La respuesta inmune celular tiene como objetivo controlar las infecciones causadas por

Transcripción

1 INTRODUCCIÓN: La respuesta inmune celular tiene como objetivo controlar las infecciones causadas por microorganismos intracelulares y el desarrollo de neoplasias. Para ello, los linfocitos T actúan de manera coordinada, por un lado, eliminan las células anormales o infectadas por virus, mediante apoptosis, y por otro, producen citocinas que favorecen la fagocitosis. La apoptosis es un proceso por el que el organismo elimina células no deseadas. Los linfocitos T citotóxicos se encargan de inducirla; esto se logra a través de dos vías: mediante la liberación de sus gránulos (que contienen perforinas y granzimas) o por la unión del Fas-L con su receptor (Fas) en la célula blanco. La fagocitosis es un mecanismo que permite la destrucción de diversos microorganismos; sin embargo, algunos de ellos (como las bacterias intracelulares, ciertos protozoarios y determinados hongos) han desarrollado formas de evadirla, y sólo pueden eliminarse cuando los macrófagos han sido activados. Los linfocitos Th1, a través de la liberación de citocinas (particularmente el IFN ), generan diversos cambios en el macrófago; como resultado, éstos se vuelven más eficientes y aumentan su capacidad fagocítica. En ocasiones, los macrófagos activados pueden agruparse y producir granulomas para contener los microorganismos que no se pudieron eliminar. RESPUESTA INMUNE CELULAR: La respuesta inmune celular puede dividirse en dos grandes rubros: el primero se destaca por la participación de células del sistema inmune adquirido, como los linfocitos T citotóxicos o TCD8+ activados y algunas células del sistema innato, como las NK, cuyo mecanismo de acción consiste en provocar la lisis de células extrañas o células propias

2 que han sido alteradas. El segundo se refiere a la participación de los linfocitos Th1 y su mecanismo de acción es promover la inflamación y la activación de los macrófagos para eliminar ciertos microorganismos intracelulares. a) Lisis celular mediada por linfocitos T citotóxicos y células NK: Linfocitos T citotóxicos: tres o cinco días después de su activación, el linfocito TCD8+ prolifera y se diferencia en un linfocito T citotóxico efector que presenta algunos cambios funcionales: 1) la formación de gránulos en su citoplasma que contienen perforinas, granzimas y granulisinas; 2) la expresión de moléculas como el Fas-L; 3) la producción de citocinas como el IF y el factor de necrosis tumoral (TNF); 4) la síntesis de quimiocinas (sustancias quimiotáctica) como RANTES, encargada de atraer leucocitos al sitio de infección. Finalmente, estas células migran hacia los tejidos inflamados porque expresan nuevas moléculas de adhesión, y al reconocer a su péptido específico provocan la eliminación de la célula diana o blanco, es decir la célula extraña 8. Cómo se reconoce a la célula diana? Todas las células sanas están continuamente presentando péptidos propios en sus MHCI; sin embargo, si una célula se infecta por un virus o sufre una alteración, se formarán proteínas extrañas que serán degradadas en péptidos, acopladas a las MHCI y expuestas en la membrana celular. Esto favorece que los linfocitos T citotóxicos los reconozcan de manera específica. Para que este reconocimiento se logre, es necesaria la participación de moléculas de adhesión (como ocurre en la fase de activación), que permiten la unión entre el linfocito y su célula blanco, y posteriormente, se dé la asociación entre el péptido y el TCR. Tras dicho evento (y como se trata de un linfocito ya activado), el siguiente paso es el movimiento de su cito-esqueleto para que los gránulos del citoplasma se acerquen al sitio de unión, se fusionen con la membrana celular

3 para verter su contenido en la célula diana y provoquen su apoptosis o muerte celular programada. Cabe señalar que este proceso se limita al sitio de unión entre ambas células, lo que garantiza que el contenido de los gránulos se dirija exclusivamente a la célula dañada, en una forma muy concentrada y sin alterar las células vecinas ni al propio linfocito, que se separa y va en busca del reconocimiento antigénico en otro blanco. Además de la liberación de los gránulos, existe otro mecanismo de acción por parte de los linfocitos T citotóxicos, que consiste en la unión de una molécula llamada Fas-L con su receptor en la célula blanco, llamado Fas (también conocido como CD95). Este último está presente en todas las células sanas y su activación también genera la apoptosis. Los mecanismos antes señalados pueden darse al mismo tiempo 8. En los párrafos anteriores se expuso que dentro de los gránulos, se encuentran perforinas, granzimas y granulisinas. Las perforinas, anteriormente conocidas como citolisinas, son proteínas que se encuentran en forma inactiva, pero al entrar en contacto con el espacio inter-membranal y en presencia de calcio, se polimerizan formando poros en la membrana que permiten el paso de las granzimas. Las granzimas pertenecen a una familia de serin proteinasas y se dividen en granzimas A y B (gra y grb). La última es particularmente importante por su capacidad para unirse al ácido aspártico y activar las caspasas para inducir apoptosis, como se describirá más adelante; la gra, por su parte, se asemeja a la tripsina y su función es provocar daño en el DNA celular en una vía independiente de las caspasas, a través de una nucleasa denominada NM23-H1.

4 La granulosina es una proteína catiónica que actúa contra un gran número de bacterias, hongos y parásitos. Esta proteína también tiene un efecto en la eliminación de tumores y como un mediador de la inflamación. La apoptosis es una forma de lisis silenciosa, en la que el DNA se condensa, se fragmenta y permanece contenido dentro de la membrana, formando lo que se conoce como cuerpos apoptóticos, que pueden ser fácilmente ingeridos por los fagocitos. Este proceso se presenta como resultado de una serie de eventos celulares que pueden iniciarse por los linfocitos T citotóxicos, ya sea a través de Fas y Fas-L o por la acción de la granzima b. Todas las células tienen en su interior una enzima que degrada al DNA llamada CAD (de sus siglas en inglés: caspase-activated DNAse). Esta enzima se encuentra regulada por una molécula inhibidora llamada ICAD. Las granzimas b y Fas activan, de manera independiente, una serie de moléculas llamadas caspasas (proteasas que se encuentran en todas las células, como pro-enzimas) mediante un mecanismo de acción en cascada, hasta generar la caspasa 3, que a su vez bloquea la ICAD y provoca la muerte celular. Otra vía de inducción de apoptosis que puede iniciarse por la acción de granzimas y Fas es a través de una enzima pro-apoptótica llamada Bid, cuya activación favorece la degradación del DNA de forma independiente de las caspasas. Las células NK son linfocitos que derivan de la médula ósea y que no requieren de la maduración en el timo, pues carecen de TCR y forman parte del sistema innato. Estas células representan entre un 5 y un 10% de los linfocitos circulantes; se consideran como la primera línea de defensa contra las infecciones virales y tumores. Su función es controlar las infecciones o el desarrollo de neoplasias durante los primeros días de su aparición y

5 hasta que los linfocitos T citotóxicos se hayan generado (aproximadamente siete días después). Las NK producen citocinas, como el IFN y, por lo tanto, su activación puede favorecer la diferenciación de los Th en Th1. Además de producir citocinas, las células NK son citotóxicas, es decir, que destruyen las células tumorales e infectadas mediante la inducción de apoptosis debido a la liberación de gránulos y la unión del Fas-L con Fas, de la misma forma que lo hacen los T citotóxicos. La diferencia entre estas células y los T citotóxicos es que, como ya se explicó en párrafos anteriores, los primeros tienen receptores específicos para reconocer a sus péptidos y forman parte la respuesta adquirida, mientras que las NK no tienen receptores específicos y pueden destruir distintas células alteradas, pues lo que reconoce en ellas no son péptidos acoplados al MHC, sino otras modificaciones celulares que son comunes en cualquier célula dañada. Otra diferencia es que los T citotóxicos requieren de su activación para formar gránulos, mientras que las NK los tienen de forma constitutiva; además, las NK no entran en fase de expansión clonal y no generan células de memoria 6. Aun cuando las células NK forman parte de la respuesta inmune innata, estas células se vuelven más activas en presencia de las citocinas producidas por el Th1 (como la IL2), por lo que también se les considera células efectoras en la respuesta celular adquirida. Si bien los linfocitos T citotóxicos son importantes en el control de enfermedades virales, hay que mencionar el papel antiviral de los anticuerpos: la IgG puede reconocer antígenos en la superficie de las células dañadas y unirse a ellas. Estos anticuerpos se reconocen por receptores presentes en la NK e inducen la lisis celular por apoptosis en un fenómeno conocido como citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos. Además, la producción de

6 IgA en las mucosas y la IgG en la circulación es fundamental para neutralizar los virus y evitar su diseminación a otras células cuando se encuentran en su fase extracelular. Finalmente, hay que destacar que aunque la respuesta de citotoxicidad por NK y linfocitos TCD8+ ha sido ampliamente estudiada en infecciones virales y neoplasias, existen evidencias que sugieren su participación en el control de otras infecciones por bacterias intracelulares, como la Listeria monocitogenes o por protozoarios como el Toxoplasma gondii. b) Linfocitos Th1 y activación del macrófago: Los macrófagos no activados tienen una capacidad bactericida limitada que usualmente es suficiente para destruir a la mayoría de los microorganismos. Sin embargo, cuando se presentan microorganismos capaces de sobrevivir y multiplicarse dentro del macrófago, se requiere de la ayuda de la respuesta inmune celular, particularmente del Th1. Por ejemplo: hongos como Cryptococcus neoformans e Histoplasma capsulatum; bacterias intracelulares, como Mycobacteruim spp, Salmonella typhimurium y Listeria monocytógenes, y protozoarios, como la Leishmania major y el Toxoplasma gondii. La principal función de los linfocitos Th1 es la eliminación de microorgansimos intracelulares mediante la activación de las células fagocíticas. Una vez que el linfocito Th se diferenció en un Th1, sale de los órganos linfoides secundarios y a través de la circulación sanguínea llega a los tejidos infectados e inflamados. Ya en los tejidos, los macrófagos o las células presentadoras de antígeno residentes pueden mostrarle péptidos acoplados a las MHCII. El reconocimiento de estos péptidos provoca la liberación de citocinas por la célula Th1. Las citocinas que produce un Th1 son el TNF, la IL2 y el

7 IFN El efecto de IFN es pleiotrópico (es decir, sobre un diverso número de células); no obstante, uno de los más importantes es la activación del macrófago, que consiste en aumentar su capacidad fagocítica y favorecer la inflamación mediante los siguientes mecanismos 14, 16. a) El incremento en la síntesis de intermediarios del óxigeno, que son potentes agentes microbicidas que se producen dentro de los lisosomas de los macrófagos y que actúan cuando éstos se fusionan con los fagosomas formando el fago-lisosoma. La inducción de una enzima llamada oxído-nítrico-sintasa es particularmente importante para que se produzcan grandes cantidades de óxido nítrico, cuyo papel es fundamental en la eliminación de diversas bacterias intracelulares. b) El aumento en la producción de citocinas pro-inflamatorias, como la IL6, TNF y de otras citocinas, como la IL12 y la IL18, cuya función es polarizar la respuesta hacia un perfil Th1. c) La producción de quimiocinas como la CXC9, y 16, que favorecen el reclutamiento de linfocitos. d) El aumento en la expresión de MHCII. Este mecanismo, a su vez, permite la estimulación de un mayor número de linfocitos Th1 y, con ello, una retroalimentación positiva al liberarse un mayor número de citocinas. Por un lado, el IFN actúa sobre las células dendríticas para madurarlas y aumentar su expresión de MHCII y moléculas co-estimuladoras. Por otro lado, esta citocina favorece la producción de anticuerpos opsonizantes (que favorecen la fagocitosis) 14.

8 Otras de las citocinas producidas por el Th1 estimulan la respuesta celular: por ejemplo, la IL2 activa células NK y linfocitos TCD8+, mientras que el TNF favorece la inflamación y activa monocitos y neutrófilos. La inflamación mediada por el Th1 y los macrófagos se conoce como hipersensibilidad tardía o DTH (de sus siglas en inglés: Delayed-type hypersensitivity); aunque el término hipersensibilidad en inmunología implica un reacción exagerada y dañina para el individuo, hay que señalar que, en muchos casos, esta respuesta causa un daño limitado y, en general, es necesaria para contener la infección causada por microorganismos intracelulares. Una de las manifestaciones de DTH en individuos infectados con microorganismos intracelulares que persisten en el tejido (como las micobacterias) se caracteriza por la producción de reacciones granulomatosas. Un granuloma se desarrolla cuando un macrófago continuamente activado se fusiona con otro macrófago formando una célula gigante multinucleada. Esta nueva célula puede liberar gran cantidad de sustancias líticas que dañan el tejido circundante; asimismo, se forman nódulos que pueden rodearse de tejido conectivo. La región central de los granulomas, sobre todo, si éstos son extensos, puede sufrir necrosis por anoxia, ya que los vasos sanguíneos usualmente se infartan en la periferia de las lesiones. Regulación de la respuesta inmune celular: durante el curso de una respuesta inmune, los linfocitos T activados pueden multiplicarse varias veces; sin embargo, unos 15 días después, la mayoría muere por apoptosis y solamente alrededor de un 10% permanece, formando las llamadas células de memoria, que se revisarán más adelante 7. Este mecanismo evita la acumulación excesiva de linfocitos que terminaría por congestionar a los órganos linfoides.

9 Existe una población de células llamadas T reguladoras o Treg que suprimen la acción de otros linfocitos Th efectores y limitan la respuesta inmune, evitando un daño inmunológico. Muchos de los Treg derivan del timo y sus receptores reconocen antígenos propios. Éstos participan en la tolerancia inmunológica para evitar reacciones de autoinmunidad. La otra población de Treg deriva de los Th vírgenes y se genera después del reconocimiento antigénico en los órganos linfoides secundarios 3. La forma exacta en la que estas células regulan la respuesta inmune no se conoce, pero se cree que pueden disminuir la magnitud y grado de inflamación en las células efectoras que comparten el mismo TCR; también, es probable que requieran la presencia de citocinas anti-inflamatorias, como la IL10 y el TGF- Otra forma de regulación de la respuesta está mediada por la molécula CTLA-4 que es un ligando alternativo para las moléculas de co-estimulación de las células presentadoras de antígeno 9. Éste es un receptor inhibidor que limita la activación de las células T. La importancia de CTLA-4 se demuestra en ratones deficitarios para esta molécula, que sufren un síndrome linfoproliferativo agresivo porque no pueden inactivar, de forma eficaz, las células T en división. Respuesta de memoria: tras la diferenciación celular, algunos linfocitos formarán las llamadas células de memoria, capaces de montar una respuesta mucho más rápida y efectiva, si es que vuelven a entrar en contacto con su antígeno específico. El fundamento de la memoria inmunitaria es la expansión de las poblaciones linfocitarias específicas hacia un antígeno a lo largo de la respuesta primaria, de tal forma que aumenta la cantidad de células en reposo, capaces de responder en el futuro frente a ese mismo

10 antígeno. Las células T de memoria pueden responder a dosis más bajas de antígeno, lo que implica que sus receptores actúan con mayor eficacia. Existen dos poblaciones de linfocitos de memoria: los linfocitos de memoria efectores (T EM ), que son capaces de generar respuestas inmediatas tras el encuentro con su antígeno. De estos linfocitos T EM, hay dos tipos: los CD8+, que contienen gránulos en su interior y Fas-L, y los CD4+ que producen citocinas, según la supoblación a la que pertenecen. Estas células pueden ir a los órganos linfoides secundarios, aunque se encuentran mayoritariamente en los tejidos no linfoides, como las mucosas y la piel. A la otra población, se les asigna el nombre de linfocitos T de memoria centrales (T CM ). Éstos no son células diferenciadas, pero pueden proliferar rápidamente y generar las distintas células efectoras. Estas células se encuentran predominantemente en los órganos linfoides secundarios y en la médula ósea 7,13. Las células de memoria persisten en los individuos por varios años, en general, las CD8+ viven más tiempo que las CD4+, y su permanencia depende, en gran medida, de la presencia de citocinas, como la IL15 y la IL17. Los linfocitos de memoria CD8+ desempeñan un papel preponderante en la protección hacia infecciones virales persistentes (como los herpesvirus) que continuamente pueden re-activarse y provocar la proliferación de las T de memoria.