Linfocitos B. Alfredo Prieto Martín Área de Inmunología, Universidad de Alcalá

Transcripción

1 Linfocitos B Alfredo Prieto Martín Área de Inmunología, Universidad de Alcalá alfredo.prieto@uah.es jorge.monserrat@uah.es Unidad mixta CSIC/UAH 1 Linfocitos B vs. Linfocitos T B T Requiere presentación Origen ag Naturaleza Ag Secreción Receptor Afinidad No extracell Proteína nativa Si Alta Si intracell Péptido desnaturalizado No Baja 2 1

2 Plan de las clases sobre linfocitos B I. Introducción: Definición e importancia II. Ontogenia y diferenciación de los linfocitos B Diferenciación en Órganos linfoides primarios Generación de receptores exclusivos para cada clon Repertorio reactivo pero autotolerante Diferenciación en Órganos Linfoides Secundarios Control, redundancia, eficiencia, especialización y memoria III. Subpoblaciones de células B B1 vs. B2 FO vs. MZ Diferenciación terminal en células plasmáticas. Papel inmunomodulador de las células B. 3 Linfocitos B, importancia fisiológica Tienen reordenados los genes del BCR. Importancia 1. Secretoras de anticuerpos responsables de inmunidad humoral. 2. Capturan y Presentan antígenos a linfocitos T. 3. Responsables de la memoria inmune humoral. 4. Contribuyen a la especialización funcional de los linfocitos T. 4 2

3 Importancia de los linfocitos B en patología Los defectos en su función: 1. Pueden producir inmunodeficiencia 2. Pueden contribuir a la autoinmunidad produciendo autoanticuerpos y a la alergia produciendo IgE alergeno específica 3. Su transformación origina patología tumoral: mielomas, leucemias y linfomas de células B 5 II. Ontogenia y diferenciación de linfocitos B 1. Diferenciación precursores de células B en OLP 1. Etapas iniciales. 2. Generación de receptores diversos: recombinación somática. 3. Puntos de control: eliminación de células con receptores inviables (Cadenas substitutas) o autorreactivos (selección negativa). 4. Segundas oportunidades (Edición de receptores y reordenamiento de alelos alternativos). 2. Diferenciación de linfocitos B en OLS 1. Cambios de isotipo. 2. Hipermutación somática y selección por afinidad. 3. Respuestas foliculares y extrafoliculares. 6 3

4 El desarrollo células B asegura: 1. la polirreactividad del repertorio y 2. la discriminación entre lo propio y lo extraño 1. Desarrollo progenitores en entornos asépticos libres de antígenos extraños 1. La ausencia de antígeno reconocido por BCR permite su diferenciación a célula B madura (B2) 2. El reconocimiento de antígeno dirige a apoptosis (edicion receptores) o diferenciación en B1 autoreactiva inhibidora. 2. Repertorio seleccionado es expuesto en periferia a antígenos propios y extraños 1. Reconocimiento de antígeno en ausencia de coestímulo impide su diferenciación en células secretoras de anticuerpos Componentes activados del complemento Cooperación T 7 Mecanismos de generación de diversidad en BCR 1. Recombinación de segmentos génicos de locus H y L. (combinatorial) 2. Introducción de bases en los puntos de corte (aleatoria, desoxitransferasa terminal). 3. Edición de cadenas. 4. Hipermutación somática de regiones hipervariables. 5. Combinación de cadenas H y L. 8 4

5 Procesos genéticos implicados en la producción de Abs Exclusión alélica Cambio de isotipo Proceso Reordenamientos de los segmentos variables de cadenas ligeras y pesadas. Edición del receptor (reordenamientos sucesivos mismo alelo) Reordenamiento del alelo alternativo Coexpresión de dos isotipos por procesamiento alternativo Función Generación de un repertorio de receptores amplio y polirreactivo Una célula debe ser monoespecífica Una célula merece segundas oportunidades Una célula puede tener dos receptores con distinta H pero la misma especificidad Especialización en la producción de isotipos 9 Diferenciación de células B 10 5

6 Factores de crecimiento 11 Inicio diferenciación 1. Célula madre embrionaria totipotencial 2. Células madre hematopoyetica pluripotencial 3. Autorenovación división asimétrica: 1. Una célula hija se diferencia 2. Otra se mantiene pluripotencial 12 6

7 Reordenamientos génicos, estadios y puntos de control 1. ProB temprana 2. ProB tardia 4. PreB pequeña Reordena Ligera VJ 3. PreB grande I. prebcr Cadena μ con pseudo Cadena vpreb lambda 5 III. Selección negativa por autoantígeno 5. Célula B inmadura II. BCR Cadena μ con Cadena ligera 13 ORGANIZACIÓN GENÓMICA DE LOS LOCI DE LAS CADENAS PESADA Y LIGERA DE INMUNOGLOBULINA 14 7

8 ETAPAS ENZIMÁTICAS EN EL REORDENAMIENTO DE LOS SEGMENTOS GÉNICOS DE Ig 15 Estadios de diferenciación en Órganos linfoides primarios (OLP) Procesos genéticos Receptores expresados en membrana Puntos de control 16 8

9 Revalidas y convocatorias Reordenamientos genes cadena pesada 1. Reordenamientos DJ H son productivos casi siempre 2. Reordenamientos VDJ H Si es productivo se activa la represión del reordenamiento del alelo alternativo. Si fracasa se produce edición (un reordenamiento sucesivo) del primer alelo y si esto falla se reordena el segundo alelo. Productivo Si fracasa la célula sufre apoptosis 3. Reordenamientos VJ de cadenas ligeras κ y λ Reordenamiento primer alelo K Productivo si falla edición otros VJ y si esto falla Se reordena el otro κ y si vuelve a fallar Se reordena el primer λ y si falla Se reordena el otro λ 17 Linfocitos B maduros: Coexpresión de IgM e IgD por procesamiento alternativo de RNA Parte del RNA puede ser traducido o tratado como un intrón 18 9

10 Organos Linfoides Secundarios Vénulas Endoteliales altas APC Ag Aporte linfocitos Retorno Celular 19 Respuestas de células B en OLS FO B1b y Zona marginal 20 10

11 Activación timoindependiente 21 Activación timodependiente Cooperación 22 11

12 Diferenciación de linfocitos B en órganos linfoides secundarios Transición desde linfocito B novato a efector-memoria incluye diferenciación genética de clones. 1. Especializados en producción de un isotipo. Reordenamiento VDJ-región constante cadena pesada 2. Productores de anticuerpos de alta afinidad. Hipermutación en V Especialización en tipos productores de distintos isotipos La recombinación somática del segmento génico VDJ H (variable) con uno de los genes para el segmento constante de cadenas pesadas (α, γ1, γ2, γ3, γ4, ε) produce inmunoglobulinas de distintos isotipos con distintas capacidades efectoras 24 12

13 2. Diferenciación terminal de células B requiere CD0L y es dirigida por citoquinas Hipermutación somática Cambio de isotipo TGFβ miga ciga siga migm migd Célula B Madura novata CD40L (CD154) Cooperación T IL-4 IFNγ + citocinas miggx mige ciggx cige siggx sige B memoria célula plasmática Selección de células productoras de anticuerpos de alta afinidad 1. Hipermutación somática produce clones mutantes para la secuencia de sus regiones de reconocimiento antigénico con mayor afinidad por el antígeno. 2. Estos clones de alta afinidad son seleccionados por el antígeno

14 Función de los procesos de hipermutación somática y selección 1. Creación de un repertorio de mayor afinidad. 2. Mecanismo: las células con mutaciones cuyos receptores son más afines al ag. son seleccionadas. 3. La selección produce un aumento en la afinidad media de los anticuerpos producidos. 27 Tipos de respuestas de células B en función de su histología: foliculares (FO) y extrafoliculares (MZ) 28 14

15 1. Respuesta rápida (extrafolicular). células B1b Y MZ células plasmáticas de corta vida 2. Respuesta lenta (folicular). células B Maduras Foliculares células plasmáticas de larga vida células B Cooperación T memoria anticuerpos no modificados genéticamente de baja afinidad y en su mayoría de isotipo IgM. anticuerpos genéticamente modificados y en su mayoría de isotipo IgG, Ig A e IgE Reaparición de antígeno 29 Zona folicular (FO) y zona marginal (MZ) del bazo Las células B constituyen del 5 al 15% de los linfocitos sanguíneos y son, morfológicamente indistinguibles de las células T. Pueden diferenciarse por moléculas de superficie: IgM en las células B inmaduras; IgM, IgD y niveles altos de CD21 en las células B nativas maduras. En el bazo, las células B se disponen en la pulpa blanca formando la zona marginal y los folículos. Es en la pulpa blanca donde se realiza la presentación de los antígenos

16 Centro germinal y zona marginal 1.Centro germinal porción del folículo linfoide que contiene las células que proliferan rápidamente tras un estímulo antigénico (expansión clonal), mientras los restantes linfocitos B del folículo permanecen en reposo. 2. Zona marginal envuelve al resto del tejido linfoide. Los linfocitos de la zona marginal se encuentran mezclados con un número variable de: Macrófagos Células plasmáticas Células T células B Independientes 23/03/2009 de CD40L Inmunología 31 Efecto de la Naturaleza del antígeno en el proceso de diferenciación B. Antígeno libre dirige respuestas B extrafoliculares. Antígeno que forma inmunocomplejos dirige las respuestas B foliculares

17 Maduración de la afinidad Sucesivas estimulaciones seleccionan repertorio ampliado por mutación somática y aumentan la afinidad de los anticuerpos Cantidades y afinidades de IgG aumentan progresivamente y superan a las de IgM 33 Respuestas primarias y secundarias de células B 34 17

18 Expresión de antígenos de superficie La determinación multiparamétrica permite establecer el estadio de diferenciación celular 35 Diferenciación B 1. No todo es un camino de rosas, pero hay segundas oportunidades. Selección a diversos niveles. Expresión de prereceptores y receptores. Receptores con especificidad apropiada al entorno reactivo pero autotolerante 2. La diferenciación no sigue siempre un mismo orden lineal. Orden de reordenamientos pesada-ligera, κ λ Maduración en OLS diversas opciones 3. Las células B no son homogéneas. Líneas divergentes B1 y B2, MZ y FO Se especializan por cambios de isotipos 36 18

19 Repertorio Potencial preb Selección a diversos niveles Médula ósea Repertorio Preimmune Central B inmadura Periferia Repertorio Preimmune Periférico B madura Repertorio expandido por mutación somática Repertorio inmune Selección positiva por antigeno y coestimulación Centrocitos B memoria Selección por Selección Selección positiva capacidad de negativa por por ag negativa Asociación con falta 23/03/2009 λ5 VpreB autoantígenos coestimulación Inmunología Selección Positiva alta afinidad Selección Positiva alta afinidad 37 Conclusión: Procesos de diferenciación de células B en OLS 1. Expansión del repertorio. Expansión clonal (blastos del centro germinal primario y centroblastos). Hipermutación de los genes de inmunoglobulinas (centroblastos). 2. Elección de los clones mejorados Selección clonal de los clones de alta afinidad (centrocitos). 3. Reconfiguración de los clones elegidos Rediferenciación a memoria o efectora. 4. Cambios de isotipo. Los cambios de isotipos ocurren en paralelo pero con independencia de los estadios mencionados

20 Tipos de Células B B Convencionales B2 CD5- B1 CD5+ Noveles IgM IgD Plasmáticas CD38 Memoria sigg sigasige (Foliculares y de la zona del manto) B1a peritoneales producen autoanticuerpos La IL-10 es su factor de crecimiento autocrino e inhibidor T y APC B1b reconocen polisacáridos extraños 39 B1 vs. B

21 Maduración y fenotipo de los linfocitos B1 1. Abandonan los OLP y maduran en tejidos no linfoides donde mantienen proliferación homeostásica. 2. Omiten la etapa de selección en los OLS que caracteriza a los linfocitos convencionales. 3. Son CD5+ 4. Expresan elevados niveles de SIgM y bajos de SIgD 5. No intervienen en las respuestas humorales dependientes de linfocitos T. 6. Parte de ellos son seleccionados positivamente por autoantígenos 41 Repertorio de receptores de los linfocitos B1 1. Poco diverso y sin mutaciones somáticas. 2. Células B1a son seleccionadas positivamente por autoantígenos tienen función inmunosupresora (IL-10) 3. Células B1b reaccionan frente a antígenos extraños 42 21

22 Tipos de células B convencionales (Oliver 1999) Células B con distintos patrones de infiltración de órganos linfoides secundarios 1. MZ B cells CD21 high CD23 low IgM high IgD low CD24 high Células B de la zona marginal (10% bazo) adyacentes a en los senos marginales del bazo recogen antígenos particulados Dan lugar a plasmablastos secretores de IgM en 3 días Respuesta primaria rápida 2. FO B cells CD21 int CD23 high IgM low IgD high CD24 low Células B de centros germinales (80% bazo) pueden diferenciarse en células B memoria y plasmáticas de alta afinidad Respuesta generadora de memoria actúan también en respuestas secundarias 43 Células Foliculares Centro germinal Se localiza en el interior de los folículos linfoides de los tejidos linfoides secundarios. Se forma alrededor de la malla de células dendríticas foliculares cuando las células B activadas migran hacia los folículos linfoides donde encuentran antígenos en inmunocomplejos proliferan y se diferencian

23 Capacidad de diferenciación de células FO y MZ en células efectoras Folículo Respuesta lenta pero generadora de memoria y especializada en isotipo Zona marginal Respuesta rápida de IgM sin memoria 45 Regulación de células plasmáticas Las células plasmáticas salen a sangre, migran a amígdalas y después a médula ósea. Pierden la expresión de inmunoglobulinas de membrana pierden capacidad de recibir señales de su antígeno. La síntesis de anticuerpos por células plasmáticas es estimulada por mediadores proinflamatorios: IL-1, IL-6 y TNFα

24 Transición desde célula B memoria a célula plasmática Células B Memoria CD27+ de sangre periférica generan células plasmáticas mediante estimulación antigénica y coestimulación sinérgica de Interleuquina-10 y CD70. Señalización de CD27 protege de la apoptosis inducida por IL Ontogenia y patología tumoral B1 Leucemia Linfática crónica B B2 Pregerminal naive activada/ Posgerminal memoria Leucemia de células Pre B Leucemia Linfoblástica aguda Linfoma de células de centro folicular Linfoma de Burkit B2 Progenitor Célula Célula B 23/03/2009 linfoide preb madura Inmunología Tricolucemia B2 Célula B Activada/ memoria Células secretoras Macroglobulinemia de Waldenström Mieloma múltiple B2 IgM 48 24

25 Adenda 49 Tolerancia de células B La tolerancia B es mediada por mecanismos que dirigen el desarrollo de células B en muchos puntos de control. 1. Selección de células 1. Selección positiva: señal induce supervivencia del linfocito 2. Selección negativa: señal induce eliminación del linfocito 2. Edición de receptores: cambio del receptor 3. Exclusión 1. Negación de acceso a determinados ambientes impide la diferenciación terminal de las células que no los alcanzan 4. Diferenciación de células autoreactivas en linajes (B1a) con función reguladora negativa de la autorreactividad 1. Producción de IL Presentación sin coestimulación 50 25

26 Diferenciación de las células B maduras convencionales foliculares (Pugh-Bernard 2001) B naiveo Novatas IgD+CD38- Bm1 CD23- Bm2 CD23+ B de Centro germinal (CG) CD38+IgD- centroblastos Bm3 CD77+sIg- centrocitos Bm4 CD77-sIg+ B memoria Bm5 IgD- CD38- sig + CD27+ CD20+ Célula plasmática (bazo, amígdala médula) CD38++CD20 lo CD19+ CD138+ CD