TEMA 18-19 RESPUESTA INMUNE REGIONAL EVOLUCION DE LOS ANTICUERPOS SEGÚN LA EDAD LA INMUNOSENESCENCIA RESPUESTA INMUNE EN LAS MUCOSAS El sistema inmune de las mucosas, es el más complejo del organismo, desde el punto de vista de las células que lo componen El de la mucosa intestinal tiene que responder frente a los patógenos que penetran (o intentan penetrar) y, a la vez, no responder (tolerar) frente a los antígenos alimentarios y a los de las bacterias comensales. Los animales criados en ausencia de gérmenes (axénicos) tienen intestinos con estructuras linfoides poco desarrolladas y tasas de linfocitos en mucosas disminuidas. Hace falta el estímulo antigénico de la flora para el desarrollo inmune de la mucosa. BARRERA INTESTINAL E INMUNIDAD INNATA El epitelio colabora de forma crítica en la inmunidad innata de las mucosas, mediante: Una función de barrera, que reduce el ingreso de antígenos desde la luz intestinal Una función secretora de sustancias que aumentan la resistencia a la invasión de la mucosa por parte de los patógenos: estas sustancias pueden ser constitutivas o inducidas por el reconocimiento de PAMPs microbianos por los PRRs que hay en las células del epitelio. Entre ellas hay citocinas, quimiocinas, glucoproteínas, defensinas, lisozima (Células de Paneth), lactoferrina, etc. La gruesa capa de mucus impide el contacto directo de los microorganismos con las células epiteliales. Además, el borde apical del enterocito tiene microvellosidades (borde en cepillo) recubiertas por un glucocaliz que actúa como barrera física y biológica. INMUNIDAD ADAPTATIVA EN LAS MUCOSAS El tejido linfoide asociado a las mucosas Las mucosas que recubren digestivo, respiratorio y urogenital tienen una superficie combinada de unos 400 m 2 y son el sitio de entrada de la mayoría de los patógenos. Esta gran superficie basa su defensa en el MALT (Tejido Linfoide Asociado a Mucosas). Estos tejidos varían mucho en su estructura, que va desde grupos laxos y apenas organizados de células linfoides en la lámina propia de las vellosidades intestinales hasta estructuras muy organizadas, como amígdalas, apéndice y las Placas de Peyer que se encuentran en la capa submucosa del revestimiento intestinal. La importancia del MALT en la defensa del cuerpo se comprueba por su población considerable de células plasmáticas productoras de anticuerpos, cuya cifra excede en mucho al sumatorio de plasmocitos de bazo, ganglios linfáticos y médula ósea. A pesar de todas las barreras hay un paso continuo de antígenos a través del epitelio, lo que supone un flujo de información permanente para el sistema inmune desde el medio externo. En las mucosas hay que diferenciar: Los sitios inductores de la respuesta adaptativa. Entre ellos están las Placas de Peyer (estructura con 30-40 folículos linfoides, situados en submucosa y lámina propia, coronada por
una célula M) y los ganglios linfáticos mesentéricos (que recogen la linfa del tejido intestinal) donde se generan las células efectoras. Los sitios efectores de la respuesta adaptativa, son aquellos a los que se dirigen las células efectoras para participar en respuestas producidas en sitios distantes, tales como la lámina propia del intestino, el tracto respiratorio, lágrimas, saliva y glándulas mamarias. Es decir, que las estructuras del tejido linfoide asociado a las mucosas (MALT) están vinculadas entre si merced a la recirculación celular entre los distintos sitios y funcionan como una unidad integrada. Localización de las células linfoides en la mucosa Las células linfoides están en distintas localizaciones del tejido: La capa epitelial mucosal externa contiene, entre las células epiteliales especializadas (enterocitos) a los llamados linfocitos intraepiteliales (IEL), cuya mayoría expresa TCRγδ; la situación de estos IEL es óptima, pero presentan poca diversidad de receptor y todavía se desconoce en parte su función real. La lámina propia, que está debajo de la capa epitelial, contiene gran cantidad de células B, células plasmáticas, macrófagos y células Th activadas en grupos laxos. Los cortes histológicos revelan más de 15.000 folículos linfoides en la lámina propia intestinal de un niño sano. La capa submucosa, situada debajo de la lámina propia contiene Placas de Peyer, que son nódulos de 30-40 folículos linfoides, que pueden convertirse en folículos secundarios con centros germinales. El tejido linfoide en las placas de Peyer está muy relacionado con el epitelio que lo separa de la luz intestinal y forma una unidad integrada llamada FAE (Epitelio Asociado al Folículo) en la que el elemento distintivo es la célula M. El comienzo de la respuesta adaptativa La respuesta efectora La mucosa mejor estudiada es la que recubre el tubo digestivo. Tiene la capacidad (como también ocurre en las mucosas respiratoria y urogenital) de capturar antígenos de la cavidad (luz intestinal) por endocitosis. La respuesta inmune a estos antígenos lleva a la formación de anticuerpos que pasan a la luz intestinal para combatir in situ a los patógenos invasores. La respuesta de anticuerpos Las células M se sitúan en los llamados sitios inductivos (sitios pequeños en la membrana mucosa, situados sobre los folículos linfoides organizados) y los antígenos transportados por las células M pueden activar a células B dentro de esos folículos linfoides. Las células B activadas se diferencian a células plasmáticas que abandonan los folículos y secretan anticuerpos de la clase IgA. Estos se movilizan seguidamente a través de las células epiteliales y pasan a la zona luminal en forma de IgA-secretora, donde pueden interaccionar con el antígeno. La IgA es la mayoritaria en las secreciones y alcanza un 80% en lágrimas, saliva, calostro, leche y secreciones nasal e intestinal. Más del 90% de esta iga se presenta en forma de dímero, asociado a la cadena J y a un componente secretor procedente del receptor Poli-Ig. Esta IgA secretora tiene una función neutralizante. Células de los sitios efectores En los sitios efectores hay una colección de plasmocitos productores de IgA, células T efectoras (Th1 y Th2), células T CD8+ citotóxicas, macrófagos y NK, situadas de forma difusa en la lámina propia del intestino.
Las células T y B efectoras usan moléculas de adhesión y quimiocinas para volver a las mucosas Piel y mucosa intestinal están expuestas de forma continua al entorno y son los sitios ideales para la penetración de patógenos. Los linfocitos efectores producidos en respuesta a infecciones en estos sitios expresan patrones de moléculas de adhesión y receptores de quimiocinas que garantizan su tropismo hacia ellos. Por ejemplo, los linfocitos T efectores con tropismo por la mucosa intestinal expresan la Integrina α4/β7, que reconocerá al MadCAM-1 expresado sobre las células del endotelio vascular. Otras combinaciones de moléculas de adhesión y receptores de quimiocinas son las responsables de regular el tropismo de los linfocitos efectores a otros epitelios mucosos. El sitio en el que se realiza la activación linfocitaria determina el patrón de expresión de los receptores de albergue y, como consecuencia, dirige a las células efectoras al lugar donde encontrar a su antígeno específico en los tejidos periféricos La activación de los linfocitos T en los Ganglios Linfáticos Mesentéricos y en las Placas de Peyer induce la expresión de receptores de albergue intestinal en las células efectoras (pero no se expresa las mismas moléculas cuando las células T efectoras se activan en ganglios cutáneos o en el bazo). Estas células efectoras pasan a la circulación y vuelven, en función de las moléculas de albergue que expresan y los receptores de quimiocinas al tejido intestinal Los linfocitos B. El reclutamiento de los LB involucra a los mismos receptores de albergue que los de los LT. Los LB vírgenes que contactan con el antígeno aumentan la expresión del receptor CCR7, receptor que los dirige hacia el área T del ganglio (que es donde se están produciendo sus ligandos) y contactan con los LTh2 específicos para ese antígeno. Durante la respuesta se producen en el centro germinal la hipermutación somática y el Cambio de Clase. Los plasmoblastos no tienen receptores para las quimiocinas propias de los OLS, por lo que se facilita su salida de los mismos y la llegada a la circulación. Una fracción importante emigra a la médula ósea, atraídos por la quimiocina CXCL 12, que producen las células estromales, y se transforman en plasmocitos productores de anticuerpos Pero una proporción alta de los LB activados en los tejidos linfoides asociados a las mucosas sufren el cambio de isotipo a IgA y los plasmoblastos generados migran preferentemente a los tejidos mucosos. La localización del tejido linfoide en el que se produjo la inducción es la que condiciona el reclutamiento hacia una mucosa determinada; p.e., la inmunización oral conduce a la producción de IgA específica tanto en la mucosa intestinal como en las glándulas salivares, glándulas mamarias y mucosa pulmonar, mientras que la inmunización intranasal lleva a una producción de IgA restringida a las mucosas del tracto respiratorio, digestivo superior y tracto urogenital. La diferencia migratoria hay que buscarla en la expresión diferencial por los plasmoblastos de ciertos receptores de quimiocinas y de integrinas que reconocerán a sus ligandos en unos tejidos, pero no en otros. Participación de los linfocitos B1 Gran parte de la IgAs que hay en las mucosas es el resultado de la activación de las células peritoneales B1 por las bacterias comensales. Estas B1 migran al ganglio linfático regional donde proliferan y se diferencian a plasmocitos que se dirigen al tejido linfoide asociado a las mucosas (p.e. lámina propia del intestinos) donde secretan grandes cantidades de IgAs. En caso de infección por las bacterias comensales no aparece IgA sérica específica sino IgG específica producida por las células B2. La conclusión es que la IgAs de las mucosas, producida por las B1, tiene un papel relevante en la defensa de las mismas impidiendo la penetración de bacterias comensales.
Algunos patógenos penetran a través de la mucosa Las células epiteliales de la mucosa están adheridas entre si por unas uniones apretadas, que dificultan el paso de los agentes patógenos. Hay algunas bacterias y virus que han aprovechado las células M como vía de entrada a través de barrera mucosa: En algunos casos la célula M internaliza al patógeno y lo transporta a la bolsa En otros casos el patógeno se une a la célula M y la altera, lo que hace posible su penetración. Entre los patógenos que usan estas vías están las cepas invasoras de Salmonella, Shigella, Vibrio cholerae y el virus de la poliomielitis. Inducción de tolerancia El sistema inmune del intestino no solo tiene que prevenir la entrada de patógenos y comensales, sino que está en contacto permanente con antígenos extraños procedentes de los alimentos. Pero estos antígenos no provocan la respuesta del sistema sino que, por el contrario, inducen una respuesta dirigida a la tolerancia. En el proceso intervienen las células Treg y, especialmente, las Th3, que producen el inmuno-modulador TGF-b que impide la estimulación y respuesta de las células T convencionales. A modo de resumen Las mucosas tienen sitios inductivos, en los que se produce la estimulación de los linfocitos por los antígenos locales. Estos linfocitos, así como las DCs, van a los folículos linfoides asociados a la mucosa o a los ganglios linfáticos mesentéricos, donde interaccionan y se producen las células efectoras. Las células efectoras T pasan por la linfa a la circulación sanguínea y, en función de las moléculas de adhesión que expresan, se reclutan para los distintos tejidos mucosos. Algo similar ocurre con las células B, pero estas se desplazan en la forma de plasmoblastos y plasmocitos productores de anticuerpos antes de llegar a los sitios efectores de las distintas mucosas. La inducción se produce en una mucosa y la función efectora se manifiesta a nivel de muchas mucosas. ANTICUERPOS Y EDAD La tasa de las distintas clases de anticuerpos se manifiesta, sobre todo, durante el periodo fetal y los primeros años de la vida, alcanzándose la madurez del sistema inmunitario hacia el final de la segunda infancia (8-10 años). Durante el comienzo de la vida fetal el sistema inmunitario del feto está formándose, por lo que su defensa inmune humoral depende de los anticuerpos que le transfiere la madre. El feto está aislado del resto del organismo materno por la placenta y las células de la misma presentan una serie de características especiales, orientadas muchas de ellas a evitar el rechazo del feto (a fin de cuentas, la mitad del mismo es un aloinjerto con moléculas CMH distintas), Una de las características es la de presentar un receptor especial llamado IgnR, que captura la IgG en la superficie de las células placentarias y, mediante un sistema de transporte activo, la deposita en el interior. La mayoría, si no toda, la IgG fetal procede de la madre. Hacia la semana 20 de la gestación el sistema inmune del feto comienza a producir IgM en pequeñas cantidades que representan, en el momento del nacimiento, menos del 20% de la cifra del adulto. La producción de IgG también comienza hacia la semana 24, pero las cantidades de este anticuerpo son mínimas, representando, en el momento del nacimiento, menos del 5% del valor normal del adulto. En cuanto a la IgA comienza a producirse después del nacimiento. El resultado es que el niño, en el momento del nacimiento, depende prácticamente de los anticuerpos transferidos por la madre a través de la placenta y a partir de ese momento, de los pocos que produce y d los aportados nuevamente por la madre a través de la lactancia. El intestino del recién nacido tiene unos receptores similares a los IgnR placentarios, encargados de capturar a los anticuerpos IgG y llevarlos a través de la mucosa hasta la circulación. La
protección materna cubre al recién nacido durante los primeros meses de su vida, mientras su sistema inmune va madurando rápidamente. Al año de vida las tasas de producción de anticuerpos IgM, IgG e IgA se sitúa entre el 60 y el 80% de la del adulto. INMUNOSENESCENCIA Si el problema del recién nacido era la falta de elementos defensivos (como los anticuerpos) el del anciano es el cambio o remodelación de sus sistema inmunitario. La inmunidad innata se mantiene muy bien con el avance de la edad, siendo la adaptativa la que presenta los cambios. Inmunidad adaptativa celular El primer cambio que se observa es la involución del timo, que comienza muy pronto en la vida (segunda década) y parece completarse a finales de la quinta década. Como consecuencia hay una disminución gradual de su peso, lo que se debe a distintas causas, como: Menor migración de precursores desde la médula ósea Menor diferenciación de estos precursores en la glándula Disminución progresiva de reordenamiento génico a nivel de la cadena beta del TCR Disminución de la producción de citocinas estimuladoras de la proliferación, como IL-7 A pesar de todos estos cambios la cifra de linfocitos T periféricos no disminuye con la edad, lo que puede deberse a la existencia de clones de vida larga y la auto-perpetuación en la periferia a causa de los estímulos antigénicos locales. De todos modos, la respuesta a antígenos nuevos depende de la producción de células vírgenes por parte del timo y es, precisamente, esta característica la que va disminuyendo. Con la edad hay un aumento de células de memoria y una disminución paralela de células vírgenes, así como una disminución del número de células Tgd circulantes. Los cambios también se reflejan en el perfil de citocinas, ya que las células vírgenes producen un perfil tipo 1 (IL-2, IFN-g) mientras que las células de memoria producen más bien un perfil tipo 2 (IL-4 e IL-6). También se afectan por el envejecimiento las moléculas coestimuladoras, tal como ocurre con LFA-1 que no es capaz de realizar el cambio conformacional que la llevaría a la forma de alta avidez durante la cooperación T/B. La disminución de la respuesta a los antígenos comunes en las pruebas cutáneas de hipersensibilidad retardada (DTH) es un indicador de la disminución funcional de la rama celular de la inmunidad y la falta de respuesta (anergia) es un indicador de mortandad próxima. Inmunidad adaptativa humoral Durante la vejez también disminuye la producción de linfocitos B, debido a una disminución en los linfocitos Pre-B de la médula ósea, que presentan una alta susceptibilidad a la apoptosis. La diversidad del repertorio depende de la producción de células vírgenes en la médula ósea, por lo que la disminución de l a producción se refleja en la diversidad. El número de células B periféricas se mantiene, lo que se debe seguramente al aumento de células de memoria de vida larga y a la auto-renovación local antígeno-dependiente. Lo que aumenta es el número relativo de linfocitos B1 (CD5+), que son los encargados de producir los anticuerpos naturales y el resultado es el aumento de los autoanticuerpos que se produce en el anciano. Como la respuesta T a nuevos antígenos está disminuida la respuesta d anticuerpos T-dependiente también lo estará; la importancia de esto se manifiesta en la respuesta a las vacunas durante la tercera edad. Aunque los niveles de Ig no disminuyen si lo hace la afinidad de estos anticuerpos, junto con los diferentes procesos de los centros germinales (expansión clonal, hipermutación somática, cambio de clase), lo que se refleja en una marcada reducción del tamaño de los centros germinales.