Células del Sistema Inmunológico
Todas las células que intervienen en la respuesta del Sistema Inmunológico tienen un origen hematopoyético. Las células maduras derivan de células madre hematopoyéticas pluripotentes, PHSC (Pluripotencial Hemopoietic Stem Cell). Estas células tienen la capacidad de autorenovarse. Cuando se dividen dan lugar a otra célula pluripotente y a una célula que originará un precursor linfoide común o a un precursor mieloide común.
Todas las células que intervienen en la respuesta del Sistema Inmunológico tienen un origen hematopoyético. Las células maduras derivan de células madre hematopoyéticas pluripotentes, PHSC (Pluripotencial Hemopoietic Stem Cell). Estas células tienen la capacidad de autorenovarse. Cuando se dividen dan lugar a otra célula pluripotente y a una célula que originará un precursor linfoide común o a un precursor mieloide común.
La observación directa de los linfocitos (microscopio) no permite una fácil diferenciación de las diferentes poblaciones celulares ni aporta información sobre sus propiedades funcionales e inmunológicas.
La aparición de los anticuerpos monoclonales, ha permitido la identificación de numerosas moléculas situadas en la membrana de las células del Sistema Inmunitario y de otras células no directamente implicadas en la respuesta inmunitaria como las células endoteliales, los hematíes o las plaquetas. Estas moléculas se agrupan con la denominación de CD, grupo de diferenciación (cluster of diferentiation) En la tabla II se muestran algunos CD importantes en Inmunología. Se trata, en definitiva, de antígenos situados en la superficie de las células (membrana celular)
Por ejemplo CD4 es una antígeno situado en la superficie de los linfocitos T cooperadores (Th) TCD4.
Por deriva empleamos el termino anti-CD4 o anti-CD8 etc, para designar los anticuerpos monoclonales dirigidos contra la molécula misma (CD) y que han permitido su identificación.
Algunas de estas moléculas son monómeros, como CD3; otras son heterodímeros como CD11/CD18. Estas moléculas constituyen los denominados antígenos de diferenciación.
Los antígenos de diferenciación son pues moléculas que están presentes en la superficie de los leucocitos y otras células, y que aportan información sobre la estirpe celular, su grado de diferenciación, el grado de maduración o de activación.
Los CD han permitido establecer lo que se denomina fenotipo celular. El fenotipo celular permite identificar los diferentes tipos de células del Sistema Inmunológico, diferenciándolas entre ellas y aportando información sobre su actividad inmunológica.
Algunas de las moléculas CD son particulares de ciertas líneas celulares, mientras que otras son compartidas por varias células; algunas moléculas CD se expresan sólo en las células activadas y a muchas de ellas se las reconoce funciones tales como:
- Presentación de antígenos
- Ligando
- Adhesión
- Activación molecular
- Transducción
- Coestimulación
- Reconocimiento
- Diferenciación
- Receptor
- Diferenciación
Tabla 2. Algunos CD importantes CD Tipo de molécula Población celular Función CD1 Glicoproteína a social al a beta-2 microglobulina Timocitos, Linfocitos B, células dendríticas, células de Langerhans Presentación de antígenos lipídicos y glicolípidos a los linfocitos T CD2 Glicoproteína transmembranaria Timocitos, linfocitos T maduros Ligando de LFA-3 (Antígeno funcional) CD3 Molécula compleja constituida por cinco cadenas Linfocitos T Transmisión de la señal del receptor T al interior de la célula
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Células del Sistema Inmunitario
Todas las células de Sistema Inmunitario tienen su origen en la médula ósea.
Las células madre hematopoyéticas dan origen a:
1.- Un progenitor linfoide
2.- Un progenitor mieloide
Células derivadas de un progenitor linfoide
Linfocitos
Bajo el termino de linfocitos se agrupan un buen número de células diferentes, que la microscopía óptica o electrónica no permite distinguir por su morfología. Se pueden diferenciar dos tipos de linfocitos :
1.- Grandes linfocitos con granulaciones. Tiene un tamaño de entre 9-12 μm. Su tamaño es debido a la existencia de un citoplasma grande con granulaciones azurófilas. Representan entre el 5-15% de los linfocitos totales. Bajo esta morfología encontramos los linfocitos NK y los linfocitos T citotóxicos. Se denomina también linfocitos grandes granulares (LGG)
CD4 Glicoproteína Linfocitos T cooperadores (macrófagos, monocitos, células de Langerhans y células dendríticas) Presentación de antígenos restringidos sobre moléculas HLA clase II CD5 Glicoproteína mono catenaria Linfocitos B y linfocitos T Facilita la producción de anticuerpos por las células B CD+ CD8 Glicoproteína transmembranaria Linfocitos T citotóxicos y linfocitos T supresores Reconocimiento de antígenos restringidos por moléculas HLA clase I en la superficie de las células diana CD10 Metaloproteasas de membrana Linfocitos, polimorfonucleares y en células renales y epiteliales Antígeno de diferenciación celular (marcador celular) CD14 Glicoproteína Monocitos, macrófagos, linfocitos B y células dendríticas Correceptor glicoproteico para los complejos de lipopolisacáridos (LPS) CD16 Glicoproteína Neutrófilos, macrófagos, eosinófilos y linfocitos NK Antígeno de diferenciación. Receptor de baja afinidad par alas inmunoglobulinas. Marcador típico de los linfocitos NK CD19 Glicoproteína Linfocitos B Antígeno de diferenciación típico de los linfocitos B CD25 Glicoproteína monocatenaria Linfocitos B, linfocitos T activados, macrófagos Receptor par ala citocina IL-2 CD28 Glicoproteína homodimérica Linfocitos T Molécula coestimulante de segunda señal (CD28-CD80 CD40 Glicoproteína Linfocitos B Molécula de unión a CD40L presente en los linfocitos T CD45 Glicoproteína de membrana con dos isoformas CD45RA y CD45R0 Todos los leucocitos CD45RA en linfocitos T ingenuos y CD45R0 en linfocitos T activados y memoria Actividad sobre tirosinasas de membrana y modulación de la señal intracitoplasmática CD56 Glicoproteína NK Marcador de diferenciación característico de los NK CD80 Glicoproteína Linfocitos B Molécula coestimulante que se une a su ligando CD28
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2.- Pequeños linfocitos. Tiene un diámetro de 7-9 μm, un núcleo que ocupa casi todo el citoplasma y no tienen granulaciones en el citoplasma. Representan más del 85 % de los linfocitos totales. Este grupo, no homogéneo, comprende la mayor parte de los linfocitos T, los linfocitos B, seguramente también las células dendríticas y algunas células madre circulantes.
En el curso de ciertos procesos virales, tales como la mononucleosis infecciosa, la hepatitis viral B o la infección por citomegalovirus, los linfocitos sufren, también, una transformación blástica. En la mononucleosis infecciosa los inmunoblastos T reaccionan contra los linfocitos B infectados por el virus de Epstein-Barr (VEB).
Linfocitos T
Los linfocitos pre-T emigran de la médula ósea al timo para completar su maduración. Por la influencia de las hormonas tímicas, las células T reordenan y activan sus genes responsables de la síntesis de los receptores para el antígeno (TCR) y de las moléculas de diferenciación CD2 (receptor para eritrocitos de carnero), CD3, CD4 y CD8.
Los linfocitos T son células cruciales en la respuesta del Sistema Inmunológico. Estas células son inmunológicamente específicas, poseen memoria inmunológica y participan en numerosos procesos reguladores y efectores.
Todas las células T maduras expresan:
Una molécula especial denominada TCR (T Cell Receptor) que es el receptor a través del cual los linfocitos T entienden los antígenos
La molécula CD3, que es un complejo pentamolecular asociado al TCR y relacionado con la transducción de señales.
La molécula CD2, también denominada LFA-2 (Lymphocyte Funtion Asociate Antigen) es un receptor para eritrocitos de carnero que se une a su ligando natura, la molécula de adhesión LFA-3.
Las moléculas CD2 permiten a las células T formar las llamadas rosetas E o rosetas directas, rosetas espontaneas o no inmunes, lo que permite distinguir a los linfocitos T de las células B, que no forman rosetas espontáneas con los hematíes de carnero.
El fenotipo de los linfocitos T quedaría definido de la siguiente manera: CD2+/CD3+ /TCR.
Algunas células T expresan además la molécula CD4; otras la molécula CD8, y otras ninguna de las dos, aunque siguen siendo TCR+, CD3+. Las células TCD8+ y TCD4+ constituyen la mayoría de las células T del organismo.
Las células T CD8+ representan el 8-44% del total de los linfocitos. Las células CD4 representan el 32-62% del total de los linfocitos.
La mayoría de las células T CD4+ y TCD8+ llevan receptores TCR, con cadenas alfa y beta (células Tαβ) mientras que una minoría, tienen receptores TCR con cadenas gamma y delta (células Tγδ).
Dentro de las células T que son CD4+, existen varias subpoblaciones celulares claramente definidas en función de las citocinas que producen y de su actividad predominante.
Células cooperadoras: Th0, Th1, Th2, Th17
Células reguladoras: Tr1 y Th3
Las células Th1 y Th2 juegan un papel importante en la inmunidad celular y humoral, respectivamente, mientras que las células Th3 y Tr1 ejercen un papel regulador de la respuesta.
Las células Th0 dan origen a las células Th1 y Th2 o derivan de ellas; hay pruebas en ambos sentidos.
Las células Th1 son responsables de la respuesta de tipo celular. Son esenciales para controlar la multiplicación de los patógenos intracelulares. Estimulan a los macrófagos y reclutan leucocitos en el proceso inflamatorio. Estas células que circulan en forma de pre-Th1 se activan cuando contactan con células dendríticas de tipo 1 (DC1). Una vez activados los linfocitos Th1 secretan citocina 12 (IL-12) y presentan antígenos a las células T que expresan TCR. El estímulo paracrino hace que la IL-12 estimule la producción de TNF- (Factor de
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Necrosis Tumoral) e interferón-
Las células Th2 juegan un papel importante en producción de anticuerpos (respuesta humoral). Son células colaboradoras con los linfocitos B; controlan la respuesta inmunitaria mediada por anticuerpos y ejercen un control sobre los patógenos extracelulares. Estas células que circulan en forma de pre-Th2 se activan cuando contactan con células dendríticas de tipo 2 (DC2).
Los Th2 activados secretan:
- IL-4, que propicia la síntesis de IgE
- IL-5, que recluta y activa eosinófilos
- IL-10, que inhibe la producción de IL-12
- IL-13, que propicia la síntesis de IgE
Los linfocitos Th17 son los únicos linfocitos que sintetizan IL-17. Son una población de linfocitos que se diferencian claramente de los linfocitos Th1 y Yh2 Protegen las defensas externa piel, mucosas de los gérmenes patógenos. Reclutan células basura, (neutrófilos) y facilitan el proceso inflamatorio. Estos linfocitos son una subpoblación de los linfocitos TCD4+. Tienen su origen, posiblemente, en células T ingenuas estimuladas por células dendríticas y la citocina 6 (IL-6). La actividad de los Th17 es una espada de doble filo ya que puede potenciar procesos autoinmunes y participan en en los procesos inflamatorios-
Linfocitos citotóxicos
Los linfocitos T citotóxicos son células capaces de matar a otras células, denominadas células diana. Los linfocitos T citotóxicos (CD8+) reconocen antígenos asociados con las moléculas HLA clase I. Los linfocitos T CD8+ se activan por la citocina IL-2 producida por los linfocitos T cooperadores CD4+. Por este procedimiento pueden destruir antígenos virales presentados en la superficie de las células infectadas, restringidos por moléculas HLA clase I, o pueden producir un efecto de rechazo contra los injertos.
Los CD8+ pueden lisar cualquier célula que exprese CMH clase I. Las células T citotóxicas (CTL) son células TCR. Cuando se activan, por el antígeno, inician una expansión clonal seguida de una diferenciación a células T efectoras asesinas y a células memoria. Estas células tienen un papel crucial en el rechazo de órganos trasplantados y en la defensa antitumoral.
Dentro de las células T CD8+ se han encontrado subpoblaciones: las células T CD8+ de tipo 1 y las células T CD8+ de tipo 2.
Las células T CD8+ de tipo 1 tienen actividad citotóxica y se conocen como células Tc. Las células T CD8+ de tipo 2 parecen tener un efecto regulador (supresor) sobre las primeras.
Linfocitos T supresores
Son linfocitos TCD8+, como los citotóxicos. En razón de la ausencia de características de membrana propias comunes algunos investigadores, cuestionan su existencia. Pero el efecto supresor no es cuestionable. Algunas experiencias demuestran que es posible la transferencia de un animal a otro de tolerancia o anergia. Podría tratarse de linfocitos citotóxicos que secretan algún factor supresor o inhibidor que induciría una cierta parálisis o apoptosis (muerte celular programada) hacia otras celular del Sistema Inmunológico.
Las células T supresoras son responsables de la inmunoregulación, y la tolerancia periférica en los procesos autoinmunes.
Existe una sustancia soluble denominada factor de supresión celular, que es sintetizada por los linfocitos T supresores que bloquea las funciones de otras células linfoides. Los linfocitos T supresores producen un factor específico de antígeno que bloquea la acción de los antígenos sobre el Sistema Inmunitario
Linfocitos T reguladores
Estos linfocitos controlan el desarrollo de las células T y B y las interacciones T-T y T-B. Muchas de esta células son CD4+, y reconocen moléculas HLA clase II. Las células T cooperadoras controlan a los linfocitos B, incluyendo su proliferación, diferenciación y el cambio de isotipo de las inmunoglobulinas. Estas células se denomina cooperadores tipo 2 y funcionan produciendo citocinas. Se piensa que la activación de los linfocitos T cooperadores, vía producción de IL-2, es importante para la expansión de las células T citotóxicas y la producción de hipersensibilidad retardada.
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Los linfocitos Treg constituyen entre el 5-10% de los linfocitos TCD4. Expresan en su membrana CD25 (receptor para la IL-2). Poseen un TCR y se activan por moléculas HLA clase II. Una vez activados secretan IL-9 y el factor de transformación beta (TGF-. Estas citocinas tienen un potente efecto inhibidor de los linfocitos TCD4 cooperadores y los TCD8+ citotóxicos.
Tipos de células reguladoras
Existen dos grupos de células Treg:
- Treg naturales (nTreg). Estas células emigran desde el timo y expresan CD4+/CD25+
- Treg adaptativas o inducidas (iTreg). Estas células adquieren CD25 fuera del timo. Se inducen en los procesos inflamatorios y en las inmunodeficiencias y el cáncer.
Dentro de las células iTreg existen dos subtipos celulares:
- Los linfocitos Tr1 (reguladoras), expresan en su membrana, CD25low, pero a baja densidad. Requieren IL-10 y no expresan FoxP3 (FoxP3 es una proteína reguladora). Se encuentran en el intestino y parece que su función está relacionada con la tolerancia a los antígenos aportados por la dieta.
- Los linfocitos Th3 (cooperadores) son predominantes en el intestino, producen TGF- y expresan FoxP3. Estas células controlan lo que se denomina tolerancia oral.
Los linfocitos Th3 inhiben las células TH1 y TH2.
Los linfocitos Th3 están implicados en la protección de la mucosa intestinal frente a los gérmenes saprófitos y los autoantígenos.
Los linfocitos Th3 tienen diferentes requisitos de citocinas para su crecimiento a partir de las células T reguladoras CD25+ CD4+. La supervivencia de las células T reguladoras CD4+ CD25+ es dependiente de la citocina IL-2, mientras que “in vitro”, la diferenciación de las células Th3 se ve facilitada por TGF-β, IL-4 e IL-10.
El TGF-β lo producen las células dendríticas intestinales; esta citocina es considerada como la fuente principal para la inducción de células Th3 en el intestino.
Los Th3 parece, pues, que son un linaje diferente de las células T reguladoras, (CD4+ CD25+) pero no existe un marcador específico para las células Th3 que los diferencie de las Treg.
Puesto que la producción de TGF-β es inducida por el antígeno CTLA-4 (Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4) CD152, que se expresa de forma natural en los linfocitos Treg es posible que la producción de TGF-β por los linfocitos Treg a través de CTLA-4 permita la diferenciación de los linfocitos Treg y los Th3.
Las células T reguladoras expresan un marcador, CD127, que se correlaciona de manera inversa con la expresión de FoxP3. El antígeno CD127 es un glicoproteína de membrana, conocido como el receptor de la IL-7 (IL7R). CD127 se expresa en los linfocitos B y en las células T periféricas. CD127 permite la identificación de células T memoria y efectoras. FoxP3 interactúa con el promotor de CD127 lo que provoca una expresión baja de CD127 en las células Treg. Este hecho facilita la diferenciación entre células Treg y células T convencionales.
Linfocitos NK T
Las células NKT invariantes (NKT inv) son una subpoblación altamente conservada y heterogénea de linfocitos T que presentan características de los linfocitos T de los NK. Poseen un TCR semi-invariante que reconoce lípidos y glicolipidos restringidos por una molécula, CD1d, que expresan los linfocitos B, y específico para un glucoesfingolípido, α-GalCer. También entienden antígenos restringidos por moléculas HLA clase I.
Linfocitos NKT inv secretan una gran variedad de citoquinas (IL-4, IFN-, IL-10, IL-2, TNF- e IL-13 que modulan la activación de las células de la respuesta inmune innata y adquirida; lo que sugiere que las células NKT inv ejercen un papel regulador de la respuesta inmunitaria
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principalmente por mecanismos indirectos. Estos linfocitos maduran en el timo y expresan una cadena de TCR
Hay dos subtipos de células NKT inv:
1.- NKTinv CD4+CD8-
2.- NKTinv CD4- CD8-
Ambos expresan CD45RO+, CD28+ y CD40L, pero difieren en sus funciones cooperadoras. Los NKT inv CD4-, CD8-, inducen la proliferación de los linfocitos B y los NKTinv CD4+CD8-, inducen la proliferación de los linfocitos B y la producción de inmunoglobulinas.
Los linfocitos TNK inv participan en la tolerancia inmunológica, son eficaces contra células tumorales y están implicados en procesos autoinmunes.
Linfocitos B
Los linfocitos B son células linfoides que contiene información genética para la producción de anticuerpos.
Los linfocitos B son capaces de reconocer los epítopos de los antígenos y presentarlos a los linfocitos T cooperadores. Para esto cuentan en la membrana con inmunoglobulinas IgM e IgD y moléculas HLA clase II. En el proceso de presentación del antígeno por parte de los linfocitos B, no se conoce bien la etapa de degradación del antígeno que precede a la restricción y presentación en la membrana celular junto a las moléculas CMH clase II.
Los linfocitos B representan el 5-23% del total de los linfocitos en sangre periférica, siendo el contingente celular más importante de los folículos linfoides de los ganglios y del bazo, denominadas zonas B. El papel principal de los linfocitos B es la síntesis de inmunoglobulinas, vía células plasmáticas.
Tipos de linfocitos B
Dentro de los linfocitos B se han descrito dos subpoblaciones, las células B-1 (CD5+, IgM+) y las células B-2 (CD5-, IgM+). En las células B-2 (las más abundantes y mejor conocidas) se han descrito, además, marcadores de activación que no se encuentran en las células en reposo y marcadores “exclusivos” de las células B de memoria.
Los linfocitos B-1, constituyen el 4-36% de los linfocitos B de la sangre, y los linfocitos B-2, constituyen el resto de las células B circulantes.
Características de los linfocitos B-1:
1.- Expresan en su membrana niveles elevados de moléculas CD5 e IgM (son CD5+/IgM+),
2.- Reconocen autoantígenos, como fosfatidil colina, inmunoglobulinas y ADN y antígenos externos, sin la participación de las células T.
3.- Participan de manera importante en la inmunidad innata al secretar “anticuerpos naturales” IgM sin necesidad de inmunización previa, vía células plasmáticas.
4.- Se encuentran en grandes cantidades en el peritoneo, donde se supone se originan o maduran, en los ganglios linfáticos mesentéricos y en el tejido linfoide asociado a las mucosas del tracto digestivo.
Características de los linfocitos B-2
1.- Exhiben en su superficie moléculas IgM, pero no moléculas CD5 (son CD5-/IgM+).
2.- Reconocen antígenos dependientes de linfocitos T.
3.- Son las células B más abundantes en los órganos linfoides.
4.- Son regulados en su función por citocinas dependientes de linfocitos T
5.- Efectúan con eficiencia el cambio de clase de los anticuerpos con la siguiente secuencia: (IgM IgD, IgMIgG, IgMIgE, IgMIgA).
Fenotipo de los linfocitos B
Además de las moléculas anteriores y otras, como las moléculas CD80 y CD86 CD19 y CD20, los linfocitos B tienen en su membrana celular receptores para C3b, uno de los componentes del sistema del complemento. Gracias a la existencia de este receptor, llamado también CRI (molécula CD35), los linfocitos B pueden formar “rosetas” cuando se incuban con eritrocitos de carnero previamente sensibilizados con anticuerpos, y cantidades sub-hemolizantes de complemento. Los agregados celulares resultantes se describen como rosetas indirectas o rosetas EAC.
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Células plasmáticas (Plasmocitos)
Las células B memoria tienen una vida útil más larga que las células ingenuas; y continúan expresando el mismo anticuerpo de membrana que la célula B ingenua de la que se derivan. El plasmocito no expresa anticuerpos en la membrana; en cambio, produce anticuerpos bajo una forma que pueden ser secretados. Aunque los plasmocitos viven sólo algunos días, secretan durante este período cantidades enormes de anticuerpos. Se sabe que un único plasmocito puede secretar más de 2000 moléculas de anticuerpo por segundo. Los anticuerpos secretados, por las células plasmáticas, son las moléculas efectoras esenciales en la inmunidad humoral.
Linfocitos NK
El término de células NK (natural killer) hace referencia a la capacidad que tienen estas células para realizar funciones citotóxicas, sin necesidad de estímulo antigénico previo. Los linfocitos NK poseen una extraordinaria capacidad citotóxica natural, similar a la de los linfocitos T citotóxicos. Estas células forman parte de la inmunidad natural.
Se originan en la médula, después de varias etapas de diferenciación mal conocidas. Los linfocitos NK derivan, posiblemente, de un precursor linfoide común, o de uno particular; extremo éste no bien aclarado en el momento actual.
En la sangre circulante, las células NK representan el 5-15% de los linfocitos totales. Su aspecto morfológico normal es el de un linfocito grande granular. Las células NK se clasifican entre las denominadas “no T no B”, en razón de la ausencia de TCR y CD3, lo que las diferencia de los linfocitos T y la ausencia de inmunoglobulinas de superficie, que las diferencia de los linfocitos B.
Las células NK muestran varias diferencias con las células T citotóxicas (Tc):
- Son de talla un poco mayor y muestran un citoplasma más granular y más rico en organelos,
- Son capaces de matar células tumorales de manera no específica y no restringida por el complejo principal de histocompatibilidad (HLA),
- Son TCR- y CD3-
- Son CD16+ (o FcyR+) y por esto también pueden matar células sensibilizadas con anticuerpos IgG.
Las células NK expresan CD56 que es una molécula de adhesión neural.
Las células NK expresan, también, CD57 que es una molécula que esta presente en otras muchas células y en algunos linfocitos T y B. Es una proteína asociada a células mieloides.
- Expresan el marcador NK 1.1.
Los linfocitos NK lisan células diana por un mecanismo denominado, citotoxicidad mediada por anticuerpos (ADCC), que no depende de HLA.
Las dianas de los NK son las células tumorales, las células infectadas por virus y aquellas células alteradas o anormales.
Células dendríticas
Las células dendríticas poseen la capacidad de captar antígenos y presentarlos a los linfocitos T. Las células dendríticas pueden movilizarse y transportar el antígeno por la vía linfática aferente hasta el ganglio de drenaje.
El nombre de células dendríticas lo toman por su aspecto, muy parecido al de las células dendríticas del sistema nervioso.
Las células de Langerhans así como los macrófagos, son células que capturan y procesan y presentan los antígenos.
Origen de las células dendríticas
Las células dendríticas tiene su origen en un precursor común mieloide y otro linfoide. Como se produce esta génesis, no esta aclarado en el momento actual. Es posible que las células dendríticas tengan su origen directamente de un precursor común medular o bien que exista un precursor tardío de monocitos que pudiera evolucionar bien hacia célula dendrítica o hacia monocito.
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Tipos de células dendríticas
Las células dendríticas, en función de su localización, se pueden clasificar en varios tipos:
- Células de Langerhans, que se localizan en la piel y las mucosas
- Células dendríticas intersticiales, que se encuentran en la mayoría de los órganos: corazón, pulmones, hígado, riñones y en el tracto gastrointestinal.
- Células dendríticas interdigitantes, presentes en la zona T del tejido linfoide secundario y en la médula del timo.
- Células dendríticas circulantes, se encuentran en el torrente circulatorio y representan el 0,1% de los leucocitos sanguíneos y de las células linfoides. Se las conoce como “células en velo”. Cuando estas células son estimuladas por un antígeno, el TNF-, la IL-1 o la anafilotoxina C5a, se redondean y toman el aspecto de células en velo. Las células en velo, se hacen células dendríticas interdigitantes cuando llegan al ganglio, tomando su aspecto típico, caracterizado por sus ramificaciones múltiples.
- Células dendríticas foliculares que parecen tener un origen y unas funciones diferentes a las dendríticas presentadoras de antígenos. Las células dendríticas foliculares no expresan moléculas HLA clase II, por lo que no presentan antígenos a las células T. Estas células se denominan así por su localización en los folículos linfoides ganglionares y en el bazo. Esta zona es rica en linfocitos B.
Funciones de las células dendríticas
1.- Estimulan la respuesta de los linfocitos T CD4+ y T CD8+ específicos, después de su contacto con el antígeno.
2.- Expresan en su membrana altos niveles de antígenos MHC de clase II (los
coestimuladores de los linfocitos CD4+) o Clase I (los coestimuladores de
los linfocitos CD8+).
3. Pueden presentar antígenos procesados y no procesados, como en el caso
de los superantígenos.
4. Producen citocinas IL-l, IL-6, IL-12 e IL-18, que estimulan la
respuesta proliferativa y productiva de las células T.
5. Poseen moléculas coestimuladoras como las moléculas B7-1 (CD80) y B7-2
CD86), cuyo ligando es la molécula CD28 en las células T.
6. Exhiben moléculas de adhesión como Mac-l, LFA e ICAM
7. Expresan receptores para Fc de IgG (FcR) y para C3bi (C3biR).
8. Expresan la molécula DEC-205, un receptor análogo al receptor para manosa
Células de origen mieloide
Macrófagos
Los macrófagos son células que fagocitan y degradan antígenos. La fagocitosis se ve potenciada por la acción de las opsoninas, inmunoglobulinas y fracciones del complemento, (C3b).
En 1884 Metchnikoff descubrió su capacidad fagocítica, denominándolos macrófagos , (de gran talla), en oposición a los neutrófilos de pequeño tamaño.
Los macrófagos son células presentadoras de antígenos, restringidos por moléculas HLA clase II, a los linfocitos T CD4+.
Los macrófagos activados secretan IL-1, que es un factor de activación celular.
Los macrófagos son células muy eficaces en la presentación de los antígenos. En reposos expresan pocas moléculas HLA clase II. Después de la activación por el IFN-de las moléculas HLA clase II se hace muy importante. Los macrófagos después del contacto con los linfocitos T cooperadores, secretan IL-1, IL-6 y TNF- que activa la respuesta inflamatoria.
Los macrófagos expresan:
- CD14. Es una proteína que actúa como correceptor de los receptores basura (Toll-like receptor) en la detección de polisacáridos bacterianos.
- CD40. Es una proteína que en las células presentadoras de antígeno es necesaria para su activación.
- CD11b. Proteína con actividad de integrina
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- CD64. Es una glicoproteína de membrana que se une al Fc de las inmunoglobulinas con alta afinidad (FcRI)
- CD68. Es un marcador típico de macrófagos
Distribución de los macrófagos por el organismo
Los macrófagos están presentes en todos los tejidos. Tienen su origen en la médula ósea, en un precursor común monoblasto/mieloblasto, y se hacen maduros bajo el nombre de monocitos. Los monocitos permanecen 6-8 horas en la sangre y seguidamente emigran hacia los tejidos, donde toman nombres diferentes y realizan funciones diferentes.
Tipos de macrófagos
- Histiocitos del tejido conjuntivo.
- Células microgliales del tejido nervioso. (la macroglía compuesta de oligodendrocitos y astrocitos no forman parte del sistema reticuloendotelial de Aschoff)
- Osteoblastos. Lisan el hueso y mantienen las cavidades donde se aloja el sistema hematopoyético.
- Macrófagos alveolares del pulmón. Son macrófagos libres en la luz del árbol respiratorio, fagocitan las partículas y remontan hasta la faringe para ser deglutidos.
- Células de Kuppfer del hígado. Estos macrófagos, a los largo de los sinusoides hepáticos, fagocitan las partículas que viven del tubo digestivo. Tiene un receptor para el complemento y son muy activos en la eliminación de hematíes que transportan los inmunocomplejos que han fijado C3b.
- Macrófagos del bazo. Están en los sinusoides de la pulpa blanca, donde fagocitan partículas inertes y presentan los antígenos a los T CD4+ cooperadores. Los macrófagos de los sinusoides de la pulpa roja, se denominan metalófilos.
- Macrófagos peritubulares del riñón. Las células mesangiales del glomérulo, también son fagocitarias, pero no son de origen mesodérmico, y no tiene receptores para el M-CSF. (Factor estimulante de colonias de macrófagos).
- Macrófagos de los ganglios, médula ósea y timo. Estos órganos tienen macrófagos, que no deben confundirse con las células dendríticas, y que se encargan de fagocitar a los linfocitos en muertos por apoptosis.
Antígenos
Los microorganismos, bacterias, virus, parásitos, hongos, contienen numerosas sustancias capaces de inducir una respuesta por parte del Sistema Inmunitario. Estas sustancia se denominan inmunógenos o antígenos
Un antígeno es una sustancia, propia o extraña, soluble, o en pequeñas partículas, que es capaz de inducir una respuesta inmunitaria en un individuo imnunológicamente competente. El antígeno tiene que ser capaz de reaccionar específicamente con los elementos resultantes de la respuesta, anticuerpos y/o linfocitos.
Antigenicidad e inmunogenicidad
Antigenicidad e inmunogenicidad son dos conceptos distintos que a veces se entremezclan. La inmunogenicidad es la capacidad que tiene un antígeno, para inducir una respuesta celular y/o humoral. La antigenicidad es la capacidad que tiene un antígeno para combinarse específicamente con los productos finales de la respuesta, ya sean los anticuerpos o los receptores celulares.
Denominamos inmunógeno a una molécula de antígeno especifica que induce una respuesta y tolerógeno a la molécula de antígeno que induce una tolerancia. Dependiendo de las condiciones de administración, solubilidad, y edad del receptor, un mismo antígeno puede ser inmunógeno o tolerógeno.
Epítopo y determinante antigénico.
Determinante antigénico. El determinante antigénico es el sitio de una molécula antigénica denominado epítopo que interactúa con la zona variable de un anticuerpo denominada parátopo.
Epítopo. El epítopo es una estructura precisa de un antígeno que se pone en contacto con el anticuerpo o con los receptores celulares. El epítopo representa la zona del antígeno
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responsable del poder antigénico de la molécula. Es la forma más simple de una molécula compleja de un antígeno que es capaz de reaccionar con una anticuerpo o con el receptor de un linfocito.
La mayor parte de los epítopos de las proteínas son configuracionales, o discontinuos y están formados por la yuxtaposición en el espacio de aminoácidos que se encuentran a distancia en la cadena polipeptídica. En este caso el anticuerpo no se puede unir al antígeno si la proteína, antigénica, es desnaturalizada por el calor.
Las macromoléculas son mosaicos de epítopos diferentes. Técnicamente epítopo y determinante antigénico son la misma cosa.
El Sistema Inmunológico de un organismo únicamente reconoce epítopos. Este reconocimiento lo realizan los linfocitos T y B. Cuando se producen modificaciones en la estructura primaria de una molécula, esta se reorganizará, y formará un epítopo nuevo, que será reconocido como tal.
Los linfocitos B reconocen epítopos tales como proteínas desnaturalizadas, lípidos, hidratos de carbono y ácidos nucleicos. Por el contrario los linfocitos T solamente reconocen epítopos restringidos por las moléculas HLA clase I en el caso de los linfocitos T citotóxicos y restringidos por las moléculas HLA clase II los linfocitos CD4 cooperadores.
Tipos de antígenos
Clasificación de los antígenos .
Los antígenos se pueden clasificar en :
1.- Según la naturaleza del receptor
a) Heteroantígenos/xenoantígenos
b) Aloantígenos
c)Autoantígenos
d) Idiotipo
2.- Según la respuesta
Timodependientes
Timoindependientes
3.- Según su repartición en la naturaleza
a) Antígenos públicos ubiquitarios
b) Restringidos
c) Naturales
4.- Según su naturaleza química
a) Proteínas
b) Glúcidos
c) Lípidos
d) Ácidos nucleicos
e) Péptidos sintéticos
f) Antígeno artificiales
g) Superantígenos
Heteroantígeno/xenoantígenos
Son antígenos que provienen de otra especie y son estructuralmente muy diferentes a los del animal que se inmuniza. La inmunización será más o menos fuerte en función de la lejanía filogénica entre donante y receptor.
Se utiliza el termino isotopía para indicar un carácter común a todos los individuos de una especie que corresponden a un xenoantígeno para otras especies.
Una molécula HLA humana inyectada a un ratón se comporta como un xenoantígeno.
Aloantígenos
Los aloantígenos están presentes en individuos de la misma especie. Poseen un carácter antigénico característico y no están presentes en los otros individuos. Los aloantígenos expresan una diversidad dentro de la especie.
El estudio de los alotipos humanos demuestra que basta la sustitución de un aminoácido, para que la molécula pase a ser antigénica.
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Autoantígenos
Algunos antígenos pueden ser reconocidos por el Sistema Inmunológico del organismo en el que se encuentran, son los denominados autoantígenos, reconocidos por los autoanticuerpos y por los linfocitos T o B autorreactivos.
Estos autoantígenos son moléculas relativamente conservadas entre especies animales, e invariables en le seno de la especie. Los autoanticuerpos pueden ser detectados por fijación a células o tejidos animales.
Idiotipo
El idiotipo es un carácter propio del TCR de los linfocitos T o de los anticuerpos aparecidos después de una inmunización frente a un antígeno dado.
Las regiones hipervariables de los receptores de los linfocitos T y B, que determinan su especificidad frente a los antígenos, son propios de cada clon celular T o B.
Estas zonas llevan sus propios epítopos antigénicos denominados idiotopos, lo mismo que las inmunoglobulinas.
Según la respuesta
Antígenos timodependientes
La mayoría de los antígenos, sobre todo los de naturaleza proteica, son timo- dependientes; es decir, requieren de la participación de los linfocitos T cooperadores (Th) para inducir una buena producción de anticuerpos. Los antígenos timo-dependientes son, al mismo tiempo, macrófago-dependientes, ya que su inmunogenicidad también depende de su procesamiento por estas células o por otras células presentadoras de antígeno.
La respuesta de anticuerpos contra antígenos proteicos se caracteriza por la aparición de lo que se denomina memoria inmunológica.
Antígenos timoindependientes
Hay, por el contrario, un grupo de antígenos relativamente simples que sin la participación de células presentadoras de antígeno, ni de linfocitos T, son capaces de inducir la producción de anticuerpos; estos antígenos estimulan directamente a los linfocitos B y los inducen a producir anticuerpos.
Se trata de moléculas con unidades estructurales de repetición, usualmente polímeros lineales o poco ramificados, tanto naturales como sintéticos, con determinantes en los que el metabolismo de degradación es muy lento.
Existen dos tipos de antígenos timoindependientes:
1.- Antígenos timo-independientes de tipo 1.
Son activadores policlonales de células B, que inducen la diferenciación de células B en plasmocitos y las producción de anticuerpos de diferentes especificidades. Un ejemplo típico son las endotoxinas y los lipopolisacáridos bacterianos (LPS)
2.- Antígenos timo-independientes de tipo 2.
Son antígenos con epítopos repetitivos. La producción de anticuerpos contra estos antígenos aparece tardíamente a lo largo de la ontogénesis, a los dos o tres años, de vida, en la especie humana; un ejemplo son los anticuerpos contra polisacáridos de Haemophilus influenzae y Neisseria meningitidis. La producción de los anticuerpos está inducida por dosis débiles de antígeno. Si las dosis de antígeno son elevadas se produce lo que se denomina “parálisis inmunitaria”.
Según su repartición en la naturaleza
Antígenos públicos. Ubicuitarios
Los antígenos públicos están muy difundidos en la naturaleza. En el caso de los antígenos de los grupos sanguíneos ABO. Su presencia en las bacterias intestinales saprofitas conduce a un inmunización de por vida a toda persona desprovista de antígenos. Los antígenos HLA Bw4 y Bw6 son, también, antígenos públicos
Antígenos restringidos
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Algunos antígenos están limitados a una sola especie o a un solo tipo celular. Es el caso de los antígenos Rh. Los anticuerpos únicamente aparecen al contacto con hematíes de un sujeto de grupo diferente, después de una transfusión o de la transferencia de hematíes durante el embarazo.
Antígenos naturales
Las personas normales, en ausencia de inmunización, presentan en el suero anticuerpos, denominados naturales o polireactivos, capaces de unirse a diferentes antígenos, e incluso a autoantígenos, o a otros anticuerpos incluidos los TCR celulares (anticuerpos contra-idiotipo). Estos anticuerpos no deben confundirse con los anticuerpos que aparecen en el transcurso de una proceso infeccioso.
Según su naturaleza química
Proteínas
Las proteínas son moléculas muy antigénicas, debido a su polimorfismo, diversidad y a las diferencias que existen entre las moléculas de las diferentes especies o individuos e incluso, entre las estructuras dentro de un mismo individuo.
Las proteínas con un peso molécula superior a 4000 son excelentes antígenos. La vasopresina, péptido de 9 aminoácidos y peso molecular 1000, es el antígeno más pequeño conocido. La complejidad de las proteínas implica una gran variedad de determinantes antigénicos.
Glúcidos
Los polisacáridos son estructuras moleculares altamente diversificadas y, en consecuencia, fuertemente antigénicas. Numerosos polisacáridos de origen bacteriano o vegetal son polímeros lineales o ramificados de una misma subunidad a lo largo de toda la cadena. Como ejemplo podemos citar las levanas bacterianas (polifructosas), galactanos (poligalactosa) y dextranos (poliglucosas). Desde el punto de vista antigénico están formados por un solo epítopo repetitivo o por un numero pequeño de epítopos.
Los polisacáridos son buenos antígenos, lo mismo que la parte glucídica de las proteínas. En el caso de los grupos sanguíneos, la especificidad depende de diferentes azúcares y los antígenos clásicos de numerosos microorganismos, son polisacáridos de estructura hidrófila diversificada y, en consecuencia, fuertemente antigénicos.
Lípidos
Los lípidos son moléculas muy comunes en diferentes especies y no son muy antigénicos “per se”. Los glucolípidos son antigénicos por su parte glucídica.
Los lípidos están constituídos por una cadena monomorfa, y no son antigénicos.
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, son inmunógenos muy débiles, pero pueden ser reconocidos por autoanticuerpos. La inyección intramuscular de ADN puede inducir en algunos caso anticuerpos contra la proteína codificada por la secuencia de ADN, empleada como antígeno.
Resulta muy difícil obtener anticuerpos contra los ácidos nucleicos. Paradójicamente, en ciertas enfermedades autoinmunes, como en el lupus eritematoso agudo diseminado, aparecen anticuerpos contra DNA. Recientemente se ha descubierto que los linfocitos T CD3+, CD4+,CD8- (linfocitos cooperadores) reconocen nucleótidos presentados por la molécula CD1, que tiene un estructura comparable a las moléculas del CMH clase I.
Péptidos sintéticos
Algunas moléculas sintéticas se revelan como buenos antígenos si tienen una talla apropiada o están unidas a proteínas portadoras. Actualmente, la síntesis de péptidos se hace utilizando una matriz o soporte sólido sobre el cual se fija el primer aminoácido a través de su grupo carboxilo.
Antígeno artificiales
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Son el resultado de modificaciones químicas realizadas sobre antígenos naturales por inserción de diversos grupos químicos o por tratamiento con enzimas, ácidos, álcalis o aldehídos y también por calentamiento y congelación y descongelación.
Superantígenos
Existe un grupo de antígenos que estimulan, de manera promiscua, a las células T y las inducen a liberar grandes cantidades de citocinas promotoras de la inflamación, con consecuencias graves para el individuo. Estos antígenos se conocen como superantígenos. Dentro de ellos están las enterotoxinas producidas por algunas especies de estafilococos y estreptococos.
Estas moléculas se unen al exterior del CMH II y a una secuencia peptídica de algunas moléculas afines al TCR en particular Vb. Estas moléculas aunque sin ser reconocidas de forma especifica, reaccionan frente a ciertos clones celulares T, que llevan una estructura común sobre la cadena β del TCR.
Estos superantígenos activan un gran numero de clones T, independientemente del péptido reconocido por el TCR del linfocito, en asociación con la molécula HLA clase II de la célula presentadora.
Los superantígenos no tiene ningún papel en el mecanismo defensivo del Sistema Inmunológico contra gérmenes patógenos, pero pueden inducir reacciones inmunopatológicas.
El concepto de superantígeno puede ser aplicado a las moléculas de origen bacteriano susceptibles de unirse a inmunoglobulinas de membrana y activar los linfocitos B de diferentes especificidades. Los superantígenos puede tener un gran importancia en la inducción de enfermedades autoinmunes.
HAPTENOS
Existe un grupo de substancias, de muy bajo peso molecular, (<1000 daltons), que no son componentes naturales del organismo y que cuando se inoculan en animales inmunocompetentes, son incapaces por sí solas de inducir respuestas inmunitarias. Estas substancias se conocen como haptenos.
Cuando los haptenos se unen covalentemente a proteínas o a otros transportadores moleculares, se producen los antígenos conjugados en los que los haptenos insertados constituyen nuevos determinantes antigénicos de la molécula portadora.
Lo que denominamos “portador” es la parte del antígeno que es capaz de unirse a un hapteno y hacerlo inmunogénico.
El conjugado resultante es inmunogénico, así que, entre los anticuerpos producidos contra el conjugado, hay anticuerpos dirigidos contra el hapteno y anticuerpos contra los determinantes antigénicos propios del transportador.
ADYUVANTES
Un adyuvante es una sustancia o mezcla de sustancias, que aumentan la inmunogenicidad de los antígenos, produciendo una reacción inflamatoria que enlentece la eliminación de los antígenos, favoreciendo su captura y su presentación a los linfocitos.
Los adyuvantes no son más que vehículos que, cuando se mezclan con los antígenos inoculados, mejoran su inmunogenicidad. Aunque hay varios tipos de adyuvantes, el más utilizado en animales de experimentación es el adyuvante de Freund y de éste hay dos variedades: el adyuvante incompleto, IFA (Incomplete Freund Adjuvant) y el adyuvante completo, CFA (Complete Freund Adjuvant).
El adyuvante incompleto de Freund consiste en una mezcla de un detergente y un aceite mineral, generalmente arlacel y drakeol, respectivamente; el adyuvante completo contiene además 1 mg/mL de una micobacteria muerta (Mycobacterium bovis, BCG u otra).
Las vías de inoculación más comunes de las emulsiones de antígeno y adyuvante son la intradérmica, la subcutánea y la intramuscular, aunque también se usa la vía intraperitoneal. La inoculación intravenosa no se usa, ya que existe el riesgo de causar obstrucción (trombosis) de los vasos sanguíneos.
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Acción de los adyuvantes:
1.- Permiten la conversión de un antígeno soluble en un antígeno en partículas.
2.- Las partículas o micelas de la emulsión permiten concentrar la cantidad de antígeno administrado.
3. El antígeno permanece retenido más tiempo en el sitio de inoculación,
prolongando así el tiempo de estimulación.
4. Los antígenos en forma de partículas, cuando son inoculados junto a un adyuvante, su captura se ve facilitada por las células fagocíticas procesadoras y presentadoras de antígeno.
5. Además, la micobacteria presente en el adyuvante completo de Freund estimula la respuesta inmune celular, la producción de citocinas, la atracción, acumulación y activación de macrófagos, el procesamiento de antígenos y la producción de anticuerpos por parte de los linfocitos B.
Mitógenos
Un mitógeno es una sustancia que bajo ciertas condiciones puede inducir en una célula, de manera no especifica, su entrada en mitosis y su transformación en un blasto. Algunos tipos de lectinas, pertenecen a este grupo de sustancias y pueden actuar como mitógenos.
Las lectinas son glicoproteínas sin actividad enzimática y no son producidas por el Sistema Inmunológico.
Las lectinas en contacto con los linfocitos inducen, de manera no especifica, una blastogénesis.
La transformación blástica (blastogénesis) produce en los linfocitos T y B cambios metabólicos y morfológicos. La célula pasa de fase G0 a fase G1, en su ciclo celular, llegando a aumentar hasta diez veces su tamaño. El citoplasma se hace rico en gránulos basófilos, y el núcleo aumenta de tamaño por el acúmulo de proteínas. Las células así transformadas se denominan blastos o inmunoblastos.
Tipos de lectinas:
Fitohemaglutinina (PHA), producida por Phaseolus vulgaris. Estimula a los linfocitos T
Concanavalina A (ConA), producida por Concanavalina ensiformes. Estimula a los linfocitos T
Pokeweed (PWM), producida por Phytolacca americana. Estimula a los linfocitos T
Mitógenos de origen bacteriano
- Lipopolisacarido (LPS). Estimula a los linfocitos B
El Sistema HLA
El Sistema HLA (Human Leucocyte Antigens), es un conjunto de genes situados en el brazo corto del cromosoma 6 humano lo que representa cuatro millones de pares de bases (pb). Estos genes llevan información para los antígenos de histocompatibilidad (antígenos HLA). Estos antígenos son de dos tipos: antígenos HLA clase I y antígenos HLA clase II. Los antígenos juegan un papel importantísimo en la interacción de las células del Sistema Inmunitario. Los antígenos HLA clase II participan en la presentación de las moléculas antigénicas a los linfocitos TCD4 cooperadores por parte de los macrófagos y las células dendríticas. Por otro lado los antígenos HLA clase I participan en la citotoxicidad media por linfocitos TCD8 citotóxicos. Estas células reconocen antígenos restringidos por las moléculas HLA clase I y matan a estas células. Por este procedimiento el organismo eliminan células infectadas por virus.
Los genes HLA son muy polimórficos e incluyen una tercera categoría de genes que codifican para las moléculas HLA clase III.
En el ser humano estos genes se agrupan en el Sistema HLA, en el ratón el sistema es el H2, en el perro en el Sistema DLA. En cobayo GPLA y en la rata RT1.
Los trabajos de P. Gorer y G. Snell en 1936 utilizando líneas congénicas de ratones obtenidos por cruce, posibilitaron la localización de un conjunto de genes que estaban implicados en el rechazo de los tejidos. A este conjunto de genes se les denominó complejo H-2.
En 1972 B. Benaceraff mostró la existencia de los genes que afectan la eficacia de la respuesta inmune. A este conjunto genes se les denominó Ir (genes de respuesta inmune) En los seres humanos Dausset, en 1958, trabajando con leucocitos y sueros de personas
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politransfundidas realizó lo que denomino leucoaglutinación e identificó los grupos de leucocitos humanos, el Sistema HLA. El primer antígeno HLA se denominó HLA-A2.
En 1974 R. Zinkernagel y P. Doherty demostraron que el reconocimiento de antígenos por las células T dependía de las moléculas HLA.
Estructura del Sistema HLA
El complejo HLA tiene tres clases de genes denominados genes HLA clase I, genes HLA clase II y genes HLA clase III, que se caracterizan por la función y la expresión de sus productos. Esos genes contienen información para codificar los denominados antígenos HLA, moléculas HLA clase I, moléculas HLA clase II y moléculas HLA clase III.
Las moléculas HLA clase I y HLA clase II están implicadas en la presentación de los antígenos. Las moléculas HLA clase I están codificadas por tres loci, HLA-A, HLA-B y HLA-C (clase Ia). Además, hay otros tres loci, HLA-E, HLA-F y HLA-G llamados no convencionales (clase Ib) y que codifica moléculas de funciones particulares. Existen dos genes próximos a los genes HLA clase I, denominados MICA y MICB. Estos genes codifican la estructura de moléculas próximas a los HLA clase I pero no tiene la misma función.
Las moléculas HLA clase II están codificadas por tres locus principales, DP, DQ y DR. Cada uno de estos locus tiene dos gens que codifican para cada una de las cadenas de las moléculas HLA clase II.
Al lado de estos genes principales se sitúan genes que codifican para moléculas indirectamente implicadas en la presentación de los antígenos (LMP2, LMP7, TAP)
Los genes de clase III, se encuentran situados entre los genes HLA clase I y los gens HLA clase II. Estos genes codifican para proteínas implicadas en la función inmunitaria. Los productos de esto genes son los factores C2 y C4 del complemento, el factor B de la vía alterna del complemento, la P-450 citocromo 21-hidroxilassa, el factor de necrosis tumoral y la linfotoxina, pertenecientes a la familia de las proteínas de choque térmico)
Propiedades genéticas del Sistema HLA Se pueden distinguir cuatro propiedades genéticas básicas del MHC: - Poligenismo: Hay varios genes que codifican moléculas HLA clase I y moléculas HLA clase II. Esta estructura genética incluye: - Tres genes llamados clásicos para la clase I, los genes HLA-A, HLA-B y HLA-C
- Tres genes no clásicos HLA-E, HLA-F y HLA-G - Seis genes de la clase HLA-DPA, HLA -DPB, HLA-DQA, HLA-DQB, HLA -DRA y HLA-DRB; - La transmisión de haplotipos: estos genes están particularmente vinculados, se segregan en bloquear durante la meiosis. Recibimos un grupo de genes de nuestro padre y un grupo de los genes de nuestra madre. Llamamos a cada grupo de genes, un haplotipo. - Polimorfismo: hay muchas variantes (alelos) de cada gen para cada locus en la población humana. - Codominancia: para cada locus el gen de origen paterno y el gen de origen materno se expresan en la misma célula. Las proteínas codificadas por cada haplotipo se coexpresan en la célula.
La frecuencia con la que se expresa un alelo dado varía entre poblaciones, pero en general, dado el alto polimorfismo y poligenismo no hay dos personas que tengan exactamente los mismos haplotipos, excepto en el caso de gemelos idénticos. Esta característica es el origen de la incompatibilidad entre el donante y el receptor en el trasplante de un órgano.
Nomenclatura de los antígenos y de los genes HLA La caracterización de las moléculas HLA expresadas por un individuo se realizo inicialmente identificando antígenos situados en la superficie de las células. Se trata de un tipaje serológico en el que se hace reaccionar un grupo versátil de sueros (obtenidos en mujeres multigestas) contra los grupos HLA conocidos (especialmente contra el locus A y B) de las células de un determinado individuo.
Los perfiles de reactividad permiten deducir de los antígenos HLA expresados en la superficie de los linfocitos. Inicialmente los antígenos fueron identificados con la nomenclatura HLA (Iocus) y el número de la molécula; ejemplo: como HLA-A2 (antígeno HLA locus A2) El conocimiento del genoma humano han definido genéticamente muchos alelos para los que no existen anticuerpos específicos y por lo tanto imposible de identificar serológicamente.
Un segundo método utilizando la técnica de tipaje genómico PCR (reacción en cadena de la polimerasa) con cebadores específicos para cada alelo, ha permitido un tipaje HLA más preciso. Ejemplo HLA-B*0501, se trata de un antígeno identificado del locus B número 5 alelo 01.
Esta nomenclatura es más informativa y se armoniza con los datos obtenidos por serología. Para un alelo identificado genéticamente, se utiliza el nombre del locus seguido por un asterisco seguido del número de grupo de alelo (reconocido serológicamente) al que el alelo pertenece, seguido por el número de alelo.
En el caso del locus HLA-C se añade una w, que significa worshop (taller) que es grupo trabajo que se reúne periódicamente para armonizar la nomenclatura global HLA: ejemplo HLACw2.
En la actualidad las posibilidades del tipaje molecular aportan una gran información que esta permitiendo el trasplante de medula entre personas no emparentadas.
Ejemplo: HLA-A*02:101:01:02N
A es el gen
02 es el alelo del grupo
101 es la proteína HLA específica
01 es la región codificante
02 es la región no codificante
Haplotipos herencia y recombinación
Hemos visto que los genes HLA se transmiten en bloque a la descendencia.
Así, en el seno de una familia hay una posibilidad entre cuatro de que dos hermanos tengan el mismo HLA y por lo tanto que sean histocompatibles. Sin embargo, no son raros los casos ( 0,5 % ) de cruce entre los haplotipos paternos durante la meiosis dando lugar a nuevas combinaciones en los hijos.
Puede ocurrir que se transmitan genes maternos y paternos recombinados. Esta posibilidad se denomina desequilibrio de unión, que produciría una asociación de alelos de distintos loci, de tal manera que las combinaciones alélicas no se presentan con la frecuencia esperada de acuerdo con un cálculo de probabilidades.
Moléculas HLA
Moléculas MHC son glicoproteínas de membrana que pertenecen la superfamilia de las inmunoglobulinas. Estas moléculas poseen un dominio citoplásmico corto, un dominio transmembrana y un gran segmento extracelular. A pesar de poligenismo y del polimorfismo del Sistema HLA y la estructura tridimensional de las moléculas del Sistema HLA muestra un alto grado de homogeneidad. Estas moléculas han sido identificas con precisión utilizando cristalografía de rayos X. La primera molécula HLA humana bien conocida en su estructura es la HLA-A2. Los estudios cristalográficos mostraron que estas moléculas siempre se asociaron a un péptido corto que reside en una cavidad llama el bolsillo del péptido.
Moléculas HLA de clase I
Las moléculas HLA clase I, son proteínas monoméricas. Están constituidas por una cadena pesada única siempre asociada de manera no covalentemente, a una pequeña proteína, la -2-microglobulina. Las cadenas pesadas de MHC están codificadas por alelos del locus A, los alelos del B locus y los alelos del locus C. Las cadenas pesadas HLA son proteínas membrana de alrededor de 370 aminoácidos (45 kDa), que incluye tres dominios de inmunoglobulina llamada 1, 2 y 3. Estas proteínas están glicosiladas en el dominio 2. Los dominios 1, 2 constituyen el bolsillo que es la cavidad en la que se une el péptido antígeno. El péptido suele ser corto y entra completamente en el bolsillo.
- La -2-microglobulina es una pequeña proteína soluble de 99 aminoácidos (15 kDa), que se encuentra en el plasma, que no es codificada por el complejo HLA. El gen para esta proteína se encuentra en el cromosoma 15.
Moléculas MHC de clase II
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Las moléculas HLA clase II son proteínas diméricas heterogéneas. Constan de dos cadenas poli peptídicas diferentes denominadas y codificadas por dos genes separados dentro del HLA (por ejemplo, HLA-DRA y HLA-DRB). La cadena es una glicoproteína de 33 kDa. Consta de dos dominios 1 y 2 extracelulares. La cadena es una glicoproteína de 28 kDa compuesta por dos dominios extracelulares de inmunoglobulina, 1 y 2. Los dominios 1 y 1 son las zonas que se encuentran en la estructura cuaternaria de la proteína, y constituyen bolsillo para el péptido Este péptido es largo y se extiende más allá de los extremos del bolsillo.
Para un determinado locus (por ejemplo, DP) las dos cadenas y se asocia al mismo haplotipo (por ejemplo, DPA materna y DPB materna) o se asocian de manera diferente (por ejemplo, haplotipos DPA materno PBB paterno en este caso hablamos moléculas hibridas.
Expresión celular de las moléculas HLA Las moléculas HLA están presentes en todas las células del organismo a excepción de algunos tipos de células, hematies, la mayoría de las neuronas o en ciertos tejidos (córnea, glándulas salivales, los acinus pancreáticos). Las moléculas HLA presentan los antígenos a las células T y sirven con las moléculas HLA no clásicas HLA-E, HLA-F y HLA –G como marcadores de lo propio a las células NK.
Las moléculas HLA clase II son, por regla general, expresadas por leucocitos y particularmente por las células presentadoras del antígeno (CPA), células dendríticas, monocitos /macrófagos y células B. Estas moléculas son precisamente las que permiten la presentación del antígeno. Otras células expresan estas moléculas cuando se activan (linfocitos T, células endoteliales). La expresión de moléculas HLA clase II se incrementa en gran medida por la acción del interferón IFN .
Cada célula nucleada expresa alelos HLA-A, HLA-B y HLA-C del padre y de la madre son, pues, seis moléculas diferentes. Cada célula presentadora de antígeno expresa alelos HLA-DP, HLA-DQ y HLA-DR del padre y de la madre es decir seis moléculas diferentes HLA clase II y otras seis molécula hibridas.
Las principales características de las moléculas HLA aparecen el la tabla 3
Tabla 3 Características de las moléculas HLA