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Inmunología
Vol. 25 / Núm 1/ Enero-Marzo 2006: 39-49
Modulación del tráfico leucocitario:
Papel de las quimiocinas y de los opioides
O.M. Pello, J.M. Rodríguez-Frade, L. Martínez-Muñoz, M. Mellado
Departamento de Inmunología y Oncología, Centro Nacional de Biotecnología (CSIC),
UAM Campus de Cantoblanco, Madrid, España.
.
MODULATION OF LEUKOCYTE TRAFFICKING:
ROLE OF CHEMOKINES AND OPIOIDS
Recibido: 13 de Marzo 2006
Aceptado: 22 de Marzo 2006
RESUMEN
El correcto movimiento y posicionamiento celular son elementos claves en el desarrollo, determinantes tanto en situaciones fisiológicas como patológicas. Probablemente sea en el sistema inmunológico donde más extensamente se han estudiado los
procesos de migración celular, ya que muchos aspectos de la respuesta inmune están directamente relacionados con la regulación
del tráfico leucocitario. La migración de leucocitos es un proceso
altamente coordinado en el que participan muchas moléculas y
sus correspondientes receptores. En esta revisión, nos centramos
principalmente en las quimiocinas, moléculas con capacidad quimioatrayente, y en los opioides, ya que, aunque normalmente su
actividad se ha considerado restringida al sistema nervioso, también afectan a las células inmunes y modulan su movilidad. La
respuesta inmune es un proceso muy dinámico que depende de
la concentración de una gran variedad de moléculas que aparentemente pueden no tener ninguna relación así como de la presencia de los receptores para esas moléculas en la membrana celular.
ABSTRACT
Correct cell movement and positioning are central elements
in development, and influence both normal physiology and disease states. Cell movement has probably been studied most extensively in the immune system, where many aspects of the immune response are closely related to coordination of leukocyte trafficking. Leukocyte migration is thus a highly regulated process
that implicates many molecules and receptors. In this review
we focus our attention on chemokines, classical chemoattractant molecules and on opioids, molecules that usually act on the
nervous system but that also affect immune cells and modulate
their movement. The final immune response is a very dynamic
process that depends on the amount of a variety of different apparently unrelated molecules and on the presence at the cell membrane of their corresponding receptors.
KEY WORDS: Chemokines/ Opioids/ Inflammation/ Cell migration.
PALABRAS CLAVE: Quimiocinas/ Opioides/ Inflamación/
Migración celular.
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MODULACIÓN DEL TRÁFICO LEUCOCITARIO: PAPEL DE LAS QUIMIOCINAS Y DE LOS OPIOIDES
INTRODUCTION
En un organismo, procesos como la morfogénesis
embrionaria, la reparación de heridas, la regeneración tisular
o la propia respuesta inmune entre otras, dependen del
movimiento organizado de las células. El proceso de migración
celular es de hecho un proceso altamente coordinado en el
que participan multitud de moléculas.
En el caso del sistema inmunológico, la migración de
células es importante no sólo en los procesos de extravasación
que se producen durante la respuesta inflamatoria, sino
que también representa un punto clave en la homeostasis
del propio sistema. La migración de leucocitos desde el
torrente circulatorio hasta un tejido determinado es un
proceso muy regulado en el que participan de forma
orquestada muchas proteínas: selectinas, integrinas, moléculas
de adhesión, quimiocinas, citoquinas, metaloproteasas,
etc.(1). Incluso se ha demostrado recientemente que moléculas
como los opioides, cuyo ámbito de actuación parecía
restringido al sistema nervioso, también actúan sobre las
células del sistema inmunológico y de hecho, interfieren
con los procesos de migración celular(2).
EL PROCESO DE MIGRACIÓN LEUCOCITARIA
En el proceso de extravasación se suceden ordenadamente
una serie de pasos secuenciales: En primer lugar se producen
interacciones lábiles entre el leucocito y el endotelio vascular
que permiten a aquellos disminuir su velocidad y facilita
que puedan establecerse contactos más estables (3).
Posteriormente, el leucocito comienza a rodar por la superficie
del endotelio, proceso denominado «rolling». Las moléculas
de adhesión que juegan un papel más importante en este
momento son las selectinas. Estas moléculas están formadas
por una única cadena polipeptídica con una región
transmembrana, un segmento intracelular corto y una región
extracelular de longitud variable por donde interaccionan
con los ligandos. Las células endoteliales expresan selectinas
tipo –E y tipo –P y los leucocitos selectinas-L(4). Para que se
produzcan los fenómenos de adhesión, las células endoteliales
van a expresar ligandos para las selectinas presentes en los
leucocitos. Recíprocamente, los leucocitos expresan en su
membrana los ligandos correspondientes para las E-selectinas
y las P-selectinas.
A continuación tiene lugar la adhesión firme de los
leucocitos a la superficie del endotelio, proceso marcado
por la interacción entre moléculas de adhesión y sus receptores
denominados integrinas. En esta fase también juegan un
papel importante las quimiocinas, proteínas proinflamatorias
que son liberadas al torrente circulatorio y una vez en la
luz del vaso son retenidas por glicosaminoglicanos en la
superficie endotelial, de este modo son accesibles para
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interaccionar con sus receptores en los leucocitos y posibilitan
la activación de las integrinas. Las integrinas son heterodímeros
formados por dos cadenas diferentes, α y β, que tienen un
largo extremo extracelular por donde se unen al ligando y
una región corta citoplasmática. Las integrinas son activadas
tras la unión de su ligando, y ello promueve un cambio
conformacional del heterodímero, iniciándose así la
correspondiente señalización intracelular que incluye
activación de tirosinas cinasas y reorganización del
citoesqueleto de actina(5,6).
En este momento de firme adhesión, la combinación de
la señalización activada por las integrinas junto con la
presencia de quimiocinas inmovilizadas sobre la superficie
endotelial, induce cambios en la morfología de los leucocitos(710). Los microvilli propios de los leucocitos desaparecen de
la superficie de contacto con el endotelio, proceso en el que
participan la proteína G de bajo peso molecular Rac-1 y la
fosfatasa DOCK2(11). Los filamentos de F-actina, pasan de
un patrón radial simétrico a concentrarse en la zona que va
a constituir el frente de avance de la célula, denominado
«leading edge»(12,13). En el frente de avance se concentran
especialmente receptores de factores quimioatrayentes, lo
que asigna a esta estructura celular un papel en la detección
de gradientes quimiotácticos(7,14,15). El otro extremo de la
célula, urópodo(16), consiste en una proyección en forma de
pseudópodo y representa una estructura especializada con
gran movilidad y funciones adhesivas. Los cambios
morfológicos conllevan también una redistribución de
moléculas señalizadoras: proteínas G de bajo peso molecular
como cdc42 y Rac-1, cinasas como AKT y PAK1 o el fosfatidil
inositol trifosfato (PIP3) se localizan en el frente de avance
mientras que, por ejemplo RhoA y PTEN se redistribuyen
al urópodo(17,18). La polarización celular alcanza también a
algunas estructuras celulares como es el caso de las
mitocondrias, que se relocalizan hacia el urópodo en un
proceso que puede estar relacionado con la producción
de ATP necesaria mantener la polarización celular(19).
La idea general es que la extravasación de la célula se
realiza finalmente siguiendo un gradiente quimioatrayente
generado por las quimiocinas. El gradiente quimioatrayente
y la participación de proteasas hace que los leucocitos
atraviesen el endotelio y se dirijan al sitio de inflamación o
al lugar que deben ocupar en el órgano linfoide. Recientemente,
algunos autores han sugerido que la transmigración puede
ocurrir incluso en ausencia de gradiente quimioatrayente.
En experimentos realizados in vitro se observa que células
en ausencia de flujo se mueven sobre el endotelio ignorando
el gradiente quimioatrayente, sin embargo, la sola presencia
de flujo hace que las células atraviesen entre las uniones
del endotelio, aún en ausencia de quimiocinas(20).
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INMUNOLOGÍA
REGULACIÓN DE LA RESPUESTA INMUNE:
LAS QUIMIOCINAS
Las quimiocinas son una familia de proteínas de bajo
peso molecular (8-14 KDa) con un alto grado de homología,
que originalmente fueron identificadas por su capacidad
quimoatrayente y proinflamatoria, actuando sobre distintas
poblaciones leucocitarias(21,22). Estructuralmente, las quimiocinas
son proteínas muy relacionadas entre sí. Presentan 4 residuos
de cisteína altamente conservados y en función de la disposición
de dos de ellos, los más cercanos al extremo amino terminal,
se puede establecer una primera clasificación en cuatro
familias. Así, clásicamente se definen las quimiocinas CC o
β-quimiocinas, donde los dos residuos de cisteína están
adyacentes. Las quimiocinas CXC o α-quimiocinas que
presentan un residuo aminoacídico entre las dos primeras
cisteínas. Las CX3C que poseen tres aminoácidos entre las
dos cisteínas iniciales y las que se incluyen en la familia C
que sólo presentan una cisteína en el extremo N-terminal.
Esta primera clasificación coincide con la localización
cromosómica de los genes que las codifican: Las quimiocinas
CC, son codificadas por genes presentes en los cromososmas
17q11 y 12, e incluyen entre otras, MCPs con capacidad
quimoatrayente de monocitos, MIPs y RANTES, que son
proteínas inflamatorias que actúan sobre macrófagos y un
grupo de quimiocinas con actividades relacionadas con
procesos homeostáticos en lugar de inflamatorios como son
TARC, I-309, 6Ckine o TECK. Los genes que codifican para
quimiocinas CXC se localizan en el cromosoma 4q13, y actúan
sobre neutrófilos, monocitos y células T. Los de la familia
C se encuentran en el cromosoma 1q y los de la familia CX3C
en el cromosoma 1.6. El único miembro de esta familia,
CXC3L1 o fractalquina actúa sobre células NK y es destacable
que puede aparecer en forma soluble o anclada a la membrana
celular mediante un dominio rico en mucinas(22-24).
En la actualidad se prefiere una clasificación más funcional,
basada en el tipo de proceso en el que participan, hecho
que además está relacionado con que su expresión sea
constitutiva o inducible. Al primer grupo, pertenecen las
quimiocinas que juegan un papel relacionado con la propia
organización estructural del sistema inmune, es decir,
con los procesos de homeostasis; entre ellas están SDF-1α,
TECK o SLC, que son expresadas constitutivamente en
tejidos específicos. En el segundo grupo se incluyen aquellas
quimiocinas relacionadas con procesos inflamatorios, cuya
liberación es inducida por diferentes estímulos como por
ejemplo citocinas, opioides o las propias quimiocinas entre
otros y que están implicadas en la infiltración de distintos
tipos celulares como macrófagos, linfocitos, neutrófilos, etc.
que ocurre durante la inflamación. En este grupo se incluyen
por ejemplo IL-8, IP-10, MIG, MCPs, MIPs o RANTES(25,26).
O.M. PELLO ET AL.
En la actualidad se ha adoptado una nueva nomenclatura,
que sirve tanto para nombrar los ligandos como sus receptores,
y que está basado en su organización estructural CC, CXC,
C o CX3C, seguido por una «L» (de ligando) y un número
que corresponde a la posición que ocupa el gen que codifica
a cada proteína dentro del cromosoma(27) o por una «R» de
receptor seguido de un número, de manera que encontramos
once receptores para la familia de quimiocinas CC (CCR111), siete en la familia CXC (CXCR1-7) y un único receptor
en las familias C (XCR1) y CX3C (CX3CR1). Esta nomenclatura
es la que a partir de ahora utilizaremos (Fig. 1).
UNIÓN QUIMIOCINA-RECEPTOR Y SEÑALIZACIÓN
INTRACELULAR
Las quimiocinas ejercen su función uniéndose a receptores
específicos que se expresan en la membrana de las células
sobre la que van a ejercer su función. Estos receptores
pertenecen a la familia de receptores de siete dominios
transmembrana acoplados a proteínas G, GPCRs (del inglés
«G Protein-Coupled Receptor»), y están formados por una
única cadena polipeptídica de unos 350 aminoácidos. Al
atravesar siete veces la membrana plasmática, tanto el
extremo amino terminal como tres de los bucles que unen
los dominios transmembrana quedan expuestos hacia el
exterior de la célula, participando en la unión del ligando,
mientras que el extremo carboxi terminal y otros tres bucles
se orientan hacia el interior de la célula y participan
principalmente en la transmisión de la señal intracelular.
Los receptores de quimiocinas presentan como
característica importante la presencia de la secuencia
DRYLAIV en el segundo bucle intracelular, que es crítica
para su función(28). En el caso del receptor CCR2, la mutación
de la tirosina del domino DRY por una fenilalanina resulta
en un receptor no funcional(29).
En general existe un alto grado de promiscuidad en la
unión de las quimiocinas a su receptor, de modo que un
mismo receptor se puede unir a diferentes quimiocinas con
similar afinidad y un mismo ligando puede unirse a diferentes
receptores. Sin embargo, también hay parejas específicas
de quimiocina-receptor como es el caso CXCL13-CXCR5.
En este sentido, la reciente descripción de CXCR7 como
receptor que une CXCL12 y CXCL18(30) ha hecho replantearse
el concepto de especificidad para la pareja CXCL12-CXCR4
considerado hasta el momento como el caso más representativo
de fidelidad ligando-receptor en esta familia de proteínas.
Las quimiocinas también se unen a otros receptores
«silenciosos» que a pesar de ser estructuralmente similares
a los GPCRs, no se acoplan a ninguna proteína G. Aunque
se sabe que estos receptores se internalizan, no se ha descrito
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MODULACIÓN DEL TRÁFICO LEUCOCITARIO: PAPEL DE LAS QUIMIOCINAS Y DE LOS OPIOIDES
Células B
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Dendriticas
CCR6
CCL20
CXCR4
CXCR5
CXCR7
CXCL12
CXCL15
CXCL11,12
CCL3,5
CCL2,7,13
CCL17,22
CCL3-5
CCL19,21
CCL1
CXCR1
CXCR2
CXCR3
CXCR4
CXCL8
CXCL1-3, 5-8
CXCL9-11
CXCL12
XCR1
CCL3,5
CCL3-5
CCL20
CCL25
CXCR4
CXCR7
CXCL12
CXCL11,12
CCR7
CCR9
CXCR4
CCL19,21
CCL25
CXCL12
Naive
CCR7
CCL19,21
TH1
CCR2
CCR5
CCL2,7,13
CCL3-5
CXCR3
CXCL9-11
CCR2
CCR3
CCR4
CCR8
CCL2,7,13
CCL5,7,8,11,13,24,26
CCL24
CCL1
Inmaduras
Células NK
CCR1
CCR2
CCR4
CCR5
CCR7
CCR8
CCR1
CCR5
CCR6
CCR9
Maduras
Células T CD4+
XCL2
TH2
Monicitos
CCR1
CCR2
CCR5
CCL3,5
CCL2
CCL3-5
Células T CD8+
CXCR4
CXCR7
CXCL12
CXCL11,12
Naive
CCR7
CCL19,21
CX3CR1
CX3CL1
CTL
CXCR3
CXCL9,11
Figure 1. Clasificación de los receptores de quimiocinas y sus ligandos. Se muestran los receptores de quimiocinas, sus ligandos en su nomenclatura moderna y
los tipos celulares donde se expresan dichos receptores.
ninguna vía de señalización que sea activada tras su unión
al ligando. En este grupo encontramos a los receptores
DARC(31), que une quimiocinas tanto de la familia CC como
de la CXC(32), CCX-CKR(33) y D6, que une quimiocinas CC(34,35).
Aunque todavía existe controversia sobre el papel de estos
receptores, se postula que ejercen un control sobre la cantidad
de quimiocinas presentes en un lugar determinado, lo que
vendría a traducirse en una optimización de la respuesta
pro- o anti-inflamatoria(36). Así, los ratones deficientes para
D6 desarrollan psoriasis tras tratamiento con PTA ya que
no pueden regular la reacción inflamatoria(37). Este mismo
receptor D6 es expresado por fibroblastos fetales en la
placenta, donde juega un importante papel como barrera
protectora de quimioqinas proinflamatorias(38).
Aunque clásicamente los GPCRs han sido descritos como
monómeros, cada vez hay más datos que hacen pensar que
42
su forma funcional es la oligomérica. No existe una regla
fija de como estos receptores dimerizan y, de hecho, los
dominios implicados en la dimerización parecen diferir
según la familia de GPCR a la que pertenezca el receptor y
así encontramos receptores que usan, entre otros, sus dominios
extracelulares, como es el casos de algunos canales de calcio,
otros que emplean regiones de los dominios transmembrana,
como es el caso del receptor β-adrenérgico(39) o incluso
algunos que, entre otras zonas, utilizan dominios en el
extremo carboxi- terminal, como es el caso del receptor para
el ácido γ-aminobutírico (GABA) (40). Los receptores de
quimiocinas no son una excepción y de hecho, hay numerosas
evidencias que demuestran la existencia no sólo de
homodímeros sino también de heterodímeros. En el caso
del CCR5 se ha demostrado que residuos presentes en las
regiones transmembrana 1 y 4 constituyen el motivo de
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INMUNOLOGÍA
dimerización(41). La interacción «receptor-receptor» tiene
una clara relevancia fisiológica. Así en algunos casos el
oligómero formado presenta cambios en la afinidad por sus
ligandos, otras veces se modifica la cinética de los receptores
en la superficie celular alterando su tráfico intracelular y su
internalización(42), e incluso a veces, como ocurre en el caso
de los receptores de quimiocinas, pueden activarse rutas de
señalización diferentes dependiendo de la conformación de
receptores estabilizada (43). Por todos estos motivos, la
dimerización/oligomerización debe ser considerada un
punto de control importante en la regulación de la respuesta
celular inducida por estas moléculas y en este sentido,
péptidos correspondientes al motivo de dimerización de
CCR5 bloquean su función in vitro e in vivo(41).
Como ocurre con otros GPCRs(44-47) la unión de la quimiocina
a su receptor estabiliza la conformación dimérica del receptor
y posibilita la activación de la vía JAK/STAT(48-50). La unión
del ligando provoca cambios conformacionales en la estructura
de los dominos transmembrana, que son transmitidos a los
intracelulares, lo que permite la unión de las Janus quinasas,
su activación por transfosforilación y la fosforilación del
propio receptor. Esto hace que se exponga el motivo presente
en el segundo y tercer bucle intracelular implicado en la
unión y activación de proteína G(51,52). El intercambio de GDP
por GTP que se produce en la subunidad α de la proteína G
la hace entonces disociarse de las subunidades βγ(53). El hecho
de que muchas de las respuestas debidas a quimiocinas en
el sistema inmune sean inhibidas con toxina de pertussis
(PTX), indica que la proteína G implicada es una proteína
Gi(28,54,55). Sin embargo, también se ha descrito la implicación
de otras proteínas G asociadas a diferentes conformaciones
del receptor, por ejemplo, el heterodímero CCR2-CCR5 activa
una proteína Gq/11(50) o a distintos modelos celulares, la
invasión de células de melanoma en respuesta a SDF-1α
depende de G13(56). Tanto la subunidad α como el dímero
βγ activan un gran número de moléculas señalizadoras entre
las que se incluyen Adenil Ciclasa, la cinasa de fosfoinositidos
(PI3K), la fosfolipasa Cβ (PLCβ), las proteínas G de bajo peso
molecular, Rac1, RhoA y Cdc42 que conectan directamente
los receptores con el esqueleto de actina promoviendo cambios
en su organización, tirosinas cinasa como c-Src, RGS, cinasas
de la familia ERK/MAPK o fosfodiesterasas(51,57-59). Dependiente
de las proteínas G es también la activación de serin-treonin
cinasas de la familia GRK, que fosforilan la región C-terminal
de estos receptores y crean sitios de unión para arrestinas.
La unión de β-arrestina al CCR2 provoca la internalización
de este receptor en vesículas de clatrina, en un proceso en
el que también participa la GTPasa dinamina(60).
Especial relevancia tiene la activación de las Janus cinasas
por parte de las quimiocinas por cuanto la ruta JAK / STAT
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es también activada por las citocinas, moléculas que comparten
escenario en una multitud de situaciones fisiopatológicas
con las quimiocinas. Mientras que en el caso de las citocinas
existe una especificad clara entre la citocina y el miembro
de JAK o STAT que resulta activado, hoy todavía no sabemos
si ocurre igual en el caso de las quimiocinas. Sin embargo,
como ocurre en el caso de las citocinas, un estímulo continuado
con una quimiocina provoca la expresión de miembros de
la familia SOCS (del inglés «supressors of cytokine signaling»)
que por unión al receptor foforilado en el caso de SOCS3 o
a las JAKs si es SOCS1, bloquean su señalización. Esta es
una prueba evidente de la interferencia existente entre estas
dos familias de proteínas. Así se ha comprobado que la
expresión de SOCS3 mediada por un estímulo continuado
con hormona de crecimiento provoca la no funcionalidad
del receptor de quimiocinas y viceversa(61,62).
Estamos por tanto ante un nuevo mecanismo de regulación
de la función de citocinas y quimiocinas que demuestra la
complejidad y el fino control al que el sistema inmunológico
está sometido.
REGULACIÓN DE LA RESPUESTA INMUNE:
LOS OPIOIDES
Durante un proceso inflamatorio, además de las proteínas
referidas, existen otras muchas moléculas cuyas funciones
originalmente se han relacionado con otros procesos fisiológicos.
Entre ellas se encuentran los opioides y sus receptores,
componentes del sistema nociceptivo encargado de inducir
analgesia y por lo tanto de modular el dolor, aunque también
participan en otros procesos biológicos como miosis,
bradicardia, sedación general, hambre, hipotermia,
insensibilidad y disminución de reflejos(63). Los principales
grupos de opioides endógenos son: las endomorfinas,
encefalinas y dinorfinas, péptidos que resultan del
procesamiento de tres precursores más largos: pro-endomorfina
(64), pro-enkefalina A(65) y pro-dinorfinas(66).
Los receptores de opioides fueron descritos por primera
vez en el cerebro de mamíferos(67-69). Al igual que los receptores
de quimiocinas, pertenecen también a la familia de los
GPCRs. Existen tres tipos principales: MOR (del inglés «μopioid receptor»), DOR (δ-opioid receptor) y KOR (κ-opioid
receptor)(70) y uno estructuralmente relacionado, denominado
receptor de nocipeptina o NOR(71).
Hoy se sabe que las células del sistema inmune también
expresan receptores de opioides. Existen evidencias
funcionales y moleculares de que son expresados por
neutrófilos, macrófagos, monocitos, linfocitos y células
dendríticas(72). Pero además, estas células también producen
sus propios ligandos(73). El dolor agudo y el crónico, están
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MODULACIÓN DEL TRÁFICO LEUCOCITARIO: PAPEL DE LAS QUIMIOCINAS Y DE LOS OPIOIDES
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capaz de disminuir la expresión de quimiocinas proinflamatorias a la vez que induce un aumento en la expresión
del receptor CCR5, uno de los principales co-receptores
para la entrada del virus HIV-1, lo que explicaría la mayor
severidad del SIDA en los casos de drogodependientes
donde la efectividad de la respuesta inmune está, además,
disminuida, favoreciendo la infección y propagación del
virus(78). Hoy sabemos que los opioides también modulan
la quimotaxis de algunos tipos celulares como ocurre
con los monocitos, donde promueven adhesión a fibronectina
tanto in vitro como in vivo(79) (Fig. 2).
Figure 2. La estimulación del receptor δ-opiáceo (DOR) promueve la adhesión
de monocitos. Mediante técnicas de adhesión estática y adhesión en flujo, se
puede ver como al estimular los monocitos con opioides, estos se adhieren con
fuerza a la fibronectina. La figura muestra un panel sin estimular (izquierda)
y otro en el que los monocitos se han estimulado 5 min con un compuesto
sintético, DPDPE, agonista específico del DOR (Derecha).
frecuentemente relacionados con procesos inflamatorios
que se originan como consecuencia de la destrucción de
tejido o de una reactividad autoinmune. Está comprobado
que los opioides se pueden acumular en órganos linfoides
como bazo y timo, y que además alcanzan una alta
concentración en los puntos de inflamación(73,74). Los opioides,
actuando sobre sus receptores presentes en los leucocitos
son capaces de participar en la regulación de la respuesta
inmune, así modulan la producción de ciertas citocinas, la
producción de anticuerpos y también participan en la
regulación de la actividad fagocítica de macrófagos y
neutrófilos(75-77). La morfina, por unión al receptor MOR es
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UNIÓN OPIOIDE-RECEPTOR Y
SEÑALIZACIÓN INTRACELULAR
Aunque tradicionalmente se ha visto que los receptores
de opioides señalizan vía proteína Gi, también pueden
reclutar otras proteínas G insensibles al tratamiento con
PTx como es el caso de Gz(80), la humana G16 y su homóloga
murina G15(81). En el caso de la Gi, esta activación conduce
a inhibición de Adenilato Ciclasa y a activación de cinasas
como PLC, PKC, PI3K y MAPK(82). Así mismo, se inhiben
canales de Ca2+ celulares, a la vez que se estimulan los
canales de K + por lo que en suma generan una
hiperpolarización de la membrana plasmática. En monocitos,
DPDPE también activa la proteína Gi como paso previo
a la cascada señalizadora que termina en la adhesión
celular, pero en condiciones donde la Gi está inhibida,
por ejemplo tras el tratamiento con PTx, la proteína Gz se
asocia al receptor y posibilita también la activación de la
misma ruta (79). El receptor NOR puede interaccionar
funcionalmente con las proteínas G insensibles a PTx: Gz,
G12, G14 y G16(83).
La activación de DOR en monocitos promueve la
disociación de la subunidad βγ de la proteína G, que es
responsable de la activación de la PI3Kγ y por lo tanto de
provocar el aumento en membrana de los niveles de PIP3.
La presencia de PI3P facilita el reclutamiento de mediadores
como Vav-1, que actúa promoviendo el intercambio de GDP
por GTP en Rac-1 y por lo tanto facilitando la activación de
esa proteína G de bajo peso molecular. La unión del ligando
a DOR también provoca la activación de Src cinasas que
fosforilan a Vav-1. La activación final de Rac-1 permite la
conexión con el citoesqueleto de actina y el desarrollo de
un fenotipo adhesivo (79) (Fig. 3).
Los receptores de opioides también oligomerizan y
pueden encontrarse referencias bibliográficas de las formas
monoméricas, diméricas u oligoméricas para MOR(84), DOR(8486) y KOR(85). Respecto a la dinámica que rige la oligomerización
de estos receptores, se ha observado para el DOR mediante
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INMUNOLOGÍA
O.M. PELLO ET AL.
Adenilato
ciclasa
α
Gi
β
γ
Gz
Src
PI3Lγ
Vav-1
Rac-1
Citoesqueleto de actina
Integrinas α5β1
Figure 3. Ruta de señalización tras la activación del DOR en monocitos y que
lleva a un incremento en la adhesión a fibronectina. Tras ser activado con el
correspondiente ligando, el DOR recluta la proteína Gi o Gz si el experimento
se hace en presencia de PTx, y la subunidad βγ de cualquiera de ellas desencadena
una ruta de señalización intracelular en la que están implicadas, entre otras,
PI3Kγ, Src, Vav-1, Rac-1 y finalmente proteínas del citoesqueleto celular que
son capaces de promover un cambio conformacional de las integrinas α5β1 y
conferir a la célula un fenotipo adherente sobre fibronectina.
técnicas de BRET y de FRET, igual que ocurre para los
receptores de quimiocinas, que los complejos ya existen en
la célula en ausencia de ligando(87).
También se han descrito complejos heterodiméricos, es
decir, formados por dos receptores distintos y así el primero
descrito fue el complejo DOR-KOR, resultado de una
exposición simultanea a los ligandos selectivos de dichos
receptores(85), al que siguió el heterodímero DOR-MOR(88).
Estos heterodímeros, comparados con los correspondientes
homodímeros, presentan disminuida su afinidad por los
agonistas y antagonistas selectivos y aumentada su afinidad
por los agonistas y antagonistas no selectivos(85). Además,
el heterodímero DOR-KOR presenta una inhibición sinérgica
de la actividad adenil ciclasa y un marcado aumento en la
fosforilación de las MAP Kinasas(85).
Sin embargo, también se producen heterodímeros de
receptores de opioides con otros GPCRs como los que forman
DOR y KOR con el receptor β2-adrenérgico(87,89), o los formados
por DOR, KOR y MOR y algunos receptores de quimoquinas
como CCR5(90,91).
INTERACCIONES ENTRE QUIMIOCINAS Y OPIOIDES
EN EL SISTEMA INMUNE: PAPEL EN LA REGULACIÓN
DE LA RESPUESTA INMUNE
Además de la adhesión promovida por opioides en
algunas células del sistema inmunológico, se ha descrito
también que la morfina altera las interacciones entre
leucocitos y células endoteliales en un proceso dependiente
de la producción de óxido nítrico (92). De hecho, el óxido
nítrico reduce la adhesión de los leucocitos al endotelio
disminuyendo la expresión de moléculas de adhesión en
el endotelio(93). Los mecanismos de adhesión no sólo afectan
a la respuesta inmune, sino que también pueden afectar a
la modulación del dolor. Así, la interrupción del rolling
por bloqueo de selectinas atenúa la analgesia promovida
por opioides(94) y el bloqueo de ICAM-1 sobre el endotelio
vascular induce una clara disminución de leucocitos
«portadores» de opioides al lugar de inflamación(95). También
se han descrito fenómenos de desensibilización cruzada
entre receptores de quimiocinas y receptores de opioides(2,91,96,97).
En estos casos, lo que ocurre es que la presencia de uno de
los dos tipos de ligandos, quimiocinas u opioides, promueve
la activación de su receptor y en consecuencia la activación
de serin-treonin cinasas que fosforilando al receptor provocan
su inactivación, proceso que también alcanza al otro receptor.
En el efecto participan además cinasas como PKA y las PKC
dependientes de Ca2+, aunque también se ha descrito la
participación de PKC que actúan de manera independiente
de ese catión(96). El pretratamiento con opioides no provoca
la desensibilización de todos los receptores de quimiocinas
por igual, y así la estimulación de monocitos y neutrófilos
con ligandos del MOR y del DOR inhiben la posterior
respuesta a quimiocinas como CXCL8, CCL2, CCL3 o CCL5
pero no afectan a CXCL12, o CCL4(97). La inactivación del
receptor puede ir acompañada de modificaciones en la
internalización del receptor o incluso afectar a la unión
de ligando. En neutrófilos tratados con ligandos del DOR,
se ha descrito la desensibilización de los receptores de
quimiocinas CXCR1 y CXCR2 de manera que no son
funcionales cuando encuentran su correspondiente ligando,
CXCL8, aunque ni la unión del ligando ni su cinética de
internalización se ve alterada(2).
Un segundo punto de regulación cruzada de las
respuestas, es la propia formación de complejos
heterodiméricos entre receptores de quimiocinas y de
opioides(90,91). Aunque en este sentido, gran parte de los
trabajos publicados hasta el momento se han centrado en
el estudio del receptor de quimiocinas CCR5, debido a que
junto con el CXCR4 es uno de los principales correceptores
para el HIV, todavía no se conoce si esos heterodímeros
convenientemente estabilizados son capaces de activar
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MODULACIÓN DEL TRÁFICO LEUCOCITARIO: PAPEL DE LAS QUIMIOCINAS Y DE LOS OPIOIDES
Figure 4. Análisis por FRET de la dimerización entre CXCR4 y DOR. Células
HEK293 fueron co-transfectadas de manera transitoria con proteína fluorescente
Cyan fusionada al C-terminal de CXCR4 (CFP-CXCR4) y con proteína
fluorescente Yellow fusionada al C-terminal del hDOR (YFP-COR) en una
relación 1:2. Los paneles superiores muestran la expresión de ambas proteínas
antes del «photobleaching». Los paneles intermedios muestran la expresión de
las proteínas individuales después del «photobleaching» de la YFP. Los paneles
inferiores muestran en una escala de falsos colores la emisión de la CFP antes
y después del «photobleaching» demostrando que la proteína YFP está
suficientemente cerca de la CFP como para robar parte de la energía que emite
y ello es prueba de que la distancia entre los receptores es inferior a 12Å y por
lo tanto están formando dímeros.
rutas de señalización específicas o por el contrario son
complejos silenciosos (Fig. 4).
CONCLUSIONES GENERALES
El movimiento celular resulta un paso crítico en multitud
de procesos fisiopatológicos y es de especial relevancia en el
sistema inmunológico. Como tal, es consecuencia de la integración
de múltiples estímulos que recibe la célula en un momento y
lugar determinado. Estímulos que incluyen proteínas clásicamente
relacionadas como selectinas, integrinas, citocinas y quimiocinas,
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pero también otras moléculas que en situaciones concretas
pueden compartir escenario con las anteriores. Por ejemplo,
en un proceso inflamatorio se secretan también opioides,
que cumplen una función de estímulo de analgesia a través
del sistema nociceptivo, pero a la vez tienen un efecto directo
sobre las células del sistema inmune y modifican las respuestas
de otras moléculas en el microambiente celular o de sus
receptores. Así, por ejemplo, las citocinas modulan los niveles
de otras citocinas o de las propias quimiocinas y sus receptores.
Curiosamente, también los opioides pueden actuar a estos
niveles y de esa manera afectar a la respuesta final. Sin embargo,
también hay interacciones más directas y en ese contexto la
existencia de homo- y heterodímeros de receptores ha puesto
de manifiesto nuevos puntos de control en los sistemas, al
abrirse la posibilidad de que un mismo receptor se comporte
de manera diferente dependiendo de la conformación que
adopte en la membrana celular.
Otro punto de control ocurre como consecuencia de que
algunas de esas moléculas activan vías de señalización
similares y puedan presentar fenómenos de «cross-talk».
Así, fenómenos como la desensibilización cruzada entre
receptores de opioides y quimiocinas o activación de la ruta
JAK/STAT y expresión de SOCS por citocinas y quimiocinas
tienen una gran importancia a la hora de modular las repuestas
individuales que originan todos estos mediadores.
Otro punto a considerar es el dinamismo de todos estos
procesos. La respuesta final va a depender en gran medida
de los niveles de cada molécula en un momento determinado,
pero también de qué receptores exprese una determinada
célula en ese momento. Esta complejidad de acción posibilita
un control muy fino y la integración de todos los sistemas
responsables de la respuesta final.
AGRADECIMIENTOS
«Grupo de Quimiocinas y Señalización», Departamento
de Inmunología y Oncología (DIO) del Centro Nacional de
Biotecnología (CNB). OMP disfruta de una beca predoctoral
de la «Fundación Ramón Areces». El DIO está financiado
por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
y por Pfizer.
CORRESPONDENCIA:
Dr. Mario Mellado
Departamento de Inmunología y Oncología
Centro Nacional de Biotecnología
Campus Universitario de Cantoblanco
E-28049 Madrid España
Phone: (+34) 91/585-4852. Fax: (+34) 91/372-0493
E-mail: [email protected]
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