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• BRYAN RAFAEL ALEMAN HERNANDEZ

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CAPÍTULO

17

Bases celulares de la respuesta inmunitaria Juan José Lasarte

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE ● ● ● ● ●

Conocer los componentes del sistema inmunitario y sus propiedades generales, así como los principios fundamentales que gobiernan las respuestas inmunitarias. Conocer cómo se activan las células del sistema inmunitario y cómo reconocen a los agentes extraños. Profundizar en las bases moleculares de este reconocimiento, su activación, maduración y regulación. Comprender los mecanismos efectores de las respuestas inmunitarias, activados tras el reconocimiento del agente extraño. Comprender el papel de la inmunidad en la defensa frente a los agentes extraños y en las enfermedades causadas por anomalías del sistema inmunitario.

PROPIEDADES GENERALES DEL SISTEMA INMUNITARIO. INMUNIDAD INNATA Y ADAPTATIVA Concepto de inmunidad

El término inmunidad deriva de la palabra latina inmunitas, que se refiere a la exención del pago de impuestos y de la persecución legal que se ofrecía a los senadores durante el ejercicio de su actividad. Históricamente, inmunidad significa protección frente a la enfermedad, y más específicamente, frente a una enfermedad infecciosa. Las células y moléculas responsables de esta inmunidad constituyen el sistema inmunitario, y su acción colectiva y respuesta coordinada frente a las sustancias extrañas es la respuesta inmunitaria. Pero además, los mecanismos que normalmente protegen al organismo de las infecciones y eliminan sustancias extrañas, son también capaces de causar daño tisular y © 2015. Elsevier España, S.L.U. Reservados todos los derechos

enfermedad en determinadas situaciones. Por ello, una definición más apropiada de inmunidad es la reacción del organismo frente a sustancias extrañas, como microbios, macromoléculas, proteínas y polisacáridos. Un hito histórico de la inmunología en el control de enfermedades infecciosas fue el desarrollo de las vacunas. Las vacunas son preparados procedentes de microorganismos patógenos que se inyectan con una determinada pauta para producir una respuesta inmunitaria que genere anticuerpos contra esas sustancias, de tal modo que confieran protección frente al organismo inoculado. Es evidente que la consecución de vacunas ha sido uno de los mayores logros de la medicina; su desarrollo comenzó en 1796 por Edward Jenner, quien logró una vacuna contra la viruela. Las vacunas suelen consistir en dosis muy pequeñas e inactivadas o atenuadas del agente contra el que se quiere conseguir la inmunización. Gracias a la vacunación generalizada se han podido erradicar

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o controlar enfermedades como la viruela, la poliomielitis o la rubéola, enfermedades que han causado millones muertes en el pasado. Para que la vacunación sea eficaz, debe contener antígenos con capacidad inmunogénica, que causarán una respuesta inmunitaria. Las vacunas deben ser inocuas, es decir, no ser patogénicas, lo que debe conseguirse sin que se modifiquen las propiedades de estimulación del sistema inmune. Las vacunas se pueden clasificar en dos grupos: a) las atenuadas (organismos vivos), y b) las inactivadas (organismos muertos), que pueden incluir la inoculación de organismos completos o solo de antígenos purificados. Las vacunas atenuadas se consiguen mediante la selección de mutantes con muy baja capacidad de transmisión. Las inactivadas se obtienen mediante determinados tratamientos físicos o químicos que matan a los microorganismos; en general, provocan una respuesta inmunitaria de menor intensidad que las atenuadas, ya que activan solo una respuesta humoral (v. más adelante). La vacunación con antígenos específicos utiliza, por lo general, solo aquellos que son inmunogénicos, y desecha el resto. 395.e2

Inmunidad innata e inmunidad adaptativa: sistema coordinado

La defensa frente a los microorganismos está mediada por las reacciones tempranas de la

FIGURA E17-1  Componentes del sistema inmunitario innato.

inmunidad innata y las respuestas tardías de la respuesta adaptativa. La inmunidad innata, también llamada inmunidad natural, comprende los mecanismos de defensa bioquímicos y celulares presentes incluso antes de que se produzca una infección, y están preparados para responder con gran rapidez. Forman parte de la inmunidad innata las barreras físicas y químicas: los epitelios y las sustancias antimicrobianas producidas en las superficies epiteliales (como la lisozima de las lágrimas que degrada las paredes bacterianas de algunas bacterias), las células fagocíticas (neutrófilos, macrófagos) y los linfocitos citotóxicos naturales (NK, del inglés natural killer). También forman parte de la inmunidad innata ciertas proteínas de la sangre, entre las que se incluyen componentes del sistema del complemento y otros mediadores de la inflamación, como las citoquinas, que regulan y coordinan numerosas actividades de las células de este tipo de inmunidad (fig. e17-1). En contraste con la inmunidad innata, existen otros tipos de respuesta que son estimulados ante la exposición a antígenos (Ag) y que aumentan en magnitud y capacidad de defensa con cada exposición sucesiva a dicho antígeno. Esta forma de inmunidad se denomina inmunidad adaptativa, porque se produce en respuesta a una situación de peligro (p. ej., la infección por un patógeno) y

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FIGURA E17-2  Células del sistema inmunitario: estirpe mieloide y estirpe linfoide.

se adapta a ella. Las características que la definen son la especificidad precisa por distintas moléculas y una capacidad de recordar y responder con mayor intensidad a la exposición repetida del mismo microorganismo. Por su gran capacidad de distinguir entre muchos microorganismos y moléculas diferentes se le conoce también como inmunidad específica. Los componentes de la in­ munidad adaptativa son los linfocitos y sus pro­ductos. Es importante destacar que ambas respuestas son componentes de un sistema integrado de defensa del huésped en el que numerosas moléculas y células funcionan de manera cooperativa. Todas las células del sistema inmunitario se originan en la médula ósea a partir de las células pluripotenciales en un proceso denominado hematopoyesis, el cual está perfectamente regulado por la acción de un gran número de citoquinas. Así, en ausencia de inflamación o de infección, las citoquinas son producidas por las células del estroma de la médula ósea. Sin embargo, en el caso de una infección, las citoquinas producidas por las células presentadoras de antígeno (CPA) y los linfocitos cambiarán esta mezcla de citoquinas, lo que conllevará una actividad hematopoyética adicional que favorecerá la rápida expansión de células que permitan el control de la infección.

Pueden distinguirse dos estirpes celulares: la estirpe linfoide, precursora de los linfocitos T, B y NK; y la estirpe mieloide, precursora de granulocitos, monocitos, células dendríticas, neutrófilos, basófilos, eosinófilos, eritrocitos y plaquetas. Una complicada red de citoquinas y factores de crecimiento regulan este proceso de hematopoyesis (fig. e17-2). La inmunidad innata proporciona una protección eficaz frente a las infecciones. Sin embargo, muchos patógenos escapan a la vigilancia del sistema inmunitario innato, de modo que su eliminación requiere la actuación del sistema adaptativo. La inmunidad adaptativa potencia la protección suministrada por la innata y aumenta su actividad antimicrobiana. Existen dos tipos de respuestas inmunitarias adaptativas denominadas inmunidad humoral e inmunidad celular, que están mediadas por diferentes componentes del sistema inmunitario. Su función es eliminar los diferentes tipos de microorganismos. La inmunidad humoral está mediada por los anticuerpos, que son glucoproteínas producidas por los linfocitos B con gran capacidad para reconocer los Ag microbianos, neutralizar su capacidad infecciosa y activar su eliminación mediante diferentes mecanismos. Como veremos a continuación, existen diferentes tipos de anticuerpos;

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algunos de ellos estimulan la fagocitosis, mientras que otros favorecen la liberación de mediadores de inflamación por parte de los mastocitos. La inmunidad humoral es la principal defensa contra microorganismos extracelulares y sus toxinas. La respuesta defensiva contra los microorganismos intracelulares (como virus y algunas bacterias) que sobreviven y proliferan en el interior de células del huésped, donde son inaccesibles a la acción de los anticuerpos, será llevada a cabo por la inmunidad celular mediada por los linfocitos T. Como veremos a continuación, en este caso el reconocimiento del antígeno, así como los mecanismos efectores para su eliminación, serán diferentes. Las respuestas inmunitarias humorales y celulares poseen una serie de características comunes, como la especificidad y la diversidad, la memoria inmunológica, la especialización, la capacidad de autolimitación y la no respuesta contra sí mismo. Todas las respuestas inmunitarias normalmente disminuyen con el tiempo después de la estimulación antigénica, recuperándose el estado basal en un proceso llamado homeostasis. El sistema inmunitario reconoce y elimina Ag extraños y no reacciona de forma dañina contra Ag propios. La capacidad del sistema inmune de no reaccionar contra los Ag propios, así como de no actuar en situaciones no acompañadas de señales de peligro se denomina tolerancia. Como veremos más adelante, existen diferentes mecanismos para garantizar la tolerancia del sistema inmunitario a los Ag propios. A pesar de ello, la existencia de anomalías en este control puede derivar en situaciones patológicas. Una deficiencia en estos mecanismos podría permitir la activación de una respuesta inmunitaria frente a los Ag propios y desembocar en las enfermedades autoinmunes. Por el contrario, un exceso en la acción de estos mecanismos de tolerancia dificultaría la activación de una respuesta inmune que podría ser perjudicial en el control de enfermedades infecciosas o tumorales. Las células que forman parte del sistema inmunitario adaptativo son principalmente los linfocitos B y T, junto con las células presentadoras de antígenos. Los linfocitos B son las células productoras de anticuerpos (Ac), mientras que los linfocitos T reconocen Ag intracelulares por medio de receptores de Ag específicos; más en concreto, estos linfocitos reconocen el Ag unido al complejo principal de histocompatibilidad (CPH), también denominado «complejo mayor de histocompatibilidad» (MHC, del inglés, major histocompatibility complex), que se localiza en la superficie de diversas células. Dentro de los linfocitos

T distinguimos los linfocitos T cooperadores (o colaboradores), con funciones efectoras y de coordinación de la respuesta inmunitaria adaptativa, y los linfocitos T citotóxicos, capaces de lisar las células tras el reconocimiento específico del Ag. La identificación de las diferentes clases funcionales de linfocitos planteó el desarrollo de un método para diferenciarlos entre sí. Así se desarrolló el sistema de nomenclatura CD basado en la expresión de marcadores de superficie CD (del inglés cluster of differentiation), que son identificados por medio de anticuerpos monoclonales. Los linfocitos T cooperadores se caracterizan por la expresión de la molécula CD4 en su superficie, mientras los linfocitos T citotóxicos expresan la molécula CD8. Existe una subpoblación de linfocitos T CD4 que presenta funciones inmunosupresoras o reguladoras de la respuesta inmunitaria, y que juegan un papel muy importante en los mecanismos de tolerancia periférica. Del mismo modo, se han identificado linfocitos T CD8 supresores, aunque su actividad in vivo no ha sido totalmente esclarecida. Las células presentadoras de Ag (CPA) juegan un papel esencial en la activación del sistema inmunitario adaptativo. Las más especializadas son las células dendríticas, que capturan Ag procedentes del exterior y, tras sufrir un proceso de maduración, transportan los Ag a los ganglios linfáticos y los presentan a los linfocitos T vírgenes, para iniciar las respuestas inmunitarias. En la activación de una respuesta inmunitaria adaptativa podemos establecer una serie de fases: a) captura del Ag: las CPA, que infiltran todos los tejidos, capturan el Ag, lo procesan y lo presentan en su superficie unido a las moléculas del CPH; b) presentación del Ag: tras un proceso de maduración, las CPA migran a los órganos linfáticos periféricos, donde presentan el Ag a los linfocitos; c) activación de la respuesta inmunitaria: los linfocitos reconocen el Ag y, tras su activación, salen al torrente circulatorio y son atraídos a las zonas de inflamación; d) fase efectora: los anticuerpos y los linfocitos activados inician la fase efectora de eliminación del Ag con la ayuda de otras células, y e) fase de recuperación de la homeostasis: una vez rea­ lizada su función, la mayoría de los linfocitos mueren por apoptosis, quedando algunas células específicas que se establecen como células memoria (fig. e17-3).

RECONOCIMIENTO DEL ANTÍGENO

Los mecanismos de inmunidad innata reconocen estructuras que son comunes a grupos de microorganismos relacionados, a través de lo

CAPÍTULO 17 Bases celulares de la respuesta inmunitaria

FIGURA E17-3 Proceso de activación de una respuesta inmunitaria adaptativa. Ag, antígeno; CPA, célula presentadora de antígeno.

que se denominan receptores de patrones de reconocimiento (PRR, del inglés pattern recognition receptors) (fig. e17-4). Ejemplos de estas estructuras antigénicas son los lipopolisacáridos, los mananos, las flagelinas o los ácidos nucleicos víricos o bacterianos. Existen familias de PRR que reconocen específicamente estos ligandos

FIGURA E17-4  Receptores de patrones de reconocimiento.

(v. fig. e17-4). Entre estas familias de sensores de patógenos se encuentran los TLR (del inglés, Toll like receptor), los NLR (del inglés, nucleotide-binding oligomerization domain [NOD] and leucine-rich repeat [LRR]-containing receptors), los RLR (del inglés RIG-like receptors) y los receptores para lectinas de tipo C (CLR, del inglés C-type

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lectin receptors). Los TLR son proteínas de membrana que actúan como sensores para señales tanto extracelulares (cuando están en la membrana extracelular) como intracelulares (cuando se encuentran en endosomas). Los CLR están presentes en la parte extracelular de la membrana plasmática e interactúan con diferentes tipos de lectinas e hidratos de carbono presentes en distintos patógenos. Los NLR y RLR son sensores citosólicos que se activan en presencia de bacterias intracelulares o virus. Todos ellos constituyen un estímulo muy potente para la activación de la respuesta innata y adaptativa, puesto que promueven la producción de diversas citoquinas. Estos sensores no son polimórficos y reconocen un número discreto de estructuras antigénicas. Como ya hemos mencionado, una de las principales características del sistema inmunitario adaptativo es su capacidad de reconocimiento específico del Ag. Los linfocitos B reconocen el Ag por medio de un receptor que consiste en un anticuerpo anclado a la membrana. Una vez activados, los linfocitos B se transformarán en células plasmáticas productoras de anticuerpos, en su forma secretable, con la misma especificidad frente al Ag. Por su parte, los linfocitos T reconocen el Ag a través de un receptor específico (receptor de la célula T [RCT]) cuando este ha sido procesado y presentado por las CPA unido a las moléculas del CPH. Así pues, existen tres clases de moléculas utilizadas por el sistema inmunitario adaptativo, capaces de reconocer el Ag: los anticuerpos, las moléculas CPH y el receptor de la célula T (RCT). A continuación veremos con más detalle su estructura y características.

Anticuerpos ESTRUCTURA Y TIPOS Los anticuerpos son una familia de glucoproteínas con capacidad para unirse a los Ag de forma específica. Si comparamos la capacidad de reconocimiento de Ag por parte de los anticuerpos, los RCT y las moléculas del CPH, los anticuerpos son capaces de unirse a un espectro más amplio de Ag. Además, la unión de un anticuerpo con un Ag presenta unas constantes de afinidad mayores que las observadas para las otras dos. Los anticuerpos, producidos por los linfocitos B, son secretados y se distribuyen en los líquidos biológicos por todo el cuerpo (suero, mucosas, etc.). También se encuentran en la superficie de los linfocitos B, acoplados a la membrana plasmática, funcionando como el receptor del Ag específico para cada linfocito B. Cuando los anticuerpos son secretados, se unen al correspondiente Ag y

desencadenan los mecanismos efectores dirigidos a su eliminación. La eliminación del Ag requiere a menudo la interacción del anticuerpo con componentes del sistema inmunitario (proteínas del complemento, fagocitos, eosinófilos, etc.). Las funciones efectoras de los anticuerpos permiten la eliminación de microbios o de toxinas microbianas, la activación del sistema del complemento, la opsonización del Ag para la fagocitosis, la lisis de los microbios mediada por células citotóxicas dependientes de anticuerpos (CCDA) o la hipersensibilidad inmediata mediada por la activación de los mastocitos. En 1890, Emil Behring y Shibasaburo Kitasato realizaron un experimento sorprendente que permitió la introducción y el desarrollo de la inmunización pasiva en la práctica clínica, para prevenir o modificar el curso de las infecciones. En este experimento, extrajeron el suero de conejos a los que previamente habían inmunizado con la toxina del tétanos y lo inyectaron en el peritoneo de ratones, antes de que estos fueran infectados con la bacteria del tétanos. Mientras que todos los ratones del grupo control murieron, los ratones a los que se les transfirió en suero de conejos sobrevivieron sin presentar siquiera síntomas de infección. En los años subsiguientes se mostró que esta inmunización pasiva dependía de la transferencia de anticuerpos específicos frente a los patógenos. Todas las moléculas de anticuerpo comparten las mismas características estructurales básicas, pero muestran una variabilidad importante en las regiones que se unen a los Ag. Esta estructura básica simétrica consiste en dos cadenas ligeras y dos cadenas pesadas idénticas. Cada cadena ligera (de aproximadamente 24 kDa) se une a una cadena pesada (55-70 kDa) mediante un puente disulfuro. A su vez, las dos cadenas pesadas están unidas entre sí mediante puentes disulfuro, de forma que la molécula de anticuerpo se constituye con su clásica estructura de Y. Estas cadenas contienen una serie de dominios homólogos de unos 110 aminoácidos que se repliegan de forma independiente (dos dominios para cada cadena ligera y cuatro o cinco para cada una de las pesadas) (fig. e17-5). Tanto las cadenas ligeras como las pesadas contienen una región aminoterminal variable (denominada VL en el caso de las cadenas ligeras y VH en el caso de las cadenas pesadas), que participa en el reconocimiento del antígeno, y regiones constantes (C) carboxiterminales (CL para la cadena ligera y CH1, CH2 y CH3 para la cadena pesada), que participan en las funciones efectoras de los anticuerpos.

CAPÍTULO 17 Bases celulares de la respuesta inmunitaria

FIGURA E17-5  Estructura de un anticuerpo. A. Representación de las cadenas pesadas y ligeras de un anticuerpo. B. Representación de la región hipervariable con las regiones determinantes de la complementariedad (CDR1, 2 y 3).

Las regiones VL y VH se encuentran yuxtapuestas y definen la zona de interacción con el Ag. Así, cada anticuerpo presenta dos regiones de unión al Ag definidas por la interacción entre las regiones variables de cada cadena ligera y pesada de la molécula. La mayoría de las diferencias de secuencia entre los anticuerpos se concentran en tres pequeños segmentos de las regiones VL y VH que se denominan regiones hipervariables: CDR1, CDR2 y CDR3 (regiones determinantes de la complementariedad [CDR]). Estas forman unos bucles expuestos y accesibles dentro de la molécula, que interactuarán con la superficie del Ag. Las regiones hipervariables son las que confieren al anticuerpo la especificidad para su unión a un Ag determinado. La formación de puentes de hidrógeno, enlaces iónicos, inter­ acciones hidrófobas o interacciones de van der Waals entre la superficie del Ag y el anticuerpo determinarán la afinidad de esta interacción. Las regiones C de las cadenas pesadas median las funciones efectoras de los anticuerpos. Atendiendo a la estructura de estas regiones C de las cadenas pesadas, los anticuerpos se subdividen en varias clases o isotipos, que se designan como IgA, IgD, IgE, IgG e IgM. A su vez, los isotipos

IgA e IgG se pueden dividir en subclases (IgA1 e IgA2; IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4, respectivamente) (tabla e17-1). Las regiones C de cada isotipo y sus subtipos son diferentes, y realizan funciones efectoras distintas. Por ejemplo, la IgA es la Ig predominante en las secreciones externas (leche materna, saliva, mucosas y tubo digestivo) y, por lo tanto, juega un papel importante en la protección frente a patógenos que entran a través de las mucosas; las IgG1, 2 y 4 cruzan la placenta y son importantes en la protección del feto; la IgG3 es muy eficaz en la activación del complemento; las IgG1 e IgG3 se unen muy bien a receptores Fc en los fagocitos y median la opsonización del antígeno. La inmunoglobulina M (IgM), denominada también macroglobulina, presenta la capacidad, a través de su región Fc, de interaccionar con otras cuatro moléculas de IgM, formando un complejo pentamérico de alto peso molecular. Esta capacidad para formar estos complejos, que le confiere facilidad para unir el complemento, es la que permite opsonizar determinados Ag, provocando la lisis de bacterias, y otros agentes patógenos. IgM es el primer tipo de inmunoglobulina sintetizada en respuesta a una infección. IgE es mediadora de

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TABLA E17-1  Clases y subclases de anticuerpos según la composición de sus cadenas

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Clase

Cadena pesada

Subclase

Cadena ligera

Fórmula molecular

IgG

g

g1, g2, g3, g4

kol

IgM

m

Ninguna

kol

IgA

a

a1, a2

kol

IgE

ε

Ninguna

kol

IgD

d

Ninguna

kol

g2k2 g2l2 (m2k2)n (m2l2)n n = 1 o 5 (a2k2)n (a2l2)n n = 1, 2, 3 o 4 ε2k2 ε2l2 d2k2 d2l2

las reacciones de hipersensibilidad inmediata, se une a receptores Fc de los basófilos y mastocitos y promueve su desgranulación, jugando por lo tanto un papel importante en los procesos alérgicos. IgE está involucrada principalmente en la defensa contra parásitos. Atendiendo al extremo carboxilo de las regiones C de las cadenas ligeras, podemos distinguir dos clases de isotipos, denominados k y l. Así, una molécula de anticuerpo puede tener dos cadenas k o dos cadenas l, pero nunca una de cada. En los humanos, aproximadamente el 60% de los anticuerpos presentan cadenas ligeras k, mientras que el 40% restante presenta cadenas l. En pacientes con tumores de linfocitos B monoclonales, existen cambios importantes en esta proporción debido a que un clon neoplásico produce moléculas de anticuerpos con la misma cadena ligera. Estas variaciones suelen utilizarse clínicamente en el diagnóstico de linfomas de estirpe B.

ESPECIFICIDAD, DIVERSIDAD Y AFINIDAD Como se ha mencionado anteriormente, los anticuerpos son capaces de reconocer de forma específica una amplia variedad de Ag con diferentes afinidades. Esta propiedad será dependiente de las regiones V del anticuerpo. Así, la especificidad del reconocimiento del Ag es muy alta, pudiendo distinguir pequeñas diferencias en la estructura del mismo; sin embargo, algunos anticuerpos pueden reconocer y reaccionar con dos Ag diferentes pero muy relacionados estructuralmente, en un fenómeno que se denomina reacción cruzada. Algunos anticuerpos que reconocen Ag microbianos pueden presentar reacciones cruzadas con Ag del propio organismo, lo que constituye la base de algunas enfermedades autoinmunes. Un individuo es capaz de producir una gran variedad de anticuerpos (aproximadamente 109),

cada uno con una especificidad distinta. Esto constituye lo que se denomina el repertorio de anticuerpos, y viene determinado genéticamente gracias al proceso de recombinación aleatoria de un conjunto limitado de secuencias de ADN que codifican para las regiones V de las cadenas pesadas y ligeras, así como a la adición aleatoria de secuencias de nucleótidos a estos genes. Así, los millones de variaciones resultantes se concentran en las regiones hipervariables y determinan la especificidad de cada anticuerpo. La unión estrecha entre el anticuerpo y el Ag permitirá la neutralización de este. Por lo tanto, es muy importante que la afinidad de esta interacción sea lo más alta posible, algo que se consigue mediante un proceso que ocurre en la maduración de los linfocitos B, una vez que han sido activados por el Ag, y que se denomina mutación somática. En este proceso se generan nuevas estructuras de los dominios V, algunas de las cuales fijarán el Ag con mayor afinidad de lo que lo hacía el dominio V original. Los linfocitos que produzcan anticuerpos con mayor afinidad por el Ag serán estimulados preferentemente por este Ag, convirtiéndose en los linfocitos dominantes, en un proceso denominado maduración de la afinidad, que permite que la constante de disociación (que inicialmente oscilaba entre valores de 10−7 a 10−9 M) pase a ser de 10−11 M o incluso menor.

EL RECEPTOR DE LA CÉLULA B Como hemos dicho, los anticuerpos son producidos y secretados por los linfocitos B. Pero además, los anticuerpos (en concreto los subtipos IgM o IgD) pueden presentarse anclados en la membrana plasmática de los linfocitos B, formando parte del receptor del linfocito B. Cada linfocito presenta una especificidad por un Ag que viene determinada por la inmunoglobulina que presenta en la

CAPÍTULO 17 Bases celulares de la respuesta inmunitaria

FIGURA E17-6  Moléculas implicadas en el reconocimiento del antígeno. Receptor del linfocito B, receptor de la célula T y moléculas de clase I y clase II del complejo principal de histocompatibilidad (CPH). CDR, regiones determinantes de complementariedad; ITAM, motivos de activación del inmunorreceptor basados en tirosina.

superficie celular. Pero esta inmunoglobulina de membrana se presenta asociada a un heterodímero formado por las cadenas proteicas Iga e Igb unidas por puentes disulfuro (fig. e17-6). Estas cadenas presentan una porción citoplasmática que contiene unos motivos capaces de transmitir señales al interior de la célula cuando la inmunoglobulina de membrana ha reconocido el Ag. Estas secuencias citoplasmáticas se denominan ITAM (del inglés immunoreceptor tyrosine-based activation motif). Así pues, el complejo IgM o IgD asociado al heterodímero Iga/Igb constituye el receptor de la célula B (RCB) (v. fig. e17-6). La capacidad de una inmunoglobulina de presentarse anclada en la membrana plasmática o en su forma secretable depende de la presencia/ausencia de una secuencia específica en el extremo C terminal. La capacidad de los anticuerpos para reconocer Ag con gran afinidad y la posibilidad de producirlos en el laboratorio ha tenido una enorme repercusión en la investigación básica en diversos campos, así como en la práctica clínica. En 1975, Georges Köhler y Cesar Milstein desarrollaron un método para producir anticuerpos monoclonales (con una única especificidad). Esta técnica, basada en que cada linfocito B sintetiza anticuerpos de una única especificidad, se basa en la formación de híbridos (mediante técnicas de fusión celular) entre estos linfocitos B con una célula de un mieloma. La posterior selección de estos hibridomas y su crecimiento in vitro permiten la producción y purificación de cantidades prácticamente ilimitadas de estos anticuerpos monoclonales (v. capítulo 2).

USO DE ANTICUERPOS EN BIOMEDICINA El desarrollo de técnicas para producir anticuerpos monoclonales específicos contra un Ag determinado ha supuesto un tremendo avance en biomedicina, particularmente en tres campos: a) diagnóstico de enfermedades; b) terapia biológica para el tratamiento de enfermedades, y c) investigación (fig. e17-7). Los anticuerpos monoclonales, como se explicó en el capítulo 2, son anticuerpos que proceden de un único clon de linfocitos B y que reconocen específicamente un único determinante antigénico. En el diagnóstico histopatológico, los anticuerpos monoclonales se utilizan fundamentalmente para la localización inmunohistoquímica de proteínas (v. capítulo 2). Se pueden detectar así proteínas de agentes patógenos, como virus, bacterias, hongos o parásitos, que han infectado un tejido, por lo que su localización puede ser de gran importancia en el diagnóstico. También permiten valorar la presencia de proteínas cuyo nivel está alterado en los tejidos como consecuencia de una patología, como el cáncer, la inflamación, las enfermedades degenerativas, etc. Otras técnicas de diagnóstico que utilizan anticuerpos son el ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) y el radioinmunoensayo. Estas técnicas permiten medir niveles de una proteína concreta en fluidos, incluso si se encuentra en cantidades muy pequeñas. Por ejemplo, permiten determinar en sangre los niveles de hormonas, citoquinas y factores de crecimiento, cuyos valores anómalos pueden ser indicativos de una enfermedad.

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FIGURA E17-7  Uso de anticuerpos en biomedicina. Los anticuerpos se utilizan fundamentalmente en diagnóstico, terapia (bloqueando proteínas involucradas, p. ej., en cáncer e inflamación) e investigación.

El campo de la terapia biológica con anticuerpos es también de enorme y creciente importancia. Los sueros completos o inmunoglobulinas purificadas se han venido utilizando desde hace tiempo para neutralizar infecciones, toxinas y venenos. Los sueros se obtienen de animales (como caballos o cerdos) a los que previamente se les ha inoculado el Ag de interés. Se utilizan para el tratamiento inmediato de patologías de origen infeccioso como el tétanos y la difteria; o contra los venenos de serpientes, alacranes, etc. Más recientemente se han desarrollado anticuerpos monoclonales que bloquean la acción de proteínas cuyos niveles están alterados en algunas patologías, como el cáncer o enfermedades autoinmunes que desencadenan procesos inflamatorios. Como se ha explicado en el capítulo 16, en algunos tratamientos oncológicos se emplean actualmente anticuerpos monoclonales que frenan el desarrollo tumoral. Algunos ejemplos son: transtuzumab (anti-Her-2) contra el cáncer de mama; cetuximab (anti-EGFR) contra el cáncer colorrectal y de cabeza y cuello; bevacizumab (antiVEGF) contra el cáncer colorrectal; rituximab (anti CD-20), contra linfomas de tipo no Hodgkin; y los anticuerpos dirigidos al bloqueo de moléculas co-inhibidoras como CTLA4 o PD-1 (también llamadas checkpoint inhibitors), como tremelimumab o nivolumab, desarrollados recientemente y que están revolucionando las estrategias de inmunoterapia contra un importante número de tumores. Otro campo en el que se utiliza terapia biológica con anticuerpos monoclonales es la inflamación asociada a enfermedades como la

artritis reumatoide (v. más adelante), la espondilitis anquilosante o la psoriasis en placas. En estas enfermedades hay una producción excesiva de factor de necrosis tumoral (TNF)-a, que exacerba los procesos inflamatorios asociados a estas patologías. Etanercept, un anticuerpo monoclonal que inhibe TNF-a, se emplea en el tratamiento de estas enfermedades. Un problema asociado al tratamiento mediante anticuerpos en patologías crónicas es su elevado coste, en comparación con fármacos de síntesis química. El tercer campo en el que hemos indicado que los anticuerpos tienen gran importancia es en la investigación. Las diferentes técnicas que utilizan anticuerpos (p. ej., inmunohistoquímica, ELISA, Western blot, radioinmunoensayo) permiten determinar los niveles de expresión de una proteína en un tejido, conocer con qué proteínas interacciona nuestra proteína de interés, cómo se regula, dónde se localiza intracelularmente y cómo se altera en situaciones patológicas. Por lo tanto, los anticuerpos son herramientas de primera necesidad en investigación biomédica.

Complejo principal de histocompatibilidad

Los linfocitos T pueden reconocer un Ag presente en otra célula a través de su receptor antigénico T (v. más adelante). La tarea de presentar antígenos asociados a células para que sean reconocidos por los linfocitos T corre a cargo de proteínas especializadas que son codificadas por genes presentes en el locus denominado complejo principal de

CAPÍTULO 17 Bases celulares de la respuesta inmunitaria

histocompatibilidad (CPH) (o, como hemos indicado antes «complejo mayor de histocompatibilidad», MHC). El locus del CPH tiene un alto contenido en genes sumamente polimorfos que fueron identificados por su capacidad de determinar el pronóstico de los tejidos trasplantados entre individuos. Se habla de genes polimorfos cuando no existe una secuencia única de ácido nucleico que se encuentra presente en los cromosomas y que codifica para una proteína. Al contrario, en los genes polimorfos existen alternativas o variantes con frecuencias fijas entre los diferentes individuos de la población. Cada una de las variantes comunes de un gen polimorfo se denomina alelo. Se habla de individuo homocigoto para un gen, cuando los dos cromosomas presentan el mismo alelo, y heterocigoto cuando son distintos. El descubrimiento de los genes del CPH se realizó en la década de los años cuarenta del siglo pasado, cuando George Snell y su equipo utilizaron técnicas genéticas para analizar el rechazo de tumores y otros tejidos trasplantados entre cepas de laboratorio. Para ello, generaron cepas de ratones consanguíneas mediante apareamientos repetidos entre hermanos. Después de unas 20 generaciones, cada miembro de una cepa consanguínea tiene secuencias de ADN idénticas en todas las localizaciones de todos los cromosomas y se habla de ratones singénicos. En el caso de genes polimorfos, cada cepa consanguínea presentará un único alelo de la población original. Las diferentes cepas de ratones pueden expresar diferentes alelos y se denominan entonces cepas alogénicas. Cuando se injerta un tejido de un animal a otro, puede ocurrir que el injerto sea rechazado o, por el contrario, que sea aceptado. Cuando se realizan trasplantes entre ratones de una cepa consanguínea no se produce el rechazo del tejido, por lo que se observó que el reconocimiento de un injerto como propio o extraño es un rasgo heredado. Los genes responsables de este fenómeno se denominaron genes de histocompatibilidad y las diferencias entre el tejido propio o extraño fueron atribuidas a polimorfismos genéticos entre sus diferentes alelos. La identificación de los genes responsables de los rechazos llevó al grupo de Snell a localizar este gen en el cromosoma 17, y se dieron cuenta de que tenía una estrecha relación con el gen que codifica para un Ag del grupo sanguíneo polimorfo denominado antígeno II. Por este motivo, esta región fue denominada región de histocompatibilidad 2. Luego se identificaron otros genes que contribuyen en menor medida al rechazo. Posteriormente, se observó que otros genes del CPH controlaban la respuesta inmunitaria a Ag proteicos (genes Ir, del inglés immune response) y, finalmente, se demostró

que los linfocitos T debían reconocer el Ag unido a una molécula del CPH codificada por un alelo concreto, en un fenómeno que se definió como restricción del CPH. Más adelante se identificaron los genes del CPH humano, que se denominan antígenos leucocíticos humanos (HLA, del inglés human leucocyte antigens) y son equivalentes a las moléculas H-2 del ratón. Así, basados en las homologías estructurales y en sus secuencias, se ha visto que los genes del CPH identificados como determinantes del rechazo de injertos en ratones (H-2K, H-2D y H-2L) son homólogos a los genes del CPH humanos (HLA-A, HLA-B y HLA-C) y se agrupan como genes del CPH de clase I. Del mismo modo, los genes Ir, responsables de la respuesta inmunológica del ratón (I-A e I-E), son homólogos a los genes identificados como responsables de las respuestas mixtas linfocíticas en humanos (HLA-DR, HLA-DP y HLA-DQ), y se agrupan como genes del CPH de clase II. El conjunto de alelos del CPH presentes en cada cromosoma se denomina haplotipo del CPH. En los humanos, cada alelo del HLA recibe una designación numérica (p. ej., HLA-A1, HLA-B7, HLA-DR4) y todos los individuos heterocigóticos tendrán dos haplotipos. El descubrimiento de que la respuesta inmunitaria aparece ligada a la restricción del CPH abrió las puertas al conocimiento de los mecanismos de acción del sistema inmune. Los estudios de cristalografía de las moléculas del CPH de clase I y clase II han permitido comprender cómo se produce la presentación antigénica a los linfocitos T. Cada molécula del CPH presenta una hendidura o bolsillo extracelular donde se unen los péptidos antigénicos, que será reconocido por el receptor de los linfocitos T. Si analizamos la estructura de las moléculas del CPH de clase I y de clase II vemos que son extraordinariamente parecidas. Las moléculas de clase I constan de dos cadenas polipeptídicas unidas de forma no covalente (v. fig. e17-6): una cadena a codificada por el CPH, de unos 44-47 kDa, y una subunidad de 12 kDa no codificada por el CPH que se denomina b2-microglobulina, y que no es polimórfica. La cadena a consta de tres dominios (a1, a2 y a3) en su región extracelular, de una región transmembrana y de una pequeña región citoplasmática. Al observar la estructura de esta cadena a, encontramos que los dominios a1 y a2 (con estructura de hélice a) definen una hendidura en cuyo fondo se encuentra una estructura de lámina plegada b. Este bolsillo tiene un tamaño de aproximadamente 25 Å × 10 Å × 11 Å, y es capaz de albergar un péptido de 8-10 aminoácidos en su conformación extendida. La unión de un péptido exógeno a este

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dímero estabiliza la estructura de la molécula. Es importante destacar que el mayor grado de polimorfismo se presenta precisamente en estos dominios a1 y a2, que son precisamente los que van a interactuar con el péptido exógeno (v. fig. e17-6). La porción a3, que no presenta este polimorfismo, contiene sitios de unión para las moléculas CD8 de los linfocitos T. Por su parte, las moléculas de clase II están compuestas por dos cadenas polipeptídicas asociadas de forma no covalente: una cadena a de 32-34 kDa y una cadena b de 29-32 kDa (v. fig. e17-6). A diferencia del complejo de clase I, ambas moléculas están codificadas por genes polimórficos. Del mismo modo que en el caso del CPH de clase I, los extremos amino de las cadenas a y b (dominios a1 y b1) definen la hendidura a la que podrá unirse un péptido antigénico. En este caso, la cadena a1 ofrece una hélice a y cuatro hebras de la lámina b plegada del fondo de la hendidura, mientras que la cadena b1 proporciona las otras cuatro hebras de lámina b del fondo y la segunda hélice a que delimita el bolsillo. En este caso, el bolsillo no queda cerrado en sus extremos y esto permite albergar péptidos algo más largos (de hasta unos 30 aminoácidos). Al igual que en el caso de las moléculas de clase I, los dominios a1 y b1 presentan un alto grado de polimorfismo, mientras que los dominios a2 y b2 no son polimorfos. El dominio b2 presenta un bucle encargado de la unión a la molécula CD4 de los linfocitos T. Los extremos carboxilo de las cadenas a y b se anclan en la membrana plasmática y sobresalen un poco a la región citoplasmática de la célula (v. fig. e17-6).

El receptor de la célula T (RCT)

Los linfocitos T reconocen fragmentos peptídicos unidos a las moléculas del CPH en la superficie de las células presentadoras de Ag. Este reconocimiento se produce a través del complejo del receptor de la célula T. La formación de este complejo ternarioCPH-péptido antigénico-RCT conlleva un cambio estructural en el RCT que se transmite al interior de la célula e inicia la activación de la célula T. Es importante destacar que el reconocimiento por parte del RCT del linfocito T es doble, ya que por un lado ha de reconocer específicamente la secuencia peptídica unida al CPH y, por otro, debe producirse la interacción con el propio CPH. El RCT está constituido por un heterodímero compuesto por las cadenas a y b unidas entre sí mediante puentes disulfuro (v. fig. e17-6). Estas moléculas presentan una gran variabilidad, generada de forma similar a la que ocurre para la generación de los anticuerpos. Los mismos

mecanismos de recombinación somática son los que permiten la tremenda variabilidad en la familia de RCT. De esta manera, podemos imaginar la existencia de un gran número de clones de linfocitos T, cada uno de ellos con una especificidad para un Ag concreto. Las señales bioquímicas que se activan tras el reconocimiento del Ag son traducidas al interior de la célula T, gracias a la participación de una serie de proteínas invariables que constituyen el complejo CD3 y la cadena . Estas proteínas aparecen asociadas de forma no covalente con el RCT, formando lo que se conoce como el complejo RCT (v. fig. e17-6). Los estudios cristalográficos han permitido conocer con detalle la estructura de las cadenas a y b y su interacción con el Ag asociado al CPH. Cada cadena a y b está constituida por un dominio variable V (N-terminal) y un dominio constante (C) parecido al de las inmunoglobulinas, y por una región transmembrana hidrófoba seguida de una pequeña región citoplasmáticas. La porción extracelular, en concreto el dominio formado por las regiones variables Va y Vb, es la responsable del reconocimiento del Ag unido a las moléculas del CPH. Estas regiones variables, al igual que en el caso de las inmunoglobulinas, contienen una serie de regiones de complementariedad CDR. Tres CDR de la cadena a se encuentran yuxtapuestas a tres CDR de la cadena b, formando el dominio de interacción con el Ag. Existen muchas similitudes estructurales entre el RCT y el RCB. Sin embargo, el RCT no se secreta y, al contrario que las inmunoglobulinas, no realiza funciones efectoras por sí mismo. Además, el RCT reconoce el Ag cuando este se encuentra asociado al CPH. Una vez que se produce esta interacción, se transmitirán las señales necesarias para la activación de las funciones efectoras de los linfocitos T. Para ello, ha de contar con la acción del resto de las moléculas del complejo RCT, como la molécula CD3 y la cadena , que aparecen asociadas no covalentemente con el RCT. La molécula CD3 está formada por tres tipos de proteínas que se designan CD3g, d y ε. Estas moléculas, al igual que la cadena , son proteínas transmembrana que poseen regiones intracelulares caracterizadas por contener unos motivos denominados ITAM, que poseen una función fundamental en la transmisión de señales por parte del complejo RCT (v. fig. e17-6). Además de estas moléculas que forman parte del receptor, existen otros receptores de membrana que no reconocen específicamente el Ag, pero que participan en la interacción entre la célula T y la CPA y determinan la activación final del linfocito. Este grupo de moléculas se conoce con el nombre de moléculas accesorias. Su función será

CAPÍTULO 17 Bases celulares de la respuesta inmunitaria

la de transmitir señales de forma concertada con el complejo RCT tras la interacción con el Ag. Entre ellas, destacamos los correceptores CD4 y CD8, las moléculas coestimuladoras y las moléculas coinhibidoras, que explicamos a continuación.

LOS CORRECEPTORES CD4 Y CD8 Las proteínas CD4 y CD8 presentes en la membrana plasmática de los linfocitos T se unen a regiones no polimórficas del CPH y tienen la misión de transmitir señales que, junto con las emitidas por el complejo RCT tras el reconocimiento del Ag, inician la activación de los linfocitos T. Así, las principales funciones de CD4 y CD8 son la transducción de señal en el momento del reconocimiento del Ag y la de favorecer la adhesión de los linfocitos T a las CPA o a las células diana. Las moléculas CD4 y CD8 tienen la capacidad de inter­ actuar con las moléculas del CPH de clase II y de clase I, respectivamente. Dado que esta interacción actúa junto con el RCT en el reconocimiento de las moléculas del CPH y la activación del linfocito, las moléculas CD4 y CD8 se suelen denominar correceptores. Dependiendo de la expresión diferencial de estas moléculas podemos distinguir las células T CD4+ (linfocitos T cooperadores) y T CD8+ (linfocitos T citotóxicos).

MOLÉCULAS ACCESORIAS EN LAS CÉLULAS T Las moléculas del complejo del receptor RCT son claves para el reconocimiento específico del

Ag que será presentado unido a las moléculas del CPH (fig. e17-8). Pero además, como se ha indicado previamente, las células T expresan una serie de proteínas transmembrana que jugarán un papel muy significativo en la respuesta final del linfocito tras el reconocimiento del Ag. Estas moléculas se denominan moléculas accesorias, que se unirán a diferentes ligandos presentes en la superficie de otras células, como por ejemplo las CPA, las células del endotelio vascular, células diana o incluso moléculas de la matriz extracelular. Estas moléculas accesorias no son polimórficas y no tienen la propiedad de reconocer específicamente los Ag, una propiedad específica del RCT. Sin embargo, la unión de estas moléculas a sus respectivos ligandos en la superficie de otras células aumenta la fuerza de adhesión entre la célula T y la CPA o la célula diana. Esta propiedad permite que la interacción entre estas células, una vez reconocido el Ag, sea lo suficientemente larga como para que se transmita una señal al interior de las células. Dentro de esta familia de moléculas accesorias, un grupo de ellas pueden considerarse como moléculas coestimuladoras, que favorecen la activación final de los linfocitos, mientras que otras poseen funciones supresoras, y se denominan moléculas coinhibidoras. La acción de estas últimas es muy importante en el mantenimiento de la homeostasis del sistema inmunitario y son cruciales en el establecimiento de mecanismos de tolerancia inmunitaria (v. fig. e17-8).

FIGURA E17-8  Moléculas accesorias y correceptores implicados en el reconocimiento del antígeno (Ag) y la activación/inhibición del linfocito T.

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FIGURA E17-9  Proceso de extravasación linfocitaria a través del endotelio vascular.

Entre las moléculas accesorias coestimuladoras cabe destacar las proteínas de la familia B7 y CD28, expresadas en las CPA y en los linfocitos T, respectivamente. Las moléculas B7.1 y B7.2 presentes en las CPA se unen a CD28, presente en la superficie de los linfocitos T. Esta unión constituye uno de los coestímulos más importantes durante la activación linfocitaria tras el reconocimiento del Ag. Dentro de la familia de CD28 existen otros miembros, como CTLA4 o PD-1, con una función bien diferente. La unión de estos receptores a sus respectivos ligandos B7.1/2 y PD-L1 conlleva una regulación negativa de la respuesta inmune. La acción de estas moléculas es decisiva en la regulación de la respuesta inmunitaria (respuesta autolimitada) o en el control de la aparición de fenómenos de autoinmunidad (respuesta inmunitaria frente a antígenos propios). Otras moléculas coestimuladoras, como CD40L, se encuentran en la superficie de los linfocitos y su interacción con el par correspondiente CD40 en la superficie de la CPA transmite una señal positiva a esta. Esta señal reversa permite que la CPA adquiera un fenotipo maduro que favorece la posterior activación del linfocito T (v. fig. e17-8). Por otro lado, la unión de moléculas accesorias a las superficies del endotelio vascular y a la matriz extracelular contribuye al tráfico y recirculación de los linfocitos T por el cuerpo. Las diferentes subpoblaciones leucocitarias han de moverse de una parte a otra del organismo. Este hecho es especialmente importante para los linfocitos que circulan continuamente en la sangre y la linfa para migrar hacia los tejidos en los que se haya producido un daño o se hayan activado procesos inflamatorios. Esta recirculación linfocitaria aumenta la posibilidad de encontrar un Ag específico, así como el desarrollo de la respuesta inflamatoria ante situaciones de peligro. En este proceso, las moléculas de adhesión juegan un papel crucial en la regulación del paso de los leucocitos a través del endotelio hacia los tejidos. Los linfocitos ruedan en contacto con la pared del endotelio y, tras la interacción con las moléculas

de adhesión que se inducen durante el proceso inflamatorio, permiten el establecimiento de un contacto fuerte entre linfocito y célula endotelial (fase de arresto), tras la cual se produce el proceso de migración transendotelial o extravasación hacia los tejidos (fig. e17-9). Estas moléculas de adhesión, como se estudió en el capítulo 6, además de favorecer el anclaje de los leucocitos al endotelio vascular, pueden servir en los linfocitos para aumentar la fuerza de la interacción entre las células del sistema inmunitario. Dentro del conjunto de moléculas de adhesión, podemos distinguir las familias de selectinas, mucinas, integrinas e IgSF-CAM, con diferentes funciones en el proceso de migración leucocitaria. Existe una rara enfermedad autosómica recesiva que se caracteriza por la incapacidad de los leucocitos de migrar a los lugares de inflamación (síndrome LAD, del inglés leukocyte-adhesion deficiency). Se observó que esta deficiencia se debía a la ausencia de la integrina CD18. Aunque los pacientes que la padecen no tienen mayor susceptibilidad a infecciones víricas que los individuos sanos, sufren, sin embargo, de infecciones bacterianas crónicas recurrentes y los tejidos afectados por la infección no producen pus.

Procesamiento antigénico y presentación del antígeno a los linfocitos T

Los linfocitos T juegan un papel muy importante en las respuestas inmunitarias adaptativas contra Ag proteicos. Así, los linfocitos T CD4+ activan a los macrófagos para que destruyan los microbios fagocitados. Además, los linfocitos T CD4+ interaccionan con los linfocitos B y estimulan su proliferación, diferenciación y producción final de anticuerpos. Por otro lado, los linfocitos T CD8+ son capaces de eliminar las células infectadas con microbios intracelulares. Esta actividad de los linfocitos T se desencadena tras el reconocimiento específico del Ag, pero ¿qué es lo que reconoce el linfocito T? En los apartados anteriores, cuando se definía el CPH o el receptor

CAPÍTULO 17 Bases celulares de la respuesta inmunitaria

de la célula T, se hablaba del reconocimiento de fragmentos peptídicos derivados de las proteínas antigénicas (asociados al CPH) en las CPA. Es importante destacar que los Ag han de sufrir un procesamiento previo para ser reconocidos por los linfocitos T, y que este proceso será distinto si se trata de un linfocito T CD4+ (linfocito T cooperador) o de un linfocito T CD8+ (linfocito T citotóxico). Los linfocitos T CD4+ controlan prácticamente todas las respuestas inmunitarias frente a los Ag proteicos, ya que suministran estímulos que son importantes para la proliferación y diferenciación de los linfocitos B y los linfocitos T CD8+. Esta importante función requiere que la activación de los CD4+ ocurra de una forma controlada. Así, los linfocitos T CD4+ se activarán cuando el Ag presentado esté unido a las moléculas del CPH de clase II por parte de unos determinados tipos celulares (en particular las células dendríticas, que se consideran las CPA profesionales). Por el contrario, los linfocitos T CD8+ han de ser capaces de eliminar cualquier célula del organismo, si esta presenta el correspondiente Ag. Por ejemplo, si cualquier célula es infectada por un virus, los linfocitos CD8+ han de ser capaces de reconocer estos Ag presentes en el citoplasma de la célula infectada y lisarla. Como se ha mencionado más arriba, los linfocitos T CD8+ reconocen el Ag unido a las moléculas del CPH de clase I, que se expresan en prácticamente todas las células nucleadas. Por lo tanto, la presentación antigénica para los linfocitos T CD8+ tendrá que

ser diferente; en concreto, se pueden distinguir dos vías de procesamiento antigénico: la vía de procesamiento de clase I, asociada a las moléculas del CPH de tipo I, y la vía de procesamiento de clase II, asociada a las moléculas del CPH de clase II. A continuación se resumen las características de ambos procesos.

VÍA DE PROCESAMIENTO DEL ANTÍGENO DE CLASE I La mayor parte de las células son susceptibles de ser infectadas por un patógeno o de sufrir un proceso tumoral que conlleva la expresión de proteínas o Ag concretos en el citoplasma celular. El sistema inmunitario ha de ser capaz de reconocer estos Ag citosólicos. Para ello, una vez que la proteína ha sido traducida, queda expuesta a una maquinaria proteolítica muy eficaz constituida por un complejo de subunidades en forma de cilindro de unos 700 kDa denominado proteasoma (v. capítulo 9). El proteasoma lleva a cabo la importante función de degradar las proteínas del citoplasma, permitiendo el recambio proteico y destruyendo proteínas con estructura alterada (fig. e17-10). El proteasoma reconoce proteínas citosólicas que han sufrido un proceso de ubiquitinación previa en el citoplasma y las degrada, generando una amplia variedad de fragmentos peptídicos de diferente longitud. Estos péptidos podrán ser transportados hacia la luz del retículo endoplasmático rugoso (RER) gracias a la acción del transportador asociado al procesamiento (TAP),

FIGURA E17-10  Procesamiento del antígeno por la vía de clase I. b2m, b2-microglobulina; TAP, transportador de péptidos del retículo endoplasmático.

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FIGURA E17-11  Procesamiento del antígeno por la vía de clase II.

constituido por un heterodímero de las proteínas TAP1 y TAP2. Este complejo es muy eficaz en el transporte de péptidos de una longitud de entre 6 y 30 aminoácidos. Los péptidos transportados al RER podrán ahora unirse a las moléculas del CPH de clase I que están siendo sintetizadas por los ribosomas en el RER. La cadena a del CPH de clase I anclada en la membrana del RER se ensambla con la b2-microglobulina inmediatamente tras su síntesis. La unión específica de alguno de los péptidos transportados por TAP al bolsillo hidrófobo generado entre los dominios a1 y a2 de la cadena a da estabilidad al complejo, que será después transportado en vesículas, a través del aparato de Golgi, hasta la superficie celular. Así, la célula presentará en su membrana plasmática los CPH de clase I unidos a un fragmento peptídico derivado de un Ag citoplasmático. Este dímero podrá ahora ser reconocido por el RCT de un linfocito T citotóxico CD8+. Esta es la forma en la que el sistema inmunitario, a través de sus células CD8+, será capaz de reconocer un Ag extraño que se está expresando en el interior de una célula (v. fig. e17-10).

VÍA DE PROCESAMIENTO DE CLASE II Los Ag proteicos extracelulares también requieren un procesamiento para ser presentados correctamente a los linfocitos T CD4 +. En este caso, las CPA especializadas serán las encargadas

de capturar estos Ag e internalizarlos en endosomas (fig. e17-11). Los endosomas podrán después fusionarse con lisosomas, cargados de enzimas proteolíticas que degradarán el Ag proteico, generando así una variedad de fragmentos peptídicos. Por otro lado, en el RER se está produciendo la síntesis de las cadenas a y b del CPH de clase II, que se ensamblarán junto a una cadena invariante que ocupa el bolsillo hidrófobo definido por las subunidades a1 y b1. Esta unión protegerá el bolsillo, evitando la unión de péptidos presentes en el RER. El CPH de clase II, junto a la cadena invariante, migrará en forma de vesículas para unirse a los endosomas que contienen los fragmentos peptídicos generados del procesamiento del Ag extracelular capturado por la CPA. La acción de las proteasas degradará la cadena invariante, dejando libre el bolsillo hidrófobo, al que podrán unirse posibles fragmentos peptídicos derivados del Ag procesado. Este complejo CPH II-péptido podrá ahora ser presentado en la superficie de la CPA para su reconocimiento por el RCT de los linfocitos T CD4+ (v. fig. e17-11). Estos sistemas de presentación antigénica restringida por el CPH aseguran el análisis de la mayoría de las células del organismo en busca de la posible presencia de Ag extraños intracelulares o de proteínas extracelulares derivadas de patógenos. La existencia de estas dos vías permitirá la

CAPÍTULO 17 Bases celulares de la respuesta inmunitaria

FIGURA E17-12  Activación de los linfocitos T: vías de señalización tras la estimulación del RCT (receptor de célula T).

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activación coordinada de una respuesta inmunitaria adaptativa.

ACTIVACIÓN LINFOCITARIA Activación de los linfocitos T

El reconocimiento del Ag por el receptor del linfocito T, en combinación con otros estímulos, desencadena una cascada de señales bioquímicas que inducen al linfocito T a entrar en el ciclo celular, promoviendo su expansión y diferenciación hacia células efectoras y células de memoria. Dependiendo del tipo de linfocito T, las funciones efectoras serán diferentes. Así, los linfocitos T CD4+, tras el reconocimiento del Ag unido al CPH de clase II, podrán producir diferentes tipos de citoquinas que, a su vez, actuarán sobre otros tipos celulares, mientras que los linfocitos T CD8+ adquirirán la capacidad de lisar las células que presenten el Ag en su superficie unido al CPH de clase I. El reconocimiento del Ag por el receptor de los linfocitos T activa el entrecruzamiento de receptores en la membrana, que promueve el reclutamiento de proteínas tirosina quinasa, las cuales podrán fosforilar los motivos de activación ITAM presentes en la porción citoplasmática de las cadenas , d, g y ε del complejo del receptor T. La fosforilación de estos motivos desemboca, a su

vez, en la fosforilación de otros miembros de esta cascada de señalización. La fosforilación de la proteína ZAP-70 inicia la activación de múltiples vías que finalmente desembocan en la activación de factores de transcripción como NF-kB, NFAT, MAPK o JnK. La translocación de estos factores al núcleo y su unión a secuencias reguladoras en el ADN iniciará el proceso de transcripción de numerosos genes (fig. e17-12). Este proceso de activación, iniciado por el RCT tras el reconocimiento del Ag, constituye la señal inicial (señal 1). Pero esta no es suficiente para la completa activación del linfocito T y se requiere una segunda señal (señal 2) independiente del Ag, que es proporcionada por las interacciones entre la moléculas de coestímulo CD28 con los miembros de la familia B7 en las CPA. Es importante mencionar aquí, como se ha indicado con anterioridad (v. fig. e17-8), que las moléculas de la familia B7 pueden, a su vez, interactuar con la molécula CTLA4 (la cual puede inducirse tras la activación celular) y que esta interacción de gran afinidad transmitirá señales negativas al linfocito T. La presencia de motivos de inhibición ITIM (del inglés immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif) recluta una serie de fosfatasas que frenan el proceso de activación celular. Existen varias moléculas coinhibidoras y coestimuladoras que pueden presentarse en la

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FIGURA E17-13  Desarrollo de los diferentes subtipos de linfocitos T CD4 tras la activación linfocitaria.

superficie de los linfocitos de forma constitutiva o inducible. Su presencia y su actividad constituyen uno de los sistemas de regulación de la activación del linfocito T, necesario para la correcta homeostasis de la respuesta inmunitaria. En el caso de los linfocitos T CD4+, cuando el reconocimiento del Ag se produce en un entorno apropiado, el linfocito será activado e iniciará la respuesta primaria al Ag. El linfocito T aumenta de tamaño e inicia los ciclos repetidos de división celular. Este proceso dependerá de la intensidad de la señal inducida por el RCT y de la presencia de las señales de coestímulo. La integración de estas señales, así como el microambiente donde se produce esta activación, determinarán la expresión de diferentes factores de transcripción que darán lugar a la especialización final del linfocito T, su proliferación y la producción de citoquinas específicas (fig. e17-13). La prevalencia de uno u otro factor de transcripción condiciona su conversión y especialización en los distintos subtipos de linfocitos T CD4+. Así, distinguimos: a) los linfocitos Th1, que expresan el factor de transcripción T-bet y producen principalmente las citoquinas IFN-g y TNF-b (que favorecen las respuestas efectoras mediadas por otras células); b) los linfocitos Th2, que expresan el factor Gata-3 y son productores de IL-4, IL-5, IL-10 e IL-13, y ayudan a los linfocitos B en la producción de anticuerpos; c) los linfocitos T reguladores (Treg), que expresan el factor FoxP3 y son productores de citoquinas inmunodepresoras como el TGF-b o la IL-10 e inhiben la actividad de otros linfocitos, y d) los linfocitos Th17, que expresan el factor RORgt y producen las citoquinas proinflamatorias IL-17, TNF-a, IL-21 e IL-22. Existe cierta plasticidad entre estos tipos celulares, de

manera que, dependiendo del entorno en el que se encuentren, pueden producirse transformaciones de un tipo en otro (v. fig. e17-13). Por su parte, los linfocitos T CD8+ requieren de al menos tres señales para alcanzar un estado de activación que confiera una actividad lítica específica. La primera señal es transmitida a través del RCT tras el reconocimiento del péptido antigénico unido al CPH de clase I. La segunda señal proviene de la interacción entre las moléculas de coestímulo B7 de la CPA con la molécula CD28 en la superficie del linfocito. Y finalmente, la señal inducida por la interacción de la IL-2 con su receptor activa la proliferación y la diferenciación del linfocito T CD8 + en un linfocito T citotóxico efector. Esta última señal es principalmente suministrada por los linfocitos Th1 que, a su vez, promueven la expresión de moléculas de coestímulo en las CPA y, por lo tanto, favorecen la presentación del Ag (señal 1). Como se puede observar, la activación de los linfocitos T es un proceso coordinado y muy controlado que tiene como objetivo impedir la activación de respuestas innecesarias frente a estímulos pobres y evitar así fenómenos de autoinmunidad. La activación y diferenciación de los linfocitos CD8+ confiere a estos la expresión de perforinas (proteínas formadoras de poros) y de granzimas (serina proteasas) que se acumulan en vesículas secretoras que podrán ser liberadas por exocitosis en las inmediaciones del espacio de contacto entre el linfocito CD8+ y la célula diana (sinapsis celular). Tras el reconocimiento del Ag (expresado, p. ej., en una célula infectada por un virus) por parte del RCT de la célula CD8+, las perforinas, en contacto con la membrana de la célula diana, sufren un cambio conformacional

CAPÍTULO 17 Bases celulares de la respuesta inmunitaria

FIGURA E17-14  Mecanismo de acción de los linfocitos T CD8+. La célula infectada es reconocida por el RCT (receptor de célula T) de linfocitos T CD8+. En la sinapsis inmunológica se produce la liberación de perforinas, que provocan un poro en la membrana y la posterior muerte de la célula infectada.

que permite su inserción en la membrana y su posterior polimerización, provocando un poro cilíndrico por el que entran las granzimas dentro de la célula diana (fig. e17-14). Este proceso provoca la fragmentación del ADN de la célula diana y la apoptosis celular.

Activación de los linfocitos B

El linfocito B reconoce el Ag a través de una inmunoglobulina anclada en su membrana. Al igual que los linfocitos T, otras moléculas de la membrana del linfocito B proveerán señales adicionales que modificarán la estimulación final del linfocito B. Este complejo de proteínas se llama correceptor y permite amplificar la señal inicial transmitida por el reconocimiento del Ag. Como indicamos con anterioridad al hablar del receptor de la célula B, el heterodímero Iga/Igb contiene una porción intracelular que presenta secuencias ITAM como las descritas en el complejo del receptor T. Tras la interacción con el Ag, estas sufren un proceso de fosforilación que desembocará en la activación de la quinasa Syk y la posterior activación de los factores de transcripción NF-κB, NFAT o CREB que, tras su translocación al núcleo, iniciarán la transcripción de genes de respuesta. Estas señales promueven el inicio del ciclo celular y la proliferación. Al igual que con los linfocitos T, el reconocimiento del Ag por el receptor de la célula B no es suficiente para iniciar la activación completa del linfocito y normalmente se requiere de la presencia de una segunda señal. Esta puede ser transmitida por los linfocitos T CD4+ mediante la interacción de la molécula de membrana CD40 del linfocito B con su ligando CD40L en la superficie del linfocito T. El linfocito B, tras la interacción con el Ag a través de su receptor, podrá internalizarlo,

procesarlo y presentarlo en la superficie celular unido a las moléculas de CPH de clase II. El linfocito T CD4+ reconocerá el Ag y se activará entonces la expresión de la molécula CD40L en su superficie. La interacción entre CD40L y CD40, así como las citoquinas producidas por los linfocitos T, permitirán la correcta activación del linfocito B, el cual se transformará en célula plasmática con la capacidad de producir grandes cantidades de anticuerpos específicos frente al Ag. Dependiendo de varios factores, principalmente de las citoquinas presentes, el linfocito B se diferenciará produciendo un determinado subtipo de inmunoglobulina, en un proceso conocido como cambio isotípico. Tras este proceso de proliferación y diferenciación a células productoras de anticuerpos, y cuando el Ag va siendo eliminado (y en consecuencia decrece la estimulación antigénica), los linfocitos pueden entrar en un proceso de apoptosis. Solo algunos de ellos se transformarán en células B de memoria, que serán reclutadas en la médula ósea y podrán sobrevivir durante largos períodos de tiempo y responder de forma muy eficaz ante un nuevo estímulo antigénico. En la figura e17-15 se muestra un esquema que refleja la coordinación del sistema inmunitario adaptativo, capaz de responder a diferentes tipos de Ag a través de sus brazos efectores humoral y celular. Los linfocitos T cooperadores juegan un papel esencial en el control de la activación de las respuestas.

MECANISMOS EFECTORES Citoquinas

El desarrollo de una respuesta inmunitaria efectiva implica una compleja interacción entre linfocitos, células inflamatorias y células hematopoyéticas.

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FIGURA E17-15  Respuesta inmunitaria adquirida: una respuesta coordinada. Coestm: coestímulo.

Las citoquinas juegan un papel esencial en esta interacción entre estas células. Como se ha mencionado, las citoquinas son secretadas por las células del sistema inmunitario y otros tipos celulares en respuesta a estímulos, y son esenciales para el desarrollo de las células efectoras. Como las hormonas, sirven como mensajeros del sistema inmunitario, aunque al contrario que ellas, generalmente actúan de manera local. Las citoquinas se unen a receptores específicos presentes en la membrana de las células diana e inician una cascada de señalización que finalmente promueve la activación de determinados genes, causando una respuesta celular. Podemos distinguir cuatro familias de citoquinas atendiendo a su estructura: a) la familia hematopoyética; b) la familia del interferón; c) la familia de las quimioquinas, y d) la familia del TNF. A su vez, para que las citoquinas ejerzan su función, deben unirse a receptores específicos presentes en la superficie celular. Estos receptores son muy diversos, pero pueden agruparse en cinco familias: a) la superfamilia de receptores de inmunoglobulinas; b) la familia de receptores de clase I (también conocida como la familia de receptores hematopoyéticos y a la que se unen la mayoría de las citoquinas del sistema inmunitario); c) la familia de receptores de

clase II (receptores de la familia del interferón); d) la familia de receptores de TNF, y e) la familia de receptores de quimioquinas. La mayoría de estos receptores están constituidos por dos o tres cadenas que forman un heterodímero o un heterotrímero. Existen diferentes quinasas en su forma inactiva asociadas al receptor de las citoquinas. Tras la unión de la citoquina al receptor, suele producirse la asociación entre diferentes subunidades del receptor y la activación de las quinasas asociadas, como por ejemplo la familia de las JAK. Se produce entonces la activación de diferentes factores de transcripción (entre ellos la familia de las Stat), que podrán translocarse al núcleo para iniciar la transcripción de los genes diana (fig. e17-16). Cada citoquina ejerce una función diferente y jugará un papel esencial en la defensa frente a determinados patógenos. Así, la neutralización de una toxina bacteriana soluble requiere de la presencia de anticuerpos neutralizantes producidos por linfocitos B específicos, mientras que la respuesta a un patógeno intracelular (p. ej., un virus o una bacteria) requiere de la activación de una respuesta citotóxica mediada por células. Como ya hemos comentado, los linfocitos T CD4+ pueden clasificarse —según el perfil de citoquinas que producen— en los subtipos Th1

CAPÍTULO 17 Bases celulares de la respuesta inmunitaria

FIGURA E17-16  Inducción de la expresión de genes diana tras la unión de una citoquina a su receptor.

FIGURA E17-17  Sistema del complemento. Activación por las vías clásica y alternativa.

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y Th2. En cada caso, la presencia de un determinado perfil de citoquinas podrá favorecer la activación de la respuesta adecuada para cada situación. Es importante destacar que algunas citoquinas tienen efectos antagónicos, de manera que pueden constituir un sistema de autocontrol de la respuesta inmunitaria. Por ejemplo, el IFN-g producido por los linfocitos Th1 inhibe la proliferación de los linfocitos Th2, mientras que la IL-4 y la IL-10 producidas por los linfocitos Th2 inhiben la producción de IL-12, una citoquina esencial para la diferenciación de los linfocitos Th1. Muchos efectos de las citoquinas pueden parecer redundantes; sin embargo, el equilibrio entre ellas resulta crucial para la regulación de las respuestas inmunitarias.

El sistema del complemento

El sistema del complemento (fig. e17-17) es uno de los principales mecanismos efectores de la respuesta humoral (mediada por anticuerpos) del sistema inmunitario. Este sistema está constituido por más de 30 proteínas solubles o asociadas a las membranas celulares. Entre sus funciones se incluyen la lisis de células, bacterias o virus, la opsonización (que promueve la fagocitosis de antígenos particulados), la unión a receptores para la activación de procesos inflamatorios y

la producción de moléculas inmunorreguladoras y, finalmente, la eliminación de inmunocomplejos del torrente circulatorio. La mayoría de estas proteínas son producidas en los hepatocitos y son secretadas en forma de cimógenos que podrán ser activados tras un proceso de proteólisis. De este modo, la acción del complemento implica una cascada proteolítica en la que cada producto reacciona con el siguiente elemento de la cascada. Los componentes del complemento se designan con números (C1-C9), mientras que los fragmentos derivados de cada proteína se identifican con subíndices (p. ej., C3a, C3b). Existen varias vías de activación del complemento. La vía clásica se inicia con la formación del complejo antígeno-anticuerpo, de forma soluble o unido a la membrana de una célula diana. Esta unión termina en la opsonización del complejo o en la formación de un poro en la membrana celular, denominado complejo de ataque a membranas, que lisa la célula. La vía alternativa, independiente de la presencia de anticuerpos, puede ser iniciada por elementos presentes en la membrana de numerosos patógenos y desemboca, de la misma manera que la vía clásica, en la lisis del patógeno. Muchos de los miembros de la cascada del complemento tienen actividad proinflamatoria y, por lo tanto, pueden

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favorecer el reclutamiento de células del sistema inmunitario y la eliminación de los patógenos invasores (v. fig. e17-17). El sistema del complemento, debido a su poca especificidad, puede atacar bien a patógenos, bien a las propias células del individuo. Por este motivo, existe un complejo sistema de regulación de su actividad, con numerosas proteínas reguladoras capaces de inactivar varios componentes clave de este sistema.

Respuestas efectoras mediadas por células

Según se ha explicado, la respuesta humoral y la respuesta celular del sistema inmunitario asumen diferentes funciones en la protección del organismo. Los anticuerpos pueden neutralizar patógenos o toxinas extracelulares, promoviendo su eliminación, mientras que la respuesta celular podrá eliminar patógenos intracelulares, cuando estos están fuera del alcance de los anticuerpos. Entre las células que contribuyen a esta función efectora celular se encuentran los linfocitos T CD4+ productores de citoquinas y los linfocitos T CD8+ citotóxicos, que presentan una especificidad por el Ag, así como las células NK, los macrófagos, los neutrófilos y los eosinófilos, que carecen de esta especificidad. La actividad de estas células dependerá de la presencia de concentraciones de diferentes citoquinas en el entorno. ●

Linfocitos T citotóxicos CD8+: estas células tienen una capacidad lítica que es crítica para la eliminación de células propias cuando estas presentan en su superficie un Ag determinado (p. ej., un antígeno vírico) unido al CPH de clase I. El sistema de perforinas y granzimas es crucial en la actividad lítica de estas células. ● Células NK: están implicadas en la defensa frente a la aparición de células tumorales o frente a la infección por virus. Debido a que producen grandes cantidades de citoquinas, también desempeñan un papel importante en la regulación inmunitaria. La forma en la que las células NK eliminan a las células diana es muy similar a la utilizada por los linfocitos T citotóxicos CD8 +. Así, las NK contienen numerosos gránulos cargados de granzimas y perforinas en el citoplasma celular. Cuando la célula NK se adhiere a la célula diana, se produce la desgranulación de estos reservorios, la liberación de su contenido y la perforación de la membrana plasmática de la célula diana (con la consiguiente apoptosis). Pero, al contrario que los linfocitos T CD8+,

el reconocimiento de la célula diana no ocurre a través del CPH de clase I. Existen en la superficie de la célula NK dos tipos de receptores con funciones antagónicas: mientras unos pueden activar la célula NK al reconocer su ligando en la superficie de la célula diana, otros transmitirán una señal inhibitoria. Por ejemplo, la interacción del receptor NKG2 de la célula NK con las moléculas del CPH de clase I, independientemente de si presentan un Ag o no, inhibe la actividad NK. Como en condiciones normales casi todas las células nucleadas expresan moléculas de CPH de clase I, son poco susceptibles a la lisis por las células NK. Sin embargo, algunas células tumorales pierden su capacidad de presentar el CPH de clase I en la superficie celular y, por lo tanto, se hacen invisibles a los linfocitos T citotóxicos CD8 +. Estas células dejan de transmitir señales inhibitorias a las células NK, que podrán entonces ejercer su función lítica sobre la célula diana. ● Citotoxicidad celular mediada por anticuerpos: existe un número de células con capacidad lítica que expresan en su membrana receptores para la región Fc de los anticuerpos. Cuando un anticuerpo se une específicamente a un Ag expresado en la membrana de la célula diana, la célula lítica que porta un receptor para la Fc podrá unirse a la célula diana a través del anticuerpo e inmediatamente causar la muerte de la célula diana. Aunque la célula lítica no tiene especificidad por un Ag, el anticuerpo dirige a la célula lítica hasta entrar en contacto con la célula diana. Este tipo de citotoxicidad celular mediada por anticuerpos (ADCC, del inglés antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity) es realizada por células como las NK, los macrófagos, los monocitos, los neutrófilos y los eosinófilos. La muerte de la célula diana por este mecanismo parece que no implica la acción del complemento y sí la liberación de enzimas líticas, perforinas o del TNF.

REGULACIÓN DE LA RESPUESTA INMUNITARIA

Cuando el sistema inmunitario se encuentra con un Ag, pueden ocurrir dos cosas: activarse una respuesta inmune o entrar en un estado de no respuesta llamado tolerancia inmunológica. Esta decisión tiene que estar cuidadosamente regulada, ya que una respuesta inapropiada, ya sea la inducción de inmunidad frente a Ag propios o la tolerancia a patógenos potenciales, puede tener consecuencias muy serias para el organismo.

CAPÍTULO 17 Bases celulares de la respuesta inmunitaria

La regulación de la respuesta inmunitaria ocurre tanto en la respuesta humoral como en la celular. Cada vez que un Ag entra en el organismo, el sistema inmunitario ha de tomar varias decisiones: a) responder o no responder; b) qué tipo de respuesta es la más adecuada (humoral, celular Th1, Th2, NK, etc.); c) qué intensidad de respuesta es necesaria, y d) cuánto ha de durar la respuesta. Las citoquinas juegan un papel esencial en la coordinación de la inducción de una respuesta apropiada. Pero además del papel de las citoquinas, otros mecanismos reguladores también desempeñan un papel crucial. Con respecto a la primera decisión sobre si responder o no a un Ag, el sistema inmunitario tiene mecanismos para discriminar los Ag propios de los extraños. Esta es una de las características generales del sistema inmunitario y se define, como hemos indicado previamente, como tolerancia o capacidad de distinguir lo propio de lo extraño, lo peligroso de lo no peligroso. Existen dos mecanismos de inducción de tolerancia hacia un Ag: la tolerancia central y la tolerancia periférica. La primera se produce porque, durante la maduración de los linfocitos en los órganos linfáticos primarios, todos los linfocitos pasan por un estado inmaduro en el que, si son activados al reconocer Ag propios (presentes en estos órganos), son eliminados en un proceso denominado selección negativa. Este proceso implica la muerte de los linfocitos autorreactivos. De esta manera se consigue que aquellos linfocitos con capacidad de reconocer Ag propios no salgan al torrente circulatorio. Existe la posibilidad de que algunos de estos linfocitos autorreactivos sufran un proceso de conversión hacia linfocitos T reguladores, caracterizados por la expresión del factor de transcripción FoxP3 y por su capacidad de inhibir la actividad de otros linfocitos T efectores. Estos linfocitos T reguladores podrán ahora salir de los órganos linfáticos primarios hacia la periferia y ejercer su capacidad reguladora. Además del proceso de tolerancia central, existen mecanismos de control en la periferia. Podemos encontrarnos situaciones en las que los linfocitos escapan de este primer control central y aparecen linfocitos autorreactivos en circulación. Tras la activación de una respuesta inmune frente a un patógeno y su posterior eliminación, resulta necesario detener o reducir la intensidad de la misma. Existen varios mecanismos de tolerancia periférica que consiguen frenar una respuesta inmunitaria. Ante situaciones en las que un Ag (propio o extraño) se encuentra en un entorno poco propicio para la inducción de una respuesta

inmunitaria, por falta de señales de coestímulo (B7, CD40, etc.) o de señales de peligro (como los patrones asociados a patógenos [PAMP]), por la presencia de señales de coinhibición (CTLA4, PD1, BTLA, CD160, etc.) o por falta de un proceso inflamatorio, los linfocitos pueden entrar en un estado de no respuesta denominado anergia, que no implica la muerte del linfocito. En otras situaciones, cuando el sistema inmunitario ha conseguido la eliminación de un patógeno, los linfocitos específicos dejan de recibir el estímulo antigénico y pueden entrar en un proceso de apoptosis denominado también muerte por abandono. Pueden darse situaciones en las que el sistema inmune no consiga eliminar el patógeno y se origine un daño inmunopatológico. En este caso, el exceso de Ag puede provocar la muerte de los linfocitos específicos por un proceso denominado muerte por sobreactivación, que implica la expresión de moléculas como FAS y su ligando (v. capítulo 15). Como se ha comentado más arriba, existe otro sistema de tolerancia periférica que implica la acción de una subpoblación de linfocitos T CD4+ reguladores que tienen la capacidad de inhibir la acción de linfocitos T activados, células dendríticas, células NK o linfocitos B. Por lo tanto, los linfocitos T reguladores pueden residir en tejidos en los que sea necesario mantener un estado de inmunodepresión o pueden ser atraídos a los sitios de inflamación para ejercer un papel de control de la respuesta inmunitaria (fig. e17-18). Todos estos mecanismos protegen al organismo de una respuesta inapropiada contra Ag propios y permiten, a su vez, mantener la homeostasis del sistema inmunitario. Una de las características de este sistema es su capacidad de cesar su actividad cuando sea necesario, lo que se reconoce como respuesta autolimitada. Sin embargo, estos mecanismos a veces fallan y la acción inadecuada del sistema inmunitario desemboca en procesos de autoinmunidad.

DISFUNCIONES DEL SISTEMA INMUNITARIO Y SUS CONSECUENCIAS

La visión general de la respuesta innata y adaptativa muestra que el sistema inmunitario es un sistema multicompetente e interactivo que protege al organismo frente al ataque de agentes infecciosos o frente al cáncer. Pero algunas veces este sistema puede funcionar inadecuadamente y no ser capaz de protegernos de estos ataques, e incluso puede errar en su respuesta y provocar

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FIGURA E17-18 Regulación del sistema inmunitario. Mecanismos de tolerancia central y tolerancia periférica.

enfermedades y hasta la muerte: las alergias, el rechazo a trasplantes y la enfermedad de injerto contra huésped, las enfermedades autoinmunitarias y las inmunodeficiencias están relacionadas con estos fenómenos. Las alergias y el asma son el resultado de una respuesta inmunitaria inapropiada a Ag comunes como, por ejemplo, el polen y algunas comidas, o el contacto con derivados de animales. Se estima que casi una tercera parte de la población sufre alergias de algún tipo, y muchas de ellas requieren tratamiento. La exposición a un Ag puede activar una respuesta inmune que podría derivar en consecuencias violentas y fatales en una segunda exposición al Ag. Esta respuesta se conoce como choque anafiláctico o anafilaxia. Afortunadamente la mayoría de las reacciones alérgicas no son inicialmente fatales. La respuesta alérgica está relacionada con la producción de IgE

que, tras la unión a su Ag, provoca la liberación de sustancias por parte de los mastocitos, que causan irritación e inflamación (fig. e17-19). La exposición de un individuo al alérgeno provoca una serie de síntomas que pueden incluir estornudos, tos, asma, dermatitis, erupciones en la piel, urticaria y, en casos más extremos, asfixia debida al bloqueo de las vías aéreas por la inflamación y la broncoconstricción. Esta enfermedad tiene un impacto muy importante en los sistemas de salud, ya que implica un uso elevado de recursos económicos para su tratamiento. En algunos individuos se produce una disfunción del sistema inmunitario que se basa en la pérdida de la capacidad de distinguir lo propio de lo extraño. En esta situación se puede desencadenar un ataque inmunitario contra el organismo. Esta situación, denominada autoinmunidad, puede provocar una serie de

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FIGURA E17-19  Esquema del mecanismo de iniciación de una reacción alérgica.

enfermedades crónicas con síntomas muy variados dependiendo del tejido sobre el que se haya establecido el ataque. Individualmente, la mayor parte de las enfermedades autoinmunes tienen una escasa prevalencia, pero de modo conjunto pueden afectar hasta al 5% de la población en los países occidentales. No se conoce bien la causa por la cual el organismo sufre defectos en la autotolerancia y genera este tipo de enfermedades, aunque se sospecha que intervienen factores ambientales (como reacciones cruzadas

de respuesta inmunitaria frente a infecciones) y factores de predisposición genética. Algunas de las enfermedades autoinmunitarias se recogen en la tabla e17-2. Como ejemplos de enfermedades autoinmunes podemos citar la diabetes mellitus de tipo 1 (o insulinodependiente) y la artritis reumatoide. En la diabetes mellitus de tipo 1 se producen autoanticuerpos contra proteínas presentes en las células b del páncreas. En esta enfermedad se ha descrito que podrían estar involucrados más

TABLA E17-2  Ejemplos de enfermedades autoinmunitarias Enfermedad

Autoantígeno

Efectos

Pénfigo vulgar Miastenia gravis Diabetes mellitus I Anemia hemolítica (autoinmunitaria) Síndrome de Goodpasture Artritis reumatoide Esclerosis múltiple Lupus eritematoso Enfermedad de Graves

Desmogleína 3 Receptor de acetilcolina Ag desconocido en células b Grupo sanguíneo Rh

Lesiones ampollosas en la piel Alteraciones motoras Alteraciones metabólicas Destrucción de eritrocitos. Anemia

Colágeno IV Antígeno sinovial desconocido Proteínas de la envuelta de mielina Varios antígenos nucleares Receptor de TSH

Vasculitis. Fallo renal y pulmonar Inflamación y destrucción articular Alteraciones motoras y cognitivas Glomerulonefritis, artritis, etc. Hipertiroidismo

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FIGURA E17-20  Imagen radiológica de las manos de un paciente con artritis reumatoide, una enfermedad de origen autoinmune. (Procedente de: http://www.somospacientes. com/enfermedades/artritis-reumatoide/.)

de 20 genes, la mayoría relacionados con ciertas moléculas HLA, cuya alteración podría favorecer su desarrollo. La artritis reumatoide es una enfermedad sistémica de tipo inflamatorio que puede afectar a diversos órganos, principalmente a las articulaciones (fig. e17-20). El origen de la enfermedad no se conoce, pero se considera una enfermedad autoinmunitaria debido a la producción de anticuerpos que destruyen el cartílago articular y crean una inflamación crónica que empeora su evolución. La inflamación puede afectar también a los pulmones, el pericardio, la esclerótica del ojo y el tejido subcutáneo. Las mujeres tienen tres veces más probabilidades de sufrir artritis reumatoide que los hombres. Los tratamientos contra esta patología incluyen fisioterapia, uso de analgésicos y antiinflamatorios, fármacos antirreumáticos y tratamiento anti-TNF-a (como ya se ha comentado). En otras ocasiones puede ocurrir que alguno de los brazos del sistema inmunitario sea defectivo por alguna anormalidad genética o por un daño debido a agentes químicos, físicos o biológicos. Entonces, el organismo puede sufrir una inmunodeficiencia. El rasgo más característico de estos pacientes es la fuerte tendencia a desarrollar enfermedades infecciosas de origen vírico, bacteriano, fúngico o parasitario. La severidad de esta patología depende del número de componentes del sistema inmunitario afectados. Algunas inmunodeficiencias pueden tener un origen genético, en cuyo caso se denominan congénitas. La inmunodeficiencia combinada severa (SCID) es una

enfermedad grave que afecta a los linfocitos B y T y puede provocar la muerte del paciente tras una infección; otras son menos graves, como la deficiencia de IgA, en la que las células B son incapaces de sintetizar este tipo de inmunoglobulina. En otras situaciones, una infección puede ser la causante de la inmunodeficiencia y se habla entonces de una inmunodeficiencia adquirida. Este es el caso de la infección por el virus del SIDA, que infecta a los linfocitos T CD4+, provocando su eliminación y el consecuente desequilibrio y deficiencia del sistema inmunitario. Otra situación clínica en la que interviene de modo crítico el sistema inmunitario es el rechazo a trasplantes de órganos o de células de un individuo a otro. El sistema inmunitario está preparado para reconocer agentes extraños invasores y, en este caso, las células trasplantadas pueden ser reconocidas como extrañas y activar una respuesta no deseada que las elimine. En este sentido, el desarrollo de agentes inmunodepresores ha permitido un mayor éxito de los programas de trasplantes.

Lecturas recomendadas Abbas AK, Lichtman AH, Pillai S. Inmunología celular y molecular. 7.ª ed. Barcelona: Elsevier-Saunders; 2012. Delves P, Martin S, Burton D, Roitt I. Inmunología. Fundamentos. 11.ª ed. Barcelona: Médica Panamericana; 2008. Dougan M, Dranoff G. Immune Therapy for Cancer. Annu Rev Immunol 2009;27:83-117. Guermonprez P, Valladeau J, Zitvogel L, Théry C, Amigorena S. Antigen presentation and T cell stimulation by dendritic cells. Annu Rev Immunol 2002;20:621-67. Janeway CAJJr, Medzhitov R. Innate immune recognition. Annu Rev Immunol 2002;20:197-216. Kuby J, Kindt RA, Goldsby BA. Inmunología. Osborne. 6.ª ed. Barcelona: McGraw-Hill/Interamericana; 2007. Male D, Brostoff J, Roth DB, Roitt I. Inmunología. 7.ª ed. Barcelona: Elsevier; 2007. Murphy K, Travers P, Walport M. Inmunobiología de Janeway. 7.ª ed. Barcelona: McGraw-Hill; 2009. Peakman M, Vergani D. Inmunología básica y clínica. 2.ª ed. Barcelona: Elsevier; 2011. Zinkernagel RM. Immunology taught by viruses. Science 1996;271(5246):173-8.