Generación de Diversidad Inmunitaria
Linfocitos
Los linfocitos reconocen una amplia gama de antígenos (Ag). La gran diversidad de inmunoglobulinas (Ig) en los linfocitos B y de receptores de células T (TCR) en los linfocitos T permite esta amplia gama de reconocimiento. A pesar de las diferencias estructurales y moleculares entre los linfocitos, los procesos que generan variabilidad en sus receptores son prácticamente iguales.
Repertorio de Anticuerpos
El repertorio de anticuerpos es la suma total de anticuerpos que un individuo puede producir. El origen de esta variabilidad radica en la organización de los genes que codifican las Ig y sus cadenas ligeras y pesadas.
Diversidad Asociada a Linfocitos B
1. Diversidad de Segmentos Génicos que Codifican Ig
Las Ig son combinaciones de cualquiera de las variedades de cadena ligera y pesada. Los genes de las Ig se encuentran en tres loci diferentes:
- Locus de la cadena pesada: Cromosoma 14
- Locus de la cadena ligera: Cromosomas 2 y 22
Dentro de cada gen de las cadenas ligeras y pesadas, existen segmentos génicos que codifican regiones variables y constantes:
- Locus de la cadena pesada: Regiones genómicas que codifican cadenas pesadas. Región variable (V, D, J)
- Locus de la cadena ligera: Cadena ligera con un solo segmento constante (CK)
Los dominios constantes en cada gen de las cadenas ligeras y pesadas están codificados por un exón.
El dominio variable es el resultado de la existencia de múltiples segmentos génicos que se reordenan aleatoriamente, lo que constituye el mecanismo de diversidad del receptor de células B (BCR) (linfocitos B).
Los segmentos V codifican la mayor parte del dominio variable de las Ig, así como las tres regiones hipervariables (cadenas L y H).
1.2 Recombinación Somática
En el desarrollo de los linfocitos B en la médula ósea, los segmentos VDJ se yuxtaponen mediante recombinación somática. Esto implica el corte del ADN y el empalme de diferentes segmentos.
Existen múltiples versiones de cada segmento, lo que permite múltiples combinaciones y un elevado número de regiones variables.
La cadena ligera está codificada por la combinación de un segmento génico V y uno J. La región constante está codificada por un solo gen C.
En la cadena pesada, también se produce el reordenamiento durante la maduración de la célula B: aproximación de los segmentos D y J. El segmento V se recombina con el segmento DJ reordenado, generando una combinación VDJ.
1.3 Control de la Recombinación Somática
La recombinación somática genera diversidad de Ig según las combinaciones. Es imprescindible para la transcripción de los genes y la expresión de las Ig.
Este proceso es llevado a cabo por las recombinasas, enzimas que realizan la recombinación somática del ADN. Aproximan los segmentos (múltiples versiones) mediante un lazo que se corta para su empalme en el ADN, eliminando las regiones separadoras.
La recombinación de los segmentos VDJ está dirigida por secuencias que flanquean los segmentos génicos, las señales de recombinación (formadas por una secuencia conservada de 7 pb y otra de 9 pb), separadas por una región espaciadora no conservada de 12 o 23 pb.
Las secuencias espaciadoras están situadas de forma alterna en los segmentos génicos. La recombinasa las elimina para unir dos fragmentos de ADN.
1.4 Diversidad de Unión
Mecanismo adicional de variabilidad en la recombinación somática. Se produce cuando las recombinasas cortan el ADN de forma imprecisa, lo que da lugar a la formación de nucleótidos entre la región VDJ (nucleótidos P y N) que modifican la lectura del segmento posterior, lo que aumenta la diversidad de las cadenas pesadas y ligeras.
1.5 Exclusión Alélica
Responsable de la monoespecificidad del reconocimiento de Ag por el linfocito. Cada linfocito B posee un tipo de Ig con una versión de cadena pesada y ligera. Solo se expresa un receptor en cada linfocito B capaz de reconocer solo un antígeno a pesar de tener dos sitios de unión porque solo un gen de los dos de la cadena Ig se reordena y expresa. Tras un reordenamiento efectivo de la cadena ligera o pesada, cesan los intentos de reordenamiento.
1.6 Hipermutación Somática
Tiene lugar en los órganos linfoides secundarios tras la activación del linfocito B. Introduce mutaciones puntuales aleatorias solo en los dominios variables (cadenas pesada y ligera), lo que cambia la afinidad de las Ig por el Ag.
Maduración de la afinidad: selección de clones con Ig más afines por el Ag.
El contacto con el antígeno puede producir un cambio de isotipo de las Ig por reordenamiento del segmento VDJ de la cadena pesada con el segmento CK. No afecta a la región variable, ni a la especificidad antigénica.
Eliminación de linfocitos B autorreactivos: el mecanismo aleatorio de diversidad puede crear Ig frente a Ag propios. Diversos mecanismos eliminan o inactivan estas células.
Tolerancia central a lo propio: en la médula ósea durante la maduración de los linfocitos B, si interactúan con células propias, se destruyen (selección negativa).
Dos mecanismos:
- Apoptosis si los antígenos reconocidos son moléculas de superficie celular.
- Inactivación por anergia si reconocen antígenos pequeños solubles.
Tolerancia periférica: los linfocitos B reactivos que no son eliminados en la médula ósea pueden serlo en la periferia.
Diversidad Asociada a Linfocitos T
: Muchos TCR generados al azar no son funcionales por no poder reconocer moleculas MHC.Los genes que codifican TCR tienen múltiples versiones. Muchos linfocitos T para muchos antigenos. TCR formados por dos cadenas que definen dos tipos de TCR. Parecidos mecanismos variabilidad que linf B, se produce en el timo (maduracion timocitos). Mecanismos por los que se genera la diversidad del TCR: 1 Diversidad de segmentos génicos: cada linf T expresa aleatoriamente los segmentos VDJ de la region variable que forma TCR. 2. Recombinación somática: Múltiples versiones segmentos V, D, J y C en los genes cadenas TCR. Mediante recombinación somática los timocitos unen aleatoriamente diferentes versiones de V, D y J para generar cada dominio variable. 3. Imprecisión uniones segmentos ADN: De las regiones VDJ. La doxirribonucleotidil transferasa se expresa en timocitos y añade nucleótidos n al azar entre los segmentos V, D y J. 4. El reordenamiento de TCR también induce transcripción: La traducción a ARN lleva a la expresión de una molécula de TCR única en la superficie del linfocito. 5. La unión de las dos cadenas que constituyen el receptor aumentan diversidad. 6. No generan diversidad adicional por hipermutación somática
Desarrollo linfocitario: 1. Conceptos generales: Los receptores de los linfocitos T y B se generan mediante reordenaciones génicas aleatorias. Origen: Médula ósea hematopoyética a partir de precursor común (CLP = Common lymphoid precursor) que se diferencia en médula ósea (linfocito B) o timo (linfocito T).
SIA: prevenir maduración linfocitos autorreactivos. Linajes B y T subdivisiones importantes: T (timo): TCR αβ, TCR αδ, comparten características con linfocitos NK. B (Médula ósea): B-1, B-2
2. Linaje de los linfocitos T: Reconocen peptidos de MHC. Precursores Linfocitos T (protimocitos). Migran: médula ósea a region cortical del timo (mediante linfotactina). Timocitos no disponen de las moléculas que conforman el TCR (CD3, CD4, CD8), al llegar al timo lo adquiere. Luego viajan a la medula de nuevo para examinarse. Sólo 1-5 % de los timocitos se “licencian” como linfocitos T, los demas mueren. Estructura timo: Región externa más densa (corteza) e interna menos densa (médula). Rodeado por una cápsula de tejido conectivo que forma trabéculas hacia el interior. Además se encuentran las células reticulares epiteliales. Células reticulares epiteliales: Incluyen células dendríticas, macrófagos y células epiteliales que funcionan como instructores de los timocitos. Junto células de Hassall (forman anillos concéntricos): Expresan moléculas MHC. Secretan hormonas (diferenciación timocitos).
2.A Desarrollo de los linfocitosT αβ: Proceso: 1. Los protimocitos provenientes de la medula osea entran en región subcapsular timo desde sangre y proliferan. 2. Pasan a denominarse timocitos que van a la corteza, son celulas doble negativas (no expresan ni Cd4, 8, 3 ni TCR). 3. Empiezan a expresar todo lo anterior y se denominan celulas doble positivas. 4. A partir de aqui sufren seleccion positiva y las celulas positivas simples (reconocen uno de los MHC) entran a la medula timo. 5. Al llegar a la frontera corticoglomerular sufren seleccion negativa y mueren los potencialmente reactivos (reconocen lo propio). 6. Los que superan ambas selecciones entran a circulacion como linf T (no son autorreactivos) a traves de las venulas poscapilares medulares. 7. Todo el proceso lo regulan cel epiteliales reticulares.
4.1 Selección positiva: En la corteza timo. 1. Los timocitos doble postivos (expresan todo) que no reconocen las moleculas MHC o a péptido (pMHC) propias (expresado por células epiteliales reticulares corteza) MUEREN. 1.1 Si reconocen MHC I dejan de expresar CD4, si reconocen MHC II dejan de expresar CD8. 2. Se convierten en celulas positivas simples, no mueren y entran a la medula del timo.
5.1 Selección negativa: 1. Tras seleccion positiva las celulas positivas simples llegan a la frontera corticoglomerular. Se encuentran con otras cel epiteliales reticulares (CPA, cel dendriticas y macrofagos). 2. Las células que se unen a péptidos propios pMHC I o pMHC II de superficie de las CPA mueren por apoptosis. Se les denomina potencialmente autorreactivos.
2.B Desarrollo de los linfocitos T γδ:
El timo es el lugar de diferenciación para los timocitos que expresan TCR y las moléculas del complejo CD3.
Muchas de estas células no expresan CD4 y/o CD8.
No entran en los mismos procesos de selección positiva y negativa que afectan a los timocitos que expresan TCR
Abandonan el timo poco después de desarrollar sus complejos TCR.
Las células se consideran un tipo celular transicional que podría representar un puente entre el sistema inmunitario innato y adaptativo.
Los linfocitos T se desarrollan de forma temprana durante la embriogénesis y migran preferentemente hacia:
Piel
Aparato respiratorio
Cavidad peritoneal
Utilizan un número muy limitado de segmentos génicos V. D y J para la generación de las regiones variables de las cadenas y repertorio de reconocimiento mucho más limitado que el de los linfocitos T
Los linfocitos T responden más rápido que los linfocitos T pero sin generar memoria.
2.C Origen de los linfocitos NKT
Células NKT subgrupo de linfocitos T.
Expresan varios marcadores de superficie y receptores presentes en los linfocitos citolíticos naturales
Expresan TCR generados mediante reordenación génica y diversidad de unión.
Expresan TCR en un repertorio extremadamente limitado.
Son TCR predominantemente específicos para lípidos, glucolípidos y algunos tipos especializados de péptidos.
Sus TCR tienen un patrón poco común. No es un patron normal de célula T, son versiones.
Pueden ser linfocitos CD4+ o CD8+ pero reconocen sólo los epítopos presentados por una molécula MHC I no clásicas CD1d.
3. Linaje de los linfocitos B
La célula progenitora del linfocito B se encuentra:
En el saco vitelino a partir de la 3 semana de gestación
En el hígado fetal a partir de la 8a semana de gestación
En la médula ósea a partir de la 12a semana de gestión
Estas células se denominan LINFOCITOS o CELULAS B DERIVADAS DE LA MEDULA ÓSEA allí la mayor parte de estas células se diferencian.
Los linfocitos B se definen como las células que sintetizan IG y las exponen en sus membranas a modo de BCR. Primero forman la capacidad de producir Ig y las exponen formando parte del BCR.
DESARROLLO DE LOS LINFOCITOS B
El desarrollo de los linfocitos B es un reflejo de los estadios de reordenación y expresión en la superficie de las cadenas pesadas y ligeras de las Ig.
Estadios de maduración :
1. PROGENITOR LINFOIDE COMÚN (CLP)
2. CÉLULA PREPRO-B (Fracción A): Primera identificada dentro del linaje B. Empieza a expresar las moléculas accesorias del BCR Ig Ig.
3. CÉLULA PRO-B:
a) En un estadio temprano de su diferenciación tiene lugar la unión de los segmentos DJ de la Ig y la expresión en el citoplasma de la cadena ligera sustitutiva (SLC). Célula proB (Fracción B)
b) Unión de los segmentos VDJ y la expresión de SLC en el citoplasma durante los estadios tardíos ProB (Fracción C).
4. CÉLULA PRE-B TEMPRANA (Fracción C-prima C’) se caracteriza por la expresión en la superficie de una seudo-IgM (Cadenas pesadas g reordenadas más la SLC) acompañada de una proliferación celular repentina.
5. CÉLULA PRE-B TARDÍA (fracción D), los genes de la cadena ligera kappa () o lambda () se reordenan y sus productos (las cadenas ligeras) sustituyen a la SLC.
6. LINFOCITOS B INMADUROS (fracción E) Expresan en su superficie celular cadenas pesadas y cadenas ligeras kappa () o lambda ()
7. LINFOCITOS B MADUROS (fracción F) coexpresan en su superficie celular Ig M e IgD.
Algunos atributos ya se han perdido en el momento que los linfocitos B alcanzan el estadio maduro.
Ej: Recombinasas de DNA se han perdido al alcanzar el estadío de linfocito B inmaduro.
TIPOS DE LINFOCITOS B
Actualmente se conocen dos vías distintas de desarrollo de linfocitos:
Linfocitos B – B2
Linfocitos B – B1
LINFOCITOS B – B2
Convencionales
Ampliamente distribuidos por todo el cuerpo
Para activarse y proliferar necesitan la interacción con los linfocitos T.
Durante la vida adulta son reemplazados continuamente a partir de la médula ósea.
Pueden reconocer una variedad de epítopos extremadamente amplia.
Tras las exposiciones al antígeno responden rápidamente >cantidad y calidad de anticuerpos e incluso con “perfeccionamiento” de afinidad.
Sus respuestas suelen ir acompañadas del cambio de isotipo de las Ig.
Normalmente, en su superficie se expresan más moléculas de IgD que de IgM.
LINFOCITOS B – B1
Se generan a partir del hígado fetal en la 8a semana de gestación.
Puede ser un linfocito transicional entre SII y SIA.
Papel importante en la RII y en enfermedades autoinmunes.
Repertorio más limitado que el de los linfocitos B2.
¿SCR y Ac producidos en general, contra antígenos microbianos conservados.
Se piensa que la mayoría o todos los Ac naturales (que existen en ausencia de una inmunización previa conocida por ejemplo IgM contra los grupos sanguíneos A y B ) están producidos por linfocitos B-B1.
Predominan en tejidos que son posibles puertas de entrada a microbios:
Aparato respiratorio
Cavidad peritoneal
Pueden regenerarse en estos tejidos
Poca o ninguna memoria inmunitaria
Cambio de isotipo y repertorio limitados
Contribuyen enormemente a la inmunidad protectora (producen 1/2 IgA mucosa).