MANUAL AFIR DE INMUNOLOGÍA 1.ª edición - Octubre 2016 ISBN 978-84-16856-23-7 DEPÓSITO LEGAL M-37849-2016 ACADEMIA DE PREPARACIÓN FIR, S.L. www.afiracademia.com info@afiracademia.com DISEÑO, MAQUETACIÓN E ILUSTRACIONES Iceberg Visual Diseño, S.L.N.E. IMPRESIÓN
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INMUNOLOGÍA
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INMUNOLOGÍA
AUTORES Dirección editorial ISABEL GARCÍA SEBASTIÁN (3) ÁLVARO GONZÁLEZ ROCAFORT (4) ANA GARCÍA SEBASTIÁN JAIME CAMPOS PAVÓN (11) BORJA RUIZ MATEOS (7) VIVIANA ARREO DEL VAL (4) EDUARDO FRANCO DÍEZ (1)
Autores MARINA PEÑUELAS MARTÍNEZ (7)
Coautores ALBA ARROYO VEGA (1)
ALBERTO PÉREZ MORALES (7)
FRANCISCO JAVIER ARTEAGA GARCÍA (2)
MARÍA DEL CARMEN PLATA FERNÁNDEZ (2)
ANA DE LA CRUZ BENITO (2)
ALBERTO RODRÍGUEZ PALOMO (8)
ISABEL GARCÍA SEBASTIÁN (3)
VANESSA ROMERO DÍAZ MAROTO (9)
ÁLVARO GONZÁLEZ ROCAFORT (4)
ESTEFANÍA ROSÓN SÁNCHEZ (7)
BELÉN MENCHÓN VISO (5)
VIRGINIA SAAVEDRA QUIRÓS (5)
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MARINA PEÑUELAS MARTÍNEZ (7)
MARI PAZ VILAR EGEA (2)
(1)
Hospital Universitario Ramón y Cajal. Madrid.
(7)
Hospital Universitario Clínico San Carlos. Madrid.
(2)
Hospital Infantil Universitario Niño Jesús. Madrid.
(8)
Hospital Universitario Central de Asturias. Oviedo.
(3)
Universidad de Barcelona. Barcelona.
(9)
Complejo Hospitalario Ruber Juan Bravo. Madrid.
(4)
Hospital Universitario La Paz. Madrid.
(10) Hospital Universitario Vall d’Hebron. Barcelona.
(5)
Hospital Universitario Puerta de Hierro. Madrid.
(11) Hospital Universitario 12 de Octubre. Madrid.
(6)
Alcalá Farma. Madrid.
Autores
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ORIENTACIÓN FIR
Rendimiento por asignatura (preguntas por página)
Número medio de preguntas (de los últimos 17 años)
5,2
11
La Imnunología es una asignatura de importancia baja en el FIR con respecto al resto. Suelen caer de unas diez a doce preguntas todos los años de forma constante. Los principales temas son el de patología del sistema inmune y el de complejo mayor de histocompatibilidad de donde suelen caer al menos unas 3-5 preguntas todos los años. Les siguen los temas relativos a linfocitos B y T, sin embargo la dispersión de preguntas en el resto de los temas añaden dificultad en una asignatura compleja en sí misma.
Orientación FIR
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ÍNDICE TEMA 1
INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS DE INMUNOLOGÍA..........................................................................11
Sistema inmune innato y adaptativo........................................................................................................ 11 Antígenos y epítopos.............................................................................................................................. 12
1.1. 1.2.
TEMA 2 TEMA 3
COMPLEJO MAYOR DE HISTOCOMPATIBILIDAD (CMH): PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOS.......................................................................14 CÉLULAS PRESENTADORAS DE ANTÍGENOS....................................................................................18
Monocito-macrófago (monocito circulante y macrófago en tejido).......................................................... 18 Células dendríticas.................................................................................................................................. 19 Linfocitos B............................................................................................................................................. 19
3.1. 3.2. 3.3.
TEMA 4.
ÓRGANOS LINFOIDES.......................................................................................................................20
Órganos linfoides primarios o centrales................................................................................................... 20 Órganos linfoides secundarios o periféricos............................................................................................. 20
4.1. 4.2.
TEMA 5 TEMA 6
LINFOCITOS B E INMUNOGLOBULINAS............................................................................................22 LINFOCITOS T Y NATURAL KILLER (NK)............................................................................................28
Linfocitos T............................................................................................................................................. 28 Monocito-macrófago (monocito circulante y macrófago en tejido).......................................................... 30 6.1.2. Linfocitos T citotóxicos (LTc) CD8+................................................................................................ 31 Linfocitos NK.......................................................................................................................................... 32 Linfocitos NK/T........................................................................................................................................ 32
6.1. 6.1.1. 6.1.2. 6.2. 6.3.
TEMA 7
TEMA 8
PATOLOGÍA......................................................................................................................................40
10.1. Inmunodeficiencias................................................................................................................................. 40 10.2. Hipersensiblidad y alergia........................................................................................................................ 41 10.3. Autoinmunidad....................................................................................................................................... 43
TEMA 11 TEMA 12 TEMA 13
CITOQUINAS Y MOLÉCULAS DE ADHESIÓN.....................................................................................38
9.1. Citoquinas.............................................................................................................................................. 38 9.2. Moléculas de adhesión............................................................................................................................ 38
TEMA 10
MECANISMOS DE LA INMUNIDAD INNATA: SISTEMA DEL COMPLEMENTO Y FAGOCITOSIS..........34
8.1. Sistema del complemento....................................................................................................................... 34 8.2. Fagocitosis.............................................................................................................................................. 36
TEMA 9
OTRAS CÉLULAS INMUNITARIAS......................................................................................................33
7.1. Mastocitos.............................................................................................................................................. 33 7.2. Granulocitos........................................................................................................................................... 33
TRASPLANTE: ALOINMUNIDAD O RECHAZO....................................................................................44 VACUNAS.........................................................................................................................................45 MÉTODOS INMUNOLÓGICOS DIAGNÓSTICOS.................................................................................47
13.1. Serología................................................................................................................................................ 47 13.2. Recuento citológico................................................................................................................................ 48
Índice
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TEMA 1
INMUNOLOGÍA
INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS DE INMUNOLOGÍA Enfoque FIR
Tema dedicado a dar coherencia y unidad al resto del libro. Son conceptos básicos que dan soporte al temario. Contiene algunas preguntas FIR y es bastante interesante entenderlo bien.
células dendríticas y los linfocitos NK. Cuando se trata de una parasitación por helmintos serán reclutados eosinófilos y mastocitos (FIR 2010, 248). La respuesta del SI innato se caracteriza por ser rápida, inespecífica y no conferir memoria.
SI INNATO
SI ADAPTATIVO
MICROORGANISMO EXTRACELULAR
Fagocitos PFA Complemento
Linf B
MICROORGANISMO INTRACELULAR
Interferones Células dendríticas Linf NK
Linf T
PARASITACIÓN
Eosinófilos Mastocitos
-
1.1. Sistema inmune innato y adaptativo El sistema inmune defiende al organismo de agresiones externas permitiendo la homeostasis del mismo. Hay dos tipos de inmunidad: - La inmunidad innata: Comprende las barreras físicas (epitelios continuos, movimiento ciliar, flujo de aire, etc.), químicas (enzimas microbicidas como la lisozima de la saliva y las lágrimas, el pH ácido del estómago, las sales biliares, etc.) y microbianas (la propia microbiota saprófita de la piel, el intestino, la vagina, etc. que dificulta el asentamiento y proliferación de microorganismos patógenos) y en segundo lugar una serie de efectores celulares y solubles (o humorales) que desarrollan una acción antimicrobiana por sí mismos y que además están involucrados en la orientación de la respuesta tanto innata como adaptativa.
EFECTORES CELULARES DE LA I. INNATA
EFECTORES HUMORALES DE LA I. INNATA
Fagocitos (monocitos → macrófagos, neutrófilos y células dendríticas) Mastocitos, Eosinófilos, Basófilos Linfocitos NK, TcRγδ y B1
Sistema del Complemento Interferones (IFNα y β) Citoquinas y quimiocinas Proteínas de fase aguda (como la PCR) Receptores de Reconocimiento de PAMPs
Tabla 1. Efectores celulares y humorales de la respuesta inmune innata.
Un mismo componente microbiano puede activar tanto efectores humorales como efectores celulares. Por ejemplo, el Lipopolisacarido (LPS) de la membrana externa de las bacterias Gram negativas activa tanto al complemento como a los neutrófilos y macrófagos. En general podemos considerar que en la respuesta innata frente a bacterias extracelulares tienen un papel relevante los fagocitos, las proteínas de fase aguda (producidas en el hígado por estímulo de los fagocitos) y el sistema del complemento. En el caso de una infección vírica o por bacterias intracelulares tienen mayor importancia los interferones, las
Tabla 2. SI innato y adaptativo.
- La inmunidad adaptativa: Consta principalmente de efectores celulares: los linfocitos. La respuesta tarda más en desarrollarse porque es específica y además genera memoria. Los linfocitos T y B son los efectores celulares que circulan por los órganos linfoides secundarios esperando activarse, al reconocer un epitopo antigénico determinado, para expandirse clonalmente y desarrollar memoria inmunológica. En general podemos decir que los linfocitos B tienen más peso en la respuesta frente a microorganismos extracelulares y los linfocitos T frente a los intracelulares (FIR 2005, 250). La inmunidad adaptativa puede ser de dos tipos: • Activa: Si se produce como consecuencia de una infección (natural) y en la vacunación (artificial). • Pasiva: Cuando se trasfieren Ac específicos a un individuo de forma que queda inmunizado sin la participación de su propio sistema inmune (y por tanto nunca generará memoria). Esto ocurre de forma natural entre la madre y el feto (trasferencia transplacentaria de IgG) y entre la madre y el lactante (trasferencia de IgA a través de la leche materna). De manera artificial, puede transferirse suero de un animal, inmunizado para una determinada enfermedad, a un ser humano. Esto resulta útil en infecciones potencialmente mortales como el tétanos, en la que se trasfiere al enfermo suero que contiene Ac anti-toxina tetánica y así se consigue una respuesta rápida que puede salvarle la vida.
Introducción y conceptos de Inmunología
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Ambos sistemas inmunes desarrollan la respuesta inmune que consta de 5 fases:
Las características del SI son: - Especificidad: Los diferentes Ag, e incluso porciones de ellos, darán lugar a respuestas inmunes específicas. - Diversidad: La variedad de Ag que pueden ser reconocidos por el sistema inmune es elevadísima. - Clonalidad (FIR 2008, 70): Un linfocito prolifera cuando entra en contacto con el Ag que reconoce específicamente, es decir, se divide para dar lugar a clones que expresan receptores idénticos para el mismo Ag. - Memoria: La primera vez que un Ag se pone en contacto con el organismo se produce una respuesta primaria. La segunda vez y sucesivas que este mismo Ag estimula el sistema inmune tiene lugar una respuesta secundaria, que es más rápida, intensa, eficiente y duradera que la primaria. Esto se debe a la presencia de linfocitos de memoria que permanecen después del primer contacto con un Ag determinado. La memoria inmunológica es el fundamento de las vacunas.
1. Migración de leucocitos a los sitios donde se localiza el patógeno. En la llamada diapedesis o paso a través de células endoteliales (en concreto emplea las “HEV” o vénulas de endotelio alto) intervienen moléculas de adhesión como selectinas (Eselectina, P-selectina, L-selectinas), citoquinas quimiotácticas (IL-8, TNF-alfa…) e integrinas (ICAM-1/LFA-1, VCAM-1/ VLA--4…). La quimiotaxis es el proceso por el que las células del sistema inmune se mueven hacia una zona “de peligro” gracias a receptores para moléculas que se liberan en esa zona y que, por tanto, están en mayor concentración (p. ej., factores del complemento como C5a son quimiotaxinas que atraen leucocitos al foco). 2. Reconocimiento no antígeno-específico de los patógenos por macrófagos y otras células y sistemas (p. ej., complemento) del sistema inmune innato. La opsonización es el “marcaje” de un microorganismo por moléculas para las cuales las células citotóxicas o fagocíticas tienen receptores y servirá de señal para atacarlo o fagocitarlo. 3. Reconocimiento específico de antígenos extraños por linfocitos T y B. Gracias a la presentación de antígeno (Ag) llevada a cabo por las células presentadoras de Ag (CPA): macrófagos, células dendríticas y linfocitos B. 4. Amplificación de la respuesta inflamatoria con reclutamiento de células efectoras específicas y no específicas mediado por componentes del complemento, citoquinas, metabolitos del ácido araquidónico y mediadores liberados por mastocitos/ basófilos. 5. Participación de macrófagos, neutrófilos y linfocitos en la destrucción y eliminación del antígeno por fagocitosis (macrófagos y neutrófilos) o mecanismos de citotoxicidad directa (macrófagos, neutrófilos y linfocitos).
1.2. Antígenos y epítopos Son Ag todas las moléculas que se unen a un Ac, a un BCR o a un TCR (receptores celulares de Linfocitos B y T). Los Ac y los BCR (que son Ac unidos a la membrana) reconocen Ag de cualquier naturaleza mientras que los TCR sólo reconocen Ag peptídicos que han sido procesados y se presentan unidos a una molécula del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). Los Ag presentan inmunogenicidad (dan lugar a una respuesta inmunitaria) y antigenicidad (son capaces de interaccionar con el sistema inmune). - Antígeno T-dependiente (FIR 1999, 50). Es aquel Ag que necesita de la colaboración entre LB y LT (para el cambio de isotipo del LB, la coactivación del LT y la determinación de la respuesta Th1 o Th2), en concreto de
COMPONENTES
CARACTERÍSTICAS
(Ver tabla 3)
INNATA
ADQUIRIDA
ESPECIFICIDAD
No
Sí
DIVERSIDAD
Limitada. Codificada por línea germinal.
Muy amplia. Los receptores se producen por recombinación de segmentos génicos.
LATENCIA
Minutos
Días
MEMORIA
No
Sí
RESPUESTA
Primaria
Primaria y secundaria
BARRERAS FÍSICAS/QUÍMICAS
Piel, mucosas, flora saprófita
Linfocitos presentes en el epitelio y anticuerpos producidos en las superficies epiteliales
ELEMENTOS HUMORALES
Lisozima, complemento, interferones, proteínas de fase aguda y citocinas
Inmunoglobulinas y citocinas
CÉLULAS
Fagocitos (macrófagos, monocitos, PMN); Células NK
Linfocitos B y T
RECEPTORES
RRP: receptor de reconocimiento de patrones; TLR: toll-like receptor, scavenger
Linfocito B: BCR (Ig de superficie) Linfocito T: TCR
Tabla 3. Tipos de inmunidad: características y componentes.
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Introducción y conceptos de Inmunología
Inmunología los linfocitos T cooperadores (LTh), para desencadenar una respuesta inmune por Ac. Los Ag T-dependientes suelen ser de naturaleza proteica. - Antígeno T-independiente. Éstos no necesitan a los linfocitos T cooperadores para desencadenar una respuesta inmune por Ac. Sólo estimulan la producción de IgM. Siempre son de naturaleza NO proteica, pueden ser fosfolípidos, polisacáridos, etc. LB CD5+ → poliespecificidad y autorrenovación.
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Cada Ag puede presentar varios epítopos o determinantes antigénicos. Un epítopo es la región del Ag a la que se une un Ac o un BCR. En el caso de un Ag que es reconocido por un linfocito T, el epítopo es la región del Ag que, unida a una molécula de MHC, interacciona con el TCR. Los epítopos de los fosfolípidos o azúcares dependen de la estructura primaria de la molécula. Por el contrario los epítopos de las proteínas y de los ácidos nucleicos dependen además del plegamiento de estas estructuras: - Epitopos conformacionales o discontinuos: Son aminoácidos (aa) no consecutivos que se encuentran próximos debido a la conformación tridimensional de la proteína (estructura terciaria). Los LB suelen reconocer epítopos conformacionales. - Epitopos lineales o continuos: Son aa consecutivos sólo accesibles al sistema inmunitario si se encuentran en la superficie de la proteína en su estructura terciaria. Los LT suelen reconocer epítopos lineales (Ag unido a MHC). - Neoantígenos: Originados por modificaciones (acetilación, fosoforilación) del Ag original.
Figura 1. Ag T dependientes y T independientes.
Introducción y conceptos de Inmunología
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TEMA 2
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COMPLEJO MAYOR DE HISTOCOMPATIBILIDAD (CMH): PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOS Enfoque FIR
Tema muy importante. Hay que aprender muy bien la estructura de los CMH-I y CMH-II. Suelen preguntar siempre lo mismo pero merece la pena leer el tema entero.
Complejo mayor de histocompatibilidad El complejo mayor de histocompatibilidad (CMH o MHC o HLA) comprende una familia de genes con alto grado de polimorfismo ubicados, en humanos, en el brazo corto del cromosoma 6. Codifican a glucoproteínas de superficie celular que marcan diferencias antigénicas entre los individuos (aloantígenos). Estas glucoproteínas están involucradas en la presentación de antígenos peptídicos endógenos y exógenos (previamente internalizados y procesados) y en la diferenciación de lo propio de lo ajeno. También intervienen en el desarrollo de las células T (ver Tema 5), determinan el grado de susceptibilidad a algunas enfermedades inmunológicas e infecciones y son las principales responsables del rechazo de trasplantes (ver Tema 11). La herencia es en bloques (haplotipos) y codominante.
MHC-I hace a estas células más susceptibles de ser atacadas por los linfocitos NK (FIR 2008, 66; FIR 1999, 46). - Existe otro grupo de genes MHC de clase I, distintos a los clásicos, denominados conjuntamente MHC clase Ib. Codifican las moléculas HLA-E, -F y -G, con mucho menor grado de polimorfismo. La molécula HLA-E es fundamental para la interacción con los receptores inhibitorios de la célula NK. El HLA-G es expresado selectivamente en el trofoblasto, en contacto directo con los tejidos maternos, y probablemente contribuye al mantenimiento de la tolerancia maternofetal al inhibir la actividad de las NK maternas. - En la región B del MHC de clase I se encuentran genes que codifican a las proteínas MIC-A y MIC-B. Estas proteínas se expresan constitutivamente en algunas células (monocitos, células dendríticas, epiteliales, etc.) y de manera inducida por estrés en linfocitos (FIR 2014, 225). Aunque son similares a las MHC-I, no presentan antígenos y no se asocian a β2 microglobulina. Las proteínas MIC sirven como ligandos de receptores de NK y linfocitos T y están involucrados en patologías inmunitarias y el rechazo del trasplante.
Las características especiales de las moléculas de histocompatibilidad son: - Poligénicas. Existen diferentes genes tanto de clase I como de clase II en cada célula de un mismo individuo. - Polimórficas. Necesario para poder adaptarse y expresar los distintos antígenos. Mediante recombinación génica se generan nuevos alelos MHC gracias al intercambio de DNA entre dos alelos diferentes del mismo gen. - Codominantes. Los genes del MCH se expresan de forma equipotente en cada individuo. Es decir, cada persona expresa todos los alelos del MCH heredados tanto de la madre como del padre. - Herencia en haplotipos. Combinación particular de alelos de estos genes que casi siempre se heredan juntos, en bloque. Se clasifican en 3 clases: - MHC-I = HLA-A, -B, -C. Localizadas en todas las células propias nucleadas y en las plaquetas. Los hematíes, el trofoblasto (lo que en parte explica que el feto no sea reconocido y atacado por células T maternas) carecen de HLA-I en su superficie. Existen multitud de alelos en cada región HLA-A, HLA-B, HLA-C haciendo de este segmento del genoma el más polimórfico. Cada uno de estos genes codifica la cadena α, que posteriormente se asociará con la β2-microglobulina. Consta por tanto de 2 cadenas polipeptídicas; la pesada (α1/α2/α3) y la ligera (β2 microglobulina) (FIR 2013, 223; FIR 2012, 223; FIR 2011, 70; FIR 2010, 245; FIR 2004, 38; FIR 2001, 45). La β2 microglobulina viene codificada por genes del cromosoma 15, es idéntica a la sérica y es la misma en todos los individuos de la misma especie, siendo el receptor celular del citomegalovirus (CMV). El MHC-I se une a péptidos citosólicos en el retículo endoplásmico. Presenta estos péptidos a los linfocitos T CD8 vírgenes que se diferenciarán a citotóxicos (LTc) capaces de inducir la muerte celular en las células que porten el mismo antígeno sobre sus MHC-I. La ausencia en células propias de
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Figura 1. MHC-I.
- MHC-II = HLA-D (subregiones DP, DQ y DR) (FIR 2003, 259; FIR 2002, 43). Localizadas en las células presentadoras de antígenos profesionales (CPA) (macrófagos, células dendríticas interdigitantes y linfocitos B) (constitutiva) (FIR 1999, 45) y en los linfocitos T activados (FIR 1999, 48) (inducible) y células epiteliales de timo (inducible). Al igual que en las de clase I, existen multitud de alelos codificantes en cada subregión HLA-DP, DQ y DR para las subunidades α y β (FIR 2009, 245), por lo que las posibilidades de combinación de distintos alelos es enorme. También constan de 2 cadenas polipeptídicas (α1/α2 y β1/β2). Las MHC-II se unen a péptidos generados en vesículas endocíticas y los presentan en su superficie a los linfocitos T helper (Th = CD4) (FIR 2000, 47). Los individuos que no expresan MHC-II tienen disminuida la línea LTh (CD4) (FIR 2006, 196).
Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH)...
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Procesamiento de antígenos - Vía endógena → Patógenos citosólicos (virus y patógenos intracelulares como antígenos endógenos, bacterias intracelulares, protozoos como Plasmodium, etc.): los presentan las MHC-I a los LTc (CD8). En el Retículo Endoplásmico está la cadena α del MHC-I que se unirá aquí a la cadena β2 microglobulina gracias a las chaperonas. El proteosoma es un complejo enzimático que degrada proteínas propias y ajenas dando péptidos (FIR 2004, 44). Estos péptidos entran en el RE gracias a las TAP (Transporter Associated with Antigen-Processing) 1 y 2. Los péptidos unidos a TAP 1 y 2 se unen al complejo MHC-I gracias a la tapasina. El MHC-I termina entonces su plegamiento. El complejo péptido-MHC-I se libera a la membrana pasando por el Ap. de Golgi.
Figura 2. MHC-II.
• Las regiones más polimórficas son las exteriores o también llamadas zonas de hendidura peptídica, es decir, las que se unen al péptido antigénico: son α1 α2 en MHC-I y α1 β1 en MHC-II (FIR 2015, 221; FIR 2011, 256; FIR 2003, 42; FIR 2000, 49). • Las regiones internas son constantes o monomorficas y se encargan del anclaje a la membrana y de la interacción con el co-receptor CD8 para clase I y CD4 para clase II: son α3 β2microglobulina en MHC-I y α2 β2 en MHC-II. - MHC-III: Grupo de genes localizado entre los genes de clase I y los de clase II, que codifican dos citoquinas estrechamente relacionadas, TNF-α y TNF-β (linfotoxina), los componentes del complemento C2, C4 y Bf, la proteína de choque térmico HSP70 y la enzima 21-hidroxilasa. El IFNγ aumenta la expresión de antígenos en MHC-I y II facilitando su función presentadora de antígenos.
ANTÍGENOS PRESENTADOS ANTÍGENOS PRESENTADOS POR MHC-I POR MHC-II Cortos y uniformes en longitud (9 aa) (FIR 2002, 50) Procedentes de patógenos citosólicos (virus, antígenos endógenos, etc.) cuyas proteínas son degradadas por el proteosoma. Transportados al interior del RE por transportadores especializados (TAP)
Más largos y de longitud variable (10 a 30 aa)
Procedentes de proteínas extracelulares de origen endosomal (internalizadas y degradadas por enzimas lisosomales) (FIR 2010, 250)
Ensamblados en las moléculas MHC-I a nivel de la subunidad β2microglobulina en el RE con ayuda de chaperonas
Ensambladas a las moléculas MHC-II en vesículas especiales con ayuda de HLA-DM
Exportadas a la membrana sobre MHC-I
Exportadas a la membrana sobre MHC-II, que llegan a dichas vesículas gracias a la cadena invariante
Tabla 1. Ag presentados por MHC-I y de clase II.
Figura 3. Presentación de Ag citosólicos (vía endógena).
- Vía endovesicular → Patógenos intravesiculares (patógenos extracelulares, toxinas y patógenos intracelulares facultativos): Los presentan las MHC-II a los LTh (CD4). Las cadenas α y β de las moléculas MHC II se ensamblan en el RE y migran al aparato de Golgi (AG). En el Retículo Endoplásmico (RE) la proteína invariante estabiliza a las cadenas α y β impidiendo la unión de proteínas intracelulares, es decir, impidiendo la carga de péptidos (FIR 2000, 48). Este complejo (conteniendo al MHC-II) abandona el RE o el AG en una vesícula. Por otro lado los antígenos extracelulares son endocitados mediante fagocitosis o pinocitosis. Los endosomas que los contienen se fusionan con lisosomas, dando lugar a vesículas ácidas donde las proteínas endocitadas son degradadas. Las vesículas que contiene al MHC-II y las vesículas ácidas que contienen los péptidos procedentes de los Ag extracelulares se fusiona dando lugar al CPL (Compartiment Peptide Loading) o compartimento de carga de péptidos. El bajo pH del CPL hace que se degrade la proteína invariante dando lugar al CLIP (Class II associated Invariant-chain protein/ peptide). Donde antes estaba unida la cadena invariante ahora está unido su producto de degradación CLIP y más tarde se unirá el péptido antigénico. Esto es así porque el hueco que
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ocupan nunca puede estar vacío. El proceso de reemplazo del CLIP por un péptido de origen exógeno está catalizado por una molécula llamada HLA-DM. Es un heterodímero formado por dos cadenas, α y β, cuya estructura recuerda a la de las moléculas MHC II. Sin embargo, las moléculas HLA-DM no se expresan en la superficie celular ni presentan Ag a los linfocitos T. Entonces el complejo péptido-MHC-II pasan a la superficie celular.
afiracademia.com Presentación mediada por CD1 Existe una tercera vía de presentación de Ag (distinta de MHC-I y II) mediada por la familia de proteínas CD1. A través de las moléculas CD1 son presentados Ag lípidicos. La proteína CD1 guarda relación estructural con las MHC-I (FIR 2010, 244) en cuanto a que está asociado a la β2-microglobulina, sin embargo se parece más a las MHC-II respecto a la forma de cargar el Ag que va a ser presentado (endocitosis). Estas proteínas se expresan en la superficie de algunos timocitos, células dendríticas, monocitos y macrófagos (FIR 2014, 217). Existen 5 genes CD1 diferentes localizados en el cromosoma 1 y que dan lugar a 5 isoformas distintas que se dividen de dos grupos: en el grupo 1 entran los tipos CD1a, CD1b y CD1c que se unen a fosfolípidos, glucolípidos y lípidos derivados de microorganismos (especialmente relacionados con las micobacterias); y en el grupo 2 se encuentran los tipos CD1d y CD1e vinculados a la presentación de lípidos propios.
Superantígenos Los superantígenos (FIR 2015, 219) son glucoproteínas que no necesitan ser procesadas para estimular a los linfocitos T. Interaccionan con la parte lateral del TCR, en concreto con el dominio Vβ (FIR 2000, 52), y con la parte lateral de la molécula MHC II, en lugar de con la hendidura peptídica (FIR 2002, 49). Ambas son zonas poco polimórficas. Los superantígenos tienen capacidad de activar muchos linfocitos T con diferentes especificidades (FIR 2001, 47), lo que produce una secreción masiva de citocinas que da lugar a un síndrome clínico similar al shock séptico. Son ejemplos de superantígenos las enterotoxinas estafilocócicas y la toxina del síndrome del shock tóxico (TSST), ambas producidas por Staphylococcus aureus. Las exotoxinas pirógenas de los estreptococos y exotoxinas sintetizadas por micoplasmas están relacionadas estructural y funcionalmente con las enterotoxinas estafilocócicas.
Figura 4. Presentación de Ag intravesiculares (vía endovesicular).
Algunas de las moléculas MHC II se pueden asocian con péptidos endógenos a nivel del RE y también a nivel del CPL por un mecanismo desconocido. Por lo tanto, las moléculas MHC II también pueden presentar péptidos de origen endógeno. En los macrófagos y células dendríticas, las moléculas MHC I pueden unirse a péptidos de origen exógeno que proceden de vesículas endocíticas que se han incorporado a la ruta de procesamiento de péptidos intracelulares. De este modo, las CPA son capaces de presentar Ag exógenos a los linfocitos Tc. Se conoce como presentación cruzada a la presentación de antígenos (péptidos) exógenos a través de MHC-I a los LTc (FIR 2009, 248).
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Figura 5. Superantígenos.
Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH)...
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Recuerda... MCH I
MHC II
LOCALIZACIÓN
Células nucleadas Plaquetas
CPA LT activos Células epiteliates timicas
CONFORMACIÓN
Cadena ligera (α1α2α3) Cadena pesada (β2 microglobulina)
α1α2 β1β2
INTERACCIÓN
CD8 (LTc)
CD4 (LTh)
PATÓGENOS PEPTÍDICOS
Intracelulares Virus
Extracelulares Toxinas Intracelulares facultativos
Vía endógena (Chaperonas, proteosoma, TAP, tapasina)
Vía endovesicular (Prot invariable, endosoma, CPL, CLIP, HLA-DM)
Macrófagos y cel dendríticas
A nivel del CPL Mecanismo desconocido
PROCESAMIENTO AG PRESENTACIÓN CRUZADA
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TEMA 3
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CÉLULAS PRESENTADORAS DE ANTÍGENOS Enfoque FIR
Tema muy importante. Las preguntas suelen ser fáciles. Hay que saber cuáles son las CPA y sus características. La respuesta antígeno específica propia de la inmunidad adaptativa la desarrollan los linfocitos: los LB pueden interaccionar directamente con el antígeno por medio de su receptor (BCR). Los LT, por el contrario, requieren la participación de células que procesen el antígeno y lo expresen en su membrana por medio del MHC, que es la molécula que va a interaccionar con el receptor de los linfocitos T (TCR). Como todas las células nucleadas (excepto los hematíes) expresan MHC-I, todas ellas pueden presentar Ag a los LTc (CD8). Sin embargo, las únicas células capaces de presentar Ag a los LTh (CD4) (que es el verdadero director de orquesta) son las que expresan MHC-II, estas son las células presentadoras de antígenos (CPA). Las CPA profesionales son: Linfocitos B, monocito-macrófago y células dendríticas (FIR 2007, 247; FIR 2004, 41; FIR 2003, 45; FIR 1999, 54). Estas células expresan MHC-II y B7 (CD80) que tiene función coestimuladora de linfocitos T vírgenes (FIR 2003, 40; FIR 2001, 42). En ausencia de la señal coestimuladora de B7, las CPA pueden inducir anergia (falta de respuesta clonal) (FIR 2006, 202). Existen otras células que se puede convertir en CPA de forma inducible (con HLA-2) como linfocitos T, células endoteliales, fibroblastos… cuando se estimulan con IFN-γ o TNF-α.
3.1. Monocito-macrófago (monocito circulante y macrófago en tejido) Son, junto a los neutrófilos, los fagocitos del organismo. Los monocitos se originan a partir de células precursoras en la médula ósea y circulan en sangre periférica durante varios días hasta que pasan a los tejidos y se transforman en macrófagos (o histiocitos), donde pueden también proliferar localmente y permanecer durante meses.
LOCALIZACIÓN
NOMBRE DEL MACRÓFAGO
Tejido conectivo
Histiocito
Hígado
Célula de Kupffer
Pulmón
Macrófago alveolar
Hueso
Osteoclasto
Sistema nervioso
Célula de la microglia
Cavidad peritoneal
Macrófago peritoneal
Riñón
Célula mesangial
Tabla 1. Macrófagos.
Realizan principalmente 2 acciones: - Fagocitosis: Es llevada a cabo gracias a sus receptores. Fagocitan y destruyen bacterias que reconocen directamente (receptores tipo Toll, scavenger, etc.) o que están recubiertas por anticuerpos/ complemento (opsonizadas) (receptores para Fc de IgG y receptores para factor C3b del complemento). Una vez fagocitado el microorganismo (fagosoma), se fusiona con el lisosoma formando el fagolisosoma. Aquí intervendrán radicales libres de oxígeno (anión superóxido), reactivos del nitrógeno (NO), lactoferrina, proteínas catiónicas (catepsina G)… - También pueden eliminar células tumorales por un mecanismo independiente de anticuerpo (esta actividad es mediada en gran parte por citoquinas piógenas, como TNF-α e IL-1). Entre los receptores o moléculas de superficie los monocitosmacrófagos destacan:
Los macrófagos son especialmente abundantes en algunas localizaciones, como ganglios linfáticos (seno marginal y senos/ cordones medulares), bazo (zona marginal y pulpa roja), médula ósea, tejido conjuntivo perivascular, cavidades serosas (peritoneo, pleura), tejido conjuntivo de la piel, pulmón (macrófagos alveolares), hígado (células de Kupffer (FIR 2012, 47)), hueso (osteoclastos), SNC (microglía), y sinovial.
- Receptores de interleucinas (como Rc de IL-2) e interferones (como Rc de IFN-γ). El IFN-γ es el principal activador de macrófagos, aumentando su poder microbicida y tumoricida. los macrófagos pueden fusionarse para formar células gigantes multinucleadas inducidas por la acción del IFN-γ. - Receptores de fagocitosis como, por ejemplo, los Rc scavenger, los tipo Toll (TLR-4= receptor de LPS), los receptores de manosa, etc. - Receptores de opsoninas como los Rc de Fc de las IgG (CD16 y CD32) y los del factor C3b y iC3b (CR1, CR3, CR4) del complemento. - MHC-II (=HLA-D), B7 (=CD80) y CD40 para la presentación antigénica.
Los monocitos-macrófagos forman la primera línea de defensa inmune innata (por medio de la fagocitosis y la liberación de citoquinas actúan antes que la inmunidad adaptativa). En una segunda fase actúan en la activación de la inmunidad adaptativa mediante la presentación de antígenos al Th (CD4) y la producción de citoquinas (IL-1, TNF-α, IL-6 e IL-12).
Los productos secretados por los macrófagos activados son muy diversos e incluyen enzimas hidrolíticas, productos del metabolismo oxidativo y múltiples citoquinas (piógenas como IL-1 y TNF-α, amplificadoras de señal como IL-6, IL-10, IL-12, IL-15, IL-18 y quimiokinas).
MO → rama mieloide → monocitos (sangre) → macrófagos o histiocitos (tejidos)
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Células presentadoras de antígenos
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Inmunología Recuerda... El clásico sistema retículo-endotelial, también llamado sistema fagocítico-mononuclear, se compone de los macrófagos, de los neutrófilos y de las células endoteliales.
3.2. Células dendríticas Las células dendríticas son las principales células presentadoras de antígeno (las de mayor expresión de MHC-II y moléculas coestimuladoras) y derivan de la médula ósea. Pueden identificarse por la expresión de CD83 y otras moléculas características. Durante la maduración, las células dendríticas sufren ciertos cambios entre los que destaca la disminución de su capacidad endocítica (FIR2014, 221). Las hay de dos estirpes: - Células dendríticas linfoides: También denominadas células dendríticas plasmacitoides, se localizan en las zonas T-dependientes de los tejidos linfoides y circulan en sangre periférica. Son las principales células productoras de IFN-α. Presentan antígenos a las células T. - Células dendríticas mieloides: Hay dos tipos: • Células dendríticas intersticiales o células dendríticas FOLICULARES (CDF): No se originan en la médula ósea. Se localizan en las áreas B-dependientes (folículos linfoides) de ganglios linfáticos y bazo. No expresan MHC-II (FIR 2005, 249), sin embargo sí se las considera CPA profesionales porque presentan muchos receptores para el complemento (CR1 y CR2) y para IgG (FcγR), lo que les permite retener antígenos en forma de imnunocomplejos y de esta forma presentarlos a los LB en los centros germinales (FIR 2004, 42). Son las células responsables de la maduración de la afinidad de los linfocitos B (que a su vez se da gracias a la hipermutación somática).
• Células dendríticas INTERDIGITANTES (CDI)/ Células de Langerhans (piel): Expresan CD1a y MHC-II, circulan en sangre y se localizan en las zonas T-dependientes de los ganglios linfáticos (paracortical), zona medular del timo (selección negativa) y epitelios cutáneo e intestinal. Producen IL-12 y son fundamentales en la presentación de antígeno y activación de las células T en los epitelios y otras localizaciones. Realmente, la célula de Langerhans es la versión inmadura de la CDI. Ambas presentan HLA-2 (es lo mismo que MCH II?). Se diferencian en que la de Langerhans posee capacidad de capturar antígenos y en que tiene Rc de Ig y de complemento (CR1), mientras que la célula dendrítica interdigitada no; por su parte, la CDI expresa B7. Los TLR o receptores de tipo Toll (que pertenecen a los RRP) son los receptores principales de las células dendríticas. Diversos productos microbianos y ciertas proteínas endógenas liberadas por células propias dañadas son reconocidos por distintos TLR en la superficie de las células dendríticas induciendo su activación y la liberación de citoquinas que actúan tanto sobre células del sistema inmunitario innato como sobre células B y T. Por medio de los TLR también se induce mayor expresión de MHC-II y moléculas coestimuladoras (B7) en las células dendríticas potenciando la presentación de antígeno y la activación de células T. Por tanto, las células dendríticas actúan como puente entre la inmunidad innata y la adaptativa. (Ver tabla 2)
3.3. Linfocitos B (Se estudiará en el Tema 5) Gracias a la Ig de superficie (BCR) pueden captar específicamente Ags. Expresan actividad coestimuladora sólo en ciertas circunstancias (presencia de adyuvantes y ciertas moléculas de origen microbiano).
CD INTERDIGITANTES
CD LINFOIDES
CD INTERSTICIALES O FOLICULARES
LOCALIZACIÓN
Zonas T dptes tejido linfoides Sangre periférica
Zonas B dptes ganglios y bazo
MOLÉCULAS DE SUPERFICIE
MHC II CD83 TLR
CD83 CR1 y CR2 FcγR TLR
PRODUCEN
IFN α
Inmunocomplejos
IL 12
PRESENTAN A
LT
LB en centros germinales
LT en epitelios
CDI
LANGERHANS
Zonas T dptes ganglios y timo Epitelio cutáneo CD83 CD1a MHC II FcγR CR1
CD83 CD1a MHC II B7
Tabla 2. Resumen células dendríticas.
Células presentadoras de antígenos
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TEMA 4
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ÓRGANOS LINFOIDES Enfoque FIR
Este tema nunca ha sido muy preguntado y cada vez aparece menos en los exámenes. Es aconsejable aprenderse lo importante sin intención de aprender y leer el resto para que “nos suenen las cosas”.
La maduración y selección de linfocitos T busca generar autotolerancia, es decir, que sean capaces de diferenciar lo propio de lo ajeno (ver Tema 6).
4.2. Órganos linfoides secundarios o periféricos En la respuesta inmune están involucradas células y moléculas tanto circulantes como distribuidas en diferentes tejidos. Algunas células especializadas conforman los órganos linfoides: primarios y secundarios.
4.1. Órganos linfoides primarios o centrales Donde se produce la ontogenia (producción y maduración) de las células linfoides. Es el lugar donde se adquiere la inmunocompetencia. Son la médula ósea y el timo.
Médula ósea (MO) Producción de linfocitos B, T y NK. Maduración de linfocitos B. Se encuentra en el interior de los huesos (esternón, pelvis, huesos largos, cráneo, costillas, vértebras, clavícula, escápula, etc.). Es el órgano central de la hematopoyesis. En ella se encuentras las células madre (“stem cells”) pluripotentes (son CD34), que dan origen a 2 líneas: progenitor linfoide (20%) y progenitor mieloide (80%). Además de origen, es el órgano donde proliferan todos los linfocitos (tanto B como T). En los mamíferos es el órgano madurativo o de diferenciación sólo de las células B (FIR 1999, 55) (las T maduran en el timo). Es el equivalente a la Bolsa/Bursa (“B”) de Fabricio en las aves. Además, es el sitio de mayor producción de anticuerpos. En ocasiones también se comporta como órgano linfoide secundario; en ella también encontramos células plasmáticas y células T maduras. De hecho, es el principal productor de anticuerpos en infecciones prolongadas, aunque tarde más en hacerlo que los órganos linfoides secundarios.
Los linfocitos B y T maduros (inmunocompetentes) abandonan los órganos centrales, pasan a la circulación y se localizan en los órganos linfoides periféricos. Constituyen el lugar donde se va a dar la presentación de antígenos entre las CPA y los linfocitos maduros, activándolos. En los centros germinales de sus folículos linfoides (al igual que en la médula ósea) se producen anticuerpos (con la correspondiente maduración de la afinidad o hipermutación somática) (FIR 1999, 47; FIR 1999, 53). Se mantiene constantemente una recirculación de linfocitos entre la sangre y los tejidos linfoides secundarios, que son:
Ganglios linfáticos Encargados de filtrar los antígenos procedentes de la linfa. Los antígenos tanto libres como presentados en células entran a través de los vasos linfáticos aferentes para establecer contacto con los linfocitos. En la corteza predominan los linfocitos B junto a células dendríticas foliculares (que actúan como auxiliares en la maduración de la afinidad presentando inmunocomplejos) (FIR 2006, 203) y se localizan los folículos primarios. En la paracorteza predominan los linfocitos T junto a células dendríticas interdigitadas (auxiliares en la maduración). En los cordones/senos medulares predominan los linfocitos B, los linfocitos T activados, los macrófagos y las células plasmáticas. Cuando los antígenos son presentados a los linfocitos B y T del folículo primario se produce la activación de estos linfocitos, aumentando de tamaño y liberando anticuerpos, citoquinas, etc., provocando la transformación del folículo primario en folículo secundario o centro germinativo de Flemming.
En el periodo prenatal estas funciones se dan primero en el saco vitelino y después en el hígado. Si en el adulto la demanda de células sanguíneas es muy elevada o existe daño medular, tanto el hígado como el bazo pueden actuar como órganos hematopoyéticos auxiliares.
Timo Maduración de linfocitos T. Selección positiva y negativa de linfocitos T: autotolerancia. Es el órgano madurativo de las células T. Es un órgano bilobulado situado en mediastino anterior, dividido en lobulillos, en los que se diferencia corteza y médula. Destaca dentro de la médula los corpúsculos de Hassall (FIR 2004, 45) (función incierta). Los precursores linfoides que emigran al timo (“T”) durante la vida intrauterina y postnatal temprana maduran aquí para originar las células T seleccionando las mejores (selección de linfocitos T). Tras la adolescencia, el timo se queda atrófico y la maduración pasa a ser llevada en MO.
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Órganos linfoides
Figura 1. Ganglio linfático. Tomada de Master Evo6 © Fondo editorial Marbán.
Inmunología
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Bazo
Tejido linfoide difuso (tejido conectivo del organismo)
Reciben antígenos procedentes de la sangre. Existe predominio de linfocitos B. El tejido linfoide se localiza en la pulpa blanca (o corpúsculos de Malpighi). Esta se organiza alrededor de una arteriola central y se compone de la vaina linfoide periarteriolar (donde predominan T), y alrededor los folículos linfoides (predominan B) y una zona marginal (en la que además de linfocitos B, encontramos macrófagos y CPA). En la pulpa roja (senos venosos) hallamos células plasmáticas y macrófagos. Destacar que en el bazo se va a dar eliminación de microorganismos, secuestro de células sanguíneas (eritrocatéresis), regulación de la circulación portal, y en ocasiones hematopoyesis extramedular en situaciones de demanda.
Circulación linfocitaria Los linfocitos maduros procedentes de la médula y el timo recirculan a través de la sangre y la linfa por todo el organismo para acabar en los órganos linfoides secundarios estableciendo contacto el antígeno correspondiente. Áreas inmunológicamente privilegiadas (zonas santuario) Aquellas en las que de manera habitual no llega el sistema inmune y por tanto no hay respuesta inmunológica: La cámara anterior del ojo, los testículos, el cerebro…
Tejido linfoide asociado a mucosas (MALT) Amígdalas, placas de Peyer, apéndice ileocecal, etc. Los antígenos derivan de las luces de las mucosas procedentes de células. Se producirá sobre todo IgA, que se secreta a la luz. Existen linfocitos T intraepiteliales (sobre todo gamma-delta). El sistema inmune vinculado a la mucosa gastrointestinal es el de mayor tamaño del organismo, pues comprende más del 70% de las células productoras de anticuerpos. Las placas de Peyer comprenden los folículos linfoides distribuidos por el intestino. Las células M o microfold se encuentran en el tejido linfoide asociado a la mucosa gastrointestinal (GALT) de las placas de Peyer y en el tejido linfoide asociado a mucosas de otras partes del intestino. Se encargan de captar antígenos en la luz intestinal para llevarlos a los macrófagos, células dendríticas y linfocitos B y T situados en la lámina propia (FIR 2012, 219).
Órganos linfoides
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TEMA 5
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LINFOCITOS B E INMUNOGLOBULINAS Enfoque FIR
De este tema hay que memorizar las figuras de las inmunoglobulinas junto con otros conceptos que hay que conocer. Merece la pena dedicarle un poco de tiempo para entender los procesos ya que memorizarlo puede resultar lioso. La respuesta adaptativa humoral se realiza por el LB, que es el productor de anticuerpos. El receptor de antígeno del LB es el BCR, una inmunoglobulina anclada a la superficie del linfocito B. Este BCR reconoce antígenos solubles y nativos (en conformación tridimensional). Cada LB tienen unos 100.000 BCR en su superficie, todos ellos idénticos y capaces de reconocer al mismo antígeno. Cada LB produce y secreta anticuerpos específicos para el antígeno que puede reconocer su BCR. Cada individuo tiene millones de LB distintos. Por tanto, el conjunto total de LB de cada individuo puede reconocer millones de antígenos distintos. Recordar que cuando hablamos de LB nos referimos a cada familia clonal de LB con idéntico BCR y por tanto que reconocen al mismo antígeno. Los anticuerpos (Ac) son glucoproteínas producidas por las células B específicamente frente a un antígeno. Los términos Ac (forma soluble) e inmunoglobulina (Ig) se usan con frecuencia indistintamente. Cuando el Ac reconoce y se une a su Ag específico forma unos agregados solubles llamados inmunocomplejos (FIR 2002, 44).
Complejo BCR El receptor de antígenos de los LB está formado por dos componentes; una común para todos los BCR de todos los LB y otro específico para cada LB. - Inmunoglobulina de superficie (sIg ó mIg): Es el receptor para antígenos. Cada mIg reconoce un Ag específico. Es la parte específica de cada LB. - Cadenas invariantes Igα e Igβ (CD79) (idénticas para todos los LB) (ITAM): Están unidas a la mIg y la estabilizan en la membrana celular. Su función es trasmitir la señal de coactivación al núcleo celular (FIR 2015, 217). (Ver figura 1) Además del BCR, el LB también presenta otras moléculas de superficie: - MHC-II y (B7=CD80/CD86): Presentación de Ag al LTh CD4. El LB es una CPA. - MHC-I: Como todas las células del organismo excepto los hematíes. - CR1 (C3b) y CR2=CD21 (C3, VEB, VHC): Receptores del complemento. - FcγR: Receptor de la región Fc de IgG (captación de inmunocomplejos). - Otros: CD19, CD20, CD40, CD45, etc.
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Linfocitos B e inmunoglobulinas
Figura 1. BCR: Ig asociado a CD79 (cadenas α y β).
Inmunoglobulinas Son proteínas plasmáticas de la fracción gamma en una electroforesis (gamma-globulinas). Son sintetizadas por las células plasmáticas (linfocito B activado y diferenciado para producir Ac exclusivamente) en los órganos linfoides pero son capaces de realizar su función lejos de su lugar de síntesis. La IgG es una macromolécula con un elevado peso molecular de (150 kD), constituidas por dos pares de cadenas polipeptídicas: dos cadenas pesadas (cadenas H de “heavy”, 50 kD≈400aa) y dos cadenas ligeras (cadenas L de “Light”, 25 kD≈200aa). Las dos cadenas pesadas están unidas por dos puentes disulfuro, y cada cadena pesada se une a una cadena ligera mediante un puente disulfuro. Las dos cadenas H y las dos cadenas L de una molécula dada de Ig son idénticas entre sí (esto genera el fenómeno de exclusión alélicas, que veremos más adelante). (Ver figura 2 y 3 en la página siguiente) Hay dos tipos de cadenas L, las denominadas kappa (κ) (codificada por el cromosoma 2) y las lambda (λ) (codificado por el cromosoma 22). Dentro de las lambda hay 4 subtipos (4 genes del segmento constante C) (total subtipos de cadenas ligeras=5). No se han encontrado diferencias funcionales entre las Ig que poseen cadenas κ y las que poseen cadenas λ. En el hombre, la relación κ:λ es 2:1.
Inmunología
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cadenas ligeras y pesadas. Las zonas variables (VL y VH) contienen una región hipervariable, paratopo o región determinante de la complementariedad (CDR), que es donde se une el epítopo del Ag; y una zona de sostén (framework) que ayuda a que la CDR y el Ag se acoplen correctamente. Dentro de las regiones variables existen 3 regiones hipervariables para cada cadena pesada (VH) y para cada cadena ligera (VL). Las diferencias de secuencia en estas regiones permiten distinguir Acs producidos por diferentes clones de células B y son la base estructural del idiotipo. El dominio variable de la cadena ligera esta codificado por dos segmentos génicos separados que serán yuxtapuestos por reordenamiento del ADN en la célula B. Estos dos segmentos génicos son el gen V (codifica los primeros 95-101 aa) y el gen J (codifica los aa finales, hasta 13).
Figura 2. Inmunoglobulinas. Cadenas pesadas y ligeras.
El dominio variable de la cadena pesada es codificado por tres segmentos génicos separados, los genes V, D y J. Por tanto, los dominios VH tienen mayor potencial de variabilidad que los dominios VL. Las zonas carboxiterminales (-COOH) son idénticas entre cadenas ligeras o pesadas del mismo isotipo (regiones constantes, dominios C). Con excepción de la región CH1, el resto del dominio C corresponde a la fracción constante Fc. Entre las regiones CH1 y CH2 hay dos enlaces disulfuro que comprenden la llamada “región bisagra” que aporta flexibilidad a la molécula facilitando el acoplamiento con el Ag. Además en la región CH2 se establece la unión a la cadena glicosilada y es también aquí donde se produce la unión a las proteínas del complemento. Las regiones CH1 y CL identifican el alotipo, que es el responsable de las diferencias interindividuales que están determinadas genéticamente. Se deben a pequeñas diferencias (no más de 4aa) presentes en unos individuos y ausentes en otros. Otros ejemplos de alotipo son los grupos sanguíneos y las MHC.
Figura 3. Fragmentos Fab y Fc de las Ig.
Por otra parte, hay cinco clases de cadenas H (FIR 2010, 243), codificadas en el cromosoma 14, que sí marcan diferencias funcionales importantes: cadenas γ(IgG)con 4 subtipos, μ(IgM), α(IgA) con 2 subtipos, δ(IgD) y ε(IgE). Se corresponden a los 9 genes C del dominio constante de la cadena pesada.
Recuerda... Los subtipos de cadenas H y L viene dados por los genes C del dominio constante.
Las cadenas pesadas y ligeras están constituidas por subregiones o dominios, de unos 110 aa cada uno. Las cadenas ligeras contienen dos dominios, uno variable VL y otro constante CL, mientras que las cadenas pesadas contiene cuatro o cinco dominios (una región variable VH más tres regiones constantes CH1, CH2 y CH3 en las IgG, IgA e IgD y cuatro regiones constantes en el caso de IgM e IgE). Para cada Ig las dos cadenas ligeras son iguales y las dos pesadas también son iguales. Las regiones variables (dominio V) varían mucho en secuencia entre unas Igs y otras, son las regiones de unión al Ag; los dominios V contiene las zonas amino terminales (-NH2) de las
El tratamiento de la molécula de Ig con la enzima digestiva papaína escinde esta por encima de los dos puentes disulfuro dando lugar a tres fragmentos, dos idénticos (Fab) y un tercero (Fc). La región CH1 de la cadena pesada, la CL de la cadena ligera y las VH y VL, forman el fragmento Fab (antigen-body fragment) responsable de la unión al Ag. Cada Ig tiene dos brazos Fab y por tanto puede unirse a dos Ag (acción bivalente). La fracción constante Fc (fracción cristalizable) identifica el ISOTIPO (FIR 2006, 200) está compuesta por las regiones CH2, CH3 y en IgE e IgM también la CH4.La fracción Fc ejerce importantes funciones (FIR 2003, 46; FIR 2000, 51): - Anclaje a la membrana plasmática de la célula B (BCR). - Activación del complemento por medio de inmunocomplejos. - Unión a receptores de Fc (FcR) en la superficie de diversas células inmunes (monocitos, macrófagos, granulocitos > linfocitos B y NK). - Paso transplacentario (sólo de las IgG). - Unión a la proteína A de S. aureus (evita que se active el complemento → factor de virulencia). - Formación de polímeros mediante interacción de la cadena J con los extremos Fc de IgM (pentamérica =5 Igs) (FIR 2001, 51) e IgA2 (dimérica =2 Igs) (FIR 1999, 52). La cadena J une mediante puentes disulfuro los extremos Fc (ver figura 3). La digestión con otra proteasa, la pepsina, produce el clivaje de la molécula por debajo de los puentes disulfuro, dando lugar a un fragmento (Fab)2, que contiene los dos sitios de unión al Ag. (Ver tabla 1 en la página siguiente)
Linfocitos B e inmunoglobulinas
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IgG
IgM
IgA
IgE
IgD
Monómero
Pentámero
Mono (IgA) o dímero (IgA2)
Monómero
Monómero
VIDA MEDIA (DÍAS) (RELACIÓN CON EL NIVEL SÉRICO)
21 (>)
10
6
2 (<)
3
ACTIVA COMPLEMENTO
Sí
Sí (mejor)
¿?
No
No
PASO TRANSPLACENTARIO
Sí
No
No
No
No
OPSONIZACIÓN
Sí
No
No
No
No
SÍNTESIS FETAL
No
Sí
No
No
No
ESTRUCTURA (RELACIÓN CON PM)
Tabla 1. Características de las Ig (FIR 2005, 159; FIR 1999, 51).
Para las IgA2, que es la forma secretora presente en mucosas (la IgA monomérica es la forma sérica), requiere un “componente secretor S” producido por las células epiteliales que unida a IgA2 facilite su transporte hasta la cara externa (apical) de las células epiteliales.
de baja afinidad de los eosinófilos, siendo la base de la citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos en eosinófilos.
Recuerda... El déficit de IgA hace al individuo más susceptible de sufrir una hiperinfestación por Giardia duodenalis (G. lamblia).
Recuerda... Isotipo hace referencia a cada uno de los tipos de cadena pesada correspondientes a los cinco tipos de fracciones constantes (Fc) de las Ig y es igual en todos los individuos de la misma especie. Figura 4. IgA2 o forma secretora.
Alotipo marca diferencias entre individuos de la misma especie y está determinado por las regiones CL y CH1. El idiotipo marca diferencias entre clones distintos de Ig dentro de un mismo individuo.
Anticuerpos monoclonales (MAbs) (FIR2009, 241) Un anticuerpo monoclonal (MAb de sus siglas en ingles monoclonal anti-body) es un anticuerpo producido por una célula híbrida (hibridoma) producto de la fusión de un clon de linfocitos B activados frente a un antígeno especifico y una célula plasmática tumoral con capacidad de división indefinida.
Figura 5. IgM (pentamérica).
La IgE es reconocida por los mastocitos y basófilos gracias a los FcεR de alta afinidad que presentan en superficie. Esta interacción es la base de la hipersensibilidad de tipo I (FIR2015, 158). Además también es reconocida por los FcεR
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Linfocitos B e inmunoglobulinas
- MAbs murinos: 100% murinos. Ejemplo: muromomab. - MAbs fragmentados: Sólo la parte variable es murina. Ejemplo: antídoto anti-digoxina. - MAbs quiméricos: Las regiones variables siguen siendo murinas pero se han acoplado a regiones constantes humanas. Ejemplo: Infliximab. - MAbs humanizados: Sólo la parte hipervariable (CDR) es murino, el resto (90%) es humano. Ejemplo: Traztuzumab. - MAbs humanos: El 100% es humano. Ejemplo: Adalimumab, Golimumab. Generación de la diversidad del BCR Esta gran diversidad se puede explicar por los mecanismos genéticos:
Inmunología - Número y localización cromosómica de los genes de Igs: Las regiones variables vienen codificadas por los genes V(D)J (muchos) y las constantes por los C (menos genes) (FIR 2012, 222). • Cadenas pesadas (Cromosoma 14): 65 genes V, 27 genes D, 6 genes J, 9 genes C (subclases). • Cadenas ligeras κ (Cromosoma 2): 40 genes V, 5 genes J, 1 gen C. • Cadenas ligeras λ (Cromosoma 22): 30 genes V, 4 genes J, 4 genes C (subtipos). (Ver figura 6) - Recombinación somática de las regiones variables: Proceso por el que los segmentos VDJ de las cadenas pesadas y los VJ de las ligeras se yuxtaponen seleccionando al azar un solo gen de cada segmento. Este reordenamiento implica la eliminación de los genes que quedan entre los seleccionados, por lo que se trata de un proceso irreversible. Aunque cada célula B posee dos copias de los genes de cadenas ligeras y pesadas de inmunoglobulinas (una paterna y otra materna), sólo un juego de estos genes es reordenado de forma productiva y expresado en cada célula B, proceso denominado exclusión alélica. Señalar también que sólo se expresan los genes de la cadena ligera κ o de la λ. Esta recombinación somática se produce primero para las cadenas pesadas (en la célula pro-B) y si se consigue una combinación efectiva se pasa al reordenamiento de las ligeras (pre-B). La recombinación está controlada por los genes activadores de la “V(D)J recombinasa”, RAG-1 y RAG-2, que actúan al reconocer las secuencias señal de la recombinación (SSR). Las secuencias SSR están compuestas por un heptámero palindrómico y un nonámero palindrómico separados por un espaciador. - Además las uniones entre los genes seleccionados son imprecisas, pudiendo añadir nucleótidos (nucleótidos N) y/o eliminándolos (nucleótidos P). La enzima involucrada es la desoxinucleotidil transferasa terminal, TdT). La gran diversidad se obtiene por la enorme cantidad de combinaciones posibles al sumar a la recombinación somática, la diversidad generada al aparear las regiones variables de las cadenas pesadas y de las cadenas ligeras y a las adiciones y/o sustracciones de nucleótidos en las zonas de unión. La diversidad total es de 5x1013 posibilidades de BCR distintos.
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Maduración del BCR
Figura 7. Maduración del LB.
- Fase Ag independiente: en MO. Recombinación somática. En la médula ósea se encuentran las células madre (CD34) que originan a las células pro-B, que ya expresa los marcadores de superficie MHC-II, CD40 y CD19 entre otros. 1. En las células pro-B se produce el reordenamiento génico de los loci que codifican la cadena pesada. Primero se reordenan y unen los genes de los segmentos D y J para que finalmente se reordenen y unan los del segmento V, originando la célula pre-B. 2. La célula pre-B sintetiza cadenas μ que quedan principalmente intracelulares aunque una pequeña parte se expresan en la superficie unidas a un homologo de las cadenas ligeras formando el receptor pre-B. En las células pre-B se realiza el reordenamiento de los genes de la cadena ligera (1.º κ, 2.º λ).
Figura 6. Localización cromosómica de los genes codificantes de las Ig.
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