TEMA 15 POBLACIONES DE LINFOCITOS. DIFERENCIACION LINFOCITARIA Th1 Y Th2. CELULAS T EFECTORAS. RESPUESTA Th1.

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1 TEMA 15 POBLACIONES DE LINFOCITOS. DIFERENCIACION LINFOCITARIA Th1 Y Th2. CELULAS T EFECTORAS. RESPUESTA Th1. La célula progenitora linfoide T, en la médula ósea, da lugar a precursores inmaduros que emigran al timo y se desarrollan hasta alcanzar la madurez. Los timocitos DN dan lugar, mayoritariamente, a células Tαβ, pero también pueden formar Tγδ. La decisión sobre el tipo de receptor se toma en el estado DN3, ya que el reordenamiento de los genes de las cadenas β, γ y δ comienza de modo simultáneo. Si gamma y delta se reordenan con éxito se detiene el reordenamiento de la cadena β y el TCRγδ (TCR1) se puede ya expresar sobre la membrana. Pero la mayoría de los timocitos reordenan con éxito la cadena beta, antes que la gamma y delta, con lo que el desarrollo prosigue hacia la expresión del TCRαβ (TCR2). Linfocitos T γδ. Son una subpoblación menor de los linfocitos T, también conocida como linfocitos intraepiteliales (IEL). Una de sus características más notables es la división en dos grupos: Uno se encuentra en los tejidos linfoides de todos los vertebrados y tienen el receptor diversificado (como los Tαβ) El otro grupo lo componen los intraepiteliales que se presentan de forma variable en distintos vertebrados y tienen un receptor de muy poca diversidad. Como tampoco recirculan se ha propuesto que reconocen ligandos derivados del epitelio en el que residen, pero que solo se expresan cuando una célula se ha infectado. El reconocimiento no lo hacen de forma CMH-restringida, sino que parecen reconocer a sus ligandos de forma directa, por lo que podrían reconocer y responder rápidamente a moléculas expresadas por tipos celulares diferentes. La capacidad de reconocer moléculas que se expresan como consecuencia de la infección y no antígenos específicos del mismo patógeno los distingue de los restantes linfocitos y sitúa a los Tγδ intraepiteliales en la inmunidad ancestral, que separa las respuestas innata y adaptativa. Como consecuencia de la activación producen rápidamente citocinas, pero no parecen desarrollar ningún tipo de memoria. Linfocitos Tαβ Dentro de la subpoblación alfa/beta se distinguen los linfocitos T CD4+ y CD8+, según expresen una u otra de estas moléculas accesorias en su superficie. Los CD4+ son los linfocitos T cooperadores (Th), que prestan su ayuda a las células encargadas de la defensa frente a los patógenos intracelulares (Inmunidad celular) o frente a los patógenos extracelulares (Inmunidad humoral), mientras que los CD8+ son las células T citotóxicas encargadas de destruir a las células infectadas. Células NKT También hay un pequeño número de células T que expresan un receptor T αβ especial sobre su superficie; entre sus características, destacan: Reconocen antígenos lipídicos presentados en conjunto con la molécula CMH no clásica CD1d. Secretan grandes cantidades de citocinas Hay 2 subpoblaciones en humanos: CD4+ y DN.

2 Las CD4+ secretan IL-4 e IL-13 y dirigen el perfil de diferenciación hacia Th2 Las DN secretan IF-γ y dirigen al perfil Th1 Escasas, < 0,1-1% de leucocitos periféricos Se encuentran tanto en el timo como en los órganos linfoides periféricos. Expresan, como parte de su receptor, una cadena alfa invariable que se empareja con una de las tres cadenas beta que es capaz de sintetizar, por lo que su receptor es poco variable ( cuasi invariable ). La respuesta principal es la producción de grandes cantidades de citocinas, incluyendo IL-4, IL-10 e IFN-g, por lo que parece que su función debe ser reguladora El reconocimiento se hace en conjunto con moléculas CD1, que no están codificadas en el CMH. Aunque no se sabe la misión exacta de las moléculas CD1, se sabe que CD1b presenta el ácido micólico (lípido de micobacterias) a células T αβ, mientras que otras moléculas CD1 se reconocen por los T γδ. Tras la activación estas células secretan grandes cantidades de IL-4 e IFN-g. El déficit en NKT se asocia con enfermedades autoinmunes, tales como diabetes, lo que las implica como células reguladoras. DIFERENCIACION LINFOCITARIA Th1-Th2 Las células T que emigran del timo son células maduras CD4+ o CD8+ en estado de reposo, denominados vírgenes, ya que todavía no han encontrado a su antígeno específico. Estas células pasan a los órganos linfoides secundarios (OLS) a la búsqueda del antígeno. Una vez en el área T correspondiente interaccionan con las DCs (que han llegado desde la periferia) examinando los complejos antigénicos que estas presentan en su superficie. Si tiene lugar el reconocimiento los linfocitos T se activan, se expanden y se diferencian a linfocitos T efectores. La activación de las células CD4+ vírgenes puede llevar a dos perfiles diferentes de células efectoras: Th1 y Th2. Los primeros median en la respuesta frente a patógenos intravesiculares (intracelulares) o endocitados al compartimiento vacuolar; para ello inducen la activación del macrófago, que es la principal célula efectora de la respuesta Th1. Las células Th2 conducen el enfrentamiento con los patógenos extracelulares; para ello colaboran con los linfocitos B para que estos desarrollen una respuesta humoral efectiva. Producción de células T efectoras Interacción T virgen-dc. Sinapsis inmunológica La unión temporal T virgen-dc, necesaria para el examen, se produce mediante interacciones inespecíficas de pares de moléculas de adhesión, sobre todo las que se establecen entre LFA-1 del linfocito T y sus ligandos (ICAM-1, ICAM-2) sobre las DCs. En esta interacción las moléculas actuantes se disponen en círculos concéntricos, donde los TCR que reconocen y los complejos péptido-clase II reconocidos ocupan el área central y las moléculas de adhesión están en la periferia; a estos grupos se les denomina clusters supramoleculares de activación centrales (c-smac) y periféricos (p-smac), respectivamente. Los clusters (grupos) se forman después del comienzo de las señales generadas por el complejo TCR-CD3. El complejo supramolecular recibe el nombre de Sinapsis inmunológica y su formación potencia las señales inducidas a través del TCR. También impone un límite temporal, ya que la agregación extensiva del c-smac

3 favorece la regulación negativa (disminución) de los TCRs expresados sobre la superficie celular. La activación y la expansión clonal de la célula T dependen de dos señales diferentes 1: depende del péptido antigénico presentado junto al CMH a través del TCR 2: depende de las moléculas coestimuladoras expresadas por las DCs En ausencia de la señal 2 la célula T entra en un estado de anergia La interacción CD40L-CD40 mejora la activación T Al activarse, las células T expresan la molécula CD40L, que interacciona con la molécula CD40 expresada por las CPAs de forma constitutiva. Esto produce señales estimuladoras en el LT e induce en la CPA el aumento de la expresión de B7, lo que se traduce en una mayor activación T. Estas moléculas pertenecen a la gran familia TNF. Control de la expansión clonal CTLA-4 (CD152) controla el resultado de la expansión clonal Su expresión se induce en las células T después de la activación. Tiene cierta homología con CD28 por lo que no es extraño que comparta sus ligandos (B7). Pero la interacción CTLA-4-B7 no lleva a la activación T sino que induce una señal inhibidora fuerte. Su expresión (36-72 h. tras la activación) desplaza a CD28 de la unión gracias a la mayor afinidad (unas 20 veces más) por los ligandos. Los ratones deficientes en CTLA-4 mueren a las 3-4 semanas por el infiltrado masivo de sus órganos por LT expandidos. El sistema Fas-FasL en el control de la expansión clonal Los linfocitos T efectores (y no los vírgenes) expresan la proteína FasL (de la familia TNF), que interacciona con el Fas (CD95, de la familia TNFR) que se expresa de modo constitutivo sobre los linfocitos. La interacción lleva a la apoptosis. Los pacientes defectivos en Fas o FasL presentan procesos linfo-proliferativos normalmente mortales. Presencia del antígeno La expansión requiere la presencia de antígeno, por lo que la eliminación del mismo, como consecuencia de la respuesta, redunda en el cese de la expansión clonal. CÉLULAS T EFECTORAS: Th1 y Th2 La estimulación T y la polarización Th1 / Th2 requiere tres señales derivadas de las DCs La señal 1 es la específica del antígeno, obtenido de los péptidos procedentes del procesamiento de las moléculas del patógeno tras la internalización por PRRs especializados, y que se libera presentándolo al TCR en conjunto con la molécula CMH II. La señal 2 es la co-estimuladora, mediada principalmente por B7.1/2 (CD80/86) y CD28. B7.1/2 se expresa por las DCs tras la unión de PRRs (TLRs) especializados en detectar la infección mediante el reconocimiento de PAMPs o TFs La señal 3 es la polarizadora, mediada por varios factores solubles o ligados a la membrana, tales como IL-12 y la quimiocina CCL2, que promueven el desarrollo respectivamente de células Th1 o Th2. La naturaleza de la señal 3 depende de la activación de PRRs particulares o de los factores de transcripción (TFs).

4 Los PAMPs Tipo 1 y Tipo 2 y los TFs pueden definirse como aquellos que marcan a las DCs para que produzcan altos niveles de factores polarizantes 1 o 2. Mientras que el perfil polarizante T viene condicionado por el reconocimiento de PAMPs, su expresión óptima requiere normalmente la retroalimentación por el CD40L expresado por las células T tras la activación por las señales 1 y 2. Características y funciones La respuesta inmune debe inducir una serie adecuada de funciones inmunes que puedan eliminar del hospedador al agente tóxico o a sus toxinas. Un ejemplo de función adecuada es la neutralización de toxinas bacterianas solubles, que requiere anticuerpos, mientras que para enfrentarse a un patógeno intracelular hace falta una respuesta celular (citotóxica o de hipersensibilidad retardada). Para ello hacen falta que se activen distintas subpoblaciones Th (CD4+), productoras de patrones de citocinas diferentes. La mayoría de las funciones de las células T CD4+ se ejercen mediante la secreción de citocinas, que pueden actuar sobre las propias células que las producen (acción autocrina) o modular la respuesta de otras células a través de la vía paracrina. Las subpoblaciones Th1 y Th2 producen GM-CSF e IL-3, pero difieren en el resto de la citocinas que producen. Ambas subpoblaciones se distinguen por las siguientes funciones que desempeñan: La subpoblación Th1 es responsable de muchas funciones mediadas por células, como la hipersensibilidad retardada y la activación de las células T citotóxicas (CD8+), así como de la producción de anticuerpos IgG opsonizantes (que se fijan con alta afinidad a los receptores Fc de los fagocitos e interaccionan con el sistema del complemento). Esta subpoblación también se asocia con la producción excesiva de inflamación y con el daño tisular La subpoblación Tg2 induce la activación y diferenciación de los eosinófilos, ayuda a las células B y promueve la producción relativamente abundante de IgM, IgE y de de isotipos de IgG que no activan (o poco?) el complemento. Las células Th2 también son las responsables de las reacciones alérgicas. Subpoblaciones Th1 y Th2. Patrón de citocinas y funciones de las mismas Citocina Th1 Th2 Función Th1 Th2 IL Ayuda para la producción total de Ac + ++ IFN-γ ++ - Ayuda para la producción de IgE - ++ TNF-β ++ - Ayuda para la producción de IgG GM-CSF ++ + Producción de eosinófilos y mastocitos - ++ IL Activación de macrófagos ++ - IL Hipersensibilidad retardada ++ - IL Activación Tc ++ - IL IL Las distintas citocinas que producen las células Th1 y Th2 determinan la diferencia en las funciones biológicas: Subpoblación Th1 Las Th1 median una respuesta inflamatoria a nivel de los tejidos periféricos, donde la célula efectora principal es el macrófago activado por el IFN-g. En los tejidos infectados

5 este macrófago recibe, además, señales a través de los PRRs, lo que da como resultado un macrófago con alta potencialidad microbicida e inflamatoria. IFN-γ, además de activar a los macrófagos en su capacidad microbicida, hace que aumente la expresión de moléculas Clase II (actividad presentadora) y la secreción de citocinas que, como IL-12, llevan a las células T vírgenes a diferenciarse a Th1. El IFNγ producido por las células Th1 también induce el cambio de clase de anticuerpos a subclases de IgG que promueven la fijación del complemento (opsonizantes) y la fagocitosis. La secreción de TNF e IFN-γ es parte de la contribución de las células Th1 a procesos inflamatorios, tales como la hipersensibilidad retardada. IL-2 e IFN-γ promueven la diferenciación de los precursores T citotóxicos (CD8+ vírgenes) a Tc funcionales. Además, y como colofón, IFN-γ inhibe la expansión de la subpoblación Th2. Subpoblación Th2 La secreción de IL-4 e IL-5 induce la producción de IgE y es el soporte para el ataque a los gusanos por parte de los eosinófilos. IL-4 promueve el cambio de clase a las IgG que no fijan el complemento y también el cambio de IgM a IgE. La producción de IgE se coordina con la diferenciación y activación de eosinófilos, que presentan gran cantidad de receptores para el fragmento Fc de la IgE (FcεR). Los anticuerpos IgE reaccionan con los helmintos e interaccionan después con los receptores fc de los eosinófilos, formando así un puente antígeno-específico entre gusano y eosinófilo. La unión a la IgE promueve el entrecruzamiento de los receptores, lo que desencadena el ataque de los eosinófilos a los gusanos. Además de esta función defensiva, la IgE es también la responsable de la alergia. Finalmente, IL-4 e IL-10 suprimen la expansión de las poblaciones Th1 Th1 y Th2 tienen pautas migratorias diferentes Al activarse las T vírgenes pierden la L-Selectina por lo que, una vez que emigran, ya no regresan a los OLS. Las T vírgenes expresan CCR7, que reconoce a las quimiocinas producidas en el área T de los órganos linfoides secundarios, por lo que se acumulan en los mismos. Después de la activación pierden este receptor de quimiocinas y expresan nuevos receptores. Las células Th1 expresan los receptores de quimiocinas CCR5 y CXCR3, que capturan las quimiocinas inflamatorias producidas por la activación de las células endoteliales, epiteliales y leucocitos del foco inflamatorio. Además, el endotelio de los vasos del foco inflamatorio aumenta enseguida la expresión de E y P- selectina, y las Th1 se caracterizan por expresar altas concentraciones de los ligandos para estas selectinas. Estas 2 características (expresión de receptores de quimiocinas y expresión de ligandos para E y P-selectinas) garantizan que las Th1 van al foco inflamatorio naciente. Las células Th2 aumentan la expresión de CCR3, que es el receptor para una quimiocina (eotaxina) que también participa en el reclutamiento de eosinófilos en las mucosas digestiva y pulmonar y se asocia con procesos antiparasitarios y alérgicos. Las citocinas Th2 estimulan la producción de eotaxina en los tejidos periféricos. CCR3 se expresa también en eosinófilos y mastocitos, lo que permitiría la localización de los tres tipos celulares en los sitios donde se produce la quimiocina.

6 Th1 y Th2 son células efectoras que intervienen en la protección frente a patógenos diferentes y, también, en la etiología de procesos autoinmunes distintos. Diferenciación a Th1 Las DCs que llegan a los OLS tienen distintas propiedades funcionales según las interacciones establecidas por sus PRRs con los microbios (o sus productos) en el tejido infectado (Teoría de la tercera señal). Esto condiciona las citocinas y quimiocinas que expresan en el OLS y que refleja, en definitiva, su historia en el tejido infectado. Las citocinas IL-12, 18, 23 y 27, producidas por las DCs, orientan la diferenciación de las CD4 vírgenes hacia Th1. La citocina principal parece ser IL-12. IL-12 Heterodímero formado por dos subunidades (p35 y p40) que ejerce sus efectos a través de un receptor de alta afinidad también formado por dos cadenas (IL-12Rbeta1 e IL- 12Rbeta2) y que no se expresa sobre las T vírgenes pero si en las activadas. Las que pasan a Th1 mantienen la expresión del receptor pero las que pasan a Th2 la pierden. Por tanto, además de dirigir al perfil Th1 IL-12 también estimula su proliferación. También actúa como factor de crecimiento para las células NK, que expresan el receptor de alta afinidad. IL-18 Favorece la diferenciación a Th1 inducida por IL-12 y aumenta, en estas células, la producción de IFN-g IL-23 Estimula la producción de IFN-g por las Th1 y su expansión clonal IL-27 Recientemente descrita, comparte propiedades con IL-12 (diferenciación de CD4+ a perfil Th1 y estimulación de expansión clonal) y con IL-18 e IL-23 (potencia la producción de IFN-g por las Th1) Diferenciación a Th2 Parece requerir la presencia de IL-4. Esta citocina se une a su receptor y al de IL-13, lo que explica el que ambas citocinas medien funciones similares y contribuyan a la diferenciación de las células T CD4+ a un perfil Th2. Las células productoras de IL-4 han sido motivo de polémica. Los datos recientes indican que son las NKT las que desempeñan un papel central.