grupos 003 inmunologia
Luis miguel martinez Howard - 211-8535
Isolina Cepeda ---- 211-1801
Ada María Fernández ---- 211-2465
La señal
coestimulatoria
Además de las señales suministradas a partir del contacto
entre el complejo TCR-CD3 con el péptido-MHC, la activación del linfocito TH
requiere una señal adicional, denominada coestimulatoria, que puede consistir
en alguna de las siguientes:
·
la citoquina IL-1, suministrada por la célula
presentadora de antígeno (APC),
·
la citoquina IL-6, de la APC,
·
pero la señal más potente es la que supone el contacto
entre la molécula B7 (=CD80) de la célula presentadora y la CD28 o la CTLA-4
del linfocito TH.
La vía coestimulatoria se basa en la activación de
proteín-tirosín-quinasas que activan a la PLCg 1, de modo que se potencia la
ruta calmodulina/calcineurina. Por otro lado, las PTK activan un factor de
transcripción (CD28R) que mejora los niveles de transcripción de IL-2 y
prolonga la vida media de su ARNm.
Activación
génica
Los genes que se activan se pueden clasificar según el
momento relativo de su expresión, en tres categorías:
ü Genes de
expresión inmediata (una media hora). Estrictamente hablando, estos genes no se
activan, sino sus productos ya preformados.
ü Genes de
expresión temprana (1 a 2 horas): son esencialmente los que codifican las
citoquinas IL-2 (así como el gen de su receptor IL-2R), IL-3, IL-6 e interferón
gamma (IFN-g).
ü Genes de
expresión tardía (hasta 2 días o más): los que codifican ciertas moléculas de
adhesión intercelular.
Anergia
clonal
La unión de un linfocito TH con un complejo péptido-MHC II de
una célula presentadora de antígeno puede conducir a dos tipos de respuestas
opuestas:
·
activación y expansión clonal
·
anergia clonal
La anergia clonal es la incapacidad proliferativa de un
linfocito tras un contacto con el complejo péptido-MHC, y se debe a la carencia
de la señal coestimulatoria proporcionada por la interacción entre CD28 del
linfocito TH y B7 de la APC. No se trata de una mera no-respuesta pasiva, sino
que la anergia es un estado activo de no proliferación.
El requerimiento simultáneo de ambas señales implica que sólo
las APC profesionales pueden iniciar las respuestas inmunes dependientes de
células T. Ello es importante para evitar la autoinmunidad. Como se recordará,
no todos los clones de T potencialmente autorreactivos son eliminados durante
la maduración tímica. Los clones que "escapan" podrían en principio reconocer
auto-péptidos en cualquier célula propia (señal #1), y luego interaccionar con
una APC, que les suministraría la señal coestimulatoria (señal #2), con lo que
se activarían, iniciando una peligrosa reacción de autoinmunidad. Pero como
hemos visto, la realidad es que para que un linfocito T virgen sea activado, se
le deben suministrar las dos señales al mismo tiempo y en la misma célula, y
este criterio sólo lo cumplen esas células presentadoras profesionales. De esta
manera, se evita la autoinmunidad, y de hecho, si la célula T reconoce un
autopéptido en ausencia de la señal de B7 entra en anergia, con lo ese clon
será autotolerante.
POBLACIONES
PERIFÉRICAS DE CÉLULAS T MADURAS
Ø Células T a
b
Un 90-95% de las células T
periféricas son de tipo a b (o sea, TCR-2), existiendo una proporción de CD4+
doble que las CD8+. En general, las CD4+ funcionan como células T coadyuvantes
(TH) y las CD8+ lo hacen como T citotóxicas (TC), aunque parece que ambas
poblaciones expresan el mismo repertorio de segmentos variables (Va y Vb).
La población
circulante (periférica) de células T consiste en T vírgenes, T efectoras y T memoria.
Ø Linfocitos
T vírgenes: resumen de su ciclo de vida y de su activación hasta células
efectoras
Las células T CD4+ y T CD8+ vírgenes
inmunocompetentes que acaban de madurar abandonan el timo y entran en
circulación en un estado de reposo (G0 del ciclo celular). Se caracterizan por:
·
bajos niveles de moléculas de adhesión
·
altos niveles del receptor de alojamiento (homing)
llamado L-selectina, que les permite unirse a la dirigina (addressin) vascular
de las vénulas de endotelio alto (HEV) de los ganglios linfáticos. Esto permite
la extravasación del linfocito virgen hasta el interior del ganglio a partir de
la circulación.
·
Expresan la isoforma de alto peso molecular de CD45
(llamada CD45RA), implicada en la transducción de la señal de activación.
Ø Linfocitos
T efectores
Unas 48 horas después de su
activación, la célula T se convierte en un blasto (aumenta su tamaño) y
comienza a proliferar en el ganglio linfático, diferenciándose al cabo de 5-7
días en una subpoblación de células efectoras especializadas y otra
subpoblación de T de memoria. Las células T efectoras pueden ser de tres tipos
funcionales diferentes: TC, TH1 Y TH2.
Ø Linfocitos
T de memoria
·
Los T de memoria surgen como subpoblaciones
diferenciadas a partir de la proliferación de T vírgenes y T efectores durante
una respuesta primaria.
·
Permanecen en reposo (fase G0) durante mucho tiempo
(hasta 30 años o más), como una subpoblación expandida, una vez que ha
declinado la subpoblación "hermana" de células T efectoras.
·
Están preparadas para responder de un modo más rápido
e intenso cuando se vuelvan a encontrar con el antígeno (en la respuesta
secundaria). Ello se debe en parte a que poseen menores requerimientos para ser
activadas.
·
En general poseen el mismo tipo de moléculas de
membrana que los T efectores correspondientes. De hecho, los T de memoria y los
T efectores son difíciles de distinguir entre sí, salvo que los primeros están
en fase G0 y tardan más tiempo en responder que los T armados.
·
Al igual que los T vírgenes recirculan continuamente
entre la sangre y la linfa, pero al carecer de L-selectina y presentar otras
moléculas de adhesión, su patrón de recirculación es distinto: Al carecer de
L-selectina, no se unen a las vénulas de endotelio alto (HEV) de los ganglios.
En cambio, tienden al tejido terciario (no linfoide), incluyendo la lámina
propia del intestino, superficies epiteliales de pulmones, de piel, etc. En
general tienden a emigrar al tejido en el que las células T progenitoras fueron
estimuladas durante la respuesta primaria. Esto es un valor adaptativo, ya que
es evidente que si un patógeno entró por determinado sitio, es probable que una
segunda entrada de ese agente tenga lugar en el mismo tipo de tejido.
Ø Células T g
d
Estos linfocitos no fueron
descubiertos hasta 1986, en que se reconocieron como una pequeña población de
células T periféricas que expresan CD3 pero no el "típico" receptor
TCR a b.
Constituyen del 5 al 10% de los T
periféricos, y del 1 al 3% de los residentes en ganglios y otros órganos
linfoides. Sin embargo, son muy abundantes en la piel, y los epitelios
intestinal y pulmonar.
En ratón, hasta el 1% de todas las
células epidérmicas son linfocitos T g d, que se conocen con el nombre de
células dendríticas epidérmicas (DEC). Dichas células expresan los marcadores
Thy-1, g d, CD3, pero no CD4 ni CD8. Proceden del timo.
En el epitelio intestinal existe
una población diferente de linfocitos intraepiteliales (IEL). Expresan g d, CD3
y CD8, pero carecen de Thy-1 (que como vimos, es el marcador de linaje de las
células T maduradas en el timo). Es probable que no procedan del timo, sino de
la médula ósea.
Estos linfocitos epiteliales no
recirculan, sino que son residentes fijos en esos tejidos epiteliales. Lo
curioso es que en cada tipo de epitelio la población residente de T g d muestra
un repertorio muy limitado de reordenaciones de segmentos variables; además
proceden de "oleadas" distintas surgidas durante la vida fetal.
Hay dos primeras oleadas de células
g d, cada una de las cuales se aloja en sitios distintos del animal adulto:
·
la primera oleada usa el segmento Vg 5, y termina
alojándose en la epidermis como células dendríticas epidérmicas (DEC).
·
La segunda oleada usa el segmento Vg 6 y va a parar al
epitelio del tracto respiratorio.
Maduración, activación y diferenciación de
los linfocitos T
El receptor clonotípico de las células T (TCR) presenta dos funciones
principales según la fase de desarrollo en que se encuentre la célula dentro
del linaje de los linfocitos T:
1. Durante la maduración de los timocitos en el timo,
participa en la selección tímica positiva y negativa.
2. Una vez que el linfocito T ha madurado, emigra a la
periferia, y entonces el receptor participa en el reconocimiento de antígenos,
lo que desencadena un programa de activación que lleva a la proliferación y
diferenciación de las células T en dos subclones: uno de células efectoras, y
otro de células de memoria.
Refiriéndonos
a los linfocitos con receptores de tipo a b, podemos hacer un avance resumido
de estos procesos de maduración y activación:
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Maduración:
la enorme diversidad antigénica potencial se
reduce a un 2% durante la maduración intratímica de los timocitos: sólo
llegan a madurar aquellas células restringidas a reconocer lo no-propio en el
contexto del haplotipo MHC propio (autorrestricción y autotolerancia). Las
fases finales de la maduración ocurren por dos rutas de desarrollo diferentes
que generan dos subpoblaciones: linfocitos CD4+(restringidos por
MHC-II) y linfocitos CD8+ (restringidos por MHC-I).
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Activación: La activación de células T maduras periféricas se inicia con la
interacción entre el TCR y un péptido antigénico enclavado en la hendidura
del MHC. Como ya comentamos, la baja afinidad (10-5M) de esta
interacción ternaria se ve potenciada por la presencia de correceptores y
otras moléculas de membrana, que funcionan para fortalecer la interacción
ternaria TCR-péptido-MHC, y para transducir la señal activadora al interior
de la célula T. Ello desencadena la proliferación clonal y diferenciación en
dos subpoblaciones, una de T efectoras y otra de T de memoria.
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Maduración de las células T
Desarrollo del timo:
El
estroma tímico surge al inicio del desarrollo embrionario a partir de capas
ectodérmicas y endodérmicas procedentes del tercer bolsillo faríngeo y de la
tercera hendidura branquial.
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La capa ectodérmica
formará los tejidos epiteliales corticales del timo;
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La capa endodérmica
formará los tejidos epiteliales medulares.
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En su corteza encontramos
sólo timocitos en fases tempranas de su maduración, junto con algunos
macrófagos, dentro del estroma cortical a base de células corticales
epiteliales.
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En la médula encontramos
timocitos en fases más avanzadas de maduración con células dendríticas y
macrófagos, todos inmersos en un estroma medular a base de células
epiteliales medulares.
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El
primer marcador de superficie en aparecer (en ratón) es el Thy-1 (equivalente
al CD2 de humanos), que ya no se pierde (por lo tanto, se trata de un marcador
que caracteriza al linaje de T). Estas células Thy-1+ CD4-
CD8- (dobles negativas)
pueden escoger dos vías alternativas:
1.
En una de las dos rutas,
las células hacen reordenaciones productivas de g y d y expresan CD3 en su
membrana. La mayoría escoge una vía alternativa, que discurre de la siguiente
manera:
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día 16º: Las células
reordenan genes de cadenas b. Si no se logran reordenaciones productivas,
entran en apoptosis.
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Día 17º: CD4+
CD8+ TCR-2+ (a b ) CD3+. Se trata de los pequeños timocitos dobles positivos, que dejan de
dividirse.
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Selección positiva: sobreviven aquellas células que tengan TCR capaces de reconocer MHC-I
o MHC-II de células epiteliales del timo. Con ello se garantiza la
restricción por propio haplotipo de las células T.
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selección negativa: de aquellas células que han pasado la selección positiva mueren por
apoptosis las que posean TCR que reconozcan con alta afinidad péptidos
propios enclavados en el MHC o MHC propio solo.
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Los timocitos dobles
positivos que superan la doble selección tímica se desarrollan en una de dos posibles
rutas alternativas:
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CD4+ CD8-
TCR-2+ CD3+ (representan el 10% de timocitos)
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CD8+ CD4-
TCR-2+ CD3+ (un 5% de los timocitos)
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adicionalmente, y quizá
procedente de los anteriores, al 5º día del nacimiento se detecta una tercera
subpoblación de CD4- CD8- TCR+ CD3+.
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Localización
intratímica de las diversas fases madurativas:
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Los timocitos doble
negativos se localizan en la zona subcapsular de la corteza.
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Los pequeños timocitos
dobles positivos se localizan en la corteza.
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Los timocitos maduros CD4+
y CD8+ se ubican en la médula.
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En
la corteza, las células epiteliales corticales establecen contactos por sus
largos procesos de membrana con los timocitos.
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Selección tímica positiva y
negativa
En
ambos procesos selectivos parecen jugar un papel importante las células del
estroma tímico: células epiteliales tímicas, macrófagos y células dendríticas;
todas ellas expresan en sus membranas grandes niveles de moléculas MHC-I y/o
MHC-II.
En la selección positiva se da interacción
de los timocitos con células
epiteliales corticales del timo (Las células corticales epiteliales van
provistas de largos procesos de membrana que permiten contactos simultáneos con
varios timocitos).
Estos
últimos sufren selección negativa,
que ocurre en la zona de transición
cortico-medular y en la médula tímica, y en la que las células dendríticas y los macrófagos
interaccionan con los timocitos portadores de TCR de alta afinidad hacia
{autopéptidos-MHC} o hacia MHC solo.
La
selección positiva también regula otros dos fenómenos en los que no nos vamos a
detener:
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Regulación de
reordenaciones de cadenas a: la expresión en membrana del TCR no es
suficiente para desconectar los genes de RAG y de TdT,.
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La selección positiva
también regula la expresión del correceptor (CD4 o CD8) en las células
maduras (es decir, el hecho de que dejan de ser doble positivas para
convertirse en CD4+ o CD8+).
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La
activación y expansión clonal de TH es un acontecimiento central en
la producción de las respuestas inmunes específicas (tanto la humoral como la
celular). Antes de entrar en detalles, podemos resumirlo para tener una idea
general:
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los linfocitos T vírgenes
son células en reposo que se encuentran "aparcadas" en la fase G0
del ciclo celular.
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La activación se inicia
cuando el linfocito TH interacciona, a través de su complejo
TCR-CD3, con el antígeno peptídico (exógeno) -procedente de procesamiento
endosómico- enclavado en el surco de MHC-II de una célula presentadora.
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Esta interacción inicial
"dispara" una compleja cascada de acontecimientos bioquímicos, en
la que son esenciales actividades quinasas y fosfatasa.
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La secreción autocrina de
IL-2 por parte de los linfocitos TH hace que éstos salgan de la
fase G0 y entren y progresen en el ciclo celular: ello provoca la
proliferación y diferenciación de la célula T en dos subpoblaciones: una de
células efectoras (las T coadyuvantes o colaboradoras) y las TH de
memoria.
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Pero para que ocurra esto
se requieren, además señales coestimulatorias. Si tales señales químicas no
se suministran al tiempo en que se está produciendo la interacción específica
TCR-péptido-MHC, se induce un estado de incapacidad de respuesta inmune que
se denomina anergia, que se
manifiesta en tolerancia inmunológica hacia el estímulo antigénico.
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El TCR
tiene colas citoplásmicas cortas que por sí mismas son incapaces de
señalización intracelular. Una vez que dicho TCR se une al péptido:MHC, esta
señal se transduce al interior de la célula T por medio de los dominios
citoplásmicos de CD3, el correceptor CD4 y varias moléculas accesorias (CD2,
CD45).
Proteín-quinasas de la familia del
protooncogén src
1) Proteína p56lck
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Se trata de una
proteín-quinasa que se une a membrana mediante ácido mirístico engarzado a la
glicocola en posición 2 (Gly2).
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Posee dos secuencias
homólogas con otras proteínas (SH2 y SH3).
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La SH2 participará en el
reconocimiento de tirosinas fosforilables en la proteína diana.
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La porción
carboxiterminal es la que tiene actividad de quinasa.
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En el primer tercio se
encuentra una cisteína que será la encargada de unirse por puente disulfuro
con CD4
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2) Proteína p59
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Su estructura es muy
parecida a la de p56lck. También se encuentra anclada a la
membrana por miristilación.
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Igualmente posee una Tyr
cerca del extremo carboxi-terminal.
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Está físicamente asociada
a cadenas x del CD3.
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Fosforilasa ZAP-70
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No está asociada por
miristilación a la membrana.
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Contiene una Tyr capaz de
autofosforilarse.
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En las células T en
reposo, la ZAP-70 no se encuentra asociada al complejo TCR-CD3.
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Fosfatasa CD45 (=LCA=T200)
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El CD45 es en realidad
una familia de fosfatasas específicas de tirosina, que aparecen en todas las
células del linaje hematopoyético excepto en los eritrocitos.
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Existen varias isoformas,
de entre 180-200 kDa, que proceden de procesamiento alternativo de un mismo
tipo de ARN, y cada una de ellas aparece en determinados tipos celulares.
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Tiene un dominio
extracelular, que está glucosilado; se une a la CD22.
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Su porción citoplásmica
es larga, y cuenta con dos dominios dotados de actividad fosfatasa de
tirosinas (PTP).
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Parece ser que una de sus
funciones es desfosforilar la Tyr-P situada cerca del extremo
carboxi-terminal de las proteín-quinasas (PTK) p56lck y p59fyn.
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Modelo actual de la
activación del linfocito TH
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La señalización a través
del complejo TCR-CD3 requiere que se agreguen muchos complejos junto con sus
correspondientes correceptores CD4, y con CD45.
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Entonces, la actividad
fosfatasa de CD45 provoca la desfosforilación de la tirosina fosforilada
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La activación de las dos
PTK citadas por autofosforilación provoca que a su vez éstas fosforilen las
cadenas del complejo CD3,
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A las colas fosforiladas
de CD3 y CD4 se une ahora la ZAP-70, de modo que ésta adquiere a su vez su
actividad de proteínquinasa, con lo que puede fosforilar a cadenas del CD3 y
a otras proteínas.
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La ZAP-70 activa y la Fyn
activa fosforilan a la fosfolipasa Cg 1 (PLCg 1), que originalmente es una
proteína citoplásmica.
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Entonces, la PLCg 1
hidroliza a este PIP2, generando inositol-trifosfato (IP3)
y diacilglicerol (DAG), cada uno de los cuales suponen el arranque de sendas
rutas dentro de esta compleja cascada activadora:
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Ruta del inositol-trifosfato (IP3):
1.
El IP3 se une a
un receptor específico situado en el REr, provocando la salida al citoplasma de
grandes cantidades de Ca++, y junto con IP4 provoca
también la entrada desde el exterior celular.
2.
El aumento intracelular de
Ca++ estimula a la enzima calmodulina, que es una
serín/treonín-quinasa.
3.
La calmodulina activada
activa a su vez a la calcineurina, que es una fosfatasa.
4.
La calcineurina activada
cataliza la desfosforilación del factor NF-AT citoplásmico fosforilado
(NF-ATc-P).
5. Una vez desfosforilado, el NF-AT emigra al núcleo, donde se junta con el
factor nuclear AP1, B) Ruta del
diacilglicerol (DAG):
1.
El DAG estimula, junto con
el Ca++, a la proteín-quinasa C (PKC), que hasta ese momento residía
en el citoplasma.
2.
Al activarse, la PKC emigra
a la cara interna de la membrana citoplásmica; allí, en presencia de los
fosfolípidos, ejerce su función como serín/treonín-quinasa:
