Grupo 4: Linfocitos T

Linfocitos T

Los linfocitos T (algunas veces llamadas células T) son otro tipo de células inmunológicas. Los linfocitos T no producen anticuerpos moleculares. Las funciones especializadas de los linfocitos T son:

1) atacar directamente antígenos extraños como virus, hongos, tejidos trasplantados

2) para actuar como reguladores del Sistema Inmunológico.

Los linfocitos T se desarrollan de células madre en la médula ósea. Temprano en la vida del feto, células inmaduras migran al timo, un órgano especializado del Sistema Inmunológico en el pecho.

En el timo, los linfocitos inmaduros se desarrollan a linfocitos T maduros ("T" por el Timo). El Timo es esencial para este proceso, y los linfocitos T no se pueden desarrollar en el feto si no tiene Timo. Linfocitos T maduros dejan el Timo y se van a otros órganos del Sistema Inmunológico, como el Bazo, nodos linfáticos, médula ósea y la sangre.

Cada linfocito T reacciona con un antígeno específico, así como cada anticuerpo reacciona con un antígeno específico. De hecho, los linfocitos T tienen moléculas en la superficie que son como anticuerpos que reconocen antígenos.

La variedad de linfocitos T es tan grande que el cuerpo tiene linfocitos T que pueden reaccionar contra virtualmente cualquier antígeno. Los linfocitos T también varían con respecto a su función. Hay:

1) linfocitos T destructores ("killer" o "effector")

2) linfocitos T de ayuda ("helper")

3) linfocitos T supresores ("suppressor").

 Cada uno juega distintas partes en el Sistema Inmunológico.

Los linfocitos T destructores son los linfocitos que destruyen al micro-organismo invasor. Estos linfocitos T protegen al cuerpo de bacterias específicas y virus que tienen la habilidad de sobrevivir y reproducirse en las células del cuerpo. Los linfocitos T destructores también responden a tejidos extraños en el cuerpo, como por ejemplo un hígado trasplantado. Los linfocitos T destructores migran al sitio de la infección o al tejido trasplantado. Cuando llegan, los linfocitos T destructores se fijan a su blanco y lo destruyen.

Los linfocitos T de ayuda, ayudan a los linfocitos B a producir anticuerpos y ayudan a los linfocitos T destructores en el ataque a sustancias extrañas. Los linfocitos T de ayuda hacen más efectiva la función de los linfocitos B, provocando una mejor y más rápida producción de anticuerpos. Los linfocitos T de ayuda también hacen más efectiva la función de destrucción de los linfocitos T destructores.

Por otra parte los linfocitos T supresores, suprimen o apagan a los linfocitos T de ayuda. Sin esta supresión, el Sistema Inmunológico seguiría trabajando después de la infección. Juntos los linfocitos T de ayuda y supresores actuan como el termostato de todo el sistema de linfocitos y los dejan prendidos el tiempo suficiente - no mucho tiempo y no muy poco tiempo.

Rutas de desarrollo en el linaje de las células T

El primer marcador de superficie en aparecer (en ratón) es el Thy-1.
Estas células Thy-1+ CD4- CD8- pueden escoger dos vías alternativas:

En una de las dos rutas, las células hacen reordenaciones productivas de g y d y expresan CD3 en su membrana. Suponen sólo <1% de los timocitos. Son las primeras en aparecer: se detectan al día 14 de gestación, pero desaparecen al nacimiento.

La mayoría escoge una vía alternativa, que discurre de la siguiente forma:

            día 16º: Las células reordenan genes de cadenas b. Si no se logran reordenaciones productivas, entran en apoptosis. Si la reordenación es productiva, la cadena b se asocia con la llamada cadena a sustitutiva, generando el receptor pTa:b (junto con CD3). Este receptor induce la proliferación celular y la coexpresión de CD4 y CD8: de este modo aparecen los timocitos grandes doble positivo.

            Día 17º: CD4+ CD8+ TCR-2+ (a b ) CD3+. Se trata de los pequeños timocitos dobles positivos, que dejan de dividirse.

            Selección positiva: sobreviven aquellas células que tengan TCR capaces de reconocer MHC-I o MHC-II de células epiteliales del timo.

            Selección negativa: de aquellas células que han pasado la selección positiva mueren por apoptosis las que posean TCR que reconozcan con alta afinidad péptidos propios enclavados en el MHC o MHC propio solo.

  Los timocitos dobles positivos que superan la doble selección tímica se desarrollan en una de dos posibles rutas alternativas:

            CD4+ CD8- TCR-2+ CD3+ (representan el 10% de timocitos)

            CD8+ CD4- TCR-2+ CD3+ (un 5% de los timocitos)

Localización intratímica de las diversas fases madurativas:

            Los timocitos doble negativos se localizan en la zona subcapsular de la corteza.

            Los pequeños timocitos dobles positivos se localizan en la corteza.

            Los timocitos maduros CD4+ y CD8+ se ubican en la médula.

           

En la corteza, las células epiteliales corticales establecen contactos por sus largos procesos de membrana con los timocitos.

Selección tímica positiva y negativa

En ambos procesos selectivos parecen jugar un papel importante las células del estroma tímico: células epiteliales tímicas, macrófagos y células dendríticas; todas ellas expresan en sus membranas grandes niveles de moléculas MHC-I y/o MHC-II. Los timocitos inmaduros dobles positivos (CD4+ CD8+ TCR+ CD3+) interaccionan, por mecanismos aún oscuros, con estas células estromales, lo que conduce a la selección positiva y negativa.

En la selección positiva se da interacción de los timocitos con células epiteliales corticales del timo (Las células corticales epiteliales van provistas de largos procesos de membrana que permiten contactos simultáneos con varios timocitos).

De los timocitos que sobreviven a la selección positiva algunos llevan TCR de baja afinidad hacia auto-péptidos presentados por MHC, y otros llevan TCR con alta afinidad hacia auto-péptidos presentados por ese MHC:

Los auto-péptidos que inducen la selección negativa son aquellos derivados de proteínas expresadas en el mismo timo, así como aquellos procedentes de proteínas ubicuas que llegan al timo por la circulación.

La selección positiva también regula otros dos fenómenos en los que no nos vamos a detener:

            Regulación de reordenaciones de cadenas a: la expresión en membrana del TCR no es suficiente para desconectar los genes de RAG y de TdT, de modo que continúa la reordenación de segmentos génicos de cadenas a, pudiéndose dar el caso de que una misma célula pueda tener dos tipos de TCR que tienen en común sus cadenas b, pero que difieren en las cadenas a, si bien sólo uno de ellos será funcional.

            La selección positiva también regula la expresión del correceptor (CD4 o CD8) en las células maduras (es decir, el hecho de que dejan de ser doble positivas para convertirse en CD4+ o CD8+). Ello depende a su vez de la especificidad del TCR por la clase de MHC (I o II). El mecanismo de esta retención selectiva de sólo uno de los correceptores es aún objeto de investigación y debate.

ACTIVACION DE LOS LINFOCITOS T CODYUDANTES

La activación y expansión clonal de T h es un acontecimiento central en la producción de las respuestas inmunes especificas (tanto la humoral como la celular).

      Los linfocitos T vírgenes son células en reposo que se encuentran aparcadas en la fase G0 del ciclo celular .La activación, proliferación  y diferenciación de estas células es un fenómeno complejo.

      La activación se inicia cuando el linfocito T h interacciona, a través de su complejo TCR-CD3, con el antigeno peptídico, procedente de procesamiento endosomico-enclavado en el surco de MHC-II de una célula presentadora.

      Esta interacción inicial dispara una compleja cascada de acontecimientos bioquímicos, en la que son esenciales actividades quinasas y fosfatasas, y que culminan con la activación y expresión de diversos genes, entre los que se cuentan de IL-2 y el de su receptor.

      La secreción autocrina de IL-2 por parte de los linfocitos T h hace que estos salgan de la fase G0 y entren y progresen en el ciclo celular.

      Para que ocurra esto se requieren, además señales coestimulatorias. Si tales señales químicas no se suministran al tiempo en que se esta produciendo la interacción especifica TCR-péptido-MHC, se induce un estado de incapacidad de respuesta inmune que se denomina anergia, que se manifiesta en tolerancia inmunológica hacia el estimulo antigénico.

RUTAS DE SENALIZACION  INTRACELULAR

El TCR tiene colas citoplasmáticas cortas que por si mismas son incapaces de señalización intracelular. Una vez que el TCR se una al péptidos MHC, esta señal se introduce al interior de la célula T por medio de los dominios citoplásmicos de CD3, el correceptor CD4 y varias moléculas accesorias (CD2, CD45). Dicha transducción de señal se realiza por medio de una serie de proteínas quinasas y fosfatasas.

Algunas enzimas de la ruta de señalización

1)    Proteína p56ick

-Se trata de una proteína-quinasa que se une a membrana mediante ácido mirístico engarzado a la glicocola en posición 2 (Gly2).

-Posee dos secuencias homologas con otras proteínas (SH2 y SH3)

-La SH2 participara en el reconocimiento de tirosinas fosforilables en la proteína diana.

- La porción carboxiterminal es la que tiene actividad de quinasa. Obsérvese  la existencia de dos tirosinas (representadas por Y): la que está en la posición 394 es la tirosina que se fosforila al activarse el linfocito T, mientras que la que está en posición 505 esta fosforilada (Tyr-p) en las células T en reposo, y se desfosforila cuando las células se activan.

- En el primer tercio se encuentra una cisteína que será la encargada de unirse por puente disulfuro con CD4(o en el caso de Tc. Con CD8). También se asocia físicamente con las cadenas y del CD3.

2)    Proteína p59 fyn

-          Su estructura es muy parecida  a la de p56ick. También se encuentra anclada a la membrana por miristilacion.

-          Igualmente posee una  Tyr cerca del extremo carboxi-terminal que cuando esta fosforilada hace que la p59fyn este inactiva.

-          Esta físicamente asociada a cadenas del CD3.

Fosforilasa ZAP-70

- No está asociada por miristilacion a la membrana.

- Contiene una  Tyr capaz de autofosforilarse, pero a diferencia de las proteínas de la familia src,                 carece de Tyr de regulación negativa.

- En las células T en reposo, la ZAP-70 no se encuentra asociada al complejo TCR-CD3.

Fosfatasa CD45 (=T200)

-          El CD15 es en realidad una familia de fosfatasas específicas de tirosina, que aparece en todas células del linaje hematopoyético excepto eritrocitos.

-          Existen varias isoformas, de entre 180-200 kDa, que proceden de procesamiento alternativo de un mismo tipo de ARN.

-          Tiene un dominio extracelular, que esta glucosilado; se une a la CD22.

-          Su porción citoplasmática es larga, y cuenta con dos dominios dotados de actividad fosfatasa de tirosinas (PTP).

-          Parece ser que una de sus funciones es desfosforilar la Tyr-P situada cerca del extremo carboxi-terminal de las proteínas-quinasas (PTK) p56ick y p59fyn.

Modelo actual de la activación del linfocito TH

-          La señalización a través del complejo TCR-CD3 requiere que se agreguen muchos complejos junto con sus correspondientes correceptores CD4, y con CD45.

-          Entonces, la actividad  fosfatasa de CD45 provoca la desfosforilacion de la tirosina fosforilada (tyr-p)

-          La activación de las dos PTK citadas por autofosforilacion provoca que a su vez estas fosforilen  las cadenas del complejo CD3.

-           A las colas fosforilada de CD3 y CD4 se une ahora la ZAP-70

-          La ZAP-70 activa y Fyn activa fosforilen a la fosfolipasa Cy 1 (PLCy1)

-          Entonces, la PLCy 1 hidroliza a este PIP2, generando inositol-trifosfato(IP3) y diacilglicerol (DAG)

A)    Ruta del inosidol-trifosfato (IP3)

1)      El IP3 se une a un receptor específico situado en el Rer, provocando la salida al citoplasma de grandes cantidades de ca++.

2)      El aumento intracelular de ca++ estimula a la enzima calmodulina, que es una serin/treonin’quinasa.

3)      La calmodulina activada activa a su vez a la calcineurina, que es una fosfatasa.

4)      La calcineurina activada cataliza la desfosforilacion del factor NF-AT citoplasmico fosforilado (NF-ATc-p)

5)      Una vez desfosforilaado, el N-AT emigra al nucleo, donde se junta con el factor nuclear AP1.

B)    Ruta del diacilglicerol (DAG)

1)      El DAG estimula, junto con el ca++, a la  protein-quinasa  C (PKC), que hasta ese momento residia en el citoplasma.

2)      Al activarse, la PKC emigra a la cara interna de la membrana citoplasmica.

LA SENAL COESTIMULATORIA

Además de las señales suministradas a partir del contacto entre el complejo TCR-CD3 con el peptido-MHC, la activación del linfocito Th requiere una señal adicional denominada coestimuladora, que puede consistir en alguna de las siguientes:

La citoquina IL-1, suministrada por la célula presentadora de antígeno

La citoquina IL-6, de la APC

Pero la señal más potente es la que supone el contacto entre la molécula B7 de la célula presentadora y la CD28 o la CTLA-4 del linfocito Th.

B7 consta de dos cadenas idénticas con dos dominios de tipo Ig

La CD28 es una glucoproteina homodimérica

La CTLA-4 esta codificada por un gen cercano al de la CD28, presentando ambas grandes homologias

La interacción entre CD28 y B7 ejerce un efecto sinergico sobre la señal transmitida desde el complejo TCR-CD3, de modo que aumenta la producción de IL-2 y la proliferación de linfocitos T coadyuvantes.

Activación Génica

Los genes que se activan se pueden clasificar según el momento relativo de su expresión, en tres categorías:

1- Genes de expresión inmediata (media hora)

2- Genes de expresión temprana (1 a 2 horas)

3- Genes de expresión tardía (2 dias o más)

Para que se produzca la expansión clonal de los linfocitos Th se necesita un incremento en la expresion del Gen de la interleuquina 2 y de su receptor. En esta tarea interviene:

complejo Ap1

Factor nuclear NF-AT

Factor (AP1+ NF-AT)

Complejo Oct-1 + Oct-2 + OAP

Factor NF-kB

Anergía clonal

La unión de un linfocito TH con un complejo péptido-MHC II de una célula presentadora de antígeno puede conducir a dos tipos de respuestas opuestas:

•          Activación y expansión clonal

•          Anergía clonal

La anergía clonal es la incapacidad proliferativa tras un contacto con el complejo péptido-MHC, y se debe a la carencia de la señal coestimulatoria proporcionada por la interacción entre CD28 del linfocito TH y B7 de la APC. No se trata de una mera no-respuesta pasiva, sino que la energía es un estado activo de no proliferación. Para ilustrar estas ideas, nos remitimos a unos experimentos:

1.         Si ponemos en contacto linfocitos TH con APC fijadass por glutaraldehido (y que por lo tanto no expresan moléculas B7 en su membrana), el linfocito entra en anergía. Esto se debe a que aunque ha contactado por su complejo TCR-CD3 con el péptido –MHC (señal # 1), la APC  no le ha suministrado la señal coestimuladora (señal # 2), con lo que el TH produce poca IL-2.

2.         Para confirmar que la anergía es un estado activo, tomemos el linfocito hecho anérgico en el experimento 1) y mezclémoslo con APC normales: pues bien, a pesar de que ahora en principio están disponible las moléculas implicadas en la señal # 2, el linfocito TH sigue sin capacidad de respuesta.

3.         Para demostrar que la señal # 2 (coestimulatoria) es distinta de la señal # 1, se puede realizar el siguiente experimento: tomamos linfocitos normales, y los ponemos simultáneamente en contacto con una APC fijada por glutaraldehido y con una APC alogénica (de distinto haplotipo MHC) normal (no fijada).

El requerimiento simultáneo de ambas señales implica que sólo la APC profesionales pueden iniciar las respuestas inmunes dependientes de células T. Ello es importante para evitar la autoinmunidad. Como se recordará, no todos los clones T potencialmente autorreactivos son eliminados durante la maduración tímica. Los clones que “escapan” podrían en principio reconocer auto-péptidos en cualquier célula propia (señal # 1), y luego interaccionar con una APC, que les suministra la señal coestimulatoria (señal # 2), con lo que se activarían, iniciando una peligrosa reacción de autoinmunidad.

Poblaciones periféricas de células T maduras

Células T  α  β

Un 90-95 % de las células T periféricas son de tipo α  β (o sea, TCR-2), existiendo una propagación de CD4+ doble que las CD8+. En general, las CD4+ funcionan como células T coadyuvantes (TH) y las CD8 + lo hacen como T citotóxina (Tc), aunque parece que ambas poblaciones expresan el mismo repertorio de segmentos variables (V α  y V β).

Las población circulante (periférica) de células T consiste en T  vírgenes, T efectoras y T memoria.

Linfocitos T vírgenes: resumen de su ciclo de vida y de su activación hasta células efectoras.

Las células T CD4+  y T CD8+ vírgenes inmunocompetentes que acaban de madurar abandonan el timo y entran en circulación en un estado de reposo (G0 del ciclo celular). Se caracteriza por:

•          Bajos niveles de moléculas de adhesión

•          Altos niveles del receptor de alojamiento (homing) llamado L- selectina, que les permite unirse a la dirigida (addressin) vascular de las vénulas de endotelio alto (HEV) de los ganglios a partir de la circulación.

•          Expresan la isoforma de alto peso molecular de CD45 (llamada CD45RA), implicada en la transducción de la señal de activación.

 Veamos un resumen de lo que pasa con los linfocitos T vírgenes una vez que salen del timo:

1.         Los linfocitos T vírgenes recirculan  continuamente entre la sangre y la linfa. Poseen la capacidad de extravasarse desde la corriente sanguínea hasta alguno de los órganos linfoide secundaria, debida a las interacciones, entre sus receptores de alojamiento y las dirigidas vasculares de las HEV de los ganglios y del MALT.

2.         Cuando una célula T vírgen se encuentra en la paracorteza del ganglio con una APC que le muestra la combinación adecuada de péptido: MH, deja de migrar, y se embarca en los pasos que le conducirán a ser activada y a producir un clon de linfocitos T “armados” efectores.

3.         Los tres tipos de células presentadoras de antígeno profesionales del ganglio son el macrófago, las células dendríticas interdigitantes y las células B.

Célula  T Alfa y beta

El 90 – 95 % de la células T periféricas son de tipo alfa y beta existiendo una proporción de CD4  doble que las CD8 . en general las CD4 funcionan como célula T coayudante.

La población circulante periférica de células T consiste en T vírgenes T efectoras y T de memoria.

Linfocitos T vírgenes

La células T CD4 y T CD8 vírgenes inmunocompetentes que acaban de madurar abandonan el timo y entran en circulación en un estado de reposo ( GO del ciclo celular) se caracteriza por:

Bajos niveles de molécula de adhesión.

Alto niveles del receptor de alojamiento que le permite unirse a la dirigina vascular de las vénulas del endotelio alto.

Expresan la isoforma de alto peso molecular de CD45 implicadas en la transducción de la señal de activación.

Los linfocitos T vírgenes circulan continuamente entre la sangre y la linfa. Esto posen la capacidad de extravasarse desde la corriente sanguínea hasta algunos de los órganos linfoide segundario. En esto órganos establecen  contacto cada día con mucha célula presentadora de antígeno. Si no la encuentra el linfocito T sale del ganglio vía linfático eferente de esta manera aumenta la probabilidad de que un linfocito T encuentre la combinación adecuada de péptido MHC para la que están preparado su receptores TCR.

 Los tres tipos de célula presentadora de antígenos profesionales del ganglio  son el macrófago, la célula dendrítica interdigitante y la célula B. esta son los únicos tipo celulares capas de suministrar la señal coestimulatoria.

Linfocitos T efectores

Una 48 horas después de su activación la célula T se convierten en un blasto y comienzan a ploriferar en el ganglio linfático difernciadose al cabo de 5 a 7 días en una población de célula efectora especializada y otra sub población de T de memoria. La célula T efectora pueden ser de tres tipos: 

TC : son la T matadora que suelen ser fenotípicamente CD8.

TH1: son la denominada T inflamatoria y su papel estriba en activar a macrófagos suelen ser fenotípicamente CD4.

TH2: denominada T colaboradora son especializadas en secretar cierta citoquina que son esenciales en la activación de célula B y T  suelen ser CD4.

La célula T efectora comparte una serie importante de caracteres que la distinguen de la T vírgenes.

No necesitan la señal coestimuladoras.

Tienen mas sensibilidad a la activación en parte debido al aumento de molécula de adhesión CD2 y LFA1.

En los humanos la mitad T efectora pierden la L selectina por lo que ya no tienden a extravasarse en los órganos linfoides secundario.  

Toda las funciones efectoras de la T armadas dependen de que interaccionen adecuadamente con la célula propia, que llamaremos célula objetivo.

La célula TC efectoras se suelen denominar linfocito T citolitico y su célula objetivo es una célula diana.

La TH1 inflamatoria tienen como objetivo a macrófagos que contienen en su vacuola algún parasito.

La TH2 colaboradora clásica tienen como objetivos principal a lo linfocito B a los que suministran señales claves para que esto se activen proliferen y se diferencien en célula plasmática secretora de anticuerpos.