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UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA FACULTAD : CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA : FARMACIA Y BIOQUÍMICA ASIGNATURA : INMUNOLOGÍA DOCENTES : Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE (TITULAR) Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO (TUTOR) I UNIDAD INMUNOLOGÍA GENERAL, INMUNOQUÍMICA E INMUNOBIOLOGÍA TEMA 06: RECONOCIMIENTO DEL ANTÍGENO “PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTÍGENO A LOS LINFOCITOS T” CONTENIDOS: PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL Ag A LOS LINFOCITOS T. PROPIEDADES DE LOS ANTÍGENOS RECONOCIDOS POR LOS LINFOCITOS T. PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOS A LOS LINFOCITOS T COLABORADORES CD4+. PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOS PROTEÍCOS A LOS LINFOCITOS T CITOLÍTICOS CD8+. BIOLOGÍA CELULAR DEL PROCESAMIENTO DE ANTÍGENOS. Los linfocitos, las únicas células con receptores específicos de antígeno, son responsables de iniciar y llevar a cabo la respuesta inmune adaptativa. Los linfocitos B interaccionan con el antígeno mediante su receptor (BCR), una inmunoglobulina de membrana (IgM) que reconoce determinantes antigénicos tridimensionales en proteínas y otras moléculas antigénicas, solubles o particuladas, en estado nativo. En cambio, el receptor clonotípico de los linfocitos T (TCR) reconoce complejos moleculares en la membrana de las célulaspresentadoras de antígeno (APC), formados por moléculas del Complejo Principal de Histocompatibilidad (MHC) de clase I (MHCI) o de clase II (MHCII) y péptidos antigénicos resultantes de la degradación intracelular del antígeno. Las células T, por tanto, a diferencia de los linfocitos B, necesitan de células presentadoras de antígeno (APC) accesorias que captan el antígeno, lo procesan y lo presentan en la membrana. Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 1 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA Figura 01 El TCR interacciona molecularmente con el péptido contenido en la cavidad de las moléculas del MHC y con las propias moléculas presentadoras, de forma que el reconocimiento del antígeno por el linfocito T, tal como se ha visto en sesiones anteriores, queda restringido por el MHC (Figura 01). El fenómeno de la restricción por el MHC de reconocimiento de antígeno fue originalmente descrito por Zinkernagel yDoherty (1974) en la respuesta de los linfocitos T al virus de la linfocoriomeningitis (LCV). Estos investigadores demostraron que las células T citotóxicas específicas de virus sólo reconocen las células infectadas si éstas expresan determinadas moléculas de histocompatibilidad en susuperficie. Este trabajo mereció el Premio Nobel de Medicina en 1996. CELULAS PRESENTADORAS DE ANTÍGENO: Los requerimientos para la presentación de antígeno son: capacidad de captación de antígenos del medio externo, maquinaria proteolítica eficiente que permita la degradación del antígeno en péptidos capaces de ser presentados, expresión de moléculas de MHCII y expresión de moléculas coestimuladoras y de adhesión. Los tres tipos celulares que cumplen en diferentes grados estos requisitos, llamadas APC profesionales, son las células dendríticas, los macrófagos y los linfocitos B. Existen otras estirpes celulares que, aún no siendo APCs profesionales, son capaces de expresar moléculas de MHCII bajo determinadas condiciones. Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 2 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA Células dendríticas: Las células dendríticas derivan de la médula ósea, son de linaje mieloide y tienen una morfología irregular con prolongaciones membranosas. Las células dendríticas se generan en la médula ósea desde donde migran en estado inmaduro a los tejidos periféricos, por ejemplo las células de Langerhans de la piel. Mientras están en estado inmaduro, las células dendríticas tienen gran capacidad de captación de antígeno del medio y una maquinaria proteolítica eficiente, expresan bajos niveles de MHC y de moléculas coestimuladoras; expresan receptores Fc (CD32), de manosa y de complemento, implicados en captación de antígeno por endocitosis, fagocitosis y, sobre todo, macropinocitosis. Al activarse su maduración en presencia de citocinas inflamatorias, aumenta considerablemente su capacidad de macropinocitosis y la expresión de receptores que permiten la captación de antígeno; también se activa la síntesis de moléculas de MHCI y II que unirán con gran eficiencia tanto péptidos originados en la propia célula dendrítica como péptidos externos que se hallan en el lugar de inflamación. Desde el sitio de la herida, las células dendríticas maduras expresan un alto número de complejos MHC/péptido de alta estabilidad en su membrana, paran la síntesis de novo de MHC, pierden la capacidad de captación de antígeno y la expresión de algunos receptores iniciando su migración los órganos linfoides secundarios (ganglios linfáticos, bazo o mucosas). Durante el transporte de los tejidos periféricos a los órganos linfoides por los vasos linfáticos, las células cambian de morfología y reciben el nombre de células veladas (veiled cells). A su llegada a los órganos linfoides secundarios, las células dendríticas maduras se emplazan en las zonas ricas en células T (recibiendo el nombre de células dendríticas interdigitantes) donde realizan su función de presentar péptidos a células T específicas que allí se encuentren, iniciándose así la respuesta inmune contra el agente agresor. Las células dendríticas son especialmente eficientes en la activación y estimulación de células T pre inmunes, tanto CD8 como CD4. Mediante la unión de péptidos exógenos o endógenos a sus moléculas de MHCI, altamente expresadas, pueden iniciar una respuesta de células T CD8+, incluso simultánea a la activación de células T CD4+. Por otra parte, se las ha propuesto como responsables en gran parte del mantenimiento de la memoria T ya que los complejos MHC II/péptido formados permanecen expuestos en su membrana durante un Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 3 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA período de tiempo largo proporcionando a las células T de memoria un contacto continuado con el antígeno que las ha estimulado en la respuesta primaria. Macrófagos: Los macrófagos son células fagocíticas mononucleares de linaje mieloide y con gran capacidad de procesamiento de antígenos tanto solubles como particulados. Los macrófagos inmaduros de sangre periférica se denominan monocitos. Los macrófagos diferenciados localizados en tejidos se encargan de eliminar restos celulares in situ. Estos macrófagos diferenciados son residentes esenciales de los tejidos linfoides, pero también se encuentran en otras localizaciones, en suspensión o integrados en tejidos sólidos; allí reciben distintos nombres y, aunque mantienen sus propiedades principales, adquieren características específicas al diferenciarse en los diferentes tejidos. Los macrófagos en suspensión son células muy activas en la eliminación de partículas extrañas y restos celulares, entre ellos se encuentran principalmente los peritoneales y los alveolares. Los macrófagos de tejido sólido son más especializados, por ejemplo las células de Kupffer del hígado son responsables de la eliminación de productos particulados y bacterias de la circulación sanguínea. Entre este grupo se agrupan las células de la microglía del sistema nervioso central, los osteoclastos del tejido óseo o las células mesangiales del glomérulo renal, entre otros. Los macrófagos activados en el lugar de infección inician un proceso de fagocitosis muy activo mediante receptores específicos, receptores tipo toll (TLR) y receptores scavenger, capaces de reconocer patrones moleculares (PAMPS) expresados en los patógenos. Los macrófagos también pueden endocitar antígenos opsonizados con moléculas del complemento o anticuerpos, vía receptores del complemento o receptores Fc (CD64, CD32, CD23). Los monocitos y macrófagos no activados expresan niveles bajos de MHCII, en cambio en los macrófagos activados se induce la expresión de moléculas de clase II y las moléculas accesorias en su superficie que aumentan su capacidad de presentación de antígeno. Consecuencia de la activación, los macrófagos secretan quimiocinas que reclutan células inflamatorias y citocinas implicadas en la activación de las células T como IL12 dirigiendo la respuesta adaptativa en las fases iniciales. Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 4 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA Linfocitos B: Los linfocitos B pueden actuar como células presentadoras de antígeno ya que expresan MHCII constitutivamente, expresión que aumenta cuando se activan, aunque su capacidad de captación de antígeno es muy baja. Sin embargo, los linfocitos B son células presentadoras muy eficientes si expresan una inmunoglobulina de superficie (BCR) específica del antígeno. La eficiencia de la presentación de un antígeno por células B aumenta 1001000 veces cuando el antígeno se internaliza tras su unión con el BCR, permitiendo que un antígeno se presente con gran eficiencia incluso en bajas concentraciones. La presentación de antígeno a linfocitos T específicos es parte esencial de la completa activación y diferenciación de la célula B en célula plasmática productora de anticuerpos, ya que para este proceso, los linfocitos B requieren de la colaboración de los linfocitos T. La presentación de antígeno es su forma de obtener esta colaboración. La interacción entre células T y B específicas del mismo antígeno requiere segundas señales producidas a partir de la interacción entre CD40 en la célula B y CD40L en la célula T y por la interacción entre la IL4 producida por los linfocitos T y su receptor en la célula B. El papel de las células B como APC se refuerza en la respuesta secundaria contra el antígeno, ya que existen un mayor número de células B específicas expandidas durante la respuesta primaria. APCs no profesionales: En humanos, las células endoteliales expresan moléculas del MHCII y moléculas accesorias que aumentan en condiciones de inflamación y se las ha implicado en la presentación de antígeno en reacciones de hipersensibilidad retardada en tejidos periféricos. Además existen otras células, como las epiteliales o los fibroblastos que en presencia de citocinas, especialmente IFNgamma, expresan MHCII y como consecuencia podrían presentar antígeno en determinadas situaciones. Por otra parte, todas las células nucleadas que expresan MHCI pueden presentar antígeno a células T CD8+ aunque no son capaces de iniciar una respuesta inmune. Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 5 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA CAPTACION Y PROCESAMIENTO DE ANTÍGENO: El procesamiento de antígeno es el conjunto de mecanismos de degradación de antígenos tanto exógenos como endógenos para su presentación a células T una vez unidos a las moléculas de MHC de clase II. CAPTACION DE ANTIGENO EXOGENO: Las células captan antígeno exógeno por endocitosis, mediada o no por receptor, proceso por el que la célula incorpora en su citoplasma materiales del medio externo. Se distinguen dos tipos de endocitosis: pinocitosis y fagocitosis. Pinocitosis es la captación de líquido extracelular en el que se hallan los antígenos en forma soluble, llamada macropinocitosis cuando la célula es capaz de captar grandes volúmenes de fluido que después concentra, mecanismo clásico de las células dendríticas. La fagocitosis es un proceso utilizado por fagocitos mononucleares, neutrófilos y otras células para ingerir y eliminar partículas de gran tamaño, incluidos agentes infecciosos, células seniles y restos celulares. La internalización de la partícula se inicia por la interacción de receptores en la superficie de la célula con ligandos de la superficie de la partícula o por simple invaginación mecánica de la membrana. Después de la internalización, la vesícula formada (endosoma o fagosoma) madura por fusión con compartimentos de la vía endocítica en varios pasos, que culminan en la formación de lisosomas. La vía endocítica está constituida por distintos tipos de vesículas cuyo contenido se va modificando a medida que van madurando en el interior de la célula. El pH del interior de estas vesículas es bajo y va acidificándose a medida que éstas van evolucionando hacía lisosomas. Las primeras vesículas de la vía endocítica son los endosomas tempranos que evolucionan a endosomas tardíos, pasan a prelisosomas y finalmente se transforman en lisosomas. Los diferentes compartimentos contienen distintas proteasas que los caracterizan. El procesamiento de antígeno consiste en la desnaturalización y proteolisis de las proteínas captadas en las vesículas acídicas. Las proteasas son activas a pH bajo de forma que si tratamos las APCs con agentes lisosomotrópicos que alcalinizan las vesículas endocíticas, como la cloroquina o el cloruro amónico, se bloquea el procesamiento, la generación de péptidos y, por tanto, la Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 6 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA presentación del antígeno. BIOSINTESIS DE LAS MOLECULAS DEL MHC: Las moléculas del MHC son glicoproteínas de membrana cuya función es presentar el antígeno en forma de péptidos a los linfocitos T en la respuesta inmune. Las moléculas del MHC se dividen en dos clases: de clase I y de clase II y, aunque ambas son proteínas de membrana, la vía biosintética y de exocitosis que utilizan es distinta e influye en el tipo y origen de los péptidos que presentan. VIA BIOSINTETICA DE MHCI Las moléculas de clase I están formadas por una cadena pesada (cadena alfa) y la beta2microglobulina (beta2m) cuya asociación se lleva a cabo en el retículo endoplasmático (RE) con la ayuda de diversas chaperonas, desde donde siguen la ruta constitutiva de exocitosis hacia la membrana celular. Esto es, las moléculas del MHCI generadas en el RE pasan al aparato de Golgi, después pasan a través del trasGolgi y por vía vesicular, llegan a la membrana celular (Figura 02). Figura 02 Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 7 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA Sin embargo, el heterodímero alfabeta2m formado en el RE es inestable en condiciones fisológicas y requiere de la unión de un péptido para alcanzar una conformación estable que le permita la salida del retículo endoplásmico. La cadena pesada a se une a una molécula de 88 kDa llamada calnexina, chaperona de MHCI por excelencia, que funciona uniéndose a proteínas de nueva síntesis que aún no se han plegado o ensamblado correctamente, reteniéndolas en el RE. Cuando la beta2m se une a la cadena a, la calnexina se desplaza para que MHCI se una a otras chaperonas, entre ellas la calreticulina, cuya función es parecida a la calnexina. El complejo calreticulinaalfabeta2m se une a una tercera chaperona llamada tapasina que a su vez se une a la subunidad TAP1 del transportador de péptidos asociado a la membrana TAP (ver más adelante). Esta asociación estabiliza a los heterodímeros alfabeta2m parcialmente plegados hasta que se asocian a un péptido (ver fig. vía de clase I). Los dímeros TAP, formados por las subunidades TAP1 y TAP2 se encargan de transportar péptidos de degradación citosólica al interior del RE. Cuando TAP proporciona un péptido con afinidad adecuada para poderse unir a la molécula de clase I, se forma el complejo estable MHCI/péptido, que se separa de las chaperonas e inicia la vía de exocitosis hacia la superficie celular, donde queda expuesto el péptido para su posterior reconocimiento por un linfocito T CD8+ específico. TAP: La mayoría de péptidos presentados por MHCI derivan de proteínas citosólicas. Para transportar péptidos al interior del RE, las células han adaptado una molécula transportadora de una familia de moléculas conocida con el nombre de transportadoresABC (ATPbinding cassette (ABC)transporters) encargados del transporte de iones, azúcares, aminoácidos e incluso proteínas. El transportador de péptidos, conocido con el nombre de TAP (Transporter Associated with antigen Processing) está compuesto por dos proteínas homólogas, TAP1 y TAP2. El heterodímero TAP1/TAP2 conserva las características esenciales de los transportadoresABC: cada cadena contiene 6 dominios transmembrana, es decir, atraviesa 6 veces la membrana del RE, y dos dominios hidrofílicos de unión a ATP. Estas dos cadenas se disponen en la membrana con la posibilidad de generar un poro por el que accede el sustrato al interior del RE. El mecanismo de transporte propuesto de los Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 8 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA péptidos generados en el citoplasma, es el siguiente: el péptido interacciona con la parte citoplasmática de TAP provocando la hidrólisis del ATP que induce un cambio conformacional del transportador permitiendo el paso del sustrato al lumen del RE. Las moléculas TAP se han descrito en humanos, ratones y ratas. Se ha demostrado una preferencia en el tamaño, de 812 aas, y de secuencia del péptido transportado, por lo que se ha involucrado a TAP en la selección de péptidos que se van a unir al MHCI. La mayoría de los péptidos no se unen a MHCI y son rápidamente transportados de nuevo al citosol donde son degradados por mecanismos aún desconocidos. Los genes que codifican las subunidades TAP1 y TAP2 están dentro del MHC. PROTEASOMA: Los péptidos transportados por TAP se generan por degradación de proteínas en el citosol celular. Existen varios sistemas de degradación de proteínas en el citosol de los cuales el complejo multicatalítico llamado proteasoma es el más directamente involucrado en la generación de péptidos para clase I. El proteasoma es un complejo proteico multienzimático de alto peso molecular resultado de la asociación de distintas subunidades con capacidad catalítica, muy abundante y ubicuo, que se encuentra en arqueobacterias, eubacterias y eucariotas, y en estos últimos se localiza en el citosol y en el núcleo. Estructuras de este tipo se hallan muy conservadas entre especies: en eucariotas superiores se han descrito proteasomas formados por más de 25 subunidades distintas, en levaduras presentan hasta 14 subunidades y en bacterias se ha descrito el proteasoma de Thermophlasma acidophilum, formado por sólo 2 subunidades distintas (Figura 03). La gran estabilidad de los enzimas en estos microorganismos termofílicos ha permitido la cristalización del proteasoma, revelando una estructura en forma de cilindro formado por las subunidades que encaran su centro catalítico hacia el interior. Los dos extremos están compuestos por subunidades estructurales denominadas alfa. Los dos anillos internos están constituidos por subunidades denominadas beta y forman una cámara donde se produce la proteolisis. Las proteínas citosólicas semidesnaturalizadas se introducen dentro del cilindro quedando a merced de las actividades catalíticas de las subunidades del proteasoma. Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 9 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA Figura 03 En vertebrados, las subunidades beta1, beta2 y beta5 son substituidas por otras tres: beta1i, (LMP2) beta2i (MECL1) y beta5i (LMP7), cuya expresión se modula en presencia de IFNgamma (inmunoproteasoma). Las subunidades inducibles se sustituyen de forma cooperativa en la estructura del proteasoma dando lugar al inmunoproteosoma. Los genes que codifican para LMP2 y LMP7 se localizan en la región del MHCII por lo que, igual que en el caso de TAP, se ha sugerido un papel selectivo del inmunoproteasoma en la generación de péptidos capaces de unirse a MHCI. VIA BIOSINTETICA DE MHCII: Las moléculas del MHC de clase II están formadas por dos cadenas alfa y beta que se sintetizan en el RE, a las que posteriormente se une una cadena llamada invariable (Ii), no polimórfica. Los heterodímeros aparecen como agregados transitorios de elevado peso molecular, puesto que una vez se han ensamblado las dos cadenas se forman trímeros de dímeros alfa/beta. Por su parte la Ii una vez sintetizada también se dispone en forma de trímero generándose finalmente un nonámero formado por tres moléculas alfa/beta/Ii, (alfa/beta/Ii)3. La calnexina también se une a la Ii en el RE después de generarse, en cambio los dímeros alfa/beta se unen a otra chaperona llamada BiP (binding protein), miembro de la familia de las proteínas de estrés térmico o heat shock proteins (hsp). Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 10 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA Figura 04 La cadena invariante se une al dímero disponiéndose de tal manera que bloquea el sitio de unión de péptido de la molécula MHCII, impidiéndose así la asociación entre péptidos y moléculas de clase II en el retículo citoplasmático. Una vez se ha generado el nonámero (alfa/beta/Ii)3, se inicia una vía de exocitosis no constitutiva pasando del complejo de Golgi al transGolgi desde donde, (alfa/beta/Ii)3 se desvía a un compartimento de la vía endocítica denominado MIIC. La desviación de los heterodímeros alfa/beta a la vía endocítica responde principalmente a una secuencia señal de la cadena invariante, aunque existen evidencias de que también las propias cadenas beta de MHCII tienen secuencias adicionales de desvío hacia los endosomas. En este compartimento (MIIC), correspondiente a la zona intermedia de la vía endocítica, entre los endosomas tardíos y los lisosomas (Figura 6.4). se inicia la proteolisis parcial de la cadena Ii quedándose sólo unido a alfa/beta la porción de Ii que ocupa la hendidura de unión a péptidos , llamada CLIP (class II associated invariant chain peptide). CLIP se separa de (alfa/beta/Ii)3 naturalmente, pero el dímero se mantiene estable gracias a la intervención de una nueva chaperona residente del MIIC, el dímero codificado en el MHC, HLADM (o DM, en otras especies). El dímero se separa de DM si se asocia a un péptido capaz de conferirle suficiente estabilidad. El complejo estable MHCII/péptido viaja a la superficie celular de la APC por vía vesicular, aunque los mecanismos precisos no son conocidos (Figura 05) Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 11 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA Figura 05 CADENA INVARIANTE: La cadena invariable es una proteína de membrana que se une a los dímeros alfa/beta, ocupando el lugar de unión a péptido, impidiendo así la formación de complejos MHCII/péptido en el RE. Además, la cadena invariante es la responsable de la desviación a la vía endocítica del complejo nonamérico (alfa/beta/Ii)3 y de la retención en la vía endocítica de los agregados inestables que se forman. La Ii se ha descrito en humanos, ratones y rata. En humanos se han descrito 4 isoformas de Ii, resultantes del procesamiento alternativo del RNA, aunque la forma predominante es la denominada p33. La cadena invariante tiene estructura lineal, lo que permite que el fragmento de Ii que se une a la cavidad bloquee perfectamente el acceso del péptido. El fragmento de la cadena invariante que queda unido a la molécula de MHCII se denomina con el nombre genérico de CLIP (class IIassociated invariant chain peptide, ver parágrafo anterior) y ocupa la región correspondiente a los aminoácidos 80 al 104, con variaciones de tamaño (Figura 06). Figura 06 Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 12 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA HLADM y HLADO: El estudio de la región génica de clase II en busca de nuevas moléculas homólogas a las moléculas clásicas MHCII, condujo al aislamiento de HLADMA y HLADMB, en humanos, y de H2Malfa, H2Mbeta1 y H2Mbeta2, en ratones. La molécula de DM es un heterodímero integrado en la membrana, formado por una molécula DMalfa y una DMbeta. DM se sintetiza en el RE, viaja por el aparato de Golgi y transGolgi desde donde se desvía a la vía endocítica, donde permanece por un tiempo. A diferencia de las moléculas de clase II, HLADM no se expresa en la superficie celular, lo que sugiere que dicha molécula actúa preferentemente en la vía endocítica. En 1994, dos estudios independientes demostraron que, en ausencia de HLADM, las moléculas de clase II no podían generar el complejo MHCII/péptido, sugiriendo un papel esencial en el intercambio entre CLIP y los péptidos ubicados en la vía endocítica. HLADM se ha definido como catalizador del intercambio de péptidos en la cavidad del MHCII, aunque parece ser que su principal función es de chaperona, mediando la retención en el MIIC de complejos alfa/beta vacíos o asociados a CLIP, hasta que se asocien con un péptido capaz de conferirles alta estabilidad. HLADO es otra molécula codificada en la región de clase II que interviene en la formación del complejo MHCII/péptido. HLADO es un heterodímero formado por la unión de las cadenas DOalfa y DObeta al que se le ha atribuido un papel regulador de la función de DM en algunas células, incluyendo el epitelio tímico y las células B. INTEGRACION DE LAS DOS VIAS: La presentación de antígeno exógeno se lleva a cabo mayoritariamente por las moléculas del MHC de clase II. Los antígenos exógenos entran en la APC por procesos de fagocitosis o de endocitosis, formándose vesículas que se fusionan con endosomas tempranos donde se inicia su degradación. La generación de péptidos es más intensa en los compartimentos más maduros debido a su contenido en enzimas y por tanto en ellos es más importante la formación de complejos MHCII/péptido. Si después de este tránsito por todos los compartimentos de la vía endocítica, ni el péptido ni la molécula de clase II se han asociado, terminarán degradándose en los lisosomas. Las moléculas de membrana una vez expresadas están sometidas a procesos de Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 13 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA internalización, formándose unas vesículas denominadas "coatedpits" que se fusionan con endosomas tempranos de reciente formación. Así pues, estas moléculas acceden a la vía endocítica donde, al igual que cualquier proteína extraña exógena incorporada a la célula por endocitosis, se degradan y, por tanto, pueden ser presentadas por moléculas MHCII. Los antígenos endógenos citoplasmáticos tanto propios como sintetizados tras infección de la APC por un microorganismo, están sometidos a la maquinaria degradativa del citoplasma y se presentan preferentemente en el contexto de MHCI. Los péptidos antigénicos generados en el citosol son transportados al RE por TAP y aquellos péptidos con afinidad por el alelo de clase I expresado en la célula formarán el complejo MHC I/péptido que finalmente se expresará en la membrana celular. VÍAS ALTERNATIVAS: Existen excepciones a esta asociación. Por una parte, proteínas citosólicas parcialmente degradadas en el citoplasma pueden acceder a la vía endocítica por microfagocitosis o mediante chaperonas citoplásmicas (moléculas encargadas de conducir a otras moléculas a determinados compartimentos o localizaciones celulares) donde se degradan a péptidos capaces de formar complejos MHCII/péptido, según su afinidad por el alelo de clase II expresado. A su vez, los péptidos generados en el citoplasma por degradación de proteínas endógenas, también pueden ser presentados por MHCII aunque el mecanismo de acceso a la vía endocítica utilizado por estos péptidos es todavía desconocido. Por otra parte, los antígenos exógenos pueden acceder a la vía de clase I mediante dos mecanismos distintos: por rotura de la integridad de la membrana de un fagosoma, consecuencia de ello proteínas parcialmente fraccionadas escapan al citosol donde se degradan (presentación cruzada) o por proteolisis extracelular de proteínas de superficie por lo que los péptidos generados pueden unirse a un grupo minoritario de moléculas de clase I vacías, expresadas en la membrana de APCs profesionales como las células dendríticas. Las vías de procesamiento y presentación de antígeno endógeno y exógeno no son excluyentes. En la célula presentadora de antígeno profesional que expresa tanto moléculas de clase I como de clase II, en un estado de infección donde existe alta expresión de Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 14 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA moléculas de MHC y una gran producción de antígeno extraño, todas las vías de presentación de antígeno coexistirán en la misma célula para cubrir todas las posibilidades de presentación de antígeno y combatir más efectivamente al patógeno. LAS MOLECULAS DEL MHC COMO RECEPTORES DE PEPTIDOS Las moléculas del MHC son receptores de péptido que unen péptido por defecto, es decir, necesitan formar complejo con un péptido para convertirse en moléculas estables y maduras. En estado de reposo celular, las moléculas del MHC están ocupadas por péptidos propios, endógenos o exógenos. Cuando el organismo es atacado por un agente extraño, como por ejemplo un virus, estos péptidos naturales son desplazados por los péptidos víricos que durante la infección serán mayoritarios en el interior de la célula presentadora. Debido al polimorfismo de las moléculas del MHC, cada molécula de histocompatibilidad presenta una secuencia distinta en el lugar de unión al péptido lo cual implica que existan preferencias en cuanto al patrón de péptidos que se unirán a cada molécula de MHC. Por otra parte, los péptidos que se unen a las moléculas de MHCI y MHCII presentan características peculiares que describen a continuación (Figura 07). Péptidos unidos por MHCI: Las moléculas de clase I unen péptidos cortos, de 810 aas. En general, cada molécula de clase I puede unir de 2.000 a 10.000 péptidos distintos, pero dichos péptidos presentan restricciones en su secuencia, motivos estructurales específicos de cada alelo. Estas restricciones se limitan principalmente a los aminoácidos en posición 2 y 9 del péptido que son los "puntos de anclaje" a determinados residuos de la hendidura en la molécula de clase I. Los aminoácidos de anclaje se unen en sus cadenas laterales a bolsillos específicos Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 15 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA de los sitios de unión de cada alelo. El resto del péptido, los aminoácidos del 3 al 8, queda en medio de la cavidad de unión sobre una base de moléculas de agua, lo cual da gran plasticidad al complejo. Estos residuos están involucrados en la interacción con el TCR. Péptidos unidos por MHCII: Las moléculas de clase II, a diferencia que las de clase I, unen péptidos de mayor tamaño que oscilan entre 12 y 34 aas, aunque el tamaño preferido para todos los alelos estudiados es de 12 a 17 aas. La forma de unión del péptido a la cavidad de unión es también distinta. En la hendidura de MHCII el péptido queda unido por su secuencia central (core), quedando libres los extremos del péptido a cada lado de la hendidura. La variabilidad observada en la secuencia de dichos péptidos también se halla sujeta a una cierta restricción que depende del alelo del MHCII. Aunque las posiciones de anclaje del péptido a la hendidura no son tan constantes como para MHCI, los aminoácidos en dos o tres posiciones extremas (generalmente, 2 o 4 y 9) de la secuencia central del péptido son las posiciones principales de anclaje al MHC y por lo tanto las que definen el motivo estructural específico de alelo. Los péptidos que se unen a las moléculas MHCII son mayores que los de MHCI y varían en longitud. Debido diferencia de tamaño de los péptidos aislados, los residuos de anclaje se hallan en distintas posiciones. No obstante, la secuencia interna del péptido se une a la cavidad presenta rasgos comunes: por ejemplo, en el alelo HLADR3, los residuos que ocupan la posición 4 (P4) están cargados negativamente como el ácido aspártico (D) o el ácido glutámico (E) y en la posición 9 (P9) son residuos hidrofóbicos como tirosina (Y), leucina (L), prolina (P) o fenilalanina (F). OTRAS MOLECULAS PRESENTADORAS DE ANTÍGENO: Se han caracterizado tres genes que codifican moléculas que se denominan moléculas de HLA de clase I no clásicas: HLAG, HLAE y HLAF, que presentan gran homología con las moléculas clásicas de MHCI (HLAA, B y C) y que también se asocian con la beta2m. HLAE y HLAF se expresan en la mayoría de tejidos fetales y adultos. HLA G se expresa en los trofoblastos de la interfase maternofetal donde las moléculas clásicas MHCI y MHCII están ausentes. Esta restricción en la expresión de HLAG parece ser Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 16 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA importante en la tolerancia inmunológica de la madre frente a los fetos semialogénicos. Se ha demostrado que HLAG es capaz de inhibir la actividad NK de los leucocitos de la decídua contra los trofoblastos durante el primer trimestre de gestación. La función de HLA G en la presentación de antígeno y reconocimiento por células T es desconocida, pero en estudios experimentales se ha descrito que el correceptor CD8 reconoce y se une a la moléculas HLAG. La especificidad de HLAE está restringida por un grupo característico de péptidos que derivan de la secuencia líder de otras moléculas de MHCI. HLAE es reconocido por NKG2A, un receptor inhibidor expresado en la membrana de las células NK, asociado a CD94 que tras dicha interacción envía una señal de inhibición que bloquea la activación de las células NK. MICA y MICB son moléculas no clásicas de clase I, codificadas en el MHC, que se expresan sobre todo en fibroblastos y células epiteliales, en particular, en las células del epitelio intestinal. Su papel se ha implicado en los procesos de la inmunidad innata. MICA y MICB son reconocidos por NKG2D, un ligando expresado en células NK, células T gamma/delta y en algunas células T CD8+. La interacción entre NKG2D y MIC activa la lisis de la célula diana. Las moléculas de MICA y MICB pueden expresarse en membrana en ausencia de péptido. CD1: La familia de los antígenos correspondientes a CD1 son glicoproteínas no polimórficas constituídas por una cadena pesada de 4349 kDa que, en muchos casos, se asocia con la beta2microglobulina (beta2m). Se ha definido como una molécula presentadora de antígeno presente en la mayoría de los mamíferos. Mientras que en ratones las moléculas CD1 pueden presentar péptidos y moléculas no peptídicas como glicolípidos a células T, en humanos sólo hay evidencia de presentación de presentan antígenos no peptídicos de origen microbiano, generalmente a células T alfa/beta de TCR restringido Las células T implicadas en el reconocimiento de antígeno presentado por CD1 son denominadas NKT. En humanos la familia de los genes de CD1 contiene 5 miembros: CD1A, CD1B, Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 17 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA CD1C, CD1D y CD1E, que se agrupan en dos grupos en base a la similitud de la secuencia de aas entre ellas y entre especies. En general, las moléculas de CD1 se expresan predominantemente en timocitos y en algunas APCs derivadas de médula ósea como las células dendríticas. Se ha descrito que las células del epitelio intestinal expresan las moléculas de CD1d. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: ➢ Abbas, A.; Lichtman, A. y J. Pober. Inmunología Celular y Molecular. 5ta edición. McGraw – Hill, Interamericana. 2004. ➢ Roitt, I.; Brostoff, j. y Male, D. Inmunología. 4ta. edición. Harcourt Brace. Barcelona, España. 2004 Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 18 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO
