Embed Size (px)
Citation preview
CÉLULAS T REGULADORAS
Introducción
Todas las células T provienen de células progenitoras de la médula ósea que se maduran
en el timo. Las células T proliferan gracias a la acción de las citocinas de tipo IL2. Es
necesario un umbral en la población de células T para que se desarrolle una respuesta
inmunitaria.
En el timo se encuentran las células T que se diferencian en CD4+ y CD8+. Las células
CD4+ se subdividen en Th1, Th2, Th17 y Tregs. A su vez en las células CD8+ se
distinguen Tc y Tregs.
Las células T reguladoras (a veces conocidas como células T supresoras) son una
subpoblación especializada de células T que actúan para suprimir la activación del
sistema inmune y por lo tanto mantener el sistema inmune y la homeostasis de la
tolerancia a antígenos propios. Aunque fueron ignoradas y descuidadas durante muchos
años, las células de T reguladoras (Tregs), desempeñan un papel importante en la
regulación negativa de inmunorespuestas.
Los marcadores moleculares son herramientas esenciales para definir y para analizar
una subpoblación de células inmunes. Los marcadores más ampliamente utilizados para
las células Treg son: CD25; CTLA-4 (Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4); GITR
(glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor); LAG-3 (Lymphocyte-
activation gene 3); CD127; Foxp3 (forkhead box P3). Las células T reguladoras son
definidas por la expresión del factor de trascripción Foxp3, clave en el desarrollo de
estas células.
Para ejercer su función, las células inmunorreguladoras presentan, como propiedades
básicas, la capacidad de producción de citocinas inmunosupresoras, como IL-10 e TGF-
β, así como la capacidad de inducción de supresión mediada por contacto celular.
Actúan en una compleja red de mecanismos reguladores destinados a asegurar la
modulación de las respuestas inmunológicas frente a los distintos antígenos
provenientes de agentes infecciosos, tumores, aloantígenos, auto-antígenos y alérgenos.
La actividad de las células T reguladoras se ve aumentada en varios contextos
infecciosos, como infecciones retrovirales (HIV), infecciones por microbacterias (como
la tuberculosis), y infecciones parasitarias (Leishmania y malaria).
La activación de las células T reguladoras es antígeno-específica, lo que implica que las
actividades represivas de las células de Treg sean antígeno-dependientes.
Para funcionar correctamente, el sistema inmune debe discriminar entre lo propio y lo
no propio. Cuando esta discriminación falla, el sistema inmune destruye las células y
tejidos del cuerpo y como consecuencia, ocasiona enfermedades autoinmunes. Los
péptidos antigénicos reconocidos por su TCRs tienden a ser auto-péptidos, así una
función importante de las células Treg es inhibir otras células de T de montar un
ataque inmune contra componentes propios, evitando así la enfermedad autoinmune.
Por consiguiente, las funciones de las células de Treg incluyen: prevención de
enfermedades autoinmune; supresión de la alergia, del asma y de la inmunopatología
inducida por patógeno; inducción de la tolerancia feto-maternal; e inducción de la
tolerancia contra los antígenos dietéticos, es decir tolerancia oral.
Además de estas funciones, ejercen también regulación de la clase efectora de la
respuesta inmune; supresión de la activación de la célula T accionada por los estímulos
débiles; control de la magnitud de la respuesta inmune por las células efectoras Th;
protección de las bacterias comensales de la eliminación por el sistema inmune.
Células T reguladoras CD4+
El interés en el estudio de las Treg se debe a la función clave de esta población celular
en el mantenimiento de los mecanismos de auto-tolerancia y de la regulación de la
respuesta inmune.
Las células Treg CD4+ pueden derivar de dos vías, a partir del timo o desde las células T
no reguladoras en la periferia. La población de células CD4+CD25+ que se origina y se
educa en el timo en la fase de selección negativa son las llamadas Treg naturales o
intrínsecas, y a continuación abandonan este órgano como población reguladora
(constituyen un 5-10% del total de células T cooperadoras). Dependen del contacto
celular para ejercer su función.
Las que se forman en la periferia son denominadas inducidas (Tr1, Th3 y CD4+CD25+
Foxp3+) y su inducción ocurre independientemente del timo.
1. Células T reguladoras naturales
Las células T reguladoras naturales son células T CD4+CD25+ y, aproximadamente, son
el 5% de la población total de células T CD4+.
Se expresan distintas moléculas en la superficie de las células CD4+ CD25+:
- CD25: es una proteína transmembrana que es la cadena alfa del receptor IL-2;
- CTLA-4: es un regulador negativo de la activación de las células T;
- CD45RB (débilmente expresado);
- GITR: es receptor relacionado con el TNF inducido por glucocorticoides.
Además de estas moléculas existe también un factor de transcripción llamado Foxp3,
que se encuentra dentro del complejo principal de histocompatibilidad (MHC). Este
factor se expresa tanto en fase activa como en reposo.
Este factor cambia la expresión de muchos genes – incrementa unos y suprime otros - y
no es inducido en las células T tras su estimulación. El Foxp3 desempeña un papel vital
en la generación de las Treg CD4+ CD25+ y es el marcador disponible más específico.
En comparación, las Tregs CD4+ CD25+ presentan Foxp3 a diferencia de las células
vírgenes.
Expresión fenotipica de la célula T reguladora natural. Células Tregs naturales expresan
CD4, CD25+, GITR (glucocorticoid-induced TNFR-related protein) y CTLA-4
(intracellularcytotoxic T-lymphocyte-associated antigen-4) en la membrana y Foxp3 en
el núcleo.
2. Células T reguladoras inducidas
Las células T reguladoras CD4 inducidas pueden generarse tras la exposición al
antígeno en presencia de ciertas citocinas. Suprimen a través de citocinas.
2.1 Células Tr1
Las células Tr1 se asemejan a las células Treg naturales de varias maneras, aunque no
expresen grandes cantidades de CD25 ni de Foxp3. Requieren IL-10 para su formación
y, una vez que son maduras, secretan grandes cantidades de esa citosina. También
secretan factor de crecimiento beta (TGF-β), pero en menores cantidades. Las células
Tr1 son abundantes en el intestino, y su principal función es hacer el animal tolerante a
los muchos antígenos que forman parte de su dieta.
2.2 Células Th3
Las células Th3 son también frecuentes en el intestino (placas de Peyer y los ganglios
mesentéricos), pero a diferencia de las células Tr1, producen TGF-β como principal
molécula efectora. Las células Th3 y/o Tr1 son los agentes responsables de la
tolerancia oral.
2.3 Células CD4+CD25+ Foxp3+
Aunque las Tregs CD4+ CD25+ inducidas poseen un fenotipo superpuesto al de las
Tregs CD4+CD25+ de origen tímico, se trata de una población de células diferentes que
posee mecanismos distintos para inducir supresión.
Las T reguladoras pueden generarse en la periferia.
Las células CD4+CD25- de la periferia pueden ser estimuladas hasta convertirse en
supresoras. En presencia de TGFβ, las células incrementan la expresión de Foxp3 y
CD25. En presencia de IL-10, las células se vuelven supresoras, aunque no expresan
Foxp3 o CD25. Las Tregs inducidas suprimen a través de mecanismos dependientes de
citocinas. En presencia de antígeno y coestimulación, se generan células T efectoras.
(Tem, Células T de memoria efectoras.)
La generación y mecanismos de supresión por parte de las Treg CD4+ naturales e
inducidas varían, aunque presentan algunas similitudes: ambas poblaciones son
anérgicas (incapaces de responder) in vitro; ninguna posee características de células
Th1, Th2 CD4+; y aunque las Treg no evitan la activación inicial de las células T,
inhiben una respuesta sostenida y una inmunopatología crónica y potencialmente lesiva.
Tregs CD4+ CD25+ Tr1/TH3
DIFERENCIAS
Generadas en el timo Generadas en la periferia
Expresan Foxp3 Expresión variable de Foxp3
CD25 elevado, CD45R bajo CD45R0 elevada, CD45RB baja
Expresión variable de CD25
Dependientes de contacto celular independientes de contacto celular
Requieren IL-2 para la supresión Supresión independiente de IL-2
SEMEJANZAS
Activadas por antígeno específico Activadas por antígeno específico
Secretan IL-10 / TGFβ Secretan IL-10 / TGFβ
No responden al anti-CD3 in vitro No responden al anti-CD3 in vitro
Similitudes y diferencias en la generación y función de los subconjuntos de células T
reguladoras CD4+ tímicas de existencia natural e inducible en la periferia.
Mecanismos de regulación
Varias subpoblaciones de células T CD4+ son capaces de inhibir la respuesta de otras
células T. Existen tres tipos de mecanismo de regulación de las células CD4+:
Dependiente de contacto.
Las Treg CD4+ CD25+ de origen tímico dependen de contacto celular para
operar.
Se cree que el GITR podría estar implicado en esta interacción, aunque se
desconoce la naturaleza exacta de esto.
Citocina TGF-beta.
El factor de crecimiento de transformación beta (TGF-β) es un mediador de
inmunidad adaptativa que es producido por las células de T y muchos otros
tipos de la célula. Es sobretodo una citocina inhibitoria. Inhibe la proliferación
de las células de T y la activación de macrófagos.
Las células Th3 producen altas concentraciones de TGF-β (y en menor cantidad
IL-10).
Citocina Interleucina 10 (IL 10)
La IL 10 es un mediador de inmunidad adaptativa que es producido por los
macrófagos y por células activadas Th2. Es predominante una citocina
inhibitoria. Inhibe la producción de IFN-γ por las células Th1, que desplaza
respuestas inmunes hacia un tipo Th2.
La células Tr1 se sitúan en los órganos linfoides periféricos y median su supresión a
través de la secreción IL-10 (y en menores cantidades por TGF-β, IL-5 e IFN-γ).
Células T CD8+ reguladoras
Las primeras células T reguladoras en descubrirse fueron las Treg CD8, llamadas
antiguamente supresoras. A pesar de esto, actualmente se conoce mucho más de las
células T reguladoras CD4.
Fenotipos de T CD8+ reguladoras
Diversas moléculas de superficie se han identificado en CD8 reg pero ninguna puede
ser utilizada como marcador que pueda distinguirlas de las células T activadas. Estas
son:
CD 122+
CD25+
CD45R clow
Podemos diferenciar las CD8+treg en tres subtipos:
1. CD8 CD28+
2. CD8 CD28-
3. Células NKT
Las células NKT son linfocitos T que actúan de "puente" entre la inmunidad innata y la
adaptativa. Tienen muchas funciones, y que hagan una u otra depende del grado de
estimulación que reciban. Su TcR reconoce antígenos presentados por CD1 (el cual
presenta antígenos lipídicos)
Si el estímulo que reciben es más alto se comportarán como linfocitos T citotóxicos
clásicos que producen la apoptosis de la célula diana por exocitosis de sus gránulos.
Si el estímulo es medio actuará como linfocito Th1.
Si el estímulo es menor ejercerá su función reguladora.
Existe un factor de transcripción nuclear, el Foxp3, que es expresado en los Linfocitos
CD4+ reguladores y está presente tambien en algunos Linfocitos CD8+reg:
CD8+CD28-
CD8+CD25+
CD8+CD45R clow
Pero las celulas CD8+CD122+ y CD8aa+ son Fox P3 negativas.
Diferencias entre las células Treg CD4 y las Treg CD8
Órganos lifoides periféricos 5-10% de células T CD4 <1% de células T CD8
(nódulos linfáticos y
bazo)
Timo 5-10% de células T CD4 <1% de células T CD8
Célula diana CD4 vírgenes y CD8 Células CD4 y CD8
activadas
Marcadores de superficie CD25, CTLA4, GITR CD25, CD122, NKG2D
Citocinas IL10, TGFβ IFNγ
Repertorio de TcR Heterogéneo Limitado o oligoclonal
Limitación de MHC MHC clase II MHC clase Ib
Antígeno diana Diverso TcR
Requerimientos para la
selección tímica
IL2, Foxp3, moléculas B7 IL2
Mecanismo de supresión Contacto celular,
citocinas
Apoptosis, citocinas,
señalización negativa
Las células CD8αα+ Treg se encuentran en el intestino humano fetal en mayor cantidad
pero en el intestino humano adulto están en menor proporción. La forma más
abundante en el intestino adulto y en las amígdalas es de CD8αβ+ Treg.
También las αα representan un pequeño porcentaje en los ganglios linfáticos.
Los linfocitos CD8 αα + están implicados en 2 patologías:
1. CD8 αα +TcRab+CD4- regulan los linfocitos CD4+ durante la colitis en el SCID
de manera dependiente de IL-10
2. CD8 αα +TcRab+ se encuentran en periferias, timo e intestino de los diabéticos
no obesos (NOD).
Mecanismos de activación y acción de Treg CD8
En las superficies de las APCs están expresada moléculas MHC de clase I (Ib) que son
reconocidas por Qa-1(ratones) y HLA-E(humano) de la Treg CD8.
Para ejercer su función las células CD8+treg tienen que ser activadas.
De esto se deduce que Qa-1 es esencial para la función supresora de Treg CD8.
Diana de Treg CD8
Se ha descubierto que las principales células dianas de los linfocitos CD8 son los
Linfocitos T activados.
El contacto entre HLAI y Qa I provoca la inhibicion de moleculas coestimuladoras
sobre celulas dendriticas y celulas endoteliales. Esto induce tolerancia puesto que la
interacion con TcR y el peptido es un estímulo insuficiente para generar una respuesta
inmune funcional.
Mecanismos de supresión
Los mecanismos de supresión son diferentes:
1. Señalización negativa sobre la diana o sobre APCs.
2. Secreción de factores solubles como citocina inmunosupresora.
3. Muerte directa de la célula diana.
En definitiva las Treg CD8+:
Necesitan ser inducidas por células CD4+ en respuesta primaria, de este modo
suprimen la respuesta secundaria.
Inhiben respuesta tanto de Th1, como de Th2.
Controlan respuesta CD4+ frente a superantigenos
Pueden suprimir respuesta CD4+ mediante secreción de citocinas como
IFNgamma, IL-6,IL-10.
Enfoque clínico
Foxp3
El factor de transcripción Foxp3 se considera el marcador más fiable para la
identificación del linaje de las células de T reguladoras. Este factor está sobretodo
presente en los tejidos linfoides. La expresión de Foxp3 es
restringido altamente a las células de T αβ, y casi imperceptible
en células de B, células de T γδ, células NK naturales,
macrófagos y células dendríticas.
La expresión de Foxp3 se restringe principalmente a
las células T CD4+, pero algunas células T CD8+ expresan Foxp3
también. Las células que expresan el Foxp3 en el Timo se desarrollan en Tregs CD4+
CD25+ .
El Foxp3 se considera importante para las funciones de Treg porque las mutaciones en
Foxp3 son la causa de dos síndromes de alteración de regulación inmunitaria
multiorganicos, el XLAAD (síndrome de desregulación alérgica autoinmune ligado al
X) e IPEX (síndrome de immunodesregulación, poliendocrinopatía, enteropatíaa, ligado
al X). Así, Foxp3 es claramente esencial para las funciones de las células T y el Foxp3
defectuoso lleva a una desregulación inmune mortal.
La característica más importante de las proteínas Foxp3 es “forkhead box”, que consiste
en una secuencia de 80 a 100 aminoácidos que forma el motivo de unión al DNA.
La capacidad de unión al DNA permite al factor de transcripcion Foxp3 regular la
expresión de genes implicados en el crecimiento celular, proliferación, diferenciación y
duración de la vida.
FOXP3 codifica una proteína de 48 kD (431 aminoácidos) que es expresada en células
T reguladoras CD4+ CD25+.
Como en las células T convencionales, la activación de las células T reguladoras CD4+
CD25+ provoca la inducción de la transcripción de NFAT.
En el caso de las celulas T convencionales, la señalización del TcR en combinación con
la coestimulación, provoca la unión de NFAT a AP-1, lo cual induce la transcripción de
genes implicados en la activación de la célula T
Sin embargo, en las células T reguladoras CD4+ CD25+ NFAT, se une a FOXP3 y
provoca la transcripción de genes que provocan la supresión inmune.
IPEX
Pueden ocurrir mutaciones en el gen Foxp3, produciendo una enfermedad rara conocida
por IPEX. Las siglas IPEX significan síndrome de la alteración de la regulación
inmunitaria, poliendocrinopatía y enteropatía ligado a X.
Esta enfermedad muestra la importancia de las células reguladoras, ya que deriva por un
defecto en el desarrollo de las células T reguladoras CD4+ CD25+, las cuales
constituyen un importante subtipo de células T implicadas en el control de la
homeostasis y en la protección contra la autoinmunidad, produciendo, así, implicaciones
clínicas importantes.
El IPEX es una enfermedad recesiva ligada al cromosoma X que es causada por
mutaciones en el gen foxp3, que está localizado en el cromosoma X (Xq11.23-Xq13.3)
y consiste en 11 exones codificantes.
Sin embargo, IPEX puede ser genéticamente más heterogénea de lo que se
pensaba, al encontrar pacientes con IPEX que no presentaban mutaciones en el foxp3.
El IPEX puede también estar relacionado a un locus autosómico. En estos casos la
enfermedad podría ser resultado de mutaciones fuera de la región codificante. Además,
puede ocurrir también una mutación en una región, siguiente al último exón codificante,
lo cual provocaba una reducción en la expresión del mRNA en foxp3.
Hasta ahora, se han descubierto 20 mutaciones en el gen foxp3 en pacientes con
IPEX, la mayoría de las cuales resultaron en un cambio en la secuencia de aminoácidos
en el dominio de unión al DNA de la proteína foxp3.
En esta figura podemos ver la estructura del gen foxp3. Las flechas indican la
localización de mutaciones en pacientes con IPEX.
Hay tres dominios que son clave para la función del foxp3: la región terminal C que
contiene el dominio FKH; un dominio central con un dedo de zinc y una cremallera de
leucina que promueve la oligemerización de la molécula de foxp3; y un dominio
represor localizado en la región N terminal y une la molécula NFAT (factor nuclear de
las células T activadas).
Cuadro clínico
El IPEX es una enfermedad que normalmente se presenta en los primeros meses
de vida. Los síntomas de esta enfermedad son diferentes de
unos pacientes a otros, pudiendo variar incluso en la misma
familia, sobre todo en la gravedad de los síntomas.
Generalmente el IPEX se describe por:
Enfermedad gastrointestinal. Se caracteriza por una
grave diarrea. También muchos pacientes muestran
alergias a la comida, por lo que la alimentación ha de
ser parenteral.
Endocrinopatías autoinmunes: el ataque es muy
temprano, y ataca sobre todo al páncreas y al tiroides,
aunque el ataque a las paratiroides y a las glándulas
adrenales es menos frecuente. La alteración del
tiroides puede provocar hipo o hipertiroidismo. La
diabetes dependiente de insulina tipo 1 empieza
durante el primer año de vida, aunque en muchos
casos la intolerancia a la glucosa está presente al
nacer.
Dermatitis. Eccema es lo más común, aunque también
se puede presentar como sarpullidos eritematosos que
cubren todo el cuerpo.
Otros rasgos: estos pacientes también muestran desordenes hematológicos como
anemia hemolítica, trombocitopenia o netropenia en un 50% de los casos.
Enfermedad renal afecta a una 30% con glomerulonefritis y nefritis intersticial,
pudiendo provocar desde proteinuria y hematuria hasta una rápida progresión de
la glomerulonefritis que solo se cura con transplante. Hepatitis autoinmune
también es común. Algunos pacientes muestran alteraciones neurológicas.
Estos pacientes, por tanto padecen más enfermedades autoinmunes e inflamatorias.
Debido a la gran variedad de signos y síntomas, el diagnóstico definitivo de IPEX se
basa en estudios genéticos para la identificación de la mutación. Aunque un análisis
inmunocitoquímico de la expresión de foxp3 en las células en biopsias de intestino
podría ser una herramienta rápida de escaneo.
El IPEX comparte características con otros síndromes ligados al cromosoma X, sin
embargo, los estudios genéticos definen el IPEX claramente como una entidad
diferente.
Signos clínicos IPEX WS XLT XLN GATA-1
Manifestaciones autoinmunes + + - - -
Diarrea + + + - -
Eczema atópico + + ± - -
Las infecciones recurrentes + + ± + -
Sangrado anormal + + + - +
La anemia ± ± ± - +
Trombocitopenia ± + + - +
Las plaquetas normal pequeño pequeño normal grande
Las células T + - - - -
Neutropenia - - - + -
IPEX: Immunodysregulation, poliendocrinopatía, enteropatía, ligada al cromosoma X.
WS: Síndrome de Wiskott-Aldrich.
XLT: trombocitopenia ligada al cromosoma X.
XLN: neutropenia ligada al cromosoma X.
GATA: es un factor de transcripción T-cell.
En cuanto a las característas inmunológicos, la mayoría de los pacientes tienen un
número y proliferación normal en sangre periférica de células CD3 CD4 y CD8. Sin
embargo, una gran producción de diferentes citocinas provocada por la no represión de
las T reg, producen fuertes respuestas linfocitarias a los antígenos un aumento de la
expresión de MHC-II indican una activación de la respuesta inmune.
Tratamiento
El tratamiento de los síntomas incluye nutrición parenteral, inyecciones de insulina que son
normalmente necesarias y también transfusiones de sangre o de plaquetas.
En los últimos años la terapia de IPEX se ha basado en drogas inmunosupresoras. Pero los
resultados han sido desiguales, a veces decepcionantes porque la respuesta es corta y las
complicaciones pueden aparecer.
El transplante de médula ósea puede ser la cura para los pacientes con IPEX. Ha sido realizado
con éxito en algunos casos con remisión clínica completa. Después del transplante, la
recuperación clínica fue asociada con la emergencia de las células T reguladoras, de las cuales,
la mayoría expresaba fenotipo de memoria. Pero desafortunadamente, los excelentes resultados
del transplante de médula ósea son frecuentemente transitorios.
La recuperación de la diabetes mellitus ocurrió en algunos casos, pero en la mayoría el daño de
los islotes pancreáticos permaneció tras el transplante de médula ósea, por lo que está
recomendado hacer el transplante en la fase temprana de la enfermedad para evitar daños
irreversibles y complicaciones.
La mejoría de los síntomas también ha tenido éxito con donación de sangre del cordón
umbilical.
Fuentes de información:
Libros:
o Inmunología. D. Male, J Brostoff, D.B. Roth, I. Roitt. Editorial Elsevier-
Mosby. Madrid, 2007 (7ª edición).
Artículos
o Regulatory T Cells. Stefan Beissert, Agatha Schwarz and Thomas Schwarz.
Journal of Investigate Dermatology. 2006. 126. 15-24.
o How do Regulatory T Cells Work? A. Corthay. Journal compilation. 2009. 70.
326–336
o Revival of CD8+ Treg–mediated Suppression. Trevor R.F. Smith and Vipin
Kumar. Trends in Immunology. Vol.29. 337-342.
o Regulation of Immune Responses by T Cells. Hong Jiang, M.D., Ph.D., and
Leonard Chess, M.D. The new england journal of medicine. 2006. 354. 1166-
76.
o Immune dysregulation, polyendocrinopathy,enteropathy, X-linked syndrome
(IPEX) associated with pemphigoid nodularis: A case report and review of the
literature. Jamie L. McGinness, MD,a Mary-Margaret C. Bivens, BS,* Kenneth
E. Greer, MD,a James W. Patterson, MD,b and Frank T. Saulsbury. 2006. 55.
143-148.
o From autoimmune enteropathy to the IPEX (immunedysfunction,
polyendocrinopathy,enteropathy,X-linked)syndrome A. BlancoQuiro,
E.ArranzSanz, D.BernardoOrdiz, J.A.GarroteAdrados. Elsevier. 2009. 37. 208-
215.
o IPEX as a Result ofMutations in FOXP3. Hans J. J. van der Vliet and Edward
E. Nieuwenhuis. Clinical and Developmental Immunology. 2007. 1-5
Enciclopedias:
o Wikipedia
Páginas web:
o http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/T/Treg.html
o http://www.ebioscience.com/ebioscience/whatsnew/TregPage/Treg.htm
o http://www6.ufrgs.br/favet/imunovet/molecular_immunology/
immunotolerance.html
