Maduración de las células B
La maduración de las células B comienza en la etapa embrionaria y se prolonga a lo largo de toda la vida. Antes del nacimiento, el saco vitelino, el hígado fetal y la médula fetal son los lugares donde se produce la maduración de las células B. Después del nacimiento, el desarrollo de las células B maduras se efectúa en la médula ósea.
Los linfocitos B maduran en varias etapas de diferenciación a partir de un progenitor linfoide común interaccionado con las células estromales de la médula.
El desarrollo de las células B comienza cuando las células linfoides se diferencian en la primera célula que posee las características de las células B, lo que se denomina célula progenitora B (célula pro-B), que expresa una tirosina fosfatasa transmembranaria denominada CD45R.
Las células pro-B proliferan en el seno de la médula ósea, llenando los espacios extravasculares entre los grandes sinusoides de la diáfisis de los huesos. La proliferación y la diferenciación de las células pro-B en precursores de células B (células pre-B) necesita un microambiente proporcionado por las células estromales de la médula ósea.
Cuando las células pro-B son extraídas de la médula ósea y posteriormente cultivadas in vitro, no evolucionan hasta células maduras, a menos que estén presentes las células estromales de la médula. Las células estromales juegan un papel importante:
1.- Entran en contacto con las células pro-B y las células pre-B
2.- Secretan citocinas, IL-7, que favorecen el proceso de desarrollo de las células B.
En un primer estadio de desarrollo, las células pro-B, tienen necesidad de un contacto con las células estromales de la médula ósea. Esta interacción está mediada por moléculas de adhesión celular, como VLA-4, que se expresa en la superficie de las células pro-B, y su ligando VCAM-1, que se expresa en la superficie de las células estromales.
Una vez que se ha producido el contacto entre VLA-4 y VCAM-1, un receptor de la membrana de las células pro-B, denominado c-Kit, entra en contacto con un receptor denominado factor de crecimiento de las células fuente (SFC), situado en la superficie de las células estromales. Esta interacción activa, c-Kit, que es una tirosina cinasa, es lo que provoca que la célula pro-B comience a desarrollarse hacia célula pre-B. Esta actividad del linfocito se completa con la unión de FTL-3 de la membrana del linfocito a su ligando FTL3L, situado de las células del estroma de la médula.
Estas señales inicial el proceso de crecimiento y diferenciación del linfocito. Seguidamente comienza a expresar un receptor para IL-7. Esta citoquina (IL-7) secretada por las células estromales comienza a activar el proceso de maduración.
Las células del estroma de la médula secretan una espesas matriz extracelular que contiene IL-7; citocina fundamental para el desarrollo del linfocito B. Las células progenitoras, que poseen un receptor CXCR4, son atraídas por la quimiocina CXCL12 secretada por las células del estroma de la médula.
Maduración del receptor de los linfocitos B
Cuando los progenitores inician la vía de la maduración hacia linfocito, B se comienza a sintetizar el receptor de los linfocitos B para el antígeno (BCR) en varias etapas:
1.- Reordenamiento de los genes que codifican la cadena pesada del BCR. En este momento el linfocito B esta en fase de linfocito pro-B (anteriormente descrita).
2.- Expresión de la cadena pesada con una cadena ligera de sustitución para formar un pre-BCR. En este momento el linfocito B esta en fase pre-B.
3.- Reagrupamiento de los genes que codifican para la cadena ligera del BCR. En estos momentos el linfocito esta en estado de linfocito B inmaduro.
Hasta este momento todo el proceso de maduración del linfocitos B es independiente del
Generación, diferenciación y activación de los linfocitos B 8
Inmunología 2012-2013 2
antígeno, dado que el linfocitos no se ha puesto todavía en contacto con el antígeno.
Receptor de las células pre-B
Durante el desarrollo de las células B se produce una situación parecida a la que ocurre en las células T. En las células pre-B, la cadena membranaria μ está asociada a un complejo no habitual de cadena ligera denominado cadena ligera de sustitución.
Este complejo está compuesto por dos proteínas, una codificada por una secuencia de tipo V, denominada Vpre-B, y la otra codificada por una secuencia de tipo C, denominada 5, que se asocian de manera no covalente para dar una estructura de tipo cadena ligera.
La cadena ligera de sustitución aparecerá en las células pre-B en forma de complejo, formado por la cadena pesada de membrana μ y la cadena ligera de sustitución asociada al heterodínero Iga/Igb, para constituir el receptor de las células B (BCR). Solamente las células pre-B capaces de expresar cadenas pesadas de membrana μ, en asociación con las cadenas ligeras de sustitución, son susceptibles de progresar hacia la maduración.
En esta etapa de la maduración del linfocito B se generan un gran número de linfocitos B cada uno de ellos expresa un BCR distinto. Se genera lo que se denomina repertorio inespecífico de los linfocitos B.
En este momento comienza la selección funcional de los linfocitos. La manera de generar linfocitos B se realiza por mecanismos de recombinación génica que se suele realizar al azar. Esto genera un repertorio inmenso de receptores BCR. Este hecho produce la síntesis de muchas moléculas que no son funcionales y la aparición de linfocitos que llevan receptores que son fuertemente reactivos contra antígenos propios.
En este momento es necesario realizar una selección para eliminar los linfocitos autorreactivos.
En el proceso de maduración del BCR, la cadena pesada se sintetiza la primera para unirse a una cadena ligera de sustitución para formar un pre-BCR. La cadena ligera se modificará y tendrá que ser capaz de unirse a una cadena pesada para formar una mIgM, para finalmente constituir el BCR del linfocitos B.
Antes de que el linfocito llegue a su etapa de maduración, el linfocitos se pone en contacto a través de su BCR con antígenos de las células estromales de la médula ósea. Si el linfocito es capaz de reconocer antígenos propios es un linfocitos B autorreactivo lo que provocara una señal de apoptosis y el linfocito será eliminado. Es lo que se denomina selección negativa de los linfocitos B. Este fenómeno conlleva la perdida del 99% de los linfocitos que están en curso de maduración. Este es un proceso muy costoso para el organismo pero asegura una inmunidad particularmente eficaz cuales la generada durante la respuesta humoral (producción de anticuerpos).
En este momento, pues, quedaran solamente linfocitos B incapaces de reconocer antígenos propios. Estos reactivos, así seleccionados son linfocitos maduros que salen de la médula ósea por el torrente circulatoria hacia los espacios situados en el bazo y los ganglios linfáticos principalmente.
Recientemente se ha descrito que durante este proceso, algunos linfocitos reorganizan sus cadenas ligeras y pueden cambiar la parte variable del a misma sustituyéndola por otra diferente, lo que implica un cambio en la especificidad. Este fenómeno se denomina edición del BCR. Eso ocurre principalmente con los linfocitos autorreactivos lo que les da opción de escapar a la apoptosis. Este fenómeno esta relacionado con la autotolerancia frente a lo propio.
La maduración del linfocito conduce a una regulación negativa de la expresión de las moléculas de adhesión sobre la célula pre-B, de manera que las células pre-B; pueden desengancharse de las células estromales. Llegados a este punto, las células pre-B no tiene necesidad de contactar con las células estromales, pero tienen necesidad de IL-7 para su crecimiento y maduración.
En el ser humano y en los vertebrados es la médula ósea la que produce las células B. Este proceso comprende una secuencia ordenada de reagrupamiento de los genes de las inmunoglobulinas, que evolucionan en ausencia del antígeno. Es lo que se denomina fase de desarrollo de las células B en ausencia del antígeno.
Estos linfocitos entran en una etapa funcional y proseguirán su maduración (proliferación).
El receptor de los linfocitos B (BCR)
El receptor de los linfocitos B es un complejo molecular de proteínas transmembranarias constituido por un heterodímero unido por puentes disulfuro denominado Iga/Igb.
Este heterodímero se asocia a moléculas de inmunoglobulinas de membrana para formar el BCR. El residuo intracitoplasmático de la cadena Iga tiene una longitud de 61 aminoácidos y el de la cadena Igb, 48 aminoácidos. Estos dos residuos tienen una longitud suficiente como para interaccionar con moléculas de señalización celular. Estos residuos contienen zonas ITAM. El BCR contribuye de manera fundamental a la activación de los linfocitos B.
El BCR está funcionalmente dividido en moléculas de inmunoglobulinas que tienen como misión fijar el antígeno y el complejo IgA/Igb, que es el transductor al interior del citoplasma.
La parte de este complejo implicada en la unión con el ligando, se encuentra situada en la superficie de la célula y la parte comprometida en la transducción de la señal, está situada en el interior de la célula.
La señal que proviene del BCR es mediada por una tirosina cinasa (PTK). El BCR no tiene actividad cinasa. La actividad cinasa es el resultado de la interacción de numerosas cinasas citoplasmáticas. La fosforilización de las tirosinas en los ITAM es uno de los primeros acontecimientos en la activación de los linfocitos B y juega un papel esencial aportando PTK (proteína cinasa K) esenciales para el BCR.
Gracias a esta asociación, el BCR es capaz de iniciar numerosas reacciones de señalización, que finalmente conducen a que se produzca la respuesta de la célula, en el momento que el antígeno puentea la unión entre las inmunoglobulinas de la membrana.
Estructura funcional del BCR
Las Ig de membrana de los linfocitos B maduros constituye parte del receptor de Ag (BCR). Las cadenas pesadas de las mIg difieren de las cadenas pesadas de las Ig secretadas en una pequeña parte del extremo carboxi-terminal.
La región citoplásmica de la mIgM y mIgD sólo tiene 3 aa, (lisina-valina-lisina) mientras que la de las otras mIg es algo mayor (25 aa adicionales para la mIgG e mIgE). Actualmente está plenamente establecido que las mIg se hallan asociadas de forma no covalente a un complejo de dos cadenas polipeptídicas unidas entre sí por enlaces disulfuro, llamadas Ig-alfa e Ig-beta.
La parte citoplasmática de las cadenas Ig-a e Ig-b carecen de dominios catalíticos, pero poseen residuos tirosina que son fosforilados por proteín-tirosín-cinasas.
El BCR se halla funcionalmente asociado al complejo no covalente que forman las moléculas CD21 y CD19.
La arquitectura del receptor, esto es, el número de heterodímeros y orden de las cadenas dentro del heterodímero que están en contacto con las cadenas pesadas de la mIg no se conoce con exactitud, pero se admire que la distribución de las moléculas que lo configuran podría ser la siguiente:
Iga—Igb—mIgM—Igb—Iga—CD19—CD21
Salida de la medula de los linfocitos B
Cada linfocito B que sale de la médula lleva un BCR propio y que se diferencia del de otros linfocitos. Este linfocito naif nunca se ha puesto en contacto con un antígeno para el que es especifico. Estos linfocitos circulan sobre todo por las zonas del bazo y de los ganglios. Si encuentran un antígeno específico (que contacte con el) se desencadenará una respuesta inmunológica adaptativa humoral (producción de anticuerpos). Si esto no se produce el linfocitos B morirá por apoptosis (selección positiva). Por este mecanismo los linfocitos B están siendo reemplazados continuamente por la médula a una velocidad de 108 cada día.
Este proceso es muy activo en los niños. A medida que el tiempo pasa y en función del contacto de los linfocitos B con diversos antígenos (antígenos microbianos), se va desplazando la proporción de linfocitos naif hacia la población de células memoria. En las personas mayores hay un claro predominio de las células memoria sobre los linfocitos naif, con lo que el repertorio de los linfocitos pierde diversidad.
Activación de los linfocitos B
La activación de los linfocitos B finaliza con la aparición de las células plasmáticas, la producción de los anticuerpos y la generación de las células memoria.
El proceso que conduce a la producción de plasmocitos y de células B memoria, se puede dividir en tres etapas:
1.- Desarrollo de las células B maduras inmunocompetentes (maduración)
2.- Activación de las células B maduras, cuando entran en contacto con el antígeno
3.-Diferenciación de las células B maduras en plasmocitos y en células B memoria.
Cuando una célula B madura, sale de la medula, expresa inmunoglobulinas de membrana del tipo mIgM o mIgD, especificas de un antígeno único. En este punto, las células B se denominan ingenuas, es decir, que no han tenido contacto todavía con el antígeno ni, en la sangre ni en los órganos linfáticos secundarios, bazo o ganglios.
Cuando una célula B es activada por el antígeno específico de su anticuerpo de membrana, prolifera (expansión clonal) y se diferencia para producir plasmocitos y células memoria específicas contra el antígeno.
En este punto de activación, la maduración de la afinidad se traduce en:
1.- Un aumento progresivo de la afinidad de los anticuerpos producidos
2.- En la conmutación de clase
3.- En el cambio de los isotipos de los anticuerpos producidos por las células B (cambio de isotipo de -> 1-> ->->
Admitiendo que la maduración de las células B en los órganos periféricos necesita un antígeno, esta fase se denomina dependiente del antígeno.
En la médula ósea se producen numerosas células B a lo largo de la vida. La mayoría de ellas circulan como células B ingenuas. Estas células tienen una vida media corta, de entre tres días y ocho semanas, si no se ponen en contacto con el antígeno; si lo hacen, pasarán a linfoblastos y su vida se acortará.
El Sistema Inmunológico es capaz de crear una gran diversidad de anticuerpos (1011), pero solamente una pequeña parte de ese repertorio potencial esta representado en un momento dado por las inmunoglobulinas de membrana de las células B circulantes. A lo largo de la vida, solamente una pequeña parte de la diversidad posible de anticuerpos es creada.
Los linfocitos B pueden activarse de dos maneras: una depende de las células T y la otra es independiente de las células T. Las características de los antígenos condicionan el modo de activación de los linfocitos B. La respuesta de las células B a los antígenos T dependientes necesita una contacto directo con las células T cooperadoras y no simplemente una exposición a la actividad de las citocinas derivadas de los linfocitos T.
Papel de las células T cooperadoras en la respuesta humoral
La producción de anticuerpos contra antígenos proteicos solubles, por parte de las células B, necesita la cooperación de células T CD4+. En estos casos la unión de un antígeno a la mIgM no induce señal alguna de competencia eficaz por lo que se necesita una interacción suplementaria con las moléculas de membrana de las células T cooperadoras para que se produzca la activación de los linfocitos B.
Posteriormente, una progresión mediada por citocinas es necesaria para la proliferación de las células B. Este proceso, activación por antígenos timodependientes, es más complejo que la activación por antígenos timoindependientes.
Formación de una unión T-B
Después de la unión del antígeno con la mIgM de la célula B, el antígeno es introducido al interior por endocitosis, con la ayuda de un receptor, y posteriormente, degradado en péptidos por la vía endocítica. La unión del antígeno inicia una señal proveniente del BCR, que induce al linfocito a reorganizar positivamente la expresión de numerosas
moléculas de membrana, tales como las moléculas HLA clase II y el ligando de coestimulación B7.
El aumento de la expresión de estas moléculas de membrana (HLA clase II y B7) aumenta la capacidad de las células B para comportarse como células presentadoras de antígeno en al activación de las células TH. Los péptidos antigénicos producidos en la vía endocitaria se asocian a las moléculas HLA clase II y posteriormente son presentadas en su membrana a las células TH, induciendo así su activación.
Suelen ser necesarios unos 30-60 minutos, después de la introducción del antígeno, para que este sea presentado en la membrana del linfocito B, en asociación con las moléculas HLA clase II. Este es el tiempo necesario para que el antígeno sea roto en pequeños péptidos y transportado a la membrana del linfocito B.
Dado que los linfocitos B son capaces de reconocer e introducir en su interior los antígenos por la vía de sus mIgM de membrana, son también capaces de presentar antígenos a las células T a una concentración más débil, de la que es necesaria para la presentación por parte de los macrófagos o las células dendríticas. Cuando la concentración de antígenos es muy elevada, los macrófagos y las células dendríticas son eficaces presentadores de antígeno, pero cuando la concentración de antígeno disminuye, los linfocitos B aparecen como las células mas eficaces en la presentación de los antígenos a las células Th.
Una vez que las células Th han reconocido un péptido antigénico, presentado por moléculas HLA clase II en la membrana de un linfocito B, ambas células entran en interacción para formar un complejo T-B. La microscopia electrónica ha demostrado que las células T, una vez formado el complejo T-B, reorganizan el aparato de Golgi y el centro organizador de microtúbulos hacia la unión con la célula B.
La reorganización del aparato de Golgi podría facilitar la secreción de citocinas hacia las células B. La unión T-B no solo propicia la liberación de citocinas, sino que también induce la expresión de CD40, que es una proteína de membrana de las células T que puede interaccionar con CD40 de los linfocitos B para generar una señal fundamental en al activación de las células B, dependiente de los linfocitos Th.
Consecuencias de la interacción CD40/CD40L
Las células B ingenuas expresan una proteína de membrana CD40, que pertenece a la familia del factor de necrosis tumoral (TNF), proteínas de la superficie celular y de citocinas solubles que regulan la proliferación celular y la apoptosis. El CD40L, que se regula positivamente después de la activación de las células T (se expresa en las células T), pertenece a la familia del receptor del factor de necrosis tumoral (TNFR).
La interacción del CD40L de los linfocitos T, y con CD40 de la célula B, lanza una señal a la célula B, que, en sincronía con la señal creada por la unión cruzada del antígeno con las mIgM, conduce a la célula B de la fase G0 a la fase G1. Las señales de CD40 son transmitidas por varias vías de señalización intracelular, lo que se traduce en cambios de la expresión de algunos genes.
Si bien CD40 no posee actividad cinasa, su unión induce la activación de alguna tirosina proteína cinasa, tales como Lyn y Syk. La unión de CD40 conduce también a la activación de la fosfolipasa C y a la creación subsiguiente de segundos mensajeros, como IP3 y DAG, Así como la activación de numerosos factores de transcripción. La unión de CD40 conduce a la asociación a moléculas de la familia de los factores asociados al TNFR (receptor del TNF). Como consecuencia de esta interacción, se activa un nuevo factor de transcripción, NF-B.
El papel de la proteína de membrana inducible de las células T, CD40L, en la activación de las células B, ha sido constatado por experimentos en los que las células B ingenuas fueron incubadas con antígenos y membranas plasmáticas obtenidas a partir de células TH activadas o a partir de clones T en reposo (no activados). Únicamente las membranas obtenidas de las células T activadas inducían la proliferación de las células B lo que lleva a pensar que una o varias moléculas situadas en la membrana de las células T activadas son las que inducen la proliferación de los linfocitos B por un mecanismo de contacto con receptores situados en la membrana de los linfocitos B.
Varias pruebas han identificado la interacción CD4/CD40L. Cuando linfocitos B estimulados por un antígeno son tratados con anticuerpos monoclonales contra CD40 en ausencia de células TH, estas células B son activadas y proliferan. Así el compromiso de CD40, ya sea por anticuerpos monoclonales contra CD40, o sea por CD40L, es fundamental para aportar señales de proliferación a la célula B. Cuando a este sistema experimental que acabamos de describir se le añaden las citocinas apropiadas, las células B proliferan y se diferencian en plasmocitos. En el experimento inverso, es decir, cuando se añaden anticuerpos contra CD40L, se detiene la activación de las células B, por bloqueo de la unión CD40/CD40L.
Señales proporcionadas por las citocinas producidas por los linfocitos Th
Si bien es cierto que las células B estimuladas por las proteínas de membrana de las células Th activadas podrían proliferan, no podrían por el contrario, diferenciarse sin el estímulo de algunas citocinas. Esto ratifica que la proliferación y la diferenciación de las células B depende de estímulos de proteínas de membrana y de la actividad de las citocinas.
La constatación de la utilidad de las citocinas en la activación de los linfocitos B se realizó con el siguiente experimento. Se utilizó un clon celular T que producía IL-4 en respuesta a un anticuerpo monoclonal clonotípico especifico de un idiotipo del receptor de las células T. Este clon celular Th se centrifugó sobre una membrana de nylon con poros de 3μ. Dado que las células tienen un tamaño superior a las 3μ, las células obstruyen completamente los poros de la membrana. La membrana se introduce entre dos cámaras de cultivo. En la parte inferior de la cámara se coloca un anticuerpo monoclonal contra TCR. Cuando se miden las concentraciones de IL-4 se constata que la citoquina se libera en la cámara que contiene el monoclonal.
Esto sugiere que la formación de conjugados T-B específicos se traduce en una liberación direccional de citocinas hacia las células B que entran en interacción. Una vez activados los linfocitos B, comienzan a expresar receptores para IL-2, IL-4 e IL-5. Estos receptores se unirán las citocinas producidas por los linfocitos Th. Las señales producidas por la interacción linfocito-citoquina favorecen la proliferación de las células B e inducen la diferenciación.
Conmutación de clase
La conmutación de clase de las inmunoglobulinas es un proceso por el cual se pueden producir diferentes clases de inmunoglobulinas, sin perder la especificidad para el antígeno. La conmutación de clase se realiza por mecanismos de recombinación génica dentro del ADN que contiene la información para estas proteínas. Para que esto ocurra los genes de las inmunoglobulinas tiene que reorganizarse; primero se realizan cortes en el ADN y posteriormente se reagrupan los fragmentos para dar lugar a una nueva secuencia que transcribirá y finalmente traducirá un mRNA que dará lugar a la inmunoglobulina.
El control de la conmutación de clase lo realizan las citocinas. Las vías de transducción de algunas citocinas (IL-4, IL-5, IL-6) activan factores de transcripción. Cada uno de estos factores de transcripción se pueden fijar a promotores internos generando segmentos constantes que son trasncritos, por ejemplo C y C. Esto permitiría la síntesis de una IgG.
Cambio de clase
- La IL-4 propicia el cambio hacia IgE.
- La IL-4, IL-5 e IL-6, hacia IgG1
- La Il-4 y la IL-13 hacia IgE, IgG4
- La IL-10 el cambio hacia IgG1, IgG3
- La IL-10 y el TGF- hacia IgA
- La IL-2 y el IFN-
Linfocitos B memoria
Los linfocitos B memoria no secretan anticuerpos. Son células en reposo. Recirculan por la sangre y se acumulan en la zona marginal del bazo, en las zonas extrafoliculares de los ganglios linfáticos y en las zonas intraepiteliales del tejido linfoide asociado a mucosas (MALT).
Algunos plasmocitos pueden permanecer en la médula secretando anticuerpos durante largos periodos de tiempo. Son los responsables de los anticuerpos específicos residuales. Estos plasmocitos son considerados como células plasmáticas memoria.
La maduración de las células B comienza en la etapa embrionaria y se prolonga a lo largo de toda la vida. Antes del nacimiento, el saco vitelino, el hígado fetal y la médula fetal son los lugares donde se produce la maduración de las células B. Después del nacimiento, el desarrollo de las células B maduras se efectúa en la médula ósea.
Los linfocitos B maduran en varias etapas de diferenciación a partir de un progenitor linfoide común interaccionado con las células estromales de la médula.
El desarrollo de las células B comienza cuando las células linfoides se diferencian en la primera célula que posee las características de las células B, lo que se denomina célula progenitora B (célula pro-B), que expresa una tirosina fosfatasa transmembranaria denominada CD45R.
Las células pro-B proliferan en el seno de la médula ósea, llenando los espacios extravasculares entre los grandes sinusoides de la diáfisis de los huesos. La proliferación y la diferenciación de las células pro-B en precursores de células B (células pre-B) necesita un microambiente proporcionado por las células estromales de la médula ósea.
Cuando las células pro-B son extraídas de la médula ósea y posteriormente cultivadas in vitro, no evolucionan hasta células maduras, a menos que estén presentes las células estromales de la médula. Las células estromales juegan un papel importante:
1.- Entran en contacto con las células pro-B y las células pre-B
2.- Secretan citocinas, IL-7, que favorecen el proceso de desarrollo de las células B.
En un primer estadio de desarrollo, las células pro-B, tienen necesidad de un contacto con las células estromales de la médula ósea. Esta interacción está mediada por moléculas de adhesión celular, como VLA-4, que se expresa en la superficie de las células pro-B, y su ligando VCAM-1, que se expresa en la superficie de las células estromales.
Una vez que se ha producido el contacto entre VLA-4 y VCAM-1, un receptor de la membrana de las células pro-B, denominado c-Kit, entra en contacto con un receptor denominado factor de crecimiento de las células fuente (SFC), situado en la superficie de las células estromales. Esta interacción activa, c-Kit, que es una tirosina cinasa, es lo que provoca que la célula pro-B comience a desarrollarse hacia célula pre-B. Esta actividad del linfocito se completa con la unión de FTL-3 de la membrana del linfocito a su ligando FTL3L, situado de las células del estroma de la médula.
Estas señales inicial el proceso de crecimiento y diferenciación del linfocito. Seguidamente comienza a expresar un receptor para IL-7. Esta citoquina (IL-7) secretada por las células estromales comienza a activar el proceso de maduración.
Las células del estroma de la médula secretan una espesas matriz extracelular que contiene IL-7; citocina fundamental para el desarrollo del linfocito B. Las células progenitoras, que poseen un receptor CXCR4, son atraídas por la quimiocina CXCL12 secretada por las células del estroma de la médula.
Maduración del receptor de los linfocitos B
Cuando los progenitores inician la vía de la maduración hacia linfocito, B se comienza a sintetizar el receptor de los linfocitos B para el antígeno (BCR) en varias etapas:
1.- Reordenamiento de los genes que codifican la cadena pesada del BCR. En este momento el linfocito B esta en fase de linfocito pro-B (anteriormente descrita).
2.- Expresión de la cadena pesada con una cadena ligera de sustitución para formar un pre-BCR. En este momento el linfocito B esta en fase pre-B.
3.- Reagrupamiento de los genes que codifican para la cadena ligera del BCR. En estos momentos el linfocito esta en estado de linfocito B inmaduro.
Hasta este momento todo el proceso de maduración del linfocitos B es independiente del
Generación, diferenciación y activación de los linfocitos B 8
Inmunología 2012-2013 2
antígeno, dado que el linfocitos no se ha puesto todavía en contacto con el antígeno.
Receptor de las células pre-B
Durante el desarrollo de las células B se produce una situación parecida a la que ocurre en las células T. En las células pre-B, la cadena membranaria μ está asociada a un complejo no habitual de cadena ligera denominado cadena ligera de sustitución.
Este complejo está compuesto por dos proteínas, una codificada por una secuencia de tipo V, denominada Vpre-B, y la otra codificada por una secuencia de tipo C, denominada 5, que se asocian de manera no covalente para dar una estructura de tipo cadena ligera.
La cadena ligera de sustitución aparecerá en las células pre-B en forma de complejo, formado por la cadena pesada de membrana μ y la cadena ligera de sustitución asociada al heterodínero Iga/Igb, para constituir el receptor de las células B (BCR). Solamente las células pre-B capaces de expresar cadenas pesadas de membrana μ, en asociación con las cadenas ligeras de sustitución, son susceptibles de progresar hacia la maduración.
En esta etapa de la maduración del linfocito B se generan un gran número de linfocitos B cada uno de ellos expresa un BCR distinto. Se genera lo que se denomina repertorio inespecífico de los linfocitos B.
En este momento comienza la selección funcional de los linfocitos. La manera de generar linfocitos B se realiza por mecanismos de recombinación génica que se suele realizar al azar. Esto genera un repertorio inmenso de receptores BCR. Este hecho produce la síntesis de muchas moléculas que no son funcionales y la aparición de linfocitos que llevan receptores que son fuertemente reactivos contra antígenos propios.
En este momento es necesario realizar una selección para eliminar los linfocitos autorreactivos.
En el proceso de maduración del BCR, la cadena pesada se sintetiza la primera para unirse a una cadena ligera de sustitución para formar un pre-BCR. La cadena ligera se modificará y tendrá que ser capaz de unirse a una cadena pesada para formar una mIgM, para finalmente constituir el BCR del linfocitos B.
Antes de que el linfocito llegue a su etapa de maduración, el linfocitos se pone en contacto a través de su BCR con antígenos de las células estromales de la médula ósea. Si el linfocito es capaz de reconocer antígenos propios es un linfocitos B autorreactivo lo que provocara una señal de apoptosis y el linfocito será eliminado. Es lo que se denomina selección negativa de los linfocitos B. Este fenómeno conlleva la perdida del 99% de los linfocitos que están en curso de maduración. Este es un proceso muy costoso para el organismo pero asegura una inmunidad particularmente eficaz cuales la generada durante la respuesta humoral (producción de anticuerpos).
En este momento, pues, quedaran solamente linfocitos B incapaces de reconocer antígenos propios. Estos reactivos, así seleccionados son linfocitos maduros que salen de la médula ósea por el torrente circulatoria hacia los espacios situados en el bazo y los ganglios linfáticos principalmente.
Recientemente se ha descrito que durante este proceso, algunos linfocitos reorganizan sus cadenas ligeras y pueden cambiar la parte variable del a misma sustituyéndola por otra diferente, lo que implica un cambio en la especificidad. Este fenómeno se denomina edición del BCR. Eso ocurre principalmente con los linfocitos autorreactivos lo que les da opción de escapar a la apoptosis. Este fenómeno esta relacionado con la autotolerancia frente a lo propio.
La maduración del linfocito conduce a una regulación negativa de la expresión de las moléculas de adhesión sobre la célula pre-B, de manera que las células pre-B; pueden desengancharse de las células estromales. Llegados a este punto, las células pre-B no tiene necesidad de contactar con las células estromales, pero tienen necesidad de IL-7 para su crecimiento y maduración.
En el ser humano y en los vertebrados es la médula ósea la que produce las células B. Este proceso comprende una secuencia ordenada de reagrupamiento de los genes de las inmunoglobulinas, que evolucionan en ausencia del antígeno. Es lo que se denomina fase de desarrollo de las células B en ausencia del antígeno.
Estos linfocitos entran en una etapa funcional y proseguirán su maduración (proliferación).
El receptor de los linfocitos B (BCR)
El receptor de los linfocitos B es un complejo molecular de proteínas transmembranarias constituido por un heterodímero unido por puentes disulfuro denominado Iga/Igb.
Este heterodímero se asocia a moléculas de inmunoglobulinas de membrana para formar el BCR. El residuo intracitoplasmático de la cadena Iga tiene una longitud de 61 aminoácidos y el de la cadena Igb, 48 aminoácidos. Estos dos residuos tienen una longitud suficiente como para interaccionar con moléculas de señalización celular. Estos residuos contienen zonas ITAM. El BCR contribuye de manera fundamental a la activación de los linfocitos B.
El BCR está funcionalmente dividido en moléculas de inmunoglobulinas que tienen como misión fijar el antígeno y el complejo IgA/Igb, que es el transductor al interior del citoplasma.
La parte de este complejo implicada en la unión con el ligando, se encuentra situada en la superficie de la célula y la parte comprometida en la transducción de la señal, está situada en el interior de la célula.
La señal que proviene del BCR es mediada por una tirosina cinasa (PTK). El BCR no tiene actividad cinasa. La actividad cinasa es el resultado de la interacción de numerosas cinasas citoplasmáticas. La fosforilización de las tirosinas en los ITAM es uno de los primeros acontecimientos en la activación de los linfocitos B y juega un papel esencial aportando PTK (proteína cinasa K) esenciales para el BCR.
Gracias a esta asociación, el BCR es capaz de iniciar numerosas reacciones de señalización, que finalmente conducen a que se produzca la respuesta de la célula, en el momento que el antígeno puentea la unión entre las inmunoglobulinas de la membrana.
Estructura funcional del BCR
Las Ig de membrana de los linfocitos B maduros constituye parte del receptor de Ag (BCR). Las cadenas pesadas de las mIg difieren de las cadenas pesadas de las Ig secretadas en una pequeña parte del extremo carboxi-terminal.
La región citoplásmica de la mIgM y mIgD sólo tiene 3 aa, (lisina-valina-lisina) mientras que la de las otras mIg es algo mayor (25 aa adicionales para la mIgG e mIgE). Actualmente está plenamente establecido que las mIg se hallan asociadas de forma no covalente a un complejo de dos cadenas polipeptídicas unidas entre sí por enlaces disulfuro, llamadas Ig-alfa e Ig-beta.
La parte citoplasmática de las cadenas Ig-a e Ig-b carecen de dominios catalíticos, pero poseen residuos tirosina que son fosforilados por proteín-tirosín-cinasas.
El BCR se halla funcionalmente asociado al complejo no covalente que forman las moléculas CD21 y CD19.
La arquitectura del receptor, esto es, el número de heterodímeros y orden de las cadenas dentro del heterodímero que están en contacto con las cadenas pesadas de la mIg no se conoce con exactitud, pero se admire que la distribución de las moléculas que lo configuran podría ser la siguiente:
Iga—Igb—mIgM—Igb—Iga—CD19—CD21
Salida de la medula de los linfocitos B
Cada linfocito B que sale de la médula lleva un BCR propio y que se diferencia del de otros linfocitos. Este linfocito naif nunca se ha puesto en contacto con un antígeno para el que es especifico. Estos linfocitos circulan sobre todo por las zonas del bazo y de los ganglios. Si encuentran un antígeno específico (que contacte con el) se desencadenará una respuesta inmunológica adaptativa humoral (producción de anticuerpos). Si esto no se produce el linfocitos B morirá por apoptosis (selección positiva). Por este mecanismo los linfocitos B están siendo reemplazados continuamente por la médula a una velocidad de 108 cada día.
Este proceso es muy activo en los niños. A medida que el tiempo pasa y en función del contacto de los linfocitos B con diversos antígenos (antígenos microbianos), se va desplazando la proporción de linfocitos naif hacia la población de células memoria. En las personas mayores hay un claro predominio de las células memoria sobre los linfocitos naif, con lo que el repertorio de los linfocitos pierde diversidad.
Activación de los linfocitos B
La activación de los linfocitos B finaliza con la aparición de las células plasmáticas, la producción de los anticuerpos y la generación de las células memoria.
El proceso que conduce a la producción de plasmocitos y de células B memoria, se puede dividir en tres etapas:
1.- Desarrollo de las células B maduras inmunocompetentes (maduración)
2.- Activación de las células B maduras, cuando entran en contacto con el antígeno
3.-Diferenciación de las células B maduras en plasmocitos y en células B memoria.
Cuando una célula B madura, sale de la medula, expresa inmunoglobulinas de membrana del tipo mIgM o mIgD, especificas de un antígeno único. En este punto, las células B se denominan ingenuas, es decir, que no han tenido contacto todavía con el antígeno ni, en la sangre ni en los órganos linfáticos secundarios, bazo o ganglios.
Cuando una célula B es activada por el antígeno específico de su anticuerpo de membrana, prolifera (expansión clonal) y se diferencia para producir plasmocitos y células memoria específicas contra el antígeno.
En este punto de activación, la maduración de la afinidad se traduce en:
1.- Un aumento progresivo de la afinidad de los anticuerpos producidos
2.- En la conmutación de clase
3.- En el cambio de los isotipos de los anticuerpos producidos por las células B (cambio de isotipo de -> 1-> ->->
Admitiendo que la maduración de las células B en los órganos periféricos necesita un antígeno, esta fase se denomina dependiente del antígeno.
En la médula ósea se producen numerosas células B a lo largo de la vida. La mayoría de ellas circulan como células B ingenuas. Estas células tienen una vida media corta, de entre tres días y ocho semanas, si no se ponen en contacto con el antígeno; si lo hacen, pasarán a linfoblastos y su vida se acortará.
El Sistema Inmunológico es capaz de crear una gran diversidad de anticuerpos (1011), pero solamente una pequeña parte de ese repertorio potencial esta representado en un momento dado por las inmunoglobulinas de membrana de las células B circulantes. A lo largo de la vida, solamente una pequeña parte de la diversidad posible de anticuerpos es creada.
Los linfocitos B pueden activarse de dos maneras: una depende de las células T y la otra es independiente de las células T. Las características de los antígenos condicionan el modo de activación de los linfocitos B. La respuesta de las células B a los antígenos T dependientes necesita una contacto directo con las células T cooperadoras y no simplemente una exposición a la actividad de las citocinas derivadas de los linfocitos T.
Papel de las células T cooperadoras en la respuesta humoral
La producción de anticuerpos contra antígenos proteicos solubles, por parte de las células B, necesita la cooperación de células T CD4+. En estos casos la unión de un antígeno a la mIgM no induce señal alguna de competencia eficaz por lo que se necesita una interacción suplementaria con las moléculas de membrana de las células T cooperadoras para que se produzca la activación de los linfocitos B.
Posteriormente, una progresión mediada por citocinas es necesaria para la proliferación de las células B. Este proceso, activación por antígenos timodependientes, es más complejo que la activación por antígenos timoindependientes.
Formación de una unión T-B
Después de la unión del antígeno con la mIgM de la célula B, el antígeno es introducido al interior por endocitosis, con la ayuda de un receptor, y posteriormente, degradado en péptidos por la vía endocítica. La unión del antígeno inicia una señal proveniente del BCR, que induce al linfocito a reorganizar positivamente la expresión de numerosas
moléculas de membrana, tales como las moléculas HLA clase II y el ligando de coestimulación B7.
El aumento de la expresión de estas moléculas de membrana (HLA clase II y B7) aumenta la capacidad de las células B para comportarse como células presentadoras de antígeno en al activación de las células TH. Los péptidos antigénicos producidos en la vía endocitaria se asocian a las moléculas HLA clase II y posteriormente son presentadas en su membrana a las células TH, induciendo así su activación.
Suelen ser necesarios unos 30-60 minutos, después de la introducción del antígeno, para que este sea presentado en la membrana del linfocito B, en asociación con las moléculas HLA clase II. Este es el tiempo necesario para que el antígeno sea roto en pequeños péptidos y transportado a la membrana del linfocito B.
Dado que los linfocitos B son capaces de reconocer e introducir en su interior los antígenos por la vía de sus mIgM de membrana, son también capaces de presentar antígenos a las células T a una concentración más débil, de la que es necesaria para la presentación por parte de los macrófagos o las células dendríticas. Cuando la concentración de antígenos es muy elevada, los macrófagos y las células dendríticas son eficaces presentadores de antígeno, pero cuando la concentración de antígeno disminuye, los linfocitos B aparecen como las células mas eficaces en la presentación de los antígenos a las células Th.
Una vez que las células Th han reconocido un péptido antigénico, presentado por moléculas HLA clase II en la membrana de un linfocito B, ambas células entran en interacción para formar un complejo T-B. La microscopia electrónica ha demostrado que las células T, una vez formado el complejo T-B, reorganizan el aparato de Golgi y el centro organizador de microtúbulos hacia la unión con la célula B.
La reorganización del aparato de Golgi podría facilitar la secreción de citocinas hacia las células B. La unión T-B no solo propicia la liberación de citocinas, sino que también induce la expresión de CD40, que es una proteína de membrana de las células T que puede interaccionar con CD40 de los linfocitos B para generar una señal fundamental en al activación de las células B, dependiente de los linfocitos Th.
Consecuencias de la interacción CD40/CD40L
Las células B ingenuas expresan una proteína de membrana CD40, que pertenece a la familia del factor de necrosis tumoral (TNF), proteínas de la superficie celular y de citocinas solubles que regulan la proliferación celular y la apoptosis. El CD40L, que se regula positivamente después de la activación de las células T (se expresa en las células T), pertenece a la familia del receptor del factor de necrosis tumoral (TNFR).
La interacción del CD40L de los linfocitos T, y con CD40 de la célula B, lanza una señal a la célula B, que, en sincronía con la señal creada por la unión cruzada del antígeno con las mIgM, conduce a la célula B de la fase G0 a la fase G1. Las señales de CD40 son transmitidas por varias vías de señalización intracelular, lo que se traduce en cambios de la expresión de algunos genes.
Si bien CD40 no posee actividad cinasa, su unión induce la activación de alguna tirosina proteína cinasa, tales como Lyn y Syk. La unión de CD40 conduce también a la activación de la fosfolipasa C y a la creación subsiguiente de segundos mensajeros, como IP3 y DAG, Así como la activación de numerosos factores de transcripción. La unión de CD40 conduce a la asociación a moléculas de la familia de los factores asociados al TNFR (receptor del TNF). Como consecuencia de esta interacción, se activa un nuevo factor de transcripción, NF-B.
El papel de la proteína de membrana inducible de las células T, CD40L, en la activación de las células B, ha sido constatado por experimentos en los que las células B ingenuas fueron incubadas con antígenos y membranas plasmáticas obtenidas a partir de células TH activadas o a partir de clones T en reposo (no activados). Únicamente las membranas obtenidas de las células T activadas inducían la proliferación de las células B lo que lleva a pensar que una o varias moléculas situadas en la membrana de las células T activadas son las que inducen la proliferación de los linfocitos B por un mecanismo de contacto con receptores situados en la membrana de los linfocitos B.
Varias pruebas han identificado la interacción CD4/CD40L. Cuando linfocitos B estimulados por un antígeno son tratados con anticuerpos monoclonales contra CD40 en ausencia de células TH, estas células B son activadas y proliferan. Así el compromiso de CD40, ya sea por anticuerpos monoclonales contra CD40, o sea por CD40L, es fundamental para aportar señales de proliferación a la célula B. Cuando a este sistema experimental que acabamos de describir se le añaden las citocinas apropiadas, las células B proliferan y se diferencian en plasmocitos. En el experimento inverso, es decir, cuando se añaden anticuerpos contra CD40L, se detiene la activación de las células B, por bloqueo de la unión CD40/CD40L.
Señales proporcionadas por las citocinas producidas por los linfocitos Th
Si bien es cierto que las células B estimuladas por las proteínas de membrana de las células Th activadas podrían proliferan, no podrían por el contrario, diferenciarse sin el estímulo de algunas citocinas. Esto ratifica que la proliferación y la diferenciación de las células B depende de estímulos de proteínas de membrana y de la actividad de las citocinas.
La constatación de la utilidad de las citocinas en la activación de los linfocitos B se realizó con el siguiente experimento. Se utilizó un clon celular T que producía IL-4 en respuesta a un anticuerpo monoclonal clonotípico especifico de un idiotipo del receptor de las células T. Este clon celular Th se centrifugó sobre una membrana de nylon con poros de 3μ. Dado que las células tienen un tamaño superior a las 3μ, las células obstruyen completamente los poros de la membrana. La membrana se introduce entre dos cámaras de cultivo. En la parte inferior de la cámara se coloca un anticuerpo monoclonal contra TCR. Cuando se miden las concentraciones de IL-4 se constata que la citoquina se libera en la cámara que contiene el monoclonal.
Esto sugiere que la formación de conjugados T-B específicos se traduce en una liberación direccional de citocinas hacia las células B que entran en interacción. Una vez activados los linfocitos B, comienzan a expresar receptores para IL-2, IL-4 e IL-5. Estos receptores se unirán las citocinas producidas por los linfocitos Th. Las señales producidas por la interacción linfocito-citoquina favorecen la proliferación de las células B e inducen la diferenciación.
Conmutación de clase
La conmutación de clase de las inmunoglobulinas es un proceso por el cual se pueden producir diferentes clases de inmunoglobulinas, sin perder la especificidad para el antígeno. La conmutación de clase se realiza por mecanismos de recombinación génica dentro del ADN que contiene la información para estas proteínas. Para que esto ocurra los genes de las inmunoglobulinas tiene que reorganizarse; primero se realizan cortes en el ADN y posteriormente se reagrupan los fragmentos para dar lugar a una nueva secuencia que transcribirá y finalmente traducirá un mRNA que dará lugar a la inmunoglobulina.
El control de la conmutación de clase lo realizan las citocinas. Las vías de transducción de algunas citocinas (IL-4, IL-5, IL-6) activan factores de transcripción. Cada uno de estos factores de transcripción se pueden fijar a promotores internos generando segmentos constantes que son trasncritos, por ejemplo C y C. Esto permitiría la síntesis de una IgG.
Cambio de clase
- La IL-4 propicia el cambio hacia IgE.
- La IL-4, IL-5 e IL-6, hacia IgG1
- La Il-4 y la IL-13 hacia IgE, IgG4
- La IL-10 el cambio hacia IgG1, IgG3
- La IL-10 y el TGF- hacia IgA
- La IL-2 y el IFN-
Linfocitos B memoria
Los linfocitos B memoria no secretan anticuerpos. Son células en reposo. Recirculan por la sangre y se acumulan en la zona marginal del bazo, en las zonas extrafoliculares de los ganglios linfáticos y en las zonas intraepiteliales del tejido linfoide asociado a mucosas (MALT).
Algunos plasmocitos pueden permanecer en la médula secretando anticuerpos durante largos periodos de tiempo. Son los responsables de los anticuerpos específicos residuales. Estos plasmocitos son considerados como células plasmáticas memoria.