan CD25 (cadena α del receptor de IL-2). Expresan el
Pre-BCR
•
B inmaduras.
Pierden el Pre-BCR y CD25 y expresan el BCR con IgM de superficie.
Células B-1 B. Un subgrupo auto-renovable.
En humanos y ratón estas células suponen aproximadamente un 5% del total de células
B, mientras que en otras especies, como conejo y vaca, son la población predominante.
Proceden de las células madre hematopoyéticas durante la vida fetal y expresan Ig de
superficie, aunque la inmensa mayoría tienen IgM (en lugar de IgG o IgA) y poca o
ninguna IgD.
A diferencia de las B vírgenes clásicas (B-2) las B-1 B son auto-renovables y pueden
producir más B-1 B vírgenes. También se distinguen por presentar el marcador CD5
(una molécula normalmente asociada a los linfocitos T), aunque no se trata de una
molécula indispensable para la línea B-1 B y, de hecho, las B-1 de ratas careeccen de
ella.
En humanos y ratones, donde B-2 es la población principal, las B-1 B representan una
población menor en los órganos linfoides secundarios. Pero, a pesar de su escasez en los
tejidos linfoides, son la población principal de las cavidades pleural y peritoneal. Es en
estas cavidades donde encuentran los antígenos (autoantígenos y ambientales) que
dirigen su expansión y mantenimiento, así como otras señales, incluida IL-10, que
promueve su supervivencia. Algunos de los antígenos que dirigen la expansión B-1,
tales como fosforilcolina, se encuentran en la superficie de las bacterias que colonizan el
intestino
Además de la auto-renovación y expresar CD5, también se diferencian de las B-2 en
algunas otras características, como:
• El repertorio de las regiones V en B-1 es mucho más restringido que el de la
población B-2
• Los anticuerpos producidos por B-1 son de menor afinidad que los producidos
por B-2
• La activación de B-1 es más por hidratos de carbono que por proteínas
• No requieren ayuda T y raramente se diferencian a células de memoria
• No presentan cambio de clase, por lo que la mayoría tienen IgM superficial
• Tienen poca o nula hipermutación somática, por lo que no presentan maduración
de la afinidad.
• Muchos de los anticuerpos producidos son multi-específicos; pueden unirse a
varios antígenos diferentes, incluyendo algunos que están presentes sobre
patógenos.
Se considera a estos anticuerpos multi-específicos como parte de la inmunidad ancestral
del hospedador, más próxima a la inmunidad innata que a la adaptativa.
Anticuerpos naturales
Son componentes de la inmunidad innata. Esta “IgM natural” está codificada por genes
reordenados de anticuerpos sin diversificación posterior por hipermutación somática.
Constituyen una parte importante de la IgM circulante en los humanos y no parecen ser
el resultado de una respuesta adaptativa a la infección. Tienen afinidad baja para
muchos patógenos microbianos y muchas reacciones cruzadas, incluso con moléculas
propias. Además, no se sabe si se producen en respuesta a la flora normal de las
superficies epiteliales del cuerpo o en respuesta a lo propio. Sin embargo, puede que
intervengan en la defensa frente a Streptococcus pneumoniae, fijándose a la
fosforilcolina de la pared bacteriana y contribuyendo a su eliminación antes de que se
vuelva peligroso.
Linfocitos de la zona marginal (BMZ)
Residen en los senos marginales de la pulpa blanca y parecen ser células B maduras en
reposo, pues todavía tienen un juego de proteínas de superficie distintas a las que porta
la población mayoritaria situada en los folículos. Tienen una especificidad antigénica
restringida, dirigida hacia antígenos ambientales comunes e incluso autoantígenos y
puede que estén adaptados para responder rápidamente si tales antígenos alcanzan la
circulación. No parecen necesitar ayuda T para activarse. Fenotípica y funcionalmente
se parecen a las células B-1 y experiencias recientes sugieren una selección positiva por
ciertos autoantígenos positivamente (tal como ocurre con las células B-1).
Las funciones de las células B-1 y la de los BMZ se dirigen a la defensa de las
cavidades corporales y frente a los patógenos que han penetrado en la sangre. El
repertorio de receptores tan restringido en ambos grupos los equipa para actuar en la
respuesta innata inicial. Además, los segmentos de genes V que usan para codificar el
receptor de B-1 y BMZ parecen haber evolucionado mediante selección natural para
reconocer antígenos bacterianos comunes, por lo que podrían también participar en la
fase precoz de la respuesta adaptativa. Pero, en la práctica, está claro que las células B-1
contribuyen poco a la respuesta adaptativa frente a los antígenos proteicos, pero mucho
a la respuesta frente a algunos antígenos hidrocarbonados.