EL COMPLEJO PRINCIPAL DE HISTOCOMPATIBILIDAD (CMH)

Transcripción

1 EL COMPLEJO PRINCIPAL DE HISTOCOMPATIBILIDAD (CMH) Al contrario de lo que ocurre con los anticuerpos, o receptores B, que pueden reconocer antígenos directamente, el receptor T solo reconoce antígenos tras su procesamiento (degradación) y presentación en conjunto con moléculas codificadas en el Complejo Principal de Histocompatibilidad (CMH). Este complejo se estudió inicialmente como conjunto de genes que influía en la capacidad de un organismo para aceptar o rechazar los trasplantes de tejidos entre individuos de la misma especie. Los estudios pioneros de P. Doherty, B. Benacerraf y otros, dejaron claro que las moléculas codificadas por el CMH son básicas para la inducción de la respuesta inmune adaptativa así como que las moléculas CMH particulares expresadas por un individuo influyen en el repertorio de antígenos al que pueden responder los linfocitos T. Como el CMH determina como responde un organismo a los agentes infecciosos, está implicado en la susceptibilidad a las enfermedades, así como en el desarrollo de autoinmunidad. El hallazgo reciente de que las células NK expresan receptores para las moléculas Clase I del CMH y el hecho de que la interacción receptor-clase I puede llevar a la inhibición o activación de estas células expande el papel conocido de esta familia de genes. ORGANIZACIÓN GENERAL Y HERENCIA DEL CMH A mediados de los años treinta, tras el trabajo de Peter Gorer, surge el concepto de que el rechazo de tejido extraño es el resultado de la respuesta inmune a moléculas de la superficie celular del tejido extraño, moléculas denominadas ahora antígenos de histocompatibilidad. Gorer uso cepas de ratones endogámicos para identificar antígenos de grupos sanguíneos e identificó cuatro grupos de genes, designados del I a IV, que codificaban los antígenos de células sanguíneas. Los trabajos posteriores de Gorer y George Snell en los cuarenta y los cincuenta establecieron que los antígenos codificados por los genes del grupo II participaban en el rechazo de tejidos trasplantados y tumores.. Snell denominó a estos genes de histocompatibilidad II ; su designación actual (H-2) hace referencia a los antígenos del grupo sanguíneo II de Gorer. Aunque Gorer murió antes de que estos trabajos se reconocieran plenamente, Snell recibió el Premio Nóbel en 1980 por ellos.. El MCH codifica tres clases principales de moléculas Este complejo es un conjunto de genes dispuestos a lo largo de un segmento continuo y largo del DNA en el cromosoma 6 humano y en el 17 murino. En humanos se llama HLA y en ratones H-2. Aunque la disposición de los genes es algo distinta, en ambos casos se organizan en regiones que codifican tres clases de moléculas: Genes de clase I; codifican glucoproteínas que se expresan en la superficie de casi todas las células nucleadas. La función principal de estas proteínas es la presentación de antígenos peptídicos a los linfocitos Tc Genes clase II; Codifican glucoproteínas que se expresan sobre todo en células presentadoras e antígenos (macrófagos, células dendríticas y linfocitos B), donde presentan péptidos procesados a los linfocitos Th. Genes clase III; Codifican, además de otros productos, varias proteínas con funciones inmunitarias (moléculas del complemento y moléculas relacionadas con la inflamación).

2 Las moléculas clase I, codificadas por los loci A, B y C en humanos, se descubrieron las primeras y se expresan sobre un rango celular amplio; se las llama moléculas Clase I clásicas. En el complejo HLA hay grupos adicionales de genes que también codifican para moléculas clase I; a estos genes se les denomina genes Clase I no clásicos. La expresión de los productos no clásicos se limita a ciertos tipos específicos de células. Aunque no se conocen las funciones de todos estos productos génicos, algunos pueden tener papeles muy específicos en la inmunidad. Un ejemplo es la expresión de las moléculas HLA-G sobre los citotrofoblastos de la interfase maternal-fetal, donde se las ha implicado en la protección del feto para que no se reconozca como extraño (esto puede ocurrir cuando los antígenos paternos empiezan a aparecer) y se rechace por las células T citotóxicas de la madre. Las dos cadenas de las moléculas clase II están codificadas por las regiones DP, DQ y DR en humanos. Como en los loci Clase I, los de Clase II también codifican moléculas adicionales, con funciones específicas en el proceso inmune. Las moléculas Clase I y Clase II tienen caracteres estructurales comunes y ambas participan en el procesamiento y presentación antigénicas. En cambio, la región Clase III, situada en los humanos entre Clase I y Clase II, codifican moléculas críticas para la función inmune, pero que no tienen nada en común con las I ni con las II. Los productos clase III incluyen los componentes del complemento C4, C2 y Factor B y varias citocina pro-inflamatorias, incluyendo TNF. Las formas alélicas de los genes CMH se heredan como grupos de genes unidos, llamados haplotipos Los locus CMH son muy polimórficos, lo que quiere decir que en la población hay muchas copias del gen (alelos). Los genes de los locus CMH se encuentra muy cerca entre si, por lo que la frecuencia de fenómenos de cruzamiento cromosómicos durante la mitosis es bajísima (apenas un 0,5%). Esto hace que casi todas las personas hereden los alelos codificados por estos locus como dos grupos, uno de cada padre. En las poblaciones exogámicas la descendencia suele ser heterocigoto en muchos locus y expresará alelos del CMH tanto maternos como paternos (que se expresan de forma codominante, es decir, en la misma célula se expresan productos paternos y maternos). En las cepas endogámicas (alelos idénticos en todos los locus) cada loci es homocigoto, ya que los haplotipos materno y paterno son idénticos, y toda la descendencia expresará haplotipos idénticos. (Las cepas congénicas son las que tienen alelos idénticos en todos los locus, excepto en el del CMH) En una población exogámica cada individuo suele ser heterocigoto en cada locus. El sistema HLA humano es muy polimórfico y hay muchos alelos de cada gen de clase I y II. Sin embargo, los locus están estrechamente unidos y suelen heredarse como haplotipo. Si el padre y la madre tienen haplotipos distintos hay una posibilidad entre cuatro de que la descendencia herede los mismos haplotipos paternos y maternos y, en consecuencia, sea histocompatible con cada uno entre si. Ninguno de la descendencia será histocompatible con los padres. Aunque el índice de recombinación por cruzamiento es bajo, todavía contribuye de forma significativa a la diversidad de los locus en las poblaciones. La recombinación génica genera nuevas combinaciones alélicas y el número de generaciones humanas intermedias desde la aparición de la especie permite una recombinación extensa, por lo que es excepcional que dos personas no relacionadas tengan grupos idénticos de genes HLA.

3 MOLECULAS CMH Y GENES Estas moléculas (I y II) son glucoproteínas unidas a la membrana (similares en estructura y función) que actúan como moléculas presentadoras de antígenos altamente especializadas, que forman complejos inusualmente estables con ligandos peptídicos, presentándolos sobre la superficie de la célula para que se reconozcan por los linfocitos T. Por el contrario, las moléculas clase III son un grupo de moléculas no relacionadas sin semejanzas estructurales ni funcionales con las moléculas clase I y II. Estructura de las moléculas clase I y II Las moléculas de Clase I constan de una cadena α (45 kda) que se asocia de forma no covalente a una molécula de β2-microgobulina (12 kda). La naturaleza de la cadena α es de glucoproteína transmembrana codificada por genes polimórficos en las regiones A. B y C de locus Clase I del HLA. β2-microgobulina es una proteína codificada por un gen muy conservado localizado en un cromosoma diferente. Es necesario que la cadena α se asocie con la β2-microgobulina para que las moléculas Clase I se expresen sobre la membrana. La cadena α se ancla mediante su segmento transmembrana hidrofóbico y su tallo citoplásmico hidrófilo. La cadena α está estructurada en tres dominios externos (α1, α2 y α3) de unos 90 aa, la fracción transmembrana de unos 25 aa hidrofóbicos y el tallo citoplásmico de 30 aa. La β2-microgobulina es similar en tamaño y organización al dominio α3. Los dominios α1y α2 interaccionan para formar una plataforma de ocho plegamientos β anti-paralelos bordeada por dos largas regiones de plegamientos α helicoidales. La estructura forma un surco profundo denominada sitio de unión con el péptido y su longitud le permite unir péptidos de hasta 10 aminoácidos. α3 y β2- microgobulina tienen la estructura de dominio de las Ig. El dominio α3 parece estar muy conservado entre las moléculas Clase I y contiene una secuencia que interacciona con la molécula CD9 presente sobre al superficie de las células Tc. β2-microgobulina interacciona fuertemente con α3 y también con aa de los dominios α1 y α2.; esta interacción es necesaria para el plegamiento correcto de la molécula Clase I. Pero esta unión es poco estable y se estabiliza por la fijación de un péptido, formando la estructura trimérica nativa. Este complejo es el que finalmente se transporta a la superficie celular. Las moléculas Clase II están formadas por dos cadenas (α, de 33kDa y β, de 28 kda) que se asocian e forma no covalente. Como las moléculas Clase I las clase II con glucoproteínas transmembrana que contienen dominios externos, transmembrana y citoplásmicos; los dominios distales de la membrana (α1 y β1) forman el surco de unión con el péptido. La cristalografía de rayos X muestra una gran similitud de este surco con el de clase I, excepto en que es un surco abierto. Polimorfismo de los sitios de unión con el péptido Polimorfismo de los surcos de fijación En humanos se han identificado varios cientos de variantes alélicas de moléculas Clase I y II. Cualquier individuo, sin embargo solo expresa un pequeño número de ellas (hasta 6 diferentes de clase I y hasta12 diferentes de clase II). Pero este número limitado de moléculas debe ser capaz de presentar una cantidad enorme de péptidos antigénicos a la células T, y permitir al sistema inmune responder de modo específico a una enorme variedad estímulos antigénicos. Esto quiere decir que los péptidos que se unen a los surcos de las moléculas CMH no presentan la especificidad estricta que encontramos en

4 la unión de los antígenos a los anticuerpos o al TCR. En lugar de ello, una moléculas CMH concreta puede fijar a numerosos péptidos diferentes y, además, algunos péptidos pueden unirse a varias moléculas CMH distintas. Debido a esta amplia especificidad la unión entre un péptido y una molécula CMH se denomina, con frecuencia, promiscua. Dada la similitud de los surcos en clase I y II no es sorprendente que presenten algunas de las características de fijación de péptidos comunes. En ambos casos las moléculas de péptido ligadas están en una conformación extendida a lo largo del surco. El surco de la moléculas clase I está bloqueado en ambos extremos, mientras que el de la clase II está abierto; el resultado es que las moléculas clase I solo pueden fijar péptidos de 8-10 residuos de aminoácidos, mientras que las de clase II acomodan péptidos de mayor longitud (12-18 aa.). Otra diferencia es que la fijación por clase I requiere que el péptido tenga residuos de aminoácidos específicos cerca de los extremos carboxi y amino-terminales, mientras que este requerimiento no se da para la unión a moléculas clase II. La unión péptido-cmh es muy estable en condiciones fisiológicas (Kd ) y, por lo tanto, la mayoría de la moléculas CMH expresadas sobre la membrana de una célula estarán asociadas con un péptido, sea endógeno o exógeno. Interacción Clase I-péptido Las moléculas clase I fijan péptidos y los presentan a las células T CD8+. En general, estos péptidos derivan de proteínas endógenas intracelulares que se degradan en el citosol. Los péptidos se transportan luego desde el citosol hasta las cisternas del retículo endoplásmico (RE), donde interaccionan con las moléculas Clase I. Cada tipo de moléculas Clase I (A, B, C) fija a un único grupo de péptidos. Además, cada variante alélica de de una molécula clase I fija a un grupo distinto de péptidos. Como una célula nucleada expresa unos 10 5 copias de cada variante alélica de clase I se deben expresar muchos péptidos diferentes simultáneamente sobre la superficie de una célula nucleada por las moléculas Clase I. Los péptidos eluídos de moléculas clase I tienen dos caracteres distintivos: longitud de 8 a 10 residuos de aminoácidos (lo más común es 9) y aa específicos que parecen esenciales para la fijación a una moléculas CMH particulares. La capacidad de una molécula clase I para fijar un grupo diverso de péptidos se debe a la presencia de los mismos o similares aa. en varias posiciones definidas a lo largo del péptido. Como estos residuos son los que anclan el péptido al surco, se llaman residuos de anclaje. Las cadenas laterales de los residuos de anclaje son complementarias con los caracteres estructurales de la superficie del surco de fijación de la molécula Clase I. Los residuos de aa que bordean los sitios de fijación varían entre distintas variantes alélicas de clase I y determinan la identidad de los residuos de anclaje que pueden interaccionar con una molécula dada de clase I. Todos los péptidos que se unen a clase I parecen tener un anclaje carboxi-terminal, formado generalmente por residuos hidrofóbicos. También se encuentran otros anclajes en la posición 2 o en la 2 y 3 del extremo amino-terminal. Como norma, cualquier péptido de la longitud adecuada y que tenga los mismo (o similares) residuos de anclaje debe unirse a la misma molécula CMH clase I. (figuras). Interacción Clase II-péptido Las moléculas clase II fijan péptidos y los presentan a las células T CD4+. Como las moléculas clase I, las clase II también fijan a una variedad de péptidos que, en general, derivan de proteínas exógenas (tanto propias como no propias) que se degradan en la vía endocitica de procesamiento. La mayoría de los péptidos asociados a moléculas clase II

5 derivan de proteínas propias ancladas a la membrana o de proteínas extrañas interiorizadas por fagocitosis o por endocitosis mediada por receptor y luego procesadas a través de la vía endocítica. Por ejemplo, los péptidos derivados de la digestión de las moléculas clase I ancladas a la membrana se encuentran con frecuencia unidos a moléculas clase II. Los péptidos aislados de las moléculas clase II van de 13 a 18 aminoácidos (más largos que los de unión a clase I) pero como el surco de fijación está abierto por ambos lados los péptidos pueden sobresalir. Los péptidos unidos al surco de las moléculas clase II mantienen una elevación más o menos constante sobre el suelo del surco, lo que también distingue la fijación entre clase I (elevación brusca, mayor o menor en función de la longitud dl péptido) y clase II (elevación suave constante). Es el núcleo central de 13 aa. es el que determina si el péptido se une o no a la moléculas clase II. Los péptidos que se unen a la misma molécula tienen una secuencia interna conservada (motivo) y, a diferencia de lo que ocurre con los péptidos que se unen a las moléculas clase I, no tiene residuos de anclaje conservados sino que se establecen puentes de hidrógeno entre la columna vertebral del péptido y los extremos del surco. Los péptidos que se unen presentan una secuencia interna de 7-10 aa que es la que aporta la mayoría de puntos de contacto. Normalmente esta secuencia tiene un aa aromático o residuos hidrófobos en su extremo amino-terminal y tres residuos hidrofóbicos adicionales en las porciones media y carboxi-terminal del péptido. Además, aproximadamente el 30% de los péptidos eluídos de moléculas clase II tienen un residuo de prolina en posición 2 y un grupo de prolinas en la porción carboxiterminal Diversidad del HLA en la especie y en los individuos Hay una diversidad enorme en ambos casos, que recuerda la de anticuerpos y TCRs, aunque la causa no es la misma. La diversidad de anticuerpos y receptores T se forma por procesos somáticos (recombinación génica y mutaciones somáticas), por lo que la formación de estos receptores es dinámica y varía con el tiempo en el individuo. Por el contrario, las moléculas CMH que expresa un individuo está fijas en sus genes y no hay cambios con el tiempo. La diversidad del CMH en una especie brota del polimorfismo (la presencia de múltiples alelos en un locus dado, en la especie). En cuanto a la diversidad del CMH en un individuo es el resultado no solo de tener alelos diferentes de cada gen, sino también de la presencia de genes duplicados (somos diploides) con funciones similares o que se solapan. El CMH contiene un gran número de alelos diferentes en cada locus y es uno de los complejos genéticos más polimórficos de los vertebrados superiores. Los alelos difieren en la secuencia de DNA del alelo, de un individuo a otro, entre el 5 y el 10%. La diferencia a nivel de aminoácidos puede ser muy significativa, ya que hay hasta 20 aa que contribuyen a la naturaleza estructural única de cada alelo. (Cuadro de alelos). Desequilibrio de unión Los cálculos astronómicos anteriores del número de haplotipos asumen combinaciones de alelos totalmente al azar. Pero se sabe que la diversidad actual es menor, ya que hay combinaciones de alelos en los haplotipos son más frecuentes que la frecuencia que predice la combinación al azar, fenómeno que se conoce como desequilibrio de unión. Este desequilibrio es la diferencia entre la frecuencia observada de una combinación de alelos determinada y de la frecuencia esperada de los alelos particulares. La frecuencia esperada. La frecuencia esperada de la combinación puede calcularse multiplicando la

6 frecuencia de los dos alelos; p.e., si HLAA1 está presente en el 16% en la población (frecuencia = 0,16) y HLAB8 en un 9% (frecuencia = 0,09) se espera que alrededor del 1,4% del grupo tengan ambos alelos (0,16 x 0,09 = 0,014). Sin embargo, los datos muestran que esta asociación está presente en el 8,8% de los individuos estudiados. Esta cifra es la mediad del desequilibrio de unión entre estos dos alelos de Clase I. La causa puede ser que todavía han trascurrido pocas generaciones como para que los cruzamientos permitan la distribución homogénea de todos los alelos e la población fundadora, Otra teoría es evolutiva; se basa en que ciertas combinaciones sobrerepresentadas en la población podrían aportar resistencia a ciertas enfermedades por lo que se seleccionarían y distribuirían entre la descendencia. Por el contrario, si la asociación induce susceptibilidad a enfermedades autoinmunes irá despareciendo y estará sub-representada en la población actual. Otra hipótesis indica que las fusiones (crossovers) son más frecuentes en ciertas regiones de la secuencia del DNA y la presencia o ausencia de regiones propicias a la fusión ( hot points ) entre alelos puede dictar a frecuencia de la asociación alélica. Hay datos experimentales en apoyo de esta última hipótesis y parece que deben existir puntos calientes de recombinación que influyan en le desequilibrio de unión en las poblaciones. A pesar del desequilibrio de unión, todavía existe u enorme polimorfismo en el CMH humano. Este se ha originado por procesos de recombinación, mutaciones puntuales y conversión génica, todos los cuales contribuyen a la diversidad de los genes CMH en la población. Esta diversidad entre locus CMH de los diferentes individuos (haplotipos) es el principal obstáculo para los trasplantes. MAPA GENÓMICO DETALLADO DEL HLA El CMH ocupa unas kb del DNA humano. El proyecto genoma muestra que la región rebosa de genes, muchos de ellos de función conocida (figura). La clase I se extiende unas 2000 kb en el extremo telomérico del complejo HLA Contiene unos 20 genes, entre los que se incluyen los de las moléculas clásicas (A, B y C); también hay muchos genes no clásicos, incluyendo HLA-E, HLA-F, HLA-G, HFE, HLA-J y HLA-X, además de una familia de genes de reciente descubrimiento llamada MIC, que incluye desde MICA hasta MICE. Algunos de los genes no clásicos son pseudogenes (no codifican productos proteicos) pero otros, como HLA-G y HFE, codifican productos tipo clase I con funciones muy especializadas. La familia MIC tiene solo un 15-30% de identidad de secuencia con las Clase I clásicas y MICA es muy polimórfica. Los productos de los genes MIC se expresan a niveles bajos en las células epiteliales y se inducen por calor u otros estímulos que influyen en la producción de proteínas de choque térmico. La función de las moléculas clase I no clásicas no se conoce mucho, aunque hay trabajos que sugieren que algunas de estas moléculas, tal como hacen las clásicas, pueden presentar péptidos a los LT. Hay datos que apuntan a una posible función presentadora de péptidos, procedentes de procariotas intracelulares. Hay una molécula no clásica murina capaz de presentar péptidos con formal-metionina en el extremo amino-terminal. Ste tipo de péptido es raro en eucariotas y frecuente en procariotas, por lo que es posible que la tal molécula no clásica se dedique a presentar péptidos de microorganismos intracelulares. Lysteria monocytogene es uno de esos organismos y hay moléculas de clase I murinas que presentan péptidos con las características anteriores procedentes de este organismo.

7 La clase II está en el extremo centromérico del HLA Contiene genes que codifican cadenas alfa y cadenas beta de las moléculas Clase II. La región está dividida en tres subregiones: DP, DQ y DR. Hay múltiples genes de cadena beta en varias regiones; todos los productos beta pueden expresarse junto con los productos de cadena alfa en una célula dada, lo que aumenta el número de moléculas presentadoras de antígenos diferentes sobre la célula GENES HLA Clase II Región DP DQ DR Subregión DPA DPB DQA DQB DRA DRB Nº de genes * * Hay más genes, pero solo son funcionales 3-4 También en esta región se han identificado genes no clásicos, como DM y DO, así como LMP, LMP7, TAP1 y TAP2. DM codifica un producto tipo clase II (αβ) que facilita la carga de péptidos antigénicos en las moléculas II clásicas. DO (también αβ) solo se expresa en el timo y en los LB maduros y actúa como un regulador del procesamiento (parece inhibir a DM). La clase III está entre la Clase I y la Clase II Estos genes codifican para: Componentes del complemento, como C2, C4a, Cab de la vía clásica y el Factor B de la vía alternativa. Esteroide 21-hidrolasas. Hay dos genes (CYP21 y CYP21P) Proteínas de choque térmico. 2 genes (HSP) Citocinas: 2 genes (TNF-α y TNF-β) Algunos d los productos de estos genes juegan un papel en ciertas enfermedades como, por ejemplo, las mutaciones en los genes CYP (que codifican esteroide 21-hidrolasas) parece que están ligados a la hiperplasia adrenal congénita. La presencia de este grupo de genes unidos se conserva en todas las especies que tienen región CMH. EXPRESION CELULAR DE LAS MOLECULAS HLA En general, las moléculas Clase I clásicas se expresan sobre todas las células nucleadas, pero el nivel de expresión difiere entre los distintos tipos celulares. Los niveles más altos los expresan los linfocitos (representan el 1% de las proteínas de membrana, lo que equivale a 4 x10 5 moléculas por célula). El ejemplo contrario son los fibroblastos, hepatocitos y células neurales que expresan niveles muy bajos de estas moléculas. Este bajo nivel de moléculas clase I en las células del hígado contribuye de forma considerable al éxito de los trasplantes de hígado, reduciendo la probabilidad de rechazo

8 por las células Tc del receptor. Unas pocas células (neuronas y células del esperma en ciertos estados de diferenciación) carecen totalmente de moléculas Clase I. Como ya se expuso, cualquier molécula HLA individual puede fijar muchos péptidos diferentes. Como los alelos se expresan de forma codominante, los heterocigóticos expresan en sus células los productos génicos codificados por ambos alelos de cada locus HLA. Se expresan 6 alelos de Clase I (2 A, 2B y 2C procedentes de cada uno de los progenitores) sobre la membrana de las células nucleadas. La expresión de tantos alelos clase I permite a cada célula individual presentar una gran cantidad de péptidos. En las células sanas, normales, las moléculas clase I deben presentar auto-péptidos, procedentes del metabolismo normal de las proteínas. En las células infectadas por virus, los péptidos virales (así como los auto-péptidos) se presentan sobre la membrana. Una simple célula infectada por virus hay que imaginarla con varios tipos de moléculas Clase I sobre su membrana, cada una conteniendo y presentado distintos grupos de péptidos virales. Como la diferencias alélicas están en los surco de fijación, los distintos individuos de una especie deben tener la capacidad de presentar distintos grupos de péptidos procedentes de cualquier virus. Por el contrario, las moléculas Clase II se expresan constitutivamente solo sobre las células presentadoras de antígenos (CPAs) como macrófagos, células dendríticas maduras y linfocitos B; las células epiteliales tímicas y algunos otros tipos celulares pueden, en ciertas condiciones y estimuladas por citocinas, expresar moléculas clase II y funcionar como células presentadoras. En algunos casos, la expresión de clase II depende del estado de diferenciación de las células; p.e., no pueden detectarse moléculas clase II sobre las células pre-b, pero se expresan constitutivamente sobre la membrana de las células B maduras. También monocitos y macrófagos expresan niveles bajos de moléculas clase II hasta que se activan tras interaccionar con un antígeno, tras lo que aumenta significativamente el nivel de expresión. Como cada moléculas cae II clásica está formada por dos cadenas diferentes, codificada en un loci distinto, un individuo heterocigótico expresa no solo las moléculas clase II parentales, sino también cadenas alfa y beta procedentes de distintos cromosomas; no hay ninguna restricción sobre el origen genético de las parejas de cadenas α y β, por lo que pueden expresarse conjuntas. Como el HLA contiene tres genes Clase II (DP, DQ y DR) un individuo heterocigótico expresa seis moléculas parentales de clase II y otras seis que contienen combinaciones de cadenas α y β de cada progenitor. El número de moléculas de clase II expresadas por un individuo se aumenta, además, por la presencia de de múltiples cadenas β y también α. La diversidad que aportan estos mecanismos presumiblemente aumenta el número de péptidos antigénicos distintos que se pueden presentar, lo que es ventajoso para el organismo REGULACION DE LA EXPRESION DEL CMH El estudio de los mecanismos que controlan la expresión del CMH en las distintas células todavía está en la fase inicial. Tanto los genes de clase I como los de clase II están flaqueados por secuencias 5promotoras, que fijan secuencias específicas de los factores de trascripción. La regulación transcripcional está controlada por elementos activadores e inhibidores. La expresión también está regulada por varias citocinas: Los IFNs (α, β y γ) y el TNF-α aumentan la expresión de clase I; el IFN-γ, por ejemplo, parece inducir la formación de un factor de transmisión específico que se une a las secuencias promotoras que flaquean a los genes de Clase I. Como consecuencia de esta

9 unión parece ser la expresión coordinada de los genes que codifican la cadena α de la molécula clase I, el de la β2-microgobulina y los de otras proteínas que intervienen en el procesamiento y presentación de los antígenos. IFN-γ también induce la expresión del factor trascripcional de las molécula Clase II, CIITA ( Class II Transcription Activation ) por lo que, indirectamente, aumenta la expresión de las moléculas clase I sobre una serie de células (CPAs, queratinocitos de la piel, células epiteliales intestinales, células del epitelio vascular, células de la placenta y células beta del páncreas) Otras citocinas influyen en la expresión de las moléculas CMH solo en ciertas células como, por ejemplo, IL-4 activa la expresión de moléculas clase II sobre los linfocitos B en reposo; en cambio, el IFN-γ, corticoides y prostaglandinas regulan negativamente tal expresión. La expresión de moléculas CMH sobre las superficies celulares disminuye por la infección con ciertos virus, como CMV (citomegalovirus), VHB (Virus de la hepatitis B) y adenovirus. En algunos casos la expresión reducida de clase I se debe a la disminución del nivel de los componentes que se necesitan para el transporte de péptidos o moléculas HLA, más que a una disminución de la trascripción. En la infección por CMV, por ejemplo, una proteína viral fija a β2-microglobulina, impidiendo el ensamblaje de las moléculas de clase I y su transporte a la membrana plasmática. En la infección por adenovirus 12 hay una disminución de la transcripción de los genes de transporte TAP1 y TAP2. El bloqueo de la expresión de TAP impide el paso de los péptidos al retículo endoplásmico; el resultado es que la moléculas Clase I no pueden unir al péptido ni la cadena alfa queda ensamblada con β2-microglobulina, con lo que las moléculas clase I no se expresan sobre la membrana. La disminución de la expresión de clase I, sea por el mecanismo que sea, debe ayudar a los virus a evadir la respuesta inmune disminuyendo la probabilidad de que la célula infectada pueda presentar complejos péptido viral-clase I, que la hacen blanco adecuado para los LTc. CMH Y SUSCEPTIBILIDAD A LA ENFERMEDAD Algunos Alelos se presentan con más frecuencia en los individuos que sufre una enfermedad que en la población general. Estas enfermedades asociadas al HLA incluyen procesos autoinmunes, ciertas enfermedades virales, enfermedades por alteraciones del sistema del complemento, algunas enfermedades neurológicas y varias alergias diferentes. La asociación enfermedad-alelo puede cuantificarse determinando la frecuencia con la que aparece el alelo en los enfermos de esa patología y la frecuencia con la que aparece dicho alelo en la población general. Esta comparación permite calcular el riesgo relativo (RR): RR = [ (Ag+/Ag-) en el grupo de enfermos] / [(Ag+/Ag-) en el grupo control] El RR = 1 implica que el alelo se expresa con la misma frecuencia en los pacientes que en la población general, lo que supone que tener el alelo no aumenta el riesgo de padecer la enfermedad. Un valor sustancialmente >1 indica una asociación entre alelo HLA y enfermedad. Por ejemplo, los individuos HLAB-27+ son 90 veces más susceptibles a la espondilitis anquilosante que los que carecen de este alelo; esta enfermedad se trata de un proceso inflamatorio de las articulaciones vertebrales que lleva a la destrucción el cartílago. Otra asociación con RR importante es HLA-DR2- narcolepsia

10 La existencia de una asociación alelo-enfermedad no implica que el alelo sea el causante de la enfermedad. En el caso de espondilitis anquilosante, la proximidad de los genes de TNF con el locus HLA-B hace probable que la expresión de tales citocinas intervenga en la destrucción del cartílago. Cuando la asociación es débil (RR bajo) es probable que sean varios genes los que influyan en la susceptibilidad, uno de los cuales pertenece al CMH. Se ha estudiado en profundidad el origen genético de procesos autoinmunes tales como esclerosis múltiple (asociada a DR2, con RR = 5) y artritis reumatoide (asociada a DR4, con RR = 10). Que estas enfermedades no se heredan por simple segregación Mendeliana de los alelos HLA puede verse en los gemelos: ambos heredan el factor de riesgo, pero no es normal que ambos desarrollen la enfermedad. Todo lo anterior indica que múltiples genes y factores ambientales intervienen en el desarrollo de la enfermedad, especialmente si es autoinmune, donde el papel de los genes HLA es importante, pero no exclusivo. Una dificultad adicional para asociar un gen HLA a una enfermedad es el fenómeno genético del desequilibrio de unión y el hecho de que algunos alelos de clase I estén en desequilibrio de unión con alelos clase II hace que su contribución a la susceptibilidad a la enfermedad parezca mayor de lo que es en realidad. Por ejemplo, si DR4 contribuye al RR de una enfermedad y está asociado con frecuencia a A3 (por desequilibrio de unión) puede asociarse incorrectamente a A3 como con la enfermedad. Cómo interviene el HLA en la susceptibilidad a la enfermedad? Entre las hipótesis que se barajan están: la distinta habilidad de los diferentes alelos para presentar antígenos procesados a las células T. que los alelos codifiquen moléculas que se reconozcan como receptores por virus o toxinas bacterianas. Hay datos que indican que la reducción el polimorfismo CMH en una especie la predispone a las enfermedades infecciosas; guepardos y otros felinos de vida libre, tales como las panteras de Florida, son muy susceptibles a las enfermedades por virus debido a una capacidad reproductora baja que se traduce en una pérdida de diversidad CMH. El aumento de la susceptibilidad de los guepardos a ciertos procesos virales puede ser el resultado de una reducción en el número de distintas moléculas CMH disponible por la especie y la correspondiente limitación en el rango de antígenos procesados con los que pueden interaccionar esas moléculas. Por tanto, el amplio polimorfismo que se observa en varias especies les aporta la ventaja de tener una gran reserva de moléculas presentadoras de antígenos. Aunque un simple individuo de la especie probablemente no sea capaz de desarrollar la respuesta inmune frente a un patógeno dado (por consiguiente es susceptible a la infección), el gran polimorfismo asegura que al menos algunos miembros de esa especie será capaz de responder y será resistente. De esta forma, la diversidad CMH parece proteger a una especie frente a un gran número de enfermedades infecciosas.