¡Descarga Immuno 2n parcial y más Apuntes en PDF de Inmunología solo en Docsity!
IMMUNOLOGIA 2n parcial
TEMA 17: LIMFÒCITS T
Els limfòcits T tenen el receptor TCR. Aquests receptors són els encarregats de reconèixer les molècules presentades per MHC. Són heterodímers amb una cadena alfa i una beta glucosilades que pertanyen a la família de les Igs.
Tenen dos dominis extracel·lulars, un variable i un constant. Els dos dominis s’associen entre ells per un pont disulfur i per interaccions hidrofòbiques. Les cadenes s’uneixen per ponts disulfur i estan unides a la membrana amb punts de càrrega (dos aminoàcids carregats a la cadena α i un en la β). Cadascuna té també una regió bisagra consecutiva a la cua citoplasmàtica i a la regió transmembrana per la qual s’uneixen a la membrana del limfòcit T.
Estructuralment s’assembla als fragments Fab de les Igs. El polimorfisme es troba als dominis variables, i dins d’aquests en els CDRs, que conformen els bucles que formen el lloc d’ancoratge de l’antigen (restricció), de manera anàloga a Igs. Tenen estructura de barril beta i una distribució clonal, amb uns 30000 receptors per cada limfòcit T i tots ells amb una única especificitat.
Tipus de limfòcits T
Hi ha dos tipus de limfòcits T, que depenen del tipus de receptor. El majoritari és el TCRαβ , que es troba sobretot en la perifèria (>90% circulants en humans). Reconeix pèptids presentats per molècules del MHC expressades en la superfície cel·lular de les cèl·lules diana o de APC. També reconeixen glicolípids presentats per CD1. Tenen restricció de MHC.
Hi ha un altre tipus que s’expressa en cèl·lules T associades a mucoses i utilitzen un altre TCR, el TCRγδ. No està restringit per MHC, no reconeix pèptids presentats per MHC sinó que reconeix diferents antígens de manera variable, com molècules fosforilades, lípids, etc. Tenen una funció més relacionada amb la resposta innata. Per tant, tenen funcions, distribucions i ontogènies diferents.
Els dos tipus de TCR mai estan sols, estan associats al complex de molècules CD3 (no covalentment). Aquest consta de tres dímers de cadenes γ, δ, 2ε i 2ς. Les funcions d’aquest complex són dues:
- Biosíntesi del TCR. Ajuden al seu transport des del RE cap a la membrana.
- És el complex responsable de la transducció de senyals a l’interior de la cèl·lula.
S’estabilitzen per interaccions polars en la regió transmembrana. Les cadenes de CD3 es fosforilaran i permetran la transmissió de la senyal. Per tant, en aquestes cadenes hi ha els motius ITAM que es fosforilaran a través d’unes Src kinases (Fyn, LcK), que iniciaran la cascada per a que la cèl·lula T s’activi.
Correceptors
Tenen els CD4 i CD8 i també són de la família de les Igs. El CD4 conté una única cadena amb 4 dominis D diferents. Aquest estabilitza la unió del TCR amb MHC-II-pèptid. El CD8 és un heterodímer amb cadenes α i β amb un coll llarg, que estabilitza la unió de TCR amb MHC-I- pèptid. Augmenta l’avidesa del receptor per les molècules presentadores amb el seu antigen.
Estabilitzen la unió interaccionant amb els dominis més conservats de MHC. CD8 interacciona amb α3 i parcialment amb α2 i β2 microglobulina mentre que CD4 interacciona amb β2 i α2 del MHC-II.
Intervindran en la senyalització de manera que augmenten o disminueixen el llindar de l’activació dels limfòcits T fins unes 100 vegades. Per tant, necessitarem menys complexos pèptid-MHC per activar el limfòcit T. A més, defineixen funcionalment dos tipus de limfòcits T: CD4+ i CD8+.
Generació del TCR
Es fa de manera anàloga al mecanisme de les Igs. Els gens que codifiquen per la cadena beta es troben en el cromosoma 7 i els que codifiquen per alfa en el 14. Els que codifiquen per delta també es troben en el cromosoma 14, de manera que quan es produeix la reorganització d’alfa, es perd delta.
L’organització dels segments gènics de la cadena beta del TCR és similar a la de la cadena H de les Igs. Hi ha gens que codifiquen per regions V, D i J. La diferència amb les Igs és que només trobem dos dominis C, funcionalment anàlegs. Primer és dóna la reordenació DJ i després reordenació DJ amb V. Això es transcriu i el transcrit primari es processa i dóna lloc al RNA madur.
La cadena alfa és anàloga a la cadena lleugera kappa de les Igs. Hi ha un nombre elevat de segments V i J i només un segment constant C. Primer es produeix VJ, i en aquest moment es perden els gens delta. El DNA es reordena i forma un transcrit primari que donarà lloc a un transcrit madur.
La recombinació o reordenació es dóna igual que amb les Igs: les mateixes seqüències palindròmiques, la mateixa regla del 12 i 23 i els mateixos enzims RAG. El procés de generació de diversitat també és el mateix, amb diversitat combinatorial, d’unió, palindròmica, amb nucleòtids P i diversitat per TdT, amb nucleòtids N. Aquests N s’afegeixen en les dues cadenes (en les Igs només s’afegeixen a la pesada).
Es pot fer una estimació de la diversitat comparant amb les Igs
Mode d’interacció
CDR1 i CDR2 uneixen fonamentalment MHC, situant al TCR en l’orientació adequada. Aleshores es dóna un ajustament induït de CDR3, que reconeix el pèptid específicament i s’estabilitza la interacció. S’escaneja la superfície cel·lular en busca de complexes amb pèptids antigènics: la alta Koff permet interaccionar al TCR amb molts pMHC acumulant la senyal dels específics (molts TCR i pocs MHC-pèptid). És a dir, un TCR reconeixerà un complex MHC pèptid i es dissociarà. Arribarà un altre TCR del mateix limfòcit T i hi interaccionarà. De manera que acumularan la senyal de MHC pèptid. Molts TCR diferents de la mateixa cèl·lula (amb la mateixa especificitat) interaccionaran amb el complex antigènic i acumularan les senyals.
L’acumulació de senyals permet la sinapsi immunològica: SMAC. Hi ha una superfície d’interacció molt gran. En la primera etapa, d’unió , participen molècules d’adhesió totalment inespecífiques LFA-1 – ICAM-1 (vermell). Aleshores comencen les interaccions de MHC amb TCR (verd). La segona etapa és la de transport , on els MHC s’acumulen en la zona central de la zona d’unió i els TCR es posen sobre la zona de sinapsis, de manera que permet acumular la senyal. La tercera és la d’ estabilització i es dóna quan madura la sinapsi i tenim una zona central amb els complexes MHC-pèptid-TCR rodejats de molècules d’adhesió, que permetran l’adhesió durant el temps suficient per a que el T vagi acumulant les senyals. La zona central és el complex d’activació supramolecular central ( c-SMAC ), que conté la major part de proteïnes de senyalització importants pel limfòcit T. La zona perifèrica és el complex d’activació supramolecular perifèric ( p-SMAC ), que conté molècules d’adhesió (LFA-1 – ICAM-1).
Les balses lipídiques són microdominis de membrana rics en esfingomielina, glucoesfingolípids i colesterol. El TCR que no s’uneix a MHC s’exclou d’aquests dominis. Quan aquest s’uneix a MHC-pèptid, el complex TCR es fixa en les balses lipídiques i s’agrupa amb els seus correceptors CD4 i CD8 que s’uneixen a les regions invariants de MHC. Una kinasa (tirosinkinasa p56) que normalment s’uneix a la cua citoplasmàtica dels correceptors quan la cèl·lula està en repòs, és portada a les cues citoplasmàtiques de TCR, on fosforila els motius d’activació ITAM de CD3. Es pensa que l’entrada del TCR a les balses lipídiques és fonamental per la formació de la SMAC.
Si comparem les interaccions de TCR i de Igs, veiem que l’àrea d’interacció és major en TCR. En aquests, els antígens només contribueixen parcialment a la migració, i són lineals, continus. En les Igs tenim una alta afinitat, molts dels contactes són hidrofòbics (en el TCR són polars). Pel que fa als TCRs, l’avidesa no ve determinada per la multivalència, sinó per la presència de molècules activadores d’adhesió i de correceptors. I, encara que hi ha un canvi, els canvis conformacionals que es produeixen són parcials, mentre que en les Igs els dos components s’ajusten.
En el cas de CD1d, hi ha una interacció en la que es reconeixen glicolípids. Hi ha unes cèl·lules especials, iNKT, que expressen un receptor TCR invariable en la cadena alfa. Aquests limfòcits sí que estan predeterminats a interaccionar amb glicolípids. La zona exposada és molt limitada. Hi ha una interacció diferent a la que acabem de veure. Interacciona amb les dues cadenes i la part central. La major part de la interacció i l’especificitat ve determinada per la cadena Vα, que és constant. La Vβ pràcticament no interacciona i només contribueix en l’estructura.
26/03/
Superantígens
Molècules que s’uneixen simultàniament a MHC-II i TCR, activant un nombre elevat de cèl·lules T, independentment de la seva especificitat (un superantigen pot activar a més d’un 5% del total de cèl·lules T). Uneixen la molècula del MHC-II fora del lloc d’unió de l’antigen i la cadena Vβ del receptor, independentment del pèptid presentat. Poden ser exotoxines o endotoxines. Per tant, activaran tots els limfòcits T que usin aquesta cadena Vβ. Activaran moltes T efectores de manera que produiran massivament interleuquines, com TNF-α i IL-1.
Són produïts per patògens com estafilococs que intenten alterar la resposta específica. S’uneixen al TCR per el CDR2 beta, independentment de l’especificitat i amb una alta afinitat. Es dóna una estimulació massiva i esgotament del sistema immune, impedint la proliferació de cèl·lules T efectores específiques del patogen, el que porta a un xoc tòxic semblant al sèptic.
TEMA 18. LIMFÒCITS T I MOLÈCULES ACCESSÒRIES
Limfòcits T en la perifèria (TCR+ i CD3+)
Hi ha dos tipus de limfòcits T segons les cadenes del seu TCR: els αβ , que són majoritaris en la perifèria i reconeixen pèptids antigènics presentats per les molècules del MHC expressades en la superfície cel·lular de les cèl·lules diana o APC (restricció del MHC). Presenten CD4 i CD que actuen com a correceptors.
Els altres són els que tenen cadenes ɣδ i són majoritaris en els epitelis. No presenten ni CD4 ni CD8, però si que tenen CD8αα. No tenen restricció del MHC, de manera que poden reconèixer altres tipus de molècules. Dins dels limfòcits Tαβ, trobem altres tipus amb funcions característiques, fonamentalment reguladores:
- Treg : expressen CD4+ i CD25+, que és un receptor d’alta afinitat per la IL-2.
- (^) iNKT : expressen NK1+ (receptor de cèl·lules NK). Presenten una cadena α invariant i estan restringits per CD1d.
MAIT : també expressen NK1 i tenen una cadena α invariant. Estan restringits per MR1.
Els dos estan sempre associats al complex CD3 (complex senyalitzador), fonamental per a que el TCR es pugui expressar i tenen funcions, distribució i ontogènies diferenciades. Majoritàriament trobem els Tαβ. Tanmateix, s’està veient que els Tɣδ són més nombrosos del que es pensaven.
Limfòcits T vs limfòcits B
Els limfòcits T són els iniciadors de la resposta humoral i cel·lular, regulen la resposta immunitària i són els responsables de l’eliminació dels patògens. Tenen una sèrie de característiques semblants als limfòcits B. En primer lloc, expressen un receptor específic que es distribueix clonalment, la generació de receptors és combinatorial i se selecciona un repertori que sigui efectiu i segur. Posteriorment surten a la perifèria i quan interaccionen amb l’antigen proliferen, es dóna la seva expansió i adquireixen una capacitat efectora específica d’antigen.
Tenen una sèrie de característiques que els fan diferents dels limfòcits B: els T maduren en el timus, mentre que els B ho fan en la medul·la òssia. Els antígens que reconeixen els T són
PSGL1. Una vegada es troben al timus migren a la zona subcapsular per un gradient de citoquines i quimioquines (CXCR4, CCR7). Primerament no presenten ni TCR, ni CD4 ni CD (timòcits DN (doble negatiu)). A mesura que van madurant, a l’estadi DN3 amb la reordenació del TCR, expressen CCR9 i migren cap a la perifèria del còrtex seguint el gradient de CXCL25. Una vegada s’ha reordenat la cadena β i el pre-TCR ha donat senyal positiva, es dóna la proliferació DN4. El timòcit immadur reordena satisfactòriament el TCR i coexpressa els dos correceptors CD4 i CD8: DP (doble positiu). En aquest estadi té lloc la selecció positiva on els timòcits interaccionaran amb les cèl·lules epitelials tímiques corticals. El TCR es confronta amb el MHC classe 1 o 2 i es dóna un procés de selecció. Tot això es fa en la zona cortical.
Aquí és quan se seleccionen els T útils i segurs. Es fa en dos processos:
- Selecció positiva : se seleccionen les cèl·lules que interaccionen amb els al·lels del MHC propi. En aquest procés els timòcits interaccionen amb cèl·lules epitelials corticals (cTEC) i els TCR que no interaccionen amb MHC no reben cap senyal de manera que moren per negligència. Els que interaccionen molt fortament també s’eliminen. Se seleccionen aquells limfòcits que tenen una interacció intermèdia amb l’MHC propi. En funció de si ha interaccionat amb classe I o II se selecciona quin correceptor expressarà, CD4 o CD8 (passen a ser SP). Els T seleccionats tornen a expressar CCR7 i seguiran un gradient de citoquines CCL19 i CCL21 produïdes per les cèl·lules epitelials tímiques de la medul·la (mTEC) i migraran cap a la medul·la.
- Selecció negativa : S’eliminen les cèl·lules que reconeixen antígens propis en la medul·la. Els T seleccionats anteriorment interaccionen amb mTEC i DC de la zona medul·lar i se seleccionen els que no reconeixen el MHC que presenta antígens propis. El factor de transcripció AIRE que es troba a la medul·la permet l’expressió de la majoria de proteïnes de l’organisme, per tant, es presentaran pèptids de tots els tipus que es troben en les cèl·lules del cos. Si reconeixen el pMHC, són eliminades ja que són autoreactives (selecció negativa). Si no ho fan, o amb una baixa afinitat, segueixen endavant. Expressen S1P1 i migren cap als vasos de la zona cortico-medul·lar, totalment verges, naïve o preimmunes, incorporant-se al torrent sanguini per dirigir-se posteriorment als OLS. S’acaba aconseguint un repertori restringit i tolerant.
D’aquesta manera aconseguim un repertori restringit i tolerant. En la zona cortical es dóna una selecció positiva dels DN que reconeixen MHC i en la zona medul·lar es dóna una selecció negativa dels SP que interaccionen massa fort amb molècules pròpies.
L’etapa en la que els timòcits estan en el còrtex dura unes 3 setmanes, mentre que la de la medul·la dura uns 12 dies.
Selecció tímica
En el còrtex es dóna la selecció positiva. En el cas de que el TCR no interaccioni amb MHC de cTEC la cèl·lula mor per apoptosi programada. En el cas de que interaccioni amb baixa afinitat/ avidesa amb la molècula de MHC se salva de la mort programada i es converteix en single positive, és a dir, perd o CD4+ o CD8+. En el cas de que, per atzar, interaccioni amb un antigen extern presentat per una molècula MHC s’activarà i donarà lloc a una resposta immune.
A la medul·la es dóna la selecció negativa. Si la interacció amb un pèptid propi de MHC de mTEC es dóna massa forta, el limfòcit se selecciona negativament i mor per apoptosi.
Es estats de maduració comencen per una cèl·lula mare que es troba en la medul·la òssia. En el timus, el primer estadi és pro-T, després pre-T, posteriorment doble positiu i després single positive. A partir d’aquí surt a la perifèria com a limfòcit T madur naïve.
La proliferació es dóna, en major quantitat, en l’estadi de cèl·lula mare i, en menor, durant DN4, quan és una cèl·lula pre-T que ha interaccionat correctament i passarà a ser doble positiu. En DN3 s’expressa un pre-TCR, amb una cadena beta i una pre-alfa. En DP s’expressa un TCR de membrana format. És abans d’aquestes dues etapes en les que s’expressen RAG i només en la formació de la cadena beta s’expressa TdT (per això TCR és un receptor semiinvariable, perquè la cadena alfa és sempre la mateixa).
FASE Germinal Pro-T Pre-T Doble Single Naïve
RECEPTOR
ES
c-kit+
CD44+
CD25+
c-kit+
CD44+
CD25+
c-kit-
CD44-
CD25+
CD4+
CD8+
TCR/CD3+
CD4+ o CD8+
TCR/CD3hi
CD4+ o CD
TCR/CD3hi
Subpoblacions de limfòcits T αβ
Subpoblacions αβ: Dins dels limfòcits Tαβ hi ha dues subpoblacions segons el correceptor:
CD4+ i CD8+. Els correceptors CD4 són monòmers de la família de les Igs. Aquests són els majoritaris en la perifèria i en la làmina pròpia de l’intestí. Els CD8 són una heterodímers αβ però en DN i ɣδ són αα. També són de la família de les Igs. Són un 30-40% dels limfòcits en la perifèria i són majoritaris entre els limfòcits intraepitelials de l’intestí. El fenotip de les dues és el mateix excepte per CD4 i CD8.
L’ontogènia dels dos és tímica tardana, encara que tenen funcions diferents. Els CD4 reconeixen antígens exògens presentats per molècules MHC-II. Normalment es diferencien a Th, de manera que inicien la resposta immune específica i activen i regulen APC, CTL (CD8) i limfòcits T. Produeixen citoquines.
Els CD8 reconeixen antígens endògens presentats per MHC-I. Normalment són citolítics CTL. Medien la citotoxicitat sobre cèl·lules diana infectades o tumorals i produeixen citoquines com IFN- 0 2 6 3.
Subpoblacions ɣδ : El TCR ɣδ és un heterodímer de cadenes unides per ponts disulfur que s’expressen en unes petites poblacions de limfòcits T αβ negatius, associats a CD3. Les cadenes ɣδ són estructuralment semblants a les αβ però la majoria no expressen ni CD4 ni CD8.
Es troben en els teixits, en circulació i en els OLS. El percentatge és variable. Representen menys del 5% del total de limfòcits T en la perifèria. Són més abundants en mucoses i pell. Encara que en algunes espècies, com en remugants, són la població majoritària fins i tot en la perifèria.
El seu lligand no està definit. No reconeixen pèptids associats a MHC ni estan restringits per aquest. Alguns reconeixen molècules de classe I no clàssiques (CD1c) que presenten fosfoproteïnes, altres reconeixen proteïnes no processades, fosfolípids, metabòlits, etc. És a dir, reconeixen PAMPS , com en la immunitat innata. La seva resposta Th1 (IFN- 0 2 6 3i citotoxicitat)
entre la resposta innata i l’específica, ja que actuen de manera immediata. La seva funció més important és la d’activació de les cèl·lules.
Cèl·lules iNKT: restringides per CD1d
Dins de les NKT les més rellevants són les iNKT (dirigides per CD1d), que tenen un TCR semiinvariable ja que la cadena α és sempre la mateixa (Vα24Jα18), és a dir, no tenen nucleòtids N entre V α24 i J α18 de manera que és constant (reordenament canònic) i està associada a una cadena Vβ-11 variant. Els ratolins tenen un TCR homòleg que s’associa amb un repertori limitat de cadenes β. Estan tant conservades que reconeixen els CD1d d’altres espècies (monomòrfics). Són productors massius de citoquines (IL-4 i IFN- 0 2 6 3) que les alliberen després del reconeixement CD1d-glicolípid. Això és degut a que tenen el mRNA codificador de citoquines preparat, per això no han d’induir la transcripció. Cada tipus de citoquines fa una funció o una altra, per tant, depenent de les que s’alliberin es derivarà la resposta cap a un tipus o un altre. Les cèl·lules no maduren per selecció positiva per les cèl·lules epitelials sinó que ho fan per selecció positiva per timòcits DP.
Les cèl·lules MAIT són semblants a les iNKT però estan restringides per MR1 i tenen un TCR semiinvariant Vα7.2Jα33.
Les NKT produiran moltes citoquines. Les importants són les que regulen Th2 (IL-4) i Th (IFN- 0 2 6 3), de manera que regulen quin tipus de resposta donaran. A més. Tenen capacitat citolítica contra tumors (alliberen granzim, perforina i FasL). També activen altres cèl·lules de manera que les regulen, des de cèl·lules dendrítiques, NK (activació, secreció de IFN- 0 2 6 3i capacitat citolítica), limfòcits B (regulen el canvi d’isotip i producció d’anticossos), limfòcits T i cèl·lules de la resposta innata, granulòcits (activació, capacitat fagocítica i secreció de citoquines). De manera que tenen influència sobre molts aspectes de la resposta immune.
Flexibilitat funcional dels limfòcits T CD4+
Una vegada que els limfòcits T s’activen en la perifèria, donen lloc a múltiples tipus de limfòcits efectors amb funcions molt diferents. A aquesta característica se la denomina plasticitat CD4. Els CD8+ poden derivar a cèl·lules CTL o a cèl·lules de memòria.
Els CD4 poden sortir com nTreg (cèl·lules T reguladores naturals), si expressa Foxp3 o com T naïve. Els T reguladors naturals són els TCD4+ CD25+. CD25 és un receptor d’alta afinitat amb la citoquina IL-2 que frena la resposta immune. Quan surten a la perifèria s’amplia la seva capacitat funcional.
Les T naïve es poden convertir en Th1, Th2, TH17 o iTreg. Aquestes T reguladores no venen predeterminades per ser-ho, però es converteixen en interaccionar amb l’antigen. Cadascuna adquireix la seva funció segons el medi (segons les citoquines).
Segons les senyals que rebin els T naïve en la perifèria presentaran unes característiques o unes altres:
- TGF-β, en presència de IL-2 i àcid retinoic induirà l’expressió de Foxp3 i es formaran iTreg (limfòcits T reguladors induïts).
- (^) TGF-β en presència de IL-6 impedirà l’expressió de Foxp3 però en canvi induirà l’expressió del factor de transcripció ROR 0 2 6 3t que donarà lloc a limfòcits Th17. Aquestes
s’encarregaran de sintetitzar IL-17, la qual està implicada en malalties autoimmunitàries.
- (^) La presència de IL-4 induirà l’expressió del factor de transcripció GATA-3 el qual és necessari per formar cèl·lules Th2. La Th2 produirà IL-4, 5, 10 i 13 les quals estan involucrades en la infecció de paràsits i al·lèrgies.
IL-12 induirà l’expressió del factor T-bet Runx3, necessari per formar cèl·lules Th1. Aquests limfòcits s’encarregaran de produir IFN- 0 2 6 3, IL-2 i TNF-β les quals estan involucrades en malalties autoimmunitàries i immunitat anti-tumoral.
Dos correceptors - dues poblacions
Tenen receptors que pertanyen a la família de les Ig. CD8 interacciona amb MHC-I i CD4 amb MHC-II. El que fan és augmentar la senyalització, permeten un major reclutament de kinases de manera que permeten la fosforilació de motius ITAM i disminueix 100 vegades el llindar necessari per activar una cèl·lula T gràcies a la presència dels dos correceptors. Determinen dues poblacions funcionalment diferents: CD4+ (Th o cooperadores) i CD8+ (CTL).
Molècules accessòries
Els limfòcits T tenen molècules accessòries que poden participar en la fase de reconeixement o en la fase d’activació.
Interacció T-APC
En la interacció entre cèl·lules T i presentadores es dóna la primera senyal de reconeixement : TCR-CD3 reconeix el complex MHC-pèptid presentat per APC. La segona senyal és de coestimulació: el CD28 del limfòcit T s’uneix a B7 de la APC. Això provocarà l’entrada del limfòcits T en la fase G1 de la divisió cel·lular i al mateix temps provocarà la formació massiva de IL-2. Les IL-2 induiran a la cèl·lula naïve activada a proliferar i diferenciar-se en cèl·lules efectores.
Les molècules accessòries contribueixen a l’adhesió o a l’afinitat de la interacció i amplificació de la senyal. LFA-1 del limfòcit s’uneix a ICAM-1 de l’APC per facilitar l’adhesió de les dues cèl·lules. CD2 del limfòcit s’uneix a LFA-3 de l’APC per intensificar l’adhesió i amplificar el senyal. En el cas de DC també es dóna la unió entre ICAM-3 i CD-SIGN. El correceptor CD4- CD8 s’unirà amb MHC i provocarà l’activació de T. El tipus d’interacció determina quina classe de citoquines es produeix. Els limfòcits T produeixen unes de l’específica i les APC altres de la innata.
TEMA 19. CITOQUINES
Les citoquines són pèptids petits, d’uns 30kD, que es produeixen durant la resposta immune innata o específica i que la medien i regulen. Són factors de comunicació intercel·lular que participen en diferents aspectes:
0 2 6 3que actua sobre els macròfags. Aquests, en rebre l’estímul de IFN- 0 2 6 3produeix IL-12. Aquesta activa els limfòcits Th que produiran més IFN- 0 2 6 3, més TNF i IL-2 (entre altres).
Citoquines hematopoiètiques
Les citoquines hematopoètiques són les que participen en la producció dels diferents tipus cel·lulars. Les primeres en actuar són els factors de creixement de cèl·lules mare (SCF) que determinaran si la cèl·lula mare dóna lloc a progenitor mieloide o limfoide.
En la sèrie mieloide actuen la IL-3, IL-6 i factors estimuladors de colònies de granulòcits i macròfags GM-CSF. Aquests estimulen tota la línia mieloide. Hi ha altres més específiques, com la 5, que estimula eosinòfils, IL-3 més G-CSF provocarà la diferenciació en neutròfils i IL-3 més M-CSF donarà lloc als monòcits. La trombopoietina més IL-11 provocarà la diferenciació de la cèl·lula progenitora a megacariòcits (productors de plaquetes). Mentre que altres citoquines donaran lloc a eritròcits i basòfils.
En la sèrie limfoide intervenen les IL-15 en la diferenciació a NK i les IL-7 i altres per donar lloc a limfòcits T i B.
Innata vs adaptativa
L’altre diferenciació serà entre citoquines de la resposta adaptativa i les de la resposta innata. Algunes poden ser produïdes pels dos tipus. Les de la innata seran l’IFN- 0 2 6 3i la IL- 12, que participen fonamentalment en inflamació, activació de fagòcits i granulòcits. Les més rellevants de la resposta adaptativa són la IL-2, que participa en proliferació, el IFN- 0 2 6 3i IL-4.
En la immunitat innata els patògens seran reconeguts per NK i Macròfags els quals s’activaran els uns als altres per augmentar la resposta. Les NK produiran IFN- 0 2 6 3per activar els macròfags i aquests produiran IL-12 per activar les NK. Per tant, estan molt implicades en la inflamació. A més, els macròfags produiran TNF, IL-1 i quimioquines que ajudaran a l’extravasació dels neutròfils des de l’endoteli sanguini a la zona infectada.
En la immunitat adaptativa el TCR de CD4 s’uneix al MHC de l’APC i reconeix el patogen. S’activa i comença a produir factors que activaran a més CD4. Aquests produiran IFN- 0 2 6 3que activarà als macròfags, IL-2, 4 i IFN- 0 2 6 3que activaran als limfòcits B que començaran a produir anticossos. I IL-2 que activarà als limfòcits T CD8 que s’activaran i començaran la seva funció citotòxica.
Citoquines de la immunitat innata (alliberades per cèl·lules de la innata)
Les citoquines de la innata solen estar produïdes per macròfags. La IL-12 i la 18 participen en la resposta cel·lular. La 12 és més important que la 18 i indueixen la síntesi de IFN- 0 2 6 3. Interferons de tipus 1 (α i β), produïts per dendrítiques plasmacitoides i macròfags (α) i fibroblasts (β), amb activitat antiviral. La IL-15, està en l’ontogènia de NK i NKT. La 23 és fonamental en les Th17.
Les citoquines estan connectades entre sí. Les de la innata que actuen sobre cèl·lules de la innata també actuen sobre cèl·lules de l’específica i determinen el tipus de resposta que hi haurà. Les citoquines produïdes per l’específica també actuen sobre les de la innata. Per tant, estan íntimament connectades.
Primer es dóna la resposta innata. Macròfags i altres APC reconeixeran PAMPs microbians i alliberaran citoquines: TNF-α, IL-1 i quimioquines actuaran sobre cèl·lules de l’endoteli vascular i mediaran l’extravasació de cèl·lules de l’específica. IL-10 actuarà sobre Th0. TNF-α també actuarà sobre NK, activant-les. A la vegada, les NK produiran IFN- 0 2 6 3que servirà per activar més NK i per activar Th0. Els mastòcits també reconeixeran PAMPs i produiran IL- que serà la senyal per activar Th0.
Les citoquines de la resposta innata actuaran sobre cèl·lules de la resposta específica. En general, actuaran sobre els Th0 i en funció de les citoquines produïdes en cèl·lules de la innata, els Th0 decidiran el tipus de resposta, és a dir, si són Th1 (activació limfòcits T citotòxics CD = resposta cel·lular) o Th2 (activació limfòcits T helper CD4 = resposta humoral).
Funcions biològiques del TNF-α
Els TNF estan produïts per macròfags, NK, limfòcits T, iNKT i mastòcits. Tindrà dues respostes en funció del receptor que el reconeix. El RI indueix apoptosi i el RII media activitats reguladores com l’activació i el reclutament. A baixes concentracions hi ha inflamació local, amb la sortida de leucòcits al torrent. A quantitats moderades té efectes sistèmics: actua sobre el cervell, provocant febres, sobre el fetge, provocant l’alliberació de proteïnes de la fase aguda i sobre la medul·la òssia, produint la formació de leucòcits. A concentracions elevades podem tenir el xoc sèptic: contractilitat del miocardi, relaxació múscul llis que comporta la reducció de la pressió arterial, pèrdua de propietats anticoagulants, provocant trombosi intravascular, consum excessiu de glucosa que comporta hipoglucèmia i fallada multiorgànica.
Funcions biològiques de la IL-
La IL-12 és fonamental en Th1 i és produïda per macròfags, T CD4 i NKT activats. Aquesta actuarà sobre cèl·lules T CD4 verges, induint-les a diferenciar-se i formar Th1, NK, iNKT i T CD8. Farà dues coses, la inducció de Th1, per tant, la producció de IFN- 0 2 6 3, que activarà macròfags que permetrà la destrucció de patògens intracel·lulars. També activarà cèl·lules NK i CD8 que mataran a les cèl·lules infectades per patògens intracel·lulars. Per tant, media la resposta Th1.
Connexió entre resposta innata i adaptativa: la resposta front a microorganismes intracel·lulars i inducció de la immunitat cel·lular.
Hi ha retroalimentació tant positiva com negativa. La IL-12 induirà la resposta de Th1. Aquests produiran citoquines, IFN- 0 2 6 3, TNF i altres que retroalimentaran i activaran a les presentadores perquè produeixin més IL-12. Aquestes citoquines poden inhibir tant el desenvolupament com la funció de la resposta.
Amb Th2 passa el mateix, aquest allibera una sèrie de citoquines de retroalimentació positiva. Activaran macròfags i neutròfils que alliberaran IL-4 i a la vegada inhibiran la resposta Th1.
Th17: T efectores en front a patògens extracel·lulars
En la última dècada s’han definit les Th17. Són limfòcits T que actuen contra bacteris extracel·lulars i indueixen una inflamació massiva degut al reclutament de neutròfils. Th0 pot donar lloc a Th17 si es produeixen IL-23, IL-6 i TGF-β1 (això en ratolins, en humans és una mica diferent). Aquestes citoquines provocaran l’expressió d’un factor de transcripció, el RORɣδ, a part del STAT-3, que induirà la diferenciació de Th0 a Th17. Les Th17 produeixen IL-17, que actuarà sobretot contra bacteris extracel·lulars, i són inhibides tant per IL-4 com per IFN- 0 2 6 3. Són cèl·lules que participen en l’autoimmunitat.
Citoquines de la resposta específica
IL-2. És p roduïda per limfòcits T, fonamentalment CD4, i indueix la proliferació dels limfòcits,
tant T com B. Si no hi ha IL-2, no proliferen, per tant, és fonamental en el desenvolupament de la resposta específica. També actuen sobre NK, provocant la seva proliferació i l’augment de la seva activitat citolítica. A més de la proliferació de T i B, quan actua sobre T, provoca un increment de la producció de citoquines i sobre les B ajuda a la producció d’anticossos. Aquesta activa tres factors de transcripció: NF-AT, AP-1 i NF- B.
IFN-ɣ. Està produït per cèl·lules Th1, CTL, NK i iNKT. Fa diferents funcions depenent del tipus cel·lular on actuï. En les APC augmenta l’expressió de MHC i la presentació d’antígens i indueixen l’alliberació de IL-12. En macròfags activa la seva activitat microbicida i també l’alliberació de IL-12. Sobre T CD4 indueix el desenvolupament de la resposta Th1, inhibint Th2. Sobre els limfòcits B també hi actua i indueix alguns tipus de Igs, concretament IgG1 i IgG3 i les equivalents en ratolins. Aquestes són Igs molt opsonitzants, que activen el complement, de manera que opsonitzaran amb major eficiència els patògens, per ser fagocitats per macròfags i ser destruïts.
IL-4. Indueix la resposta Th2 i inhibeix Th1. Actua sobre els limfòcits B, activant-los i induint el canvi a Igs no activadores del complement. Th2 indueix IgE que mediarà la resposta en front a patògens. Són anticossos neutralitzants, que no activen el complement. La IL-4 està produït per Th2, iNKT, mastòcits , basòfils i estroma. També actua sobre macròfags, inhibint-los.
Receptors de les citoquines
Els receptors de citoquines són molt específics i tenen una alta afinitat amb el seu lligand. Hi ha 4 tipus de receptors. Els tipus I i II són dímers o trímers. Els dímers tenen una subunitat alfa i una beta. La cadena alfa és l’específica, la que determina a quina IL s’unirà, però aquesta unió és fluixa. Necessita la cadena beta perquè l’afinitat sigui més elevada. Els dímers solen compartir alguna de les cadenes, normalment la beta, de manera que parlem de famílies de
receptors. La alfa és la cadena que dóna l’especificitat i la beta és responsable de la senyalització. El fet de compartir la cadena beta implica que moltes vegades es doni redundància i competició d’algunes citoquines. Els receptors de la IL-2 són trímers. La única diferència entre receptors tipus I i II és que els I presenten un domini WSXWS (seqüència de triptòfan – serina – qualsevol – triptòfan - serina).
Subfamília IL-2, 4, 7, 9 i 15: tenen una cadena extra de transducció de senyals, la gamma. És el receptor que presenten els T naïve. Si només es troben unides les subunitats alfa i beta, l’afinitat serà baixa mentre que si també s’hi uneix la gamma, l’afinitat augmentarà.
Receptors TNF : Són monòmers (una sola cadena) que interactuen amb TNF-α i β, LT, CD40, Fas i factors de creixement.
Receptors de la superfamília de les Ig : Són monòmers de la família de les Igs. S’uneixen a IL-1, M-CSF, factor de cèl·lula mare c-Kit i IL-18.
Activació : s’activen unes kinases JAK que fosforilen el receptor i recluten uns factors de transcripció, STAT. Aquests STATs són fosforilats, dimeritzen, transloquen al nucli i activen el programa específic de transcripció gènica. De manera que tindrem una especificitat de citoquina amb receptor i una especificitat entre determinades JAK i el reclutament de factors de transcripció específics, STAT. A més, els STAT tenen especificitat pels gens que activen.
Les citoquines són molt potents i per això han d’estar molt ben regulades. Tenen una vida mitja curta, tant a nivell de RNA com a nivell de proteïna. També hi ha regulació dels propis receptors que augmenta després de la interacció amb la citoquina. Hi ha efectes locals, la majoria actuen en un rang petit i moltes requereixen proximitat o contacte cel·lular. També hi ha inhibidors solubles, en circulació que impediran que les citoquines facin efecte on no toca. S’han intentat teràpies amb citoquines, però són perilloses perquè no estan controlades. Per això són millors les teràpies basades en el bloqueig, com les anti-TNFs i RA.
La seva importància ve reflectida per l’esforç que fan els patògens per enganyar al sistema. Aquests virus poden fer homòlegs de citoquines que indueixen respostes que no tocarien. En general seran virus que conviuen amb l’hoste, i ho fan per poder seguir vivint amb nosaltres. Això és la mimetització de citoquines i receptors.
TEMA 20: QUIMIOQUINES
Les quimioquines són una superfamílies de polipèptids petits (d’uns 90-130 aminoàcids) amb capacitat d’atracció. Indueixen a les cèl·lules amb receptors apropiats a migrar cap el gradient, estimulant la seva motilitat i dirigint la seva migració. Són produïdes tant pel sistema immunitari com per cèl·lules no hematopoiètiques (macròfags, endotelis, epitelis i fibroblasts).
Participen en processos inflamatoris, reclutant leucòcits en la zona d’infecció. En aquest cas s’indueixen en resposta a infeccions i el TNF en pot induir algunes. Participen en la homeostàsia dels òrgans limfoides. Per tant, estaran expressades constitutivament en els òrgans limfoides.
Funcions: Són responsables del reclutament cel·lular, tant en el homing, en el tràfic normal, com en processos inflamatoris. Són les primeres citoquines que apareixen en teixits infectats i atrauen primer a les cèl·lules de la innata i després a les de l’específica.
Tipus de quimioquines
Funcionalment hi ha dos tipus de quimioquines:
Funció homeostàtica : S’expressen constitutivament en diferents òrgans i teixits en absència d’estímuls inflamatoris, és a dir, s’estan formant contínuament. Dirigeixen el tràfic en aquells òrgans. Se’n troben en OLS, òrgans limfoides primaris, pell i fetge. Normalment són produïdes per l’estroma. La seva funció és la recirculació limfocitària, l’organització dels teixits limfoides i el desenvolupament de T i B.
Funció inflamatòria : Aquestes són induïdes, no es troben constitutivament. Es produeixen en les zones on hi ha l’antigen, on hi ha la inflamació. Activen la resposta innata i adaptativa. Estan produïdes per un nombre molt alt de cèl·lules: monòcits, macròfags, cèl·lules epitelials, endotelials i fibroblasts. La seva secreció és induïda per citoquines pro-inflamatòries: IL-1, TNF-α i IFN- 0 2 6 3. La seva funció principal és induir l’adhesió i el tràfic de totes les cèl·lules de la resposta innata i específica. Permeten la seva adhesió al endoteli i promouen l’extravasació i la migració al focus d’infecció.
Hi ha algunes que participen en les dues.
Quimioquines i receptors: el conjunt és determinant
Una mateixa cèl·lula presenta múltiples receptors que uniran diverses citoquines. No serà un únic receptor el que guiï a la cèl·lula sinó que serà la interacció de tots els senyals que rep el que determinarà cap a on anirà. A més, diferents cèl·lules comparteixen receptors, cosa que permet reclutar de manera coordinada, en les zones infectades, el conjunt de cèl·lules necessàries per desenvolupar la resposta immune.
Macròfags i Th1 seran activats pels mateixos receptors CCR5. Això té lògica perquè la seva acció és complementària, conjunta. Responen a MIP-1beta (CCL4). Els Th2, eosinòfils i basòfils expressen CCR3. També té sentit que presentin els mateixos receptors ja que ajuden a que tot funcioni correctament. Responen a eotaxina (CCL11). Tots dos grups expressen CCR1 i CCR2 i responen a les proteïnes quimiotàctiques de macròfags (MCPs). Els neutròfils presenten CXCR1 i CXCR2 que interaccionen amb IL-8 i GrO. No és tant important el nombre de quimioquines com l’especificitat. Th1 té CXCR3 i responen a CXCL9 i 10.
Funcions
Les cèl·lules que produeixen quimioquines són les endotelials, les epitelials, els fibroblasts, els limfòcits, les cèl·lules tumorals i altres. Ho poden fer de forma constitutiva o de manera induïda per l’activació per patògens (TLRs) o citoquines per tant, la detecció és per PAMPs o per citoquines. Les seves funcions poden ser vàries: directament relacionades amb la resposta immune (Th1, Th2, inflamació), relacionades amb la formació del propi sistema immune, tant en el desenvolupament d’òrgans limfoides com què passa en aquests òrgans i també actuen en la circulació i en l’angiogènesi. Hi ha altres funcions no relacionades amb SI, com la cicatrització de ferides o en la metàstasi.
Les quimioquines estan produïdes per molts tipus cel·lulars. Algunes són constitutives però d’altres només estaran presents davant de senyals de perill com infeccions bacterianes, virus o danys tissulars (cristalls d’urat). Estan relacionades amb la resposta inflamatòria.
La producció d’un gradient de quimioquines reclutarà cèl·lules polimorfonucleades, macròfags, granulòcits i limfòcits activats fins al lloc d’infecció, mentre que en els òrgans limfoides dirigeixen els limfòcits i les APC cap als compartiments d’activació limfocitària. El que fan és disminuir la velocitat, rodament, de les cèl·lules leucocitàries que van pel torrent sanguini fet que permetrà el contacte amb cèl·lules de l’endoteli. Activaran molècules d’adhesió i un cop adherides, creuaran la barrera (extravasació dels leucòcits al teixit inflamat).
El gradient de quimioquines es forma per la unió a proteoglicans (sulfat d’heparina) de la matriu extracel·lular, és a dir, queden retingudes a la matriu. Es forma un gradient des del punt on se secreten fins on poden arribar, i van guiant a les cèl·lules. La infecció i el dany tissular inicia la producció del gradient de quimioquines. Les primeres cèl·lules en ser reclutades seran els neutròfils (per IL-8), seguits dels monòcits, que passaran a ser macròfags i cèl·lules dendrítiques immadures (que no seran madures fins que internin l’antigen). Per últim, els limfòcits específics.
En els òrgans limfoides reclutaran els progenitors limfoides (timus) localitzant-los en els seus compartiments específics (maduració i selecció de repertori) i limfòcits naïve i APC (OLS) per promoure la seva maduració i activació, respectivament.
Quimioquines durant el desenvolupament tímic
Les quimioquines són molt importants per l’ontogènia de les cèl·lules T. El timus reclutarà els progenitors i els farà passar per les diferents zones del timus. El primer que passarà serà que el receptor CXCR4 interaccionarà amb CSCL-12 (SDF) i mediarà el pas de DN1 a DN2 (doble negatiu). CCR9 dirigirà el timòcit per migrar cap a la zona subcapsular i aquest passarà per diferents etapes situades a diferents llocs del timus, guiat per CCL25 (fins aquí segueixen sent DN). Posteriorment, l’expressió de CCR7 en les cèl·lules SP (single positive) permetrà que aquestes que es troben en el còrtex migrin a la medul·la, guiades pel gradient de CCL19 i CCL21 que són produïdes per cèl·lules medul·lars (mTEC).
Quimioquines: resposta a infeccions (i)
Els diferents PAMP interaccionen amb diferents TLR de la membrana dels macròfags o DC tissulars i portarà a la producció de diferents quimioquines que reclutaran a les cèl·lules més òptimes per acabar amb el patogen que acaben de detectar (neutròfils, NK, cèl·lules T). Aquest és el 1r punt en el qual el SI genera una resposta a mida pel patogen. TLR2 reconeixerà peptidoglicans i lipoproteïnes i durà a la síntesi de IL-8 (neutròfils), RANTES, MIP-1a i MIP-1b. TLR4 reconeixerà LPS i durà a la síntesi de IP-10, RANTES (reclutarà T), MIP-1a i MIP-1b (eosinòfils).
Quimioquines: resposta a infeccions (ii)
