El complejo mayor de histocompatibilidad. Dr. Norberto W. Zwirner

Transcripción

1 El complejo mayor de histocompatibilidad Dr. Norberto W. Zwirner

2 Descubrimiento como genes que determinan la histocompatibilidad Moléculas clásicas Restricción (Dogherty & Zinkernagel) Polimorfismo Poligenismo Codominancia Alorreconocimiento: rechazo de transplantes Moléculas no-clásicas: ligandos de receptores de células NK; funciones adicionales especializadas

3 Genes que determinan la histocompatibilidad Alogeneico Singeneico Injerto de piel Pocas semanas Rechazo No rechazo

4 Expresión de las moléculas del CMH

5 Estructura de las proteínas Bolsillo de unión de péptido CMH clase I CMH clase II a2 a1 péptido b1 a1 a3 b2-microglobulina b2 a2

6 Estructura de las moléculas de clase I Bolsillo de unión de péptido

7 Estructura de las moléculas de clase I Bolsillo de unión de péptido y polimorfismo

8 Estructura de las moléculas de clase I Bolsillo de unión de péptido

9 Motivos de unión de péptidos de las moléculas de clase I del CMH P4 P5 solvente P1 H 2 N molécula del CMH P2 P3 P6 P7 P8 P9 COOH

10 Estructura de las moléculas de clase II Bolsillo de unión de péptido

11 Estructura de las moléculas de clase II Bolsillo de unión de péptido y polimorfismo

12 Estructura de las moléculas de clase II Bolsillo de unión de péptido

13 Motivos de unión de péptidos de las moléculas de clase II del CMH

14

15 LMP2 TAP2 LMP7 TAP1 LMP2 TAP1 LMP7 TAP2 C4 C2 TNF MICA MICB Organización de los genes Sistema HLA DOA DP DM Clase II Clase III Clase I DOB DQ DR B A A B B A B B A B C E A G F centrómero telómero Complejo H-2 Clase I M K Oa b a Clase II Clase III Clase I I-A I-E Ob b a b b2 a D L centrómero telómero

16 C4 C2 TNF MICA MICB el locus HLA-DR Sistema HLA DOA DP DM Clase II Clase III Clase I DOB DQ DR B A A B B A B B A B C E A G F centrómero telómero

17 Polimorfismo: generación

18 Estructura de los genes de clase I y de clase II Clase I E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 L a1 a2 a3 TM CYT CYT Clase II. Cadena b E1 E2 E3 E4 E5 L a1 a2 TM CYT Clase II. Cadena a E1 E2 E3 E4 L a1 a2 TM CYT

19 Rol del IFN-g en procesos inflamatorios/infecciosos CMH clase I, CMH clase II

20 Nomenclatura de las moléculas del CMH Clase I HLA-B*3501 Clase II HLA-DRB1*0401 Especificidad serológica Subtipo

21 Febrero de

22 Clase II: las cadenas a de origen materno, además de asociarse con las cadenas b de origen materno, lo hacen también con las cadenas b de origen paterno, y vicerersa Trans-asociación: 12 moléculas de clase II diferentes

23 Polimorfismo + Codominancia La mayoría de los individuos son heterocigotas. Exhiben en la superficie celular seis productos de clase I diferentes: dos moléculas HLA-A, dos HLA-B y dos HLA-C. Combinatoria de alelos de clase I: 10,6 x 10 9 combinaciones de proteínas HLA-A,-B,-C. Combinatoria de alelos de clase II: moléculas HLA-DR diferentes, moléculas HLA-DQ diferentes y 7638 moléculas HLA-DP diferentes. Combinatoria de estos alelos: 303 x 10 9 de combinaciones de moléculas de clase II diferentes. Número de combinaciones de proteínas diferentes en todo el CMH supera la cifra de >3.200 x

24 Ventaja heterocigota individuos heterocigotas presenten un universo mayor de péptidos si se los compara con individuos homocigotas Frecuencia del alelo HLA-Bw53 en diferentes poblaciones. Países donde la malaria es endémica Países donde la malaria no es endémica Malaria Gambia Nigeria Zambia Zimbawe Sudáfrica Caucásicos y orientales Amerindios severa leve sanos 15% 24% 25% 40% 21% 16% 2% 0-1% 0%

25 Cómo llegan los péptidos al bolsillo de las moléculas de clase I y de clase II del CMH?

26 Origen de los péptidos presentados por las moléculas del CMH

27 Origen de los péptidos presentados por las moléculas de clase II del CMH

28 Origen de los péptidos presentados por las moléculas de clase II del CMH

29 Origen de los péptidos presentados por las moléculas de clase I del CMH

30 Origen de los péptidos presentados por las moléculas de clase I del CMH

31 Docking entre TCR y la molécula del CMH a a1 b a2

32 Dominio a3 Célula presentadora de antígeno Célula presentadora de antígeno Dominio b2

33 Moléculas de clase I: Origen de los péptidos (a) péptidos derivados de la degradación de proteínas endógenas de las células; (b) péptidos derivados de proteínas extrañas (células infectadas con patógenos intracelulares tales como virus); y (c) péptidos señal o líderes, característicos de toda proteína cuyo destino sea la secreción o la expresión en membrana celular. Moléculas de clase II: (a) péptidos derivados de la degradación de proteínas celulares que normalmente se expresan en membrana o superficie celular o son secretadas; (b) péptidos derivados de proteínas extrañas o ajenas a la célula provenientes de microorganismos que infectan la célula alojándose en compartimientos endosomales o microorganismos directamente fagocitados por la célula; y (c) un péptido derivado de la cadena invariante denominado CLIP.

34 Moléculas del CMH como muestreo Linfocito T CD8 Linfocito T CD4 CPA profesional: CD Catálogo de contenido Intracelular: CMH de clase I Catálogo de material Extracelular: CMH de clase II

35 El concepto de la restricción de la respuesta T

36 Activación de linfocitos T por reconocimiento de péptido extraño Coestimulación

37 CMH: funciones Las moléculas de clase I del CMH tienen 2 funciones primordiales: 1- presentar péptidos de origen endógeno a linfocitos T CD8, y 2- actuar como ligandos de receptores de células NK. Las moléculas de clase II es la de presentar péptidos de origen exógeno o de proteínas de membrana a linfocitos T CD4.

38 Poligenismo mecanismo de reaseguro de que al menos algún péptido derivado de cualquier patógeno será eficientemente presentado por una molécula del CMH de ese individuo

39 Polimorfismo La activa evolución de los genes del CMH sería una garantía para la especie, contra la aparición del microorganismo perfecto, que luego de mutar sus epitopes evite la asociación de los mismos a las moléculas de clase I y de clase II del CMH. el polimorfismo asegura a nivel poblacional, la subsistencia de la especie en su lucha contra los microorganismos ambientales

40 Codominancia Aumenta las chances de presentar diferentes péptidos derivados de múltiples microorganismos

41 Cultivo mixto linfocitario (CML) Medida de proliferación T por incorporación de 3 H- timidina Medida de citotoxicidad por liberación de 51 Cr de células marcadas

42 Asociación con enfermedades: Riesgo relativo RR indica cuántas veces más riesgo de padecer la enfermedad poseen los portadores del alelo respecto de los que no lo portan en un determinado grupo étnico Frecuencia del alelo HLA Presente ausente Pacientes a b enfermos Población sana c d enfermedad celíaca y HLA-DQ2 la espondilitis anquilosante y HLA-B27 la narcolepsia y HLA-DR2 RR = a/c b/d a) frecuencia de pacientes con el alelo cuya asociación se estudia b) frecuencia de pacientes sin el alelo cuya asociación se estudia c) frecuencia de controles sanos con el alelo cuya asociación se estudia d) frecuencia de controles sanos sin el alelo cuya asociación se estudia

43 Métodos de tipificación de alelos del CMH Métodos serológicos Sangre Ficoll PBMCs placas de Terasaki con Ac Unión de Ac agregado de C observación al A células lisis microscopio

44 Métodos de tipificación de alelos del CMH Métodos serológicos Origen de los sueros: Suero de mujeres multíparas (4 o más hijos del mismo padre) Sueros de pacientes que hayan rechazado un transplante previo Sueros de pacientes politransfundidos Técnica sencilla que requiere poco equipamiento sofisticado (microscopio invertido de epifluorescencia) La técnica debe realizarse sin interrupción desde su inicio hasta su finalización, dado que se trabaja con células viables. No se detectan Ac no fijadores de complemento Alto costo Baja resolución No existen sueros contra alelos poco frecuentes Especificidad de sueros: "grupos de reactividad cruzada" o "CREGs"

45 Métodos de tipificación de alelos del CMH Métodos moleculares: SSP gel de agarosa con Br de etidio

46 Métodos de tipificación de alelos del CMH Métodos moleculares: SSOP

47 Métodos de tipificación de alelos del CMH Métodos moleculares

48 Métodos de tipificación de alelos del CMH: haplotipos

49 Moléculas no clásicas del complejo mayor de histocompatibilidad Polimorfismo nulo o bajo Expresión tisular restringida Bajos niveles de expresión en superficie Cola citoplasmática corta o moléculas solubles

50 Moléculas no clásicas del CMH: FcRn Asociación a b2-m 22-33% homólogo a clase Ia en a1 y a2; 35-37% homólogo a clase Ia en a3 No presenta péptidos (Pro152) inmunidad pasiva en vida neonatal por captación de IgG en lumen intestinal

51 FcRn

52 Moléculas no clásicas del CMH: HLA-H (HFE) Asociación a b2-m No presenta péptidos Cys Tyr282 o His Asp63 : HH Ratones KO para HFE o b2-m: HH

53 Moléculas no clásicas del CMH: HLA-G Asociación a b2-m Expresión en trofoblasto Isoformas: HLA-G1 a G5 Receptor: ILT4

54 Moléculas no clásicas del CMH: HLA-E Asociación a b2-m Expresión en superficie celular, ubícua Unión de péptidos (hidrofóbicos) derivados de las secuencias líder de otras moléculas del HLA (HLA-A, -B, -C, -G) Protección de lisis por células NK Ligando: CD94/NKG2A, CD94/NKG2B o CD94/NKG2C

55 Moléculas no clásicas del CMH: CD1 Asociación a b2-m Expresión en superficie celular en CDs y monocitos Isoformas: Grupo I (CD1a, CD1b y CD1c); Grupo II (CD1d); Grupo III (CD1e). Péptido (8-10 aa) Lípido, glicolípido glicopéptido Péptido (12-18 aa) a2 a1 a2 a1 a1 b1 a3 b2m a3 b2m a2 b2

56 MICA NKG2D TCR (ab or gd) HLA clase I CMV M. tuberculosis Lisis; homeostasis de epitelios Eliminación del patógeno; Inmunidad Linfocitos Tgd Vd1 Linfocitos T ab C28 - CD8 + MICA Citotoxicidad, Producción de IFN-g Linfocitos Tgd Vg2d2 A Lisis Estrés (choque térmico) Infección viral (CMV) B Infección bacteriana (M. tuberculosis) Consecuencias funcionales? gliadina; IL-15 (enterocitos) Factor/es desconocido/s en sinoviocitos D Activación Expresión intracelular de MICA en linfocitos TCD4 + y CD8 + Célula normal Linfocitos T ab CD8 + Transformación maligna Linfocitos T ab CD4 + CD28 - NKG2D + Células NK IL-15 IL-15, TNF-a Citotoxicidad, producción de IFN-g Tumor Linfocitos T CD8 + intrapiteliales Linfocitos T ab CD4 + CD28 - NKG2D - E Inmunovigilancia Destrucción celular y atrofia de vellosidades Autoinmunidad Destrucción celular y daño a las articulaciones C