MECANISMOS CELULARES Y MOLECULARES DE LA RESPUESTA INMUNE ADQUIRIDA

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1 MECANISMOS CELULARES Y MOLECULARES DE LA RESPUESTA INMUNE ADQUIRIDA Yvonne Rosenstein #, Eric Garcia-Garcia e Ingeborg Becker + # Departamento de Medicina Biomolecular y Bioprocesos, Instituto de Biotecnología, Departamento de Inmunologia, Instituto de Investigaciones Biomedicas y + Departamento de Medicina Experimental, Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México 1

2 TABLA DE CONTENIDO 1. Consideraciones generales 2. La respuesta inmune adquirida se rige por complejas interacciones celulares 2.1 Respuesta inmune humoral 2.2 Respuesta inmune celular Linfocitos CD Linfocitos CD8+ 3. Señales intracelulares generadas a traves del receptor para el antígeno 3.1 Los primeros eventos 3.2 La vía de PLCg 3.3 La vía de Ras y de las MAP cinasas 3.4 Activación de la vía de PI3K 3.5 Distintas vías de señalización regulan la expresión de distintos genes mediante la activación de factores de trascripción 3.6 Papel de las moléculas adaptadoras en las cascadas de señalización 4. Señales de las moléculas co-receptoras 5. Inmunodeficiencias provocadas por defectos en las moléculas de señalización 2

3 1. Consideraciones generales. Las funciones de la respuesta inmune se ejercen a través de dos grandes vertientes: la respuesta inmune innata y la respuesta inmune adquirida. Entre las características que diferencian a la respuesta inmune adquirida de la innata se incluyen: especificidad, diversidad y memoria. Al igual que la respuesta inmune innata, la respuesta adquirida es autolimitada y no es auto-reactiva. La respuesta inmune adquirida, humoral o celular, puede ser dividida en fase de reconocimiento, fase de activación, fase efectora y el retorno a la homeostasis, con permanencia de una memoria inmunológica que permite generar muy rápidamente una intensa respuesta, altamente específica. Entre las células que participan en la respuesta inmune adquirida se encuentran las células presentadoras de antígenos (CPA), como son células dendríticas, macrófagos y linfocitos B y las células responsables del reconocimiento del antígeno: los linfocitos B y los linfocitos T. Estos últimos se dividen según su función en T CD4+ (ayudadores) y T CD8+ (citotóxicos). A su vez, dependiendo de las citocinas que secreten, los linfocitos T CD4+ se subdividen en linfocitos Th-1 y Th-2. Al penetrar en el cuerpo, los antígenos son transportados hacia los órganos linfáticos periféricos más cercanos al puerto de entrada, generalmente los ganglios drenantes en donde son procesados por células presentadoras de antígeno y expuestos en la superficie de estas mismas, bajo la forma de un complejo [MHC-Ag], el cual puede ser reconocido por linfocitos T. Dependiendo de sus características, el antígeno, también puede ser reconocido directamente por linfocitos B. Los receptores para el antígeno de los linfocitos B y T son altamente polimórficos y aunque cada receptor es específico para un solo determinante antigénico, se estima que el conjunto de receptores puede reconocer entre determinantes antigénicos distintos. Esto se logra gracias a la recombinación somática de los segmentos génicos de los receptores de los linfocitos, que ocurre al azar aun antes de haber estado en contacto con algún antígeno y que genera clonas de linfocitos cada una de las cuales expresan receptores con una sola especificidad Cuando un linfocito encuentra a su antígeno, se activa. Esto significa que cuando el receptor para el antígeno de ese linfocito interacciona con el antígeno se genera cierta información que se transfiere hacia el interior de la célula a través de diversas cascadas de señales bioquímicas. Esta serie de eventos le permiten a la célula responder adecuadamente a esa señal, y generar una respuesta, llámese esta producción de citocinas o interleucinas, actividad citotóxica, proliferación etc que en conjunto pueden inducir una respuesta inflamatoria. Normalmente, el proceso inflamatorio lleva a la recuperación del evento que inicialmente lo provocó (trauma, infecciones, intoxicaciones, etc ); sin embargo, si el conjunto de eventos que llevan al desarrollo de la inflamación no están coordinados en tiempo e intensidad, se genera un desequilibrio que puede conducir al establecimiento de un inflamación crónica, la cual desembocara en distintas patologías. Así mismo, el entendimiento profundo de los mecanismos celulares y moleculares que controlan el reconocimiento de diversos tipos de antígenos son esenciales para el desarrollo exitoso de nuevas vacunas. Actualmente, los nuevos métodos de 3

4 intervención terapéutica están diseñados para controlar eventos muy precisos de la activación de distintas células linfoides. Hoy día se busca incidir sobre los puntos de control de ciertas vías de señalización particularmente importantes para el desarrollo de ciertas respuestas. Un logro particularmente importante para el campo de la inmunología es el desarrollo de drogas como el FK506 que bloquean específicamente a la calcineurina, una fosfatasa intracelular involucrada en el reclutamiento de factores de trascripción responsables de la activación de genes que contribuyen al rechazo de trasplantes. En este capitulo revisaremos brevemente los mecanismos celulares que rigen la respuesta inmune adquirida y los mecanismos moleculares subyacentes a la maduración y activación de linfocitos T y B, así como las principales señales bioquímicas que participan en estos fenómenos. Como veremos, la diversidad de vías de señalización que se reclutan a través de los receptores para el antígeno y de diversas moléculas co-receptoras es enorme y la especificidad de la respuesta es en realidad la integración de las señales positivas y negativas generadas a partir de los receptores para el antígeno, y de las moléculas co-receptoras 2. LA RESPUESTA INMUNE ADQUIRIDA SE RIGE POR COMPLEJAS INTERACCIONES CÉLULARES 2.1. RESPUESTA INMUNE HUMORAL La respuesta inmune humoral es mediada por las inmunoglobulinas, cuyas funciones principales son: neutralización, opsonización y activación de complemento. Los anticuerpos participan principalmente en la defensa contra microbios extracelulares. Los linfocitos B son las células productoras de anticuerpos. Estas células se producen en la médula ósea donde maduran para luego migrar hacia los órganos linfoides secundarios o periféricos, donde llevan a cabo las etapas de reconocimiento antigénico y activación. Los procesos de recombinación genética de los genes de las inmunoglobulinas que se llevan a cabo en la médula ósea son responsables de la generación de la diversidad de las inmunoglobulinas en la región responsable del reconocimiento del antígeno. Gracias a estos sofisticados eventos moleculares, se generan anticuerpos con capacidad de reconocer una amplia diversidad de antígenos utilizando un número reducido de genes. Los receptores para el antígeno de los linfocitos B son inmunoglobulinas IgM o IgD unidas a la membrana. Asociadas a cada receptor se encuentran dos cadenas, denominadas Iga e Igb, que constituyen el módulo de señalización propiamente dicho del receptor para el antígeno. Aunadas a estas señales, se combinan aquellas generadas por moléculas co-receptoras tales como CR2 (receptor de complemento, CD21), CD19 y CD81 (Fig.1A). El reconocimiento simultáneo de un antígeno (opsonizado por complemento) por el co-receptor CR2 y por las inmunoglobulinas de superficie de un linfocito B intensifica mucho la magnitud del estímulo. 4

5 Los antígenos reconocidos por los anticuerpos pueden ser tan diversos como polisacáridos, lípidos, péptidos, ácidos nucleicos y pequeñas sustancias químicas. Los anticuerpos pueden reconocer epítopes lineares o bien determinantes conformacionales, resultantes del plegamiento de las cadenas polipeptídicas. El reconocimiento antigénico induce la endocitosis del antígeno, y su procesamiento para ser presentado por el linfocito B mediante moléculas MHC II. Los receptores de linfocitos B que no han tenido contacto con antígenos (células vírgenes), son del isotipo IgM e IgD. Estas células B vírgenes circulan continuamente por los diversos tejidos linfoides hasta encontrar el antígeno específico de su receptor. En el momento en que esto sucede, los linfocitos B dejan de migrar, y como resultado de una secuencia de eventos moleculares se transforman en células plasmáticas productoras de anticuerpos dentro de los ganglios linfáticos o tejidos linfoides asociados a mucosas (amígdalas, apéndice, placas de Peyer etc.). Dependiendo de las características del antígeno, los linfocitos B pueden activarse con o sin ayuda de linfocitos T CD4+ (ayudadores). Aquellas macromoléculas que contienen antígenos polivalentes, es decir que constan de múltiples epítopes idénticos como es el caso de polisacáridos y glicolípidos de las cápsulas de algunas bacterias (Haemophilus influenzae, pneumococo y meningococo), pueden unirse simultáneamente a varios receptores IgM, lo cual lleva al entrecruzamiento de los receptores y a la activación del linfocito B (Fig.2). Sin embargo, cuando las características del antígeno no inducen el entrecruzamiento de varias moléculas de inmunoglobulinas, sino que solo comprometen a un receptor IgM, el linfocito B requiere de la ayuda de linfocitos TCD4+ para su activación. En este caso, los antígenos proteícos unidos a un receptor IgM son endocitados, procesados y expuestos de nueva cuenta en la superficie celular por las moléculas MHC II del linfocito B. Este proceso permite iniciar lo que se conoce como cooperación entre linfocitos T y B, proceso mediante el cual un linfocito T CD4+ cuyo TCR es específico para ese antígeno, reconoce al antígeno y genera una serie de señales intracelulares que ultimadamente van activar al linfocito B (Fig.2E). Esta conversación molecular entre linfocitos T y B depende de la presencia simultánea de linfocitos B y T con receptores que reconocen determinantes antigénicos de un mismo microorganismo en los mismos órganos linfoides. Gracias a la migración constante de ambos grupos de linfocitos por el sistema linfoide, esto es posible. Actualmente se piensa que un linfocito T específico contra un antígeno microbiano determinado es activado previamente, y de manera independiente, por CPAs que capturaron, procesaron y presentaron determinantes antigénicos del microorganismo a ese linfocito T en los ganglios linfáticos. El determinante antigénico del microorganismo reconocido por los receptores de los linfocitos B puede ser totalmente distinto a los que le presente la célula B a los linfocitos T, y sin embargo la ayuda proporcionada por el linfocito T, favorece la producción de anticuerpos dirigidos contra el determinante antigénico inicial. En otras palabras, los anticuerpos que produce el linfocito B activado reconocerán el mismo determinante antigénico que fue reconocido inicialmente por los anticuerpos que constituyen el receptor para el antígeno del linfocito B. 5

6 Las señales intracelulares generadas cuando los receptores para el antígeno reconocen a su antígeno no son suficientes para la activación adecuada del linfocito B y se requiere la participación de moléculas co-receptoras tanto de células B como T. Las moléculas co-receptoras expresadas por el linfocito B incluyen B7-1 (CD80) y B7-2 (CD86) cuyo ligando en células T es CD28. El linfocito T CD4+ a su vez expresa la molécula co-estimuladora CD40L cuyo ligando en la célula B es CD40 (Fig.4). Esta co-estimulación, o segunda señal, es indispensable para la activación mutua, ya que sin ella los linfocitos entran en un estado de anergia. Adicionalmente, la IL-2 secretada por el linfocito T CD4+ induce la activación y proliferación del linfocito B, transformándolo en célula plasmática productora de anticuerpos (Fig.2E). Uno de los eventos que ocurren en el linfocito B estimulado, es la activación del gen que codifica para la enzima TdT (desoxinucleotidil transferasa terminal), responsable de generar mayor polimorfismo en la región variable de los anticuerpos producidos por los linfocitos B. Mediante la inserción de nuevos nucleótidos en los segmentos génicos que codifican para la región variable de las inmunoglobulinas, las células pueden producir anticuerpos con distinta afinidad para el antígeno. La maduración de la afinidad permite generar un polimorfismo adicional al generado durante la recombinación genética de los receptores de linfocitos B, incrementando aun mas (hasta10 9 ) el número de posibles diferentes anticuerpos de muy alta afinidad. Aquellos linfocitos B que expresan receptores de mayor afinidad para el determinante antigénico son seleccionados para seguir su desarrollo hacia células plasmáticas productoras de anticuerpos de mayor afinidad que los receptores originales de membrana de los linfocitos B, mientras que los linfocitos B cuyos receptores tienen menos afinidad por el antígeno, mueren por apoptosis. En general, los anticuerpos que se unen al antígeno durante la fase de reconocimiento antigénico son de menor afinidad y de otro isotipo que los que llevan a cabo la fase efectora de la respuesta humoral. Mediante los cambios de isotipos de los anticuerpos se generan anticuerpos con una misma especificidad antigénica (determinada por su fracción Fab), pero que tienen distintas regiones Fc. El isotipo es determinado por el tipo de citocinas secretadas por los linfocitos T CD4+: IL-4 favorece la producción de IgE, mientras que Il-5 y TGF-b inducen IgA e IFN-g favorece la diferenciación hacia las subclases IgG 1 e IgG 3. Esto es importante, ya que distintos isotipos de anticuerpos llevan a cabo distintas funciones efectoras, a traves de los distintos tipos de receptores para Fc expresados por diferentes células linfoides. Las células plasmáticas pueden salir de los ganglios linfáticos donde sufrieron su estimulación, proliferación y expansión clonal y migar a distintos sitios del sistema inmune (ganglios o médula ósea) y secretar anticuerpos mientras persista el reto antigénico o bien, transformarse en células de memoria, con capacidad de producir anticuerpos de alta afinidad muy rápidamente, en caso de la reaparición del reto antigénico. Mientras que la respuesta primaria tarda de 7 a 10 días para llegar a su máxima expresión, la respuesta inmune secundaria generada por linfocitos B de memoria, tarda entre 3 y 4 días. Los 6

7 anticuerpos circulan por la sangre y dependiendo de su isotipo, se asocian preferentemente a distintos tejidos o células efectoras, siendo que IgA se encuentra asociada a mucosas, mientras que IgE se une a receptores FceRI de alta afinidad en células cebadas y basófilos. El entrecruzamiento de los receptores IgE en estas células lleva a la liberación instantánea de las substancias vasoactivas de sus gránulos. 2.2 RESPUESTA INMUNE CELULAR Los linfocitos T se producen en médula ósea y maduran en el timo en donde son sometidos a dos etapas de selección (positiva y negativa) y solo aquellos que reconocen al MHC propio pero que sin embargo no responden a antígenos propios, sobreviven. Los linfocitos T reconocen antígenos peptídicos unidos a moléculas MHC y, a diferencia de los linfocitos B, no reconocen antígenos solubles. Al igual que los linfocitos B, las células T vírgenes circulan constantemente a través del tejido linfoide hasta encontrarse con el antígeno específico presentado por CPAs. La respuesta de los linfocitos T está directamente influenciada por el tipo de célula que presente originalmente el antígeno. Las células dendríticas se encuentran localizadas estratégicamente para capturar antígenos y transportarlos a los ganglios linfáticos y presentárselos a los linfocitos T se consideran como las mejores activadoras de un linfocito T virgen, mas aun si expresan una cantidad abundante de moléculas MHC cargadas de péptidos, así como niveles elevados de moléculas que son ligandos de las moléculas co-receptoras (Fig.3). Una de las primeras consecuencias del reconocimiento del complejo [MHCpeptido] presentado por las CPAs, es la proliferación clonal de aquel linfocito T virgen que reconoció específicamente el complejo [MHC-peptido] y una diferenciación de su progenie en células efectoras y células de memoria. Las células efectoras pasan a la circulación, y sí localizan de nuevo a su antígeno presentado por CPAs, como por ejemplo macrófagos de tejidos periféricos, se activan de nueva cuenta para llevar a cabo esta vez sus funciones efectoras. El modulo de reconocimiento propiamente dicho del receptor para el antígeno de los linfocitos T (TCR) consta de dos cadenas (a y b). En virtud del alto grado de polimorfismo que presentan, estas moléculas tienen la capacidad de reconocer una inmensa diversidad de péptidos. Como en el caso de los linfocitos B, la transducción de señales está a cargo de un una serie de proteínas invariables asociadas al TCR y cuyo conjunto constituye el complejo CD3 (constituido por las cadenas g,d y e y la cadena z). Así mismo, las señales del complejo TCR-CD3 son moduladas por las de diversas moléculas accesorias (Fig. 1B). Al interaccionar con sus ligandos presentes en la superficie de las CPAs, estas moléculas modulan las funciones efectoras: contribuyen a estabilizar la interacción física entre los linfocitos y las CPAs (adhesión), y participan directamente, positiva o negativamente, en los fenómenos de activación y transmisión de señales hacia el interior de la célula efectora. Entre las moléculas accesorias de los linfocitos T mencionaremos LFA-1, CD2 y CD28 que se unen a sus ligandos complementarios en las CPAs que son ICAM-1, LFA-3 y B7-1 y B7-2 (estos dos últimos son ligandos 7

8 decd28), respectivamente. Otras moléculas accesorias presentadas por linfocitos T son CD4, CD8 (cuyos ligandos son MHC II y MHC I), CD45R, L- selectina y CD44 (une a linfocitos T al endotelio de tejidos inflamados). Una vez activados, los linfocitos T expresan CTLA-4, que tiene mayor afinidad por B7-1 y B7-2 que CD28, y funciona como mecanismo regulador que inhibe la proliferación excesiva del linfocito. Las moléculas accesorias adicionalmente regulan la migración de los linfocitos ((Fig.4) La afinidad del TCR por los complejos péptido-mhc es mucho menor (Kd: ) que la de la mayoría de los anticuerpos. Esta baja afinidad posiblemente es la causa por la cual se requieren las moléculas accesorias para estabilizar la unión de linfocitos T a CPAs. Cuando la interacción entre el linfocito T y la CPA es exitosa, las cadenas del TCR se desplazan de manera coordinada con sus ligandos en las CPAs formando una estructura supramolécular denominada sinapsis inmunológica. La respuesta de los linfocitos T y B varía en función del grado de madurez y diferenciación de los linfocitos mismos. Mientras que el reconocimiento del antígeno por parte de timocitos inmaduros conlleva a la muerte (selección negativa), en linfocitos T maduros, este mismo evento induce señales de proliferación y diferenciación. También es importante señalar que el umbral de activación de los linfocitos T varía en función de su grado de diferenciación: las células efectoras y de memoria tienen un umbral de activación menor que los linfocitos T virgen, y por ello pueden ser activadas por CPAs no profesionales, esto es, linfocitos B y macrófagos. Dicho en otros términos, esto significa que los linfocitos efectores y los de memoria pueden ser estimulados en cualquier tejido periférico en el que se encuentre el antígeno específico de esas células, y no necesariamente en los ganglios linfáticos. A grandes rasgos, dependiendo de si son linfocitos T CD4+ o CD8+, las células secretaran citocinas (CD4+) o tendrán actividad citotóxica (CD8+). Sin embargo, las señales bioquímicas que se generan al reconocer al complejo [MHC-Ag] a través del receptor para el antígeno y que conducen a cada una de estas opciones son esencialmente idénticas Linfocitos CD4+ Los linfocitos CD4+ reconocen principalmente péptidos derivados de proteínas extracelulares presentados por CPAs en asociación con moléculas MHC II. Las CPAs llevan a cabo dos funciones importantes en la activación de linfocitos T CD4+: fagocitan, degradan y convierten antígenos proteicos en péptidos y presentan los complejos MHC-peptido a los linfocitos T CD4+ y por otra parte,al expresar las moléculas co-receptoras B7-1y B7-2 que se unen a su ligando CD28 en el linfocito TCD4+, así como CD40 que a su vez se une a CD40L en el linfocito T, proporcionan señales co-estimulatorias que se suman a las generadas por el receptor para el antígeno, cuando este ultimo reconoce en el peptido presentado por las moléculas MHC a su antígeno especifico. Aunado a la co-estimulación, se requiere la producción de citocinas tanto por las CPAs como por las células T para la activación de linfocitos T CD4+. Esta 8

9 combinación de eventos induce la proliferación, diferenciación y secreción de citocinas del linfocito. La primer citocina producida por linfocitos T al ser activados es la IL-2, que actúa como factor de crecimiento autócrino (para la misma célula), así como un factor parácrino (para células vecinas). Una vez activados, los linfocitos T CD4+ se convierten en células efectoras que ayudan a otras células como macrófagos, a eliminar microbios fagocitados, o a linfocitos B para producir anticuerpos. La ayuda que prestan los linfocitos T CD4+ se realiza a través de las citocinas que producen y por medio de sus moléculas co-receptoras. Las poblaciones de linfocitos T CD4+ mejor definidas son las Th-1 y Th-2, cuya diferencia radica esencialmente en las citocinas que secretan. Mientras que las citocinas producidas por CD4+ Th-1 incluyen IFN-g y TNF-a que activan a los macrófagos en la fase efectora de la respuesta inmune celular, las citocinas producidas CD4+ Th-2 incluyen IL-4, IL-5, TGF-b, e IL-13 que participan en la fase efectora de la respuesta inmune humoral activando a linfocitos B, para transformarlas en células plasmáticas productoras de anticuerpos (Fig.5). Recientemente se ha reconocido la existencia de una subpoblación de linfocitos T CD4+ con función reguladora. Aunque no se dispone aun de un marcador exclusivo de estas células, se sabe que son CD25+ (cadena a del receptor para IL-2). Estas células tienen la capacidad de inhibir la respuesta de linfocitos CD4+ y CD8+ ya sea por contacto célula-célula o mediante la producción de citocinas inhibitorias (IL-10 y TGF-b) Linfocitos CD8+ Los linfocitos T CD8+ reconocen péptidos derivados de proteínas citosólicas presentados por CPAs o por cualquier célula nucleada en asociación con las moléculas MHC I. Una de las funciones efectoras de los linfocitos T CD8+ es inducir la muerte de células infectadas o tumorales que, por expresar antígenos distintos a los propios asociados a las moléculas MHC I, son identificadas como diferentes. La acción citolítica se lleva a cabo mediante la exocitosis de gránulos de perforina y granzimas. Mientras que la perforina se polimeriza para formar poros en la membrana de la célula blanco, las granzimas activan vías apoptóticas endógenas de las células blanco. Adicionalmente, los linfocitos T CD8+ (y algunos linfocitos CD4+ Th-1) expresan el ligando de la molécula Fas (FAS-L), que también puede inducir apoptosis en células que expresan Fas, tal como ocurre en linfocitos activados. Este mecanismo de muerte regula de manera importante la población de linfocitos después de la desaparición del patógeno inductor, restableciendo la homeostasis. Otra función efectora de los linfocitos T CD8+ es la producción de citocinas que incluyen IFN-g,TNF-a y TNF-b o LT (linfotoxina). TNF-a y TNF-b pueden actuar en sinergismo con IFN-g activando macrófagos, especialmente si se unen al receptor TNF-RII. Sin embargo, sí TNF-a y TNF-b se unen al receptor TNFRI, pueden inducir la muerte de la célula blanco por apoptosis. En resúmen, las células CD8+ citotóxicas pueden inducir apoptosis por tres distintos mecanismos: granzimas y perforinas, Fas-L y mediante las citocinas TNF-a y TNF-b unidas al receptor TNFRI en células blanco (Fig.6). Los 9

10 linfocitos T CD4+ Th-1 también pueden inducir apoptosis mediante estas dos últimas vías. La mayor parte de las células T efectoras expresan varias moléculas que pertenecen a la familia de TNF; de estas mencionaremos TNF-a, TNF-b, Fas ligando y CD40 ligando (las dos últimas siempre están unidas a la membrana). Mientras que CD40 L funciona como molécula co-estimuladora y activadora y únicamente se expresa en linfocitos T CD4+, TNF-a, TNF-b y Fas-L también se expresan en linfocitos T CD8+ y participan en su función citotóxica. 3. SEÑALES INTRACÉLULARES GENERADAS A TRAVÉS DEL RECEPTOR PARA EL ANTÍGENO Las señales bioquímicas que genera el receptor para el antígeno constituyen la interfase entre el reconocimiento del antígeno y la generación de una respuesta efectora. Las señales se transducen en una serie de pasos discretos que llevan la información desde la membrana celular hasta el núcleo en donde se controla la activación de la transcripción de ciertos genes así como la entrada al ciclo celular. Las señales que se generan se pueden detectar en cuestión de minutos en el citoplasma y de horas en el núcleo. Al reconocer el antígeno, los receptores para el antígeno se agregan en la superficie celular. A pesar de no tener una actividad enzimática intrínseca, valiéndose de su asociación con un complejo de señalizacion que a su vez interacciona con diversas cinasas, fosfatasas y moléculas adaptadoras, los receptores para el antígeno (TCR, T Cell Receptor o BCR, B Cell Receptor) se encargan de transmitir las señales, para finalmente generar una señal específica. De una manera general, hay un gran paralelismo en los mecanismos de transducción de señal por parte de TCR y del BCR. Las señales generadas a través del receptor para el antígeno estimulan varias vías de señalización de manera casi simultanea: la vía de las MAP cinasas, la vía de PKC y la vía del calcio (Fig.7). A continuación describimos con mayor detalle las vías de señalización del TCR. 3.1: Los primeros eventos Muy rápidamente, en cuestión de 5 a 10 minutos, se observa la oligomerización del receptor así como de varias moléculas coreceptoras (CD4/CD8, CD28, CD45) en la superficie del linfocito, en la región que se encuentra en contacto con la CPA. Después de aproximadamente 30 minutos se forma una estructura ordenada llamada sinapsis inmunológica en la que se distingue una región central en la que se concentran las moléculas del TCR mientras que en la periferia se localiza un anillo constituido por moléculas que regulan la adhesión de los linfocitos con las CPA. Cada conjunto de moléculas trae subyacente su maquinaria de señalización. De manera concomitante con la 10

11 formación de la sinapsis inmunológica, se registra la activación de enzimas que catalizan la fosforilación de residuos de tirosina de diversas cinasas de tirosina. Las cadenas invariantes CD3 g,d y e así como los dímeros de la cadena z del complejo TCR-CD3 y las subunidades Ig-a/b asociadas con el BCR constituyen el modulo de señalización (Fig.6). Cada una de las moléculas del modulo de señalización se caracteriza por tener por lo menos una secuencia específica de 16 aminoácidos llamada ITAM (Immunoreceptor Tyrosine Activation Motif) que consta de dos residuos de tirosina (Y) separados entre si por 9-11 aminoácidos. (YXXXL/I X6-8 YXXXL/I). Las porciones citoplásmicas de la cadena CD3 y de la cadena z contienen un total de diez ITAMS. Cuando el TCR de un linfocito T interacciona con el complejo MHC-peptido presentado en la superficie de una célula presentadora de antígeno, las moléculas coreceptoras CD4 o CD8 se unen simultáneamente a las regiones no polimórficas de las mismas moléculas MHC clase II o clase I. Como resultado de ello, Lck, una tirosin cinasa de la familia Src, que normalmente se encuentra asociado a la cola citoplásmica de CD4 y CD8, se aproxima a los ITAMs del complejo CD3 y de la cadena z, y fosforila sus residuos de tirosina. Estos residuos de tirosina fosforilados sirven a su vez de sitio de unión para la cinasa ZAP-70 (zassociated protein of 70 kda). La fosforilación de ZAP-70 por Lck induce su actividad enzimática, la cual se traduce por la fosforilación de la molécula adaptadora LAT entre otros. LAT es una molécula adaptadora que consta de varios residuos de tirosina los cuales una vez fosforilados son el punto de anclaje de diversas moléculas: la molécula adaptadora Grb2, fosfolipasa C-g1 (PLC-g1) y la subunidad p85 de la fosfatidil inositol 3 cinasa (PI3K). La molécula Grb2 atrae a este creciente complejo macromolécular a Sos, y a SLP-76. Sos es un intercambiador de nucleótidos de guanina (intercambia moléculas de GDP por GTP, necesarias para activar a las llamadas pequeñas GTPasas tales como Ras), y SLP-76 es una molécula adaptadora que se asocia con Vav (otro factor intercambiador de nucleótidos de guanina, que participa en rearreglos del citoesqueleto) y a Cbl, una molécula que se ha relacionado con la regulación negativa de las señales intracelulares. La formación de este complejo multimolecular activa por lo menos cuatro grandes vías de señalización: la vía de PLC-g1 (fosfolipasa-g1), las de Ras-MAPK (mitogen-activated protein kinases) y de Ras-PI3K así como la vía de itk (Figs.7 y 8). 3.2: La vía de PLC-g La activación de PLC-g1 lleva a la hidrólisis de lípidos de la membrana, produciendo inositol trifosfato (IP 3 ) y diacilglicerol (DAG). IP 3 induce flujos de calcio intracélulares mientras que DAG favorece la traslocación del citoplasma a la membrana celular y activación de diversos miembros de la familia de PKC (protein cinasa C), que fosforilan residuos de serina de diversas proteínas intracélulares. La amplitud y la frecuencia de los flujos de calcio que se registran en una célula en respuesta a las señales del receptor para el antígeno, así como la temporalidad y localización celular (citoplasma vs núcleo) de estas señales ejercen un papel critico en determinar cuales factores de trascripción y la eficiencia con la que estos se reclutan. La importancia de los 11

12 flujos de calcio en la regulación de algunas de las respuestas de los linfocitos T se demuestra en el efecto de la ciclosporina y FK506, dos drogas ampliamente usadas en la clínica por su poder inmunosupresor. En el citoplasma, estas drogas se unen a la ciclofilina y a FKBP respectivamente, las cuales forman parte de una amplia familia de moléculas llamadas inmunofilinas. Cuando la ciclosporina y FK506 forman complejos con sus respectivos ligandos, son capaces de unirse con y de inhibir las funciones de la calcineurina, una fosfatasa dependiente de calcio y de calmodulina. En condiciones normales, al desfosforilar al factor de trascripción NF-AT, la calcineurina descubre un sitio de localización nuclear en NF-AT, provocando su translocación al núcleo. La presencia de ciclosporina y FK506 inhibe la actividad de fosfatasa de la calcineurina, y por la tanto la activación de los linfocitos. Por otra parte, la activación de algunos miembros de la familia de PKC que resulta de la generación de DAG, puede participar en la activación de varias vías de señalización, como por ejemplo la vía de las MAPKs, a través del Raf-1 e inducir la activación de otros factores de trascripción tales como NFkB (Fig.8). 3.3: La vía de Ras y de las MAP cinasas Otro evento de gran importancia que resulta del reconocimiento del antígeno por parte del receptor para el antígeno es la activación de Ras. Ras es una proteína que se encuentra normalmente localizada en la cara interna de la membrana celular y que une moléculas de guanosina 5-trifosfato (GTP)cuando es activada o GDP cuando se encuentra en estado inactivo. Como sucede en el caso de otras moléculas que unen GTP, el estado de activación de Ras refleja en realidad el balance entre el conjunto de moléculas de Ras que se encuentran asociadas a GDP y el de las asociadas a GTP. Este delicado equilibrio está controlado por los factores intercambiadores de nucleótidos de guanina (Guanine Exchange Factors, GEF) que al inducir el intercambio de GDP por GTP inclinan la balanza hacia la activación de las proteínas G. Ras- GTP es un activador alostérico de las MAPKs. La familia de las MAPKs esta constituida por númerosos miembros, que se activan en cascada. Cada cascada consta de por lo menos tres enzimas que son sustrato las unas de las otras. Entre las moléculas que son reclutadas en respuesta a la activación de Ras, se encuentra Raf-1. Al unirse Raf-1 con Ras-GTP (lo cual favorece su localización membranal), esta cinasa se activa y fosforila residuos de serina/treonina de sus sustratos. La activación de Raf-1, mediada a través de PKC, conduce a la activación de la cascada de las MAPKs, entre las cuales mencionaremos a ERK1/2. A su vez, en el núcleo, ERK fosforila a una proteína llamada Elk, la cual estimula la transcripción de Fos, uno de los componentes del factor de transcripción AP-1 (Fig.7). De manera paralela a la activación de Ras, las señales del receptor para el antígeno reclutan a otras proteínas de unión de nucleótidos de guanina (también llamadas pequeñas GTPasas), tales como la proteína Vav. Al intercambiar el GDP de Rac por GTP, Vav activa a Rac, induciendo un cambio conformacional de Rac y activa una cascada de MAPKs paralela a la de Ras. En este caso, el blanco principal es la cinasa JNK (Jun Kinase), que es activada por señales de stress tales como luz ultravioleta, stress osmótico, y 12

13 citocinas proinflamatorias como TNF e IL-1. Cuando JNK se encuentra en su forma activa, es capaz de fosforilar a Jun, el otro componente del factor de transcripción AP-1. Por otra parte, Rac-GTP participa activamente en promover los rearreglos del citoesqueleto que llevan a la formación de la sinapsis inmunologica) En resumen podemos decir que los productos de esta cascada de señalización participan en númerosos eventos célulares como proliferación celular y diferenciación, como un resultado de cambios en la trascripción de diversos genes (por ejemplo, a través de diversos factores de trascripción tales como NFkB, Elk-1, c-fos, c-jun), rearreglos del citoesqueleto, regulación de la expresión de receptores de membrana, síntesis de quimiocinas y citocinas, etc. 3.4: Activación de la vía de PI3K La activación de Ras también conduce a la activación de la vía de PI 3 K. Esta vía de señalización produce esencialmente PI(3,4,5)P 3 a partir de PI(4,5)P 2. Este lípido que normalmente se encuentra en la membrana celular tiene la capacidad de unirse con los dominios de homologia a plekstrina (PH domains) de varias proteínas, y por ende de atraer a esas proteínas a la membrana, en donde generalmente llevan a cabo sus funciones efectoras. Entre las proteínas de mayor importancia que se han implicado en esta vía se encuentran las cinasas de tirosina de la familia de Itk (Itk, Btk, Tec), quienes además requieren de las cinasas de la familia src (Fyn para Itk y Lyn para Btk) para ser activadas. La ausencia de estas cinasas resulta en graves defectos en el desarrollo de los linfocitos así como en la activación de las células mediada por el receptor para el antígeno. Otra cinasa que depende de los productos de PI3K para ser activada y reclutada a la membrana es AKT (también conocida como PKB); el resultado de esta activación es un aumento en los niveles nucleares del factor de trascripción NF-AT (nuclear factor of activation of T cells) (Fig.8). 3.5 Distintas vías de señalización participan en la regulación de la expresión de distintos genes mediante la activación de factores de trascripción. Hasta ahora hemos descrito cuatro grandes cascadas de señalización en las que las enzimas activadas por las señales generadas a través del receptor para el antígeno, en conjunto con moléculas adaptadoras y de andamiaje generan una respuesta celular específica. Para ello, en la mayoría de las ocasiones, estas señales culminan en el reclutamiento de diversos factores de trascripción que regulan la expresión génica de la célula en un momento dado, ante una situación dada. Gran parte de la información de la que disponemos acerca de los mecanismos que regulan la expresión de genes en linfocitos T se basa en el análisis de los genes de citocinas. Los principales factores de trascripción que se activan en respuesta a las señales específicas del receptor para el antígeno son NF-AT, AP-1 y NFkB. La presencia del factor de trascripción NF-AT es necesaria para la expresión de varios genes de citocinas entre las cuales mencionaremos a IL-2, IL-4, TNF. 13

14 En linfocitos en reposo, NF-AT se localiza en el citoplasma de la célula, y esta fosforilado en residuos de serina. Cuando la calmodulina, que es una fosfatasa dependiente de Ca+-calmodulina, desfosforila a NF-AT, se descubre un sitio de localización nuclear, lo cual permite que NF-AT se dirija al núcleo, en donde se une con secuencias específicas de la región promotora de los genes de IL-2 e IL-4 por ejemplo. Generalmente en la región reguladora de los genes hay secuencias concenso específicas para mas de un factor de trascripción, lo que sugiere que la inducción de la expresión de un gen es un proceso muy regulado. Como mencionamos anteriormente, los mecanismos de activación de NF-AT se descubrieron mediante el uso de las drogas inmunosupresoras Cyclosporina y FK506. AP-1 es un factor de trascripción que se encuentra en muchos tipos de células. En realidad, este termino engloba una familia de moléculas de unión a DNA que funcionan como dimeros constituidos por proteínas que se unen entre si por una estructura llamada cierre de leucina. Los miembros mejor caracterizados de esta familia de proteínas son Fos y Jun. Mientras que la localización nuclear de NF-AT se lleva a cabo a partir de las reservas citoplásmicas de esta molécula, la activación de AP-1 requiere de la síntesis de novo de Fos y de la activación de Jun en el núcleo. La transcripción de Fos depende de la vía de ERK y de PKC, y la activación de Jun depende de JNK, de tal modo que la formación del dimero AP-1 constituye un punto de convergencia de varias vías de señalización activadas a través del TCR. El factor de trascripción AP-1 ejerce su función reguladora sobre múltiples genes. NFkB es otro factor de trascripción esencial para la producción de citocinas, en respuesta a las señales del TCR. Este factor de trascripción esta constituido por homo- o heterodimeros de las subunidades p50 y p65. En células en reposo, las moléculas NFkB se encuentran en el citoplasma, asociadas a un inhibidor, conocido como IkB. Cuando las proteínas IkB son fosforiladas en residuos de serina son marcadas con ubiquitina, para luego ser degradadas. La fosforilación esta a cargo de una cinasa específica llamada la cinasa de IkB, la cual es activada en parte a través de PKC. Este proceso libera a las moléculas NFkB, que se translocan al núcleo y se unen a secuencias específicas en las regiones reguladoras de varios genes, entre los cuales los genes de citocinas y de receptores para citocinas son particularmente importantes en el marco de las respuestas mediadas a través de las señales del TCR. 3.6: Papel de las moléculas adaptadoras en las cascadas de señalización. Hasta ahora hemos descrito a grandes rasgos las vías de señalización que llevan a la activación de los linfocitos. Hemos hecho hincapié en una serie de cascadas de señalización en donde los actores principales son moléculas con actividad catalítica. Sin embargo, no podríamos abordar plenamente este tema sin hablar de una categoría adicional de moléculas: las moléculas adaptadoras. Las moléculas adaptadoras, no tienen capacidad enzimática intrínseca. Como la mayor parte de las moléculas que participan en la transducción de señales, 14

15 las proteínas adaptadoras están constituidas por dominios modulares que unen y/o reclutan a otras proteínas de señalización, de ahí que también se les denomine proteínas de andamiaje. Entre los modulos de señalización mencionaremos los dominios SH2 (Src Homology domain 2) y PTB (Phospho- Tyrosine binding domain) que reconocen secuencias cortas de aminoácidos que contienen fosfotirosinas, los dominios SH3 y WW que interactuan respectivamente con secuencias ricas en prolina y con dominios PH (dominios de homologia a plekstrina) que se asocian con fosfoinositidos. Algunas moléculas como LAT (Linker for Activation of T cells) y WASP (Wiskot- Aldrich Syndrome Protein) al reclutar numerosas moléculas, muchas de ellas con actividad enzimática, promueven la formación de grandes complejos moleculares en una región de la célula en donde se percibieron, a traves de los receptores para el antígeno, señales de activación, participan en la regulación positiva de las señales. LAT es indispensable para el reclutamiento de la vía de PLCg-1, la generación de flujos de Ca 2+ y la activación de la MAP cinasa ERK. WASP participa de manera importante en la regulación del citoesqueleto de actina en respuesta a las señales del TCR. En cambio, otras moléculas tales como Cbl-b y c-cbl participan en la regulación negativa de las señales. Las moléculas de la familia Cbl son moléculas adaptadoras constituidas por una gran variedad de dominios funcionales a traves de los cuales también reclutan a numerosas moléculas señalizadoras, para dirigirlas hacia la vía de degradación del proteosoma, debido a su función de ligasa de ubiquitina. Es interesante notar que ambos tipos de moléculas son reclutados por las mismas señales. A traves de sus funciones, estas moléculas regulan posita y negativamente los umbrales de activación de las células linfoides. No es de extrañarse entonces que los defectos en la función de estas moléculas se traduzca a nivel funcional por profundas alteraciones en el funcionamiento del sistema inmune. Las deficiencias en moléculas tales como Cbl-b y c-cbl o la cadena CD3-z se han relacionado con el desarrollo de enfermedades autoinmunes en modelos murinos en los que estas moléculas se han mutado o en algunos individuos afectados por enfermedades autoinmunes tales como Lupus Eritematoso Sistémico o Sjögren primario. 4. SEÑALES DE LAS MOLÉCULAS CO-RECEPTORAS El reconocimiento especifico del antígeno a través del TCR en ausencia de un estimulo adicional no lleva a la activación total de los linfocitos T sino mas bien a un estado de anergia o inclusive, a la muerte por apoptosis. Las células anérgicas son incapaces de producir IL-2 o de proliferar cuando son estimuladas nuevamente por el mismo antígeno. El concepto de molécula coreceptora, co-estimuladora o accesoria se basa en el hecho que estas moléculas, que son moléculas no polimorfitas que se expresan en la superficie de los linfocitos, reconocen a sus ligandos en la superficie de la misma célula en la que el receptor para el antígeno reconoce a su antígeno. 15

16 Además de modular la fuerza de la adhesión entre los linfocitos y sus APCs, estas moléculas generan señales intracelulares que regulan de una manera positiva o negativa las del receptor para el antígeno, y en función del balance final de las señales intracelulares, determinan la respuesta final del linfocito T o B (Fig.4). A pesar de que el número de moléculas caracterizadas como moléculas co-receptoras o accesorias es muy grande y crece cada día, solo se conocen las funciones precisas de algunas de ellas. En el caso de los linfocitos T, CD4 y CD8 son co-receptores que participan en la activación dependiente del reconocimiento del complejo [MHC-Ag], ya que cada una de estas moléculas se une a la región no-polimórfica de la misma molécula MHC que es reconocida por el receptor para el antígeno del linfocito T, fortaleciendo la interacción entre el linfocito y CPA, así como proporcionando señales tempranas del complejo TCR-CD3, acercando a la cinasa Lck, lo cual permite la fosforilación en tirosinas de los ITAMS presentes en el complejo CD3 y en la cadena z. CD28 es una molécula co-estimuladora que, al interaccionar con sus ligandos B7.1 y B7.2 (CD80 y CD86 respectivamente) en la CPA, proporciona algunas de las segundas señales necesarias para la activación completa de un linfocito T como son la inducción de señales anti-apoptoticas y de factores de crecimiento, promoviendo la proliferación y la diferenciación. Algunas de las señales intracelulares de CD28 pueden ser las mismas que las del TCR, y otras, diferentes a las del TCR, pero todas se combinan de manera positiva con las del TCR. Se considera que al reclutar diversas enzimas y moléculas adaptadoras que participan en las señales del TCR a las balsas de lípidos que se encuentran en la vecindad inmediata del sitio de interacción entre linfocitos T y la CPA, las señales de CD28 contribuyen a aumentar la concentración local de estos reactantes y bajan el umbral de respuesta del TCR. Recientemente se han descrito otra molécula que pertenece a la misma familia que CD28: ICOS. A diferencia de CD28 que se expresa únicamente en linfocitos T y de manera constitutiva, la expresión de ICOS es inducible. Al interactuar con su contra-receptor en la CPA, ICOS genera señales intracelulares que se suman a las de CD28 y otras moléculas co-receptoras para activar plenamente a los linfocitos T. Así como se han identificado moléculas co-receptoras que modulan de manera positiva las señales del TCR, se han descrito moléculas cuyas funciones son inhibitorias. CTLA-4 es una molécula con estas características. CTLA-4 se expresa en linfocitos T activados, y su expresión depende de las señales de CD28 (se dice entonces que su expresión es inducible); tiene un 30% de homología con CD28 e interacciona con los mismo ligandos que CD28 (B7.1 y B7.2), solo que con mucha mayor afinidad que CD28. Las señales generadas en respuesta a las interacciones CTLA-4/B7 contrarrestan las de CD28 y como resultado de ello se observa una menor producción de IL-2 por las células, una disminución en los niveles de expresión del receptor para IL-2, y un arresto de los linfocitos T en la fase G1 del ciclo celular. Otro miembro de la familia de moléculas CD28/CTLA-4 es la molécula PD-1. A diferencia de CTLA-4, PD-1 tiene una expresión mas amplia, ya que su expresión se puede inducir en células B y en células mieloides. No se conocen aun todos los detalles 16

17 moleculares de la vía de señalización de estas moléculas, sin embargo mencionaremos el hecho que en sus colas citoplásmicas presentan variaciones de estructuras muy parecidas a los ITAMS, llamadas ITIMS (Immuno Tyrosine Inhibitory Motifs), y que en vez de tener un papel positivo en la señalización, tienen un papel inhibitorio. El resultado final de estos eventos, y de otros que no mencionamos, es que el umbral de activación de los linfocitos T y B aumenta (Fig.9). Como en el caso de los linfocitos T, la activación de los linfocitos B requiere de la participación de moléculas adicionales que proporcionan la segunda señal. Una de ellas es CR2, el receptor tipo 2 para el fragmento C3d del complemento. CR2 consta en realidad de tres cadenas: CR2, CD19, CD81 y frecuentemente se le llama el coreceptor de linfocitos B ya que CR2 une antígenos microbianos u otros antígenos a través de C3d, al mismo tiempo que la inmunoglobulina de membrana interacciona directamente con el antígeno. En cuanto esto sucede, la molécula CD19 se acerca a este complejo y es fosforilada en residuos de tirosina por cinasas de tirosinas asociadas a este complejo multimolécular. 5. Inmunodeficiencias provocadas por defectos en las moléculas de señalización La integridad del sistema inmune es esencial para la defensa del organismo en contra de agentes infecciosos y sus productos. Defectos en una o mas de las partes del sistema inmune son la causa de padecimientos graves. Estas enfermedades, conocidas en conjunto como inmunodeficiencias, pueden ser congénitas o adquiridas. Las inmunodeficiencias congénitas se caracterizan por una mayor susceptibilidad a agentes infecciosos. Esto se manifiesta generalmente desde temprana edad, aunque en algunas ocasiones los síntomas pueden aparecer mas tarde. Las anomalías en el desarrollo y función de los linfocitos B se traducen por una producción de anticuerpos deficiente y por una mayor susceptibilidad a la infección por agentes patógenos. La maduración anormal y la activación defectuosa de los linfocitos T resulta en una inmunidad celular deficiente así como en una mayor susceptibilidad a las infecciones por microorganismos intracélulares. Por otra parte, anomalías a nivel de los linfocitos T ayudadores pueden resultar en el mismo defecto a nivel de los linfocitos B, aunque la causa real de esta deficiencia se encontraría mas bien a nivel de la capacidad de las interacciones T-B. En la tabla 1ª y 1b mencionamos algunas inmunodeficiencias primarias que son consecuencia directa de defectos en moléculas involucradas en la transducción de señales intracélulares. Estos defectos pueden visualizarse a nivel de la maduración de los linfocitos o bien en la respuesta de los linfocitos al estimulo antigénico 17

18 BIBLIOGRAFIA 1) Bradley LM: Migration and T-lymphocyte effector function. Current Opinion in Immunology 15: , ) Bromsley SK, Burak WR, Jonson KG, Somersalo K, Sims TN, Davis MM, Shaw AAS, Allen PM, Dustin ML: The immunological synapse. Annual Reviews of Immunology 19: , ) Germain RN, Stefanova I: The dynamics of T cell receptor signaling: complex orchestration and the key role of tempo and cooperation. Annual Reviews of Immunology 19: , ) Grogan JA, Locksley RM: T helper cell differentiation: on again, off again. Current Opinion in Immunology 14: , ) Hsueh RC and Scheuermann RH: Tyrosine kinase activity in the decisión between growth, diferentiation and death responses from the B cell antigen receptor. Advances in Immunology 75: , ) Jamson SC: Maintaining the norm: T-cell homeostasis. Nature Reviews Immunology 2: , ) Kurosaki T: Regulation of B cells signal transduction by adapter proteins. Nature Reviews Immunology 2: , ) Paul W (Editor): Fundamental Immunology, Lippincott Williams & Wilkins, 1700 p, ) Samelson LE: Signal transduction mediated by the T cell antigen receptor: the role of adapter proteins. Annual Reviews of Immunology 20: , ) Szabo SJ, Sullivan BM, Peng SL, Glimcher LH: Molecular mechanisms regulating TH1 immune responses. Annual Reviews of Immunology 21: , ) Trapani JA, Smyth MJ: Functional significance of the perforin/granzyme cell death pathway. Nature Reviews Immunology 2: , ) Veillette A, Latour S, Davidson D: Negative regulation of immunoreceptor signaling. Annual Review of Immunolgy 20: , ) Woodland DL, Dutton RW: Heterogeneity of CD4+ and CD8+ T cells. Current Opinion in Immunology 15: , 2003 LISTA DE PIES DE FIGURA 1.- Receptores para el antígeno de linfocitos B y linfocitos T 2.- Activación del Linfocito B 3.- Activación del Linfocito T 4.- Algunas moléculas co-receptoras de linfocitos T y B 5.- Mecanismos activadores de linfocitos T CD4+ Th1 y Th2 6.- Mecanismos citotóxicos de linfocitos CD Inicio de las cascadas de señalización asociadas a TCR y BCR 8.- Cascadas de señalización que se activan a través del receptor para el antígeno. 9.- Moléculas co-receptoras que regulan negativamente las señales 18

19 TEXTO DE LEYENDAS. 1. La unión del antígeno a los receptores en linfocitos B (A) e linfocitos T (B) induce una cascada de señalización que lleva a la activación celular. Esta cascada se inicia con la fosforilación de residuos de tirosina presentes en los ITAMS subunidades Ig a/b asociadas al BCR en linfocitos B (A) y en las cadenas del complejo TCR-CD3 en linfocitos T (B). 2. La respuesta inmune humoral se inicia cuando el linfocito B endocita al antígeno reconocido por sus receptores, las inmunoglobulinas IgM o IgD de membrana (A-D), después de lo cual el linfocito B degrada el antígeno y lo presenta al linfocito T CD4+, en asociación con moléculas MHC II. A su vez, a traves de las señales de su receptor para el antígeno y de las moléculas coreceptoras así como mediante la expresión de citocinas tales como la IL-2, el linfocito T CD4+ ayuda al linfocito B, para que este se pueda activar, diferenciar y proliferar (E). 3. La CPA fagocita el antígeno (A), generando el fagosoma, el cual se fusiona con el lisosoma (B). En el fagolisosoma ocurre la digestión y degradación del antígeno (C). La CPA presenta los péptidos en asociación con moléculas MHCI o MHCII a linfocitos T CD4+ o TCD8+, respectivamente (D). Para la activación del linfocito T se requiere que tanto las CPAs como los linfocitos expresen moléculas co-estimuladoras. La secreción de IL-2 induce la proliferación de los linfocitos 4. Moléculas co-receptoras de linfocitos T y B 5. Los linfocitos T CD4+ se dividen en dos subpoblaciones: Th1 y Th2, dependiendo del patrón de citocinas que secretan. El panel A muestra el mecanismo efector de una célula Th1 que secreta INF-g y TNF-a cuando reconoce a su antígeno presentado por las moléculas MHC II de macrófagos. Las citocinas a su vez activan al macrófago. El panel B muestra el mecanismo efector de un linfocito CD4+ Th2 que sintetiza IL-4, IL-5, TGF-b, IL-10 e IL-13 cuando reconoce a su antígeno presentado por las moléculas MHC II de los macrófagos. Las citocinas Th2 activan a los linfocitos B, transformándolos en células plasmáticas productoras de anticuerpos y adicionalmente ejercen un efecto inhibitorio sobre el macrófago. 6. Los linfocitos T CD8+ son células citotóxicas que reconocen a su antígeno cuando este es presentado en asociación con moléculas MHC I. Poseen tres mecanismos distintos para ejercer su citotoxicidad: por medio de granzimas y perforinas, por Fas-L y Fas y por TNF-a y TNF-b, que se unen al receptor TNFRI en las células blanco. 7. Las señales del TCR y del BCR, junto con las de sus respectivas moléculas accesorias generan señales tempranas a partir de las cuales las tirosin cinasas de la familia de Src (Lck en el caso de los linfocitos T y Lyn en el caso de los linfocitos B) fosforilan los residuos de tirosina de los ITAMs, generando sitios de unión para las tirosin cinasas de la familia ZAP-70/SYK. Estos primeros 19

20 eventos permiten luego reclutar tres grandes vías de señalización, que ultimadamente regulan el destino de los linfocitos: 1) la vía de PLCg, que a traves de sus productos regula los flujos de Ca 2+ intracelular y la activación de los distintos miembros de la familia de PKC; 2) la vía de los fosfoinosítidos cuyos productos regulan la vía de PLCg así como otras enzimas intracelulares que regulan la activación de factores de trascripción tales como NF-AT; 3) la vía de las MAP cinasas que a traves de sus múltiples enzimas participa en eventos tales como reclutamiento de factores de trascripción, rearreglos del citoesqueleto etc 8. Con la interacción del receptor para el antígeno con su antígeno presentado por las APCs, y la de las moléculas co-receptoras con sus respectivos ligandos en las APCs se generan complejos agregados multimoleculares que contribuyen a acercar a los distintos elementos que participan en la señalización. La fosforilación de las tirosinas de los ITAMs permite activar a cinasas ZAP-70/SYK, lo que conduce a la fosforilación de la proteína adaptadora LAT. PLCg se asocia con una de las 9 tirosinas fosforiladas de LAT a traves de un dominio SH2 e hidroliza el PiP 2 de la membrana, generando IP 3 que estimula los flujos de Ca2+ intracelular y diacilglicerol (DAG) que activa a PKC. La regulación de los niveles de Ca 2+ y PKC inciden a su vez sobre varios factores de trascripción como NF-AT y NFkB. PI3K se asocia igualmente con una de las tirosinas fosforiladas de LAT, y genera una serie de señales que se combinan con las de la vía de PLCg, inciden sobre los rearreglos de citoesqueleto o bien genera señales de sobrevida a traves de la cinasa AKT. Por otra parte la interacción del complejo SLP-76/Grb2/Sos con LAT regula los rearreglos de citoesqueleto así como lleva a activación de la vía de las MAP cinasas, a la cual también se puede llegar a traves de PKC. Como se puede observar, son múltiples las vías de señalización a traves de las cuales se puede incidir sobre un fenómenos celular. Sin embargo, a pesar de la redundancia aparente, por lo general, todas estas vías funcionan de manera coordinada y en conjunto regulan la función celular. 9. Algunas moléculas co-receptoras tienen en su región citoplásmica una secuencia de seis aminoácidos (IXYXXL)conocida como ITIM (Immunoreceptor tyrosine based inhibition motif). Cuando estas moléculas interaccionan con sus contra-receptores, la tyrosina de los ITIMs se fosforila y constituye sitios de unión para proteínas intracelulares que participan en la regulación negativa de las señales de activación, como algunas fosfatasas. 20