TOLERANCIA Y AUTOINMUNIDAD

ELABORACIÓN: MPSS. Antonioni de Jesús Ortega Luis. La tolerancia se define como la falta de una reacción a un antígeno previamente presentado. Los antígenos que generan tolerancia se denominan tolerógenos. Los sujetos normales como tú o como yo (eso creo), toleran sus propios antígenos debido a que los linfocitos que reconocen los antígenos propios mueren o son inactivados, o bien la especificidad de los linfocitos cambia durante la recombinación génica.

TOLERANCIA CENTRAL LINFOCITOS T Reorganización de los genes TCR

Pro-T. La célula pro-T es el primer precursor de la línea de linfocitos T. Migran desde la médula ósea al timo. Estas células proliferan por efecto de la IL-7 producida por las células del timo. En el núcleo de algunas de estas células, se reordenan los genes que codifican la cadena β del TCR, por recombinación mediada por la V(D)J recombinasa. El TCR no se expresa aún en la superficie del pro-T. Tampoco se expresan en la membrana celular las moléculas accesorias CD4 ni CD8. Por esa razón las células pro-T se denominan CD4-/CD8- o dobles negativas. Uno de dos alelos se reordenara para formar la cadena β del TCR (exclusión alélica), si uno de los dos alelos falla en el reordenamiento del gen, el alelo del cromosoma homólogo completará la reorganización y una célula productiva. Pre-T. Si la recombinación VDJ tiene lugar con éxito y se sintetiza una cadena β, ésta se expresa en la superficie celular, unida a una proteína invariante denominada pre-Tα, para formar el complejo pre-TCR. La expresión de la cadena β marca el estadio pre-T y al mismo tiempo comienza el reordenamiento de la cadena α. En las pre-T, aún siguen sin expresarse en la membrana celular las moléculas accesorias CD4 ni CD8, así que las células pre-T son dobles negativas. La expresión de la cadena β unida a la proteína pre-Tα, CD3 y proteínas ζ se conoce como pre-TCR y estimula el reordenamiento de uno de los alelos que codifican la cadena α. Timocito doble-positivo. Estas son las células supervivientes, que expresan tanto la cadena α como β, es decir un TCR completo, CD3, proteínas ζ (CD247) y tanto CD4 como CD8. Por ello se denominan células dobles positivas. Ello da paso a los mecanismos de selección positiva y negativa. Selección positiva de los timocitos. En esta fase tiene lugar la puesta en marcha del mecanismo de restricción del MHC: los linfocitos T de un individuo concreto sólo pueden detectar un antígeno si éste viene presentado por una molécula del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) del mismo individuo. Los diferentes clones de timocitos dobles positivos expresan diferentes tipos de TCR αβ. Si el TCR de una célula T reconoce y se une débilmente a una molécula MHC presentando un péptido propio del individuo en la corteza tímica, esa célula T es seleccionada para sobrevivir: por eso se habla de selección positiva. Las células que no son capaces de reconocer un complejo "péptido propio-MHC" en el timo mueren por apoptosis. Durante el proceso de selección positiva, las células T que reconocen complejos péptido-MHC clase I preservan la expresión de CD8, el correceptor que se une a la molécula MHC clase I, y pierden la expresión de las moléculas de CD4. A la inversa, las células que reconocen complejos péptido-MHC clase II preservan la expresión de CD4 y pierden la de CD8. Así, lo que se obtiene al final del proceso de selección positiva son timocitos simples positivos, que son o bien CD8+, restringidos para el MHC clase I, o bien CD4+, restringidos para el MHC clase II. Selección negativa de los linfocitos. Los linfocitos dobles positivos inmaduros cuyos receptores reconocen fuertemente los complejos "péptido-MHC" en el timo también sufren apoptosis. Este es el proceso de selección negativa, que sirve para eliminar linfocitos que podrían reaccionar de forma dañina contra proteínas propias que se expresan en el timo. Por ello, se dice que este mecanismo permite el establecimiento de la tolerancia central, al asegurar que las proteínas propias no serán atacadas por los linfocitos T. El gen AIRE se encarga de promover la expresión de antígenos proteínicos propios de distintas glándulas endócrinas en la médula del timo esenciales en inducir tolerancia central.

Las células T que han pasado los procesos de selección positiva y negativa son linfocitos maduros, que presentan las siguientes características: Son simples positivos CD4+ o CD8+, están restringidos para las moléculas MHC propias (CD4+ a MHC clase II, CD8+ a MHC clase I), son tolerantes para las proteínas propias, son vírgenes: no han encontrado nunca un antígeno extraño. Los linfocitos maduros salen del timo y se distribuyen por la periferia a través del sistema circulatorio, donde pueden encontrar una célula que presente un complejo "péptido extraño-MHC", capaz de activar el linfocito y desencadenar una respuesta inmune. LINFOCITOS B.

Reorganización del BCR.

Pro-B. Es el momento en que ocurre la acomodación de los grupos de genes (reordenamiento genético) que producirán la cadena pesada de la inmunoglobulina μ. En el reordenamiento génico de la cadena pesada de la futura inmunoglobulina de membrana, primero se fusionan los fragmentos D y J (llamados DH y JH: la H por la sigla en inglés de pesado, Heavy) y en una segunda fase, se asocia el fragmento variable de la cadena pesada, llamada VH. Uno de dos alelos se reordenara para formar la cadena pesada (exclusión alélica), si uno de los dos alelos falla en el reordenamiento del gen, el alelo del cromosoma homólogo completará la pautada reorganización y una célula productiva. No prosigue la maduración del linfocito si falla el reordenamiento del receptor de membrana activando la apoptosis.

Pre-B. Si la recombinación VDJ tiene lugar con éxito y se sintetiza una cadena pesada mu, la cadena pesada mu es expresada en la membrana asociada a cadenas ligeras sustitutas temporales: VpreB (CD179a) y λ5 (CD179b), formando el llamado pre-BCR. La expresión de la cadena pesada μ estimula la reorganización de las cadenas ligeras κ y λ que corresponden. De igual manera que con la cadena pesada, dos alelos harán el intento de reproducir el gen y la formación de una célula productiva. El pre-BCR se asocia a otras proteínas como Igα e Igβ (CD79), importantes en la transducción de señales del BCR.

Linfocito B inmaduro. La producción de cadenas ligeras κ inhibe el reordenamiento del locus de las cadenas ligeras λ, de tal forma que el locus λ sólo se reordena cuando no se puede fabricar la cadena ligera κ, lo que se conoce como exclusión isotipica. La cadena ligera es expresada conjuntamente con la cadena pesada como una IgM de membrana inhibiendo la reorganización de cadenas ligeras adicionales.

Linfocito B maduro. Los linfocitos coexpresan las cadenas pesadas υ y δ en asociación con una cadena ligera κ ó λ, y expresan en su membrana IgM e IgD. La coexpresión de IgM e IgD se acompaña de la adquisición de la competencia funcional.

Selección positiva de linfocitos B. Ocurre en médula ósea, los linfocitos inmaduros pasan a ser linfocitos maduros cuando expresan moléculas de inmunoglobulinas funcionales en su membrana capaces de reconocer antígenos propios con una afinidad muy baja.

Selección negativa de linfocitos B. Los linfocitos B inmaduros presentes en médula ósea que expresan receptores de alta afinidad frente a antígenos propios, editan su receptor, reordenando genes para expresar una nueva cadena ligera con distinta especificidad, si la edición fracasa los linfocitos B inmaduros mueren y no completan su maduración.

TOLERANCIA PERIFERICA LINFOCITOS T. Anergia. La activación del linfocito T requiere de dos señales: reconocimiento del antígeno por el TCR y el reconocimiento de moléculas coestimuladoras. Si sólo existe reconocimiento de antígeno sin coestimulación o colaboración de la inmunidad innata, no existe una respuesta frente a ese antígeno. La falta de respuesta al antígeno se debe a alteraciones bioquímicas que reducen la capacidad de linfocito T de responder a las señales de sus receptores para el antígeno:

a) Existe un bloqueo en la transducción de señales mediada por el TCR, b) hay una degradación en proteasomas de proteínas asociadas al TCR que fueron previamente ubicuitinizadas por la ubicuitina Cbl-b, c) cuando los linfocitos T reconocen antígenos propios, las moléculas coestimulatorias como CD80/CD86 se unen con mayor afinidad a una molécula inhibidora: CTLA-4 (CD152), con lo cual termina la señalización mediada por TCR y además, disminuye una expresión de las proteínas B7. -CTLA-4 (CD152) es estructuralmente idéntico a CD28, pero su función es distinta. Se expresa en un linfocito activado, se une con mayor afinidad que CD28 a las moléculas CD80 y CD86 e inhibe la activación de los linfocitos T. El CTLA-4 posee una estructura inhibidora que contrarresta las señales dependientes de los ITAM del TCR y de CD28. -PD-1 (CD279) se expresa en el linfocito T activado, y de igual forma que CTLA-4, inhibe la activación de los linfocitos T. CD279 se une a dos ligandos presentes en células presentadoras de antígenos, el PD-L1 (CD274) y PD-L2 (CD273). La unión de PD-1 a cualquiera de sus dos ligandos lleva a inactivar al linfocito T. Linfocitos T reguladores CD4+CD25+Foxp3+. Anteriormente conocidos como células T supresoras, su función principal es eliminar la inmunidad mediada por células al final de la reacción inmune y eliminar células T autorreactivas que escaparon al proceso de selección negativa en el timo. La generación y supervivencia de los linfocitos T reguladores depende de IL-2 y TGF-β, y ambas citocinas sirven como señal para la activación del factor de transcripción Foxp3. Se caracterizan por sintetizar IL-10 y TGF-β. La IL-10 disminuye la expresión de moléculas MHC clase II en células presentadoras de antígenos, inhibe la síntesis de IL-12, anula la producción de óxido nítrico y otros metabolitos bactericidas, y suprime la producción de mediadores de la inflamación como IL-1, IL-6, IL-8 o GM-CSF. El TGF-β inhibe la proliferación y funciones efectoras de linfocitos T y la activación clásica del macrófago, inhibe la proliferación de linfocitos B pero aumenta la secreción de IgA, promueve la síntesis de colágeno para iniciar la reparación del tejido dañado. Los linfocitos T reguladores CD4+CD25+Foxp3+ inhiben la capacidad de las células presentadoras de antígenos de estimular a los linfocitos T mediante la expresión de CTLA-4 (CD152) y con ello terminar la señalización mediada por TCR y además, disminuir una expresión de moléculas B7. Un mecanismo de supresión interesante es mediante el consumo de IL-2, citocina necesaria para el crecimiento de los linfocitos T, dado que estos linfocitos expresan la cadena alfa del receptor de IL-2 (CD25). Linfocitos Tr1 y Th3. El fenotipo de los linfocitos Tr1 es CD4+CD25-, y requieren de IL-10 principalmente para poder diferenciarse. Secretan principalmente IL-10. El fenotipo de los linfocitos Th3 es CD4+CD25-, y requieren TGF-β para diferenciarse. Secretan la citocina supresora TGF-β.

Características fenotípicas de linfocitos T reguladores

Característica Linfocito Treg Linfocito Th3 Linfocito Tr1

Fenotipo CD4+CD25+FoxP3 CD4+CD25- CD4+CD25-

Factor requerido para crecer IL-2, TGF-β TGF-β IL-10

Citocina producida tras activarse IL-10, TGF-β TGF-β IL-10

Eliminación de linfocitos T mediante muerte celular apoptósica. La vía apoptótica intrínseca (mitocondrial), se pone en marcha cuando declina la respuesta de linfocitos T, disminuyendo la síntesis de proteínas antiapoptósicas y activándose el detector celular del estrés Bim, uniéndose a dos proteínas proapoptóticas de la familia Bcl-2 llamadas Bax y Bak, que se oligomerizan y se insertan en la membrana mitocondrial externa, aumentando su permeabilidad y liberando al citocromo c y proteínas proapoptósicas como caspasa 9. La vía extrínseca es dependiente del receptor homólogo a TNF llamado Fas (CD95) el cual tras reconocer a su ligando Fas-L (CD178), activan proteínas adaptadoras que escinden caspasa 8. Ambas vías activan distintas caspasas y finalmente activan endonucleasas que fragmentan el ADN y el núcleo, causando la apoptosis celular. LINFOCITOS B. Para finalizar la activación del linfocito B, complejos antígenos/anticuerpos se unen a receptores de membrana del linfocito B, como el FcγRII B o CD32b, que posee motivos ITIM. En los motivos ITIM hay tirosinas que son desfosforiladas por fosfatasas, para Inhibir la activación del linfocito B. El CD22, una lectina ligadora de ácido siálico, posee motivos ITIM en su cola citoplasmática, que cuando son fosforilados por la cinasa Lyn, se une una fosfatasa llamada SHP-1. La SHP-1 elimina fosfatos de las tirosinas de varias enzimas y proteínas adaptadoras implicadas en las señales producidas por el BCR, y así anula la activación del linfocito B. Las células B B-10 actúan como reguladores negativos al secretar IL-10. Una pequeña población de células B esplénicas para explicar la fuente de IL-10 derivada de células B. Así mismo, se han identificado células B productoras de IL-10 entre poblaciones de B1 y B2 (B foliculares). PATOGENIA DE LA AUTOINMUNIDAD A principios del siglo XX Paul Ehrlich acuñó la frase “horror autotoxicus” para describir reacciones inmunes contra lo propio. La autoinmunidad se debe a un fracaso de los mecanismos de tolerancia frente a lo propio en linfocitos T y B, que lleva a un desequilibrio entre la activación del linfocito y los mecanismos de control. Algunos mecanismos asociados son: defectos en la selección negativa de los linfocitos T y B y en la edición del receptor en los linfocitos B durante su maduración en los órganos linfáticos, número y función defectuosa de linfocitos T reguladores, apoptosis defectuosa de linfocitos autorreactivos maduros o función inadecuada en receptores inhibidores. Los principales factores que contribuyen al desarrollo de autoinmunidad son propensión génica y desencadenante ambiental como infecciones y lesión tisular local. Las enfermedades autoinmunes pueden ser órgano específicas (Miastenia Gravis, Enfermedad de Graves, Tiroiditis de Hashimoto, Diabetes tipo 1, Cirrosis biliar primaria, Esclerosis múltiple) o sistémicas (Lupus eritematoso sistémico, Artritis reumatoide). Base génica de la autoinmunidad. La mayor parte de las enfermedades autoinmunes contienen rasgos poligénicos complejos donde los sujetos afectados heredan muchos polimorfismos genéticos que contribuyen a presentar la enfermedad, y estos genes actúan junto a factores ambientales para provocar la enfermedad. Entre los genes que se asocian con autoinmunidad están los del complejo mayor de histocompatibilidad. La más fuerte de tales asociaciones se da en la Espondilitis anquilosante, enfermedad inflamatoria de las articulaciones vertebrales, y la presencia del alelo B27 de la clase I del HLA. Otras asociaciones son: Artritis reumatoide y el alelo HLA DR4, Diabetes tipo 1 y los alelos HLA DR3/HLA DR4, Esclerosis múltiple y el alelo HLA DR2, Lupus eritematosos generalizado y los alelos HLA DR2/HLA DR3, pénfigo vulgar y el alelo HLA DR4.

Existen polimorfismos en genes distintos al HLA asociados a la autoinmunidad. El defecto en la fosfatasa PTPN22 provoca una señalización prolongada tras la activación de linfocitos T y B, inhibiendo los mecanismos de tolerancia. Es frecuente en artritis reumatoide, enfermedad inflamatoria intestinal, diabetes tipo 1. Defectos en el receptor NOD2 que reconoce peptidoglicano y muramil dipéptido de bacterias grampositivas y gramnegativas, se asocia con enfermedad de Crohn. Defectos en la expresión de CD25 se asocia a esclerosis múltiple, diabetes tipo 1 y otras enfermedades autoinmunes, por pérdida en la tolerancia periférica por falta de consumo de IL-2 y regulación por linfocitos Treg. El gen AIRE se encarga de la expresión de antígenos proteínicos propios de distintas glándulas endócrinas en la médula del timo esenciales en inducir tolerancia central. Los defectos en este gen resulta en una enfermedad llamada síndrome poliendocrino autoinmune. Defectos en el gen de Fas/FasL se asocia a una eliminación defectuosa de linfocitos B autorreactivos y menor eliminación de linfocitos T maduros, dando lugar al síndrome linfoproliferativo autoinmune. Defectos en el gen FoxP3 se asocia a una deficiencia de linfocitos T reguladores funcionales y presentan un síndrome ligado al cromosoma X, con alteración de la inmunidad, poliendocrinopatía y enteropatía (IPEX). Papel de las infecciones en la autoinmunidad. Los microbios infecciosos pueden contener antígenos que muestran reactividad cruzada con los antígenos propios, de manera que la respuesta inmune a un microbio puede generar una respuesta frente a los antígenos propios. Un ejemplo claro es el de la fiebre reumática, donde el antígeno M del estreptococo mimetiza con antígenos miocárdicos.

INMUNOPRIVILEGIO En los años cuarenta del siglo XX el inmunólogo Sir Peter Medawar acuñó el término inmunoprivilegio para describir a los órganos en los cuáles existía una falta de respuesta inmunitaria a tejidos trasplantados, tales órganos son encéfalo, ojo y testículo. Los antígenos que generalmente son inmunógenos en cualquier órgano del cuerpo, en estos tejidos con privilegio inmunitario son tolerógenos. OJO. Entre la córnea por delante, y el iris y cristalino por detrás, se localiza la cámara anterior del ojo, lugar donde se han descrito procesos de tolerancia inmunológica. Si llegara a producirse una inflamación en esta cámara, se produciría una opacificación corneal y del cristalino, lo que llevaría a pérdida de la visión. Entre las características que conducen a privilegio inmunitario en la cámara anterior del ojo son: barrera hematoocular, naturaleza avascular de la córnea, falta de linfáticos que drenen la cámara anterior, sustancias solubles con propiedades antiinflamatorias como el TGF-β, indolamina 2-3 dioxigenasa (IDO). Las células epiteliales del iris y el endotelio, expresan de manera constitutiva Fas-L (CD178) y PD-L1 (CD274), los cuáles inducen la muerte o inactivación de linfocitos T. ENCÉFALO. Una respuesta inflamatoria en el encéfalo sería desastroso para nosotros. Es por esa razón que el encéfalo presenta ciertas características que lo hacen un órgano con privilegio inmunitario: barrera hematoencefálica, ausencia de un drenaje linfático, escasez de células dendríticas, microglia con un umbral muy alto para activarse (este umbral es mediado por el receptor CD200 presente en las células de la microglia). TESTÍCULO. Una respuesta inflamatoria en el testículo sería desastroso para la progenie humana. Es por esa razón que el testículo posee ciertas características que lo hacen un órgano con privilegio inmunitario: barrera hematotesticular, ambiente androgénico con influencia antiinflamatoria sobre los macrófagos, y factores solubles producidos por células de Leydig y Sertoli como el TGF-β. BIBLIOGRAFÍA. Abbas A, Lichtman A, Pillai S. Inmunología celular y molecular. Séptima edición, Barcelona: Elsevier 2012. Kindt, Thomas J., Goldsby, Richard A., Osborne, Barbara A., Inmunología de Kuby. Sexta edición: McGraw-Hill. 2007.