bases celulares linfocitos t

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
CENTRO UNIVERSITARIO METROPOLITANO
FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS
UNIDAD DE INMUNOLOGÍA Y MICROBIOLOGÍA MÉDICA
TERCER AÑO
BASES CELULARES Y MOLECULARES DE LA RESPUESTA
INMUNE. LINFOCITOS T
Dr. Mario Roberto Pinto
INTRODUCCIÓN
El sistema inmunitario es fundamental para la supervivencia humana. En ausencia de
un sistema inmunitario activo hasta las infecciones menores pueden resultar mortales.
La respuesta inmune es innata y adquirida. La inmunidad adquirida es proporcionada
por los linfocitos T y sus moléculas (citoquinas) y los linfocitos B y sus moléculas
(anticuerpos).
Los linfocitos T son las células que dirigen la respuesta inmune adquirida, pues incluso
el sistema B está bajo su control.
Los linfocitos T nacen en la médula ósea
a partir de las células madres
pluripotenciales hematopoyéticas (CMPH) diferenciándose en una célula que es la
progenitora linfoide común (PLC), que se encuentra en la médula ósea, posteriormente
se forma una célula linfoide que se dirige al timo, donde tiene una diferenciación,
reproducción y maduración. Desarrolla la tolerancia central de antígenos propios con
los fenómenos biológicos de selección positiva y negativa, cambios de moléculas y
funciones de 2 grupos principales de linfocitos en CD4 (ayudadores) y CD8
(citotóxicos), para luego migrar a los órganos linfoideos secundarios, donde se ponen
en contacto con antígenos presentados por las células presentadoras de antígenos
(células dendríticas, macrófagos y linfocitos B), quienes inducen su activación
induciendo factores de transducción y vías de señalización que se traducen en
replicación celular y producción de moléculas (citoquinas) estructurando una respuesta
inmune efectora y cooperando con el sistema B para producción de anticuerpos, así
mismo la formación de linfocitos T de memoria que permitan una rápida respuesta
cuando nuevamente ingresen dichos antígenos al organismo que se desencadenará
una respuesta inmune adquirida.
CÉLULA PROGENITORA LINFOIDE COMÚN (PLC)
Los linfocitos T, al igual que el resto de las células del sistema inmune, se originan en
la médula ósea a partir de un precursor común denominado Célula Madre
Pluripotencial Hematopoyético (CMPH). Estas células cuya característica principal es
autorenovarse y generar distintos tipos celulares hematopoyéticos. Los CMPH
aparecen en el saco vitelino embrionario, a partir de la tercera semana de vida, luego
migran al hígado y bazo y a partir del cuarto mes de vida, se localizan en la médula
ósea, que posteriormente se transforma en el principal sitio que da origen a la
hematopoyesis.
A partir de la CMPH se generan distintos progenitores. El progenitor mieloide que da
origen a las células mieloides y el progenitor linfoide común (PLC) a partir del cual se
generan los linfocitos T y B.
No se sabe como el PLC se diferencia al linaje B o T. Pero guante este periodo
participan las citoquinas Factor de Célula Madre (SCF) y la IL-7, y se inicia la
señalización a través de un receptor presente en los PLC denominado Nocht 1 que
induciría la diferenciación hacia el linaje T. Hay cuatro receptores Nocht que
desempeñan un papel importante durante el desarrollo linfocitario. En este momento el
más importante es el Nocht 1 cuyo ligando es el Jagged 1 producido por las células del
estroma que inicia la señalización a través del dominio extracelulares del receptor,
iniciando una cascada proteolítica que induce la escisión del dominio
intracitoplasmático del receptor, el cual se trasloca al núcleo para actuar como
coactivador transcripcional de diversos genes. Entre los cuales está el factor de
transcripción Aiolos, que es específico del linaje T y actúa como represor de la
transcripción del PU-1 e Ikaros que inicia la generación de Pro-B, sin embargo la
presencia de Ikaros se mantiene y aumenta cuando se expresa el factor de
transcripción GATA-3 posteriormente el Aioles induce la síntesis de la proteína de
adherencia CD44 y el receptor de Factor derivado del estroma 1 Alfa (SDF- 1 Alfa).
Cuando las células del estroma tímico producen el SDF-1 Alfa, atrae a las células
precursoras T al timo y el CD44 participarían en el homing de dichas células al timo.
En este momento se inicia la síntesis y expresión de la molécula CD2 que es de
adherencia a las células epitelioides del timo (CET) y además de la CD44 se inicia la
etapa de doble negativa de los timocitos.
MADURACIÓN DE LINFOCITOS T EN TIMO (TIMOCITOS)
Los progenitores linfoides que ingresan en el estroma tímico expresan altos niveles de
los factores de transcripción Ikaros y GATA-3. El factor de transcripción GATA-3,
pertenece a la familia “dedos de Cinc” y es fundamental para la maduración de los
linfocitos T en el timo y luego para el desarrollo de los TH2.
El tiempo que pasan los linfocitos T en el timo dura aproximadamente tres días y se
caracteriza por un estadio doble negativo, doble positivo y simple positivo. Esto se
refiere a las moléculas de membrana CD4 y CD8. El estadio doble negativo y doble
positivo se realizan en la corteza del timo y el simple positivo en la médula tímica.
ESTADIO DOBLE NEGATIVO
El doble negativo (DN) tiene a su vez cuatro etapas y su clasificación se hace en
relación a las moléculas de membrana CD44 y CD25 (es la cadena Alfa del receptor
de ILK-2), en el DN-1 es CD44+, CD25-, en DN-2 CD44+, CD25+, en DN-3 CD44CD25+ y en DN-4 CD44- CD25. Como se observan las etapas (DN1-4) caracterizada
por la ausencia o presencia de marcadores CD44 y CD25 en la superficie celular.
Si bien los timocitos DN dan lugar mayoritariamente a linfocitos T  β (Alfa Beta),
también pueden generar linfocitos T, γ δ (Gamma – Delta).
En la etapa DN3, los rearreglos de las cadenas Gamma, Delta y Beta, comienzan en
forma simultánea, un reordenamiento exitoso de las cadenas Gamma y Delta detienen
el reordenamiento de la cadena Beta y se expresa un TCR γ δ (Gamma – Delta). Sin
embargo la mayoría de los timocitos rearreglan con éxito la cadena Beta (antes que se
genere con éxito el locus Gamma-Delta). En este momento se activa nuevamente el
receptor Nocht-1 activando el gen de la cadena sustituta Alfa del Pre- TCR y entonces
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pasa a la etapa DN4, donde ya no se expresan el CD44 y CD25, pero en la membrana
se expresa el receptor Pre-TCR, junto a las moléculas del complejo CD3. En el
linfocito T al igual que la cadena H (pesada) de la inmunoglobulina el rearreglo de la
cadena Beta se hace en dos etapas, primero se reordenan los fragmentos DB – JB en
ambos cromosomas y luego se asocia un fragmento VB al DB – JB, se intenta en un
cromosoma y si no es exitoso sigue el segundo cromosoma (existe exclusión alélica
para la cadena Beta), luego se une a un gen de Constante Beta. Se inicia el rearreglo
de la cadena Alfa con 2 genes V y J.
Figura 1
Figura 2
3
Figura 3
Figura 4
Los timocitos dobles negativos requieren de dos factores de transcripción. El TCF-1 y
LEF-1, estos inducen un estadio intermedio caracterizado por la presencia de timocitos
inmaduros CD8+ (estadio transitorio de células CD8+ simples positivas) y luego
timocitos doble positivos (CD4+ y CD8+).
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Los Factores TCF-1 y LEF-1 son miembros de la familia de factores de transcripción
que contienen HMG box como dominio de unión al ADN y forman parte de la
señalización por ligandos y receptores de la vía Wnt. Son regulados por l aproteína
como la B-catenina y Smad 3 y son fundamentales para promover la transición de
timocitos doble negativo o doble positivo.
Otro factor de transcripción importante es el LKLF, que pertenece a la familia
Krumppel-Like de factores de transcripción y es necesario para mantener el repertorio
de los linfocitos T, luego de su transición a células simples positivas (CD4+ o CD8+),
capaces de migrar al compartimiento periférico.
ESTADIO DOBLE POSITIVO (DP)
La expresión en la membrana del Pre-TCR induce la expresión de las moléculas
correceptoras CD+ y CD8+ y la expresión de ambas moléculas en una misma célula
define a estos timocitos como doble positivo.
El factor de transcripción SDF-1 Alfa atrae preferentemente a los progenitores
linfoideos y a las células DN hacia la región cortical y dirige a los timocitos DP hacia la
región medular.
Los linfocitos cuando expresan el DP entran en división celular, replicando la cadena
Beta rearreglada y nuevamente se activa el Rag 1 y 2 para rearreglar la cadena Alfa
con sus genes V y J, desplazando a la cadena sustituta Alfa del Pre-TCR. Por lo tanto
pueden generarse timocitos con cadena β, acoplados con distintas cadenas ,
pasando luego a la etapa de inducción de tolerancia central, los mecanismos de
control operan “analizando” la especificidad del receptor antigénico generado. El
primer control se denomina selección positiva.
SELECCIÓN POSITIVA
Las células epitelioides del timo tienen unidos estrechamente a los linfocitos T (DP) a
través del CD2 y expresan los CMH tipo I y II, por lo cual los timocitos se acercan y
reconocen las moléculas de CMH a través de un recién formado TCR. Si el TCR y uno
u otro CMH se unen en forma complementaria, generan los mensajes de
sobrevivencia para los timocitos DP y no son eliminados por apoptosis. Si los timocitos
no reconocen las moléculas del CMH o reconocen antígenos propios solubles que no
están ligados a CMH, entran en apoptosis y son eliminados. El 90% de los timocitos
son eliminados en esta forma, en el área de la corteza tímica son muy abundantes los
macrófagos que fagocitan estos timocitos apoptósicos.
Luego de la selección positiva los timocitos que sobreviven pasan a la diferenciación
de linfocitos DP a linfocitos SP.
ESTADIO DE LINFOCITOS SIMPLE POSITIVOS (SP)
La selección positiva determina en última instancia el fenotipo y la posible
funcionalidad de la célula T: CD4+ o CD8+.
Si la señal de supervivencia que recibe la célula DP se genera por interacción del TCR
con una molécula de clase I del CMH, se favorecerá la supervivencia de los timocitos
que expresen el correceptor CD8+.
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Si la célula DP sobrevive por señales generadas a través de interacciones con una
molécula de clase II, se favorecerá la supervivencia de la célula CD4+.
No todas las células seleccionadas positivamente alcanzan la madurez, pueden morir
más tarde como consecuencia de un segundo mecanismo de control, la selección
negativa.
SELECCIÓN NEGATIVA
Esta se lelva a cabo cuando los timocitos con su TCR reconoce antígenos propios
presentados por las células dendríticas y los macrófagos a través de sus CMH tipo I y
II y sus moléculas cooperadoras como CD80 y CD86 (B 7.1 y 7.2). Si el linfocito T
reconoce fuertemente a los antígenos propios presentados por esta célula
presentadora de antígeno entran en apoptosis, si su reconocimiento produce una
respuesta de activación moderada sobreviven y pasan a la siguiente fase de
maduración y si no reconocen totalmente el antígeno y no se produce ninguna
activación del linfocito T, también se produce apoptosis. La región donde se produce la
selección negativa es en la interfase entre la corteza y médula tímica.
La sensibilidad de los timocitos a los glucocorticoides (GC) varía durante el desarrollo
y es máximo en el estadio DP. Los GC endógenos producidos por las células del
estroma tímico, participan en la apoptosis de los timocitos, en particular de los
timocitos incapaces de interactuar con las moléculas del CMH del individuo. Este
mecanismo mediado por GC sería responsable de establecer un umbral para la
selección positiva de las células T. Los GC ejercen una presión proapoptósica sobre
los timocitos, los cuales solo sobreviven si reciben señales apropiadas a través del
TCR. En ausencia de las señales o señales muy débiles, el timocito no logra
sobrevivir.
También se identificó el factor de transcripción Aire (auto inmune regulador) como
responsable de la transcripción de numerosos genes de proteína específica de tejidos
(Ej. Tiroglobulina, insulina, proteína básica de la mielina). Los pacientes que poseen
una forma defectuosa de este factor de transcripción sufren en enfermeades
autoinmunes que pueden comprometer a diversos órganos.
Los linfocitos T maduros, pasan a la médula tímica y abandonan el timo para unirse a
los órganos linfoideos secundarios.
La quimiocina TECK, producida por las células dendríticas y por las células de estroma
tímico, actúan como un factor de retención de los timocitos en el timo, ya que su
receptor CCR9 se expresa durante todos los estadios, salvo cuando la célula T
alcanza su madurez, lo que permite a los linfocitos T emigrar del timo.
ACTIVACIÓN DE LOS LINFOCITOS T
Los receptores de las células T son variados y con especificidad antigénica. Sin
embargo los heterodímeros de cadena  y β, son incapaces de abandonar por sí
mismos el retículo endoplásmico y expresarse en la superficie de la célula T. Antes de
abandonar el retículo endoplásmico un heterodímero : β se asocia a cuatro proteínas
de membranas constantes. Tres de estas proteínas son codificadas por genes
estrechamente unidos del cromosoma 11 y son homólogos entre si, estas proteínas se
denominan en conjunto complejo CD3 e individualmente CD3γ, CD3δ y CD3ε. La
cuarta proteína se conoce como cadena Zeta y es codificada por un gen del
cromosoma I. En la superficie celular las proteínas CD3 y la cadena Z permanecen en
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asociación estable con el receptor de las células T y forman el complejo receptor de
las células T funcional. En este complejo las proteínas CCD3 y la cadena Z traducen
señales al interior de la célula después del reconocimiento del antígeno por el
heterodímero de cadena  y β.
Al contrario los dominios citoplasmáticos de las proteínas CD3 y de la cadena Z
contienen secuencias que se asocian con moléculas de señalización intracelulares. En
cambio, las cadenas  y β del receptor de las células T tienen colas intracelulares muy
cortas que carecen de funciones de señalización.
Figura 5
Cuando un linfocito T capta los complejos Péptido – CMH que se encuentra en una
célula presentadora de antígeno, se producen interacciones receptor y ligandos en
zonas localizadas en ambas membranas celulares, se focalizan alrededor de esta
unión las moléculas correceptoras de la célula T. Las colas citoplasmáticas de todas
las proteínas CD3 contienen secuencias llamadas motivos de activación de
inmunoreceptores basados en tirosina (ITAM), que se asocian con tirosin cinasas de
proteínas del citoplasma. Estas cinasas son activadas por el agrupamiento de los
receptores y fosforilan los residuos de tirosina presentes en los ITAM. A su vez, las
enzimas y otras moléculas de señalización se unen a los residuos de tirosina
fosforilada y se activan. De esta manera se inician las vías de señalización intracelular
que activan genes en el núcleo.
Las señales provenientes del TCR y del CD4 o CD8 se combinan para estimular al
linfocito T. Las colas citoplasmáticas del CD4 y CD8 se asocian en una tirosin cinasa
de proteínas llamado LCK.
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La fosfotasa CD45 que se expresa en la superficie del linfocito, es responsable de
eliminar los grupos fosfato inhibidos de las proteincinasa, lo que permite su activación
y la consecuente fosforilación de los dominios ITAM, presentes en el complejo CD3. La
fosforilación de los dominios ITAM, permite la activación de otra tirosin cinasa ZAP-70
que fosforila a las proteínas adaptadoras LAT y SLP-76. Esta última favorece la
activación de la enzima fosfolipasa Cγ (Gamma) (PLC-γ) por Tec cinasa y la activación
de Ras por factores de intercambio denominados GEF (Guanine-exchange factors). La
PLC-γ, inicia dos de las vías transduccionales más importantes, al escindir los
fosfolípidos de membrana PI P2 en IP3 y diacil glicerol (DAG). El IP3 induce la
liberación de calcio de los reservorios intracelulares que activa la fosfotasa
calcineurima que a su vez activa el factor de transcripción NFAT (Factor nuclear de
linfocitos T activados). El diacilglicerol (DAG) y el calcio activan la proteincinasa C
(PKC) que activa el factor de transcripción NFKB. Los factores GET activan la proteína
G llamada Ras y Rac que a su vez la cascada de cinasas MAP que induce y activa a
Fos, que es un componente del factor de transcripción AP-1 y el RAc induce y activa a
Jun que es un componente también del factor de transcripción AP-1.
Los factores de transcripción NF-KB, NFAT y AP-1, actúan en conjunto para inducir la
transcripción de genes que conducen a la proliferación y a la diferenciación celular del
linfocito T.
La proliferación y diferenciación de los linfocitos T activados son controlados por la
citosina IL-2, la producción de esta citosina requiere la señal del TCR, así como la
señal coestimuladora del CD28. Las señales emitidas a través del complejo TCR
activan el factor de transcripción NFAT que a su vez activa la transcripción del gen de
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la IL-2. Para evitar su producción excesiva, el ARNm de las cito ciñas es
intrínsicamente inestable, por lo que requiere estabilización del ARNm. La
estabilización es una de las funciones de la señal coestimuladora. También el receptor
de alta afinidad de la IL-2 es producto del mismo factor de transcripción NFAT.
Iniciando la célula un circuito de activación autócrino en la cual IL-2 secretada por
estos linfocitos T sostienen una respuesta proliferativa.
DIFERENCIACIÓN DE CÉLULAS TH1 Y TH2
La inmunidad celular se basa en la diferencia de linfocitos TCD4+ hacia células TH1
capaces de inducir respuestas inflamatorias y citotóxicas para destruir patógenos
intracelulares como M. tuberculosis y Leishmania. Secretar las citoquinas IL-2, INF-γ,
FNT  y β , activan macrófagos y generan reacciones de hipersensibilidad retardada
(tipo IV), estimulan la función de linfocitos T citotóxicos. Entre sus marcadores están
los receptores de quimiocina CXCR3, CCR% y receptor de IL-12 e IL-18.
Los linfocitos TCD4+ polarizados hacia un perfil TH2 sintetizan altos niveles de cito
ciñas IL-4, IL-5, IL-10 e IL-13 y colaboran con los linfocitos B en la producción de
anticuerpos. Tiene la expresión de receptores CCR3, CCR4 y la molécula ICOS. La
diferenciación a células TH1 y TH2 es influida fundamentalmente por el fenotipo de
células dendríticas que actúan como CPA y el microambiente de citocinas.
FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN INVOLUCRADAS EN EL COMPROMISO TH1
Al mismo tiempo del efecto causado por la síntesis de la IL-2 y su receptor, se induce
la síntesis del receptor de IL-12. Al presentar antígeno al TCR por una célula
dendrítica que produce cantidades elevadas de IL-12, al ser reconocido dicho
antígeno, sucede la diferenciación de los linfocitos TCD4+ en células TH1, proceso
durante el cual STAT4+ (transductor de señales y activador de la transcripción tipo 4),
es fosforilado por JAK (pertenece a la familia Janus) y adquiere actividad
transcripcional, se traslada al núcleo y desreprime el ADN, donde se codifica la
citoquina Gamma Interferón (INF γ) y su receptor.
El INFγ amplifica la respuesta TH1 al unirse a su receptor en la membrana en un
circuito de activación autocrina/paracrina y activa el factor de transcripción STAT-1, lo
que promueve a su vez un incremento progresivo de la actividad T-bet, que es el factor
de transcripción de mayor relevancia identificado, capaz de determinar respuesta TH1, dirigiendo en forma directa y sostenida de INFγ, actividad que comparte con otros
factores de transcripción como NFκB y STAT-4.
FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN INVOLUCRADA EN LA DIFERENCIACIÓN DE
TH2.
Los linfocitos vírgenes tienen capacidad moderada de presentar receptores y citocinas
del grupo TH1 y TH2.
El reconocimiento de antígeno por linfocitos T vírgenes presentados por células
dendríticas (CPA) en un microambiente, predominante de Il-4, activa el factor de
transcripción STAT-6 que inicia la cascada de fosforilación por enzimas JAK. Dicha
activación se pone en marcha tras la interacción de IL-4 con su receptor e inicia la
activación del factor de transcripción GATA-3 que es un miembro de la familia de
factores de transcripción GATA que poseen dominios del tipo “dedos de cinc”. El GAT3 participa activamente en la maduración de los linfocitos T inmaduros, pero también
tiene un papel preponderante en inducir el perfil TH2, pues se asocia con la presencia
de sitios de unión de GAT-3 en el promotor de IL-4 e IL-5. También se ha observado
que el factor de transcripción C-Mat, que pertenece a la superfamilia AP1/CREB/ATF,
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se expresa en linfocitos TH2 y su blanco principal es el gen de IL-4 facilitando su
expresión, es muy importante en el incremento de niveles plasmáticos de IL-4 y las
inmunoglobulinas de isotipo IgE e IgG-1.
La proteína NOTCH que es importante en el desarrollo de células T tempranas,
participan también pero a nivel de las células dendríticas presentadoras de antígenos
en la diferenciación TH1 y TH2.
Si las proteínas NOTCH se unen a ligandos de proteínas Delta de la superficie de
linfocitos T, se favorece la producción de un patrón de citocinas TH1. Si por el
contrario NOTCH se une a proteínas Jagged, la célula se polariza hacia un perfil TH2.
LINFOCITOS TCD8 CITOTOXICOS
Estos linfocitos reconocen antígenos de células presentadoras de antígenos que son
prácticamente todas las células nucleadas del organismo, con excepción de los
eritrocitos y la célula nerviosa que tiene muy poco CMH tipo I, quizás como un
mecanismo de protección para evitar una destrucción masiva del sistema nervioso
cuando por ejemplo se produce una encefalopatía viral.
El factor de transducción T-bet es importante para activar la producción de Gamma
Interferón que activa junto a la IL-2 la reproducción de este grupo de linfocitos.
La activación de los linfocitos TCD citotóxicos al reconocer antígeno unido al CMH tipo
I, se produce destrucción de la célula presentadora de antígenos, por dos
mecanismos:
a)
Moléculas de secreción: Perforinas y Granzinas.
Las perforinas son glicoproteínas largas parecidas al C9 del complemento,
que al unirse a la membrana celular, se unen unas con otras hasta formar
agujeros, por donde penetran las granzinas, que activan caspasas que son
proteolíticas y rompen proteína intracelular con la posterior destrucción
celular. Las principales caspasas activadas son la 8 y 6.
Al unirse el linfocito T citotóxico con la célula diana (CPA), se activa el
factor de transducción el Eomes que induce la síntesis de los gránulos y la
producción de perforinas y caspasas.
b)
Activación de la Apoptosis:
Estimula la activación de la molécula FAS (CD 95) en la membrana celular
de la célula blanco, por medio de su molécula FAS ligando (FASL).
Al unirse estas dos moléculas se inicia la apoptosis celular con una serie de
procesos metabólicos que activan las caspasas 8 y 6 que rompen proteínas
intracelulares con la consiguiente muerte celular.
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