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Conociendo a la célula de Langerhans Silvia Frede1, Alejandro Zaya2, María Elisa Dionisio de Cabalier2 y Ernesto Hliba1 RESUMEN: La célula de Langerhans (CL) representa uno de los elementos más eficaces del sistema inmunológico. Presentes desde las primeras etapas de la vida embrionaria, no sólo endocitan, procesan a los antígenos tópicos o ambientales, sino que tienen la capacidad de migrar hacia ganglios linfáticos para presentar los mismos a los linfocitos TCD4. Si bien su estructura y funcionalidad aún no están bien establecidas, se conoce que el gránulo de Bierbeck posee entre otras una proteína denominada Langerina, la cual estaría im plicada en el proceso de endocitosis. Muchas líneas de investigación están abocadas al análisis de estos elementos, debido a que podrían estar implicadas en la génesis de diferentes neoplasias como linfomas, melano mas y carcinoma de cuello uterino, y a partir de ésto, la generación de vacunas antitumorales es un área donde el desarrollo de la inmunología, aunada a la biología molecular, avanzan en forma continua. Palabras claves: célula de Langerhans - inmunidad - neoplasias - vacunas. ABSTRACT: Langerhans· cells are one of the most efficient elements of the skin immune sys tem. They appear during early intrauterine life. Besides endocytosis and processing of topical and environmental antigens, they are able to migrate to the lymph nodes and interact with CD4 + T-Lymphocytes. Although their structure and function are not completely known yet, it is known that Bierbeck's organelle has a protein which is named langerine, which plays a role in endocytosis. Severa! investigative lines are dedicated to study these elements, since they could be impli cated in the generation of severa! neoplasms, such as lymphoma, melanoma and cervical uteri ne carcinoma. The creation of dendritic cells vaccines for cancer treatment represents the new goal of immunology and molecular biology, which are in continue advance. Keywords: Langerhans' ce/Is - immunity - neoplasms - vaccines - dendritic ce/Is. Arch. Argent. Dermatol. INTRODUCCION 54:97-101, 2004 En las secciones histológicas con tinciones habitua les se las observa como células claras, con núcleos re La célula de Langerhans (CL) deriva de progenitores niformes en la región suprabasal de la epidermis. de la serie promielocítica. A nivel de epidermis, constitu En Microscopía de Alta Resolución (MOAR) y micros yen alrededor del 2 al 4% de los elementos presentes, copía electrónica, estos elementos presentan un núcleo encontrándoselas también en mucosa de vagina y boca, plegado, el cual está inmerso en un citoplasma con lar ganglios linfáticos y timo1·3• En la vida intrauterina son detectables a partir de la gas prolongaciones dendríticas. No poseen complejos desmosomales ni tonofilamentos 1 56. séptima semana de gestación. En este momento adquie Dentro del citoplasma se observa una organela de ren actividad de ATPasa, enzima que se ubica en la mem nominada gránulo de Bierbeck, de forma discoidal, y oca brana plasmática y utiliza la energía para bombear so sionalmente puede observarse una vesícula en uno o dio hacia el exterior y potasio al interior celular. A los dos ambos extremos de la estructura. Al corte posee una meses de la vida fetal comienzan a expresar el marca forma muy peculiar "en raqueta de tenis"1 3. dor de membrana CD1 y ya a las 1 O semanas exhiben a Se ha identificado una proteína denominada Lange nivel citoplasmático los gránulos de Bierbeck. En la eta rina, la cual estaría implicada en la génesis de los grá pa neonatal ya expresan el marcador S1 00 145. nulos de Bierbeck. La misma es internalizada por proce sos de endocitosis mediados por receptores. ' Patología Humana. Departamento de Bioquímica Clínica. Facul tad de Ciencias Químicas. Universidad Nacional de Córdoba. 2 Primera Cátedra de Dermatología. Hospital Nacional de Clíni cas. Facultad de Medicina. Universidad Nacional de Córdoba. Recibido: 8-11-2002. Aceptado para publicación 24-11-2003. Los gránulos comienzan a formarse a partir del reci claje de preestructuras o formaciones pregranulares, que en general se ubican en el área pericentriolar, sitio don de se acumula langerina1 3. 97 Silvia Frede y colaboradores A nivel experimental, la inhibición de la endocitosis produce la aparición de estructuras similares a los grá el factor de necrosis tumoral alfa (TNFa) y el factor de las Stem Cell (SCT ). nulos de Bierbeck, que se unen a la membrana plasmá Cuando estas células están en reposo expresan tica. La inhibición del reciclaje induce la aparición de los gránulos unidos a una red tubular endosómica3. CD14, cuya expresión principal se encuentra en la serie Al madurar la CL, el tráfico de langerina queda aboli do con la consecuente depleción de los gránulos. promielocítica y su funcionalidad es la de ser un recep tor de lipopolisacáridos (LPS). Asimismo expresan CD1a, CD1 b y CD1c, moléculas asociadas a la microglobulina b2, cuyas funciones probables serían las de ligar linfoci CELULA DE LANGERHANS E INMUNIDAD tos Ty81• Cuando un Antígeno (Ag.) penetra en piel ya sea por Las CL son las responsables de la génesis de la cas vía tópica o inyectable, estas células adquieren no sólo cada inmunitaria, ya que poseen una extraordinaria ca pacidad para iniciar y regular la respuesta inmune1 . cambios morfológicos sino también moleculares, los Estudios in vitro demuestran que estas células al ori ginarse en la serie promielocítica son estimuladas por el factor estimulador de colonias de macrófagos (GM-CSF), cuales permiten la captación del Ag., su procesamiento y posterior migración al ganglio linfático. A estos cambios se los denomina maduración de la célula de Langerhans. En la piel, para actuar en la respuesta infla matoria, las CL son reclutadas por una que mocina (molécula de adhesión) MIP-3 a /CCL 20. Esto es debido a que las CL presentes en la piel son escasas, por lo que el reclutamiento es fundamental para el desencadenamiento de la respuesta inmune1 7. Una vez internalizado el Ag., esta célula tie ne la propiedad de migrar por vía linfática has ta el ganglio donde presentará la molécula an tigénica al linfocito T CD4+ . Este hecho deter mina que se la considere una eficaz célula pre sentadora de antígenos (CPA). Sin embargo, para la presentación necesitan expresar espon táneamente niveles elevados de moléculas de clase 11 del complejo mayor de histocompatibi lidad (CMH) y una glucoproteína 87. Fig. 1: Grupo de células de Langerhans en epidermis. Microscopía óptica de alta resolución (MOA R). Coloración de azul de toluidina X400. El CMH es una región de genes polimórfi cos, cuyos productos se expresan en la super ficie de varias células. Debido a que las molé culas del CMH están asociadas a la membra na y no se secretan, los linfocitos T pueden reconocer Ag. proteicos sólo cuando se unen a la superficie de otras células. Esto produce una limitación de la activación de la célula T, de forma tal que sólo interaccionarán con otras moléculas que transporten Ag. asociados al CMH y no con Ag. solubles. Los Ag. asociados a moléculas de clase 11 son reconocidos por células T cooperadoras CD4+. Este complejo molecular (Ag - CMH 11) se expresa sólo en linfocitos B, macrófagos, células dendríticas y endoteliales. Un rasgo fundamental en las CL es que aumentan la expresión de moléculas de clase 11 en respuesta al interferóny1 ª· El procesamiento del antígeno es la trans Fig. 2: Se aprecia en estratos intermedios de la epidermis una célula con los formación de proteínas nativas en fragmentos rasgos de las células de Langerhans, de citoplasma claro y núcleo arriñonado. peptídicos asociados al CMH por la CPA. Tan Coloración de PAS X400. to CL como macrófagos se pueden unir a antí- 98 Arch. Argent. Dermatol. Conociendo a la célula de Langerhans TABLA 1 MOLECULAS PRESENTES EN CELULAS DE LANGERHANS EN DIFERENTES ES TADIOS Molécula Expresión celular F unción CD14 S erie promielocítica R eceptor de LPS Asociación ¿ ? CL Embrionarias CL CD1a en reposo CD 1b CL en reposo CD2 CL en reposo s 100 CL Embrionarias � Ligar linfocitos � genos muy diferentes con poca o ninguna especificidad, Ji2 rísticas más sobresalientes son: mediante moléculas que aún están poco definidas. Minutos después que el antígeno penetra en la célula microglobulina T Ty() • Endocitocis del Ag. proteico nativo desde el medio extracelular a la CL. por endocitosis mediada por receptores en vesículas re • Procesamiento del mismo en estructuras tales como cubiertas de clatrina, éstas se ubican dentro del citoplas endosomas o lisosomas ácidos, lo cual conduce a la ma denominándose endosomas. El tráfico del contenido generación de fragmentos peptídicos pequeños por el de las vesículas es continuo y concluye en el lisosoma. clivaje de la proteína nativa. El procesamiento antigénico es un fenómeno que debe considerarse temporal y metabólico y sus caracte- • Los péptidos se unen a las moléculas de clase 11 del CMH dentro de las vesículas endocíticas. Expresión del complejo péptido-CMH en • la superficie celular. Reconocimiento del complejo por parte • de los linfocitos T. Es interesante señalar que las CL aisladas no activan a linfocitos T, pero tras un cultivo corto (24 a 48 hs) adquieren la capacidad de hacerlo. Se cree que este cultivo es análogo in vitro a la migración de las CL desde epider mis a ganglios linfáticos. Al diferenciarse en 5 CPA muy potentes, el proceso asegura que la activación de la célula T se realice en ganglio y no en piel17 • • Esquema de la diferenciación y maduración de las células de Langerhans (CL). 1. Las CL derivan de precursores promielocíticos inmaduros. Mediante la acción del GM-C S F, FNT alfa y SC F los mismos se diferencian hacia CL inmunocompe tentes. 2. Las CL son reclutadas por medio de las quemocinas MIP3 alfa/ CCL 20. 3. Cuando una partícula con capacidad antigénica ingresa en la piel, es captada y fagocitada por la CL. 4. Una vez que es fagocitado el antígeno, comienza el proceso de maduración de la CL. Esta a su vez migra hacia los vasos linfáticos de la dermis. 5. Ya en el ganglio, la CL culmina con su proceso madurativo y presenta el antíge no a los linfocitos T, produciéndose la activación de estos últimos. Tomo 54 nº 3, Mayo-Junio 2004 RELACION ENTRE LAS CELULAS DE LANGERHANS Y DISTINTAS ENTIDADES PATOLÓGICAS Estudios realizados han demostrado en forma fehaciente la existencia de una varia ción tanto cuanti como cualitativa de las CL en neoplasias cutáneas y mucosas89. • Carcinoma de cuello uterino asociado a virus papiloma humano(VPH): La iniciación y progresión del carcinoma de cuello uterino asociado a VPH está fuertemen- 99 Silvia Frede y colaboradores te asociada a distintas alteraciones de las CL. La zona de transformación del cérvix uterino es un sitio que presenta �(!) :· la mayoría de lesiones intraepiteliales escamosas, donde la densidad de CL está significativamente reducida9• A ni u..... vel molecular se ha observado que las • • • • CL presentan poca o ninguna expresión de CD1 /langerina, en contraste con la HlA zona de ectocérvix, donde los niveles de estas moléculas son normales9• • Melanoma: En experimentos realizados in vitro se demostró que esta neoplasia puede interferir en las primeras etapas de maduración o capacitación de las cé lulas de Langerhans no maduras, lo que proveería a este tumor uno de los tan tos mecanismos para escapar de la in munovigilancia3. Uno de éstos es la depleción de CD1 a, CD1 4 y cadherina E y una vez transformada en célula den Esquema de los pasos en el procesamiento y presentación del antígeno: 1. La célula de Langerhans (CL) incorpora una partícula con capacidad antigénica (Ag.) mediante un proceso de fagocitosis mediada por receptores. 2. Las vesículas fagocíticas se fusionan con los lisosomas, produciéndose la degradación enzimática de la partícula. 3. La partícula es degradada en fragmentos menores. 4. Estos fragmentos son expresados en la membrana celular, juntamente con moléculas de HLA clase 11. 5. Se produce el reconocimiento del antígeno por el receptor específico del linfocito T ( T C R) drítica en ganglio, poseen poca o escasa expresión de dad científica a la creación de nuevos enfoques tera CD40, CD80, CD54, CD83, CD86 y disminución de mo léculas de clase 11 del CMH4810 11. les estrategias apuntan a: péuticos contra las neoplasias malignas. Las principa 1. • Linfoma T cutáneo y su relación con las células de Langerhans: Mediante los cultivos realizados se ha demostrado que en las neoplasias cutáneas de linfocitos T, los mis Cargar células dendríticas in vitro con antíge- nos tumorales. 2. Enfoques genéticos para cargar estos antíge- nos in vivo. 3. Modelos de atrapamiento mediados por citoci- mos son reclutados y estimulados por células de Lan nas, para cargar in situ a estas células con antígenos gerhans, conformando de esta manera acúmulos de lin tumorales. focitos neoplásicos en epidermis, conocidos como mi El resultado de esta técnica ha sido el de lograr obte croabscesos de P autrier. P robablemente, este estímulo ner una importante actividad de linfocitos T citotóxicos contra los antígenos tumorales1 3410. y proliferación celular podría ser desencadenado por los antígenos de los mismos linfocitos neoplásicos, los cua La profundización de los estudios biomoleculares que les son reconocidos por las células de Langerhans nati vass 12. impliquen una mayor generación de conocimientos, so bre todo a nivel inmunológico, permitirá la creación de nuevas líneas de investigación, las cuales involucrarán • Células de Langerhans y radiación ultravioleta: Se ha demostrado que la CL juega un rol crítico en la entidades nosológicas muy importantes y sobre todo fre cuentes en la práctica cotidiana. inducción de la hipersensibilidad por contacto y la radia Así, un exhaustivo conocimiento de la CL, la cual ción ultravioleta. Una posible explicación de estos efec puede procesar un Ag., migrar hacia ganglio, presentar tos es que la radiación UV imprime en la hipersensibili los productos proteicos a linfocitos T CD4+, para gene dad por contacto una inmovilización de las CL, las cua rar una respuesta inmune eficaz, permitirá encontrar les no atravesarían la epidermis, impidiendo su migra nuevas alternativas terapéuticas para diferentes enfer ción posterior a ganglios linfáticos. Además induciría una depleción cuantitativa en las CL813. medades. La dermatitis alérgica por contacto (DAC), la exposi ción prolongada a la radiación ultravioleta, diferentes neo GENERACION DE VACUNAS A PARTIR DE LAS CELULAS DE LANGERHANS plasias como melanoma, linfoma cutáneo y carcinoma del cuello uterino, ocasionan morbimortalidad, impactan do fuertemente en el sistema sanitario, no sólo a nivel El conocimiento de la actividad de las células de Lan económico sino también social. Es por ello que el cono gerhans y de sus mecanismos de diferenciación y regu cimiento interdisciplinario de la célula de Langerhans per lación de la respuesta inmune, ha alentado a la comuni- mitirá en un futuro no muy lejano la creación de vacu- 1 00 Arch. Argent. Dermatol. Conociendo a la célula de Langerhans nas, que posibilitarán la activación de linfocitos T cito C.; Chemin, K.; Dieu Nosjean; Vicari, A.: Regulation of den tóxicos, los cuales entre otros mecanismos moleculares dritic cell recruitment by chemokines. Transplantation 2002; reconocerán antígenos tumorales, que podrán ser des truidos por un sistema inmunológico potenciado por la inmunización. 73 ( 1 Supp): S7-11. 8. Grewe, M.: Chronological ageing and photoageing of dendritic 9. Giannini, S.; Hubert, P.; Doyen, J.; Boniver, J.; Delvenne, P.: cells. 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