Download generacion de T efectores

La generaci6n
de linfocitos T
efectores
INTRODUCCION
Los linfocitos T pueden encontrarse en la sangre en tres
estados funcionales distintos: las celulas T vfrgenes son
aquellas celulas que todavfa no han estado en contacto con
el antigeno desde que salieron del timo; las celulas memoria son aquellas que han estado en contacto con el antigeno
al menDs una vez, pero que han vuelto posteriormente al
estado de reposo 0 inactivaci6n (resting) preparadas para
responder de nuevo al antfgeno frente al que se estimularan. Cuando se pone en marcha la respuesta inmune especifica, estes Iinfocitos T virgenes y de memoria se activan,
dando lugar al cabo de varios dias a linfocitos T que son
capaces de ejecutar sus programas de eliminaci6n de pat6genos. Estas celulas que provienen de celulas virgenes 0 de
memoria, constituyen el tercer tipo funcional y se denominan Iinfocitos T efectores, caracterizados fenotfpicamente
por tener determinados marcadores de activaci6n y, funcionalmente, por ser las celulas que lIevan a cabo las funciones
T-dependientes de la respuesta inmune especifica.
antigeno/MHC a traves del receptor de la celula T, se inducen determinadas moleculas de membrana que tienen
como objetivo el reforzamiento del contacto celular entre
ambas celulas y la transmisi6n de las senales de activaci6n
al interior celular (fig. 72.7).Asf, hay un aumento de expresi6n de CD2 y CD18 en la membrana dellinfocito T, uniendose a CDS8 y a CDS4 respectivamente en la celula presentadora, aumentando el contacto entre ambas celulas.
Otras moleculas implicadas en estes contactos son CDS,
CD28 0 CD43. Ademas del aumento de expresi6n de estes
marcadores, 105 Iinfocitos T activados comienzan a expresar otras moleculas de membrana que 105 definen como
celulas efectoras y 105 diferencian del resto de 105 Iinfoci-
Los linfocitos T efectores, CD4 0 CD8, son activados en
6rganos Iinfoides secundarios tanto por el contacto
con la celula presentadora, mediante TCR/CD3 y otras
moleculas de membrana, como por la sfntesis de citocinas
por parte de esta.
105
A partir de esta estimulaci6n 105 linfocitos Th efectores
comienzan a coordinar la respuesta de anticuerpos de 105
Iinfocitos B, 0 bien inducen la estimulaci6n de macr6fagos 0 de Iinfocitos Tc. Estos, por su parte, se encargaran
de la eliminaci6n de pat6genos intracelulares por citolisis.
I
TCR
TC"...,
C~
U'I
"
I
I ........••
yCD28
T'
CD18
~.
Celula presentadora
profesional
;Co CD2
J
CD45RA
Una vez activados, 10s linfocitos T modifican
su fenotipo y sus requerimientos funcionales
Cuando una celula T se une a una celula presentadora
y se produce un reconocimiento efectivo del complejo
Fig. 12.1.
Principales moleculas de contacto de 105 linfocitos T En el pro-
ceso de reconocimiento
efectivo del complejo antigeno/MHC
estos contactos intercelulares aumentaran (al sintetizarse mas moleculas de membrana), provocando la transmisi6n de senales adicionales de activaci6n (0
inhibici6n) al interior celular.
tos T. Entre ellas estan C025, que forma parte del receptor
de la Il2; C038, que tambien aparece en celulas B secretoras de anticuerpos; C095l, que mediante su interacci6n
con C095 garantiza la extinci6n del cion activado; C069 y
C026.
Ademas de la serial de activaci6n generada por el contacto TCR-complejo antigeno/MHC, 105 linfocitos T efectores necesitan recibir seriales adicionales de activaci6n,
basados fundamentalmente en la uni6n de C080 (tambien
lIamada B7) 0 C086 con la molecula C028 dellinfocito T. la
serial coestimuladora a traves de C028 es mas necesaria en
las celulas virgenes que en las de memoria, y tiene gran
importancia en 105 procesos de tolerancia (capitulo 20). la
activaci6n de la celula T a traves del TCR y C028 induce un
incremento en la expresi6n de otra molecula en la membrana, CTlA-4, cuyo ligando en la celula presentadora tambien es C080 0 C086 pero que inhibe al Iinfocito T, para
empezar a extinguir la respuesta (fig. 2.1).
Junto con 105 contactos entre moleculas de membrana, en el proceso de activaci6n participan toda una serie
de citocinas. Las celulas T efectoras sintetizan Il2 en el primer momenta de la activaci6n; la autoestimulaci6n
por
Il2, unida a la estimulaci6n mediada por otras citocinas
secretadas por las celulas presentadoras, provocan el ini-
_~
._IJ_*_:i_f._i\
~
cio de la proliferaci6n celular y la diferenciaci6n del clo
seleccionado hacia las distintas celulas T efectoras.
Los linfocitos cooperadores
diferenciar a Thl 0 Th2
(Th) se pueden
Los linfocitos T C04 efectores pueden dividirse, ate diendo a la funci6n que realicen y al patr6n de citoci c.=
que sintetizan, en celulas activadoras de 105 macr6fagos
105 linfocitos Tc (Thl) 0 celulas activadoras de 105 linfo .
tos By 105 eosin6filos (Th2), y la decisi6n final hacia cua..
de estas funciones se encaminara se realiza durante el primer encuentro de la celula T con el pat6geno.
Cuando la celula esta proliferando, tras el recono .
miento antigenico, pasa por un estado intermedio de
diferenciaci6n lIamado ThO. Estas celulas ThO sintetizar
citocinas de ambos tipos de celulas Th.
EI cambio de celulas ThO a celulas efectoras Thl 0 Th
es dependiente de las seriales que reciba la celula ThO e
el momenta del reconocimiento
antigenico (aunque e
mecanisme exacto no esta del todo esclarecido) (fig. 72.2.
naturaleza del pat6geno (intracelular 0 extracelular
dosis y sitio de contacto del antfgeno con la celula T
citocinas innatas disponibles (elIFNy de 105 Iinfocitos NK
1 1~
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IL-2
~
Diferenciaci6n
y activaci6n
Celula
~
plasmatica
Macr6fago
activado
Fig. 12.2.
Los linfocitos T CD4 efectores se dividen. fundamental mente. en celulas Thl y Th2. diferenciandose
Cada tipo de linfocitos CD4 sintetiza diferentes citocinas que regulan funciones distintas.
ambos a partir de un estadio intermedio. -.:
Ty6 Y la IL-12 de 105 macr6fagos alas celulas dendrfticas
inducen la diferenciaci6n hacia celulas Th 1, mientras que
la IL4 induce la diferenciaci6n hacia Th2), ademas del tipo
de celula presentadora de antfgeno (macr6fagofTh1; linfocito BfTh2; celula dendrfticafThO).
minando celulas que se encuentran
Estas celulas requieren, en general, una mayor coestimulaci6n que
cialmente
Las respuestas de tipo Th1 parecen desencadenarse,
preferentemente, frente a antfgenos intracelulares (virus,
bacterias); estas respuestas se caracterizan par la alta producci6n de IL2 e IFNy, que par cierto induce anticuerpos
opsonizantes (IgG1 y 3), como se vera en el capftulo 13.
Las celulas Th2 estan especializadas en la activaci6n de
celulas B para la secreci6n de anticuerpos can producci6n
mayoritaria de IgG4 (muy util para neutralizar virus) e IgE
(desgranula mastocitos, las alarmas inmunol6gicas,
y
eosin6filos, 105 mata-parasitos) y en la inducci6n de eosinofilia. Las celulas Th2 secretan principal mente IL4, IL5,
IL10 e IL13, Y la respuesta parece estar enfocada frente a
pat6genos extracelulares.
Los linfocitos T citoliticos pueden activarse
de varias maneras
105
linfocitos C04, quiza porque son poten-
mas peligrosas. oicha coestimulaci6n
pueden
ocurrir de tres formas distintas (fig. 12.3):
1)
Las celulas Tc pueden ser directamente
activadas
par celulas presentadoras de antfgeno (par ejemplo celulas dendrfticas) con altos niveles de moleculas coestimuladoras (fundamental mente C080), induciendo
de IL2 necesaria para ejercer su funci6n
la sfntesis
citolftica
sabre
esa y otras celulas infectadas par virus.
2)
Cuando la coestimulaci6n
es escasa, las celulas
Tc necesitan la presencia y colaboraci6n
de las celulas
Th 1, que deben reconocer antfgenos del mismo pat6geno. La uni6n de la celula Th 1 puede inducir
mento en la actividad
sentadora,
coestimuladora
un incre-
en la celula pre-
siendo capaz ya de activar al linfocito
Tc,
como en el caso anterior.
3)
La gran mayorfa de 105 linfocitos T C08 que se diferencian a celulas efectaras cumplen una funci6n citolftica, eli-
infectadas par pat6-
genos intracelulares (sabre todo virus).
0 bien, la propia celula Th activada par la celula
presentadora
puede sintetizar IL2, que es capaz de indu-
cir la diferenciaci6n
de la celula Tc efectora.
LfrL2
Fig. 12.3.
Mecanismos de coestimulaci6n necesarios para la activaci6n de 105 linfocitos Tc. 1) Ellinfocito Tc es directamente activado por la APC con alta
capacidad coestimuladora; 2) Ellinfocito Thl induce moleculas coestimuladoras en la APC; 3) 0 sintetiza IL2 que activa allinfocito Tc.
El complejo TCR!CD3 y las moleculas
accesorias dirigen y localizan la actividad
de los linfocitos T efectores
Los linfocitos T efectores necesitan ejercer su funci6n
unicamente sobre las celulas diana, sin afectar al resto de
celulas del entorno (fig. 12.3). Por ejemplo, si una celula Tc
efectora secreta al medio las perforinas sin una direcci6n
con creta, ademas de eliminar las celulas infectadas con virus,
podrfa danar otros tejidos no infectados del propio organismo. La uni6n del receptor de la celula T al complejo antfgeno/MHC de la celula que 10presenta no s610 incrementa la
intensidad con la que la celula T se une a la diana, sino que
tambien polariza la celula efectora para enfocar la Iiberaci6n
de las moleculas efectoras (citocinas, perforinas) en la zona
de contacto intercelular 0 sinapsis inmunol6gica (fig. 12.7).
La asociaci6n de moleculas de membrana en la zona de contacto se denomina polarizaci6n 0 capping, y es crucial para
activar y dirigir la funci6n de los linfocitos T efectores.
Los linfocitos T efectores (CD4
hacen su trabajo
con moleculas de membrana
y/o con moleculas solubles
0
CDS)
La mayoria de las funciones mejor estudiadas de las
celulas T efectoras (CD4 0 CDB) son ejecutadas por
moleculas solubles cuya secreci6n se encuentra estimulada por el reconocimiento espeeffico del antfgeno. Estas
moleculas se pueden agrupar en dos tipos: citotoxinas,
tambien lIamadas citolisinas, que son secretadas por los
linfocitos Tc, y las citocinas, que son sintetizadas fundamentalmente por los Iinfocitos Th.
Las citotoxinas son secretadas sobre cualquier celula
diana en la que ellinfocito CDB reconozca de forma espeeffica el complejo antfgeno/MHC clase I. Las citocinas, en
cambio, unicamente actuan sobre aquellas celulas que
posean receptores de citocinas en la membrana. Estas
citocinas actuan como verdaderas hormonas inmunol6gicas, transmitiendo las senales de activaci6n de la celula
efectora alas posibles celulas diana.
Hay moleculas de membrana de los linfocitos T que
tambien participan en la elaboraci6n de la funci6n efectora. Los linfocitos Th mediante la uni6n de CD40L (Iigando
de CD40) 0 CD5 a CD40 0 CD72, respectivamente, en ellinfocito B, transmiten senales que inducen el cambio de isotipo de las inmunoglobulinas 0 la activaci6n dellinfocito B.
De igual forma, en los mecanismos de citolisis de las celulas Tc cumple una funci6n muy importante la uni6n del
ligando de CD95 (CD95L) a CD95 en la celula diana.
Los linfocitos T citoliticos pueden utilizar
varios metodos de lisis
Todos los virus y algunas bacterias, hongos y protozoos proliferan en el citoplasma de las celulas que infectan.
Una vez dentro, estos pat6genos no son accesibles a 1 _
anticuerpos, y la unica forma de eliminarlos es median E
la destrucci6n de la celula infectada.
Los linfocitos Tc efectores que se han activado en 1 .:
6rganos linfoides secundarios van a los tejidos infectad05
donde son los principales encargados de realizar esta fu
ci6n de eliminaci6n de pat6genos intracelulares, llama
citolisis mediada por celulas T, para diferenciarla de
citotolisis que tam bien ejercen los linfocitos NK, pero
manera innata 0 via FcR.
Cuando una celula se encuentra infectada por pat6genos intracelulares, comienza a expresar en su membra fragmentos peptfdicos del antfgeno (virus, bacteria, pro'ozoo) asociados a moleculas de histocompatibilidad de c1aSE
1(MHC c1aseI). Los linfocitos Tc, mediante el reconocimi
to especffico por el TCR de estos complejos peptido extrano/MHC I, son capaces de distinguir aquellas celulas que SE
encuentran infectadas del resto de celulas vecinas sanas.
Una vez que ellinfocito ha identificado y se ha unidola celula diana, polariza tanto las moleculas de membra "
(el TCR y el resto de ligandos que intervienen en la interacci6n) como los factores solubles implicados en la destrucci6n de la celula infectada (citolisinas, citocinas), en zona de reconocimiento de antfgeno, aumentando la precisi6n de la lisis celular. La polarizaci6n en un punta de "
membrana de las moleculas implicadas en el reconocimiento de la celula diana genera una senal de activaci6
intracelular en ellinfocito Tc, que causa el reclutamientoesa zona de los granulos cargados con las sustancias
implicadas en la lisis celular, que seran vertidos al espaci
de reconocimiento
(Ia lIamada sinapsis inmunol6gica
mediante exocitosis.
La celula Tc tiene dos mecanismos principales de lis'~
(fig . .12.4). Por un lado, los linfocitos Tc expresan una protefna denominada CD95L, que induce a traves del CD95 e
la celula diana que 10 exprese la activaci6n de nucleasas
capaces de degradar el DNA hasta fraccionarlo, produciendo el fen6meno conocido como apoptosis 0 muerte
celular programada. Este mecanismo se cree que es el responsable de la eliminaci6n de los linfocitos B anergicos
que presentan autoantfgenos a los linfocitos Tc (fig. 13.2).
Pero quiza el mecanismo mejor conocido se basa en 10
secreci6n de granulos cargados con distintas proteinas
que producen la lisis de la celula diana (de ahf su nombre
de citolisinas). Entre estas proteinas se encuentra la perforina, que es una protefna que forma poros en la membrana de la celula blanco, y tiene una gran similitud con 10
proteina C9 del complemento. Junto con la perforina se
secretan distintas enzimas proteolfticas (entre ellas las
granzimas), conocidas genericamente como fragmentinas, que originan la inmediata destrucci6n de protefnas
de la membrana y, gracias a la perforina, tambien del citoplasma. Como consecuencia, y por mecanismos aun no
esclarecidos, se produce tambien la degradaci6n del
)
'/
Citalisinas
Farmaci6n de paras en la membrana
y degradaci6n del DNA. Muerte
Fig. 12.4.
Mecanismos de lisis celular mediada por las celulas Tc efectoras. a) Inducci6n de muerte celular programada a traves de C095. b) 5ecreci6n de cito·sinas (perforinas + fragmentinas) que producen poros en la membrana de la celula diana. Este ultimo mecanisme es compartido con loslinfocitos NK, aun-
=
e estos se activan por otros metod os.
DNA. Asociado a la secrecion de estes granulos, la celula
Tc sintetiza diversas citocinas, entre ellas TNFI3 e IFNy,
que, aunque no se conoce con exactitud el mecanismo,
participan activamente en 105 mecanismos de lisis celular.
Por ultimo, cuando la celula citolftica ha secretado al
edio 105 componentes implicados en la lisis, se separa
e la celula en busca de una nueva diana.
Los linfocitos Thl activan a 10s macr6fagos
NK
para eliminar pat6genos intracelu1ares
y a 10s linfocitos
Hay algunos patogenos intracelulares que se han
especializado para resistir dentro de 105 fagosomas de 105
acrofagos (como las micobacterias). Para eliminar estes
togenos que viven en el interior de 105 macrofagos, y,
par 10 tanto, a salvo de la accion de 105 anticuerpos, es
ecesaria la participacion de ciertas citocinas secretadas
r 105 linfocitos Thl, especialmente el IFNy (fig. 72.2) Y la
:"'-12.De igual manera, ellFNy y la IL-2 activan yexpanden
e 105 linfocitos NK, cuya actividad citolftica natural frente a
celulas infectadas con virus se ve asf intensificada.
.
Cuando una celula Thl reconoce especfficamente
peptidos de un patogeno sobre un macrofago infectado
que produce IL-12, el linfocito Th 1 sintetiza IFNy, que a
traves de sus correspondientes receptores genera una
serie de senales bioqufmicas que convierten a 105 macrofagos en potentes celulas efectoras. En primer lugar hay
una union de lisosomas alas bacterias fagocitadas,
potenciandose la actividad de las diferentes enzimas Iisosomicas. Del mismo modo, 105 macrofagos activados producen radicales de oxfgeno y oxido nftrico, con alto
poder bactericida, asf como peptidos con funcion antibacteriana (tabla 2.7). Tambien se potencia la presentacion de antfgenos, la fagocitosis y la expresion de recepto res para Igs.
La gran efectividad de 105 macrofagos en la eliminacion de 105 diferentes patogenos puede causar danos al
organismo, ya que, cuando 105 macrofagos se encuentran
activados, secretan al medio sustancias antimicrobianas
originando destruccion del tejido de la zona infectada.
Por esa razon, 105 linfocitos T necesitan controlar de forma
estricta este tipo de respuesta, utilizando para ello la
secrecion de citocinas. Asf, el TNFI3 es el encargado de eliminar aquellos macrofagos que ya no son capaces de destruir patogenos. Otras citocinas producidas por la celula
Th1 dirigen la migraci6n de nuevos macr6fagos al sitio de
infecci6n.
necesarias para que comiencen
ciarse en linfocitos T efectores.
En el caso de que 105macr6fagos no sean capaces, ni
siquiera con la ayuda de 105 linfocitos Th1, de eliminar
total mente 105 pat6genos intracelulares, se puede desarrollar una infecci6n cr6nica con inflamaci6n, apareciendo
una estructura caracterfstica denominada granuloma. Los
individuos que carecen del receptor de IFNy son incapaces
de formar granulomas y son victimas de infecciones por
micobacterias (capftulo 18). EI granuloma esta formado
por una acumulaci6n de macr6fagos infectados, rodeados
de linfocitos T efectores (en su mayorfa CD4), y su funci6n
es actuar como pared de contenci6n para detener el progreso de la infecci6n. Esta estructura tambien es caracterfstica de reacciones de hipersensibilidad tipo IVy de otras
inmunodeficiencias (ver capftulos 18 y 19).
Dependiendo de la funci6n que realizan y las citocinas
que sintetizan, 105 linfocitos CD4 efectores se dividen en
celulas Th1 (encargadas de coordinar la inmunidad celular,
mediante la sfntesis de IL2 e IFNy), y celulas Th2 (que coordinan la respuesta humoral, sintetizando IL4, ILS, ILl 0 e
IL13). La funci6n principal de 105linfocitos Th 1 es activar a
105macr6fagos y a 105linfocitos NK 0 Tc para la eliminaci6n
de pat6genos intracelulares, fundamentalmente con IFNy.
Los Iinfocitos T efectores son celulas que han sido activadas a traves de su TCR por un antfgeno y cuya misi6n es
desarrollar la respuesta inmune especffica. Una vez activados, 105Iinfocitos T modifican tanto su fenotipo como
sus necesidades funcionales. Por un lado, aumentan la
expresi6n de determinadas moleculas de membrana al
mismo tiempo que comienzan a expresar otras nuevas,
quedando todas reunidas en la zona de contacto con la
celula presentadora. Esta enviara seriales de coactivaci6n,
mediante contactos CD80-CD28 y secreci6n de citocinas,
a proliferar
y a diferen-
La mayorfa de 105 linfocitos CD8 efectores (Tcl, a su
vez, cumplen una funci6n de eliminaci6n de pat6genos
intracelulares mediante la lisis de las celulas infectadas.
Para realizar la funci6n citolftica, la celula Tc efectora
necesita una fuerte serial coestimuladora, que proviene
de la celula que Ie presenta el antfgeno 0 de ciertos linfocitos Th1.
Los linfocitos Tc efectores utilizan dos mecanismos diferentes de lisis: a) inducci6n de muerte celular programada
(apoptosis) en las celulas diana a traves de moleculas de
membrana especializadas (CD9SL/CD9S), 0 b) destrucci6n
de la celula mediante la formaci6n de poros en la membrana, gracias a la acci6n de perforinas y fragmentinas.
Las funciones de 105 linfocitos T efectores se desarrolIan mediante moleculas de membrana y/o citocinas, y
tienen lugar de manera focalizada y selectiva sobre las
celulas que ofrecen el antfgeno para el que son especfficas. De este modo se garantiza, por ejemplo, que 5610 se
eliminan las celulas infectadas, 0 solo se activan 105
macr6fagos 0 Iinfocitos B que 10requieren.