Enfermedades Del Sistema Inmune . Fundamentos Fisiológicos

Medicine. 2013;11(28):1699-709 1699

Linfocitos TD. Daz Martna, A. Prieto Martna, M. beda Canteraa y M. lvarez-Mon SotobaLaboratorio de Enfermedades del Sistema Inmune y Oncologa. Unidad I+D Asociada al Consejo Superior de Investigaciones Cientficas. Departamento de Medicina. Universidad de Alcal. Alcal de Henares. Madrid. Espaa. bServicio de Enfermedades del Sistema Inmune y Oncologa. Hospital Universitario Prncipe de Asturias. Universidad de Alcal. Alcal de Henares. Madrid. Espaa.

ResumenLos linfocitos T son un brazo esencial en la respuesta inmune adaptativa o antgeno-especfica. En este artculo explicaremos el concepto, funcin y caractersticas principales de los linfocitos T, y examinaremos la base gentica y molecular de su receptor de superficie para el antgeno, el TCR. Analizaremos en detalle el proceso de reordenamiento gentico que permite la generacin de la gran diversidad de receptores para el antgeno observada en los linfocitos T, as como su estruc-tura y generacin en rganos linfoides primarios. Finalmente, dedicaremos atencin a la sealiza-cin y transduccin a travs del complejo TCR necesaria para la activacin y diferenciacin de las clulas de esta subpoblacin.

AbstractT lymphocytes

T lymphocytes are an essential arm in the adaptive or antigen-specific immune system. In this chapter, we will explain the concept, function and principal characteristics of the T lymphocytes. We will also study the genetic and molecular base of their surface antigen receptor, the T-cell receptor (TCR). We will study in-depth the genetic reorganization that allows the generation of the large diversity of T cell antigen receptors and their structure and generation in primary lymphoid organs. Finally, we will dedicate attention to the signal transduction through the TCR complex necessary for the activation and differentiation of the cells of this subpopulation.

Palabras Clave:

- Linfocitos T- Receptor de linfocitos T (TRC)- Correceptores y

coestimuladores- Restriccin del

reconocimiento antignico- Linfocitos T a, b y g, d- Linfocito T novato, memoria y

efector

Keywords:

- T lymphocytes- T cell receptor (TCR)- Coreceptors and co-

stimulators- Restricted antigen

recognition- a, b y g, d T lymphocytes- Naive, memory and effector T

lymphocytes

ACTUALIZACIN

Introduccin

Los linfocitos responsables de la respuesta inmune adaptati-va o antgeno especfica son los linfocitos T y B. Ambos tipos celulares poseen en su membrana receptores capaces de re-conocer el antgeno especficamente. El receptor para el an-tgeno de las clulas B es el BCR (B-cell receptor) y ser am-pliamente descrito en la revisin de este nmero de clulas B. Los linfocitos T provienen de precursores que se originan en la mdula sea y de all migran al timo donde maduran. Los linfocitos T presentan un receptor de membrana homlogo a las inmunoglobulinas (Ig) conocido como TCR (T-cell re-ceptor). Mediante este receptor, los linfocitos T son capaces de identificar el antgeno de forma especfica. Sin embargo,

a diferencia de los linfocitos B, los linfocitos T necesitan que el antgeno sea procesado en pptidos cortos (8-30 amino-cidos) y presentados en molculas del sistema principal de histocompatibidad (MHC o HLA) descritas profundamente en este mismo nmero. A este fenmeno se le conoce como restriccin del reconocimiento antignico. Existen dos tipos de molculas de histocompatibidad clsicas denominadas mol-culas MHC de clase I (MHC-I) y molculas MHC de clase II (MHC-II) que presentan a los linfocitos T pptidos de origen citoslico y extracelular, respectivamente.

Los linfocitos T expresan una gran diversidad de recep-tores para antgeno capaces de reconocer una amplia varie-dad de sustancias extraas. Esta diversidad se genera durante el desarrollo de los linfocitos T maduros a partir de clulas

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1699 27/02/13 09:39

Documento descargado de http://www.elsevier.es el 31/05/2013. Copia para uso personal, se prohbe la transmisin de este documento por cualquier medio o formato.

1700 Medicine. 2013;11(28):1699-709

ENFERMEDADES DEL SISTEMA INMUNE (I)

precursoras que no expresan receptores para el antgeno. El proceso por el cual los progenitores del linfocito en el timo se diferencian en linfocitos maduros que pueblan los tejidos linfticos perifricos se llama desarrollo del linfocito o madura-cin del linfocito. El conjunto de receptores para el antgeno y, por tanto, especificidades expresados por los linfocitos T que se producen durante su maduracin se denomina reperto-rio inmunitario. La maduracin se inicia por seales proce-dentes de receptores de la superficie celular que tienen dos funciones principales: promueven la proliferacin de los pro-genitores e inducen la expresin de factores de transcripcin que actan juntos para iniciar el reordenamiento de genes espec-ficos del receptor para el antgeno. Este reordenamiento de los genes es el acontecimiento clave en el desarrollo del linfoci- to T, y es el responsable de la generacin de un repertorio tremendamente diverso. En cualquier sujeto, puede haber 107 o ms clones diferentes de linfocitos T, cada uno con un receptor nico. La capacidad de cada sujeto de generar esta gran diversidad en el repertorio de linfocitos ha evoluciona-do de forma que no exige el mismo nmero elevado de genes diferentes del receptor para el antgeno; de otra forma, una gran proporcin del genoma estara dedicada a codificar el vasto nmero de molculas de Ig y TCR. Los genes funcio-nales del receptor para el antgeno se producen en los linfo-citos inmaduros en el timo por un proceso de reordenamien-to gnico, que est diseado para generar un gran nmero de exones que codifiquen la regin variable usando la recombi-nacin de segmentos gnicos que representan una fraccin relativamente pequea del genoma. Estos reordenamientos somticos de segmentos gnicos variables (recombinacin VDJ y VJ) estn espacio-temporalmente controlados y gra-cias a ellos los linfocitos ofrecen una proteccin con especi-ficidad exquisita, sensibilidad y memoria a largo plazo.

Existen dos tipos fundamentales de linfocitos T: los citotxi-cos (Tc), que presentan en su membrana plasmtica la mol-cula correceptora CD8, y los cooperadores (Th [T helper]) que expresan la molcula correceptora CD4. Los linfocitos Tc detectan los pptidos presentados por molculas de clase I. Su funcin efectora principal es lisar las clulas que presen-tan pptidos extraos; por ejemplo, pptidos de un virus presentados en MHC-I por una clula infectada. Los linfo-citos Th reconocen pptidos presentados en molculas de clase II. Su funcin es orquestar las respuestas inmunes y ayudar o estimular que otras clulas del sistema inmune como linfocitos Tc, linfocitos B y fagocitos funcionen correc-tamente.

Como hemos visto, la molcula o receptor de membrana que define a los linfocitos T es el TCR. El TCR consta de dos cadenas que forman el sitio de unin al antgeno. Hay dos ti-pos de linfocitos T si atendemos a la pareja de cadenas que forman su TCR: los linfocitos T y los linfocitos T. Los primeros son los mayoritarios en sangre perifrica, los ms estudiados y a los que nos dedicaremos en la mayor parte del artculo. Los linfocitos T son minoritarios en sangre peri-frica en seres humanos y se encuentran localizados mayori-tariamente en el tejido epitelial, sobre todo en el epitelio intestinal. Los linfocitos T tienen un repertorio de reco-nocimiento muy restringido y participan en una respuesta casi innata eliminando clulas infectadas y tumorales.

Los linfocitos T y los linfocitos T comparten un grupo de protenas que se asocian al TCR y se denominan CD3, formando parte del complejo TCR/CD3. Por ello, el marcador CD3 identifica por definicin a todos los linfocitos T. Slo las cadenas variables del complejo TCR/CD3 (TCR, TCR, TCR y TCR) se dedican al reconocimiento de pptidos antignicos y son diferentes en cada clon de linfo-citos. Las cadenas restantes son invariables, y su funcin es la transduccin de seales. Estas cadenas tienen grandes domi-nios intracitoplsmicos con secuencias conservadas denomi-nadas ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif). Para la correcta activacin del linfocito T, adems del com-plejo TCR/CD3, es necesario otro conjunto de molculas denominadas accesorias. Estas seales accesorias son distintas a las que genera el complejo TCR/CD3, pero no son menos importantes, ya que modifican profundamente el comporta-miento del linfocito T que las recibe. Las molculas acceso-rias de la superfamilia de las inmunoglobulinas (CD4, CD8, CD2, CD28) son especialmente sealizadoras y estn asocia-das con quinasas intracitoplsmicas. Cabe destacar que CD4 y CD8 estn asociados con una tirosinquinasa de protenas (PTK [protein-tyrosine kinase]) denominada Lck o p56lck. Las molculas accesorias de la superfamilia de las integrinas CD11aCD18 (LFA-1) y CD49dCD29 (VLA-1) son adhesi-vas, aunque tambin activan PTK citoplsmicas. Las mol-culas accesorias de la superfamilia de las mucinas (CD43, CD45) constituyen un grupo heterogneo. CD43 es ms adhesiva y transmite seales inhibitorias, mientras que CD45 es sealizadora. Por ltimo, CD5, de la superfamilia de los receptores scavenger es adhesiva, aunque con cierta actividad quinasa.

El conjunto o pool de linfocitos T con TCR maduros no-vatos es el resultado de la liberacin lenta de clulas jvenes desde el timo, que se produce principalmente en la juventud, pero contina en la edad adulta. Los linfocitos Tc y Th ma-duros en el entorno extratmico son clulas de vida larga que pueden permanecer en esta fase durante varias semanas o meses. Despus de su activacin por el antgeno, los linfoci-tos sufren cambios secuenciales en su fenotipo y capacidad funcional. Un linfocito maduro pequeo presenta un fenoti-po novato caracterizado por la expresin de niveles bajos de CD44 (CD44lo) y altos niveles de receptores para su direc-cionamiento al ganglio linftico, CD62L y CCR7. Estas c-lulas sobreviven por contactos del TCR con ligandos de pp-tidos propios/MHC (pMHC) ms la exposicin a IL-7. Cuando el linfocito novato reacciona o reconoce el antgeno para el que es especfico, una pequea proporcin de las clu-las respondedoras sobrevive para formar clulas T memoria especficas de antgeno. Estas clulas son tpicamente CD44hi, y algunas de ellas CD62LhiCCR7hi que se denominan clulas T memoria central (TCM, central memory T cells) y otras CD62LloCCR7lo denominadas clulas T memoria efectora (TEM, effector memory T cells). Las caractersticas que distin-guen a los linfocitos vrgenes, efectores y memoria reflejan diferentes programas de expresin gnica que estn regula-dos por factores de transcripcin y por cambios epigenticos estables como la metilacin del ADN y la restructuracin de la cromatina. Los fenotipos de los diferentes tipos funciona-les de los linfocitos Th efectores, llamados Th1, Th2 y Th17,

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1700 27/02/13 09:39


Medicine. 2013;11(28):1699-709 1701

LINFOCITOS T

dependen de los factores de transcripcin T-bet, GATA-3 y RORT, respectivamente; as como de cambios epigenticos en loci de genes de citoquinas. Esta diversidad funcional en-contrada en los linfocitos Th efectores ser descrita en pro-fundidad en otra actualizacin de esta Unidad Temtica de Medicine.

Definicin, clasificacin y funcin

Molecularmente, los linfocitos T se definen como clulas que tienen reordenados los genes del TCR. Es un grupo hetero-gneo de clulas que comparten una caracterstica biolgica esencial, la expresin en membrana plasmtica del TCR. Las principales funciones de los linfocitos T son erradicar las infecciones producidas por microbios intracelulares y activar otras clulas como macrfagos y linfocitos B. Son importantes porque reco-nocen con sus TCR antgenos provenientes del espacio in-tracelular.

La funcin de las clulas T depende de su capacidad para reconocer clulas infectadas por agentes patgenos o que han internalizado agentes patgenos o sus productos. Las clulas T llevan a cabo dicha funcin reconociendo fragmen-tos peptdicos de protenas en forma de complejos de ppti-do y molculas MHC (pMHC) en la superficie de esas clu-las. La generacin de pptidos a partir de un antgeno intacto conlleva la modificacin de la protena nativa y se denomina procesamiento del antgeno, mientras que el acto de desplegar el pptido en la superficie celular en molculas MHC se denomina presentacin del antgeno.

Desde 1980, estuvo claro que las dos principales subpo-blaciones de clulas T, linfocitos Tc y linfocitos Th podan distinguirse por su expresin superficial de CD8 y CD4, res-pectivamente1. Usando clones de clulas T y estudios de blo-queo con anticuerpos monoclonales, se demostr que el re-conocimiento de clulas T restringido por molculas de MHC de clase II est mediado por las clulas T CD4+, mien-tras que el reconocimiento de clulas T restringido por mo-lculas de MHC de clase I est mediado por las clulas T CD8+.

Los agentes infecciosos pueden replicarse en dos com-partimentos intracelulares distintos. Los virus y ciertas bac-terias se replican en el citosol o en el compartimento nuclear contiguo, mientras que muchas bacterias patognicas y algu-nos parsitos eucariotas se replican en los endosomas y liso-somas que forman parte del sistema vesicular. El sistema inmunitario dispone de diferentes estrategias para eliminar las infecciones en estos lugares. Las clulas infectadas por virus o bacterias que viven en el citosol o incluso clulas tumorales que presentan antgenos modificados son elimi-nadas por los linfocitos Tc. Por otro lado, los agentes pat-genos y sus productos en los compartimentos vesiculares de las clulas son detectados por los linfocitos Th. Los linfoci-tos Th estn especializados en activar otras clulas como linfocitos B o macrfagos que eliminarn el agente infeccio-so. Por todo esto, para producir una respuesta apropiada a cada microorganismo, las clulas T tienen que ser capaces de detectar la presencia de agentes patgenos intracelulares y de distinguir el material extrao procedente de los compar-

timentos citoslico y vesicular. Esto se consigue mediante el uso de las diferentes clases de molculas de histocompatibi-lidad. Las molculas de MHC de clase I presentan pptidos originados en el citosol que son reconocidos por los linfoci-tos Tc. Las molculas de MHC de clase II presentan pp-tidos originados en el sistema vesicular que son reconocidos por los linfocitos Th.

Caractersticas genticas. Reordenamientos de los genes del receptor para el antgeno. Mecanismos de generacin de diversidad

Los genes que codifican receptores diversos para el antgeno de los linfocitos B y T se generan en linfocitos individuales por el reordenamiento de diferentes segmentos gnicos de la regin variable (V) con segmentos gnicos de diversidad (D) y de unin (J [joining]). Un nuevo exn reordenado para cada gen del receptor para el antgeno se genera fusionando un segmento gnico V especfico distante situado en direccin 5 con un segmento situado en direccin 3 en el mismo cromo-soma. Este proceso especializado de reordenamiento gnico sitio-especfico se llama recombinacin V(D)J.

Las organizaciones en lneas germinales de los loci gni-cos de las lg y el TCR son, en esencia, similares, y se carac-terizan por una segregacin espacial de mltiples secuencias que codifican dominios variables y constantes de protenas del receptor; secuencias distintas de la regin variable se unen a secuencias de la regin constante en diferentes linfo-citos T.

Los genes que codifican las cadenas , y del TCR se sitan en tres loci separados situados en tres cromosomas di-ferentes, mientras que el locus de la cadena est contenido dentro del locus del TCR (fig. 1). Cada locus del TCR en lnea germinal comprende segmentos gnicos V y J, y el l-timo est justo en sentido 5 a los exones de la regin cons-tante (C) en cada locus. Adems, los loci y del TCR tam-bin tienen segmentos D, como el locus de la cadena pesada de Ig. En el extremo 5 de cada locus del TCR hay un grupo de varios segmentos gnicos V, dispuestos de una forma muy parecida a los segmentos gnicos V de Ig. En sentido 5 de cada gen V del TCR hay un exn que codifica un pptido lder, y en sentido 5 a cada exn lder hay un promotor para cada gen V.

En cada locus del TCR, similar a los loci de Ig, los genes de la regin C se localizan adyacentes en la direccin 3 a los segmentos J (fig. 1). Hay dos genes C en cada locus del TCR (C) y del TCR (C), y slo un gen C en el locus hu-mano del TCR (C) y del TCR (C). Cada gen de la re-gin C del TCR est compuesto de cuatro exones que codi-fican el dominio similar a Ig de la regin C extracelular, una regin bisagra corta, el segmento transmembrana y la cola citoplsmica. Los loci de la cadena del TCR y del TCR se parecen al locus de la cadena pesada de Ig, y contienen seg-mentos D entre genes V y segmentos J. Cada gen C del TCR humano tiene su propio grupo 5 asociado de segmentos J. En las cadenas o del TCR (que son anlogas a las cadenas

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1701 27/02/13 09:39


1702 Medicine. 2013;11(28):1699-709


ligeras de Ig), el dominio V est codificado por los exones V y J; y en las protenas y del TCR, el dominio V est co-dificado por los segmentos gnicos V, D y J (fig. 1).

El proceso de recombinacin V(D)J en cualquier locus del TCR implica la seleccin de un gen V, un segmento J y un segmento D (cuando est presente) en cada linfocito, y el reordenamiento de estos segmentos gnicos para formar un slo exn V(D)J que codificar la regin variable de un recep-tor para el antgeno. En los loci de las cadenas y del TCR, que carecen de segmentos D, un slo reordenamiento de un gen V seleccionado de forma aleatoria con un segmento J seleccionado tambin aleatoriamente. Los loci y del TCR contienen segmentos D, y en estos loci deben iniciarse por separado dos reordenamientos distintos, primero uniendo un segmento D a uno J y despus un segmento V al segmento DJ fusionado. Las regiones C se disponen en sentido 3 al exn V(D)J reordenado separado por el intrn J-C en lnea germinal. Este exn reordenado se transcribe para formar un transcripto de ARN primario (nuclear). La unin posterior del ARN acerca el exn lder, el exn V(D)J y los exones de la regin C, lo que forma un ARNm que puede traducirse en los ribosomas unidos a la membrana para producir una de las cadenas del receptor para el antgeno. El uso de diferentes combinaciones de segmentos gnicos V, D y J, y la adicin y eliminacin de nucletidos en las uniones contribuyen a la tremenda diversidad de receptores para el antgeno, como expondremos con ms detalle ms adelante.

Los factores crticos especficos del linfocito que median la recombinacin V(D)J reconocen ciertas secuencias del

ADN, llamadas secuencias seal de la recombinacin (RSS [recombination signal sequences]), localizadas en sentido 3 a cada segmento gnico V, en sentido 5 a cada segmento J y flanqueando a cada segmento D por ambos lados. Las RSS consisten en secuencias muy conservadas de siete nucleti-dos, llamadas heptmero, habitualmente CACAGTG, locali-zadas en la secuencia codificadora, seguidas de un espaciador de exactamente 12 o 23 nucletidos no conservados, al que sigue una secuencia rica en AT muy conservada de nueve nucletidos, llamada nonmero. El espaciador de 12 y 23 nu-cletidos corresponde aproximadamente a uno o dos giros de la hlice de ADN, respectivamente, y probablemente lle-van dos heptmeros distintos a posiciones que son simult-neamente accesibles a las enzimas que catalizan el proceso de recombinacin.

El proceso de recombinacin V(D)J puede dividirse en cua-tro fases diferentes que fluyen de forma secuencial y que enumeramos a continuacin.

Sinapsis

Porciones del cromosoma sobre las cuales se localiza el gen del receptor para el antgeno se hacen accesibles a la maquinaria de recombinacin. Dos segmentos codificado-res seleccionados y sus RSS adyacentes se acercan gracias a la formacin de un asa cromosmica, y se mantienen en esta posicin para su posterior escisin, procesamiento y unin.

Fig. 1. Organizacin de los genes del TCR (T-cell receptor) humano en lnea germinal. Se muestran los loci de las cadenas , , y del TCR humano. Los exones e intrones no estn a escala; los pseudogenes no se representan. Cada gen C se muestra en un solo recuadro, pero est compuesto de varios exones. Los segmentos gnicos se indican de la siguiente manera: C (constante), D (diversidad), J (unin) y V (variable).

Locus de la cadena del TCR humano

V1 Vn D1 J1.1 J1.n C1 D2 J2.1 J2.n C25 3

n = 75 n = 6 n = 6


V1 V3 V4V2 D1 D2 D3 J1 J2 J3 C5 3


V1 Vn J1.1 J1.2 J2.1 J2.2J1.3 C1 C25 3

n = 8


V1 Vn J1 Jn C1

5 3

n = 75 n = 70

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1702 27/02/13 09:39


Medicine. 2013;11(28):1699-709 1703

LINFOCITOS T

Escisin

Se generan roturas enzimticas en la doble cadena en las uniones entre la RSS y la secuencia codificadora, gracias a una maquinaria especfica del linfocito. Dos protenas codi-ficadas por genes especficos de los linfocitos, llamadas gen activador de la recombinacin 1 (Rag-1) y gen activador de la recombinacin 2 (Rag-2), forman un complejo tetramri-co que interviene en la recombinacin V(D)J. Al complejo Rag-l/Rag-2 tambin se le conoce como V(D)J-recombinasa.

Abertura de la horquilla y procesamiento del extremo

Los extremos codificadores rotos se modifican por la adicin o eliminacin de bases, y as se genera una mayor diversidad. Tras la formacin de roturas en la doble cadena, hay que resolver las horquillas (abiertas) en las uniones codificadoras, y pueden aadirse o eliminarse bases de los extremos codifi-cadores para asegurar incluso una mayor diversificacin. Ar-temisa es una endonucleasa que abre las horquillas en los extremos codificadores. Una enzima especfica de los linfoci-tos, llamada desoxinucleotidil terminal-transferasa (TdT) aade bases a los extremos rotos del ADN, generando ms diversidad a la unin.

Unin

Los extremos codificadores rotos, as como los extremos se-al, se acercan y unen mediante un proceso de reparacin de roturas de la doble cadena que se encuentra en todas las c-lulas y que se llama unin de extremos no homloga. Varios factores ubicuos participan en la unin de extremos no ho-mloga. Ku70 y Ku80 son protenas de unin a los extremos del ADN que se adhieren a las roturas y reclutan la subuni-dad cataltica de la proteinquinasa dependiente del ADN (ADN-PK), una enzima reparadora del ADN bicatenario. Esta enzima falta en ratones portadores de la mutacin de la inmunodeficiencia combinada grave (scid).

La enorme diversidad del repertorio de linfocitos T se crea no slo mediante combinaciones aleatorias de segmen-tos gnicos en lnea germinal que se juntan, sino tambin mediante la adicin o eliminacin aleatoria de secuencias en las uniones entre los segmentos que se han unido. Varios me-canismos gnicos contribuyen a esta diversidad, y la impor-tancia relativa de cada mecanismo vara entre los diferentes locus de los receptores para el antgeno.

Diversidad combinatoria

El reordenamiento V(D)J acerca mltiples segmentos gni-cos en lnea germinal que pueden combinarse de forma alea-toria, y diferentes combinaciones producen diferentes recep-tores para el antgeno. El mximo nmero posible de combinaciones de estos segmentos gnicos es el producto del nmero de segmentos gnicos V, J y (si est presente) D en

cada locus del receptor para el antgeno. Despus de la snte-sis de las protenas del receptor para el antgeno, la diversi-dad combinatoria aumenta an ms por la yuxtaposicin de dos regiones V diferentes generadas de forma aleatoria. Por tanto, la diversidad combinatoria total es, en teora, el pro-ducto de la diversidad combinatoria de cada una de las dos cadenas asociadas.

Diversidad en la unin

La mayor contribucin a la diversidad de receptores para el antgeno la realiza la eliminacin o adicin de nucletidos en las uniones de los segmentos V J D, D y J, o V y J en el mo-mento en que estos segmentos se unen. Una forma en que esto ocurre es cuando las endonucleasas eliminan nucletidos de las secuencias en lnea germinal en los extremos de los seg-mentos gnicos que se recombinan. Adems, pueden aadirse en las uniones secuencias nuevas de nucletidos, no presentes en la lnea germinal. Las longitudes cortas de nucletidos aa-didos al extenderse la cadena ms corta tras la rotura se llaman nucletidos P. Otro mecanismo de diversidad en la unin es la adicin aleatoria de hasta 20 nucletidos no codificados, lla-mados nucletidos N. La diversificacin de la regin N es ms frecuente en las cadenas y del TCR. Esta adicin de nue-vos nucletidos est mediada por la enzima TdT.

La diversidad de los receptores de los linfocitos T est concentrada en la tercera regin hipervariable. Como hemos visto, el ligando del TCR es un pptido unido a una molcu-la de histocompatibilidad, siendo la zona del TCR que ms vara la que contacta con el pptido presentado. De hecho, las terceras regiones determinantes de complementariedad (CDR3) de las cadenas y del TCR, a las que contribuyen los segmentos gnicos D y J, forman el centro del sitio de unin al antgeno en los receptores T, mientras que la peri-feria del sitio consiste en las regiones CDR1 y CDR2, menos variables y que contactan con la molcula de MHC. El re-pertorio de TCR es tremendamente diverso, con una estima-cin aproximada de 1015-1016 secuencias potenciales distin-tas2. Sin embargo, el nmero real de receptores para el antgeno en los linfocitos T en cada sujeto es del orden de 107. Esto puede reflejar el hecho de que la mayora de los receptores generados aleatoriamente no pasan los procesos de seleccin tmica. Curiosamente, cuando se analiz el re-pertorio del TCR en clulas T memoria, se observ que slo era entre 5 y 10 veces menos diverso que el de clulas T novatas. Esta observacin es algo sorprendente, dado que slo una pequea fraccin de clulas T ha sido activada y convertida en clulas memoria, llevando consecuentemente a un repertorio menos diverso. Adems, un nmero elevado de secuencias del TCR en el compartimento memoria estn en minora, sugiriendo que el repertorio memoria contiene clones sin expandir3.

Generacin y desarrollo de linfocitos T

El desarrollo de clulas T en el timo implica mltiples even-tos de diferenciacin y proliferacin, durante los cuales los

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1703 27/02/13 09:39


1704 Medicine. 2013;11(28):1699-709


precursores hematopoyticos dan lugar a linfocitos T madu-ros que responden a la estimulacin por el antgeno, y se diferencian de los linfocitos T efectores. A diferencia de otras clulas inmunitarias, el desarrollo de clulas T en el timo es un proceso que puede dividirse en tres grandes pasos. El pri-mero abarca desde la colonizacin tmica hasta el compromi-so de la clula T, a partir de aqu se inicia el segundo paso que conduce a la divergencia de los linajes y . El tercer paso consiste en la culminacin de la diferenciacin de las clulas de linaje y y cmo adquieren propiedades inmunol-gicas y en algunos casos funciones efectoras4.

Los linfocitos T se originan a partir de precursores que surgen en el hgado fetal y en la mdula sea del adulto y siembran el timo. Estos precursores se denominan progeni-tores tmicos tempranos (ETP [early thymic progenitors]) y son clulas no comprometidas que conservan algo de potencial mieloide pero poco o ningn potencial de linaje B, aunque el entorno intratmico normalmente frena su diferenciacin mieloide5. Son progenitores multipotenciales que entran al timo desde el torrente sanguneo a travs del endotelio de una vnula poscapilar en la regin corticomedular del timo. La colonizacin tmica implica el receptor de quimioquina CCR9, probablemente de forma redundante con CCR7 y PSGL1, un ligando para P-selectina expresada en el epitelio del timo. La prdida de multipotencialidad que define el compromiso T es un proceso gradual.

Los linfocitos T en desarrollo en el timo se llaman timo-citos. El ambiente tmico proporciona estmulos necesarios para la proliferacin y maduracin de los timocitos. Durante la maduracin del linfocito T, hay un orden preciso en el que se reordenan los genes del TCR y se expresan el TCR y los correceptores CD4 y CD8. Dicha maduracin o diferencia-cin comienza en la corteza y termina en la mdula del timo. Los timocitos corticales ms inmaduros, que acaban de llegar desde la mdula sea, presentan los genes del TCR en con-figuracin de lnea germinal y no expresan el TCR, el CD3, las cadenas , el CD4 ni el CD8; estas clulas se llaman timo-citos dobles negativos. Los timocitos en este estadio de ma-duracin se consideran en el estadio de prolinfocito T. La mayora (ms del 90%) de los timocitos con doble negativi-dad que sobreviven a los procesos tmicos de seleccin darn lugar finalmente a linfocitos T CD4+ y CD8+ restringidos por el MHC clsico y que expresan el TCR, el resto de estos timocitos dar lugar a linfocitos T.

Inicialmente, se intenta reordenar la cadena del TCR. Si se produce una reordenacin productiva del gen de la ca-dena en el prolinfocito T, esta se expresa en la superficie celular asociada a una protena invariante llamada pre-T al CD3 y las protenas , para formar el receptor del prelinfo-cito T (pre-TCR). El pre-TCR media la seleccin de los prelinfocitos T en desarrollo que reordenan de forma pro-ductiva la cadena del TCR. Las seales del pre-TCR me-dian la supervivencia de los prelinfocitos T y contribuyen a la mayor expansin proliferativa del linfocito T durante el desarrollo. Las seales del pre-TCR tambin inician la re-combinacin en el locus de la cadena del TCR, y dirigen la transicin desde el estadio de doble negatividad al de doble positividad del timocito en desarrollo. Estas seales tambin inhiben el reordenamiento del otro locus de la cadena del

TCR, que da lugar a la exclusin allica de la cadena . El reordenamiento de los genes de la cadena del TCR y la expresin de los heterodmeros del TCR se producen en la poblacin con doble positividad CD4+CD8+, poco despus de que las clulas atraviesen el punto de control del pre-TCR. Al contrario que el locus de la cadena del TCR, don-de la produccin de la protena y la formacin del pre-TCR suprimen otro reordenamiento, hay poca o ninguna exclu-sin allica en el locus de la cadena . Por tanto, los reorde-namientos productivos del TCR pueden producirse en los dos cromosomas y, si esto sucede, el linfocito T expresar dos cadenas . De hecho, hasta el 30% de los linfocitos T madu-ros perifricos expresan dos TCR diferentes, con distintas cadenas , pero con la misma cadena . Es posible que solo una de las dos cadenas participe en la formacin del TCR funcional especfico frente a un antgeno. La expresin del gen del TCR en el estadio de doble positividad lleva a la formacin del TCR completo, que se expresa en la su-perficie celular asociado a las protenas CD3 y . Los linfo-citos con doble positividad que superan con xito los proce-sos de seleccin continan madurando hasta convertirse en linfocitos T CD4+ o CD8+, que se llaman timocitos simples positivos.

Tres eventos clave marcan la progresin del desarrollo de estos timocitos dobles positivos: a) seleccin positiva, el rescate de muerte celular programada de timocitos dobles positivos cuyo TCR interacta productivamente con complejos propios pptido-MHC (pMHC) expresadas por el epitelio tmico (o con otros MHC o molculas tipo MHC)6; b) selec-cin negativa, la eliminacin de clulas autorreactivas que se unen con fuerza a complejos propios pMHC y c) adquisicin de competencia funcional, especialmente marcada por terminar expresando CD4 o CD8 (diferenciacin de linaje) y defi-niendo su especificidad de MHC. La necesidad de seleccin positiva es una consecuencia directa de la naturaleza aleato-ria del reordenamiento del TCR y de la alta diversidad de alelos del MHC. Como resultado, la mayora de los timoci-tos dobles positivos en un individuo dado fallan en interac-tuar con el complejo pMHC y mueren por abandono (ne-glected) en unos pocos das7.

La avidez de las clulas T por pptidos propios unidos a MHC, que sustenta la seleccin positiva, es un correlato de su reactividad contra pptidos extraos unidos a MHC. Por lo tanto, los mecanismos han evolucionado para prevenir el desarrollo de clulas T con reactividad abierta contra ppti-dos propios unidos a MHC, o para redirigir estas clulas ha-cia inmunosupresin. Los timocitos que expresan receptores con gran avidez por pMHC sufren muerte celular programa-da inducida por TCR (seleccin negativa), un proceso esen-cial para la tolerancia central8. Esto implica la exposicin de los timocitos a antgenos especficos de tejido ectpicamente expresados por clulas epiteliales medulares de manera de-pendiente del factor de transcripcin Aire9. Adems, hay evi-dencia de que las clulas T reguladoras Treg que expresan Foxp3, otra faceta esencial de la tolerancia central, muestran receptores con mayor avidez para lo propio que las clulas convencionales restringidas por MHC de clase II10. Los ti-mocitos tambin experimentan una diferenciacin funcional hacia clulas T maduras. Un aspecto clave de este proceso es

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1704 27/02/13 09:39


Medicine. 2013;11(28):1699-709 1705

LINFOCITOS T

la diferenciacin hacia el linaje CD4 o CD8. Esto incluye la terminacin de la expresin del correceptor y de la iniciacin de programas de expresin gnica caractersticos de linfocito cooperador (CD4) o clulas citotxicas (CD8), dos eventos que durante mucho tiempo han sido reconocidos como aco-plados11. Dos factores de transcripcin, Thpok y Runx3, expresados especficamente en timocitos CD4 y CD8 en diferenciacin, respectivamente, son importantes para este proceso12.

Mientras que la gran mayora de los linfocitos T estn restringidos por molculas MHC-I o MHC-II, pequeas subpoblaciones se seleccionan en otros MHC o molculas tipo MHC. La ms abundante de estas subpoblaciones son las clulas natural killer (NK) T invariantes (iNK T) que re-conocen lpidos unidos a molculas CD1d13. Estas clulas expresan TCR con una cadena TCR casi invariable asocia-da a un pequeo grupo de cadenas TCR. Como todas las clulas T , las clulas NK T se generan en el timo a partir de timocitos dobles positivos14. Sin embargo, aunque se se-leccionan por CD1d (tipo MHC-I), no expresan CD8 y re-tienen a menudo la expresin CD4 (aunque eventualmente perdern la expresin de CD4 para convertirse en doble ne-gativas).

Fundamentalmente, se generan dos linajes distintos de clulas T en el timo y estn definidos nicamente por su expresin de un TCR o un TCR . Estos linajes separa-dos de clulas T surgen inicialmente de un precursor comn que son los timocitos dobles negativos. En estos timocitos dobles negativos, en principio es posible el reordenamiento de los loci , o del TCR. Si una clula tiene xito en el reordenamiento productivo de los loci del TCR, as como del locus del TCR antes de que haga un reordenamiento productivo del locus del TCR, es seleccionada en la lnea del linfocito T. Esto ocurre en alrededor del 10% de los linfocitos T con doble negatividad en desarrollo. Alrededor del 90% de las veces, se realiza en primer lugar un reordena-miento gnico productivo del locus del TCR15.

Estructura y propiedades del complejo TCR/CD3

Como hemos visto, la molcula de membrana caracterstica de los linfocitos T maduros es su receptor para el antgeno o TCR. El TCR consta de varias cadenas, pero cada linfocito T slo expresa pares concretos de ellas: TCR o TCR. Por ello, podemos definir dos subpoblaciones de linfocitos T atendiendo al TCR: linfocitos T y linfocitos T. Ambos tipos de linfocitos comparten un grupo de protenas denomi-nadas CD3 que forma parte del complejo TCR/CD3. Por ello, podemos utilizar el marcador CD3 para identificar in-equvocamente a los linfocitos T.

El TCR es un complejo multimrico transmembrana compuesto por un heterodmero clonotpico que reconoce el antgeno, unido entre s por un puente disulfuro y asociado no covalentemente con las subunidades del CD3 transducto-ras de seal CD3, CD3 y CD3 con una estequiome-tra 1:1:1:116 (fig. 2). La sealizacin del TCR va dmeros CD3 evoca el compromiso del linaje de clulas y la seleccin

del repertorio durante el desarrollo, mantiene el pool de c-lulas T perifricas, y diferencia clulas T novatas en efectoras o memoria tras estimulacin inmune.

Cada cadena y del TCR consta de un dominio varia-ble (V) N terminal similar a una Ig, un dominio constante (C) similar a la Ig, una regin transmembrana hidrfoba y una regin citoplsmica corta. De este modo, la porcin extrace-lular del heterodmero del TCR tiene una estructura si-milar al fragmento de unin al antgeno (Fab) de una mol-cula de Ig, que se compone de las regiones V y C de una cadena ligera y de la regin V y C de una cadena pesada. Las regiones V de las cadenas y del TCR contienen secuen-cias cortas de aminocidos donde se concentra la variabilidad entre diferentes TCR, y estas forman las regiones hipervaria-bles o CDR. Tres CDR en la cadena y tres regiones simi-lares en la cadena forman juntas la parte del TCR que re-conoce especficamente los complejos pptido-MHC. Las regiones C de las cadenas y continan en regiones bisa-gra cortas que contienen cistenas que contribuyen a la unin mediante un enlace disulfuro de las dos cadenas. A la bisagra le siguen porciones transmembrana hidrfobas, que tienen como caracterstica inusual la presencia de aminocidos con carga positiva. Estos aminocidos interactan con aminoci-dos con carga negativa presentes en las porciones transmem-brana del CD3. Las cadenas y del TCR tienen colas citoplsmicas carboxilo terminal de 5 a 12 aminocidos de longitud. Al igual que la Ig de membrana de los linfocitos B, estas regiones citoplsmicas son demasiado pequeas para transmitir seales, de modo que molculas especficas asocia-das fsicamente al TCR sirven para transmitir seales de este complejo receptor para el antgeno.

Cada una de las subunidades invariantes CD3 transduc-toras de la seal (CD3, CD3, y CD3) estn formadas por un dominio extracelular tipo Ig, seguido de una regin corta

Fig. 2. Estructura del complejo TCR/CD3. El complejo TCR/CD3 de los linfoci-tos T es un complejo multimrico transmembrana compuesto por un hete-rodmero clonotpico que reconoce el antgeno, unido por un puente disulfu-ro, asociado no covalentemente con las subunidades del CD3 transductoras de seal CD3, CD3 y CD3 con una estequiometria 1:1:1:1. Esta asocia-cin est mediada por aminocidos con carga en las regiones transmembrana. La regin de unin al antgeno est formada por V y V.

CD3

ITAM

CD3

TCR

C

S SS

C

V

V

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1705 27/02/13 09:39


1706 Medicine. 2013;11(28):1699-709


denominada pptido conector (CP [connecting peptide]), una hlice transmembrana (TM), y una cola citoplasmtica (fig. 2). Los dominios citoplsmicos de las protenas CD3 , y tienen de 44 a 81 aminocidos de longitud y cada uno de estos dominios contiene un motivo ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif). La cadena tiene una regin extracelular corta de 9 aminocidos, una regin transmem-brana con un cido asprtico con carga negativa (como las cadenas del CD3) y una regin citoplsmica larga (113 ami-nocidos) que contiene tres ITAM. Normalmente se expresa como un homodmero. Adems, tambin se asocia a recepto-res transmisores de seales situados en linfocitos diferentes a los linfocitos T, como el receptor para el Fc de los linfo-citos NK. La interaccin entre TCR y su ligando pMHC inicia una cascada de sealizacin a travs de ITAM en la cola citoplsmica de las subunidades CD3 asociadas15.

La unin del TCR a ligandos MHC-pptido agrupa los correceptores junto con el receptor para el antgeno y fosfo-rila las tirosinas de las ITAM. La fosforilacin de las tirosinas de las ITAM inicia la transduccin de seales y la activa-cin de tirosinquinasas situadas en sentido distal que, a su vez, fosforilan tirosinas en otras protenas adaptadoras. Los pasos posteriores en la transduccin de seales los genera el reclutamiento especfico de enzimas clave que inician dife-rentes vas de transmisin de seales en sentido distal como veremos ms adelante. Pero cmo se inicia esta cascada de transduccin tras el reconocimiento? Parece que las ITAM en el complejo TCR estn plegadas y ocultas antes de que el TCR reconozca al antgeno. El reconocimiento de com-plejos MHC-pptido puede inducir un cambio tridimensio-nal en el TCR, lo que deja disponibles las tirosinas de las ITAM asociadas a las cadenas CD3 o para que las quinasas de la familia Src las fosforilen. Sin embargo, estudios recien-tes demuestran que el complejo TCR/CD3 funciona como un mecanotransductor o mecanosensor que convierte ener-ga mecnica en seales bioqumicas tras la unin de pMHC especficos17. Esto se basa en la rigidez de los heterodmeros CD3 que estn asociados con un heterodmero TCR cuya propia estructura rgida es reforzada por el bucle de FG del dominio constante de la cadena 18. Por lo tanto, no sorpren-de que las estructuras del TCR unido y sin unir a pMHC no muestren grandes cambios conformacionales.

Correceptores, coestimuladores e inhibidores

Ya en 1980, qued claro que las dos principales subpoblacio-nes de clulas T, linfocitos Tc y linfocitos Th podan distin-guirse por su expresin superficial de CD8 y CD4, respecti-vamente. Dado que el CD4 y el CD8 presentan estructuras invariables, se especul que interactuaban con regiones con-servadas de molculas de MHC y actuaban como correcep-tores19. De hecho, el CD4 y el CD8 se unen a regiones no polimrficas de las molculas del MHC y facilitan la produc-cin de seales por el complejo TCR durante la activacin del linfocito T. Concretamente, el dominio de Ig del CD8 se une al dominio 3 no polimrfico de las molculas de la cla-se I del MHC y los dos dominios de tipo Ig N-terminales de

la protena CD4 se unen al dominio 2 no polimrfico de la molcula de clase II del MHC.

El correceptor transmembrana CD8 es codificado por dos genes diferentes: CD8 y CD8. Cada uno consta de un slo dominio tipo Ig, seguido por una regin larga de 30 a 50 residuos con mltiples aductos O-glucosilados, una hlice TM, y una cola citoplasmtica corta. El CD8 pero no el CD8 se une a p56lck, esencial para la sealizacin de clulas T. Mientras que los homodmeros CD8 y los heterod-meros CD8 se encuentran en la superficie de los linfoci-tos, no existen homodmeros CD8. El heterodmero CD8 es la isoforma dominante expresada en Tc20. La iso-forma CD8 se expresa en los linfocitos T, algunas clu-las NK y una subpoblacin de linfocitos intraepiteliales21. Al contrario que el CD8, el CD4 consta de cuatro dominios en tndem tipo Ig, con una regin corta y una hlice TM, y su cola citoplasmtica tambin se une p56lck 22.

La funcin principal del correceptor en respuestas adap-tativas mediadas por clulas T no es facilitar la adhesin y/o unin per se, sino ms bien localizar p56lck en el rea de inte-raccin TCR-pMHC, de forma que los ITAM expuestos en colas del CD3 puedan ser fosforilados en los residuos de ti-rosina, permitiendo el reclutamiento de ZAP-70, como vere-mos ms adelante, y el resto de la cascada de sealizacin23.

La hiptesis de las dos seales para la activacin del lin-focito T expone que para la activacin completa del linfoci- to T es necesaria tanto la seal del receptor para el antgeno (primera seal) como las seales coestimuladoras (segunda seal) proporcionadas por las clulas presentadoras de ant-geno (APC). Las seales coestimuladoras derivan de recep-tores que reconocen ligandos inducidos en las APC por los microbios y cooperan con las seales del TCR para aumentar las seales y activar a los linfocitos T. Las seales del TCR ayudadas por correceptores impulsan la respuesta del linfo-cito T frente a estructuras extraas. En jerga inmunolgica, esta respuesta del TCR al MHC y al pptido situados en una APC se denomina seal 1. Los linfocitos T estn completa-mente activados slo cuando se reconoce a un pptido extra-o en el contexto de la activacin del sistema inmunitario innato por un microorganismo patgeno o alguna otra causa de inflamacin. Los ligandos coestimuladores representan seales de peligro (o seal 2) inducidas en las APC por los microbios. La extraeza debe combinarse con el peligro para una activacin ptima del linfocito T.

La molcula CD28 en los linfocitos T es el principal re-ceptor coestimulador para el envo de segundas seales para la activacin del linfocito T. El CD28 reconoce una pareja de protenas llamadas B7-1 (CD80) y B7-2 (CD86), que se ex-presan en clulas dendrticas, macrfagos y linfocitos B acti-vados. El CD28 es un homodmero unido por enlaces disul-furo y cada subunidad tiene un slo dominio extracelular de Ig. Se expresa en ms del 90% de los linfocitos Th y en el 50% de los linfocitos Tc en seres humanos. La cola citopls-mica del CD28 comprende una estructura tirosnica que des-pus de la fosforilacin puede reclutar la subunidad regula-dora de la fosfatidilinositol-3 quinasa (PI3-quinasa) y adems dos estructuras ricas en prolina que unen Itk y Lck. Otro miembro activador importante de la familia CD28 es un re-

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1706 27/02/13 09:39


Medicine. 2013;11(28):1699-709 1707

LINFOCITOS T

ceptor llamado ICOS (inducible coestimulator), que desem-pea una funcin importante en el desarrollo del linfocito T cooperador folicular, que se estudia en otra revisin de esta misma Unidad Temtica.

Aunque la familia de receptores de coestimuladores me-jor estudiada y ms destacada en los linfocitos T es la CD28, otras protenas tambin contribuyen a la activacin y dife-renciacin ptimas del linfocito T. Una familia importante de protenas que interviene en la activacin de los linfocitos T y de los linfocitos NK es un grupo de protenas con estructuras relacionadas con el receptor CD2. El CD2 es una glucoprotena presente en ms del 90% de los linfocitos T maduros. La molcula contiene dos dominios de Ig extrace-lulares, una regin hidrfoba transmembrana y una cola citoplsmica larga (116 aminocidos). El principal ligando del CD2 en los seres humanos es una molcula llamada an-tgeno 3 asociado a la funcin del leucocito (LFA-3 [leukocite function-associated antigen 3] o CD58), miembro tambin de la familia CD2. El CD2 funciona como una molcula de ad-hesin intercelular, y como un transductor de seal. Un subgrupo diferente de la familia CD2 se conoce como fami-lia SLAM (signaling lymphocytic activation molecule). SLAM es una protena integral de membrana que contiene dos domi-nios extracelulares de Ig y una cola citoplsmica relativamen-te larga. La cola citoplsmica contiene una estructura tiros-nica especfica, conocida como estructura tirosnica de cambio del receptor inmunitario (ITSM [immunoreceptor tyrosine-based switch motif]) que es distinta de las estructuras ITAM e ITIM.

El ligando para el CD40 (CD40L) es una protena de membrana de la superfamilia del TNF que se expresa sobre todo en los linfocitos T activados, y el CD40 es un miembro de superfamilia del receptor para el TNF expresado en lin-focitos B, macrfagos y clulas dendrticas. La interaccin del CD40L en los linfocitos T con el CD40 de las APC au-menta las respuestas de los linfocitos T al activar las APC. Los linfocitos T cooperadores activados expresan el CD40L, que se une al CD40 en la APC y la activa para hacerla ms potente, al aumentar su expresin de molculas B7 y la secre-cin de citoquinas como la IL-12, que promueven la diferen-ciacin del linfocito T. La interaccin CD40-CD40L es tam-bin necesaria para producir el cambio de isotipo en los linfocitos B (ver revisin de clulas B).

El resultado final de la activacin del linfocito T es un balance entre seales activadoras e inhibidoras. Los recepto-res inhibidores de la familia del CD28 son el CTLA-4 (cyto-toxic T-lymphocyte antigen 4 o CD152) y el PD-1 (programmed death 1). CD28 y CTLA-4 reconocen los mismos ligandos, pero presentan efectos funcionales opuestos. El CD28 tiene entre 20 y 50 veces menos afinidad por B7 que el CTLA-4 y, por ello, puede unirse a l cuando sus concentraciones son relativamente altas. Segn este modelo, la intensidad de la expresin de B7 en las APC influye en la unin relativa al CD28 o CTLA-4, y esto determina, a su vez, que se inicien o finalicen respuestas. PD-1 es un miembro de la superfami-lia del CD28 que ofrece seales negativas al interaccionar con sus dos ligandos, PD-L1 y PD-L2. PD-1 y sus ligandos se expresan ampliamente y tienen una gran gama de papeles inmunorreguladores en la activacin de clulas T y en la to-

lerancia, comparado con otros miembros de CD28. La inte-raccin de PD-1-PD-L regula la induccin y el manteni-miento de la tolerancia perifrica, y protege los tejidos del ataque autoinmune. PD-1 y sus ligandos tambin participan en atenuar la inmunidad infecciosa e inmunidad tumoral24.

Sealizacin y transduccin a travs del complejo TCR

Como hemos visto, el complejo TCR/CD3 consta de dos cadenas, TCR y TCR, que forman heterodmeros que proporcionan el sitio de reconocimiento del antgeno, as como cadenas accesorias (CD3) y correceptores (CD4 y CD8) necesarios para la transduccin de la seal. A los pocos segundos de la unin del TCR a su ligando, se fosforilan mu-chas tirosinas dentro de las ITAM de las cadenas CD3 y . Adems del Lck asociado al correceptor, otra quinasa de la familia Src que se encuentra asociada fsicamente al comple-jo TCR es Fyn, asociada al CD3, que puede desempear una funcin anloga a Lck (fig. 3). Las ITAM con las tirosinas fosforiladas en la cadena se convierten en lugares de aco-plamiento para la tirosinquinasa de la familia Syk llamada ZAP-70 (Zeta-chain-associated protein kinase 70). La ZAP-70 contiene dos dominios SH2 que pueden unirse a las fosfoti-rosinas de los ITAM. Cada ITAM tiene dos tirosinas y ambas deben estar fosforiladas para proporcionar un lugar de aco-plamiento para una molcula de ZAP-70. La ZAP-70 unida se convierte en un sustrato para la Lck adyacente, que fosfo-rila tirosinas especficas de ZAP-70. Como resultado de ello, la ZAP-70 adquiere su propia actividad tirosinquinasa y es capaz, entonces, de fosforilar otras molculas citoplsmicas (adaptadores) transmisoras de seales como LAT. Estos adaptadores se convierten en lugares de acoplamiento para enzimas celulares como la PLC1 (Phospholipase C gamma 1) y factores de intercambio que activan Ras y otras pequeas protenas G que activarn quinasas MAP (mitogen-activated proteins).

Las protenas G participan en diversas respuestas de ac-tivacin en diferentes tipos celulares. Dos miembros impor-tantes de esta familia que se activan en sentido 3 del TCR son Ras y Rac (fig. 3). La va Ras se activa en los linfocitos T despus de que el TCR se una a su antgeno, lo que lleva a la activacin de la quinasa activada por el receptor extracelular (ERK [receptor-activated kinase]), un miembro destacado de la familia de las quinasas MAP, y finalmente a la activacin de factores de transcripcin en sentido 3. El mecanismo de ac-tivacin de Ras en los linfocitos T afecta a las protenas adap-tadoras LAT y Grb-2. En paralelo con la activacin de Ras, los adaptadores fosforilados por las quinasas asociadas a TCR tambin reclutan y activan una protena de intercam-bio de GTP/GDP llamada Vav, que acta sobre otra pequea protena ligadora del nucletido guanina llamada Rac. El Rac-GTP que se genera inicia una cascada paralela a la de la quinasa MAP, que da lugar a la activacin de una quinasa MAP distinta llamada quinasa de la porcin amino terminal de c-Jun (JNK [c-Jun N-terminal kinase]). La JNK activada fosforila entonces c-Jun, el segundo componente del factor de transcripcin de AP-1. Un tercer miembro de la familia

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1707 27/02/13 09:39


1708 Medicine. 2013;11(28):1699-709


de la MAP quinasa es p38 que tambin es activado por Rac-GTP. La inhibicin de esta ruta es mediada por fosfata-sas con especificidad dual tirosina/treonina.

La segunda ruta de transduccin tras el reconocimiento antignico es la de la PLC1. Como hemos visto anterior-mente, ZAP-70 e Itk fosforilan PLC1. La PLC1 fosfori-lada cataliza la hidrlisis de un fosfolpido de la membrana plasmtica denominado PIP2 (Phosphatidylinositol 4,5-bis-phosphate) que genera dos productos, IP3 (inositol 1, 4, 5-trisphosphate) y diacilglicerol (DAG) unido a la membra-na (fig. 3). IP3 y DAG activan dos vas de transmisin de seales. El IP3 produce un incremento rpido del calcio li-bre citoslico que depende de la liberacin inicial del calcio retenido en el retculo endoplsmico y de la posterior entra-da de calcio del exterior mediante canales inicos de la membrana plasmtica (CRAC [calcium release-activated chan-nel]). El calcio libre citoslico se une a la calmodulina for-mando complejos calcio-calmodulina que activan varias en-zimas como la calcineurina, que a su vez activar factores de transcripcin. El frmaco inmunodepresor ciclosporina se une a una protena citoslica denominada ciclofilina y el

complejo que forman se une a la calcineurina y la inhiben. DAG, el segundo producto de la escisin del PIP2, es un lpido unido a la membrana que activa la enzima protena quinasa C (PKC [protein kinase C]). La combinacin del au-mento del calcio citoslico libre y el DAG activa ciertas iso-formas de PKC asociadas a la membrana. La PKC fosforila numerosas protenas situadas en sentido 3 y participa en la activacin y translocacin al ncleo del factor de transcrip-cin factor nu clear B (NF-B).

Las enzimas generadas por las seales a travs del TCR activan factores de transcripcin que se unen a regiones re-guladoras de numerosos genes en los linfocitos T y, con ello, aumenta su transcripcin. Concretamente, se activan tres factores de transcripcin: el factor nuclear de los linfocitos T activados (NFAT [nuclear factor of activated T cells]), AP-1 (ac-tivator protein 1) y NF-B (fig. 3).

El NFAT es un factor de transcripcin necesario para la expresin de IL-2, IL-4, TNF y otros genes de citoquinas. El NFAT est presente en una forma inactiva. La calcineurina desfosforila el NFAT citoplsmico, con lo que descubre una seal de localizacin nuclear que permite al NFAT pasar al

Fig. 3. Transduccin de la seal a travs del complejo TCR/CD3. Tras el reconocimiento del antgeno por el TCR, se produce una fosforilacin temprana de las tirosinas de los ITAM que se convierten en lugares de acoplamiento de tirosinquinasas como ZAP-70. ZAP-70 adquiere su propia actividad tirosinquinasa y acaba activando la PLC1 (phospholipase C gamma 1) y factores de intercambio que activan Ras y otras pequeas protenas G que activarn quinasas MAP (mitogen-activated proteins) que terminarn activando tres factores de transcripcin: el factor nuclear de los linfocitos T activados (NFAT [nuclear factor of activated T cells]), AP-1 (activator protein 1) y NF-B (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells). Estos factores de transcripcin se unen a regiones reguladoras de numerosos genes en los linfocitos T y, con ello, aumenta su transcripcin. Las lneas azules representan la direccin de la fosforilacin.

LckP

ITAM

CD3

CD4MHC-II

TCRLAT

ZAP-70 Grb2

SOS

Citoplasma

Rac-GTPRas-GTPPIP2

PIP3

ERK JNK

p-JunFos

Ncleo

Calcineurina

PKC

NKB activo

DAG

Ca2+

PLC1

Espacio extracelular

P

P

P

P PPPP

NFAT activo

Gen de la IL-2AP-1activa

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1708 27/02/13 09:39


Medicine. 2013;11(28):1699-709 1709

LINFOCITOS T

ncleo. Una vez en el ncleo, el NFAT se une a las regiones reguladoras de la IL-2, la IL-4 y otros genes de citoquinas, habitualmente asociados a otros factores de transcripcin, como AP-1.

La AP-1 es, en realidad, el nombre de una familia de fac-tores ligadores de ADN compuestos de dmeros de dos pro-tenas que se unen entre s a travs de una estructura com-partida llamada cremallera de leucina. El factor AP-1 mejor caracterizado se compone de las protenas Fos y Jun. Las seales inducidas por el TCR llevan a la aparicin de la AP-1 activa en el ncleo. La activacin de la AP-1 implica habi-tualmente la sntesis de la protena Fos y la fosforilacin de la protena Jun prexistente. La AP-1 parece asociarse fsica-mente a otros factores de transcripcin en el ncleo, incluido el NFAT. De este modo, la activacin de AP-1 representa un punto de convergencia de varias vas de transmisin de sea-les iniciadas por el TCR.

El NF-B es un factor de transcripcin que se activa en respuesta a seales del TCR y es esencial para la sntesis de citoquinas. En los linfocitos T en reposo, el NF-B est pre-sente en el citoplasma formando un complejo con otras pro-tenas llamadas inhibidores de B (IB), lo que hace inacce-sible la seal de localizacin nuclear del NF-B, e impide as la entrada de este factor en el ncleo. Las seales del TCR llevan a la fosforilacin de la serina del IB, y despus a su ubiquitinacin y degradacin en el proteosoma. Una vez li-berado de IB, el NF-B es capaz de migrar al ncleo y unir-se a los promotores de genes diana y regularlos.

La modulacin e inhibicin de las seales a travs del TCR se realizan por tirosina fosfatasas. Dos tirosina fosfata-sas que ejercen una funcin inhibidora importante en los linfocitos y otras clulas hematopoyticas son SHP-1 y SHP-2 (fosfatasas que contienen el dominio SH2 1 y 2). Es-tas fosfatasas inhiben la transduccin de seales al eliminar fosfatos de tirosinas en molculas transmisoras de seales clave y antagonizar as la funcin de las tirosinquinasas. Otra fosfatasa inhibidora que no acta sobre fosfoprotenas, sino que es especfica de un fosfolpido con inositol, se llama SHIP (SH2 domain-containing inositol phosphatase). La SHIP elimina un grupo fosfato del PIP3 y as antagoniza la seal de la quinasa PI3.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningn conflicto de intereses.

Bibliografa

Importante Muy importante Metaanlisis Artculo de revisin Ensayo clnico controlado Gua de prctica clnica Epidemiologa

1. Meuer SC, Schlossman SF, Reinherz EL. Clonal analysis of human cyto-toxic T lymphocytes: T4+and T8+ effector T cells recognize products of different major histocompatibility complex regions. Proc Nat Acad Sci USA. 1982;79:4395-9.

2. Davis MM, Bjorkman PJ. T-cell antigen receptor genes and T-cell recognition. Nature. 1988;334:395-402.

3. Klarenbeek PL, Tak PP, van Schaik BD, Zwinderman AH, Jakobs ME, Zhang Z, et al. Human T-cell memory consists mainly of unex-panded clones. Immunol Lett. 2010;133:42-8.

4. Carpenter AC, Bosselut R. Decision checkpoints in the thymus. Nat Immunol. 2010;11(8):666-73.

5. Wada H, Masuda K, Satoh R, Kakugawa K, Ikawa T, Katsura Y, et al. Adult T-cell progenitors retain myeloid potential. Nature. 2008;452:768-72.

6. Starr TK, Jameson SC, Hogquist KA. Positive and negative se-lection of T cells. Annu Rev Immunol. 2003;21:139-76.

7. Feng D, Bond CJ, Ely LK, Maynard J, Garca KC. Structural evidence for a germline-encoded T cell receptor-major histocompatibility complex interaction codon. Nat Immunol. 2007;8:975-83.

8. von Boehmer H, Melchers F. Checkpoints in lymphocyte development and autoimmune disease. Nat Immunol. 2010;11:14-20.

9. Mathis D, Benoist C. Aire. Annu Rev Immunol. 2009;27:287-312.10. Josefowicz SZ, Rudensky A. Control of regulatory T cell lineage

commitment and maintenance. Immunity. 2009;30:616-25.11. Corbella P, Moskophidis D, Spanopoulou E, Mamalaki C, Tolaini M, Ita-

no A, et al. Functional commitment to helper T cell lineage precedes positive selection and is independent of T cell receptor MHC specificity. Immunity. 1994;1:269-76.

12. Taniuchi I, Osato M, Egawa T, Sunshine MJ, Bae SC, Komori T, et al. Differential requirements for Runx proteins in CD4 repression and epige-netic silencing during T lymphocyte development. Cell. 2002;111:621-33.

13. Benlagha K, Weiss A, Beavis A, Teyton L, Bendelac A. In vivo identifica-tion of glycolipid antigen-specific T cells using fluorescent CD1d tetra-mers. J Exp Med. 2000;191:1895-903.

14. Egawa T, Eberl G, Taniuchi I, Benlagha K, Geissmann F, Hennighausen L, et al. Genetic evidence supporting selection of the Valpha14i NKT cell lineage from double-positive thymocyte precursors. Immunity. 2005; 22:705-16.

15. Reth M. Antigen receptor tail clue. Nature. 1989;338:383-4.

16. Kim ST, Shin Y, Brazin K, Mallis RJ, Sun ZY, Wagner G, et al. TCR mechanobiology: torques and tunable structures linked to early T cell signaling. Front Immunol. 2012;3:76.

17. Jia-huai Wang, Ellis L. Reinherz. The structural basis of T-linea-ge immune recognition: TCR docking topologies, mechanotransduc-tion, and co-receptor function. Immunol Rev. 2012;250(1):102-19.

18. Wang JH, Lim K, Smolyar A, Teng M, Liu J, Tse AG, et al. Atomic struc-ture of an alphabeta T cell receptor (TCR) heterodimer in complex with an anti-TCR fab fragment derived from a mitogenic antibody. EMBO J. 1998;17:10-26.

19. Reinherz EL, Meuer SC, Schlossman SF. The delineation of an-tigen receptors on human T lymphocytes. Immunol Today. 1983; 4:5-8.

20. Moebius U, Kober G, Griscelli AL, Hercend T, Meuer SC. Expression of different CD8 isoforms on distinct human lymphocyte subpopulations. Eur J Immunol. 1991;21:1793-800.

21. Poussier P, Julius M. Thymus independent T cell development and selec-tion in the intestinal epithelium. Annu Rev Immunol. 1994;12:521-53.

22. Kim PW, Sun ZY, Blacklow SC, Wagner G, Eck MJ. A zinc clasp struc-ture tethers Lck to T cell coreceptors CD4 and CD8. Science. 2003;301:1725-8.

23. Weiss A. T cell antigen receptor signal transduction: a tale of tails and cytoplasmic protein-tyrosine kinases. Cell. 1993;73:209-12.

24. Jin HT, Ahmed R, Okazaki T. Role of PD-1 in regulating T-cell immunity. Curr Top Microbiol Immunol. 2011;350:17-37.

01 ACT 1 (1699-1709).indd 1709 27/02/13 09:39


1710 Medicine. 2013;11(28):1710-9

Linfocitos BA. Prieto Martna, J. Barbarroja Escuderoa,b, C. Garca Torrijosa y J. Monserrat SanzaaDepartamento de Medicina. Universidad de Alcal. Alcal de Henares. Madrid. Espaa. bServicio de Enfermedades del Sistema Inmune. Hospital Prncipe de Asturias. Alcal de Henares. Madrid. Espaa.

ResumenEl receptor para el antgeno de las clulas B (BCR) les permite reconocer y responder a los antge-nos, iniciando un programa de proliferacin y diferenciacin en clulas B plasmticas secretoras de inmunoglobulinas o anticuerpos, que son formas secretadas del BCR que neutralizan al patge-no.El BCR tambin permite que las clulas B memoria sean reactivadas por el antgeno en las res-puestas inmunes secundarias o de recuerdo. Las clulas B integran la informacin recibida a tra-vs del BCR, con la de otros correceptores y receptores de coestimuladores e inhibidores, para producir respuestas celulares de distintos tipos, que incluyen la delecin, activacin, proliferacin y diferenciacin celular. Las clulas B se desarrollan en mdula sea. Sus precursores reordenan los genes que codifican para las cadenas pesada y ligera del BCR. Una vez que la clula B produce su receptor para el antgeno, si este es autorreactivo, se produce la reprogramacin o la seleccin negativa de la clula que lo produce. Las clulas B maduran en la periferia, reconocen antgenos en los rganos linfoides secundarios, proliferan y se diferencian en clulas plasmticas secretoras de anticuerpos. Existen varias poblaciones de clulas B maduras que responden de distinta mane-ra a los antgenos. Las clulas B1 y las clulas B de la zona marginal del bazo (clulas B MZ) res-ponden de manera timoindependiente produciendo IgM. Las clulas B foliculares (clulas B FO) producen de forma timodependiente anticuerpos de isotipos cambiados y de alta afinidad por el antgeno, y se diferencian en clulas plasmticas y clulas B memoria de larga vida que mantienen nuestra inmunidad humoral.

AbstractB lymphocytes

The B-cell antigen receptors (BCR) make it possible to recognize and respond to the antigens, initiating a program of proliferation and differentiation in immunoglobulin secreting plasma B cells or antibodies, which are secreted forms of BCR that neutralize the pathogen. The BCR also permits the memory B cell to be reactivated by the antigen in the secondary or recall immune responses. The B cells integrate the information received through the BCR with that of other co-receptors and receptors of co-stimulators and inhibitors, to produce different types of cell responses. These include deletion, activation, proliferation and cellular differentiation. B cells are developed in the bone marrow. Their precursors rearrange the genes that code for the heavy and light chain of the BCR. Once the B cell produces its antigen receptor, if it is auto-reactive, the reprogramming or negative selection of the cell it produces occurs. The B cells mature in the periphery and can recognize antigens in the secondary lymphoid organs, proliferate and differentiate into the antibody secreting plasma cells. There are several populations of mature B cells that respond differently to the antigens. Splenic marginal zone B1 cells and B cells (MZ B cells) respond in an thymus-independent antibody way, producing IgM. The follicular B cells (FO B cells) produce antibodies in a thymus-dependent antibody way with changed isotypes and having high affinity for the antigen. They differentiate in long-lived plasma cells and memory B cells that maintain our humoral immunity.

Palabras Clave:

- BCR

- Clulas B1

- Clulas B2

- Clulas B MZ

- Clulas B FO

- Clulas B memoria

- Clulas plasmticas

- Anticuerpos monoclonales

Keywords:

- BCR

- B1 cells

- B2 cells

- MZ B cells

- FO B cells

- Memory B cells

- Plasma cells

- Monoclonal antibodies

ACTUALIZACIN

02 ACT 2 (1710-1719).indd 1710 27/02/13 09:37


Medicine. 2013;11(28):1710-9 1711

LINFOCITOS B

Definicin e importancia de los linfocitos B

Desde un punto de vista molecular, los linfocitos B pueden definirse y caracterizarse por tener reordenados los genes para el receptor de la clula B (B-cell receptor [BCR]). Los linfocitos B se diferencian a partir de precursores de hgado fetal y mdula sea, y son responsables de la secrecin de anticuerpos que nos proporcionan proteccin humoral fren-te a las infecciones. La importancia de las clulas B puede entenderse tanto desde una perspectiva fisiolgica como des-de una perspectiva fisiopatolgica. Desde una perspectiva fisiolgica, los linfocitos B son importantes porque son las clulas que secretan anticuerpos, con lo que son responsables de la inmunidad humoral, pero tambin porque son clulas presentadoras de antgeno a los linfocitos T. Por medio de sus inmunoglobulinas de superficie, los linfocitos B pueden en-docitar selectivamente los antgenos reconocidos por las in-munoglobulinas, y presentarlos a las clulas T. Las clulas B tambin tienen un importante papel como clulas inmuno-rreguladoras. Asimismo, su importancia radica en que son las clulas responsables de la memoria inmunolgica humoral, que nos proporciona proteccin permanente frente a pat-genos que nos inmunizaron previamente.

Desde una perspectiva fisiopatolgica, los linfocitos B tambin son importantes por las consecuencias clnicas que se derivan por defectos en su funcin. Alteraciones por de-fecto en las clulas B son causa de inmunodeficiencias humo-rales, mientras que alteraciones por hiperactividad o por respuesta inadecuada pueden subyacer en fenmenos de au-toinmunidad o de hipersensibilidad/alergia, respectivamente. Las neoplasias de los linfocitos B son frecuentes, pues la bio-loga de estas clulas requiere eventos de traslocacin gnica y fases en las que las clulas B proliferan activamente, y cuya anmala regulacin puede dar como resultado transforma-ciones neoplsicas.

Anticuerpos o inmunoglobulinas de membrana como receptores celulares de la clula B para el antgeno

Los anticuerpos, sin embargo, no son solamente molculas solubles. Constituyen tambin los receptores de antgeno para las clulas B, se encuentran en la superficie de estas c-lulas y son capaces de reconocer un antgeno y unirse a l. Sin embargo, las inmunoglobulinas de superficie no tienen por s solas capacidad de transmisin de seales hacia el interior de la clula. Esta funcin la realizarn otras protenas, Ig e Ig, a las cuales se asocian los anticuerpos para constituir un com-plejo supramolecular que acta como receptor de antgeno y transduce seales al interior de la clula B. En esto se parecen a los receptores de las clulas T, en los que el mdulo TCR (T-cell receptor) es el encargado de reconocer el antgeno, y otras protenas del complejo CD3 transducen la seal de re-conocimiento y activacin al interior celular (fig. 1).

Tambin se parecen los receptores BCR a los TCR en que la transduccin de sus seales se lleva a cabo por activa-

cin de tirosinquinasas. As, las protenas que se asocian al anticuerpo de membrana Ig e Ig disponen de dominios ITAM, que son motivos activadores de tirosinquinasas.

Las inmunoglobulinas situadas en la superficie de las c-lulas B funcionan como receptores celulares para el antgeno (receptor BCR). La unin del antgeno a estos receptores BCR desencadena la respuesta inmune antgeno-especfica al iniciar el proceso de activacin celular que permitir la dife-renciacin de las clulas B en clulas plasmticas secretoras de anticuerpos. En otros momentos de la ontogenia de las clulas B, el BCR tambin controla una serie de puntos de control de su desarrollo. En este caso, el BCR sealiza un modo independiente de antgeno en un proceso denominado sealizacin tnica, que permite la regulacin de la fase in-dependiente del antgeno en el desarrollo de las clulas B.

Los mecanismos de transduccin del BCR, tanto en la sealizacin inducida por la unin del ligando como la inde-pendiente de ligando, han sido caracterizados en los ltimos aos. El complejo BCR est formado por una unidad que se une al antgeno (la inmunoglobulina transmembrana) com-puesta de dos cadenas pesadas y dos cadenas ligeras asociadas covalentemente por medio de puentes disulfuro intracatena-rios y un heterodmero no asociado covalentemente formado por Ig e Ig. La unin del BCR a antgenos multivalentes produce su oligomerizacin, que supone el agrupamiento de los heterodmeros Ig e Ig. En este contexto, se produce la fosforilacin de los ITAM de los dominios citoplsmicos de Ig e Ig por la enzima Lyn de la familia Src de fosfotirosin-quinasas que causa cambios en la conformacin de Ig e Ig. En su nueva conformacin pueden reclutar otras molculas como la tirosinquinasa Syk que regula la actividad de Vav mediante fosforilacin de tirosina. La fosforilacin de Vav es requerida para la activacin del NF-B.

Aunque las clulas B pueden responder a antgenos solu-bles in vitro, en situaciones in vivo con mayor relevancia fi-siolgica, responden muchas veces a antgenos intactos aso-ciados a membranas, como los retenidos en los receptores Fc y de complemento de las clulas dendrticas foliculares (foli-cular dendritic cells [FDC]). En esta situacin, se forma una

Fig. 1. Estructura esquemtica del complejo receptor de antgeno de las c-lulas B con sus correceptores.

Coligacin de complemento

ITAM

Sealizacin

Reconocimiento antignico

Ag-C3dCD21

CD19 CD40

Coestimulacin por cooperacinIgM

02 ACT 2 (1710-1719).indd 1711 27/02/13 09:37


1712 Medicine. 2013;11(28):1710-9


sinapsis inmunolgica entre la clula B y la FDC que es si-milar a las que forman los linfocitos T con otros tipos celu-lares. Su estructura contiene una acumulacin central del BCR y el antgeno reconocido denominada agregacin su-pramolecular de activacin central (supramolecular activation- cluster [c-SMAC]) rodeado por un anillo de molculas de adhesin1. Las molculas de sealizacin intracelular como Syk, fosfolipasa C2 (PLC2) y Vav 1 estn colocalizadas con los BCR y se concentran en los c-SMAC.

La forma no fosforilada de Ig es endocitada, por lo que dejar de participar en la sealizacin. El anticuerpo endoci-tado sirve para endocitar tambin los antgenos unidos a l, que sern procesados en las vesculas endocticas asociados a molculas de histocompatibilidad de clase II, en las que sern presentados a los linfocitos T cooperadores CD4+.

La sealizacin a travs del BCR estimula las vas de ac-tivacin de la PLC2 y quinasas dependientes de inositoltri-fosfato (PI3K) que, a su vez, activarn otras quinasas, como la quinasa de IkB (IKK) y las quinasas relacionadas con sea-les extracelulares (ERK). Cada una de estas enzimas inicia una va de activacin. As, la PLC2 activa la va dependien-te de aumento de los niveles de Ca2+ intracelular, y la activa-cin del factor nuclear NF-AT (nuclear factor of activated T cells [NF-AT]). Las IKK fosforilan IkB induciendo su degra-dacin subsecuente y activando la va del NF-B. Las quina-sas ERK, ERK1/ERK2, forman dmeros y se translocan al ncleo, donde fosforilan protenas reguladoras de la trans-cripcin, como los miembros de las familias Fos, Jun y ETS2.

La estimulacin del BCR por el antgeno inicia un progra-ma de activacin en el que la clula B endocita antgeno y lo presenta a los linfocitos T cooperadores foliculares (Thf) que, a su vez, cooperan con la clula B, para que se diferencie en clula plasmtica secretora de anticuerpos y cambie de isotipo. La activacin de la clula B tambin provoca que parte de su progenie clonal se diferencie en clulas B memoria que pro-porcionarn una proteccin permanente frente al patgeno.

Otros receptores de las clulas B

El sistema inmune requiere seales de confirmacin para po-der discriminar entre lo propio y lo extrao, y poder as reac-cionar slo contra molculas extraas. Por consiguiente, de-ber disponer de sistemas que sean capaces no slo de reconocer esas molculas, sino tambin de transmitir seales que confirmen si se debe o no reaccionar contra ellas.

Al igual que en las clulas T, en las clulas B tambin existe una segunda seal. Las seales de confirmacin para clulas B conocidas hasta el presente se pueden encuadrar en tres grandes grupos. Uno de estos grupos sera el de seales coestimuladoras de cooperacin. La clula B que est reco-nociendo un antgeno lo endocita y lo presenta en molculas de histocompatibilidad de clase II a linfocitos CD4 que, si a su vez reconocen con sus TCR alguno de los pptidos pro-cesados por la clulas B, proporcionarn una seal de confir-macin por medio de la molcula CD40L que desencadena-r la respuesta de la clula B (activacin timodependiente).

Un segundo tipo de seal de confirmacin procede del sistema inmune innato. Hay clulas B que son capaces de

responder ante antgenos incluso en ausencia de clulas T (activacin timo-independiente). La seal de confirmacin la componen, en este caso, componentes activados del comple-mento que forman complejos moleculares con el antgeno. La clula B reconoce estos fragmentos activados de comple-mento mediante un correceptor especfico de C3d, el CD21, que por medio de su asociacin a CD19, contribuye al aumen-to de los niveles de calcio intracitoplsmico en la clula B que reconoce el antgeno unido a C3d5.

Un tercer tipo lo forman seales de confirmacin capaces de inducir activacin policlonal de clulas B que son media-das por receptores TLR4 para lipopolisacrido (LPS) bacte-riano o TLR9 para oligonucletidos con citosina para-tio-guanina (CpG)6. Estos receptores sealan a la clula B que lo que est reconociendo con su inmunoglobulina de superficie contiene molculas caractersticas de los agentes patgenos.

Desarrollo de los linfocitos B

Los linfocitos B se originan a partir de clulas madre hema-topoyticas pluripotenciales. El proceso se desarrolla inicial-mente en entornos libres de antgenos extraos en la mdula sea. Los progenitores van diferencindose y migrando hacia el interior de la mdula, estableciendo diversas interacciones con las clulas estromales.

En primer lugar, conviene sealar que el proceso de di-ferenciacin de los linfocitos B puede dividirse en dos fases. La primera fase es la linfopoyesis de clulas B con receptores resultantes de los reordenamientos gnicos, que tienen lugar en rganos linfoides primarios y que no requieren de la pre-sencia de antgenos extraos. Dado que el objetivo de esta fase de la diferenciacin de clulas B es conseguir la produc-cin de clulas que posean receptores de antgeno funciona-les, se intercalan una serie de puntos de control y comproba-cin en los que se decide si la clula en diferenciacin puede proseguir con su diferenciacin hasta convertirse en una c-lula B con su gen para el BCR correctamente reordenado. En una segunda fase, las clulas B se activan y diferencian en res-puesta a antgenos extraos. Esta fase tiene lugar en rganos linfoides secundarios, y s requiere esa presencia antignica extraa que ser muy importante como estmulo de seleccin de las clulas con receptores tiles para protegernos de los patgenos que nos infecten.

Los linfocitos B se desarrollan en la mdula sea y en el hgado fetal a partir de clulas progenitoras que se comprome-ten al linaje B y reordenan los segmentos gnicos que codifi-can para el BCR. Este mecanismo de reordenamiento gnico combinatorio permite la generacin de un receptor especfico y distinto en cada clula B individual, generndose as una po-blacin de clulas B con receptores muy diversos (superior a los mil millones de especificidades antignicas distintas). Esta amplsima versatilidad permite reconocer distintos antgenos, y lo logra con gran economa de medios a partir de un nme-ro discreto de segmentos gnicos que se recombinan para pro-ducir genes del BCR exclusivos de cada clula.

Las clulas B derivadas del hgado fetal dan lugar a un tipo de linfocito B denominado B-1, mientras que las clulas de la mdula sea se diferencian en linfocitos B2 o linfocitos B con-

02 ACT 2 (1710-1719).indd 1712 27/02/13 09:37


Medicine. 2013;11(28):1710-9 1713

LINFOCITOS B

vencionales7. Durante este proceso de diferenciacin, las clu-las que producen receptores funcionales y no autorreactivos son seleccionadas, mientras que las clulas que no producen receptores funcionales o bien producen receptores autorreac-tivos son eliminadas o reprogramadas.

En los precursores de los linfocitos B, los factores de transcripcin EBF y E2A inducen el factor de transcripcin pax-5, y se inicia el compromiso con la diferenciacin del linaje de las clulas B. El compromiso se produce cuando el locus de la regin variable de la cadena pesada de la inmuno-globulina pasa de una configuracin cromatnica cerrada a una ms abierta y accesible a las enzimas catalizadoras del reordenamiento gnico, las recombinasas Rag-1 y Rag-2, que son necesarias para el reordenamiento de los genes de cadena pesada. Tambin se expresan genes que dan lugar a protenas asociadas con la cadena pesada reordenada. Estas son las protenas Ig (CD79) e Ig (CD79) que transdu-cen seales desde el receptor del linfocito preB, formado por la cadena pesada resultado del reordenamiento gnico de los segmentos V, D y J y las protenas sustitutas de la cadena li-gera8.

Slo una de cada tres clulas que reordena el gen de ca-dena pesada de la inmunoglobulina mantiene el marco de lectura de codones de cido nucleico apropiado para una tra-duccin en una protena funcional capaz de asociarse a las protenas sustitutas de las cadenas ligeras. El gen de la cade-na pesada de la inmunoglobulina se origina por la transposi-cin o reordenamiento de segmentos gnicos de la regin variable (V) con segmentos gnicos de diversidad (D) y de unin (J) que producen un exn (secuencia de ADN que se traducir en protena, en este caso, el dominio variable de la cadena pesada de la inmunoglobulina). Las clulas que reali-zan un reordenamiento productivo de los genes de cadena pesada logran que los receptores de la clula preB se expre-sen en su membrana plasmtica. Estos receptores son com-plejos formados por la cadena pesada reordenada que estn compuestos por protenas sustitutas de la cadena ligera, Ig e Ig. Estas clulas que han tenido xito en el reordenamien-to de su cadena pesada son seleccionadas y proliferan, trans-formndose en clulas preB pequeas, mientras que las clu-las que no han realizado un reordenamiento productivo sufren muerte celular programada9.

Las clulas preB inician el proceso de recombinacin de genes de la cadena ligera que les permitir producir el recep-tor de la clula B formado por dos protenas, cadena ligera y cadena pesada, fruto de sendos reordenamientos. De este modo, cada clula B expresar un BCR que ser el resultado de dos procesos independientes de recombinacin en cada una de las cadenas. Este receptor ser caracterstico de esta clula y de su progenie, por lo que se denomina receptor clonotpico. Para entender el proceso de reordenamiento es conveniente conocer la organizacin sin reordenar del ADN de la lnea germinal de los loci para cadenas pesadas y ligeras de las inmunoglobulinas. En el extremo 5 de cada locus hay un grupo de segmentos gnicos V. Para la especie humana, el nmero de estos elementos variables y distintos para cada gen es de 100 para la cadena pesada, 35 para la cadena ligera kappa y 30 para la cadena ligera lambda. En el caso de los genes de cadena pesada H hay, en sentido 3, segmentos de

otros dos tipos denominados segmentos D y J. En el caso de los de cadena ligera no hay segmentos D, solo hay segmentos J. En consecuencia, las cadenas pesadas son resultado del reordenamiento de segmentos VDJ, mientras que las ligeras slo reordenan segmentos VJ.

Primera fase de diferenciacin de clulas B

En la primera fase de diferenciacin, la de generacin de re-ceptores BCR que ocurre en la mdula sea, tiene lugar pri-mero una serie de reordenamientos gnicos en las clulas proB (progenitoras B). Primero ocurre el reordenamiento DJH y, despus, el VDJH de un gen funcional que se transcri-be y da lugar a la generacin de una protena que ser la ca-dena pesada de inmunoglobulina completa. En este momen-to, se intercala el primer punto de control. Se activan una serie de genes (denominados 5 y Vpre) en ratn y que tienen genes ortlogos en seres humanos. Su producto es una pseudocadena ligera, cuyo nico cometido es compro-bar si la cadena pesada generada ser capaz de acoplarse con una cadena ligera verdadera. Si no se supera este punto de control, la clula en diferenciacin puede emprender una de varias vas: intentar un nuevo reordenamiento con el otro alelo, o bien la muerte programada por apoptosis10.

Cuando la clula reordena con xito los segmentos del gen que codifica para la cadena pesada, esta se asocia con otras protenas que forman la pseudocadena ligera y el com-plejo formado se expresa como un prerreceptor en membra-na. De este modo, la clula alcanza el estadio de clula preB. Una vez superado el punto de control, la clula preB crece (clula preB grande) y prolifera, dando lugar a una numerosa progenie de clulas preB pequeas. En las clulas preB pe-queas se produce un proceso similar de reordenamiento gnico, esta vez, con los genes que codifican para la cadena ligera. En el estadio de clulas preB pequeas se produce una serie de reordenamientos entre los segmentos VJ de la re-gin variable de un alelo del gen , hasta conseguir una ca-dena ligera reordenada completa que se puede asociar a la cadena pesada.

La capacidad de los productos de los genes reordenados para generar una cadena ligera capaz de asociarse a la cadena pesada se chequea. Si el complejo pesada-ligera puede for-marse, entonces la clula detiene los reordenamientos. Si la cadena ligera formada no es capaz de asociarse a la pesada, se producen sucesivos reordenamientos VJ con el mismo alelo. Si el fallo persiste, se producen reordenamientos en el alelo alternativo del gen k. Si tampoco estos tienen xito, se inician reordenamientos sucesivos en los alelos del gen . En el mo-mento que la clula B expresa IgM de membrana, se habla ya de clula B inmadura. En este estadio, se produce la seleccin negativa de las clulas autorreactivas en el ratn.

Seleccin de clulas B inmaduras no autorreactivas

Si la clula B inmadura no reacciona con los antgenos pre-sentes en la mdula sea (segundo punto de control), se trans-

02 ACT 2 (1710-1719).indd 1713 27/02/13 09:37


1714 Medicine. 2013;11(28):1710-9


forma en una clula B madura. Esta nueva clula sale a la periferia, donde ser sometida a una nueva fase de seleccin; por la cual, las clulas autorreactivas a antgenos perifricos sern tambin eliminadas. En caso de reaccionar con antge-nos locales propios, se activan una vez ms varias posibilida-des. Una de ellas es la eliminacin (seleccin clonal), otra la de edicin de receptores, y otra la de diferenciacin a clulas, que carecen de la capacidad de diferenciacin de las clulas B normales y se volvern anrgicas (sin capacidad de res-ponder) o reguladoras (con capacidad de inhibir respuestas frente a los antgenos que reconocen). Es, en este punto, donde concluye la primera fase de la diferenciacin de la c-lula B.

Todo este proceso anteriormente citado conlleva una se-leccin muy intensa, pero no se trata de una seleccin de tipo acierto total o fracaso total. Un proceso de seleccin de este tipo desperdiciara muchsimas clulas, y se han desarro-llado mecanismos que, bien por reordenamiento de alelos alternativos (en los genes de ambos tipos de cadenas), bien por edicin de los receptores (en los genes de cadena ligera), conceden a estas clulas en diferenciacin, segundas y terce-ras oportunidades para proseguir su diferenciacin. Tambin se han desarrollado mecanismos que permiten reprogramar a las clulas autorreactivas para que desempeen funciones reguladoras negativas.

Las clulas B recin formadas, an inmaduras, se distin-guen de las B maduras por su incapacidad para proliferar en respuesta al entrecruzamiento de sus BCR. En este sentido, migran al bazo, donde mueren o maduran hasta convertirse en clulas B maduras. Estas clulas en proceso de madura-cin se denominan clulas B transicionales. En el ratn se han distinguido tres estadios de diferenciacin intermedios: el T1 que es CD93+CD21-CD23-; el T2 que empieza a expre-sar CD23 y el T3 que disminuye su expresin de IgM. Final-mente, la prdida del CD93, con aumento de l

Documents

Enfermedades Del Sistema Inmune . Fundamentos Fisiológicos