Immunologia (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Ciencias Biomédicas - 2º curso
Asignatura Immunologia
Año del apunte 2015
Páginas 264
Fecha de subida 16/09/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Immunologia Laia Gómez Muñoz [NOMBRE DE LA EMPRESA] [Dirección de la compañía] Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz IMMUNOLOGIA Cèl·lules i teixits TEMA 1. Propietats generals de les respostes del sistema immunitari Immunitat: capacitat que els organismes desenvolupen per oposar-se als microorganismes, cèl·lules o molècules alienes de manera específica mitjançant cèl·lules pròpies o anticossos.
Tots els teixits tenen una certa resistència a les infeccions. Ex. Amígdales (tonsil) Fins el segle XIX, la esperança de vida era aproximadament d’uns 20 anys a causa de la gran quantitat de febres diferents que patia un individu al llarg de la seva vida.
Existeixen infinitat d’agents infecciosos, als quals són molt sensibles certs individus.
En un primer contacte amb un agent infecciós es donen aspectes clínics d’elevada gravetat. Posteriorment, es desenvolupa la memòria contra aquest agent infecciós i quan tornem a estar en contacte amb aquest els símptomes no són tan greus.
Un cas espectacular de malaltia infecciosa era la “verola” (smallpox) que presentava una elevada mortalitat. Aquells que sobrevivien tenien marques en forma de pústules (pustules) a la pell. Una vegada es passa la verola, no es torna a passar (es desenvolupa una immunitat contra el virus, adquirim una resistència).
Al segle XIX no existia el concepte de “germe” responsable de les malalties fins als treballs presentats per Pasteur i Koch.
Edward Jenner, al 1796 (segle XVIII) va observar que les dones que treballaven a les lleteries contreien una verola de vaca (cowpow), un tipus de verola més suau que la verola humana i no mortal, i que, una vegada superada aquesta, no desenvolupaven la humana. Així doncs, va fer que un nen passés aquesta verola vacuna i el va infectar amb la verola humana, observant l’absència d’infecció. → Vacunació (origen verola de vaca) procediment terapèutic molt eficaç. Al voltant del 1980 la OMS verifica que la verola està eradicada.
Al segle XX, amb el descobriment d’antibiòtics i vacunes, l’esperança de vida s’ha allargat fins als 80 anys.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Llistat de les vacunes més importants  Sistema immunitari El sistema immunitari és fonamental per a la supervivència perquè protegeix el cos front a microorganismes (virus, bactèries i paràsits que produeixen malalties).
Les seves funcions són: 1. Ens defineix, és capaç de diferenciar el que es propi o aliè a l’organisme.
2. Ens protegeix, intenta destruir tot allò que reconeix com a estrany: els antígens.
Està compost per 2 tipus de resposta contra la infecció: - Innata o natural: respostes ràpides a una amplia gamma de microorganismes.
Adquirida: no existia abans i s’adquireix amb l’agent infecciós. Respostes més lentes a microbis específics. Formada per una resposta humoral (anticossos) i una resposta mediada per cèl·lules (limfòcits citotòxics) destructores.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Immunitat innata És el conjunt de cèl·lules i mecanismes que protegeixen un hoste de les infeccions per part d’altres organismes de manera NO específica. La resposta contra infeccions de diferents microorganismes varia poc.
Actua ràpidament (poques hores) i NO té memòria. Es produeix una inflamació per atreure recursos (proteines i cèl·lules) als llocs on està la infecció.
En formen part: DEFENSES EXTERNES - - Barreres físiques (pell)/químiques (pH àcid de l’estòmac) Suor, llàgrimes Flora intestinal o la que hi ha en la superfície de la pell: evita que altres microorganismes s’instal·lin en aquest epiteli i mantenen un ecosistema en equilibri Secrecions mucoses al epiteli ens protegeixen de les infeccions.
o Els cilis del epiteli bronquial expulsen mucus cap a fora i ajuda a esterilitzar ja que aquest conté substàncies que inhibeixen el creixement de microbis.
o A l’estómac no hi ha un entorn estèril però sí simbiòtic.
DEFENSES INTERNES - Cèl·lules que fagociten Proteines antimicrobianes Inflamació NK cèl·lules Els components principals són 2: - Cel·lulars: fagòcits i limfòcits NK (“natural killers”) Complement: proteines INFLAMACIÓ Quan s’activa la immunitat innata es produeix la inflamació. Hi ha un danys en el teixits i la bactèria entra.
En tots els teixits del cos hi ha macròfags que detecten que hi ha una infecció (el macròfag tindrà receptors que detectaran els microorganismes que han entrat) i secreten mediadors inflamatoris: citoquines i quemoquines, hormones que actuen sobre els vasos sanguinis més pròxims. El que fan és, a més d’augmentar el diàmetre del Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz vas, el fa més permeable (ex. a proteines) i més adhesius als fagòcits. Els fagòcits que circulen pel flux sanguini (leucòcits) a altes velocitats s’adhereixen a les cèl·lules endotelials del vas i acaben sortint cap al teixits afectat, donant lloc a la fagocitosis del microorganisme causant de la infecció.
Si aquesta resposta no és suficient com per frenar i eliminar la proliferació del microorganisme, es continua la resposta immunitària (adquirida).
 Immunitat adquirida És específica per a cada microbi, només actuen les cèl·lules activades per un determinat antigen extern. No existeix fins que no hi ha un primer contacte amb l’agent infecciós i per a desenvolupar-se necessiten uns dies (1 setmana). Tipus de resposta adquirida: Els components cel·lulars principals són els limfòcits - B: agents de la resposta immunitària humoral.
Produeixen anticossos que inactiven antígens, als quals s’uneixen d’una forma selectiva. El sistema complement està format per 30 proteines aprox. Del sèrum que interaccionen entre si amplificant la resposta humoral, facilitant l’eliminació de l’antigen i generant la resposta inflamatòria.
- T: agents de la resposta immunitària cel·lular (cooperant amb els macròfags en la destrucció directa dels antígens adherits als anticossos = Helper T). Regeix la defensa de la identitat pròpia de l’organisme i estimula el rebuig del que és estrany.
Alguns destrueixen directament les cèl·lules portadores d’antígens (T citotòxics).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz o MEMORIA IMMUNOLOGICA Capacitat del sistema immunològic per produir una resposta ràpida, eficaç i duradora davant l’antigen que es presenta per segon cop dins l’organisme. Quan un patogen entra en contacte amb l’organisme per primer cop, el sistema immunitari activa cèl·lules específiques. Aquesta activació consisteix en la transformació dels limfòcits B madurs en formes cel·lulars: unes són actives i actuen contra els antígens i altres són cèl·lules de memòria. Un segon contacte produeix l’actuació de les cèl·lules de memòria (no símptomes).
Aquest és l’efecte que es vol obtenir amb les vacunes. Vacunació: acció preventiva que consisteix en la introducció de microorganismes atenuats que estimulen la producció d’anticossos determinats.
 Les cèl·lules dendrítiques (cèl·lules presentadores de l’antigen) són el nexe d’unió entre immunitat innata i immunitat adquirida. Aquestes es troben en tots els teixits i internalitza el microbi, el processa, i transporta els antígens (fragments del microorganisme) als ganglis limfàtics (Lymph node medulla) i els presenten als limfòcits T, cèl·lules les quals només algunes seran activades.
L’antigen: molècula que desencadenen la resposta immunitària, genera anticossos, i que per tant pot ser reconeguda específicament per receptors del sistema immunitari.
Un microbi pot tenir molts antígens diferents.
Tots els limfòcits son idèntics excepte en els seus receptors específics per a un antigen.
Tenim molts clons i només els que tinguin el receptor específic seran estimulats i proliferaran. Els que no el tinguin, quedaran igual. SEMPRE hi haurà un per a qualssevol antigen, perquè n’hi ha milions. És un procés car però evolutivament ha estat favorable.
El sistema immunològic pot produir anticossos contra qualsevol cosa i per explicar aquesta gran varietat s’accepta la teoria de la selecció clonal: Estableix que qualssevol limfòcit B o T capaç de reaccionar front a un antigen posseeix una especificitat única.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Tots els limfòcits T formen una família de clons, una còpia exacta entre ells excepte el TCR (T Cell Receptor). Un limfòcit T presentarà un receptor de la cèl·lula T específic (diferent dels altres T) per l’antigen que porta la cèl·lula dendrítica. Es donarà l’activació i divisió del limfòcit T.
 La medul·la òssia de l’organisme elabora de manera continua una gran varietat de limfòcits B. Cada varietat porta 1 sol tipus d’anticòs a la superfície cel·lular (BCR → B Cell Receptor). Quan un antigen penetra a la sang l’anticòs (receptor específic) d’algun limfòcit B el reconeix i s’hi acobla. Els limfòcits B triats es divideixen i s’activen, secretant i alliberant anticossos que neutralitzen l’antigen.
Paul Ehrlich (1900) va presentar una teoria sobre la resposta a anticossos (semblant a la realitat). Va imaginar que una cèl·lula tenia infinitat de receptors (cadenes laterals), l’antigen es pegava a un d’ells i es començava a produir aquest receptor. Aquesta teoria difereix de la realitat en que cada limfòcit té un realitat un sol receptor i n’hi ha infinitat de limfòcits.
 Immunitat activa i passiva Els dos tipus són específics.
Activa: desenvolupada per un procés del propi individu (infecció/vacunació) i reacciona contra l’agent estimulador. Activació del propi sistema immunitari. Porta associat el fenomen de memòria.
Ciències Biomèdiques   Laia Gómez Muñoz Pot ser innata/natural → l’organisme desenvolupa anticossos específics com a resposta a la presencia d’un antigen. Pot durar tota la vida.
Pot ser adquirida/artificial → vacunes, on s’estimula l’organisme perquè produeixi els anticossos específics contra agents patògens que li són subministrats de manera atenuada.
Passiva: transferència d’anticossos d’un individu a un altre sense intervenció del sistema immunitari. No intervé el fenomen de memòria. (Els anticossos es poden transferir d’una persona a una altra, però no les cèl·lules.). L’individu quedarà immunitzat el temps que durin els anticossos i que segueixin funcionant.
 Pot ser innata/natural → pròpia del fetus o del nadó. La subministra la mare a traves de la placenta o la llet. Dura unes setmanes o pocs mesos (temps que duren els anticossos).
 Pot ser adquirida/artificial → s’adquireix amb la seroteràpia, que consisteix a subministrat sèrum sanguini d’un donador immune.
 Fases de la resposta immunitària adaptada o adquirida Hi ha limfòcits naive o verges que són els que no han vist mai a antígens i que s’han generat a l’atzar (el seu receptor TCR/BCR es genera a l’atzar). Es troben en repòs als ganglis limfàtics i en la sang principalment. Són cèl·lules molt petites i no tenen funció pràcticament.
Hi ha un contacte TCR-antigen, donant lloc a un creixement exponencial només dels que siguin reconeguts pel receptor, quedant la resta en repòs. Adquireix noves funcions: Secretar citocines (limfocines) Limfòcits T Limfòcits B: secretar anticossos Matar altres cèl·lules Les citocines que estimulen el creixement dels limfòcits, només fagociten quan tenen aquest estímul.
Entrem en una fase estacionària en què l’antigen/microbi està desapareixent. Quan la infecció para no hi ha citoquines, no hi ha per tant més creixement i comencen a morir aquest limfòcits. No hi ha lloc en el cos per a tants limfòcits en creixement.
Al final, les cèl·lules (limfòcits) que ja han fet la seva feina desapareixen per apoptosi, excepte un percentatge que sobreviuen: les cèl·lules de memòria, convertint-se en la base de la immunitat adquirida donant lloc a cèl·lules que responen més ràpidament front a una infecció per a la següent vegada que passi la mateixa (fonament de la adquirida).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Resposta primària i secundària de la immunitat adaptada Primària: és la que es produeix davant el primer contacte amb l’antigen. Al cap d’uns dies comencen a aparèixer anticossos a la sang. La producció augmenta de manera exponencial fins a una fase estacionària en la qual comença a davallar. Al cap d’unes setmanes aquests anticossos són gairebé imperceptibles.
Primer contacte amb l'antigen Secundària: quan es detecta per segona vegada la presència del mateix antigen, s’origina una resposta diferent a l’anterior.
- Menys retard entre l’entrada de l’antigen i la resposta.
Ciències Biomèdiques - Laia Gómez Muñoz Es produeixen més ràpidament Concentració a la sang alta Presència en la sang superior (els anticossos poden estar fins a anys) Resposta més ràpida i intensa. Hi ha una memòria immunològica, la base d’aquesta són els limfòcits alguns dels quals després del primer contacte amb l’antigen es transformen en cèl3lules de memòria B T, que desencadenen una ràpida producció d’anticossos.
La memòria pot millorar (en passar una malaltia una segona vegada, els anticossos adquireixen un grau d’especialització més avançat que l’anterior), és a dir, pot donar-se una re-estimulació (el grau de memòria depèn de l’estimulant) per: - L’existència latent d’un antigen que roman inactiu fins al moment de la seva activació El retrobament amb l’agent infecciós Primer comença a créixer la resposta primària mitjançada per anticossos contra un antigen X (color lila: resposta primària anti-X). Al final, quan s’acaba la infecció tenim les cèl·lules B de memòria. Quan torna a infectar aquest antigen X hi ha una resposta secundària anti-X molt més gran, tenim molta més quantitat d’anticossos. Quantitativament és diferent i també ho és qualitativament (augmenta afinitat antigen-receptor).
Més altura » millor resposta Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Limfòcits de la immunitat innata i adaptada - - - - - Natural Killer (NK): RI. Son cèl·lules limfocítiques i realitzen la seva funció en qualsevol teixit. Reconeixen i destrueixen cèl·lules danyades, com infeccions víriques o cancerígenes, però d’una forma poc específica. Les cèl·lules NK detecten canvis en les membranes de les cèl·lules infectades i alliberen substàncies citotòxiques provocant la mort de la cèl·lula. No necessiten estimulació per matar.
Limfòcits T helpers: RA. encarregats de secretar citocines (reguladors principals de la resposta immunitària) que estimulen diferents poblacions cel·lulars (ex.
limfòcits B). Amb les citocines determinen quin tipus de resposta s’ha de donar.
Ajuden a les altres cèl·lules a fer la seva funció.
Limfòcits T citolítics (citotòxics): RA. Destrueixen directament les cèl·lules infectades. Necessiten 1 setmana per desenvolupar-se i d’estimulació per fer la seva funció. (Maten igual que els NK, però aquest és més específic –té receptors que reconeixen l’antigen-).
Limfòcits T reguladors/ cèl·lules supressores: RA. suprimeixen l’activació d’altres cèl·lules, sense aquestes desenvoluparíem AUTOIMMUNITAT. Essencials per a que el SI no es torni contra un mateix.
Limfòcits B: RA. Produeixen anticossos que inactiven antígens.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Agents infecciosos Hi ha un nombre molt extens de diferents agents infecciosos: virus, bacteris, protozous, cucs, platelmints, sama, garrapates (tipus de parasitisme).
El SI tindrà una branca especialitzada per a cada via d’entrada i localització anatòmica d’aquests agents infecciosos i per respondre contra ells.
La bioquímica de procariotes és una mica diferent a la dels eucariotes, i el SI utilitza aquestes diferències per a la detecció d’alguns microbis. La immunitat innata té la capacitat de reconèixer microbis, l’adquirida no.
TEMA 2. Cèl·lules del sistema immunitari Totes les cèl·lules del sistema immunitari s’originen al moll de l’ós després del naixement per un procés d’hematopoesi (procés de formació de cèl·lules sanguínies).
A diferència de la resta de cèl·lules immunitàries, els limfòcits T s’originen en el tim: els precursors T del moll de l’os viatgen per la sang cap al tim i una vegada en aquest òrgan maduraran a limfòcits T.
Quan som adults la medul·la òssia és l’òrgan hematopoètic més important però abans del naixement també ho son la melsa i el fetge.
Totes les cèl·lules immunitàries s’originen a partir d’una cèl·lula hematopoètica que té capacitat de regenerar-se ella mateixa i dóna lloc a tots els llinatges sanguinis. És plurinuclear, per aquest motiu són pluripotents: poden donar lloc a diversos tipus de cèl·lules. Si transferim una cèl·lula mare hematopoètica a un animal que no la conté podrà regenerar tots els llinatges cel·lulars. A mesura que una cèl·lula avança en un llinatge i en la maduració, perd capacitat en convertir-se en un altre llinatge.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Dos llinatges: 1. Mieloide (a quasi tots els tipus cel·lulars: eritròcits, granulòcits, monòcits, megacariòcits...) 2. Limfòcits (si un individu neix sense tim, no tindrà capacitat per produir limfòcits T, donant lloc a una immunodeficiència adquirida → no es pot viure sense limfòcits T, al contrari que el cas de limfòcits B, que sí podem viure sense) Les que es produeixen en la medul·la òssia es trobaran a la sang excepte els mastòcits que es troben en teixits (mucosa, pell...).
Finalment, en el procés d’hematopoesi es dóna lloc a totes les cèl·lules diferenciades.
Entre les cèl·lules sanguínies hi ha els leucòcits o glòbuls blancs amb capacitat fagocitària, com granulòcits (neutròfils, eosinòfils, basòfils) i agranulòcits (monòcits i macròfags). Els leucòcits més petits són els limfòcits.
Els més abundants són els granulòcits també són anomenats PMN/polimorfonucleats.
Aparentment sembla que tinguin molts nuclis per la seva morfologia. Tenen grànuls visibles i es distingeixen els 3 tipus abans esmentats segons el resultat amb la tinció hematoxilina-eosina. Són propis de la immunitat innata. La seva funció principal es la fagocitosi. Els principals són els neutròfils. Aquests granulòcits no es repliquen i no donaran a cap forma més especialitzada.
L’altra població abundant és la dels limfòcits.
Tenim també monòcits que son precursors dels macròfags(RI)/DC. Cèl·lules dendrítiques (en teixits) i com a cèl·lules no circulants trobem també els mastòcits (RI) produït a partir del progenitor mieloide comú.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Macròfags i cèl·lules dendrítiques Son fagòcits mononuclears. Comparteixen moltes característiques i propietats.
Distingir-les a vegades es complicat i és per això que se les agrupa amb aquest nom (amb funció fagocítica i un únic nucli).
o Els macròfags estan distribuïts per tot el cos. Són especialitzats perquè estan localitzats en un teixit concret amb una funció concreta. Per aquesta plasticitat, tenen funcions molt diferents.
Funcions: homeòstasi (contribueixen en el teixits on estan localitzats –cervell, os, fetge, pell- pel seu bon funcionament –fagociten-) i són especialitzats en cada teixit. Així en trobem de osteoplasts (regula quantitat d’ós), microglia (al cervell amb una funció de suport a les neurones) o en la dermis i intestí amb una funció de vigilància. Estimulen també la inflamació. I actuen com a sensors: detecten microbis i estimulen aquesta inflamació secretant citocines.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Son produïts quan els monòcits abandonen el torrent sanguini quan hi ha només la infecció i passen als teixits, on segueixen tenint una alta capacitat fagocitaria. Així el precursor del macròfag és el monòcit. Els tenim abans del naixement. Però els macròfags tenen molts més orgànuls perquè ja és una cèl·lula diferenciada terminal amb capacitat metabòlica de lisi i plena de grànuls. El nucli del monòcit té forma de mongeta.
Macrofags colony stimulating factor: MCSF. (CSF I). Gràcies a aquestes citoquines, poden passar de la cèl·lula mare de la medul·la òssia a una cèl·lula diferenciada (macròfag).
o Les cèl·lules dendrítiques també estan distribuïdes per tot el cos en petita quantitat (són rares de trobar) però tenen nomes 1 funció: presenten els antigen a les cèl·lules T.
Són la connexió entre la immunitat innata i adquirida.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La línia fagocítica macròfag i la línia DC tenen un precursor mieloide comú que en funció de les citosines que hi ha a la medul·la òssia, la cèl·lula pren un llinatge o un altre.
És més, el monòcit encara té una certa plasticitat cel·lular entesa com la capacitat de conversió en un altre llinatge. En funció de l’estimulació, el monòcit pot donar lloc a cèl·lules dendrítiques! Hi ha dos tipus principals de cèl·lules dendrítiques, les convencionals i les plasmacitoides (IFN I).
La cèl·lula de Langerhans, descrita al segle XIX, comparteix moltes funcions amb la cèl·lula dendrítica però ja està en l’epidermis des del naixement, en canvi les dendrítiques convencionals es van recanviant contínuament a la sang i ganglis limfàtics, on es troben, a més del cantó dels limfòcits T perquè la seva funció és presentar l’antigen al limfòcit T i estimular-lo (fenomen anomenat presentació d’antigen).
Les convencionals varen ser descrites per Steinman, més abundants i estimulen els limfòcits T, i les més recents, les plasmacitoides, tenen un fenotip semblant a les cèl·lules plasmàtiques i són grans productores d’interferons, que són citocines antivirals amb una funció important en la resposta contra virus (més especialitzades).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Funció d’una dendrítica: Si pintem la superfície de la pell amb un producte químic com la fluoresceïna (es pot detectar bé) podrem veure que després de dos dies el gangli limfàtic més proper conté dendrítiques (verdes), fet que dóna idea de que les dendrítiques no estan fixes, sinó que de tant en tant es desenganxen i comencen un procés migratori fins al gangli més proper i allà es situen al cantó dels limfòcits T i els estimulen/activen.
Per tant, lo que fa aquesta dendrítica/Langerhans és atrapar fluoresceïna, transportarla fins al gangli a través dels vasos limfàtics, i ensenyar-li al limfòcit T. Si el limfòcit T té un TCR (T cell receptor) que encaixa amb la fluoresceïna, s’activarà.
Les cèl·lules dendrítiques poden fagocitar o envoltar a l’antigen però no maten al microbi sinó que el presenten a les cèl·lules T.
Quan la dendrítica comença aquest procés de migració, el pot realitzar perquè expressa un receptor de quimiocines anomenat CCR7 (família de proteines petites de les citoquines) que indueixen moviment quimiotàctic a la cèl·lula, és a dir, la cèl·lula avança seguint la pista que detecta per receptors d’aquestes quimiocines/quimioquines. Com que en el nòdul limfàtic/gangli és on es produeixen més quimioquines, la DC es desplaçarà cap on hi hagi més concentració.
La probabilitat de que es trobin augmenta gràcies al gangli limfàtic. Gràcies a aquest receptor i a la presència de quimioquines (lligand) al gangli, es produeix la unió.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz (CCL10, per exemple, es refereix al Lligand i no al receptor. A més el números no es relacionen.) Quan s’activa, la dendrítica expressa MHCII (una proteïna receptora que presentarà antígens: presenten pèptids que són generals per microbis extracel·lulars). La dendrítica atrapa els microbis, talla les proteines i aquests fragments peptídics de l’antigen els encaixa a l’MHCII i els ensenya al limfòcit T. Aquestes proteines son expressades per 3 tipus, però sobretot ho fan les DC.
Totes les cèl·lules del cos presenten a la membrana MHC I, per expressar pèptids de l’interior de la cèl·lula. Si hi ha un virus els pèptids vírics seran expressats a la superfície gracies a aquests.
No es dóna el contacte directe entre el limfòcit T i el microbi. Per què? Per què el limfòcit T no sap el que és el microbi, només ho sap la dendrítica ja que té els sensors de procariotes i està capacitada per reconèixer-lo.
A més a més, la dendrítica té coestímuls (CD80 i CD86), lligands importants de receptors activadors de limfòcit T que es troben a la membrana de les cèl·lules dendrítiques.
Indiquen a la cèl·lula T que la DC porta alguna molècula perillosa i no una molècula pròpia de la DC que expressa la proteïna receptora MCHII. Ara, els limfòcits T són activats (presenta TCR específic per al pèptid).
TCR (receptor de l’antigen) El limfòcit T per a que s’activi necessita DC amb els seus estímuls  Diferència essencial entre macròfag/cèl·lula dendrítica: Els macròfags també tenen aquesta capacitat fagocitària (ensenyar fragments peptídics per tal d’activar limfòcits T) però és la cèl·lula dendrítica l’encarregada de presentar per primer cop els pèptids al limfòcit T, és a dir, els T naive (verges) s’estimulen per primera vegada per l’acció de les cèl·lules dendrítiques.
 Granulòcits 1. Els neutròfils Els neutròfils són els granulòcits més abundants, els leucòcits més abundants en sang.
És una cèl·lula fagocítica que formen part de la immunitat innata (sense macròfags i neutròfils no es pot viure). A diferència dels macròfags, no estan per tot l’organisme, només es troben a la sang i a la melsa, a més del moll de l’ós on es fabriquen.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Té una capacitat microbicida/tòxica important, però és una cèl·lula que està al flux sanguini i que viu poc temps, passat un dia aprox. són eliminats (duren un o dos dies) per apoptosi. Són reemplaçats per altres de nous que es fabriquen al moll de l’ós.
Són els principals components de la pus ja que un cop morts (ex. en la ferida), s’acumulen i la formen. Són una de les cèl·lules que arriben primer al lloc d’infecció, fagocita i mor.
És la primera barrera de defensa. Fagociten bacteris, complexos antigen-anticòs i materials estranys. Posseeixen pseudòpodes. Surten dels capil·lars sanguinis i passen als teixits on s’ha produït la lesió (diapedesi).
Aparentment, els neutròfils tenen 4 nuclis, i per això se’ls anomena polimorfonuclears.
El seu únic nucli està format per lòbuls que semblen polimorfs.
Està ple de grànuls. Aquests grànuls contenen substàncies hidrolítiques, molts enzims hidrolítics com proteases, components microbicides. El que fa el neutròfil és fagocitar. Els grànuls buiden el seu contingut en el fagosoma (vesícula que conté la partícula que acaba de ser fagocitada.
En el moll de l’ós, si el posem en cultiu amb una citosina que és un factor de creixement i s’anomena G-CSF (factor estimulador de colònies de granulòcits), veurem que al cap d’uns dies creixen granulòcits i sobretot entre ells, els neutròfils. Aquest factor es secretat per les cèl·lules de l’estroma del moll de l’ós.
Els grànuls tenen diferents composició i diferent grau de maduració. Alguns estan destinats a anar cap a la membrana (transport de proteines de membrana/receptors que es reemplacen) i altres per la defensa (intentar matar el que hi ha al fagosoma) en els que ho ha enzims amb activitat vírica, vàries proteases essencials, elastases i també defensines (proteines petites amb càrrega i activitat tòxica que s’inserten en la Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz membrana de bacteris i alteren la seva funcionalitat (per exemple, a la saliva i a la mucosa)). També tenim lisozim, un enzim que degrada la paret cel·lular de les bactèries gram positives. Aquestes activitats inhibeixen el creixement de bacteris en concret.
2. Eosinòfils, mastòcits i basòfils Aquestes tres (M, E, B) tenen en comú que poden matar paràsits (protozous, cucs...).
Tenim una part del nostre sistema dedicada a aquest tipus d’infecció.
La nostra higiene, però ha canviat en tot aquest temps. Ara els cucs no són molt comuns, però no sempre ha estat així, han estat molt presents.
2.1.
Eosinòfil Són produïts al moll de l’ós i es diferencien gràcies a eosinopoietins (citoquines que afavoreixen el seu desenvolupament): IL3, GMCSF i IL5.
És molt menys abundant a diferència del neutròfil i sembla que té funcions molt especialitzades: està associat a respostes immunitàries contra paràsits pluricel·lulars, com cucs, plans, paràsits platelmints...
En el món occidental, l’eosinofília (creixement exagerat d’eosinòfils) es relaciona amb les al·lèrgies. Actualment, hem desenvolupat al·lèrgies. Una hipòtesi de per què han augmentat és per la higiene. El nostre SI ja no està ocupat amb altres formes d’infecció (com la dels cucs) i ara reacciona amb hipersensibilitat enfront antígens estranys que provoca lesions en els teixits sans (i que, en condicions normals, no provoquen reaccions importants). Tant M, B com E són responsables del fenomen d’al·lèrgia.
L’eosinòfil sembla que tingui 2 nuclis però en té un. Té molts grànuls. en els grànuls té proteines molt tòxiques amb càrregues que s’inserta a les membranes i altera la funcionalitat dels bacteris. Quan estan actius (només) es troben dos principals proteines als grànuls: Major Basic Protein (MBP) i Eosinophil Cationic Protein (EPO). Aquestes proteïnes se sintetitzen de forma inactiva, són empaquetades posteriorment en els grànuls en forma gairebé de cristall (pseudocristal·litzades) en una concentració molt elevada, i se secreten al exterior (ja actives) on es troba el paràsit provocant la seva mort. Són tan tòxiques que poden matar al propi eosinòfil.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Així els eosinòfils no fagociten paràsits, sinó que actuen alliberant substàncies que lesionen la seva membrana.
Els eosinòfils es mouen per quimiotaxis (detecten gràcies als seus receptors).
L’eosinòfil secreta citosines inflamatòries que determina una resposta inflamatòria important, pot induir l’activació de mastòcits.
2.2.
Basòfils Actuen en reaccions al·lèrgiques i inflamatòries. Secreten histamina (substància vasodilatadora), causant la inflamació. Són la versió circulant dels mastòcits. Els trobem a la sang.
És el granulòcit menys abundant en la sang. Representen < 1% dels leucòcits. Té una vida d’uns dies. No se sap la seva funció exacta quan estan activades i les persones podem viure perfectament sense aquestes cèl·lules.
En la resposta adquirida, té propietats reguladores d’aquesta. Segons les citocines que secreti la resposta es pot donar en una direcció o una altra.
La seva funció pot ser la inducció de respostes TH2 (T helper 2), és a dir, té la capacitat de secretar unes citosines anomenades interleucina4 (IL-4) al gangli limfàtic, que indueix les respostes TH2, i això implica que els limfòcits B s’especialitzen en induir la síntesi de IgE.
IL-4 » TH2 » IgE Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Depenent de les citoquines les T cells naive es diferenciaran (un cop activades gracies a les DC) en diferents tipus, com per exemple TH2.
Se sintetitza bastant immunoglobulina E (IgE), un anticòs associat a al·lèrgies: quan un individu desenvolupa hipersensibilitat contra la pols, desenvolupa IgE contra aquestes substàncies i E, B i M estan activats generant danys com esternuts, inflamació exagerada... Treballen juntes en la resposta immunitària adquirida.
A més, quan tenim infestacions per paràsits multicel·lulars tenim tendència a sintetitzar IgE i a posar en marxa tres tipus cel·lulars especialitzats. Aquests 3 presenten receptors per a les immunoglobulines E. Així el basòfil es carregarà amb la IgE, el seu receptor és FcERI.
Aquí tenim un tall de teixit de la pell d’un ratolí el qual se l’ha posat en contacte amb una paparra. La primera vegada que té contacte amb la paparra mirem la presència de basòfils però no veiem res. A la segona vegada, quan la paparra pica, veiem que al cap d’unes hores comencen a aparèixer basòfils i el ratolí que ha sigut picat la primera vegada, en la segona és més resistent. La paparra es desenganxa i això es deu a la resposta de basòfils, mastòcits i IgE. El basòfil està degranulant i el que li arriba a la paparra no li agrada i se’n va. Hi ha resposta immune contra aquest paràsit.
Ciències Biomèdiques 2.3.
Laia Gómez Muñoz Mastòcits Els mastòcits no es troben en la sang, estan en teixits (epidermis: pell i mucosa sobretot).
Es poden replicar i dividir-se en aquests teixits.
Basòfils i mastòcits són molt similars en estructura i en el contingut dels grànuls: contingut inflamatori, proteases, histamina, citoquines... Aquestes cèl·lules tenen receptors per els microbis i cada cop que hi ha un nou microbi aquestes donen la alarma.
1 setmana després aquestes són capaces de portar la resposta immunitària adquirida.
La innata (RI) comença i després treballen juntes per passar a la adquirida.
Mastòcits: tenen molts grànuls superficials que contenen heparina, proteases, citoquines histamina... La diferencia d’aquestes cèl·lules amb els basòfils és que aquests són mòbils (estan en sang i van a tot lloc). Els mastòcits no estan en sang, es troben en teixits.
Els mastòcits vigilen l’entrada potencial de microorganismes. Està armat amb receptors de procariotes i quan detecta procariotes, pot donar senyal d’alarma mitjançant 2 processos: secreció de citosines i secreció de grànuls; que tenen components semblants com la histamina que augmenta la permeabilitat dels vasos sanguinis i fa que els Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz leucòcits puguin passar i els mastòcits s’adhereixen amb més facilitat i se’n van cap a la zona d’infecció. Expulsen senyals que inicien la inflamació (capacitat inflamatòria molt gran). La histamina també provoca vasodilatacions. Si aquesta vasodilatació passa de manera local no hi ha problema, però si es dóna en tot el cos, pot matar-nos. Quan hi ha una sobrexpressió dels mastòcits en tot el cos parlem de anafilaxis.
(La anafilaxis es una reacción alérgica severa y potencialmente fatal. El sistema inmune crea anticuerpos E (IgE) específicos contra una sustancia que normalmente no hace daño a nadie. El cuerpo se sensibiliza a esta sustancia, pero cuando la persona está expuesta a esa sustancia otra vez, los anticuerpos IgE reconocen la sustancia y activan las células del sistema inmune para que emitan grandes cantidades de sustancias inflamatorias, incluyendo la histamina. Estas sustancias pueden causar los síntomas de anafilaxis, que pueden incluir hinchazón, urticaria, disminución de la presión sanguínea, falta de aire, resuello, dificultad al tragar, o pérdida del conocimiento. En los casos severos, una persona puede tener un shock anafiláctico.) Quan hi ha inflamació les DC es mouen als nòduls limfàtic pels vasos limfàtics. Al nòduls s’activen les cèl·lules T.
El mastòcit té una funció bàsica d’alarma/vigilància i també el veurem implicat en les parasitosis (parasitèmies) de cucs platelmints.
Pot viure molt de temps en el teixit final i dividir-se en aquest. No són reemplaçats per nou mastòcits.
Es poden degranular total o parcialment.
Així deixa anar els mediadors que ja té fabricats, en qüestió de minuts pot fabricar altres mediadors derivats d’àcid araquidònic, que tenen funció inflamatòria (i antiinflamatòria).
És a dir, en qüestió de segons buida lo que té dins i en qüestió de minuts pot secretar agents inflamatoris i antiinflamatoris de caràcter lipídic produïts de novo (no estan en els grànuls i s’alliberen directament), en qüestió d’hores pot tenir expressió gènica de nou i produir noves citocines. El mastòcit tindrà una resposta complexa entre el que ja ha fabricat i el que podrà fabricar. En dies anirà reomplint els grànuls.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Si el contingut de grànuls passa a la sang, la pressió sanguínia baixa.
Té una gran importància en les reaccions al·lèrgiques. Comparteix el receptor de IgE (FCεR, té molta afinitat) que es sintetitza en molt poca quantitat, dirigit contra paràsits.
Els individus al·lèrgics han augmentat la producció d’IgE en comptes de IgG contra substàncies que no haurien de sintetitzar IgE, i la secreten IgE contra substàncies.
(L’habitual contra un antigen ambiental es la síntesi d’IgG i IgM, però algunes persones per la seva genètica-al·lèrgiques- sintetitzen IgE). Responsables de l’esternut i la tos.
Quan apareixen els pèls de gos, la IgE activa aquesta cèl·lula i la cèl·lula degranula (contra més mastòcits s’activin més reacció hi haurà), hi ha una resposta immediata: la persona esternuda, es produeix una inflamació, i fins i tot pot arribar a l’asfixia (existeix una reacció múltiple depenent de la quantitat de mastòcits que s’activin) .
Fa falta que es sintetitzi la IgE i ha d’haver-hi un contacte amb l’antigen, i que hi passi una setmana per al correcte desenvolupament de la immunitat adquirida. Si la IgE ja està aquí vol dir que ja hi ha hagut un contacte anterior (existència IgE → immunitat adquirida).
L’estímul per a la degranulació sol ser un al·lergogen. Té Fc de la IgE que s’uneixen als seus receptors.
3. Plaquetes Són cèl·lules de 2 micròmetres, molt petites. Són produïdes pels megacariòcits. Són importants en la hemostàsia, evita la hemorràgia per trencament dels vasos sanguinis mitjançant la producció de coàguls que es formen amb la seva agregació. També tenen una funció inflamatòria mitjançant la síntesi de citosines, i pot facilitar que altres cèl·lules inflamatòries s’adhereixin als vasos.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els megacariòcits (gran nucli) són cèl·lules rares de trobar, i són endoreplicatives. Es preparen per a la divisió però no es divideixen al final. Repliquen el contingut i membrana, la cèl·lula va creixent cada cop fins que arriba un moment que el megacariòcit al moll de l’ós comença a fragmentar-se. La cèl·lula al final es desintegra en preproplaquetes, proplaquetes i finalment plaquetes. En realitat són fragments derivats dels megacariòcits.
Les plaquetes tenen un fort citoesquelet, membrana i citoplasma. No tenen nucli.
La trombopoietina és el factor que és necessita perquè es diferenciïn en plaquetes.
En els grànuls hi ha serotonina (evitar el sangrat: fa vasoconstricció). Tenen TLR, que són receptors per microbis. Quan detecten microbis les plaquetes s’uneixen a ell per bloquejar la seva funció. Secreten citocines, quimiocines, factors de coagulació, enzims hidrolítics (fibrinogen), P-selectina.
 Limfòcits Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz 4. Cèl·lula NK (Natural Killer) Són cèl·lules limfocítiques i realitzen la seva funció en qualsevol teixit. Actuen en la resposta immunitària innata ja que tenen els seus propis receptors per detectar les cèl·lules infectades. Reconeixen i destrueixen cèl·lules danyades, com infeccions víriques o cancerígenes, però d’una forma poc específica.
Detecten canvis en les membranes de les cèl·lules infectades i alliberen substàncies citotòxiques provocant la mort de la cèl·lula.
Són limfòcits preactivats que contenen grànuls al citoplasma amb unes proteïnes: perforina i enzims dels grànuls (granzymes).
Quan troben la cèl·lula diana buiden el seu contingut en aquesta, la perforina fa els porus i els enzims dels grànuls entren i activen les caspases que activen l’apoptosi en la cèl·lula.
 Receptors MHC: MHC I és un receptor que atrapa pèptids de la pròpia cèl·lula i és especialitzada en mostrat el que passa dins la cèl·lula (així doncs, qualsevol proteïna que està sintetitzant aquesta cèl·lula, alguns dels seus pèptids acabaran col·locats en el MHC classe I→ no té gaire especificitat ja que pot agafar pèptids de tot tipus).Les cèl·lules T poden reconèixer aquests pèptids perquè en tenen receptors. Si el limfòcit T encaixa amb l’MHCI s’activarà. Si la cèl·lula resulta infectada per un virus o una bactèria intracel·lular, la cèl·lula pot perdre l’expressió de MHC I ja que alguns agents infecciosos manipulen aquest receptor i no deixen que s’expressi. Les cèl·lules NK reconeixen aquestes cèl·lules sense MHC de classe 1 i les podrà matar. Així, les MHCI inhibeixen a les NK, per tant si no s’expressen és fàcil que NK ataqui.
 NK usen uns receptor inhibitoris per prevenir matar cèl·lules bones. Necessiten unes senyals fortes activadores per iniciar una resposta immune. Tenen molts receptors que desencadenen les seves funcions efectores, el més important és NKG2D (+). Aquest està expressat en totes les NK. És una proteïna transmembrana de tipus 2, relacionats amb la seqüència peptídica A (MICA), MICB... Que té propietats úniques com la unió a una àmplia gamma de lligands.
Aquests lligands són expressats en cèl·lules amb una alta proliferació, infectades o tumorals. Aquest receptor també actua com a un tipus de senyal coestimuladora en les cèl·lules T.
NK pot detectar quan la cèl·lula està en una situació d’estrès, ja que aquestes expressen proteines que ja les tenen però en una quantitat major. Les senyals – són induïdes quan la cèl·lula diana expressa una molècula amb receptor MHC I, la qual serà reconeguda per un receptor inhibidor. Quan la cèl·lula expressa molts lligands estimuladors (molècules estressades per una infecció) perquè està en estrès, la NK té receptors per aquests i constitueixen la senyal +.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Si hi ha un balanç entre senyals – i +, la NK no mata.
Si hi ha un guany de senyals + ja sigui per la cèl·lula estressada, o bé perquè la cèl·lula no presenta MHC I i per tant no hi ha senyal -, la NK matarà.
Quan no hi ha MHC I: missing self.
Antibody- dependent citotoxicity cell-mediated NK expressen CD16, un receptor de la superfície cel·lular altament conservat per a la porció de Fc de les immunoglobulines G (anticossos IgG).
Quan els anticossos IgG1 s’uneixen a antígens específics mostrat per cèl·lules infectades o transformades, aquests són reconeguts per CD16 i això desencadena l’activació de NK i la matança de les cèl·lules diana cobertes d’anticossos → connexió entre immunitat innata i adquirida; utilitza la immunitat adquirida per detectar la cèl·lula infectada o tumoral. El receptor CD16 té poca afinitat amb els anticossos. Però si els anticossos s’uneixen de manera forta als antígens, no hi ha un receptor fent la unió, n’hi ha molts (efecte cremallera). És un efecte positiu en l’activació de la NK, i ara CD16 té més afinitat.
 Són capaces de matar a cèl·lules tumorals usant molècules de la família de factors de necrosis tumoral TNF. També a través del receptor o lligand FASL que s’expressa quan la NK és activada. Receptors de mort de la cèl·lula diana, com FAS, d’aquests factors indueixen una cascada de caspasas que causa apoptosi.
Només al tocar la cèl·lula diana provoca l’activació de la matança.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz A l’inici de la infecció, la NK és una gran secretora d’una citosina anomenada interferó gamma (IFNɣ) que és inflamatòria perquè activa la capacitat microbicida dels macròfags.
*Els interferons són glicoproteïnes capaces d'evitar l'entrada de virus i de desencadenar mecanismes intracel·lulars que anul·len la síntesi d'àcids nucleics i proteïnes víriques i l'engalzament dels components. D’aquesta manera impedeix la propagació del virus i la infecció de noves cèl·lules.
IL4 produeix la resposta TH2 i aquesta fa un feedback positiu en IL4 (en M, B, E). Aquestes 3 són necessàries per la producció de IgE. Això passa quan estem infestats per paràsits, cucs.
Produeixen les al·lèrgies ja que busquen altres antígens.
Interferó gamma es produït per les TH1. I també hi ha un feedback positiu. Es dóna amb microbis intracel·lulars. Estimula TH1 i aquest produeix més interferons i activa la producció de macròfags. IFNɣ indueix MHC de classe II en les cèl·lules presentadores d’antígens, provoca l’activació de les cèl·lules mieloides i inducció de T helpers.
Quan tenim infeccions cròniques, el nostre sistema immunitari s’especialitza en TH1 per lluitar contra les bactèries. Per tant necessitem IFNgamma.
5. Limfòcits T i B Els limfòcits es troben normalment en un estat de repòs en un individu sa, son cèl·lules molt petites ja que normalment no fan res. Viuen uns mesos i després moren. No han experimentat cap antigen abans: naive o verges.
Tenen un metabolisme baix i no s’estan dividint activament, estan a la espera i s’activaran quan s’estimuli TRC o BRC. Aquestes cèl·lules en repòs poden ser cèl·lules de memòria, però per morfologia no les podem diferenciar de les naive.
Quan els limfòcits B tenen un receptor específic que reconeixen l’antigen, aquestes cèl·lules creixen enormement, s’inflen, s’activen i es diferencia en cèl·lula productora d’anticossos; s’anomenen ara cèl·lules plasmàtiques. Tenen molt RE, un citoplasma prominent i gran quantitat de ribosomes a causa de l’alta producció d’anticossos.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La resposta primària i secundària front un mateix antigen és diferent qualitativament i quantitativament, els anticossos en la segona resposta són més abundants i millors gràcies a l’efecte memòria. La resposta terciària pot millorar encara més. Les cèl·lules de memòria introdueixen mutacions en els anticossos i els milloren.
CD4+ Els limfòcits T poden ser de dos tipus CD8+ CD4 positiu i CD8 positius són marcadors que al mateix temps són coreceptors del TCR (essencial per reconèixer l’antigen).
 Funcions efectores dels T CD4 (T helper) El TCR T CD4 (TCR dels limfòcits T CD4+) en blau reconeix el MHC classe II i aquesta ja és una llei que queda establerta. Els T CD4 reconeixen classe II i el coreceptor (en negre, la molècula de CD4) també s’adhereix al MHCII. TCR reconeix la combinació d’MHCIIpèptid bacterià i el CD4 s’afegeix.
Les cèl·lules TH1 activen macròfags i ajuden a eliminar el que hi ha a l’interior del fagosoma; i les cèl·lules T helpers activen limfòcits B. TCD4+ genera citocines que activen.
El TCR és un receptor d’antigen i cada TCR és diferent. Aquest TCR de la figura reconeix el pèptid vermell però no reconeixerà altres pèptids. En combinació amb l’MHC classe II, van classificant els pèptids i els ensenyen. Quan hi ha un limfòcit T que reconeix, aquest s’activa i es divideix, activarà els macròfags i els limfòcits B. (T helper: ajuden i promouen l’activitat d’anticossos i activen la capacitat microbicida dels macròfags) si aquest macròfag té a dins una bactèria, ara rebrà estímuls potents com l’IFN gamma que activarà macròfags i aquest podrà netejar el que té dins i fer altres accions.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Funcions efectores dels T CD8 (Cytotoxic T cell) Les cèl·lules T CD8 són cèl·lules T citotòxiques. MHC I es expressada en totes les cèl·lules del nostre cos excepte eritròcits i ensenya pèptids el origen de la qual es a l’interior de la cèl·lula (intracel·lulars) i aquesta serà eliminada.
Quan la cèl·lula T citotòxica reconeix aquest pèptid pel TCR, la Tc mata a la cèl·lula diana, ja que sap que es tracta d’un pèptid viral de una cèl·lula infectada. CD8 s’uneix també a la proteïna CD8, que es un coreceptor, ja que acompanya al receptor principal (TCR).
Tots els limfòcits T s’originen en el tim, al atzar, i per tant atrapen qualssevol combinació peptídica. Això pot causa un auto atac. Per evitar-ho, el tim filtra tots els T que no reaccionen amb pèptids propis. Una mala filtració dels T comporta una autoimmunitat.
El tim amb el temps es va perdent però els individus adults tenen cada cop més limfòcits T de memòria, que son la memòria de tota la historia infecciosa de la persona).
La resposta immunitària cel·lular es realitza mitjançant l'acció de cèl·lules específiques pel tipus d'agent patogen. La resposta comença amb la intervenció dels macròfags o altres cèl·lules, en les quals l'agent patogen ha penetrat, i que presenten posteriorment l'antigen o pèptids derivats als limfòcits T4 (auxiliars) o altres. És important considerar que tots els limfòcits T només reconeixen derivats d'antígens interns (no l'antigen sencer), raó per la qual es fa necessària la participació de cèl·lules presentadores de l'antigen. Els macròfags acaben formant part de la resposta específica perquè presenten a la seva superfície molècules que reconeixen l'antigen. Quan aquestes cèl·lules presenten l'antigen o derivats seus als limfòcits T4 o auxiliars (també anomenats helpers o coadjuvants o CD4), aquests proliferen i comencen a produir interleucines (o limfocines) que activen altres leucòcits específics: els limfòcits T8 o citotòxics (també anomenats killers o CD8) i els limfòcits B. Cal dir que aquesta activació és produeix sobre un clon de cèl·lules capaces de produir i presentar en superfície molècules contra els antígens propis de l'agent patogen. Aquest grup de cèl·lules ja ha proliferat en gran mesura (selecció clonal) a causa del contacte amb l’antigen (limfòcits B) o derivats seus (limfòcits Tk) i posteriorment madura a causa de l'activació. Tots els limfòcits T-killer així produïts són portadors a la seva membrana de molècules capaces de reconèixer l'antigen, i en conseqüència les cèl·lules que en són portadores (cèl·lules atacades per un virus, per exemple). La destrucció de cèl·lules transportadors de l'antigen es deu exclusivament als limfòcits-T citotòxics.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz TEMA 3. Anatomia funcional dels teixits limfoides Abans del naixement hi ha altres òrgans hematopoètics (on es generen les cèl·lules de la sang), com el fetge. Després del naixement, el principal són la medul·la òssia vermella o moll de l’ós (bone marrow) i el tim (pels limfòcits T). Aquests dos són els òrgans generatius o òrgans limfoides primaris. Aquests són estructures on els limfòcits expressen per primera vegada els receptors per a l’antigen i aconsegueixen la maduració funcional. Es produeix la maduració dels limfòcits i les cèl·lules immunitàries adquireixen la immunocompetència (distingeix molècules pròpies de les alienes).
Hi ha diferències entre les espècies, en els ratolins la hematopoesi pot tenir lloc també en la melsa (spleen); aquesta s’encarrega de la presencia de microbis en la sang, buscant infeccions en aquesta.
Al bone marrow es sintetitzen totes les cèl·lules de la sang excepte els limfòcits T (és en el tim on s’eduquen els limfòcits T). Després, una vegada s’han generat cèl·lules madures, aquestes circulen per la sang: algunes maduraran a la sang i no sortiran d’aquesta si no hi ha infecció i altres, en canvi, s’han vist per tot l’organisme com macròfags i dendrítiques per la seva funció de vigilància.
Les respostes immunitàries adquirides es generen en els òrgans limfoides secundaris (els limfòcits exerceixen aquí la seva funció reaccionant contra antígens específics): aquests són la melsa, que controla la presència d’infeccions a la sang (filtra la sang) i els ganglis limfàtics, que controlen la presència d’infeccions a la limfa i en els teixits.
Els ganglis limfàtics estan situats en els punts d’intersecció dels vasos limfàtics per tot el cos (tots els vasos limfàtics travessen els ganglis) i en aquests tenim les cèl·lules esperant l’arribada de l’antigen per tal d’originar una resposta. Quan tenim una infecció, el gangli s’infla (s’inflama) perquè augmenta la cel·lularitat, arriben molts limfòcits, s’està preparant una resposta adquirida front l’agent infecciós.
La limfa és el líquid exsudat dels vasos sanguinis cap al líquid intersticial (s’assemblen en composició). Aquesta és recollida pels capil·lars limfàtics que formaran vasos limfàtics.
Els ganglis filtren aquesta limfa gràcies a l’acció de cèl·lules fagocitàries que hi ha a l’interior. Aquesta limfa pot ingressar en el conducte toràcic, que drena en la circulació sanguínia en la unió de les venes jugular interna i subclàvia esquerra; o en el conducte limfàtic dret, que drena en la unió de les venes jugular interna i subclàvia dreta. El sistema limfàtic recull antígens microbians solubles i els transporta als ganglis limfàtics, on poden estimular respostes immunitàries adaptatives.
A més de la melsa i els ganglis limfàtics, tota la mucosa en si mateixa constitueix un òrgan limfoide secundari, petits agregats com l’apèndix, on el sistema immunitari està més o menys organitzat, les amígdales (part posterior de la cavitat bucal, és un agregat limfoide a la mucosa que vigila la presència d’antígens en aquesta cavitat). Hi ha tot una Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz sèrie d’agregats més o menys definits on hi ha un conjunt de limfòcits que controlen la presència d’antígens en aquella mucosa.
` Medul·la òssia Òrgans generatius Melsa Òrgans secundaris Tim Mucosa Ganglis limfàtics Els limfòcits verges poden respondre als antígens estranys en aquests teixits limfàtics secundaris o tornar mitjançant el drenatge limfàtic a la sang i recircular a través d'altres òrgans limfàtics secundaris.
També tenim els sistema immunitari cutani.
És impermeable a la major part dels microorganismes. L’acidesa de la suor i les secrecions de glàndules sebàcies controlen el creixement fongs. Si un agent infecciós aconsegueix superar les capes més externes de la pell (epidermis) actuen les primeres cèl·lules defensives de la dermis. Son els macròfags, que exerceixen una funció fagocitària, i els mastòcits, que estimulen el procés inflamatori.
 Òrgans generatius/primaris 1. Tim El tim és un òrgan atrofiat en els adults, important en el desenvolupament de limfòcits T.
En el cas de limfòcits T, els precursors migren al tim i allà acaben el procés de maduració i surten del tim madurs però verges/naive, és a dir, són madurs però no han vist mai un antigen, no han sigut estimulades per un agent infecciós. En el cas dels B surten del moll de l’ós, acaben de madurar quan surten però de nou verges/naives. Tots aquests B i T circulen per la sang durant uns mesos i són contínuament recanviats (vida mitja d’uns mesos).
Sense cèl·lules T no podem sobreviure. La falta de cèl·lules T és anomenada: Severe Combined Immunodeficience (SCID). Són les cèl·lules principals de la resposta adquirida i sense aquests, els limfòcits B tampoc treballen bé.
El tim té més funció després del naixement fins a la pubertat (el seu punt màxim de funcionalitat). Després a l’edat adulta va perdent poc a poc la seva funcionalitat (es produeixen molt pocs limfòcits T naive). Sense tim en l’edat adulta, les persones no Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz moren ja que existeixen les cèl·lules T de memòria. Però si un nou microbi entra no tindrem cèl·lules T específiques contra aquests.
El tim és un òrgan bilobulat, i cada lòbul es divideix en múltiples lòbuls, un teixit tou format però un conjunt de cèl·lules. Cada lòbul té una part externa (còrtex) i una part interna (medul·la), cadascun amb funcions diferents.
- Cèl·lules del tim Els timòcits (limfòcits en el tim) són fàcils d’obtenir ja que és un òrgan fàcil de disgregar.
Constitueixen els limfòcits més immadurs, en desenvolupament. Són els precursors T, i van fent la seva progressió des del còrtex cap a la medul·la. En el tim adquireixen un TCR (procés de maduració), sense aquest no serà un limfòcit T. Sortiran finalment del tim si el seu TCR no reconeix res propi.
Les cèl·lules epitelials ajuden a la diferenciació, produeixen IL-7 i les cèl·lules nodrissa = nurse cells sustenten la proliferació de limfoblastos T en la còrtex extern proporcionant nutrients.
A més d’aquestes, també trobem al tim les cèl·lules presentadores d’antigen que veuran el T madur que ha sortit fora a la sang i als teixits, i educaran els timòcits. A més, hi ha dendrítiques i també per mantenir net aquest teixit hi ha macròfags, ja que el 95% dels timòcits moren en no passar els processos de selecció, perquè no hauran muntat Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz un TCR (el TCR es fabrica a l’atzar, donant lloc a molts errors) i els que si tenen TCR, molts seran autorreactius i seran eliminats. Així doncs, el 95% seran fagocitats pels macròfags, per mantenir el teixit funcional.
Cèl·lules epitelials Tim Timòcits + dendrítiques + macròfags Cèl·lules presentadores d’antígens B → BCR (=anticossos) pot ser soluble T → TCR està sempre unit a la membrana. Reconeix antígens que els presenta les cèl·lules dendrítiques i s’activen.
Cada timòcit genera un únic TCR que no està expressat en el nostre genoma, resulta d’un genoma recombinat (homologia amb BCR) que succeeix a l’atzar. Moltes de les vegades es produiran TCR que actuen contra un mateix, són autorreactius. Aquests seran eliminats. El tim es important per escollir les cèl·lules que són tolerants a un mateix (self-tolerant). Totes les cèl·lules T han de ser capaces de treballar i ser reactives amb les nostres pròpies MHC, les han de reconèixer (self-MHC reactive). Si són massa reactives són eliminades, però.
Totes les cèl·lules T que actuen reaccionant amb MHC són seleccionades. Si el nou TCR no s’uneix, s’elimina el limfòcit. Es una selecció positiva.
També hi ha una selecció negativa, s’eliminen els timòcits que havent superat la selecció positiva hagin resultat autorreactius, és a dir, els timòcits que reconeixen molècules del propi individu (autoantígens) presentades pel MHC propi, o que tingui una afinitat molt alta cap a aquest.
En el tim, els timòcits comencen a expressar CD4 i CD8 simultàniament, tots dos correceptors positius a la vegada, i parlem de “doble positiu”. En canvi, a la sang no trobem doble positiu, els T o bé són d’un o altre tipus. Al tim, un dels dos co-receptors desapareixerà i es quedarà amb el que és útil per aquell TCR.
Quan la recombinació es amb un protooncogen, es pot provocar una leucèmia.
2. Medul·la òssia vermella Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Es troba a l’interior dels ossos plans (crani), curts (costelles), llargs (fèmur). Conté cèl·lules mare precursores dels limfòcits. Aquests poden madurar a la mateixa medul·la òssia i es transformen en limfòcits B. A més és el lloc de generació de la majoria de les cèl·lules sanguínies circulants madures, incloses els eritròcits, granulòcits i monòcits.
A la imatge podem veure les trabècules òssies, en blanc els adipòcits i pel mig hi ha tota mena de cèl·lules en diferents estats de desenvolupament. Els adipòcits creixen amb l’edat i al igual que passa en el tim, aquests substitueixen les cèl·lules de la medul·la òssia (es converteix en groga que no fa hematopoesi).
També va perdent la seva funcionalitat amb el temps.
La proliferació i maduració de les cèl·lules precursores en la medul·la òssia està estimulada per citocines que son produïdes per les cèl·lules de l’estroma (cèl·lules de teixit conjuntiu) i macròfags que envolten les cèl·lules mare hematopoètiques: factor derivat de la cèl·lula estromal CXCL12 (CXCL12 exerceix un paper important en l'angiogènesi mitjançant el reclutament de cèl·lules progenitores endotelials (EPCs) de la medul·la òssia) que són petites citocines que pertanyen a la família de les quimiocines, i Stem Cells Factors (SCF), que té un paper en la regulació de les HSC (cèl·lules mare hematopoètiques) en el nínxol de cèl·lules mare en la medul·la òssia.
Les cèl·lules osteoblàstiques regulen el nínxol de cèl·lules mare hematopoètiques. Els osteoblasts produeixen factors de creixement hematopoètics.
Les cèl·lules mare hematopoètiques (HSC) resideixen en microambients especialitzats (nínxols) en la medul·la òssia. El nínxol de cèl·lules mare proporciona senyals que suporten les propietats clau de la HSC, incloent la capacitat d'auto-renovació i capacitat de repoblació multilinaje a llarg termini.
Les cèl·lules mare mesenquimals (MSCs), cèl·lules estromals multipotents, ajuden a mantenir la funcionalitat de les cèl·lules estromals. Poden diferenciar-se en una varietat de tipus de cèl·lules, incloent: osteoblasts (cèl·lules òssies), condròcits (cèl·lules del cartílag), miòcits (cèl·lules musculars), i els adipòcits (cèl·lules grasses).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Òrgans limfoides secundaris/perifèrics Estan repartits per tot l’organisme de forma estratègica. L’estructura dels òrgans limfoides secundaris en general és més o menys la mateixa: hi ha una zona T i una zona B separades. Una zona T on es congreguen els T junt amb les cèl·lules presentadores d’antigen i hi ha una zona B on els B creixen quan són estimulats per antigen. Tots els òrgans limfoides secundaris (melsa, apèndix, amígdales).
3. Ganglis limfàtics Els ganglis limfàtics són òrgans limfàtics secundaris vascularitzats i encapsulats amb característiques anatòmiques que afavoreixen l’inici de respostes immunitàries adaptatives front a antígens transportats pels vasos limfàtics des dels teixits.
Estan plens de limfa, macròfags, cèl·lules dendrítiques i altres tipus cel·lulars.
Estan distribuïts per tot l’organisme, tenen el tamany d’un pèsol i s’encarreguen de filtrar la limfa.
Las quimiocines secretades per les cèl·lules residents dels ganglis limfàtics (estromals) determinen la posició dels limfòcits T i B, ja que s’uneixen als receptors per a les quimiocines situats en els limfòcits.
En els fol·licles limfàtics (una sèrie de cercles) trobem els limfòcits B junts. És l’anomenada zona de les cèl·lules B (receptor CXCR5). Es localitzen al còrtex del gangli limfàtic els centres germinals apareixen com a resposta a una estimulació antigènica i són llocs de proliferació notable de limfòcits B, una selecció de limfòcits B productors d’anticossos molt afins i la generació de limfòcits B de memòria i cèl·lules plasmàtiques.
Les cèl·lules B reben estímuls (survival signals) en forma de citoquines. Quan hi ha una infecció, l’antigen és transportat al fol·licle i les cèl·lules B són activades. El fol·licle canvia la seva morfologia sent més definida, son ara centres germinals. És un fol·licle que respon a un antigen, és estimulat en una infecció. Les cèl·lules B son replicades aquí.
Quan les cèl·lules B són activades es diferencien en cèl·lules plasmàtiques productores d’anticossos.
Primaris: zones tranquil·les Fol·licles Secundaris: zones molt ben definides on hi ha creixement dels B que han sigut estimulats per antigen Hi ha una paracòrtex, envoltant els fol·licles, són les regions de les cèl·lules T. Es localitzen sobretot per sota i més centrals respecte as fol·licles (receptor CCR7). Aquestes zones són riques en limfòcits T i contenen una xarxa de cèl·lules reticulars fibroblàstiques (FRC) i cèl·lules dendrítiques (també poden estar als fol·licles, però en menor quantitat) i macròfags.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La funció principal del gangli és rebre la limfa per diferents entrades, diversos conductes aferents procedents dels teixit, i filtrar-la.
Directament pel tub de la limfa Hi ha dues maneres d’entrar Des dels vasos sanguinis entre les cèl. endotelials Els limfòcits B i T verges arriben al gangli limfàtic a través d’arterioles aferents (prop del tub eferent) que acaben en vènules post capil·lars especialitzades anomenades vènules de l’endoteli alt (HEV: High Endotelial Venules). Mitjançant l’acció de les quimiocines els limfòcits T se situen a la zona paracortical i els B en els fol·licles limfàtics del còrtex (formant fol·licles primaris), abandonant la sang. A nivell de les HEV, endotelials grans i amb forma cuboide, és on marxen: frenen, s’adhereixen al vas i entre dues cèl·lules endotelials van cap al gangli limfàtic.
L’antigen entra per la limfa. La limfa s’ha de filtrar per totes les cèl·lules del gangli, i cada vegada que entra a un gangli, just a sota de la càpsula (sinus subcapsular) està ple de macròfags esperant la limfa, és a dir, que si entren antígens, els macròfags, que tenen sensors d’antígens, tenen molta probabilitat d’atrapar aquest antigen per presentar-lo als limfòcits. Per tant, si s’activen aquests macròfags es dóna una reacció immunitària innata (inicia un procés inflamatori secretant citocines i recluta cèl·lules de la immunitat innata) i de seguida, adquirida.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Per la limfa també poden entrar cèl·lules dendrítiques del teixit on s’ha recollit. Quan s’activen les dendrítiques (= macròfags) pels sensors de microbis, es desadhereixen de la matriu extracel·lular i comencen la seva migració amb la limfa fins al gangli més proper. Així doncs, a la limfa també poden entrar dendrítiques amb la seva càrrega d’antígens (carrega antigènica) → Si l’antigen és atrapat, els T i B creixen.
Es produeix la proliferació i diferenciació dels limfòcits en cèl·lules efectores i de memòria. Els limfòcits T efectors migren als teixits per eliminar antígens (quimiotactisme: quimiocines), i les cèl·lules B i T de memòria resten en la circulació.
La cèl·lula plasmàtica que deriva dels limfòcits B, produeix i secreta els anticossos. Aquests passaran finalment a la circulació sanguínia, i s’encarregarà de l’eliminació de l’antigen a la circulació i teixits inflamats (són solubles i van al focus d’infecció).
Tots surten per un únic punt de sortida del gangli: el vas limfàtic eferent. Les cèl·lules T i B (i la limfa) entren a qualssevol gangli limfàtic una vegada per dia. Sortiran per l’únic punt de sortida i aniran a un altre gangli, i aquest a un altre gangli i finalment a la sang. La limfa és controlada contínuament.
L = lligand R = receptor CC= dos cisteïnes seguides CXC= cisteïnes separades per aa Els limfòcits T verges i les cèl·lules dendrítiques presenten el receptor de quimiocines CCR7, el qual s’uneix a les quimiocines CCL19 i CCL21. Aquest és el motiu pel qual tant els limfòcits T verges de la sang com les DC migren a la mateixa zona T dels ganglis limfàtics.
Els limfòcits verges expressen un altre receptor de quimiocines, CXCR5, que reconeix la quimiocina CXCL13. D’aquesta manera s’atrau els limfòcits B als fol·licles.
Cèl·lules dendrítiques CCL19 CCR7 Limfòcits T naive Limfòcits B CCL21 CXCR5 CXCL13 Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Quan els limfòcits estan en ganglis limfàtics, i no es presenta cap antigen com a senyal d’activació, l’expressió del receptor S1PR1 en la membrana plasmàtica és alta, permetent que els limfòcits responguin migrant segon el gradient d’esfingosina1-P que existeix al seu entorn. Si s’expressa aquest receptor, els limfòcits no es queden al gangli sinó que aniran a parar a la sang on hi haurà SP1 (quimiocina abundant en aquesta i en les cèl·lules del tub eferent). Els limfòcits són atrets per l’esfingolípid, el qual “senten” a través dels seus receptors S1P1, migren a la limfa i d’aquesta passa a la circulació general.
Si un limfòcit B o T és activat per un antigen, deixa d’expressar S1P1 (down regulation) i es quedarà uns dies al gangli. Es forma així un cicle, quan hagin passat aquests dies (una setmana) tornen a expressar aquest receptor. Per tant, van jugant segons quin receptor expressa per mobilitzar la cèl·lula i que se’n vagi cap a una zona o una altra, això varia en funció de l’antigen i les quimiocines (manipulant-les podem aconseguir canviar la direcció de la cèl·lula: depenent de la concentració relativa de S1P o CXCL13/CCL19-21 se’n va cap a un cantó o cap un altre). Hi ha una altra down regulation del CCR7 i tornem a expressar una altra vegada S1PR1 per tornar a sortir del gangli limfoide.
Als ganglis hi ha, en un principi, els T que han de ser activats per primera vegada (naives).
Quan els limfòcits s’activen normalment ja no expressen el CCR7 (T activats ja no tenen tendència a entrar en els ganglis, se’n van cap als teixits inflamats). Són els T efectors, un cop han estat activats els T, no tornem més al teixit limfoide, van a teixits amb infeccions.
Els anticossos es distribueixen per tot els cos a traves de la sang i els limfòcits B no necessiten moure’s.
Hi ha petits conductes reticulars que transporten la limfa que ha entrat a la zona subcapsular fins a les vènules (limfa→conducte reticular→vènules) que estan formats per cèl·lules endotelials que són extremadament planes, molt fines i tenen prolongacions. En canvi, les vènules que irrriguen els ganglis són gruixudes, per lo qual se’ls anomena “high endotelial venules” (vènules endotelials altes) Presenten una capacitat d’adhesió elevada, és a dir, expressen molècules d’adhesió per als T i B naives, o sigui, que és aquí on els T i B contacten amb la cèl·lula endotelial i surten.
La limfa passa cap a la medul·la i sortirà del gangli, però petites quantitats de limfa són transportades per unes fibres reticulars cap a la vènula, i en aquesta, si la limfa porta antigen o porta citocines inflamatòries (si hi ha infecció) les cèl·lules endotelials s’inflamen, és a dir, s’adhereix més i es converteix en una cèl·lula endotelial alta que adhereix limfòcits naive, i els permeten sortir més fàcilment.
Per tant, els vasos reben informació directa de què és el que porta la limfa. Cap a la sang només hi arriba aquesta informació, però no arriben els microbis.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz 4. Melsa La sang entra a la melsa principalment per la zona marginal MZ.
Els macròfags que estan especialitzats en matar bactèries quan hi ha una infecció en la sang estan localitzats en: la zona marginal. En la polpa vermella també hi ha macròfags i reciclen eritròcits vells (la resposta no és immunològica).
La melsa no és essencial per a la supervivència de l’individu. La melsa s’encarrega del bon estat de la sang, si no hi ha una infecció a la sang no passa res, en el moment en que hi ha una a la sang sí que es important i augmenta el risc de contraure infeccions sistèmiques. El fetge és l’encarregat llavors de la seva funció.
Així, la melsa filtra la sang, controlant la presència d’infeccions.
A més de tenir una funció immunològica (les poblacions de la melsa no només atrapen i extreuen els antígens transportats per la sang, sinó que també inicien la resposta immune innata i adquirida enfront a patògens), té una funció homeostàtica, important en el reciclatge del ferro → recicla eritròcits envellits i el ferro d’aquests.
La melsa està organitzada en polpa blanca i polpa vermella, separades per una zona marginal.
Constitueix la frontera entre la polpa blanca i la vermella, una zona que fa de marge, una transició amb cèl·lules que tenen característiques diferents.
La zona marginal també conté cèl·lules B de la ZM, són una mica especials, són B que sintetitzen un tipus d’anticòs específic que funciona una mica per tot (enganxen una mica de tot). Conté també DC, que agafen els antígens que passen i migren a la polpa blanca per presentar l’antigen al limfòcit.
L’accés a la polpa blanca està restringit a les cèl·lules B, T CD4+, CD8+ i DC; i macròfags.
La funció immunològica està representada per una zona que s’anomena polpa blanca (petites arterioles envoltades de fol·licles i una zona T –leucòcits-) i tota la resta, que està plena d’eritròcits, és la polpa vermella, on l sang es buida i hi ha macròfags amb una funció bàsica d’atrapar els eritròcits envellits i reciclar ferro (funció homeostàtica: gràcies als macròfags que filtren la sang).
La circulació en la melsa és oberta: les arteries aferents acaben en sinusoides en la zona marginal que envolta la polpa blanca.
L’artèria principal es va dividint en arterioles més petites i finalment es buida a la part externa de la polpa blanca. L’arteriola es va ramificant fins buidar-se en la polpa vermella Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz i des d’aquí hi ha una sinus venosos que recullen aquesta sang. Es buiden directament en el teixit i surt per la vena. A la zona marginal arriba la sang a partir dels sinusoides.
Els leucòcits de la melsa inclouen subconjunts de cèl·lules T, B, DC i macròfags que exerceixen funcions específiques.
Els sinus venosos estan plens de macròfags que controlen els eritròcits que van entrant.
En la polpa vermella els macròfags estan especialitzats en fagocitar glòbuls vermells envellits i en el reciclatge del ferro, en canvi els de la ZM expressen uns receptors que reconeixen i eliminen bactèries i virus transportats por sang.
Els sinus venosos tenen cèl·lules endotelials que estan fenestrades de forma que els eritròcits s’escapen de la melsa i poden passar entre mig fàcilment. Però els eritròcits estan envellits, els macròfags de la polpa vermella els detecten i els fagocitaran en funció del reciclatge del ferro.
A la polpa blanca, alguns leucòcits (limfòcits T i B), una vegada han sortit de la sang i es troben a la zona marginal, tornen enrere seguint un gradient de quimiocines i es situen al voltant de les arterioles. En un tall transversal, l’arteriola en el punt central, una zona T en blau, una zona B (un fol·licle). La distribució T i B és anàloga en tots els òrgans limfoides secundaris (es distingeix una zona rica en T i una zona rica en B).
En el fol·licle hi ha unes quimiocines especifiques CXCL13 que atreuen els receptor dels limfòcits B. A la zona T hi ha unes altres que son les CCL19 i CCL21 que tenen els receptors en els limfòcits T i en les DC.
Les cèl·lules T i B amb freqüència accedeixen als òrgans limfoides secundaris en la recerca dels seus antígens. El posicionament dels limfòcits en unes zones concretes dins de l’òrgan limfoide secundari activa l’anàlisi de les cèl·lules presentadores d’antigen. La melsa conté diferents llinatges de cèl·lules B, incloent les cel B MZ i fol·liculars.
La melsa careix de vasos limfàtic. L’antigen arriba a traves de l’artèria esplènica, aquesta es divideix en arterioles que al seu torn formen capil·lars que s’obren i buiden el seu contingut en la ZM de la polpa blanca. En absència d’estímul, la ZN posseeix fol·licles limfoides primaris, semblant als dels ganglis, rics en cèl·lules B verges. En la zona T, les cèl·lules dendrítiques de la melsa (PALS) capten i processen l’antigen, presentant-lo i activant les TH que activaran al seu cop les cèl·lules B. Les B activades, junt amb alguns limfòcits T migren a la ZM, convertint-se els fol·licles limfoides primaris en secundaris, amb cossos germinals al seu centre.
Tenim un fol·licle secundari = centre germinal (GC) = fol·licle zona B (activació només d’alguns).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Primerament hi ha un fol·licle que no pateix cap estimulació. Després d’una infecció, algunes B cèl·lules son estimulades i comencen a replicar-se. Els B madurs s’aparten (color marró fosc) perquè hi ha fol·licles secundaris (al mig del qual es troba el centre germinal).
La funció principal del fol·licle es la supervivència de les cèl·lules B, tenen cèl·lules estromals (FDC = fol·licle dendrític cells) que produeixen BAFF (B-cell activating factor).
Les FDC es troben en els centres germinals dels fol·licles limfocítics. Les FDC capten antígens i els mostren sobre la seva superfície per a que siguin reconeguts pels limfòcits B, d’aquesta manera maduren diferenciant-se en limfòcits B de memòria o formadors d’anticossos. Els limfòcits B que no reconeguin un antigen sobre les FDC pareixen apoptosi.
Els limfòcits activats sortiran al teixit on hi hagi infecció (els vasos estaran inflamats, llavors els limfòcits ho detectaran i sortiran en aquell teixit).
5. MALT: Teixit Limfoide Associat a Mucoses Les mucoses dels tractes digestius, respiratoris i urogenital suposen una enorme superfície i constitueixen possibles llocs d’entrada de nombrosos patògens. L’evolució ha desenvolupat per a ells defenses immunitàries especialitzades. Des del punt de vista histològic, consisteixen en teixits que van des de cúmuls dispersos de limfòcits fins a estructures organitzades (mai envoltades de càpsula). Agregats limfoides. Els MALT participen en respostes immunitàries contra antígens ingerits i inhalats.
El MALT consisteix en agregats del teixit limfoide que es localitza en la làmina pròpia i àrees submucoses dels tractes anomenats.
1. Amígdales: nòduls limfoides amb limfòcits, macròfags, granulòcits i mastòcits. Les B s’organitzen en nombrosos fol·licles, incloent secundaris amb els seus centres germinals.
Paper defensiu front a patògens d ela cavitat oral. Produeixen sobretot anticossos IgA.
2. Plaques de Peyer de l’intestí prim: són de 30 a 49 nòduls en aquest. Són diferent de les cèl·lules epitelials que l’envolten, més gruixudes. Es troba a la làmina pròpia.
3. Apèndix En algun d’aquests casos l’epiteli respectiu està especialitzat en transportar antígens des de la llum del conducte al teixit limfoide subjacent, on els presenten.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz En aquests també es troben zones T i fol·licles. La diferencia és que no hi ha càpsula envoltant, tancant aquestes cèl·lules, estan lliuren entre cèl·lules epitelials.
La mucosa (+flora comensal) és essencial perquè es produeixen correctament les respostes immunes. Controla també el nostre metabolisme. L’objectiu principal en el tub digestiu es impedir que els microbis comensals i patògens envaeixin l’epiteli. Està mitjançada pels anticossos IgA que es secreten a la llum intestinal (resposta immunitària adaptativa a l’intestí) i per pèptids antimicrobians.
 Recirculació dels limfòcits Els limfòcits T verges que sorgeixen de l'estafa i els limfòcits B immadurs que sorgeixen de la medul·la òssia migren en els òrgans limfàtics secundaris, inclosos els ganglis limfàtics i la melsa. En aquestes localitzacions, els limfòcits B completen la seva maduració; els limfòcits B i T verges activats per antígens es diferencien en limfòcits efectors i memòria. Alguns limfòcits efectors i memòria migren a zones d'infecció en teixits perifèrics. Els anticossos secretats pels limfòcits B efectors en el gangli limfàtic, la melsa i la medul·la òssia entren a la sang i arriben als llocs d'infecció.
(Segueixen el gradient de SP1) Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Una propietat única del sistema immunitari que el distingeix de tots els demés sistemes tissulars del cos és el moviment constant i molt regulat dels seus principals components cel·lulars a través de la sang cap als teixits i un altre cop de volta cap a la sang. Aquests moviment aconsegueix 3 funcions principals: A. Els neutròfils i els monòcits que sorgeixen de la medul·la òssia són reclutats en teixits infectats o danyats, on s’eliminen microorganismes infecciosos, teixits morts i reparen el dany.
B. Els limfòcits verges que sorgeixen de la medul·la òssia o el tim que s’allotgen en òrgans limfàtics secundaris, com els ganglis limfàtics o la melsa, on s’activen pels antígens i es diferencien en limfòcits efectors.
C. Els limfòcits efectors que sorgeixen dels òrgans limfàtics secundaris migren als teixits infectats, on participen en la defensa microbiana.
La migració dels leucòcits als teixits segueix diversos principis generals.
- Els leucòcits que no s'han activat per estímuls externs es localitzen en la circulació i en els òrgans limfàtics i només després de l'activació es reclutarà a aquestes cèl·lules allà on són necessàries.
- Les cèl·lules endotelials en els llocs d'infecció també s'activen. L'activació d'aquestes cèl·lules dóna lloc a un augment de l'adhesivitat de les cèl·lules endotelials als leucòcits circumdants.
- El reclutament de leucòcits i proteïnes plasmàtiques a partir de la sang als llocs d'infecció i lesió tissular es denomina inflamació. La inflamació la desencadena el reconeixement de microbis i teixits morts en les respostes immunitàries innates, i es refina i perllonga durant les resposta immunitàries adaptatives.
* El reclutament de leucòcits sanguinis en els teixits depèn, en primer lloc, de l'adhesió dels leucòcits al recobriment endotelial de les vènules post capil·lars i després del moviment a través de l'endoteli i per sota de la membrana basal fins al teixit extravascular.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Leukocyte rolling on activated endothelia and transmigration Hi ha un model que planteja que hi ha 3 molècules essencials per aquest procés.
L’endoteli avisa al leucòcit (primers en arribar els neutròfils) que al teixit s’ha produït un procés inflamatori infecciós.
Quan hi ha una infecció, les cèl·lules del teixit conjuntiu produeix IL-8 (sintetitzades per mastòcits, fibroblasts...) i es secreten per avisar a les altres cèl·lules de què s’està produint un procés infecciós.
Aquestes interleucines passen a traves de la cèl·lula endotelial (són endocitados) i transportada fins a la superfície. Mentre passa per aquesta, es produeix l’expressió funcional (induïble) de la E-Selectina.
1. Selectines. Tenen un domini lectina i tenen afinitat amb els carbohidrats, és a dir, per glicoproteïnes i glicolípids. La unió actua com un velcro, ja que la unió es momentània i dèbil (Té una velocitat d’unió-desunió molt ràpida, en el moment en què es toquen s’uneixen, i en el moment en que s’estira es desuneix). Té lloc així el procés de rodament, la cèl·lula disminueix la seva velocitat i durant aquest té la possibilitat de unir-se a unes altres molècules.
El neutròfil té una glucoproteïna rica en residus d’àcid siàlic (sialyl-Lewis): SLex, i aquests són reconeguts per la E-Selectina.
2. La quimiocina (citoquines) inflamatòria que arriba a la superfície (IL-8) està situada en la capa superficial de les cèl·lules endotelials la qual esta plena de proteoglicans. Aquests donen una carga -, i les quimiocines tenen carga +.
Quimiocines s’uneixen als proteoglicans. Els neutròfils tenen un receptor per a les IL-8 (o CXCL8) i s’uneixen. Això activa el tercer pas (via de senyalització intracel·lular): 3.
Integrines. Activació de dins cap a fora de la integrina (LFA-1 = CD11a o CD18) de la superfície del leucòcit. Aquestes integrines s’uneixen llavors a les ICAM-1 de l’endoteli (en general expressa una mica d’ICAM 2 però ICAM 1 només s’expressa quan hi ha inflamació) i constitueixen l’adhesió forta que permet detenir el neutròfil que li permet modificar el citoesquelet d’actina. (El problema és la nomenclatura ja que tenen varis Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz noms, de vegades trobarem αL- β2 o CD11a o CD18 lligands d’ICAM-2 o CD11b/αM- β2, llingad d’ICAM-1).
Quan hi ha inflamació els cèl·lules endotelials expressen E-S en cèl·lules endotelials i PS en plaquetes i cèl·lules endotelials (d’expressió induïble les dues). Els neutròfils tenen en la seva superfície glicoproteïnes i son els primers en arribar al teixit infectat.
Una conformació de la integrina és no activa i la unió és dèbil, i una conformació activa on la unió es forta. La integrina es un heterodímer (αβ) que es troba en totes les cèl·lules de l’organisme i integren la unió de la matriu extracel·lular amb el citoesquelet o cel-cel; de tal manera que la cèl·lula entra si a fora hi ha una matriu extracel·lular sòlida o no, perquè les integrines donen informació mecànica també. Pot regular la força d’unió i això activa adaptadors cel·lulars com són la talina i vinculina (talin/vinculin) adaptadors que uneixen l’actina del citoesquelet amb les integrines. Hi ha unes 25 integrines. Moltes proteïnes regulen la forma i el moviment de la cèl·lula. Si hi ha una deficiència de una subunitat de la integrina, per exemple, Si β2 no és funcional, no tindrà qualsevol de les combinacions, i els leucòcits no sortiran, faran el rolling però no podran frenar-se del tot i no podran sortir del vas. Aquest procés no pot ser complet i les cèl·lules no entren al teixit = immunodeficiència.
Una alteració en qualsevol de les molècules que hi participen conduirà a una immunodeficiència.
Hi ha motes subunitats alfa i beta i es combinen de manera diferent. Les beta 2 són les subunitats que es troben a es integrines leucocitàries. Les principals del sistema immune.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Llavors, després de la unió forta i de la modificació del citoesquelet d’actina (la cèl·lula pot canviar la seva forma ja que per sota de les integrines hi ha molestes proteines associades i molècules de transducció de senyals que el modifiquen), el leucòcit por passar entre dues cèl·lules endotelials (més comú) o poden travessar-les. Aquest procés s’anomena diapedesis. Quan arriba a la làmina basal (membrana de proteoglicans on les cèl·lules endotelials es recolzen) el leucòcit expressa proteases per destruir-la i poder arribar al teixit infectat.
Tots els leucòcits expressen L-Selectina (expressió constitutiva). I en els ganglis limfoides troben el seu lligand per fer aquest procés.
T i B en els ganglis limfàtics expressen L-S. Els limfòcits T verges es troben als ganglis limfàtics degut a la unió de la selectina L al lligand situat a les vènules de l’endoteli alt, que només estan als ganglis limfàtics, i com a resultat de la unió de quimiocines (CCL19 y CCL21) mostrades a la superfície de la vènula.
En els teixits són les cèl·lules endotelials les que presenten selectines (al revés).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Quan s’inflama un vas es dóna una secreció de citocines com TNF (factor de necrosi tumoral) o diverses interleucines (IL-1 o IL-7). Per tant, inflamar un vas vol dir que expressarà molècules d’adhesió.
TNF estimula l‘expressió de E-Selectines, VCAM-1 (vascular), ICAM-1 o 2 (molècules d’adhesió cel·lular vascular/molècules d’adhesió intracel·lular) en les cèl·lules endotelials i es preparen per a l’arribada de leucòcits i quimiocines. Els lligands de les integrines són proteïnes que tenen un plegament que es diu “tipus immunoglobulina”.
Les cèl·lules que compleixen aquest codi triple podran adherir-se i començar el procés de transmigració. Només algunes cèl·lules compleixen aquest codi (en alguns casos les selectines no intervenen, sinó que intervenen directament les integrines, o les quimiocines no intervenen i les integrines s’”apanyen” molt bé soles).
El vas inflamat expressa selectines, lligands d’integrines i quimiocines i amb això determina quines cèl·lules cèl·lules del vas i entraran en aquell teixit.
La primera molècula (selectina) frena el procés, la segona (integrina) comença l’adhesió, i per una adhesió més forta intervé la tercera molècula (quimiocina, que no només té funcions de quimiotactisme, sinó que activen cèl·lules per adherir-se).
 Molècules d’adhesió implicades en les interaccions de leucòcits Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Reading: neutròfils TLR no inicia la fagocitosis. Són els receptors de lectina de tipus C. Tenim sistemes redundants com a sensor d’àcids nucleics de microbis, per si un falla tenir un altre. En aquest cas, ens presenta TLR.
En citoplasma podem detectar ssRNA i dsRNA, podem distingir el nostre propi del que és dels microbis.
Poden detectar també CpG no-metilats d’ADN. Quan volen que un gen es silenciï, metilem el promotor del gen. Les bactèries no presenten metilació en CpG. Quan trobem això, podem saber i detectar que es un DNA provinent de bactèries.
No h ha evidencies que siguem capaços de detectar ssDNA, però es creu que sí.
Quan hi ha ADN en el citoplasma vol dir que hi ha hagut una infecció.
Si hi ha una deficiència de NADPH oxidases, hi ha una deficiència en la generació de especies reactives d’oxigen (ROS). I es genera també la malaltia CGD TEMA 4. Immunitat innata Components Barreres epitelials Leucòcits (neutròfils, macròfags, limfòcits NK) Proteines efectores circulants (complement, col·lectines, pentraxines) Citocines (TNF, IL-1, quimiocines, IL-12, IFN de tipus 1, IFN-у) La immunitat innata constitueix la primera línia de defensa front les infeccions. Els mecanismes de la immunitat innata existeixen abans del trobament amb els microorganismes i estan presents en tots els organismes multicel·lulars, incloses les plantes i els insectes. És immediata i no específica del patogen sinó de tipus d’estructures antigèniques de molts patògens. Està sempre activa de forma constitutiva.
La immunitat innata és la resposta inicial als microorganismes que evita la infecció de l’hoste i que, en molts casos, pot eliminar-los. Els mecanismes de la immunitat innata s’utilitzen sovint per eliminar els microorganismes inclús en les respostes immunitàries adaptatives. Aquesta immunitat front als microorganismes estimula respostes adaptatives i pot influir en la naturalesa d’aquestes respostes per optimitzar la seva eficàcia contra diferents tipus de microorganismes, “avisa” de que una infecció està present i que s’ha de posar en marxa una resposta adaptativa contra ella.
La resposta innata té una especificitat única.
Els components de la immunitat innata reconeixen estructures característiques dels microorganismes patògens que no estan presents en les cèl·lules dels mamífers. Els sistema immunitari innat (i l’adaptatiu també) és capaç de distingir el que és propi del que és aliè. Les dianes microbianes s’han descrit com patrons moleculars, mentre que els receptors que s’uneixen a aquestes estructures conservades se’ls anomena receptors de reconeixement de patrons.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  PAMP (Pathogen-Associated Molecular Patterns) De entrada, hi ha unes barreres físiques enfront els possibles atacs a l’organisme. En el cas de les mucoses, aquesta barrera física es pot completar per la presència de cilis (cilis bronquials bateguen a un ritme determinat i van movent el moc a una velocitat constant per expulsar-lo). El moc té una funció essencial en atrapar partícules com virus, bacteris o d’altres, i el moc conté substàncies bactericides (lisozim, lactoferrina) que no són letals pels patògens ja que presenten resistència, però inhibeixen el creixement, i això, juntament amb el moviment mecànic, fa que l’amenaça potencial sigui expulsada.
Així doncs, si hi ha un dèficit en la funció ciliar, la persona haurà de suplir el moviment del moc cap a fora dels bronquis per evitar ser infectada. La mecànica és essencial i la presència de substàncies microbicides també ho és ja que frenen el creixement.
A part d’aquestes defenses externes, tenim una sèrie de defenses cel·lulars i no cel·lulars basades en el reconeixement d’una bioquímica particular als procariotes.
La bioquímica dels procariotes és diferent que la dels eucariotes i el SI sap diferenciar. Per exemple, l’ARN bicatenari que es troba en virus en procés de replicació, o seqüències ADN CpG no metilades presents en bactèries, LPS de les bactèries gram-, àcids teïcoics en les gram+, pèptids amb N-formilmetionil, glucans rics amb manosa, etc. Els micobacteris (Mycobacterium) encara tenen greixos més sofisticats en la bicapa lipídica que els fa molt resistents a molts tractaments.
En conjunt, totes aquestes molècules que distingeixen el microbi de l’hoste s’anomenen patrons moleculars associats a patògens (PAMP).
També hi ha patrons moleculars associats a dany (DAMP) relacionats amb situacions en què hi ha trauma o estrès físic, on el sistema immunitari es posa en alerta. La resposta immune innata reconeix molècules que produeixen o alliberen cèl·lules lesioandes o que s’estan morint. Aquestes substancies son les DAMP.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Tenim molts microbis en la nostra pell, mucosa, etc. Només els patògens son capaços de trencar les barreres i causar una infecció. La major part dels que tenim són comensals i viuen en equilibri amb nosaltres. Per poder diferenciar un de l’altre, el nostre SI es fixa en la localització i en les estructures típiques dels microbis patògens (alguns presenten càpsula, flagels amb flagel·lina) per les quals tenen receptors.
Els MAMP són els Microbe-Associated Molecular Patterns.
 Receptors de reconeixement de patrons (PRR = Patern-Recognition Receptors) Toll-Like Receptors (TLR) NOD-Like Receptors (NLR) RIG1-Like Receptors (RLR) AIM2-Like Receptors (ALR) C-type Lectin Receptors Pels receptor que reconeixen els microbis són anomenats Pattern-Rcognition Receptors (PRR).
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffman, van rebre el premi Nobel juntament amb Ralph Steinman (descobriment cèl·lules dendrítiques) pel descobriment d’uns receptors anomenats “receptors semblants a Toll” (TLR) que són receptors de reconeixement de patrons.
Totes les cèl·lules de l’organisme tenen algun d’aquests receptors/sensors de per detectar infecció, però cal tenir en compte que les cèl·lules del sistema immunitari en tenen més.
- Toll-Like Receptors (TLR) NOD-Like Receptors (NLR) Rig1-Like Receptors (RLR) + Receptors lectina + Receptors Scavenger Existeixen doncs, diversos tipus de receptors que detecten PAMPs, on es troben? Distribuïts per tota la cèl·lula: a la membrana extracel·lular, al citoplasma, en qualsevol Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz lloc de la cèl·lula per detectar una infecció. Aquesta detecció no es dóna exclusivament per infecció, també pot donar-se per dany cel·lular→ senyal d’alarma.
Els TLR estan quasi exclusivament a les membranes: cel·lular o endosomal. Els NLR i RLR es troben en el citoplasma. En el citoplasma, els NLR que detecten per exemple peptidoglicà o els RLR i ALR s’utilitzen per detectar si hi ha infecció. Peptidoglicà en el citoplasma  infecció. Hi ha una altra proteïna transmembrana que s’uneixen a diferent tipus de polisacàrids, molts d’ells presents en fongs.
o Toll-Like Receptors (RTT) Són homòlegs a una proteïna de Drosophila denominada Toll i activen als fagòcits en resposta a diferents tipus i components de microorganismes. Proteïna que modula la part dorsiventral del desenvolupament de la mosca. Quan s’elimina Toll en la mosca, aquest gen també controla les infeccions i la mosca moria per infeccions fúngiques.
S’han identificat 10 RTT de mamífers, i tots pareixen necessaris per a les respostes front a una classe diferent de patogen infecciós. Diferents RTT són necessaris per en les respostes cel·lulars front a LPS, proteoglicans bacterians i nucleòtids CpG no metilats, els quals tots es troben únicament en bactèries.
Bruce Beutler va descobrir al 1998 que un receptor del gen Toll (variant mutant) era el responsable de reconèixer certs productes bacterians (LPS) que sobreestimulen el sistema immune. La resposta del SI es desencadenava quan TLR acoblava els LPS.
En humans i ratolins hi ha proteines homologues a Toll, que tenen la funció de detectar patrons associats a patògens.
Els TLR pertanyen a la família més gran de receptors per detectar microbis. Estan associats a membrana però normalment els receptors es troben en qualssevol lloc de la cèl·lula.
TLR son proteïnes transmembrana (tant en la externa com en la endosomal).
Dimeritzen, tant Homodimers com heterodímers.
Els de la membrana externa reconeixen components de la superfície o paret del patogen. Els de la membrana de l’endosoma reconeixen àcids nucleics del patogen (la presència de RNA o DNA a l’endosoma només pot indicar una cosa: o bé s’ha fagocitat una cèl·lula morta, o hi ha una infecció i per tant hi ha alguna cosa que no funciona).
Quan tenen el seu lligand, generen senyals anàlogues. Així, s’uneixen a una amplia varietat de productes dels microbis: pèptids, carbohidrats, àcids nucleics, LPS, flagel·lina bacteriana, lipopèptids bacterians, peptidoglicans...
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Quant a la seva estructura:   Té un domini citoplasmàtic anomenat TIR que s’encarrega de la senyalització. És comú en tots els RTT i per tant transfereixen la senyal al mateix adaptador: MyD88. (Aquest domini es troba també en el receptor de interleuquina 1).
Diferents RTT contenen diferents quantitats i disposicions d’estructures extracel·lulars riques en leucina i riques en cisteïna. Aquests mòduls s’uneixen directament als PAMP o molècules adaptadores que s’uneixen als PAMP.
Especificitats dels RTT TLR RTT2 RTT3 RTT4 RTT5 RTT9 Lligand Lipoproteïnes Peptidoglucà Zimosà LPS ARN bicatenari? LPS HSP60 Flagel·lina ADN CpG Origen microbià Bactèries Bactèries gram+ Fongs Leptospira Virus Bacteries gramChlamydia Varies bactèries Bactèries, protozous Tots activen moltes vies de senyalització però tenen en comú: 1. Factor transcripció que s’anomena NF-kB (factor nuclear potenciador de las cadenes lleugeres kappa de las cèl·lules B activades) i AP1 (proteïna d’activació 1) 2. Factors de transcripció reguladors d’interferons IRFs Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Tots els TLRs menys el TLR- senyalen per via dependent de MyD88. MyD88 té un domini TIF que s’uneix al domini TIF en el receptor activat.
MyD88 activa NF-κB i AP1, factors de transcripció.
Aquest FT s’uneix a molts promotors de gens inflamatoris per moltes citocines inflamatòries (TNFα, IL-1, IL-6=, quimiocines (CCL2, CXCL8, altres), molècules d’adhesió endotelial (Eselectines) i molècules coestimulants (CD80, CD86). Aquestes al ser secretades estimulen la inflamació i la immunitat adaptativa. Generen alarma que serà més o menys gran en funció de quins TLR s’activin.
TLR3 té un altre adaptador: TRIF, el qual també té un domini TIR. Aquest activa el FT IRF3 o IRF7, que indueix la transcripció de IFN-α/β i per tant es desenvolupa la secreció de IFN 1 (interferó de tipus 1) que interfereixen en el creixement víric.
És a dir, tindrem producció d’interferons de tipus 1 quan tinguem infeccions víriques. A més també promou la producció del FT NF-κB.
Igual, per la via dependent de MyD88 es pot activar el FT IRF.
TL4 pot activar les dues vies.
Els interferons de tipus 1 són produïts per totes les cèl·lules del nostre cos, ja que qualssevol pot ésser infectada per un virus i han de ser capaces d’activar un estat antiviral i produir aquests interferons.
HCV codifica per a una proteasa que destrueix TRIF.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz o NOD-Like Receptors (NLR) Els NLR estan al citoplasma i detecten la presencia de microbis (detecten peptidoglicans) en el citoplasma. Són receptors citosòlics per a DAMP i PAMP. Una forma de funcionament dels NLR que és una mica especial es va descriure fa pocs anys i fa referència a la formació d’un inflamasoma (homodímer), que activa la citosina IL-1. (activa pro-IL-1β → IL1β).
La IL-1β és molt inflamatòria i el TFN (factor de necrosi tumoral) també. A partir de la senyalització via TLR s’activa el FT NF-kB que fa que s’expressi el gen d’IL-1 però no hi ha prou, amb això tenim el proIL-1 que s’ha de tallar, s’ha de processar IL-1, i això ho fa l’inflamasoma.
Per tant es necessiten dos estímuls, un que es codifiqui pro-IL1β a través del TLR i la formació del NLRP3 inflamasoma (NLRP3 + ASC + Caspasa1 inactiva) que llavors s’activarà la caspasa i aquesta tallarà la pro-IL1β a IL-1β activa. Es secreta la IL-1β fora de la cèl·lula perquè actuï el procés inflamatori.
Alternativament s’activen moltes lipases que formaran porus a la membrana citoplasmàtica com a conseqüència del procés de piroptosis. La mort per piroptosis implicarà la mort de la cèl·lula per estimulació excessiva en el procés inflamatori. La producció de citoquines veurà facilitada la seva secreció per aquests porus. Això porta a la piroptosis, que es un tipus d’apoptosis inflamatòria (excés d’inflamació).
L’inflamasoma es pot activar per dany cel·lular no relacionat amb la infecció (quan hi ha molta oxidació cel·lular o quan el metabolisme esta una mica alterat) que donarà lloc a una inflamació crònica latent en la cèl·lula. Constitueix una senyal d’alarma. Unes cèl·lules que expressen molts NLR són les cèl·lules epitelials intestinals, per detectar si en algun moment es trenca la barrera i la flora intestinal penetra en les cèl·lules que estan absorbint; en aquest moment es genera un inflamasoma. IL-1 activarà els vasos sanguinis i arribaran leucòcits activats a la zona. Aquesta és la idea bàsica de la inflamació: atreure recursos cel·lulars i no cel·lulars a la zona.
Al principi de la inflamació trobarem sempre alguns d’aquets: Els dos primer participen en el procés de la febre.
TNF, IL-1β, IL-17, IFNу, IL-6 Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz L'activació de la inflamasoma NLRP3 processa pro-IL-1β a IL-1 activa. L’Inflamasoma amb diferents proteïnes NLRP funciona d'una manera similar. L’expressió de Pro-IL-1β és induïda per diverses vies de senyalització PAMP o DAMPs a través dels receptors de reconeixement de patrons, com ara un TLR, com es mostra. CPPD, pirofosfat càlcic dihidratat; MSU, urat monosòdic.
o AIM2-Like Receptors (ALR) Els receptors semblants a AIM2 són capaços de detectar l’ADN. L’ADN es troba dins del nucli i de les mitocòndries, si es troba lliure al citoplasma, aquests receptors el detecten. En el moment en què s’uneixen a l’àcid nucleic, passen de conformació inactiva a activa. L’inflamasoma AIM2 que es forma funciona de la mateixa manera, amb la mateixa resposta IL-1β.
o Rig1-Like Receptors (RLR) Aquests receptors detecten RNA de virus al citoplasma de la cèl·lula que és diferents del nostre propi RNA. El RNA viral té unes petites modificacions que el fan reconèixer, llavors comencen una via de senyalització fins un adaptador: MAVS. Aquest activa el factor de transcripció IRF3 que indueix la transcripció de IFN-α/β i per tant es desenvolupa la secreció de IFN 1. Aquests interferó dona avís a les altres cèl·lules del voltant. I també NFkB.
Per donar avis a les altres cèl·lules del voltant.
Es troba en totes los nostres cèl·lules.
Cyclic GMP-AMP synthase (cGAS): recognizes cytoplasmic DNA in a sequenceindependent fashion  IRF3 / NFkB Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Inciso* El interferón El interferón es un grupo de citoquinas reguladoras (α, β, γ) activo frente a infecciones víricas, algunas bacterianas y parasíticas. El interferón α y β son típicos de infecciones víricas, el γ de otros tipos de infecciones (antibacteriano).
 El interferón se considera antivírico pero también puede actuar en infecciones bacterianas.
Es una molécula que altruista, se genera por células que saben que van a morir y antes quieren avisar a células compañeras.
El interferón interfiere en el ciclo vírico de multiplicación, no es virus específico. Cuando la célula detecta que algo va mal y que tiene una infección vírica (por ejemplo por un estrés metabólico o porque ha perdido una parte de su capacidad biosintetizadora porque esta es aprovechada para generar partículas víricas; su maquinaria sintética se desplaza hacia esta formación), la célula infectada puede inducir la expresión de los genes que codifican para el interferón, el cual es secretado, y entonces las células de alrededor que poseen receptores para el interferón, cuando se unan a él, activarán mecanismos de defensa frente a una infección vírica ya que inducen una serie de genes que defienden al evitar la entrada de DNA extraño y proteínas que intervienen en el proceso de replicación de los virus (como síntesis de proteínas virales).
Así la célula infectada ya sabe que va a morir pero avisa a las otras.
Es una molécula efectiva en terapias agudas, no tanto en crónicas, y solo es efectivo en células no infectadas- son producidos principalmente por linfocitos y fibroblastos. Es decir, es una molécula producida por la defensa del organismo pero no por la defensa de la propia célula. El interferón no impide que entre el virus en las nuevas células, sino que impide la replicación del virus en su interior.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz o Receptors Scavenger Els receptors “escombraires” es van definir originalment com molècules que s’uneixen a lipoproteïnes de baixa densitat (LDL) acetilades o oxidades que ja o poden interaccionar amb l receptor de LDL clàssic, i porten a terme la seva endocitosis. Aquests receptors s’uneixen a diferents microbis, així com a partícules de LDL modificades. Els receptors de tipus Scavenger també pot generar la inflamació. Reconeixen moltes coses diferents: lipopolisacàrids, cèl·lules mortes, àcids nucleics... la seva funció és eliminar coses que sobren en el sistema. Es troben a la membrana dels fagòcits (macròfags i DC) i actuen com receptors fagocítics i com co-receptors de TLR modulant la resposta via TLRs.
- Sensors d’àcids nucleics Sensors d'àcids nucleics i els principals components de les seves vies de senyalització. Els sensors estan presents no només en els endosomes, sinó també en el citoplasma de les cèl·lules i participen de manera diferent però convergeixen en les vies de senyalització.
Abreviatures: AIM2, absent en el melanoma-2; cGAMP, el GMP cíclic-AMP; CGAS, cGAMP sintasa; DAI, activador depenent d'ADN dels factors d'IFN-regulador; ds, bicatenari; IFN, interferó; IL, interleucina; IRF, IFN factor regulador; ISG, gen d'IFNestimulat; MyD88, proteïna-88 de resposta primària en la diferenciació mieloide; PRR, receptor de reconeixement de patrons; RIG-I, gen induïble per àcid retinoic-I; ss, monocatenari; STING, estimulador de gens d'IFN; TLR, receptors Toll-like.
En resum, tenim molts altres sensors amés dels TLR per detectar microbis (redundants).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz o C-Lectin Receptors (CLR) El més conegut és el receptor de manosa que és una lectina (domini proteic) del macròfag que s’uneix a la manosa i la fucosa de les glucoproteïnes i els glucolípids.
Aquests sucres solen formar part de les parets cel·lulars de microorganismes, mentre que els dels mamífers contenen àcid siàlic o N-acetilgalactosamina terminal. Per tant, el receptor de manosa dels macròfags reconeix microorganismes però no cèl·lules de l’hoste. Aquest receptor intervé en la fagocitosis de microbis (generen senyals que mobilitzen el citoesquelet de la cèl·lula).
(C→calci, no totes necessiten Ca+2 per reconèixer carbohidrats). Tenen un Calcium Binding Domain. Domini lectina de tipus C. Es troben expressades sobre les membranes plasmàtiques dels macròfags, de les DC i altres leucòcits. Hi ha diferents classes amb funcions no molt conegudes però bàsicament generen senyals d’alarma. Principalment s’uneixen a carbohidrats, però poden detectar moltes altres coses.
Són receptors que generen senyals d’alarma i faciliten l’endocitosi de la partícula que hi hagi. Si els TLR donen senyals d’alarma, els receptors tipus lectina poden generar també fagocitosi, internatlizació. Un macròfag o neutròfil que té receptors tipus lectina, en funció del que toqui extracel·lularment, determinarà el grau d’inflamació que ha de generar → En funció dels lligands que veu la cèl·lula en la part extracel·lular, el grau d’inflamació que dispara és més gran o més petit. Són cèl·lules equipades amb molts receptors que detecten el problema que hi ha extracel·lular i genera una senyal d’alarma més o menys intensa en funció d’aquest. Són proteïnes reguladores del grau d’inflamació que es genera a través dels altres receptors com els de tipus Scavenger, que reconeixen un patró poc definit: polisacàrids, cèl·lules mortes, àcids nucleics , etc.
Aquests receptors constitueixen una família àmplia de proteines i algunes activen i altres inhibeixen la inflamació. Les activadores normalment van a parar a NF-kB. Això depèn del domini citoplasmàtic: alguns reconeixen quinases i altres fosfatases.
 Classificació dels CLR per motius de senyalització basats en tirosina: El motiu de senyalització es refereix al potencial per participar en vies que indueixen o modulen l'expressió de gens que no pas les senyals per a l'endocitosi. Els que porten un motiu hemITAM o ITIM són proteïnes transmembrana de tipus II; per tant, el motiu està escrit amb la tirosina representada distalment de la membrana.
- ITAM: Activadora de la inflamació. Poden tenir un adaptador.
hemITAM: una tirosina en el domini. Fa una via de senyalització que activa fagocitosis i NFk8.
ITIM: Inhibidora de la inflamació Hi ha altres dominis citoplasmàtics que activen altres camins (les respostes poden ser molt diferents). Per exemple, Dectin-1 detecten glicans fúngics i és un receptor capaç d’activar la fagocitosis.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz A part d’aquests receptors que es troben a les cèl·lules, també hi ha proteïnes, receptors anàlegs a aquests, però que estan solubles en els fluids→ Soluble PRRs:  Components de la immunitat innata: Cèl·lules efectores circulants Neutròfils: fagocitosi inicial i destrucció de microorganismes Macròfags: fagocitosi eficient i destrucció de microorganismes, secreció de citocines que estimulen la inflamació Limfòcits NK: lisi de cèl·lules infectades, activació de macròfags Soluble PRRs: Complement Collectins: MBL (mannose-binding lectin), SP (surfactant protein)-A, SP-D Pentraxins: C-Reactive Protein, Serum Amyloid-P, Pentraxin-3 Proteïnes efectores circulants Factors de coagulació Complement: destrucció de microorganismes, opsonització, i activació de leucòcits Lectina fixadora de manosa (colectina): opsonització de microorganismes, activació del complement via de la lectina Pentraxina (proteïna C reactiva): opsonització de microorganismes, activació del complement Per exemple, el complement, que es troba a la sang com a sistema enzimàtic i té dues funcions principals: inflamar i opsonitzar.
Hi ha un altre grup de proteines anomenades colectines que tenen un domini col·lagen i dominis lectina que reconeixen carbohidrats.
D’aquestes col·lectines la més important és la MBL (lectina d’unió a la manosa) Aquesta colectina amb dominis lectina reconeixen alguns tipus de CH (manosa i fucosa) en una distribució determinada presents en microbis i fongs i faciliten l’anellatge de cèl·lules fagocítiques als microbis (tenen receptors per aquestes proteines). Marca la superfície de microbis perquè els fagòcits el reconeguin millor. Una altra funció de la MBL és activar el complement, que comporta inflamació. Per tant, quan la MBL s’adhereix a una superfície, activa el complement i els fagòcits poden reconèixer millor aquesta superfície.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Una altra família de proteines son les pentraxines, pentamèriques, el component essencial de les quals és la proteïna reactiva C (C-reactive protein) que és anàloga a la MBL: marca superfícies de microbis i facilita la fagocitosi. La segona funció és activar el complement  indueix la inflamació. Pentraxines marquen els microbis que expressen fosforilcorina en la superfície i els fagòcits reconeixen millor aquests microbis.
La opsonització es fa a través d’aquestes proteines que trobem a la sang (complement, pentraxines, col·lectines) que envolten el microbi perquè els fagòcits reconeguin millor la partícula. Sempre acaba amb la fagocitosis.
Aquestes proteines identifiquen estructures/molècules, típics CH.
microbis que comparteixen típiques  Resposta de fase aguda: Aquestes proteines son principalment produïdes pel fetge, però algunes cèl·lules immunes també ho fan. El fetge ho fa de manera constitutiva i constant, però en situació d’emergència sintetitza gran quantitat d’aquestes. Això s’anomena resposta de fase aguda. Aquesta es dóna en una situació de trauma o shock (per exemple, un tall o una infecció). La IL-6 es sintetitza en gran quantitat pels macròfags (induïts per bactèries) i surt a la sang. El fetge rep estímuls de la IL-6, que es una citoquina inflamatòria, i té la peculiaritat d’actuar sobre els hepatòcits per a que sintetitzin totes aquestes proteines de defensa (col·lectines i pentraxines), que opsonitzen, és a dir, envolten el microbi per fer-lo apetitós pels fagòcits. La proteïna C-reactiva, la MBL o el complement actuen com a opsonines. Coneixem per “resposta de fase aguda” el canvi en el programa de síntesi dels hepatòcits degut a la IL-6 quan aquesta es sintetitza en gran quantitat i surt a la sang.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Fagòcits Els fagòcits, tal com neutròfils i macròfags, són cèl·lules la funció de les quals consisteix en identificar, ingerir i destruir microorganismes.
Els neutròfils, també anomenats leucòcits polimorfonucleats, són la població més abundant de leucòcits circulants i intervenen en les primeres fases de la resposta inflamatòria.
El citoplasma del neutròfil conté grànuls de dos tipus. La majoria, anomenats grànuls específics, estan plens d’enzims (lisozim, col·lagenasa, elastasa). La resta, els anomenats grànuls azuròfils, son lisosomes que contenen enzims i altres substancies microbicides.
Els neutròfils s’originen en la medul·la òssia i procedeixen d’una estirp comú amb els fagòcits mononuclears. El factor estimulador de colònies de granulòcits activa la producció de neutròfils. Produïm més de 1x1011 neutròfils al dia, cada un dels quals circula per unes hores i poden mirar cap a les zones de infecció en poques hores rere l’entrada del microorganisme. Si no és atret cap a la zona d’inflamació, pateix una mort programada i sol ser fagocitat per macròfags del fetge o de la melsa.
Els macròfags i els seus precursors circulants, els monòcits, desenvolupen una funció essencial en les immunitats innata i adaptativa i són cèl·lules efectores importants per a la eliminació dels microorganismes. Els monòcits sanguinis s’originen en la medul·la òssia i poden romandre en la circulació durant períodes prolongats. Rere penetrar en el teixit, els monòcits es diferencien en macròfags tissulars. Aquestes cèl·lules fagocítiques estan situades de forma estratègiques en totes les zones per on els microorganismes poden penetrat en l’hoste. Aquests persisteixen en els llocs d’infecció (un o dos dies després) més temps que no els neutròfils, són les cèl·lules efectores que predominen en les fases avançades de la resposta innata, i no es troben en un estat de diferenciació terminal sinó que poden dividir-se en una zona d’inflamació.
Les respostes funcionals dels fagòcits consten de passos: 1.
2.
3.
4.
Atracció activa de les cèl·lules cap a les zones de infamació Reconeixement dels microorganismes Fagocitosis Destrucció dels microbis ingerits Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Resumint una mica, els TLR indueixen a través de l’activacio d’NF-kB l’activació de gens com TNF, IL-1, IL-12, IL-6 que dóna lloc a inflamació.
Diferents citocines de la immunitat innata atreuen i activen els leucòcits (TNF, IL-1 i quimiocines), potencien les activitats microbicides dels fagòcits (IFN-у: principal citocina activadora de macròfags) i estimulen les respostes de limfòcits NK i T (IL-12). En les infeccions greus, la síntesis excessiva de citocines sistèmiques resulta perjudicial i pot provocar inclús la mot de l’hoste.
Els neutròfils i els monòcits son atrets des de la sang cap a les zones d’infecció mitjançant la seva unió a molècules d’adhesió situades en les cèl·lules endotelials i per la acció de substàncies quimiotàctiques produïdes en resposta a la infecció. El macròfags residents en els teixits que reconeixen els microorganismes secreten citocines TNF, IL-1 i quimiocines. TNF i IL-1 actuen sobre les cèl·lules endotelials de les vènules post capil·lars adjacents a la infecció i indueixen l’expressió de varies molècules d’adhesió. També indueixen l’expressió endotelial de lligand per a les integrines, sobretot de VCAM-1 i ICAM-1. Les quimiocines produïdes, penetren en el vas sanguini, s’uneixen als glucosaminoglucans de heparà de sulfat de la cèl·lula endotelial; actuen sobre els leucòcits circulants activant-los (afinitat elevada de les integrines).Es pot donar així la diapedesis, seguint un gradient de concentració química (cap a la zona d’infecció, + quimiocines). Així s’acumulen primer neutròfils i després els monòcits (al teixit ja macròfags) al voltant dels microorganismes infecciosos.
El SI innat utilitza receptors de reconeixement de patrons per reconèixer estructures compartides pels microorganismes i que no estan presents en les cèl·lules dels mamífers i que solen ser essencials per a la supervivència del microorganisme, la qual cosa limita la capacitat per evadir la detecció. Els receptors TLR o diferents receptors en leucòcits amb 7 hèlixs alfa transmembrana –receptors acoblats a proteines G- NO desencadenen la fagocitosis (els activen però no participen directament en la ingestió). En canvi, quan CLR s’uneix al seu lligand, activa el citoesquelet per tal de deformar la membrana i donar lloc a estructures que envolten la partícula. Els microorganismes poden fagocitar-se a traves de diferents receptors de membrana dels fagòcits, alguns s’uneixen directament als microbis (com el receptor de manosa) i altres ho fan a microorganismes opsonitzats (com les integrines dels macròfags, sobre tot Mac-1, que ho fa mitjançant proteines del complement). La unió dels receptors de superfície dels fagòcits uneixen la partícula a la membrana del fagòcit i produeixen senyals activadores que participen en la ingestió de la partícula i l’activació de les activitats microbicides dels fagòcits.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els receptors d’opsonines (CR: receptor del complement) també afavoreixen la fagocitosis dels microorganismes recoberts de diferents proteïnes. El procés de recobrir un microbi per convertir-lo en objectiu de la seva fagocitosis s’anomena opsonització i les substancies que recobreixen els microorganismes, opsonines. Aquestes substancies inclouen els anticossos, proteines del complement i lectines. Un dels sistemes més eficients per opsonitzar partícules consisteix en recobrir-les d’anticossos IgG i que són reconegut pel receptor Fcү d’alta afinitat dels fagòcits: FcүRI.
La partícula de mica en mica va sent englobada per la cèl·lula, que deforma la seva morfologia (estén projeccions membranoses en forma de copa). Entre els diferents receptors, les integrines ajuden a unir aquelles regions que estan separades, són proteïnes que s’uneixen a motles coses (per exemple, CDIIa/CD18/LFA-1/alfaLbeta2 o CDIIb/CD18). S’uneixen a moltes ICAM i alhora poden haver-hi molts lligand d’aquest tipus per a una integrina en concret (ICAM-1, ICAM-2, ICAM-3).
Els neutròfils i els macròfags ingereixen en qüestió de segons els microorganismes als que s’uneixen i els introdueixen en vesícules, on es destrueixen. La fagocitosis és un procés en el que s’interioritzen partícules grans (>0.5micrometres de diàmetre) que depèn del citoesquelet. Quan la copa membranosa que sobresurt s’estén més enllà del seu diàmetre, la part més alta de la copa es tanca per damunt i forma una vesicula intracel·lular: el fagosoma. Poden generar més d’1. Es segueix amb la fusió de lisosomes, formant el fagolisosoma on es concentren els mecanismes microbicides. Això provoca una maduració del fagosoma, on el pH baixa molt i fa que s’hidrolitzen partícules del patogen ja que s’activen els enzims lisosomals.
Molts receptors que reconeixem microorganismes, com TLR, receptors acoblats a proteines G, receptors de Fc i C3 i els receptors de citocines (sobre tot de la IFN-y) actuen en conjunt per activar als fagòcits i eliminar el microorganisme ingerit.
Neutròfil Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els macròfags i neutròfils activats converteixen l’oxigen molecular en intermediaris reactius de l’oxigen o especies reactives d’oxigen (IRO o ROS), que son substancies oxidants molt reactives que destrueixen els microorganismes (i altres cèl·lules). El principal sistema generador de radicals lliures és el de la oxidasa del fagòcit. Aquesta oxidasa en un enzim amb múltiples subunitats que s’acoblen en la membrana fagolisosómica dels fagòcits activats. La oxidasa del fagòcit s’indueix i s’activa per nombrosos estímuls, com IFN-y i senyals procedents dels RTT. La funció d’aquest enzim consisteix en reduir l’oxigen molecular en IRO, com els radicals superòxid, de manera que la forma reduïda NADPH actua com a cofactor.
El superòxid es dismuta enzimàticament per la superòxid dismutassa en peròxid d’hidrogen (molt oxidant també), que utilitza l’enzim mieloperoxidasa per a convertir els ions halur (Cl-) normalment arreactius en àcids hipohalosos reactius (àcid hipoclorós: HOCl), que son tòxics per a bactèries (=lleixiu). En presencia de ferro +2 es pot generar també el grup ●OH.
MPO i Cl- són components dels grànuls dels neutròfils. Com hem dit els neutròfils tenen grànuls i el procés de fagocitosis compren la fusió d’aquests amb el fagosoma. Els grànuls tenen proteases tòxiques i no està completament clar que els primer components esmentats siguin els que maten els microbis, sinó que les proteases juguen un paper clau en la seva eliminació. El lisosoma no estan en el fagosoma fins molt després, passats uns 10 o 15min. El pH no és àcid, és neutral tirant a bàsic (pels electrons que es bombegen quan s’utilitza el NADPH en la oxidasa). Probablement, els microbis ja estiguin mort quan es fusiona el fagosoma amb el lisosoma. Un dels enzims proteolítics més importants dels neutròfils és la elastasa.
La malaltia granulomatosa crònica, es deu a una deficiència hereditària d’un dels components de la oxidasa del fagòcit, on l’individu té una reducció de la capacitat dels neutròfils per destruir les bactèries gram+. La falta de NADPH porta també a una immunodeficiència.
A més dels IRO, els macròfags sintetitzen intermediaris reactius del nitrogen, sobre tot òxid nítric, per l’acció d’un enzim: sintetasa d’òxid nítric induïble: iNOS. És un enzim citosòlic que no està present en els macròfags en repòs però que pot induir-se en resposta al LPS i altres productes microbians que activen els TLR, especialment en combinació amb IFN-y. La iNOS catalitza la conversió d ‘arginina a citrulina i allibera gas d’òxid nítric que difon lliurement. Dins dels fagolisosomes, l’òxid nítric pot combinar-se amb els ROS generats per la oxidasa, per produir radical de peroxinitrit molt reactius, que poden destruir els microorganismes.
Els productes microbicides d’aquestes cèl·lules no distingeixen entre teixits sans i danyats, per tant si arriben a l’espai extracelualr son capaços de provocar dany en els teixits.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els neutròfils poden matar d’una altra manera. El neutròfil té una activitat molt curiosa que és la de tenir cura de la seva cromatina. Quan es dóna un ainfecció i el neutròfil ha de morir, pot ser que buidi total o parcialment la seva cromatina + proteines granulars (s’allibera de la membrana nuclear). Aquesta cromatina es enganxosa i quan s’expulsa contingut a l’espai és MOLT inflamatori. Quan mor, mor matant: es creu que la seva funció és atrapar microbis i mantenir-los en un moc. No moren sovint d’aquesta manera, sinó que es dóna quan hi ha la inflamació.
A més de destruir microorganismes fagocitats, els macròfags exerceixen altres funcions en la defensa front infeccions. Moltes d’aquestes funcions estan mitjançades per citocines com les de la immunitat innata. Els macròfags s’activen per productes microbians com LPS i el IFNү derivat dels limfòcits NK. El procés d’activació de macròfags produeix l’activació de factors de transcripció, la transcripció d’alguns gens i la síntesi de proteines que s’encarreguen de les funcions d’aquestes cèl·lules.
TNF, IL-1 i quimiocines s’encarreguen de la inducció de reaccions inflamatòries. A més d’aquestes citocines, els macròfags sintetitzen IL-12, que estimula als limfòcits NK i T perquè produeixin IFNү. Els macròfags activats també produeixen factors de creixement per als fibroblasts i les cèl·lules endotelials que participen en el remodelament dels teixits rere les infeccions i la lesió.
A més a més, quan ha passat la part inflamatòria trobem que hi ha macròfags especialitzats en inflamar i en no-inflamar. Fenotip M1 inflamatori: quan tenim aquest fenotip en el macròfag  inflamació per reclutar altres macròfags i molècules necessàries. Fenotip M2 antiinflamatori: entren en joc després de la inflamació ja que secreten factors de creixement per recomposar el teixit, és a dir, s’encarreguen Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz d’atreure els fibroblasts, queratinòcits (ferida a la pell → tancar la ferida) i després hi ha una part molt important per guarir el dany. Es caracteritza per la producció de IL-10, i TGF-β. Per el reclutament dels fibroblasts i la detenció de la inflamació, produeixen aquetes dues citocines antiinflamatòries.
Al principi necessitem inflamació per reclutar les molècules necessàries, després l’hem de parar. No podem tenir inflamacions cròniques. En l’ull no es donen mai infeccions.
Los macròfags son CPA que al mateix temps que destrueixen el microorganisme fagocitat, generen pèptids a partir de les proteines microbianes que es presenten als limfòcits T per iniciar les respostes immunitàries adaptatives.
 Principi de la resposta immune adaptativa Les molècules produïdes durant les respostes immunitàries innates estimulen i influeixen en la naturalesa de les respostes immunitàries adaptatives. Els macròfags activats pels microorganismes i IFN-ү sintetitzen coestimuladors i citocines que potencien l’activitat dels limfòcits T i IL-12, que estimula la producció de IFN-ү pels limfòcits T, així com el desenvolupament de limfòcits T efectors productors de IFNү. Els fragments del complement generats per la via alternativa proporcionen una segona senyal per a l’activació dels limfòcits B i la síntesi d’anticossos. Les segones senyals no només augmenten la magnitud de la resposta immunitària adaptativa posterior sinó que també en la naturalesa d’aquesta resposta.
En a resposta adquirida trobem sempre les DC (en qualssevol teixit on hi ha alarma també hi ha dendrítiques) equipades amb TLR i receptors de tipus lectina (cèl·lula equipada com la resta de cèl·lules de la immunitat innata).
Quan s’activa la dendrítica es desadhereix de la matriu extracel·lular i comença el procés el procés migratori fins al gangli més proper. Una vegada arriba al gangli contactarà amb milers de limfòcits T i algun d’ells tindrà un TCR específic d’antigen de la dendrítica. La dendrítica durant aquest procés ha madurat i el procés de maduració a nivell de molècules implica les següents: expressa molt més MHC, receptors que ensenyen pèptids (és a dir, per un costat ensenya mols pèptids) i expressen dues molècules, els coestímuls, que indiquen que el carregament té un origen infecciós (CD80 i CD86) i a nivell molecular aquestes volen dir perill, són la clau per a activar limfòcits T naives. Aquest procés es para si la matança mitjançada per la primera barrera de defensa es ràpida i efectiva.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Citoquines de la resposta immune innata En qualssevol infecció tindrem aquestes citoquines expressades, estan al principi del procés inflamatori. IL-17 recluta els neutròfils. IL-10 es antiinflamatori, para la producció d’aquestes citoquines.
El TNF és el principal mediador de la resposta inflamatòria aguda a les bactèries gram- i altres microorganismes infecciosos i és responsable de moltes de les complicacions sistèmiques de les infeccions greus.
La IL-1 i TNF són molt inflamatoris i la principal font son els fagòcits mononuclears activats. Tenen una acció local en quantitats baixes (concentracions plasmàtiques) la qual indueix una inflamació aguda, on activen els leucòcits i augmenta l’adhesió cel·lular en els vasos sanguinis, és a dir, quan hi ha una inflamació les cèl·lules endotelials expressen ICAM-1 i aleshores els leucòcits s’adhereixen i surten del vas (diapedesis).
Faciliten l’entrada de leucòcits als teixits.
El TNF estimula cèl·lules endotelials i macròfags perquè secretin quimiocines que afavoreixen l’afinitat de les integrines leucocítiques pels seus lligands i indueixen la quimiotaxis i la atracció dels leucòcits. També actua sobre els fagòcits mononuclears per estimular la secreció de IL-1 (que actua com ell en gran part).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La IL-1 i el TNF mitjança els efectes sistèmics de la inflamació quan es troben en quantitats moderades.
Per la barrera hematoencefàlica no poden entrar. Desencadenen la producció de PG32 al cervell (prostaglandinaE2  condueix a la febre i activa més la resposta adaptativa immune). Les cèl·lules T i B actuen millor a una temperatura mes elevada. La IL-1 i el TNF són pirògens, augmenten la temperatura corporal, actuen a nivell hipotalàmic quan s’han secretat a la sang i puja la temperatura corporal a 39-40ºC, la qual cosa facilita la funció del sistema immunitari (immunitat adaptada funciona millor). Així doncs, la febre és una resposta natural a les infeccions.
En relació a l’acció sistèmica, també tenen efecte sobre el fetge, un inductor de fase aguda ja que els hepatòcits sintetitzen proteïnes sèriques (com el fibrinogen) i amb acció en la resposta immunitària com col·lectines, MBL o opsonines que marquen superfícies d’antígens i activen el complement, proteïnes de resposta immunitària innata, adherint-se a antígens de forma generalitzada.
També, en la medul·la òssia activen la producció de leucòcits.
En les infeccions greus, es sintetitza TNF en grans quantitats i produeix anomalies clíniques i anatomopatològiques sistèmiques.
Es pot inhibir la contractilitat miocàrdica i el to del múscul llis vascular, el que dóna lloc a una reducció de la pressió arterial, o shock. Grans quantitats de TNF provoca l’augment de la permeabilitat, les cèl·lules endotelials es fenestren, i hi ha pèrdua de pressió sanguínia per la qual cosa no arriba prou flux sanguini al cor (efecte procoagulant). El propi TNF ens mata.
El TNF provoca trombosis intravascular en vasos amb resistència baixa, sobre tot degut a la pèrdua de les propietats anticoagulants normals de l‘endoteli. Augmenta molt la permeabilitat vascular perquè els vasos deixin anar més fluid a la zona inflamada. Estimula l’expressió de factor tissular, un potent activador de la coagulació. Molt TNF provoca que els microcapil·lars coagulin per bloquejar el pas de sang de la tornada cap al torrent sanguini principal. Les cèl·lules endotelials acaben formant un tap vascular.
Les concentracions circulants elevades originen trastorns metabòlics greus, com un descens de la glucèmia (hipoglucèmia) fins a valors incompatibles amb la vida. Això es deu a un ús excessiu de glucosa pel múscul i la incapacitat del fetge per reposar-la.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz IL-6 actua tant en la innata com en la adaptativa. La sintetitzen fagòcits mononuclears, cèl·lules endotelials vasculars, fibroblasts i altres cèl·lules en resposta a microorganismes i citocines (sobre tot IL-1 i TNF), també es sintetitza en alguns limfòcits T activats. És també inflamatòria, té un efecte sobre els propis leucòcits que arriben a la zona i sobre els hepatòcits, estimulant la síntesis de proteïnes de fase aguda.
Contribueix als efectes sistèmics de la inflamació. La IL-1 actua de forma indirecta perquè promou la síntesi de IL-6 però la citosina que actua és la IL-6. En el moll de l’ós moltes mobilitzen cèl·lules immadures per a que es diferenciïn cap al llinatge de neutròfils.
La IL-8 (CXCL8) és una quimiocina (ho deduïm perquè també s’anomena CXCL8 → dues cisteïnes separades per un aminoàcid marcat amb la lletra X) que atreu neutròfils de forma preferent. Les quimiocines son una gran família de citocines amb una estructura homòloga que estimulen el moviment dels leucòcits i regulen la seva migració des de la sang als teixits (zona de infecció). És inflamatòria.
La IL-12 és un mediador fonamental en la resposta immunitària innata inicial a microorganismes intracel·lulars i és un inductor clau de la immunitat cel·lular, la resposta adaptativa. Les principals fonts de IL-12 són els macròfags i les DC. IL-12 estimula la síntesis de IFN-ү pels limfòcits NK i T, estimula la diferenciació dels limfòcits T helpers CD4+ en limfòcits TH1 productor de IFN-ү, potencia les funcions citolítiques dels limfòcits NK i els limfòcits T citotòxics CD8+ (LTC) activats. És una citocina directora, polaritzant en la resposta immunitària adaptativa.
La IL-10 (produïda sobretot en macròfags) és un inhibidor dels macròfags i les cèl·lules dendrítiques i, per tant, participa en el control de les reaccions immunitàries innates i immunitat cel·lular. IL-10 inhibeix la síntesis de IL-12 (citocina inflamatòria) pels macròfags i las DC activades, i inhibeix l’expressió de coestimuladors i de molècules del CPH de classe II en els macròfags i DC. És secretada per varis tipus cel·lulars (macròfags activats, Th2 i cèl·lules Tr1). El EBV és un virus que conté un gen homòleg per a IL-10 que segurament el té per frenar la resposta especifica contra ell. IL-10 actua on no es necessària la inflamació. En general en les respostes hi ha una ona inflamatòria i després una de antiinflamatòria. En el context de la immunitat adquirida, la secreten un tipus de T reguladors i supressors que suprimeixen la inflamació i l’activitat d’altres cèl·lules.
La IL-17 és una citosina inflamatòria. És secretada de manera espontània per cèl·lules de la immunitat innata com són les Tγδ, per contra de les “generals” anomenades Tαβ (estàndard, amb un TCR format per una cadena α i una altra β) Els Tγδ formats per cadenes γ i δ són minoritaris amb funcions diferents als Tαβ. Els Tγδ poden secretar IL17, però hi ha uns T específics com són els Th17 (són αβ) que, activats per antigen de forma específica, secreten IL-17. La IL-17 actua sobre les cèl·lules de l’entorn (fibroblasts, adipòcits, macròfags) i les cèl·lules de l’estroma on se secreten citocines inflamatòries (TNF) i quimiocines que atreuen sobre tot neutròfils a la zona. (La IL-17 és una citosina molt inflamatòria lligada a les mucoses).
Ciències Biomèdiques  Laia Gómez Muñoz IFN de tipus 1 Els IFN de tipus I fan la resposta immunitària innata precoç front a les infeccions víriques. El terme interferó deriva de la capacitat d’aquestes citocines per interferir en les infeccions víriques. Els IFN de tipus 1 consten de dos grups diferents de proteines anomenades IFNα i IFNβ. Els fagòcits mononuclears son la principal font de IFNα i es sol denominar interferó leucocític. IFNβ es una sola proteïna produïda per moltes cèl·lules, com fibroblasts (també per leucòcits), i a vegades se l’anomena interferó fibroblàstic. L’estímul més potent per la síntesis de IFN de tipus 1 es la infecció vírica, de forma específica l’ARN bicatenari produït pels virus durant la seva replicació en les cèl·lules infectades. Els limfòcits T activats per antígens també estimulen als fagòcits mononuclears per sintetitzar IFN de tipus 1. Encara que IFNα i IFNβ tenen estructures diferents, s’uneixen al mateix receptor de superfície cel·lular i indueixen respostes similars.
Els receptors TLR 3/7/8 o RLR detecten l’ARN bicatenari (ednosoma i citoplasma respectivament) i envien senyals que fa que s’expressin els FT IRF3/7 i NFkB i que per tant es produeixi la transcripció del gen interferó. Els TLR s’expressen sobretot a les cèl·lules especialitzades de la immunitat innata i els RLR a totes les cèl·lules.
Un cèl·lula infectada per virus, secreta aquests IFN de tipus 1 que son reconeguts per receptors d’una cèl·lula no infectada veïna. Això indueix en aquesta la producció d’enzims que bloquegen la replicació vírica (estat antivíric). En la pròpia cèl·lula infectada, s’augmenta l’expressió de les molècules del CPH de classe I per ensenyar pèptids del virus i que es produeixi la mort per l’acció dels LTC.
Així: 1) IFN de tipus 1 inhibeix la replicació vírica. Fa que les cèl·lules no infectades sintetitzin enzims que interfereixen en la transcripció de l’ARN o de l’ADN víric i la replicació. Les cèl·lules infectades per virus secreten IFN per protegir les cèl·lules veïnes que encara no s’han infectat. També el IFN secretat per una cèl·lula infectada pot actuar de forma autocrina per inhibir la replicació vírica en aquella cèl·lula.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz 2) Augmenta l’expressió de MHC de classe I.
Degut a que els limfòcits T citotòxics (LTC) CD8+ reconeixen antígens estranys (pèptids de dins de la cèl·lula) units a molècules del MHC de classe I, molècules heterodímers de la membrana, IFN de tipus I potencia el reconeixement d’antígens vírics associats a la classe I en les cèl·lules infectades i, per tant, l’eficàcia de l’activitat microbicida dels LTC  resposta adaptativa. Totes les cèl·lules expressen MHC de classe I excepte els eritròcits. Així les cèl·lules es tornen més transparents a les cèl·lules T.
3) Estimula el desenvolupament de limfòcits TH1 en els éssers humans. Es dóna a la capacitat de IFN per afavorir en els limfòcits T l’expressió de receptors funcionals per a la principal citocina inductora de TH1: IL-12. L’IFN de tipus I també augmenta l’activitat citolítica dels limfòcits NK per matar cèl·lules infectades per virus.
4) Activa macròfags i DC.
5) Incrementa l’expressió de RLR.
Els enzims o proteines que tenen activitat antiviral són expressades en nivells baixos en totes les cèl·lules. No són actives perquè son proteines perilloses ja que poden parar el metabolisme de la cèl·lula i la seva funcionalitat normal, es necessiten només en cas d’emergència, quan hi ha una infecció i s’han de matar a moltes cèl·lules. Amb l’expressió de l’interferó, el seu nivell propi d’expressió augmenta encara que siguin inactives, serveix per donar una alarma. Només s’activen quan hi ha una infecció. Així promouen una activitat antiviral en la cèl·lula (primer interferó i després virus).
Hi ha una llista llarga de proteines antivirals en moltes cèl·lules del nostre cos. Tenen funcions diferents: PKR: proteinquinasa R. Aquesta proteïna gràcies als dos estímuls (quinasa activada quan els interferons són activats per la presència de virus) fosforila el factor d’iniciació de la traducció proteica: EIF2α i per tant es bloqueja l’expressió gènica. Si no hi ha expressió gènica no hi ha perill que el virus expressi les seves proteïnes.
Ribonucleases (RNAses) activades. Destrueixen qualssevol genoma d’ARN citosòlic, tant el propi de la cèl·lula com el del virus. Així la cèl·lula no expressa Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz els RNAs que hi ha dins la cèl·lula i es frena la infecció.
SAMHD1 hidrolitza nucleòtids que es necessiten perla replicació de l’DNA.
No es distribueixen totes per igual en les diferents cèl·lules.
 Quimiocines Es defineixen per la mobilitat que indueixen en les cèl·lules, que tenen receptors per les quimiocines i comencen a moure’s seguint un gradient creixent de quimiocines. També constitueixen un estímul potent per l’activació de les integrines com a molècules d’adhesió, provocant un canvi conformacional en elles (activitat que no té res a veure amb el quimiotactisme). Atrauen a cèl·lules de defensa de l’hoste cap a la zona d’infecció: TNF, IL-1 i les quimiocines actuen de forma coordinada en el procés de migració dels leucòcits; les quimiocines estimulen el moviment dels leucòcits i la seva migració cap al gradient químic de la citocina a l’estimular la polimerització i despolimerització dels filament d’actina.
 NK (ILC: cèl·lules limfoides innates) Les cèl·lules limfoides innates són un grup de cèl·lules del SI innat que pertanyen al llinatge limfoide, però que no responen d’una forma antigenespecífica, ja que no tenen receptors B i T. Aquest grup de cèl·lules posseeix diferents funcions fisiològiques, algunes de les quals resulten anàlogues als T col·laboradors i d’altres a les cèl·lules NK.
Tenen un paper molt important en la immunitat protectora i en la regulació de la homeòstasi i la inflamació.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Les ILC poden ser dividides en base a les citocines que poden produir, i el FT que regula el seu desenvolupament i funció. En el grup 1 trobem les cèl·lules NK i les ILC1. Poden produir citocines del tipus 1 (IFN-ү i TNF). Trobem també el grup 2 i el grup 3.
En la adquirida trobem les mateixes citocines secretades pels T helpers que tenen receptors específics pel microbi. Els TH1 produeixen IFNү i activen macròfags, TH2 es produeix contra paràsits i cucs: IL-4 afavoreix la secreció de IgG que treballa amb eosinòfils i mastòcits, TH17: secreten IL-17 i indirectament es recluten neutròfils que fagociten.
Els limfòcits NK (citolítics naturals) son una subpoblació de limfòcits que destrueixen cèl·lules infectades i cèl·lules que ja no expressen molècules de CPH de classe I, a més de secretar citocines, en especial IFN-ү.
A principal funció fisiològica dels limfòcits NK radica en la defensa front a les infeccions produïdes per virus i alguns altres microorganismes intracel·lulars. Destrueixen diferents cèl·lules dianes sense necessitat d’una activació addicional (en comparació dels limfòcits T CD8+ que han de ser activats per poder diferenciar-se en limfòcits T citotòxics). Els limfòcits NK deriven de precursors de la medul·la òssia i tenen molts grànuls citoplasmàtics. L’expansió i les activitats dels limfòcits NK també s’estimulen per les citocines, en especial, per IL-15 i IL-12. Els NK detecten un estrès en la cèl·lula i la maten.
El limfòcits NK destrueixen les cèl·lules infectades per microorganismes intracel·lulars, amb la qual cosa eliminen els reservoris de la infecció. Els limfòcits NK, com els LTC, tenen grànuls que deixen anar a la cèl·lula diana i que contenen una proteïna anomenada perforina que crea porus en les membranes de les cèl·lules diana i enzims coneguts com granzims, que entren pels porus de les perforines i indueixen l’apoptosi de les cèl·lules diana. Es forma una sinapsi immunològica (contacte entre NK i antigen) També responen a la IL-12 produïda per macròfags que contenen microorganismes fagocitats. El NK llavors secreta IFN-ү, que activa als macròfags perquè eliminin els microorganismes fagocitats.
Com reconeix l’NK una cèl·lula infectada per virus o una cèl·lula tumoral? Les cèl·lules que pateixen estrès per infecció o estrès químic expressen molècules d’estrès, algunes d’elles són per exemple MIC-A o MIC-B, que són proteïnes amb una estructura semblant a MHCI i que només s’expressen en cèl·lules estressades. Així doncs la funció dels NK és detectar la presència de proteïnes d’estrès a la membrana.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Limfòcits en la resposta innata Parlem d’un tipus de cèl·lules com son els limfòcits amb característiques d’immunitat innata (són les NK i introduïm uns altres) els Tγδ. Són T (amb morfologia dendrítica) que estan activats de forma constitutiva (no han de ser prèviament activades) que estan en una zona d’exposició a antigen i sempre estan activats secretant citocines (sovint en els epitelis, on maten a cèl·lules epitelials per les agressions que pateixen i necessiten ser eliminades) com la IL-17. En mucosa poden arribar a formar un 80% de la població.
Tenen TCR amb cadenes gamma i delta i no alfa i beta com els que tenen els limfòcits T normals. Els Tγδ son heterogenis en quan a funcions.
La funció d’aquets en la curació de ferides és important i probablement també en defensa (eliminen o bé microbis o bé queratinòcits veïns que han patit dany). Tenim també Tγδ al torrent sanguini (5%); són T molt heterogènies, algunes d’elles tenen un fenotip pre-activat i el TCR és poc variable. La característica important és que de seguida secreten citosines (no s’ha d’esperar una resposta de 7 dies com l’adquirida sinó que ja estan activats).
MHC ensenya els pèptids de cada cèl·lula i son reconegudes pel TCR. Algunes Tγδ no reconeixen MHC. No són essencials. Per algunes infeccions són importants, però no hi ha una imatge clara de la seva funció.
Limfòcits B-1 CD5+ 2 grans grups de limfòcits Limfòcits B-2 (clàssics) Tenim dos tipus de limfòcits B. Els B2 son els “normals”, són cèl·lules circulants que produeixen anticossos específics. Els limfòcits B-1 estan sobre tot en cavitats seroses com el peritoneu (envolta els intestins) i a la pleura; són els primers limfòcits B que varen sortir del fetge del fetus i d’aquí es dirigeixen cap a aquest espai, on es replicaran (a diferencia dels B2 que venen del moll de l’ós). S’anomenen anticossos naturals les IgM que produeixen (aquest anticòs de membrana, en ser secretat passa a formar part Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz important dels anticossos de la sang: 50% Ig en sang) ja que ho fan sense estimulació, i permanentment estan activats aquests limfòcits (constitutius). Tenen un BCR poc variable, és polireactiu i reconeix moltes coses diferents, a conseqüència de la baixa afinitat per l’antigen. Els anticossos estan dirigits contra antígens que els presenten una gran quantitat de microbis, no produeixen una diversitat d’anticossos enorme com les B2 però l’especificitat no és tan tancada i esta dirigida contra antígens comuns en molts microbis (són útils per qualssevol cosa). En aquest sentit les B1 tenen característiques d’immunitat innata  no hem d’esperar 1 setmana, sempre estan activats (a diferencia dels B2).
B1 son intermediaris entre la innata i la adquirida. Els lligands no estan associats a MHC.
Algunes característiques estan compartides per uns limfòcits de la melsa a la zona marginal que estan preactivades i sintetitzen anticossos polirreactius.
Expressen en la seva superfície IgM (o IgA sobre tot a les mucoses intestinals) i pot ser que a vegades una mica de IgD. Produeix IgM (o IgA) a partir de gens de la línia germinal no mutats o mínimament mutats.
La IgM és un anticòs habitualment pentamèric (5 subunitats) lo qual li dóna més capacitat d’unió a antigen.
 Complement Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz El sistema complement consta de varies proteines plasmàtiques que són activades pels microorganismes i que afavoreixen la seva destrucció i la inflamació. L’activació del complement suposa la proteòlisi seqüencial de proteines (zimògens) per generar enzims amb activitat proteolítica (proteases). S’amplifica molt la resposta.
És un sistema enzimàtic i inflamatori que es troba en sang amb una funció bàsica que es opsonitzar, marcar (s’adhereix a la superfície de microbis de forma que els fagòcits que tenen receptors per a aquests trossets de complement reconeixeran millor l’immunocomplex).
Opsonitzar i inflamar són les dues funcions principals del complement. Una tercera acció menys important serà la “lisi del microbi” que no és gaire efectiu. Pot participar d’una manera no inflamatòria (contradictori) en l’eliminació de cèl·lules apoptòtiques.
Poden haver-hi immunodeficiències si hi ha absència del complement, en quant a les subunitats primeres es refereix. Les subunitats que porten a la opsonització o a la inflamació són les importants.
El reconeixement del microorganisme pel complement té lloc de tres formes: 1) La via clàssica, usa una proteïna plasmàtica anomenada C1 per detectar anticossos IgM, IgG1 o IgG3 units a la superfície d’un microorganisme o d’una altra estructura. En sang hi ha moltes IgG però no activen el complement perquè no estan reclutades en una regió. Es necessiten almenys 6 IgG rígides i unides, pròximes entre elles. Per tant, es necessita la resposta immunitària adquirida per generar anticossos que s’uneixin al microbi i activin el complement. Aquesta via s’activarà més tard (5 o 7 dies).
2) La via alternativa, s’activa pel reconeixement directe de certes estructures de la superfície de microorganismes i per això forma part de la immunitat innata.
Aquesta via està activada constitutivament. Quan s’activen altres vies, aquesta continua igualment activada. És una via automàtica que es basa en el fet que l’estabilitat de C3 no és absoluta: C3 soluble en el plasma s’escindeix constantment en taxes baixes per generar C3b. Una petita quantitat de C3b pot unir-se de forma covalent a la superfície de cèl·lules inclosos els microorganismes. Si no es formen els enllaços, C3b roman en fase liquida i el seu enllaç tioèster s’hidrolitza ràpidament i inactiva l’activació del complement. El C3b unit es fixa a un factor B (proteïna plasmàtica) , i a continuació el factor D (serinproteasa plasmàtica) escindeix el B, produint un fragment Bb que roman unit a C3b. Aquest complex C3bBb és la C3 convertasa de la via alternativa, i la seva funció es escindir més molècules de C3, aconseguint una amplificació seqüencial: es retroalimenta a sí mateix. C3b generat per qualssevol de les altres vies pot patir aquest destí i la C3 convertasa de la via alternativa serveix per amplificar l’activació del complement quan s’inicia tant per una via com per altre.
3) La via de la lectina s’activa per una proteïna plasmàtica anomenada lectina fixadora de manosa (MBL), que reconeix els residus de manosa terminals situats en les glucoproteïnes i glucolípids microbians. La MBL unida als microorganismes Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz activa una de les proteines de la via clàssica, sense la presencia d’anticossos, per l’acció d’una serinproteasa associada.
La proteïna central del sistema del complement és C3. Aquesta s’escindeix per la C3 convertasa, el seu fragment més gran C3b es deposita en la superfície del microorganisme i s’activa el complement. C3b s’uneix de forma covalent i irreversible als microorganismes (té un pont tioèster molt reactiu amb grups OH de proteines o polisacàrids) i serveix d’opsonina per afavorir la fagocitosis (el fagòcits tenen receptors per a C3b). El fragment més petit, C3a, estimula la inflamació a l’actuar com a substancia quimiotàctica per als neutròfils. C3b s’uneix a altres proteines del complement per formar una proteasa que escindeix una proteïna anomenada C5, la qual cosa genera un pèptid secretat (C5a) i un fragment més gran (C5b), que roman unit a les membranes dels microorganismes. C5a estimula l’arribada de neutròfils a la zona d’infecció, així com el component vascular de la inflamació aguda. C5b inicia la formació d’un complexe constituït per les proteines del complement C6, C7, C8 i C9, que s’acoblen formant un porus de membrana que produeix la lisis de les cèl·lules allà on s’activa el complement.
Les cèl·lules dels mamífers expressen diverses proteines reguladores que bloquegen l’activació del complement i així eviten la lesió de les cèl·lules de l’hoste.
Les diferents vies d’activació difereixen en com es sintetitza C3B, és a dir, en els passos inicials. Però comparteixen els mateixos passos finals.
Els receptors de C5a i C3a estan presents en mastòcits i cèl·lules endotelials. Al reconèixer aquests pèptids, els mastòcits degranulen histamina, donant lloc a una reacció anafilàctica (inflamació massiva). Aquests són anomenats anafilotoxines. Porten Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz a una anafilaxis. A més augmenten la permeabilitat de les cèl·lules endotelials, vasodilata i la pressió sanguínia baixa.
La reacció pot continuar depenent del grau d’activació del complement i es pot activar C5, la qual cosa indica que el grau d’inflamació és molt alt perquè C5a és 20 vegades més potent que C3a.
En relació a la tercera funció del complement, la capacitat lítica, ve representada per l’últim component del complement: C9. Aquest té característiques hidrofòbiques capaç d’inserir-se en les membranes i alterar-les. Polimeritza en la cèl·lula diana (en les membranes) creant porus tubulars. Així es forma el complexe d’atac a la membrana (MAC): tòxic, canvia les propietats de a membrana i porta a la mort cel·lular. Aquesta funció és minoritària.
Sense complement es pot viure però hi hauria mes infeccions bacterianes i també problemes d’autoimmunitat.
 Evolució de la immunitat Breu comentari sobre l’evolució de la immunitat: tots els éssers multicel·lulars tenen sistemes de defensa molt efectius, en vertebrats tenim, a més d’un sistema immunitari basat en una resposta innata, un sistema immunitari molt basat en una resposta adquirida que s’aprèn amb el contacte amb l’antigen, basada en limfòcits.
Abans dels vertebrats no hi havia limfòcits. Abans, havia un sistema de memòria però no tan específic i rigorós com el nostre, però que permet a bactèries recordar que han sigut infectades per un virus (els organismes unicel·lulars també tenen una resposta adaptativa).
Els receptors que detecten la presència de microorganismes estan basats o bé en el domini Ig que és un domini molt versàtil per les interaccions proteïna-proteïna i reconeixement de lligand, o bé estan basats en les repeticions de leucina (LRR). VLR estan basats en repeticions de leucina. En plantes hi ha LRRs.
Les plantes no tenen cèl·lules mòbils però si que tenen hormones que es mouen, i també mecanismes de resistència a la infecció. El mecanisme comú és provocar la mort de la cèl·lula infectada per tal que la infecció no s’escampi. Les plantes tenen una resposta innata que es basa en els receptors de reconeixement de patrons: TLR o RLR. Aquests PRR no són els mateixos, però son similars en quant a funció i estructura.
En invertebrats hi ha fagòcits i cèl·lules que secreten defensines. Les plantes també en secreten. Per tant, el mecanisme e immunitat innata és semblant. En invertebrats el complement com a tal no existeix però hi ha avantpassats de proteines com la C3.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Receptors de microbis (receptors d’antígens) TEMA 5. Anticossos i antígens La immunitat humoral esta està mediada per una família de glucoproteïnes anomenada anticossos. Els anticossos, les molècules del complexe principal d’histocompatibilitat (CPH) i els receptors d’antigen dels limfòcits T són les 3 classes de molècules que s’utilitzen en la immunitat adaptativa per reconèixer antígens. D’aquests tres, els anticossos reconeixen l’espectre més ampli d’estructures antigèniques, tenen la major capacitat de discriminar entre diferents antígens i s’uneixen a aquests amb major força.
 Funcions generals de les immunoglobulines La funció bàsica de les immunoglobulines és reconèixer i unir-se a l’antigen. Moltes vegades, nomes amb la unió el neutralitza, i aquesta neutralització ja és una part important (per exemple, no deixa interaccionar la toxina amb el seu receptor).
Altra funció important és la opsonització, per afavorir el reconeixement dels fagòcits.
També activen el complement per la via clàssica: varies immunoglobulines formen un immunocomplex amb l’antigen.
A més d’unir-se a l’antigen, les Ig activen cèl·lules de resposta immunitària, les cèl·lules s’activen i secreten citocines, mediadores de la inflamació i ADCC (Abdependent cell cytotoxicity, tenen capacitat citotòxica i algunes cèl·lules com les NK si reconeixen una cèl·lula infectada tenen capacitat de matar-la).
Quan son reconeguts per FcR (son receptors d’anticossos), activen la cèl·lula. Un NK te receptors de immunoglobulina (FcR) i els anticossos ajuden a exercir la seva citotoxicitat depenent d’anticòs.
 Immunoglobulines Les Ig són molt abundants en sang, al voltant de 10 mg/ml.
γ globulines = immunoglobulines = anticossos Si es fan migrar (només ho fan per mida i carrega en l’electroforesi) les proteïnes de la sang en una electroforesis, trobarem diverses bandes: l’albúmina és la més abundant i és la més petita de les proteïnes sèriques; després trobem una sèrie de pics menys abundants que s’anomenen globulines: α(1 i 2), β i γ. En aquesta ultima banda trobes les immunoglobulines.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Una bona part d’aquestes immunoglobulines són també els anticossos que s’anomenen naturals, que produeixen els limfòcits B que estan en el peritoneu i també a la zona marginal (es troben en absència de la infecció i per això s’anomenen naturals).
Les Ig son glicoproteïnes produïdes per les cèl·lules plasmàtiques en resposta a un immunogen.
 Estructura de la immunoglobulina L’estructura bàsica monomèrica d’una IgG en mamífers es una espècie de Y formada per dues cadenes pesades idèntiques i dues cadenes lleugeres idèntiques (meitat de pes molecular que les pesades), que s’aguanten per interaccions covalents –ponts disulfur-, per la qual cosa, cada cadena pesada està unida a una cadena lleugera i les dues cadenes pesades estan unides entre elles. Hi ha altres configuracions però aquesta configuració és la mes comuna en mamífers.
Totes les molècules d’anticòs comparteixen les mateixes característiques estructurals bàsiques, però mostren una variabilitat important en les regions que s’uneixen als antígens (no hi ha 2 iguals). Aquesta part és a l’extrem N-terminal dels dos braços i reconeixen els epítops. La part comuna i constant en totes les Ig conté la informació sobre què fer amb l’antigen.
Immunoglobulines en sang  heterogènies (totes diferents, amb extrems variables) Proteines de mieloma  homogènies. D’aquests individus es podia purificar una immunoglobulina bastant pura.
Des de l’N-terminal hi ha una sèrie de dominis estructurals que es van repetint i els primers dominis que trobem són molt variables quan es compara entre proteïnes diferents, per això s’anomenen domini variable de la cadena pesada i el domini variable de la cadena lleugera. La resta de dominis són dominis constants que es numeren des de la part N-terminal (CH1, CH2 i CH3) CH = constant high CL = constant light La regió variable s’anomena “V” de la cadena pesada (VH) o de la cadena lleugera (VL).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Fragments de les immunoglobulines Quan es va començar a estudiar els mielomes (proteines purificades) es tallaven les proteines pel lloc més accessible/fràgil/lloc frontera, amb proteases (papaïna i pepsina) per veure els fragments que generaven. D’aquesta manera quedaven separats els dominis funcionals.
La visagra entre CH1 i CH2 és la regió mes sensible a la fragmentació proteolítica i permet el moviment lliure dels braços de l’anticòs. Si la IgG es tracta amb l’enzim papaïna en condicions de proteòlisis limitada, aquesta actua sobre la zona de la visagra i trenca la IgG en tres fragments separats. Dos dels segments son idèntics entre si i consten de una cadena lleugera completa (VL i CL) associada a un fragment VH-CH1. Aquests fragments conserven la capacitat d’unir-se a l’antigen perquè cada un d’ells conté els dominis VL i VH i es coneixen com a Fab (fragment d’unió a l’antigen). No activarà el complement i no serà inflamatori. El tercer segment està compost per dos pèptids idèntics units per ponts disulfur que contenen els dominis CH2 i CH3. Aquest fragment de la IgG es propens a autoassociar-se i a cristal·litzar i per tant s’anomena Fc (fragment cristal·litzable). Aquesta es la part que indica la funció de l’anticòs.
La valència = 1 Quan s’utilitza pepsina, la proteòlisi queda restringida a l’extrem carboxílic terminal de la zona visagra, generant un fragment d’unió a l’antigen de la IgG amb la visagra i els ponts disulfur intactes. Els fragments Fab que retenen la visagra de la cadena pesada s’anomenen Fab’; quan els ponts disulfur entre les cadenes estan conservats, els dos fragments Fab’ romanen associats en que s’anomena F(ab’)2. Es generen moltes peces petites del fragment Fc, dels quals el més gran s’anomena pFc’.
L’anticòs es talla per sota del pont disulfur, es queden els braços units però sense la part de sota. L’anticòs no és inflamatori (no té la part efectora) i la seva funció bàsica és neutralitzar. Alguns vertebrats sintetitzen això espontàniament Són inflamatoris si tenen els Fc.
Fab es pot sintetitzar de forma recombinant amb els dos dominis variables units covalentment; aquest procés s’anomena single chain: scFv (fragment simple amb dominis variables), sintetitzant-se com una única cadena. Presenta l’avantatge que, conservant les característiques, difonen més fàcilment pels teixits pel seu reduït tamany, a diferència dels anticossos que són més grans, conservant el caràcter antigen-anticòs.
Els dominis que activen el complement estan en la regió Fc com també els dominis que són reconeguts pels fagòcits o NK i s’anomenen receptors Fc. Aleshores parlarem d’FcεR (per les IgE) i FcγR (per les IgG).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La transferència a la placenta de la mare al fetus també es dóna per un receptor Fc que detecta les immunoglobulines de la mare i les transporta a través del flux sanguini. Per la transferència placental reconeixen la regió de CH2 i CH3. El domini de les dues CH2 no interactua directament, sinó que dins hi ha un carbohidrat que ho fa a traves de ells.
CH3 amb CH3 sí interactuen directament.
 Camel Ab En algunes especies hi ha variacions d’aquesta estructura. Per exemple, els camells poden generar un anticòs normal o poden generar anticossos sense cadenes lleugeres. En comptes de tenir un antigen binding site format per 2 dominis, els camells poden generar Ig formades per dos cadenes pesades i per tant amb un Ig domain. Aquest domini es pot generar al laboratori amb finalitats terapèutiques.
Aquests són anomenats nanocossos.
Les parts més petites que poden reconèixer un antigen per elles mateixes.
En un anticòs normal, la part variable de la cadena lleugera i pesada es poden crear mitjançant un recombinant amb les parts variants de cada una de les dues cadenes.
Poden reconèixer l’antigen tan be com l’anticòs sencer. S’anomena singles chain fragments variable: scFv. En la industria també es produeixen amb finalitats terapèutiques.
Són més petites i mes barates i es difonen a qualssevol part del cos perquè son més petites. Com no tenen la regió Fc, tenen una vida més curta que un anticòs normal, no viuen per molt temps i són eliminades mes ràpidament.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Estructura de la cadena lleugera d’un Ab: El domini Ig Es mostren les estructures terciària i quaternària de la cadena lleugera (també les pesades) d’una Ig. Les regions variable (V) i constant (C) es pleguen de forma independent en dominis. Cada domini esta compost per dos disposicions antiparal·leles d’hebres beta representat per fletxes planes (en color), per formar dues làmines beta plisades. En el domini C existeixen 3 i 4 hebres beta en les dues làmines. En el domini V, per 5 o 6. Hi trobem ponts disulfur intracatenaris, unint les dues fulles beta antiparal·leles que formen la làmina beta (aa hidrofòbics). Els loops o llaços laterals que sobresurten de les dues fulles beta poden variar sense que l’estructura bàsica quedi alterada. En aquests llaços trobem la variabilitat dels anticossos. 3 llaços en cada domini variable contribueixen a la unió amb l’antigen i s’anomenen regions determinants de la complementarietat.
 Estructura del domini variable de la immunoglobulina Si estirem des de l’N-terminal i seqüenciem quins son els aminoàcids de varies cadenes lleugeres (fins 105-115  domini Ig) de diferents Ig seqüenciades de forma independent, trobem diferencies de variabilitat d’AA en cada una de les posicions. Això representa el gràfic, existint tres zones on es concentra una major variabilitat. Si trobem el mateix AA en la mateixa posició, menys variabilitat.
La majoria de les diferencies en la seqüència entre diferents anticossos es limiten a tres breus segments en les regions V de les cadenes pesades i lleugeres que s’anomenen segments hipervariables (HVR). En una molècula d’anticòs, les 3 regions hipervariables d’un domini VL i d’un domini VH (són per tant 6 punts de contacte potencial amb l’antigen) es troben juntes en l’espai tridimensional per formar una superfície d’unió a l’antigen. Com aquestes seqüències formen una superfície que es complementaria a l’estructura tridimensional de l’antigen al que s’uneix, les regions hipervariables també s’anomenen regions determinants de la complementarietat (CDR).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Aquestes regions procedents dels extrems amino VL o VH, reben el nom de CDR1, CDR2, i CDR3, respectivament. Les CD3 és la més variable i forma el contacte més ampli. Les CDR formen bucles estesos que queden exposats sobre la superfície de l’anticòs i poden interactuar així amb l’antigen.
La resta de regions del domini son regions estructurals que no varien gaire, la capacitat d’una regió V per plegar-se en un domini Ig es determina principalment per les seqüències conservades de les regions estructurals adjacents a les CDR.
Aquestes son les regions framework: FR1, FR2, FR3 i FR4.
→ Regió Hinge: és una regió sense estructura, pot adoptar qualssevol conformació.
L’anticòs, a més de tenir dominis variables i constants, té un punt d’unió molt flexible.
La zona d’unió entre la part N-terminal i C–terminal és una zona que pot moure’s en qualssevol direcció donant lloc a qualssevol conformació (0º, 60º, 90º). Són les regions visagra localitzades entre els dominis constants CH1 i CH2 les que donen flexibilitat i les que permeten un moviment independent dels llocs de fixació a l’antigen en relació amb la resta de la molècula. Els braços es poden moure lliurement. A vegades els epítops son rígids i estan localitzats en unes posicions fixes en el virus. Quan l’anticòs reconeix els epítops pot ser els 2 braços s’han d’allunyar per assolir els epítops repetits distants entre ells (i que estan fixes). L’anticòs camina d’un epítop a un altre si no pot assolir dos a la vegada. Caminen bastant ràpid.
 Anticossos de membrana i solubles Podem trobar anticossos de membrana i anticossos solubles. La diferencia entre un i altre és que el de membrana expressa una regió transmembrana hidrofòbica que fa que estigui inserta en ella. Els limfòcits pre-B només fabriquen Ab de membrana, proteines sense funció d’anticòs, només té funció de receptor. Si no arriben a fabricar aquests anticossos, moren. Un cop activats per l’antigen, els limfòcits B comencen a produir dels dos tipus, i quan es diferencia en cèl·lules plasmàtiques només produirà de solubles.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz No secreta anticossos solubles fins que lliguin l’antigen (són estimulats). L’especificitat per l’antigen és la mateixa: les dues proteïnes reconeixen el mateix antigen però un estarà lligat a membrana i l’altre serà secretat: els diferents tipus d’anticossos venen definits per la part constant, Fc, però la part variable no varia  una especificitat encara que es presentin dues formes. Canvi de funció de receptor a afectora.
Els anticossos secretats i de membrana difereixen en la seqüència d’AA de l’extrem carboxílic terminal de la regió C de la cadena pesada. Mateix mRNA però que maduren en formes diferents (splicing alternatius).
 Desenvolupament de la cèl·lula B La maduració dels limfòcits B a partir dels progenitors de la medul·la òssia s’acompanya d’un canvi específic en l’expressió del gen de les Ig, el que dona lloc a la producció de molècules de Ig en diferents formes.
Els limfòcits B madurs expressen formes de membrana de IgM i IgD (son els receptors antigènics dels limfòcits B verges). Aquestes Ig receptores de membrana serveixen de receptors en la superfície cel·lular que reconeixen antígens i inicien el procés d’activació del limfòcit B. Quan els limfòcits madurs B son activats pels antígens i altres estímuls, es diferencien en cèl·lules secretores d’Ab. Aquest procés s’acompanya e modificacions en el patró de síntesis de Ig. Un d’aquests canvis és la conversió de la Ig de membrana a soluble; un altre és l’expressió de diferents isotips de cadenes pesades de Ig diferents de IgM i IgD. Aquest procés, s’anomena canvi d’isotip o classe de la cadena pesada (segons els estímuls –després de l’estimulacio amb l’antigen- i a partir del mateix mRNA).
Les molècules d’anticossos es poden dividir en diferents classes atenent a les diferencies en l’estructura de les regions C de la cadena pesada. Els diferents isòtops son IgA, IgD, IgE, IgG, IgM. Els de la mateixa classe presenten cadenes pesades amb els mateixos AA.
Aquesta seqüència es diferent en els anticossos d’altres isòtops. Diferents isòtops realitzen diferents funcions efectores. La majoria de les funcions efectores dels anticossos estan mediades per la unió de les regions C de la cadena pesada als receptors en diferents cèl·lules (fagòcits, NK, mastòcits, complement) Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Canvis en l’estructura de l’anticòs durant les respostes humorals Els canvis que veurem en l’estructura de l’anticòs: hem vist que l’anticòs pot estar unit a la membrana i no ser un anticòs totalment funcional sinó un receptor soluble o secretat (serà el mateix anticòs el de membrana que el soluble, només haurà canviat la part C-terminal). Si el limfòcit B és estimulat per antigen pot donar-se el canvi d’isotip.
Així doncs, el limfòcit B encara pot produir més canvis d’isotip si és estimulat per antigen, però la seva especificitat i Fc serà la mateixa, només canvia la cua de la immunoglobulina.
Cada isòtop té la mateix reconeixement antigènic però actua en una sèrie diferent de funcions efectors.
També es pot donar un canvi de l’afinitat mitjançant una mutació somàtica en el domini d’interacció amb l’antigen, procés denominat maduració de l’afinitat, un canvi crític/puntual que afectarà a l’afinitat per l’antigen = affinity mutation. És un procés perillós perquè poden introduir mutacions en altres gens. Així, un mecanisme per la generació d’anticossos d’afinitat alta es la producció de canvis en l’estructura de les regions variables dels anticossos durant les respostes immunitàries humorals. Aquests canvis apareixen per un procés de mutació somàtica en limfòcits B estimulats per l’antigen que genera noves estructures de dominis V, alguns dels quals s’uneixen a l’antigen amb major afinitat que els originals. Els limfòcits B productors d’Ab amb major afinitat s’uneixen preferentment a l’antigen i es converteixen en els limfòcits B dominants en cada exposició posterior a l’antigen. Els anticossos secretats poden mostrar o no mutacions en el gen V.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Determinants antigènics (epítops) reconeguts per cèl·lules B i anticossos Els determinants antigènics son els epítops, son les regions que reconeixen els anticossos (cèl B). Què poden reconèixer? qualsevol tipus de molècula biològica pot ser reconeguda pels anticossos: - Proteines, polisacàrids, àcids nucleics, hormones...
Determinants (són de 4-8 residus) lineals  reconeix la seqüència Determinants conformacionals  reconeix l’estructura Determinants haptènics Els epítops formats per varis residus d’AA adjacents reben el nom de determinants lineals. El lloc de fixació a l’antigen d’un Ab pot acomodar-se normalment a un determinant lineal compost fins per 6 AA. El mes habitual es que els determinants lineals siguin inaccessibles en la conformació nativa i apareguin nomes quan la proteïna esta desnaturalitzada. Hi ha determinants accessibles als quals s’uneixen les Ig tant en forma nativa com desnaturalitzada.
Els determinants conformacionals estan constituïts per residus d’AA que no estan en una seqüència però que queden espacialment juxtaposats al plegar-se la proteïna. Així, alguns estan accessibles en les proteines originals i es perden amb la desnaturalització.
Necessita l’estructura completa per poder ser reconegut. Tenim un antigen i un anticòs que reconeix un domini de la proteïna amb varis plegaments, si es desnaturalitza, l’anticòs no el podrà reconèixer.
Les proteines poden patir modificacions posteriors a la síntesi, com la fosforilació o la proteòlisi de l’enllaç peptídic. Aquestes modificacions, a l’alterar l’estructura covalent, poden generar nous epítops. Aquests epítops s’anomenen determinants neoantigènics i també poden ser reconeguts per anticossos específics. Pot donar-se el cas que l’epítop no aparegui fins que tingui lloc un canvi en la proteïna (metilació, acetilació...). Després d’aquest canvi si que haurà reconeixement.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Determinants haptènics Haptens: molècula suficientment petita perquè per ella mateixa no sigui immunogènica, però que sí pot ser reconeguda si s’uneix a una altra molècula (un carrier) com una proteïna (ej. Aspirina). Algunes drogues són així. Hi ha gent que reacciona malament a alguns fàrmacs, tenen al·lèrgia: la penicil·lina s’uneix a una proteïna carrier (perquè és massa petita per induir una resposta immunitària) de manera inespecífica i el complex es immunogènic de manera exagerada. La majoria de gent tolera el complex però alguns no i llavors reaccionem generant anticossos. Alguns individus desenvolupen una resposta immunològica contra certs fàrmacs. Per ells mateixos no son immunogènics, son petites molècules sintètiques.
Aquesta figura ens indica el reconeixement del lisozim per part d’un anticòs; es va cristal·litzar l’immunocomplex entre antigen i anticòs, i del cristall es va deduir quins eren els punts de contacte i l’estructura directa d’aquest immunocomplex. Un dels braços de Fab s’ha marcat en vermell , que intervenen en la unió amb lisozims i també el contacte antigenanticòs. L’aminoàcid en lila és un glutàmic, clau per la interacció; glutàmic té càrrega negativa i si es muta, disminuirà la interacció antigen-anticòs.
Estructura: - Determinants natius Determinants haptènics Formes d’interacció: La interacció Ab-antígen pot tenir diferents conformacions; en el cas de l’haptè aquesta és com una butxaca que interacciona amb una pilota. No és molt usual. Normalment la interacció sol involucrar una superfície més gran: en algunes circumstàncies hi ha un ancoratge clar-pany (l’anticòs fa com un pany i l’antigen actua com una clau), en altres la interacció és més extensa. La interacció més normal és la tercera. En els haptens, l’anticòs té com una cavitat que encaixa amb l’haptè.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Es mostren diferents tipus de llocs d’unió en un fragment Fab d’un anticòs: 1) Butxaca 2) Solc 3) Superfície estesa 4) Superfície sobresortint  Molècula de hemaglutinina: petjades de Ab afines a la hemaglutinina En aquest exemple tenim la proteïna hemaglutinina del virus de la grip. Quin és el punt de contacte d’aquesta proteïna? Diferents anticossos monoclonals (purs, que tenen com a diana l’hemaglutinina). Els anticossos no van a qualsevol part, hi ha zones més immunogèniques que d’altres però en principi hi ha variabilitat d’un anticòs a un altre en la zona de l’hemaglutinina que pot reconèixer. S’ha indicat la contribució de la cadena lleugera (verd) i la pesada (vermell) que dependrà de la interacció antigen-anticòs.
Solen participar les dues cadenes, però no sempre es així. Alguns epítops contacten només amb la cadena pesada, d’altres amb les dues.
Hi ha zones més immunogèniques que altres, és a dir, hi ha zones que predominen, però en la mateixa molècula també hi ha altres zones immunogèniques.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Naturalesa de les interaccions Ab-antigen Un antigen pot tenir més d’un epítop. Qualsevol proteïna que fa d’antigen en té més d’un. Una resposta policlonal és qualsevol resposta que inclou diversos anticossos monoclonals. En general les interaccions son forces dèbils. Pràcticament mai trobarem interaccions covalents.
Quines són les forces que intervenen en la interacció antigen-anticòs? De tot tipus menys enllaços covalents, per tant parlem de quatre tipus d’interaccions reversibles com són les 1) forces iòniques entre aminoàcids carregats positiva i negativament, 2) ponts d’hidrogen, 3) forces dèbils de van der Waals i 4) forces hidrofòbiques.
 Afinitat La força d’unió entre una zona de fixació d’un Ab i un epítop d’un antigen, que pot determinar-se de forma experimental mitjançant diàlisis de l’equilibri, s’anomena afinitat de l’anticòs. L’afinitat es representa normalment per una constant de dissociació Kd que indica la concentració d’antigen que es necessita per ocupar els llocs d’unió de la meitat de les molècules d’anticòs presents en una solució d’Ab. Una Kd més baixa indica una afinitat d’interacció més alta o més forta ja que es necessita una concentració més baixa d’antigen per ocupar els llocs de fixació (en una resposta immunològica la Kd dels anticossos sol oscil·lar entre 10-7 i 10-11). Depèn de la interacció que tinguin els dos. Es defineix per una constant d’equilibri (inversa a la Kd).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Avidesa Afinitat es refereix a un dels braços i la seva interacció. Però cal parlar d’afinitat funcional. Encara que la afinitat de qualssevol punt d’unió serà la mateixa per cada epítop d’un antigen polivalent, la força d ela unió de l’Ab a l’antigen ha d etenir en compte la fixació de tots els llocs a tots els epítops disponibles. Aquesta força d’unió global es coneix com avidesa (avidity/avidez). Si tingués més braços, per exemple 10, l’avidesa seria superior que un que en tingués dos.
IgM són les primeres que generem quan tenim una infecció, una molècula IgM de baixa afinitat (té poca força per interaccionar, poca afinitat individual) pot unir-se fortament a un antigen polivalent degut a que moltes interaccions de baixa afinitat (fins a 10 per molècula de IgM) poden produir una única interacció d’alta avidesa. Tenen un elevat nombre de braços. Fa un efecte cremallera, els primers que generem són els que menys afinitat tenen, però ho compensem amb l’augment de braços. Interaccionen amb antígens polivalents, que tenen varis epítops.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els antígens monovalents, o epítops espaiats en una gran mesura en la superfície, interactuen amb un únic punt d’unió d’una molècula d’Ab. Encara que la afinitat d’aquesta interacció pugui ser alta, la avidesa global es relativament baixa. Quan determinants repetits en la superfície cel·lular es troben junts, els dos llocs d’unió a l’antigen d’una sola molècula d’IgG es pot unir, permetent una interacció bivalent amb major avidesa. Les molècules IgM pentamèriques tenen 10 llocs de fixació idèntics que, en teoria, es poden unir simultàniament amb 10 determinants repetits en una superfície cel·lular, donant lloc a una interacció polivalent amb una avidesa molt elevada.
 Especificitat Els anticossos son capaços de reconèixer de forma especifica una amplia varietat d’antígens amb diferents afinitats. Els anticossos poden ser considerablement específics respecte als antígens al distingir petites diferencies en l’estructura química. A especificitat precisa dels Ab es aplicable al reconeixement de totes les classes de molècules. Per exemple, els Ab poden distingir entre dos determinants proteics lineal que difereixen nomes en la situació d’1 AA conservats amb poc efecte en l’estructura secundària.
L’habilitat d’un anticòs de reaccionar amb només un epítop. Parlem en l’àmbit dels monoclonals, perquè els policlonals és obvi que reconeixen diferents epítops d’un antigen perquè és una barreja.
Monoclonal→ epítop Policlonal → molècula sencera/antigen Anticuerpo monoclonal: anticós pur, un reactiu pur que s’obté a partir d’un clon B, és a dir, només un clon B produeix un anticós i el tenim purificat. La capacidad de un lugar de unión de un anticuerpo individual de reaccionar con un único determinante antigénico.
Es un anticuerpo puro que se obtienen a partir de un clon B que produce el anticuerpo, es decir, todas los que provienen de él son idénticos.
Anticuerpo policlonal: és una barreja d’anticossos. La capacidad de una población de moléculas de anticuerpos de reaccionar con un solo antígeno. Es la capacidad que tiene la mezcla de reconocer el antígeno, no solo un epítopo como en los monoclonales. Si solo reconoce un único epítopo, es muy específico y será monoclonal. Será un buen anticuerpo monoclonal si reconoce una molécula y no varias y será un buen policlonal si solo reconoce un antígeno pero reconoce los diferentes epítopos de este.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Reacció creuada Alguns anticossos sintetitzats contra alguns antígens poden unir-se a antígens diferents (poca especificitat) però estructuralment relacionats. Aquest fenomen s’anomena reacció creuada.
Així doncs, la reacció creuada la podem imaginar com un anticòs que reconeix l’epítop “quadrat-rectangle blau” i el mateix anticòs reconeix també una mica d’aquest “rectangle verd” que no és el mateix epítop. La reactivitat creuada implica la poca especificitat de l’anticòs, ja que no només reconeix un epítop sinó també un altre que s’assembla.
Els anticossos produïts en resposta a antígens microbians estableixen a vegades reaccions creuades amb antígens propis, el que pot ser la base d’algunes malalties immunològiques.
Un anticòs monoclonal reconeix diferents epítops que tenen una certa semblança.
L’anticòs no veu la diferencia, és un anticòs dolent perquè reconeix per igual dos epítops que tenen petites diferències.
També pot ser que dos antígens diferents comparteixen l’epítop i llavors l’anticòs els reconeix als dos, això no és una reacció creuada. Són diferents antígens però realment l’anticòs està reconeixent l’epítop específic correcte.
 Immunocomplexos: complexes antigen-anticòs Posant en contacte antigen i anticòs formem immunocomplexes. Si hi ha molt antigen o molt anticòs hi ha pocs complexos. Si hi ha una concentració equimolar dels dos, generem grans complexos, tant que poden precipitar. Aquesta és la zona d’equivalència: generem immunocomplexes molt grans. Així, la mida dels immunocomplexes esta en funció de les concentracions relatives d’antigen i Ab. Els complexes grans es formaran amb concentracions multivalents (zones d’equivalència), els petits quan hi ha un excés relatiu d’antigen o Ab.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz In vivo la formació d’immunocomplexos es detecta ràpidament mitjançant els fagòcits, que tenen receptors d’anticossos i s’activen quan els veuen activant el complement sobretot quan es formen grans agregats (procés molt inflamatori) Quan hi ha un problema d’autoimmunitat, aquesta situació es dóna de forma crònica perquè produïm anticossos contínuament com a resultat de la contínua estimulació, de manera que els immunocomplexes es formen contínuament i es produeix una inflamació crònica i destrucció del teixit. Si els immunocomplexes són suficientment grans poden provocar el col·lapse, per la qual cosa s’han d’eliminar ràpidament.
 Sweeping antibodies Sweeping antibodies: podem modificar la fracció constant de l’anticòs perquè sigui més afí al receptor a pH neutre o modificar la regió variable perquè sigui menys afí a pH àcid.
Constantment les proteïnes de la sang s’internalitzen i es degraden (tenen una vida curta), excepte les IgGs que es reconeixen per FcRn receptor i es reciclen. Això vol dir que tenen una vida llarga (3 setmanes aprox.). Si el receptor no funcionés només durarien dies.
En general qualssevol antigen lliure en sang experimenta una vida mitjana més curta que la de les IgGs. La concentració total d’antigen augmenta quan es neutralitzat pel seu Ab.
Les IgGs són captades i s’uneixen al receptor FcRn al pH àcid de l’endosoma i per això quan alliberen l’antigen són reciclats. A pH neutre no són afins i el receptor el deixa anar.
S’afavoreix la via de degradació i reciclatge mitjançant els endosomes. La idea dels sweeping antibodies es de neutralitzar els antígens TNF i augmentar la seva degradació.
TNF (antigen) s’uneix a alfa-TNF (anticòs) i es forma un complex, el neutralitza.
Augmenta la quantitat en sang de TNF però n’hi ha menys de lliure. Quan el complex arriba al pH de l’endosoma l’anticòs s’hi desuneix i té afinitat pel receptor, llavors l’antigen segueix el camí per ser degradat i l’anticòs el camí per ser reciclat.
La interacció d’antigen anticòs es destrueix a pH àcid. Depèn de l’anticòs això passa naturalment o no, però també es pot modificar i fer més afí si canviem alguns aa en els anticossos (sweeping antibodies) ja que normalment un antigen té afinitat similar a un pH neutre i àcid i per tant en un Ab convencional el complexe torna a la circulació des de l’endosoma via FcRn. Amb la conseqüència de què augmenta la concentració d’antigen en plasma per la prolongació de la vida mitjana de l’antigen.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Les IgGs normals s’uneixen a FcRn a pH àcid, no al neutre. Si modifiquem la fracció constant fent sweeping antibodies si que podem fer que ho sigui a pH neutre. Així es podia accelerar la captació dels complexes.
Aixi l’Ab reciclat es pot unir moltes vegades a antígens, l’antigen es degradat activament i els Ab poden eliminar antigen en plasma.
La internalització no és específica, es van captant constantment els complexos.
 Classes d’immunoglobulines humanes Les cadenes s’anomenen amb el nom en grec (IgG té la cadena pesada γ) que fa referència a la cadena pesada, que és la que determina la funció (la cadena lleugera no se li coneix cap funció especial, i n’hi ha de dos tipus: kappa i lambda –aparentment funcionen igual- i no les trobem mai combinades).
Tenim 5 classes d’anticossos/immunoglobulines en mamífers: IgG IgM IgA IgD IgE Gamma (λ) heavy chains Mu (μ) heavy chains Alpha (α) heavy chains Delta (δ) heavy chains Epsilon (ε) heavy chains Lambda (λ) En les cadenes lleugeres podem distingir dos subtipus Kappa (Ƙ) però no hi ha cap propietat específica d’una que determini que l’anticòs es comporti diferent a l’altre. La cadena lleugera no se li té en compte però si es vol ser més específic podem posar número o cadena lleugera entre parèntesis. P.e. IgM (kappa).
En humans hi ha, dins del grup de les IgG quatre subtipus, quatre petites diferències que es numeren de l’1 al 4 i dins de les IgA, hi ha dos subtipus,1 i 2. Els números es donen depenent de la seva abundància  més abundant 1.
IgG IgG- Gamma (γ1) heavy chains IgG- Gamma (γ2) heavy chains IgG- Gamma (γ3) heavy chains IgG- Gamma (γ4) heavy chains IgA1- Alpha (α1) heavy c.
IgA IgA2- Alpha (α2) heavy c.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz IgG És la més abundant en el sèrum, fora de la sang i en teixits, lo que li proporciona la capacitat de difondre més fàcilment. És la única immunoglobulina que es transfereix en el fetus gràcies a la presència d’un receptor neonatal (FcRn) que es troba en la placenta i que atrapa les immunoglobulines de la mare i les transfereix al nadó, d’aquesta manera pot fer front a les infeccions. Les IgG, com tots els anticossos, neutralitza i degut a la presència de FcRn (al qual s’uneix) activarà els fagòcits per fagocitar (participen en l’opsonització) i les killers per eliminar les cèl·lules infectades (ADCC). També activa el complement, de manera que aquests que tenen aquesta capacitat d’activar complement són inflamatoris i neutralitzaran (p.e. IgG1) mentre que aquells que no fixen complement, no ho seran (IgG4). Així doncs, quan l’organisme vol muntar inflamació, sintetitza IgG1 en lloc d’ IgG4.
És per això que es diu FcRn (neonatal), es va trobar per primer cop aquí tot i que ja hem vist que es troba a tot el sistema circulatori.
El ratolí té una característica que en humans no està del tot clar que és que expressa el receptor neonatal no en la placenta sinó en l’intestí, i es quan el nadó de ratolí mama, quan atrapa les immunoglobulines de la llet a nivell intestinal i les passa al flux sanguini (incorporació d’IgG de la mare de forma diferent)  via colostrum (no per placenta) A part de facilitar la transferència d’IgG de la mare al fetus, aquest receptor es troba en totes les cèl·lules de la sang i, en particular en les cèl·lules endotelials, es va veure que en comptes de tenir una vida mitjana de 3 setmanes, tenien una vida de 2 ó 3 dies. Els leucòcits atrapen la IgG de la sang i li fan fer un viatge intern, guardant-la com si fos un magatzem. La IgG s’atrapa, passa pels endosomes i es recicla de nou capa a fora.
El sol fet de realitzar aquest viatge li proporciona a la IgG la capacitat de viure una vida mitja molt més llarga. Per tant, l’FcRn no només té efectes neonatals sinó també en adults.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz (totes les altres immunoglobulines tenen una vida mitja de 2/4 dies mentres que la de les IgG és de 3 setmanes gràcies a aquest transport en les cèl·lules dels vasos sanguinis) Quan naixem l’única classe d’anticossos que tenim és la IgG, tenint la mateixa [IgG] que té la mare. Després la concentració comença a disminuir ja que els anticossos tenen una duració d’unes tres setmanes i torna a començar a créixer perquè el bebè comença a produir els seus propis anticossos. IgM i IgA creixen de mica en mica a mesura que l’individu es va immunitzant.
Durant aquesta primera etapa seria desitjable que el nadó tingués contacte amb els agents infecciosos, ja que estem protegits parcial o totalment, de manera que aquest contacte es donaria com si estiguéssim sota una situació de vacunació. En canvi, després, el contacte seria molt més perillós. Cada cop les IgG de la mare es van perdent i cada cop hi ha més malalties autoimmunes i al·lèrgies. Quan les IgG de la mare van disminuint, no tenim problemes d’infeccions perquè ens vacunem per estar protegits. Ens trobem per primer cop amb les malalties més tard que fa uns anys, els estils de vida han canviat.
IgM S’organitzen en hexàmers, tenen ponts disulfur entre el C-terminal. També poden formar pentàmers i llavors hi ha una proteïna que s’anomena Joining chain i ajuda a adoptar aquesta forma, ajuda a que les 5 subunitats que conformen la immunoglobulina s’uneixin per ponts disulfur a la part C-terminal de cadascuna de les subunitats L’hexàmer no necessita la proteïna que les uneix. Tenen un domini extra CH4. És la immunoglobulina de menys afinitat però compensa aquesta manca amb la valència 10 (valència → avidesa).
És de tipus inflamatori, activa el complement. Neutralitza i activa la inflamació. Són les primeres que fa el fetus (B1: limfòcits del peritoneu  sembla que s’estimulin per la presencia de flora intestinal) i també les cèl·lules B2, i les terceres més grans en el sèrum.
El limfòcit B creixerà i es diferenciarà a cèl·lula productora d’anticós, i l’anticós serà l’IgM (= IgD: tenen la mateixa especificitat d’antigen). Així doncs, les IgM són les primeres sintetitzades pel limfòcit B diferenciat a cèl·lula productora d’Ab quan és estimulat per Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz antigen. D’aquesta manera, inicialment, en una primera resposta immunitària predomina IgM. Després es comença a donar el canvi d’isotop.
La conformació planar que té lliure, es converteix en una conformació de grapa (“staple”) que ensenya dominis per les proteïnes complement i així s’activen.
Quan la IgM s’uneix a l’antigen es dóna un canvi conformacional i es forma com una grapa que fa més accessible el domini Fc, essent reconegut pel complement i activant-se (per la via clàssica).
Són dèbilment autorreactius, per això no hi ha autoimmunitat i no generen patologia.
Fixa el complement, pel qual és inflamatòria.
 Activació del complement (C1) per IgG i IgM Tenim dos anticossos que són inflamatoris: IgM i IgG, i que activen complement. La IgM, per la seva característica pentamèrica (5 subunitats i 10 Fab) pot entrecreuar microbis fàcilment, per això se’n diu aglutinant, ja que agrega partícules de microbis/virus amb facilitat i té una valència 10 (avidesa).
Com que són cinc subunitats, quan una IgM s’uneix a antigen, una subunitat ja activa el complement. En canvi, en el cas de les IgGs necessitarem que hi hagi dues o més IgG properes per a que el component C1 (via clàssica d’activació del complement) s’activi.
La via clàssica de l’activació del complement és iniciada amb la unió de C1q a un anticòs en una superfície com una bacteriana. Una IgM en conformació de grapa uneix varis epítops idèntics en la superfície d’un patogen, permet així que la C1q s’uneixi als seus fragments Fc. En la part dreta, múltiples molècules de IgG unides en la superfície d’un patogen permeten la unió a una única molècula de C1q a dos o més fragments de Fc.
En els dos casos, la unió del C1q activa la C1r associada, la qual es converteix en un enzim que escindeix el proenzim C1s, generant una serina proteasa que inicia la clàssica cascada del complement.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  IgM directs apoptotic cells to macrophages through the recruitment of C1q and MBL El component del complement C1q s'uneix a la porció Fc de la IgM pentamérica i, juntament amb la lectina d'unió a la manosa (MBL), funciona amb la idea de promoure la fagocitosi de les cèl·lules apoptòtiques. Aquesta cèl·lula està protegida contra el complement, és a dir, que aquesta activació està molt frenada, per tant no hi ha inflamació o serà mínima. El fet de tenir opsonines adherides facilita que els fagòcits i cèl·lules dendrítiques fagocitin.
Nombrosos receptors han estat implicats en la ingestió de cèl·lules apoptòtiques independents del IgM natural i no es mostren aquí. La ingestió de cèl·lules apoptòtiques per cèl·lules fagocítiques promou un mitjà immunoregulador, per exemple, les cèl·lules apoptòtiques expressen fofatidilserina (greixos de membrana que normalment no hi són) que estimula la inducció de la secreció de les citocines antiinflamatòries com interleucina-10 (IL-10) i el factor de creixement-β transformat (TGFβ), i per la liquidació de epítops potencialment autoimmunes dels teixits del cos.
Els macròfags alliberen les citoquines antiinflamatòries de tal manera que les cèl·lules T no s’activen. Si una cèl·lula T reconeix una cèl·lula apoptòtica com a estranya es pot iniciar una autoimmunitat però quan tenim que el macròfag ja l’està degradant, la cèl·lula T no hi té res a fer i les citoquines fan que no s’activi. S’evita l’autoimmunitat → els limfòcits T es desactivaran, veuran l’antigen en condicions no-activadores/condicions supressores). Les cèl·lules presenten pèptids de les proteïnes antigèniques però amb el context de les citoquines antiinflamatòries el macròfag no les ataca i no tenim autoimmunitat.
Una altra propietat de la IgM és el BcR. BcR és una proteïna receptora transmembrana que es troba en la superfície exterior de les cèl·lules B. Està constituït per la IgM juntament amb aquelles proteïnes citosòliques anomenades Igα i Igβ (mòdul transmissor). El BcR pot ser una IgM o qualsevol anticòs de membrana (tots els de membrana són BcR). Són acompanyats del heterodímer (Igα i Igβ) i la cua citoplasmàtica dels anticossos és molt petita i no té prou informació per senyalitzar. L’única cosa que fa l’anticòs és atrapar l’antigen i d’alguna manera aquestes proteïnes Igα i Igβ entenen que s’ha atrapat antigen i llavors interaccionen amb tirosina-cinases, es fosforilen els motius d’aquestes proteïnes i s’inicia una via de senyalització (la veurem més endavant).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz TEMA 6. MHC: Complexe principal d’histocompatibilitat Les principals funcions dels limfòcits T consisteixen en la defensa front a microbis intracel·lulars i l’activació d’altres cèl·lules, tal com macròfags i limfòcits B. Aquestes funcions precisen que el limfòcit T interactuïn amb altres cèl·lules (del propi hoste infectades, DC, macròfags o limfòcits B).
La tasca de presentar antígens associats a cèl·lules perquè siguin reconeguts pels limfòcits T la fan proteines especialitzades que són codificades per gens presents en un locus anomenat complexe principal d’histocompatibilitat (MHC).
El MHC va ser descobert com un locus estès amb un alt contingut de gens summament polimòrfics que determinaven el pronòstic dels teixits trasplantats entre individus.
Defineixen la compatibilitat de la trasplantació, d’aquí el seu nom.
Alguns gens estan representats per una seqüència d’àcid nucleic normal en tots els membres de l’espècie, aquests son gens no polimòrfics, de manera que la seqüència gènica sol estar present en els dos cromosomes d’un par en cadascun dels membres de l’espècie. En altres gens, existeixen formes alternatives o variants amb freqüències fixes en diferents membres de la població. Aquests son polimòrfics i cadascuna de les variants d’un gen polimòrfic es coneix amb el nom d’al·lel. Hi ha milers d’al·lels distribuïts per la població, això es degut a que contraiem moltes malalties infeccioses, virus, etc. que són la força que crea la variació. Aquesta diversitat fa que la població continuï amb vida.
Quan s’empelta un teixit o òrgan d’un animal a un altre, pot passar el rebuig. Aquest es dona en animals de cepes diferents, es a dir, entre animal no consanguinis. Per tant, el reconeixement d’un empelt com a propi o estrany es un tret heretat. Els gens responsables d’això son els gens d’histocompatibilitat (determinen la compatibilitat tissular entre individus) i les diferencies entre el teixit considerat propi o estrany van ser atribuïdes a polimorfismes genètics entre els diferents al·lels d’aquests gens.
 Funció principal És una família de gens que s’ubiquen en el braç curt del cromosoma 6 els productes dels quals estan implicats en la presentació d’antígens a limfòcits T.
La diferència entre epítops B (a) i T (b) està directament relacionada amb la funció d’MHC. En una mateixa proteïna com és el lisozim d’ou de gallina, si mirem quins son els epítops dels lisozims que reaccionen amb un BcR veurem la generació d’una zona d’interacció amb el monoclonal 1, amb el monoclonal 2 i el monoclonal 3, per tant, tres zones externes exposades al medi (els epítops reconeguts pels anticossos B són les zones accessibles).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz En canvi, en el mateix antigen, si mirem quins són els epítops que reconeixen T, algun estarà exposat però d’altre estarà més amagat, intern a la proteïna. Així, en un antigen hi ha mes d’un epítop en la superfície, però la molècula en pot tenir altres. El sistema immunitari s’ha especialitzat en detectar aquests antígens interiors, unes seqüencies en concret.
A A A D’aquesta manera, els epítops T no sempre coincidiran amb els epítops B. Els B sempre son externs, accessibles, mentre que els T no tenen perquè ser accessibles.
Les T cells poden reconèixer aquestes seqüencies i per això es necessiten les MHC, que formen un complex amb els pèptids i les mostres a les T cells. Si aquestes seqüencies volen actuar com a antigen han d’estar unides al receptor, si estan lliures no serveix.
Els epítops T sempre són reconeguts en el context de MHC i els limfòcits T sempre veuen els seus epítops gràcies a aquesta proteïna.
MHC atrapa una sèrie de pèptids de l’antigen, l’única condició que ha de complir el pèptid es que alguna de les seves cadenes laterals encaixi amb les “butxaques” que té la proteïna.
Proteines MHC en tenim 12 en total (6 de classe I i 6 de classe II), les quals poden atrapar cada una a més d’un milió de pèptids: l’MHC té unes butxaques 1-3, “pockets”, on es col·locaran les cadenes laterals dels AA i hauran d’encaixar. Existeixen posicions especifiques que hauran d’encaixar si o si (ej. A la posició 1 i 6 s’ha de complir que hi hagi una tirosina i una citosina), són fixes, mentre que la resta podrà ser per qualssevol AA a l’atzar, però això pot l’MHC agafar molts pèptids.
Per exemple, MHC té una butxaca en forma d’esfera i altra en forma de triangle. Tots els pèptids que tinguin esfera al principi i triangle al final, independentment del que tingui per la meitat, encaixarà amb el MHC i serà presentat pel mateix. El MHC pot establir unions en més d’un punt.
Només aquest limfòcit T té el TCR que reconeix una característica única d’aquest pèptid (quadrat). T reconeix un o dos AA del pèptid i també l’MHC.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Cada limfòcit T té el seu TcR, pel qual contacta amb el MHC i reconeix alguna característica del pèptid. Quan troba pèptids que encaixen, s’activa. És molt sensible, ja que un és suficient per generar resposta en el limfòcit T. El contacte entre T cell i MHC és transitori, en canvi la unió antigen-MHC dura per dies. El MHC es recicla.
Els limfòcits T reconeixen i responen a antígens peptídics estranys nomes quan els antígens estan units a molècules CPA, mentre que els B i els Ab secretats s’uneixen a antígens solubles així com a antígens de superfície exposats en la superfície cel·lular.
Però el limfòcit T ha de saber d’on procedeix el pèptid pel qual ha sigut estimulat, pel que ha d’estar integrat en la membrana i no de manera soluble en el medi, reconeixen únicament pèptids units i mostrat per molècules MHC que expressen les CPA.
La cèl·lula presenta milers de MHC per tal de que les T cells escanegin la superfície. El TCR contacta amb alguns AA del centre del pèptid i amb l’MHC. El TCR va se seleccionat en el tim ja que reaccionava amb el MHC propi, amb el residu polimòrfic (de manera poc afina  selecció positiva). Tots els TCR son self-reactius. Si reaccionen amb alta afinitat son eliminats perquè son perillosos.
Si la B cell està infectada, la T cell ha d’identificar algun pèptid que estigui unit a la B cell mitjançant el MHC. Aquest amb el pèptid formen un complexe molt estable i no se separen, és una unió estable.
 Unió a CD4+ o CD8+ Els dominis similars a les Ig no polimòrfics de les molècules del MHC contenen llocs d’unió per a les molècules dels limfòcits T CD4 i T CD8 CD4 i CD8 s’expressen en diferents subpoblacions de limfòcits T madurs i participen, junt amb els receptors antigènics, en el reconeixement d’antígens; és a dir, CD4 i CD8 són correceptors dels limfòcits T.
CD4 s’uneix de forma selectiva a les molècules del MHC de classe II, mentre que CD8 ho fa a les molècules de classe I. La majoria dels limfòcits T CD4+ actuen coma limfòcits cooperadors i la major part dels CD8+ són LTC.
CPA (antigen presenting cells) són els que tenen MHC II.
Així cada TCR té una especificitat per classe I o classe II i s’acompanya del correceptor adequat.
L’origen dels pèptids d’MHC de classe I és intracel·lular i dels de classe II és extracel·lular.
MHC II son dues proteines transmembrana i MHC I és una proteïna transmembrana. Les molècules de classe I Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz estan compostes per una cadena polipeptídica codificada pel MHC i una segona cadena polipeptídica no codificada pel MHC; mentre que les de classe II consten de dues cadenes polipeptídiques codificades pel MHC.
Cada molècula del MHC consta d’una esquerda o butxaca extracel·lular d’unió a pèptids, seguida d’un par de dominis similars a les immunoglobulines i està Anclada ala cèl·lula per dominis transmembranosos i citoplasmàtics. Els residus d’AA polimòrfics de les molècules del MHC es localitzen en i son adjacents a la butxaca d’unió a pèptids, aquesta té la variació de les MHC, la resta de la molècula és constant.
Aquesta butxaca està formada pel plegament dels extrems amino de les proteines codificades pel MHC i està composta d’hèlix alfa parellades que descansen sobre una superfície formada per una làmina de 8 hebres amb plegaments beta. Els residus polimòrfics es troben a l’interior i al voltant d’aquesta butxaca. Aquesta porció del MHC s’uneix a pèptids per presentar-los als limfòcits T; els receptors TCR actuen amb el pèptid presentat i amb les hèlix alfa de les molècules del MHC.
MHC classe I  regió α3 s’uneix a CD8 Localització de residus polimòrfics: α1 i α2 MHC classe II  regió β2 s’uneix a CD4 Localització de residus polimòrfics: α1 i β1  Descobriment Les dues soques de ratolins representades son idèntiques excepte en els al·lels del MHC (representats com a i b). Aquestes cepes rebutgen empelts de pell entre elles (Han de ser tractes amb immunosupressors per fer front al rebuig del teixit trasplantat) i responen de forma diferent a la immunització amb un antigen proteic model.
Els gens del MHC tenen una importància molt gran en totes les respostes immunitàries a antígens proteics. Van comprovar que soques consanguínies de ratolins diferien en la seva capacitat per elaborar Ab front a polipèptids sintètics simples (LeuLeuLeuLeu) i que aquesta resposta s’heretava amb un patró mendelià dominant. Els gens rellevants es Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz van anomenar gens de resposta immunològica (Ir) i es va observar que tots estaven localitzats en el MHC. Aquests son exactament gens del MHC que codifiquen molècules que difereixen en la seva capacitat per unir-se i presentar pèptids. Les soques sensibles hereten els al·lels del MHC els productes dels quals s’uneixen als pèptids. Això es reconegut pels T cooperadors que ajuden als B a produir Ab. Les soques no sensibles expressen molècules MHC no capaces d’unir-se a pèptids derivats d’antigen, no generen T helpers ni Ab.
Els MHC prenen noms diferents: H-2 en ratolins i HLA en humans (human leukocyte antigen).
→ Exemple de les propietats polimòrfiques de l’MHC, redueix la capacitat de defensa contra una infecció externa: el dimoni de Tasmània és un rosegador carnívor relativament petit que està a una de les illes d’Austràlia que està gairebé extingit essent la seva variació gènica mínima. Ha aparegut un fenomen curiós en els últims anys que es correspon amb un tumor en la població. En caracteritzar-se per la seva agressivitat i territorialitat, quan es troben una presa, es mosseguen entre ells transmetent-se el tumor. En una població molt divergent com la nostra no passaria res perquè aquest tumor seria eliminat, però en una població tan tancada com és la d’aquests carnívors, la variació d’MHC és tan petita que el sistema immunitari de l’altre individu no les veu, no sap reconèixer les cèl·lules alienes com a externes i el tumor creix com a infecciós. S’ha perdut el polimorfisme del MHC, el MHC entre diferents individus de la mateixa població era molt semblant, a penes variava.
Hi ha plantes que es poden passar una leucèmia. Les plantes NO tenen MHC, poden distingir teixits aliens però no de manera tan especifica i per tant hi ha més facilitat d’estendre el tumor.
 Restricció dels T per MHC La restricció pel MHC propi dels limfòcits T es una conseqüència dels processos de selecció durant la maduració dels limfòcits T en el tim i assegura que els limfòcits T de cada individu puguin reconèixer els antígens estranys que mostren les CPA.
Els limfòcits T estan restringits per MHC. Què vol dir això? A nivell molecular, el TCR reconeix característiques estructurals de l’MHC, és a dir, que aquest TCR treballa amb aquesta molècula MHC i no amb una altra, perquè en el tim, quan aquest timòcit va néixer i va muntar aquest TCR, una condició per sobreviure era que pogués lligar en el tim algun dels MHC que tingués l’individu. És a dir, es generen els TCR a l’atzar i troben un lligand al tim, reben l’estímul (reconèixer algo propi), passen la prova i sobreviuen.
Sembla una contradicció perquè en el tim s’elimina l’autorreactivitat i ara estem dient que els T han de ser autorreactius. Per definició, els T han de ser autorreactius i això s’anomena selecció positiva. Si els T no reconeixen res al tim, no sobreviuen. Aquest procés assegura que els limfòcits T que arribin a la maduració son els vertaderament Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz útils perquè podran reconèixer els antígens que mostren les molècules del MHC de l’individu.
Què hi ha al tim? Tot és propi. En aquesta etapa immadura, en el tim són autorreactius (si són massa autorreactius són eliminats → selecció negativa); després, quan surten a sang pugen el llindar d’activació, és a dir, que en el tim s’activaven amb molt poc estímul, però quan són madurs, tot allò que els feia autorreactius, ara ja no els estimula per sobreviure, per tant, no és suficient i en necessiten un estímul més potent.
No nomes veuen antígens proteics, sinó també residus polimòrfics de molècules del MHC, que son els residus que distingeixen el MHC propi de l’aliè. Encara que estan restringits pel MHC propi, reconeixen molècules estranyes del MHC presents en empelts els rebutgen.
Què veu el TCR en el tim? MHC propi, és a dir, cada T ha de poder lligar un dels 12 MHC (tots estan restringits per MHC) Han après a funcionar en el tim amb un dels dos MHC de l’individu on es troben, per això si aquests T els passem a un altre individu, no funcionarien.
Els limfòcits T citotòxics específic de virus que es generen en ratolins de la soca A infectats nomes destrueixen cèl·lules diana singèniques infectades amb aquest virus. Els LTC no eliminen dianes NO infectades de la soca A, ni dianes infectades de la soca B (expressen al·lels diferents de MHC als de la soca A). Utilitzant soques de ratolins congènics que difereixen en els locus del MHC classe I nomes, s’ha demostrat que el reconeixement antigènic pels LTC CD8+ està restringit pel MHC de classe I propi.
Les respostes de de limfòcits helpers CD4+ front als antígens estan restringits pel MHC propi de classe II.
Els LTC reconeixen i lisen cèl·lules infectades pel virus únicament si les cèl·lules infectades expressen al·lels de les molècules del MHC que s’expressen en l’animal en que es van produir els LTC.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz A = gen A *02 (s’ha identificat per l’anticòs) *02:02 (s’ha identificat per seqüenciació) Ratolins:    Rebuig de l’empelt ràpid segregat amb un antigen de superfície cel·lular, l’Antigen-2 Ratolins idèntics purs congènits en l’H-2 no rebutgen empelts de pell d’un altre La genètica MHC es simplificada per soques pures Humans:    Només bessons monozigòtics son idèntics en el locus HLA La població humana es àmpliament no consanguínia La genètica del MHC en essers humans es extremadament complexa  Molècules MHC Existeixen dos tipus principals de productes gènics del MHC: els de classe I i els de classe II, que contacten amb antígens citosòlics (intracel·lulars) i extracel·lulars que han sigut endocitats; respectivament.
Aquestes molècules son transmembrana, heterodímers.
proteines Hi ha MHC clàssics i no clàssics.
Clàssics: els dos tipus atrapen i presenten antígens. Son pràcticament idèntics, sobre tot en la zona d’unió al pèptid.
MHC I: presenta antígens a limfòcits T que porten la proteïna CD8+. Està expressat en totes les cèl·lules dels nostre cos ja que totes poden ser infectades (excepte els eritròcits); i quan ensenyen un pèptid vírics dels citoplasma son eliminades per aquestes LTC.
MHC II: presenta pèptids a limfòcits T que porten la proteïna CD4+, limfòcits T helpers.
Es troben en les CPA (B cells, macròfags i DC). En el timus també troben cèl·lules epitelials i CPA per a la selecció + i -.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Les T cells verges son estimulades per les DC, la qual té els coestímuls necessaris (CD80 i CD86). Al final el M0 i les B cells presenten antígens als T prèviament estimulats per una DC. Les activitats T d’ara ajuden a altres cèl·lules com els macròfags o estimulen B cells, ja son efectores.
Les CPA millor definides pels limfòcits T helpers son les DC, els M0 i els limfòcits B que tenen diferents funcions en les respostes de limfòcits T. Les DC son CPA que inicien les respostes de limfòcits T, els macròfags presenten antígens a limfòcits T CD4+ diferenciats (efectors) en la fase efectora d ela immunitat cel·lular i els limfòcits B presenten antígens e limfòcits T helpers durant les respostes immunitàries humorals.
 Distribució diferencial de les molècules de MHC L’activació de la cèl·lula afecta al nivell d’expressió de MHC.
El patró d’expressió reflexa la funció de les MHC: classe I  respostes immunes antivirals; classe II  activació d’altres cèl·lules del SI.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Estructura de les MHC L’estructura de les MHC I i II és molt similar.
Les molècules de classe I consten de dos cadenes polipeptídiques unides de forma no covalent: una cadena alfa polimorfa codificada per MHC (o cadena pesada) i una subunitat de 12 kDa NO codificada pel MHC i no polimorfa anomenada β 2microglobulina, la qual NO es una proteïna transmembrana.
Cada cadena alfa esta orientada de manera que aproximadament ¾ parts del polipèptid estigui en medi extracel·lular, un breu segment hidrofòbic creua la membrana i els residus carboxílics terminals es localitzen al citoplasma.
Els segments N-terminal α1 i α2 de la cadena α (cadascun amb 90 residus aprox.) interactuen per formar una plataforma en forma de butxaca que es l’esquerda d’unió als pèptids. La plataforma es d’una làmina de 8 hebres antiparal·leles amb plegament beta (a la base) que suporten 2 hebres paral·leles d’hèlix α.
El tamany ha de ser suficientment gran per ancorar-se a pèptids de 8 a 11 AA amb una conformació estesa i flexible. Els extrems de les esquerdes d’unió a pèptids de classe I estan tancats, de forma que els pèptids grans no poden unir-se. Aixi, les proteines globulars natives han de ser processades per generar fragments suficientment petits per unir-se a les molècules de MHC i per ser reconegudes per T cells.
Els residus polimòrfics de MHC I es troben en els dominis α1 i α2, on contribueixen a produir variacions entre diferents al·lels de classe I en la unió a pèptids i en el reconeixement pels limfòcits T. El segment α3 es plega en un domini immunoglobulina, la seqüència de la qual esta conservada en totes les molècules. Té un bucle que actua com a punt d’unió per al correceptor CD8 i un domini citoplasmàtic que l’ancora a la membrana plasmàtica. La β2-microglobulina interactua de forma no covalent amb el domini α3, i al igual que aquest, forma un domini Ig.
L’expressió estable de les molècules de classe I sobre la superfície cel·lular requereix la presencia dels 3 components: cadena α, β2-microglobulina i el pèptid antigènic. Això es perquè la interacció de la cadena pesada i lleugera s’estabilitza amb la presencia de l’antigen peptídic a l’esquerda. Per tant nomes les molècules del MHC carregades amb el pèptid s’expressen en les superfícies cel·lulars.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Tots els individus heterozigots expressen 6 molècules de classe I diferents en cada cèl·lula, que contenen cadenes α derivades dels dos al·lels dels gens HLA-A, HLA-B, i HLA-C que s’han heretat dels progenitors.
Les molècules de classe II estan compostes per dues cadenes polipeptídiques associades de forma NO covalent, una cadena α (34kDa) i una cadena β (29kDa).
A diferencia, aquestes dues estan codificades per gens polimòrfics del MHC i les dues son transmembrana.
Els segments N-terminals α1 i β1 interactuen per formar la butxaca d’unió a pèptids, que es similar des del punt de vista estructural al de les molècules de MHC I. 4 hebres de sota de la butxaca estan formades i una de les hèlix estan formades per α1, i el mateix per β1.
Els residus polimòrfics estan situats en α1 i β1, en l’interior i al voltant de la butxaca, com en les MHC I, encara que la major part es troben en la cadena β.
Els extrems de la butxaca estan oberts, de manera que poden entrar pèptids de 30 residus o més. Els pèptids estan limitats per les peptidases presents en l’endosoma que tallen els extrems de les proteines i defineixen la llargària.
Els segments α2 i β2 estan plegats en dominis Ig i NO son polimòrfics entre varis al·lels d’un gen particular de classe II. Així, aquest dominis tenen homologia en la seqüència d’AA i en l’estructura amb els dominis constants Ig en la superfamília de gens Ig.
El punt d’unió per a CD4 és un bucle present en el segment β2 de les molècules de classe II.
En general les cadenes alfa d’un locus d’un locus del MHC de classe II s’aparellen més sovint amb cadenes beta del mateix locus i amb menys freqüència amb cadenes beta d’altres locus. S’hereten 6 al·lels del MHC de classe II, 3 de cada pare (DP, DQ i DR), però es poden formar parelles heteròlogues (DQβ d’un cromosoma i DQα d’un altre). Per tant, el numero total de molècules de classe II en individus heterozigots és d’uns 10 a 20.
La molècula totalment muntada es un heterodímer que consta d’una cadena alfa, una cadena beta i un pèptid antigènic unit i l’expressió estable de les molècules de classe II sobre la superfície cel·lular requereix la presencia dels 3 components.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Si mirem des de dalt l’estructura de classe I, veurem que el pèptid està “assegut”, “enterrat” a la pinça, però no pot sobresortir pels cantons, és a dir, els pèptids han de tenir un tamany limitat perquè la pinça té un tamany limitat. Els pèptids que “s’asseuen” a la classe I tenen un tamany entre 8 i 10 aminoàcids.
En canvi a la classe II, els extrems de la pinça estan més oberts pels cantons i el pèptid pot tenir una llargada qualsevol, però no infinita, ja que allà on es formen aquestes estructures, hi ha proteases que tallaran el pèptid i limitaran aquesta longitud (en principi classe II podria agafar proteïnes molt llargues que després es tallaran). Així doncs, la longitud del pèptids que es queden atrapats a la classe II poden anar d’un mínim de 8 aminoàcids fins a 20.
 Variabilitat en els MHC La variabilitat en les molècules MHC es molt alta ja que son les proteines més polimorfes que existeixen. Tenim 3 gens per MHC I i altres 3 per MHC II, però 100mil diferents distribuïts per tota la població; és a dir, hi ha entre 2000 i 3000 al·lels repartits. Així els pèptids que podem presentar no seran els mateixos que una altra persona pugui presentar.
La variabilitat es concentra en les regions que contacten amb el pèptid.
La resta de la molècula és constant.
Groc  zones més variables Vermell  pèptid Com es manté el pèptid unit dins de la pinça? Hi ha unes butxaques “pockets” on el pèptid introdueix cadenes laterals d’alguns aminoàcids. Aquesta unió és específica.
De manera NO específica: En el cas de MHC classe I  l’extrem C-terminal i N-terminal contribueix a mantenir el pèptid unir perquè es formen ponts d’H i ajuda a lligar el pèptid, estabilitzant la unió.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz En el cas de MHC classe II  els extrems poden sobresortir ja que els extrems de les butxaques estan oberts. No hi haurà interacció entre els extrems de la “pinça”, de manera que les interaccions generals es donen mitjançant l’establiment de ponts d’H amb la cadena peptídica en diferents punts al llarg d’aquesta que contribueixen a estabilitzar els pèptids (amb la pinça, alfa i beta al voltant de la butxca).
En humans hi ha tres tipus de MHC classe I (HLA-A, HLA-B i HLA-C) i altres tres de classe 2 (DR, DP y DQ). Al ser tres gens per mare i tres per pare, en total tenim 6 per MHC.
Com en la classe II tenim cadena alfa i cadena beta, a vegades es poden barrejar entre ells i podem tenir més combinacions que 6. S’estima que cada individu té entre 1 i 10 milions de TCR diferents, cadascun dels quals pot reconèixer un antigen peptídic diferent. Com pot ser que tants T treballin només amb 6 proteïnes? Cada MHC pot arribar a lligar fins un milió de pèptids diferents i la interacció es molt estable.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Com poden 6 proteines interaccionar amb milió de pèptids diferents amb afinitat per un parell de dies (molt estable)? La MHC es forma en el RE. Inicialment, la proteïna es manté amb una estructura oberta i relaxada, el lloc de interacció amb el pèptid és flexible en un estadi de maduració primerenc i intracel·lular. Quan arriba un pèptid que entra perfectament en la butxaca (té afinitat), hi ha una competència amb la xaperona (que permetia el plegament correcte) que es separa perquè MHC canvia de conformació i deixa d’estar relaxat. Es plega al voltant d’un determinat pèptid formant una estructura “compacta” que generarà una interacció molt estable. Al principi la conformació es relaxada para que es puguin introduir 1 o 2 cadenes laterals en les butxaques que una vegada dins es canvia la conformació del complexe i és molt estable. Inclús usant SDS (detergent iònic) a 70º que desnaturalitza a la proteïna aquesta segueix sent estable. Hi ha una unió molt forta i es mantindrà durant dies en la membrana.
Aquest pèptid de plegament permet que un sol MHC Possible unió de diversos pèptids (>1milió) Unió dels pèptids amb gran afinitat Formació de complexos estables en la superfície cel Exportació exclusiva cap a la superfície de molècules que han capturat un pèptid.
Quan es seqüencien els pèptids (podem extreure el pèptid del complexe MHC-pèptid mitjançant àcids  els pèptids poden ser eluïts de la unió forma amb les molècules MHC) s’observa que aquests tenen AA que es conserven en algunes posicions, és a dir, tenen un motiu que es repeteix, per exemple, una tirosina sempre en segona posició i en la vuitena un aminoàcid hidrofòbic. És a dir, els pèptid eluïts a partir de les molècules tenen diferents seqüències però contenen motius, contenen certes característiques comunes entre ells. Quest MHC només s’unirà a pèptids que compleixen aquestes dues condicions, les quals s’anomenen motius/motifs, mentre que la resta del pèptid pot variar.
Motif: una seqüència comuna en un pèptid antigènic que s’uneix a una molècula de MHC.
Aquests son el residus de AA d’ancoratge, és a dir, els AA que han de mantenir-se constants per a que el pèptid encaixi en un MHC determinat (no han de ser idèntics però han d’estar relacionats).
S’encoratgen a les butxaques o pockets. Diferents tipus de molècules de MHC s’uneixen a pèptids amb diferents motifs d’AA.
Aromàtics  y (tirosina), f (fenilalanina) Hidrofòbics  v (valina), l (leucina), i (isoleucina) Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz En els MHC I és fàcil trobar seqüències consens perquè els pèptids son de llargària determinada (8-11 AA). Pels MHC de classe II ja resulta més difícil trobar els aminoàcids d’ancoratge ja que poden tenir longituds diferents (sobresurten i no se sap quin es el primer en contacte -sitting in place-) y alinear-se de maneres molt diverses (en els de classe I sabem com son les posicions). En aquesta classe II es caracteritzen perquè els AA d’ancoratge no es localitzen en els dominis N i C- terminal i els pockets són més permissius.
En aquest MHC II hi ha un motif amb càrrega negativa i un altre amb AA hidrofòbics. No tots els pèptids utilitzen residus d’ancoratge per unir-se a les molècules MHC, especialment els de la classe II.
Les molècules de MHC es poden unir a pèptids de diferents longituds Cada pèptid conté nomes un o dos residus d’ancoratge i això permet una major variabilitat a la resta de residus del pèptid, que son els reconeguts pels TCR específics.
Una porció del pèptid fixat queda exposada en l’extrem superior obert de la hendidura de la molècula del MHC i les cadenes laterals d’AA d’aquesta porció del pèptid son reconegudes pels receptors antigènics dels limfòcits T específics. El TCR veu un o els dos AA que formen part del motif (la part d’a dalt). El mateix receptor del limfòcit T interactua també amb els residus polimòrfics de les hèlix alfa de la mateixa molècula del MHC.
Únicament els animals que expressin al·lels del MHC que poden unir-se a un pèptid en particular i presentar-lo als T poden respondre a dit pèptid.
La unió de pèptids a les molècules del CPH és una interacció no covalent mitjançada per residus tant en els pèptids com en les esquerdes de les molècules del MHC. Els pèptids fragmentats es fixen en les esquerdes de les molècules del MHC amb una conformació estesa. Un cop units, els pèptids i les seves molècules d’aigua associades omplen les esquerdes creant amplis contactes amb els residus d’A que formen les hebres beta del terra i les hèlix alfa dels costats de l’esquerda. En la majoria de les molècules de MHC, les hebres beta del terra contenen pockets/butxaques (classe I  profunds ben conservats). Els residus d’AA d’un pèptid poden contenir cadenes laterals que encaixin en aquests i s’uneixin als AA complementaris en la molècula de MHC, mitjançant interaccions hidrofòbiques.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Alguns pèptids poden ser més llargs mentre compleixin el motif, poden formar un loop en mig, MHC té tolerància a la formació d’aquestes corbes. El nombre d’AA entre els ancoratges poden variar igual que la seqüencia.
Els residus d’ancoratge complementaris i les butxaques proporcionen l’amplia especificat d’un determinat tipus de molècula d’MHC pels pèptids.
 Estimulació de l’expressió de MHC II L’expressió de les molècules del MHC augmenta per les citocines produïdes durant les respostes immunitàries innates i adaptatives.
En la majoria dels tipus cel·lulars, els interferons IFN-α, IFN-β i IFN-γ augmenten el nivell d’expressió de les molècules de classe I; el factor de necrosis tumoral (TNF) i la limfotoxina (LT) poden tenir el mateix efecte. Els interferons es produeixen durant la resposta innata aguda a molts virus, mentre que TNF i LT en respostes antimicrobianes.
L’expressió de les molècules de classe II també esta regulada per diferents citocines en distintes cèl·lules. IFN-γ és la principal citocina que intervé per estimular l’expressió de les molècules de classe II en les CPA com DC, B cells i macròfags; i per tant potencia l’activació de limfòcits T CD4+. Té un efecte similar en l’expressió de MHC classe I i l’activació dels limfòcits T CD8+.
Aquestes molècules CPA expressen concentracions baixes de molècules de classe II fins que no són estimulades per fer-lo pel IFN-γ. Aquest pot ser produït pels NK durant les reaccions innates; és un mecanisme pel qual la immunitat innata estimula l’adaptativa.
També es sintetitzat pels T activats per antígens durant les adaptatives i la seva capacitat Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz per augmentar l’expressió de classe II en les CPA és un mecanisme d’amplificació de la immunitat adaptativa.
En les cèl·lules dendrítiques l’expressió de molècules de classe II augmenten segons maduren aquestes cèl·lules, casi sempre sota la influencia de citocines com TNF.
Els limfòcits B expressen cte molècules de classe II i poden incrementar dita expressió en resposta a la IL-4.
Els macròfags augmenten l’expressió MHC II quan queden exposats a elevades concentracions de IFN-γ.
Algunes cèl·lules com les neurones mai expressen molècules de classe II.
La taxa de transcripció és el principal determinant del grau de síntesis de molècules del MHC i de l’expressió en la superfície cel·lular. La unió de factors de transcripció activats per citocines a seqüències d’ADN reguladores que es troben en regions promotores dels gens del MHC. Així les citocines potencien l’expressió del MHC estimulant la taxa de transcripció dels gens de classe I i II.
Varis FT poden assemblar-se i unir-se a una proteïna anomenada activador de la transcripció de classe II (CIITA), transactivador, i el complexe complet s’uneix als promotors. CIITA es un regulador de l’expressió dels gens de classe II. El CIITA es sintetitza en resposta a IFN-γ. Els tres gens de MHC II (r, p i q) tenen promotors similars i per això son activats al mateix cop més o menys. Els 3 gens de MHC I i MHCII activats pels mateixos estímuls.
IL-10 antiinflamatoria té l’efecte contrari, disminueix l’expressió de MHC II.
 Bases moleculars del MHC Errors en la herència dels haplotips genera polimorfisme en el MHC per conversió gènica i recombinació.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Poligenisme (polygenism): diversos gens MHC classe I i classe II que codifiquen per diferents molècules d’MHC amb un rang d’especificitat d’unió a pèptid Polimorfisme (polymorphism): variació >1% en un únic locus en una població (els gens MHC són els més polimòrfics coneguts) Com es genera el polimorfisme (diversitat a nivell d’MHC)? La variabilitat s’indueix durant la meiosis mitjançant els fenòmens de recombinació de cromosomes, si hi ha entrecreuament; però no només l’entrecreuament clàssic entre cromàtides germanes, sinó també aparellament una mica corregut (és a dir, com hi ha tants gens semblants a la zona de l’MHC, hi ha aleshores una densitat gènica elevada i molts gens són homòlegs, s’assemblen molt, de manera que l’aparellament de les cromàtides està una mica corregut i quan això passa, hi ha fenòmens de reparació que copien una part sencera d’un gen en un altre. Aquest fenomen s’anomena conversió gènica i introdueix una mutació i produeix tot un canvi general en un altre gen (es tracta d’un mecanisme que introdueix un canvi important en els gens de l’MHC). És a dir, quan les dues cromàtides s’alineen i tenen gens similars encara que no idèntics es poden alinear de forma errònia i quan això passa hi ha petites diferències, l’ADN es copiat en un altre haplotip  es copia un tros sencer d’una cadena.
En tots dos mecanismes, el tipus d’MHC es manté igual però es genera una nova variant al·lèlica.
 Diversitat de les molècules MHC en l’individu Tenim 3 gens MHC de la mare i 3 gens MHC del pare. En total expressem 6 proteines diferents de MHC classe I i 6 de MHC classe II.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Tenim doncs tres gens de classe I i tres gens de classe II (el tipus i varietat no varia al llarg de la vida d’un individu), per tant, varis gens (polygenism) amb molt polimorfisme, que és el que dóna moltes possibilitats de sobreviure a noves infeccions a nivell de població (a nivell d’individu, sucumbeixen quan apareixen nous agents infecciosos). La diversitat en les molècules MHC existeix a nivell de població i es contrasta amb la diversitat de receptors d’antígens T i B que existeixen dins de l’individu.
Cal dir que en els tres gens de classe II (DP, DR, DQ), com que estan compostos d’una cadena α i una β, no sempre van juntes, és a dir, aquesta α es pot aparellar amb una β d’un altre progenitor. Tenim 3 alfa-beta de la mare i 3 alfa-beta del pare. D’aquest mode, encara que a nivell genètic tenim un DP del pare i un DP de la mare, a nivell de proteïna, tindrem un DP del pare, un DP de la mare i potser dos DP resultants de les combinacions realitzades ja que s’expressen de forma co-dominant (cada persona expressa tots els al·lels del MHC heretats) tots dos gens dels dos progenitors (al menys fins 4 diferents).
Si hi ha un polimorfisme en una passarà a l’altre, les dues inicials evolucionen juntes.
També passa amb DQ però per a DR la diversitat en alfa quasi no existeix i per tant tindrem menys.
El conjunt de gens (al·lels) que hi ha en un cromosoma s’anomena haplotip. Quan es vol fer un transplantament d’un òrgan, es determina l’haplotip del donant i del rebedor, vol dir que es determinen els al·lels que tenen els dos, buscant el màxim d’homologia.
Tots els gens tenen uns promotors, uns reguladors de l’expressió gènica (tots s’expressen de forma més o menys coordinada→ hi ha una expressió de forma constitutiva i una expressió que pot augmentar amb estímuls) que responen a estímuls semblants com l’interferó de tipus I (IFN α o β) que estimula l’expressió d’ A, B o C, perquè indueix factors de transcripció que es troben a les caixes que s’uneixen al promotor A, B i C. (L’IFN γ de tipus 2 estimula els promotors dels gens αβ de B i αβ de DR).
 Herència haplotips MHC Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La distribució al·lèlica a la població humana és molt gran, per exemple, tenim un pare que expressa els al·lels DP-1, DP-2 i una mare que expressa DP-8 i DP-9; quan tenen fills podran tenir qualsevol combinació (DP-1,9; DP-1,8; DP-2,9; DP-2,8) És per aquest motiu que els fills no poden rebre òrgans dels pares o viceversa, ja que en qualsevol transplantament d’un dels pares cap a un dels fills hi haurà MHC que no està representat en el fill, per tant hi haurà rebuig (reconeixerà els pèptids com si fossin nous, infecciosos).
Estan implicats tant MHC com els limfòcits T: Les T estan restringides per MHC (T cells are MHC restricted) és a dir, cada limfòcit T ha estat seleccionat al tim perquè tenia capacitat per a unir-se, com a mínim, a un dels 12 MHC que expressa un individu. Segons això tots els T són autorreactius per definició. Si s’uneixen molt fortament són eliminats i si no s’uneixen, també, per tant hi ha un ventall d’afinitats als que els T s’hauran d’adaptar per “sobreviure” (selecció positiva/negativa) Aquests T que s’uneixen a MHC surten a perifèria i esperen la situació en què es doni una infecció on aparegui un pèptid que, combinat amb qualsevol d’aquests MHC augmenti molt l’afinitat per un d’aquests T. Així doncs, el T tindrà molta afinitat per la combinació pèptid exogen-MHC, però en el tim aquesta elevada afinitat es traduirà en la seva eliminació perquè són potencialment reactius (cas en què s’uneixen molt, per tant es necessita i tolera una baixa afinitat) El rebuig és també perquè els T estan seleccionats i reconeixen l’MHC propi i no l’exogen.
Com existeix una co-evolució de T i MHC, tots els TCR tenen una certa tendència gènica a unir-se a MHC, per tant existeix un 1% dels 10 milions de T que pot tenir un individu que reconeixerà MHC (el 99% no reconeixerà aquests MHC) És molt o poc? La freqüència de T específiques per a un pèptid presentat per un MHC qualsevol, posem per cas de 9 aminoàcids (antigen peptídic de 9 aminoàcids) és de 1 cada 10 000 T i 1 de cada 100 000 s’activarà i començarà a créixer; un 0.01% i en canvi, per reconèixer un MHC d’altre individu, un 1%→ és 100 o 1000 vegades més que un reconeixement antigènic a l’atzar.
Aleshores el rebuig de transplantaments té una raó cel·lular important perquè hi ha un estímul poderós, un 1% (1 de cada 100) T que s’estimulen porten a inflamació.
Segons això, els teixits que vagin d’un pare a un fill, els T del fill veuran l’MHC estrany del pare i no funcionaran.
 Locus MHC humano En altres paraules, aquest locus genètic conté gran part de la informació necessària per a la maquinaria de presentació d’antígens. Els gens de classe I, HLA-A, HLA-B i HLA-C, es troben en una posició més telomèrica del locus HLA, mentre que els de classe II (DP, DQ i DR) són els més centromérics en el locus HLA.
El locus MHC és dens hi s’ha repartit en una regió de classe I (gens de classe I com HLA, HLB i HLC), una regió de classe II (gens de classe II com DR, DT i DQ) i la regió d’enmig per analogia se li diu regió de classe III (no hi ha funció MHC però si immunològica) Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz A les regions de classe I i classe II hi ha gens implicats en la presentació d’antigen (codifiquen per proteïnes que participen en el procés de presentació). El pèptid s’ha de tallar, processar, transportar i hi ha proteïnes que fan aquesta funció.
També hi ha gens de classe I i II en zones que no tenen la funció clàssica de presentar els pèptids a MHC i s’anomenen doncs MHC no clàssics → gens que codifiquen per proteïnes, que tenen la mateixa estructura i plegament de pinça que els de classe I i II, que presenten pèptids però que, a diferència dels A, B, C i els DP, DR i DQ, no són tan polimòrfics (poca variació al·lèlica, quasi sempre els mateixos pèptids) i tenen funcions una mica més especials (presenten pèptids a les cèl·lules NK). Son HLA-G, HLA-E i HLA-F.
Els MHC clàssics (A, B, C i DP, DR, DQ) són els evolutivament més recents (se’ls hi diu clàssics perquè varen ser els primers que es varen definir). També tenim proteïnes amb l’estructura MHC amb el plegament de pinça però que no estan en aquest cromosoma, i s’anomenen MHC-like proteins.
Així doncs, tenim els clàssics i no clàssics a dins del lloc MHC i a altres cromosomes també hi ha gens que tenen el mateix plegament de pinça que MHC però que tenen algunes funcions immunològiques i d’altres que no tenen res a veure amb la resposta immunitària (MHC-like) com és CD1. Encara que siguin homòlegs no són MHC. CD1 presenta lípids en comptes de pèptids a les cèl·lules T.
Saben que les diferencies en els al·lels del HLA entre persones son determinants importants en el rebuig de teixits d’un individu a un altre. El locus HLA es equivalent al locus H-2 del ratolí des d’un punt de vista funcional, definit a partir d’experiments amb trasplantaments.
Altres gens en el MHC Els gens no clàssics de classe I (per proximitat a l’abecedari ens havíem quedat en la D, doncs els següents s’anomenaran E, F i G). Aquests no són polimòrfics i tenen funcions especialitzades: HLA-E té una funció molt curiosa que és la de presentar sobretot, però no únicament, els pèptids senyal leader dels altres MHC clàssics, o sigui totes les proteïnes que han d’anar a la membrana o han d’estar secretades, tenen un pèptid senyal que es talla i indica que la proteïna s’ha de sintetitzar en el reticle endoplasmàtic per ser secretada o quedar-se en el RE. Aquestes proteïnes són proteïnes transmembrana de manera que Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz totes tenen pèptid senyal i curiosament, aquest pèptid es queda adherit a la pinça d’HLA-E.
Així doncs, E presenta un resum de l’expressió de A, B i C. E ensenya a NK i monòcits i altra cèl·lula mieloide la presència d’MHC I clàssics → E informa si hi ha o no interferències en la síntesi dels clàssics.
Imaginem un virus que bloqueja l’expressió de classe I clàssics. Aleshores, E deixa de presentar els pèptids leader (E s’apaga) i les NK ataquen. Les NK estan controlant la presència d’E (més fàcil controlar un lligand E, que no A, B i C; E té el pèptid senyal de A, B i C) una forma de resumir la informació per la NK→ veure només un lligand . S’uneix als receptors CD94/NKG2A. A més presenta pèptids del Mycobacterium a les T CD8+.
HLA-G interactua amb receptors d’NK (ILT2) s’expressa sobretot a la placenta i és important per la tolerància materno-filial, per a que la mare no rebutgi el fetus. A la part de la placenta que té contacte sanguini amb la mare, no expressa MHC classics, perquè si hi hagués, els limfòcits T de la mare podrien activar-se contra aquell teixit. Aleshores no hi ha expressió en l’epiteli anomenat trofoblast, que està en contacte amb l’epiteli de la mare, però si que hi ha HLA-G, que és invariant, de manera que les NK de la mare no ataquen el fetus ni la placenta, i, a més a més contribueixen al desenvolupament del fetus. També inhibeix l’atac de NK als tumors.
La funció dels HLA-F és desconeguda (resideix al RE).
Dins del locus de classe II estan localitzats els gens que codifiquen varies proteines que desenvolupen funcions essencials en el processament de l’antigen. Una d’aquestes proteines anomenada TAP (-1 i -2) transportador associat al processament antigènic, transporta pèptids des del citosol a l’interior del RE, on els pèptids es poden associar a molècules de classe I de nova síntesis. Altres gens codifiquen subunitats d’un complexe de proteases citosòlic anomenat proteasoma, que degrada proteines citosòliques en pèptid que posteriorment son presentats per MHC classe I (són LMP-2 i -7). Un altre par de gens anomenats HLA-DMA i HLA-DMB codifiquen una molecula no polimòrfica que s’anomena HLA-DM. També HLA-DOα and DOβ. Molts pseudogens.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els gens MHC de classe III es troben en la regió de classe III, són citosines com els TNF, limfotoxina α i limfotoxia β, proteïnes del complement (C4A, C4B, C2 i FACTOR B) codificades en aquesta regió i altres proteïnes que no tenen funció immunològica (proteines del shock tèrmic).
Existeixen altres proteines associades a β2-microglobulina diferents de les MHC classe I amb funcions importants en el sistema immunitari. Entre elles figuren el receptor Fc neonatal (FcRn) que lliga IgG i molècules CD1. (Els T reconeixen la part polar dels lípids, la que queda accessible i la part més hidrofòbica està a dins de la pinça). Aquestes proteines son homologues a la cadena alfa de la classe I del MHC, però es codifiquen fora d’aquest, en diferents cromosomes.
Els plecs del MHC s’uneixen amb:     peptides (MHC) lipids (CD1) IgG (FcRn) stress proteins (MIC A) Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz TEMA 7. Presentació d’antígens Las cèl·lules que mostren pèptids associats al MHC s’anomenen cèl·lules presentadores d’antígens o CPA. Algunes els presenten a cèl·lules T verges durant la fase de reconeixement de les respostes immunitàries per iniciar-les, mentre que d’altres els presenten a cèl·lules T diferenciats durant la fase efectora per desencadenar mecanismes que eliminen els antígens.
En la immunitat cel·lular els limfòcits T CD4+ activen els macròfags perquè destrueixin microbis fagocitats, mentre que les limfòcits T CD8+ maten cèl·lules infectades amb microbis intracel·lulars. En la immunitat humorals els limfòcits T CD4+ interaccionen amb els limfòcits B i estimulen la seva proliferació i diferenciació.
Les cèl·lules presentadores d’antígens son necessàries en l’activació dels limfòcits T. La majoria dels limfòcits T nomes reconeixen pèptids, a diferencia dels B que poden reconèixer àcids nucleics, pèptids, proteines, polisacàrids, lípids, petites molècules. Els T son específics per a seqüències d’AA dels pèptids. A més reconeixen i responen a antígens peptídics estranys només quan els antígens estan units a les CPA (mentre que els B i els Ab secretats s’uneixen a antígens solubles i els exposats en les superfícies cel·lulars). Els limfòcits T només poden reconèixer pèptids units i mostrats per molècules MHC.
Són CPA aquelles cèl·lules que expressen MHC II, atrapen l’antigen mitjançant fagocitosis, endocitosis o macropinocitosis, els processen i presenten a limfòcits T amb un TcR específic, els qual seran seleccionat. Les DC són CPA que es troben per tot el cos de manera escassa i que es mobilitzen quan hi ha una infecció, arribant als ganglis limfàtics presentant l’antígen a les T naive. Es proliferarà un clon de les T cells (el que tingui el TcR específic pel pèptid).
Les cèl·lules dendrítiques immadures capten els antígens proteics i els transporten als ganglis limfàtics.
Aquestes DC immadures expressen receptors de membrana que s’uneixen als microbis, com els CLR o TLR. Les cèl·lules utilitzen aquest receptors per capturar antígens microbians, endocitar-los i començar a processar les proteines en pèptids que es poden unir a les MHC II. Els microbis també estimulen les reaccions innates, Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz durant les quals es sintetitzen citocines inflamatòries. Perden la seva adhesió i comencen a expressar CRR7 que es la quimiocina que es produeix en la zona T dels ganglis. Durant aquesta migració maduren des de cèl·lules que poden captar antígens cap a cèl·lules que els poden presentar.
Al principi les DC expressen una mica de MHC II en la superfície i la presentació es baixa, no hi ha molta  la majoria de les MHC II estan dins la cèl·lula esperant a una infecció.
Quan a través dels PRR reconeixen microbis i són activades per inflamació, la cèl·lula dendrítica madura: les MHC II comencen a moure’s a partir dels endosomes tardans i arriben fins a les membranes (no via de degradació) on comença a expressar milions d’MHC II en la superfície per presentar els antígens captats a les cèl·lules T i les quals duren varis dies. Aquestes DC presenten coestímuls  B7 = CD80/CD86, informació molecular que indica que l’antigen és infecciós, només quan hi ha inflamació.Si no hi ha inflamació i la DC només veu pèptids propis, ver evitar la autorreactivitat no expressen molècules implicades en l’activació de les T cell com CD80 i CD86.
La maduració de DC està acompanyat per una reorganització dramàtica de forma i funció.
Imatges d’immunofluorescència de DC immadures derivades de la medul·la òssia de ratolí (esquerra) i DC madures (dreta) que expressen MHC-II estan marcades amb verd, i la proteïna de la membrana lisosomal resident (Lamp) es marcada amb vermell. La maduració in vitro va ser provocada per LPS. En condicions d'estat estacionari, les DC fenotípicament immadures es poden trobar en els teixits perifèrics i en els òrgans limfoides secundaris.
Són altament endocítiques i acumulen la major part de les seves molècules de MHC-II dins de la cèl·lula en compartiments lisosomals (Lamp+).
Després de la maduració, les CD es tornen menys endocítiques, i MHC-II es transporta a la membrana plasmàtica (lisosomes completament en vermell), on s'acumula juntament amb alts nivells de molècules coestimuladores. DC madures solen limitar-se als òrgans limfoides secundaris.
Al final les CPA més importants son els macròfags i els cèl·lules B, que són estimulades però un T helper prèviament estimulat. Aquesta estimulació provoca un augment de l’efectivitat de la funció de les cèl·lules (producció Ab + citotoxicitat).
Quants pèptids fan falta per activar un limfòcit T? Habitualment seran desenes, centenars de pèptids, tot i que hi ha evidències experimentals que demostren que un sol pèptid pot activar un limfòcit T ja que tenen un TCR amb una sensibilitat extrema.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Processament dels pèptids presentats per MHC I i MHC II Les vies de processament antigènic converteixen els antígens proteics derivats de l’espai extracel·lular o el citosol en pèptids i carreguen aquests pèptids en les molècules del MHC per presentar-los als limfòcits T. Ambdues vies del MHC de classe I i II de presentació antigènica han evolucionat com adaptacions a funcions cel·lulars bàsiques.
Aquestes vies de processament estan dissenyades per generar pèptids que tenen les característiques estructurals necessàries per associar-se a molècules del MHC, així com per col·locar aquests pèptids en la mateixa localització cel·lular que les molècules adequades del MHC. La unió del pèptid a les molècules del MHC passa abans de l’expressió en la superfície cel·lular, i és un component integral de la biosíntesi i assemblatge estable de les molècules del MHC.
 En la via del MHC de classe II els antígens proteics extracel·lulars s’endociten en vesícules en les que es processen i on els pèptids s’uneixen a MHC de classe II. El complexe es transportat a la membrana. els pèptids son presentats als limfòcits T CD4+, la qual secretarà citocines per la estimulació de cèl·lules com macròfags o DC perquè realitzin la seva funció microbicida o generació d’Ab.
 En la via del MHC de classe I els antígens de les proteïnes citosòliques (intracel·lulars) són processats mitjançant proteasomes (sistema proteolític per reciclar proteines) i els pèptids es transporten cap al RE, on s’uneixen a molècules del MHC de classe I i el complexe es transporta a la membrana per vesícules.
Utilitzen TAP, transportador associat al processament antigènic, porta el pèptids cap al RE. Es donen per infeccions i els pèptids son presentats als limfòcits T CD8+.
o Processament d’antígens endocitats per la presentació associada al MHC classe II La generació de pèptids associats al MHC de classe II a partir d’antígens endocitats suposa la degradació proteolítica de proteines internalitzades en vesícules endocítiques i la unió dels pèptids a les molècules del MHC classe II en aquestes vesícules.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz 1. CAPTACIÓ DE PROTEINES EXTRACEL·LULARS EN ELS COMPARTIMENTS VESICULARS DE LES CPA La unió de l’antigen nadiu a una CPA i la internalització de l’antigen. Les DC i els macròfags expressen diferents receptors de superfície que reconeixen estructures compartides per molts microbis. Els macròfags també expressen receptors per a la porció Fc dels Ab i per a la proteïna C3b del complement que s’uneixen a antígens per potenciar la internalització. Altre receptor específic de les CPA és la immunoglobulina de superfície dels limfòcits B, la qual, degut a la seva alta afinitat pels antígens, pot mitjançar amb eficàcia la internalització de proteines presents en el LEC.
Després de la internalització, els antígens es vesiculen en endosomes les quals tenen pH àcid i contenen enzims proteolítics. Es comunica amb els lisosomes que també contenen enzims. Els microbis s’internalitzen en vesícules anomenades fagosomes que al fusionarse amb lisosomes formen els fagolisosomes.
2. PROCESSAMENT DE LES PROTEÏNES INTERNALITZADES EN LES VESÍCULES ENDOSÒMIQUES I LISOSÒMIQUES Es proteines internalitzades es degraden enzimàticament en els endosomes i lisosomes per donar lloc a pèptids, molts dels quals tenen propietats estructurals que els permet unir-se a llocs de fixació a pèptids de les molècules dl MHC II. La degradació és un procés actiu mitjançat per proteases que funcionen a un valor de pH òptim.
Les proteases més abundants son les catepsines. De manera ocasional també entren en la via de classe II proteines citoplasmàtiques i de membrana que es deu a la via cel·lular normal de recanvi del contingut citoplasmàtic, el que es denomina autofàgia. En aquesta via les proteines citoplasmàtiques queden atrapades dins de vesícules que derivades del RE  autofagosomes. Aquestes es fusionen amb els lisosomes on es degraden. Els pèptids generats per aquesta via es poden alliberar en el mateix compartiment vesicular portador de MHC II en el què s’alliberen els pèptids derivats d’antígens extracel·lulars.
Un macròfag té una capacitat destructora molt gran, de manera que el material que arriba a l’endosoma pot estar molt destruït i lo que arribi al lisosoma poden ser aminoàcids, lo que indica que el macròfag no podrà presentar molts pèptids per aquesta gran trituració.
3. BIOSÍNTESI I TRANSPORT DE LES MOLÈCULES DEL MHC DE CLASSE II ALS ENDOSOMES Les molècules del MHC es sintetitzen en el RE i es transporten als endosomes amb una proteïna associada anomenada cadena invariable (Ii), que ocupa els llocs d’unió peptídica de les molècules de classe II acabades de sintetitzar.
Les cadenes alfa i beta del MHC II es sintetitzen de manera coordinada i s’associen entre si en el RE. Els dímer son estructuralment inestables i el seu assemblatge es facilitat pe “nodrizas” pròpies del RE, Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz com la calnexina. La Ii no polimorfa també s’associa introduint una part seva en la butxaca. Aquesta es un trímer i s’uneix a un heterodímer αβ de classe II, interferint en la càrrega dels pèptids inespecífics del RE. També afavoreix el plegament i assemblatge de les molècules de classe II (ajuda a què α i β interactuïn perquè sense pèptid en mig no ho fan gaire) i dirigeix aquestes molècules cap a les vesícules endosòmiques especialitzades en les que les proteines internalitzades han esdevingut pèptids. Aquesta és sempre la mateixa, un complexe de 9 proteines.
En els limfòcits i macròfags els conjunt d’endosomes rics en classe II s’anomena compartiment del MHC de classe II o CCII (MIIC). Aquest conté tots els components necessaris per l’associació peptídica de classe II, inclosos els enzims que degraden els antígens proteics, les molècules de classe II, la Ii i una molècula anomenada HLA-DM (antigen leucocític humà DM. Son endosomes especials enriquits per HLA-DM i no arriben a ser lisosomes perquè sinó MHC II seria destruït.
4. ASSOCIACIÓ DELS PÈPTIDS PROCESSATS A LES MOÈCULES MHC II EN LES VESÍCULES Com que la Ii bloqueja l’accés al lloc d’unió peptídica d’una molècula del MHC de classe II, s’ha d’eliminar perquè es puguin formar complexes de pèptids i molècules de classe II. Els mateixos enzims proteolítics com la catepsina degraden la cadena invariable deixant únicament un residu de 24 AA ja que no poden tallar dins de la butxaca, que s’anomena pèptid de la cadena invariable associada a la classe II: PCIC o CLIP. CLIP s’asseu en els llocs d’unió peptídica de la mateixa manera que altres pèptids en el MHC i ajuda a tenir a la molècula relaxada. Per tant, s’ha d’eliminar perquè el lloc quedi accessible. Això s’aconsegueix amb l’acció de la HLA-DM que és codificada en el MHC.
Aquesta és no polimorfa, no s’associa a la Ii i no s’expressa en la superfície cel·lular. HLADM actua com un intercanviador peptídic, facilitant l’eliminació de CLIP i l’addició d’altres pèptids a les molècules de MHC II en les CCII. Un cop eliminat, els pèptids generats per proteòlisis poden unir-se.
Les cèl·lules B, DC i macròfags tenen HLA-DM per treure a CLIP.
El procés d’intercanvi de pèptids es veu facilitat pel pH i la HLA-DM que actua com a una xaperona que s’uneix a MHC II i facilita que les proteines estiguin relaxades i que els pèptids entrin i surtin fins que hi ha un que té més afinitat, llavors MHC fa un canvi conformacional i deixarà d’unir-se a HLA-DM podent ser transportat a la membrana.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz 5. EXPRESSIÓ DELS COMPLEXES PÈPTID-CLASSEII EN LA SUPERFÍCIE DE LES CPA Les molècules del MHC classe II s’estabilitzen pels pèptids units i els complexes estables pèptid-classe II es reparteixen en la superfície de les CPA, on es presenten para el seu reconeixement pels limfòcits T CD4+.nomes els complexes carregats adequadament sobreviuran el temps suficient perquè siguin presentats en la superfície i siguin reconeguts pel T CD4+ específic.
Quantitats molt petites de complexes pèptid-MHC son capaces d’activar limfòcits T específics. Nomes una petita part dels complexes pèptid-MHCII de la superfície contindrà el mateix pèptid. A més, la majoria dels pèptids units deriven de proteines pròpies normals perquè no n’hi ha cap mecanisme que les distingeixi en el procés de generació dels complexes pèptid-MHC. Però els limfòcits T són extremadament sensibles i necessiten reconèixer de manera específica per ser activats.
S’ha estimat que una xifra tan petita com 100 complexes sobre la superfície del CPA pot iniciar una resposta específica de limfòcits T. Això representa menys del 0,1% del número total de molècules de classe II que es probable que estiguin presents sobre la superfície de les CPA.
 Què passaria en un ratolí que no tingui l’equivalent/anàleg d’HLA-DM (HLA és d’humans)? No hi hauria bona resposta perquè tota la resposta T CD4 estaria alterada, només hi hauria CLIP i aquests T no funcionarien bé perquè només sabrien veure MHC amb CLIP.
 Què passa si no hi ha/no té funció de cadena invariant? Disminuirà la presència d’MHC en la membrana. Si no hi ha cadena invariant, els MHC classe II s’emplenen amb pèptids del RE (pèptids interns de classe I) però no tenen el plegament necessari (unió estable) per madurar de forma adequada i molts es destrueixen.
Quan es presenta CLIP mai es reaccionarà contra ell.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz o Processament d’antígens endocitats per la presentació associada al MHC classe II Els pèptids associats al MHC classe I es produeixen per la degradació proteolítica de proteines citosòliques, el transport dels pèptids generats cap al RE i la unió a les molècules de classe I acabades de sintetitzar.
1. PRODUCCIO DE PROTEINES EN EL CITOSOL Els pèptids que es presenten deriven de proteines citosòliques, la majoria de les quals es sintetitzen endògenament en les cèl·lules nucleades.
Els antígens estranys són productes de virus o d’altres microbis intracel·lulars que infecten aquestes cèl·lules i sintetitzen les seves pròpies proteines durant el seu cicle vital (moltes proteines pròpies normals també estan presents en el citosol, des d’on poden entrar en la via de classe I).
Els pèptids també poden derivar de microbis que son fagocitats, aquests formen porus en la membrana del fagosoma i surten al citosol.
2. DEGRADACIÓ PREOTEOLÍTICA DE LAS PROTEÍNAS CITOSÓLICAS El principal mecanisme de generació de pèptids a partir dels antígens proteics citosòlics és la proteòlisis pel proteasoma. El proteasoma és un gram complexe enzimàtic multiproteic que està format per un cilindre fet de 4 anells de 7 proteïnes, essent els 2 centrals “tissores” amb capacitat proteolítica per tallar proteïnes en pèptids de diferents tamanys. Dues subunitats catalítiques que estan presents en molts proteasomes anomenades LMP-2 i LMP-7, es codifiquen pels gens de MHC i són molt importants per generar els pèptids.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz El proteasoma fa una funció bàsica de manteniment al degradar moltes proteines citosòliques diferents. Aquestes proteines es marquen amb la unió covalent de varies copies d’un petit polipèptid anomenat ubiqüitina. Després de la ubiqüitinació, les proteines es despleguen, s’elimina la ubiqüitina i es fiquen al proteasoma el qual té una amplia especificitat de substrat i pot generar una àmplia varietat de pèptids.
Els inhibidors de la ubiqüitinació o dels proteasomes bloquegen selectivament la presentació antigènica restringida per classe I; mentre que els fàrmacs que pugen el pH dels endosomes o que inhibeixen les proteases bloquegen la presentació de classe II.
Existeixen altres mecanismes de proteòlisi citoplasmàtica i alguns antígens aparentment no necessiten de ubiqüitinació ni proteasomes per ésser presentats en la via del MHC classe I (altres proteases com la calpaína) o també per la proteòlisi que es pot donar en el RE.
3. TRANSPORT DELS PÈPTIDS DES DEL CITOSOL AL RE Donat que els pèptids es generen al citosol i les molècules del MHC es sintetitzen al RE, ha d’haver-hi un mecanisme que porti els pèptids citosòlic cap al RE, on s’uniran.
Els gens del MHC que pertanyen a una família de gens transportadors codifiquen les dues cadenes d’un heterodímer anomenat transportador associat al processament antigènic TAP. La proteïna TAP es localitza principalment en el RE, on intervé en el transport actiu dependent d’ATP dels pèptids des del citosol cap a la llum del RE. De manera òptima transporta pèptids de 6 a 30 AA amb C-extrems hidrofòbics o bàsics (característiques adequades per unir-se al MHC I).
En la posició luminal de la membrana del RE, la proteïna TAP s’uneix de manera no covalent a les molècules del MHC de classe I acabades de sintetitzar mitjançant una proteïna d’unió anomenada tapasina. Per tant, es localitza estratègicament allà on pot rebre pèptids.
4. ASSEMBLATGE DELS COMPLEXES PÈPTID-MHCI EN EL RE Quan el ribosoma sintetitza la cadena α és simultàniament glicosilada. Les proteïnes de classe I i classe II, com qualsevol proteïna que es sintetitza en el RE, va acompanyada de xaperones (proteïnes que faciliten el plegament per a que sigui adequat). Si una proteïna no adopta plegaments estables, tard o d’hora serà degradada. Inicialment la xaperona serà calnexina i més endavant serà calreticulina, que faciliten que classe I i classe II es pleguin de forma adequada i les mantenen relaxades La retallada dels glicans N-lligats de la molècula MHC per glucosidases I i II (GLSi / GlsII) per formar un únic residu de glucosa terminal (G) permet la interacció de la cadena pesada de MHC-I amb xaperones similars a la lectina en diverses etapes durant el plegat i el muntatge. Els esdeveniments inicials de plegament impliquen la calnexina (CNX).
Quan apareix β2m es forma un heterodímer buit que és inestable inherentment i es produeix un canvi conformacional que facilita que la calnexina es separi i s’uneixi la calreticulina (CRT: xaperona unida a classe I amb la β2m) a través dels glicans Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz monoglicosilats N-lligats al complex pèptid de càrrega (PLC)  calreticulina interacciona amb un compexe format per tapasina i Erp-57: En aquest moment s’ha d’acostar MHCI al transportador TAP (citoplasma-RE) facilitat per dos adaptadors com son 1. tapasina, que connecta el transportador amb MHCI, i la 2. Erp57 (endoplasmic reticulum protin 57), una disulfur isomerasa que ajuda a fer els plegaments correctes de proteïnes que tenen ponts disulfur però que aquí actua com a pont proteic sense activitat enzimàtica.
Erp57 lliga la calreticulina que està lligada a MHC classe I que lliga amb TAP a traves de la tapasina (interactua amb la cadena pesada del MHC). Aquest és el complexe d’unió de pèptid constituït per transportador, adaptador i MHC classe I.
L'associació dels heterodímers β2m-MHCI amb el PLC estabilitza el buit de MHC-I i manté la butxaca d'unió en una conformació que afavoreix l'alta afinitat del pèptid de càrrega.
Aquestes funcions estan intervingudes per la interacció directa entre la cadena pesada de MHC-I i la tapasina i són recolzades per interaccions coordinades amb els CRT i ERp57 al PLC.
Les molècules de MHC-I amb pèptids subòptims són substrats per UGT1, que reglucosila el glicà de la cadena pesada, el que permet la reentrada de la MHC-I al PLC i es dóna un canvi de pèptids d'alta afinitat.
No està clar com funciona, en aquest espai hi ha una densitat de pèptids elevada, però en algun moment els pèptids entren a la pinça d’unió, i com que els pèptids que entren són de talles molt diferents, hi ha aminopeptidases del RE (tallen per l’extrem i van escurçant el pèptid fins una talla de 8-10 aminoàcids) anomenades ERA (endoplasmic recticulum aminopeptidase) com són ERAP1/ERAAP i ERAP2. Inhibides pels pèptids curts Finalment, els pèptids d'alta afinitat s'uneixen preferentment a les molècules de MHC-I al PLC per un procés en què intervé la tapasina que ajuda a canviar pèptids que s’uneixen al MHC. Quan hi ha una bona interacció, es produeix un canvi conformacional en MHC I, la CRT es desenganxa al igual que la tapasina i el complex ja queda lliure per sortir del RE.
→ Què passa si no hi ha transportadors? Si no hi ha TAPs els MHC no s’uneixen a pèptids.
MHC I arriben a la membrana amb una baixada de presentació dràstica. Serà una persona immunodeficient ja que no hi haurà maduració de limfòcits T CD8+ en el tim (les T cells no poden ser ben seleccionades al tim ja que MHC no es funcional 100%).
→Què passa si no hi ha tapasina (adaptador)? Algo semblant però en un grau més lleu.
→Què passa si no hi ha l’aminopeptidasa? Els MHC presentarà pèptids que seran d’un tamany no requerit, i per tant no poden unir-se a l’MHC perquè són massa llargs, de manera que els hi costa madurar. (MHC alterats) Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els pèptids transportats cap a l’interior del RE s’uneixen de manera preferent a les molècules del MHC I, però no a les de classe II ja que aquesta té els llocs de fixació peptídica bloquejades per la Ii i perquè les de classe I sintetitzades s’uneixen a la cara luminal del complexe TAP, a punt per rebre pèptids.
5. EXPRESSIÓ EN SUPERFÍCIE DELS COMPLEXES PÈPTID-MHCI Els complexes pèptid-MHCI estables que es produeixen en el RE es mouen a través del complexe de Golgi i es transporten cap a la superfície cel·lular mitjançant vesícules exocítiques.
Una vegada a la superfície cel·lular, poden ser reconeguts per limfòcits T CD8+ específics d’antígens peptídics.
 Presentació d’antígens extracel·lulars i citosòlics Quan s’afegeix ovoalbúmina com antigen extracel·lular a una CPA que expressa molècules del MHC tant d’una classe com de l’altre, els pèptids derivats de la ovoalbúmina es presenten només associats a les molècules de classe II (C).
Quan la ovoalbúmina sintetitzada intracel·lularment com a conseqüència de la transfecció del seu gen (A), o quan s’introdueix en el citoplasma a traves d’una permeabilitat de membrana secundària a un shock osmòtic (B), els pèptids derivats de la ovoalbúmina es presenten associats a molècules del MHC I. La resposta mesurada de limfòcits T cooperadors restringits per classe II és la secreció de citocines, mentre que la resposta de LTC restringits per la classe I és la mort cel·lular de les CPA.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Cross presentation La regla és que MHC classe I presenta pèptids intracel·lulars citoplasmàtics i MHC classe II presenta pèptids extracel·lulars/exògens. Existeixen excepcions com és la presentació creuada, on pèptids exògens que han sigut endocitats (classe II) entren en la via de presentació de classe I.
Els T CD8+ maten les cèl·lules infectades per microbis intracel·lulars. Aquests T CD8+ s’han d’activar per primera vegada. Les DC son les cèl·lules majoritàries en al seva activació (també els macròfags en menor proporció).
Inicialment, la dendrítica activa tant CD4+ com CD8+, però si el virus no està dins de la dendrítica, aleshores, com pot per primera vegada activar els T CD8+ si ella no resulta infectada per un virus? Agafa l’antigen d’altres cèl·lules (exògen), el fagocita, processa els pèptids que d’alguna manera estan ara al citosol en l’immunoproteasoma i els duu per la via de les MHC classe I (entren per la via II i l’envien a la I). D’aquesta manera es poden estimular els T inclús quan la DC no és diana del virus.
DC cells poden presentar pèptids a les T cells CD4+ mitjançant MHC II que han sigut endocitats però poden presentar pèptids fagocitats a través de MHC I s a les CD8+. Aixi les dendrítiques poden presentar antígens exògens mitjançant MHC I i MHC II. Les dendrítiques son les que són les més fortes per estimular per primer cop T CD4+ i T CD8+ (T naive) i les quals tenen els coestímuls necessaris.
Si DC no es una diana del microbi, ha d’agafar el virus de l’exterior i creuar les dues vies per poder activar T CD8+.
Aquest fenomen està afavorit per les dendrítiques plasmacitoides i l’interferó de tipus I, que estimula la presentació.
L’immunoproteasoma és expressat per totes les cèl·lules i les subunitats que el formen són proteases que no els dóna igual on tallar, la seva funció és reciclar i generar nous AA. Quan hi ha una infecció, algunes de les subunitats que el formen son substituïdes Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz en presencia de l’IFNgamma que estimula gens de la regió MHC que codifiquen per proteines que son les que les substituiran  ja no destrueix completament els pèptids.
 Pèptids immunodominants Els epítops de les proteines complexes que desencadenen amb més probabilitat respostes mitjançades per limfòcits T són sovint els pèptids que es generen mitjançant proteòlisi en les CPA i que s’uneixen amb major avidesa a les molècules de MHC.
Si s’immunitza a un individu amb un antigen proteic multideterminant, en molts casos, la majoria de limfòcits T que responen seran específics per una o varies seqüències lineals d’AA de l’antigen. Nomes alguns pèptids que produeixen les proteases posseeixen les característiques que els permet unir-se a les molècules del MHC presents en casa persona. Aquestes seqüències són epítops immunodeterminants o determinants.
La capacitat de les molècules individuals del MHC per unir-se a alguns pèptids però no a tots selecciona qué determinants dels antígens proteics seran immunogènics en aquell individu. Depèn del polimorfisme que presenti MHC (també pot passar que la proteasa talli diferent en una CPA o una altra i es presentin pèptids diferents  B cells i macròfags no tenen les mateixes proteases).
Per exemple, en el virus del VIH, la proteïna p17 (proteïna de la matriu): La superposició de fragments de polipèptid d'una regió inmunodominant de la proteïna de la matriu p17 del gen Gag en el VIH, es presenten per diferents variants de molècules del MHC, el pèptid presentat per cada una de les molècules MHC es mostra en vermell.
Per exemple si es muta el A*11 del HLA ja no reconeixerà aquest pèptid en vermell concret, l’individu no estarà ben definit contra aquesta proteïna però el que tingui l’al·lel A*01 continuarà protegit perquè la mutació es troba fora.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Cadascun de nosaltres presenten epítops diferencials de la mateixa proteïna i per això alguns individus pateixen infeccions i d’altres no ja que pot passar que un del al·lels no presenti cap pèptid de l’antigen.
Si s’analitza una proteïna vírica en busca de la presencia de seqüències d’AA que podrien formar epítops immunodominants típics capaços d’unir-se a les molècules del MHC amb una elevada afinitat aquests podrien ser vacunes eficaces per a desencadenar respostes mitjançades per limfòcits T contra el pèptic víric que s’expressa en la cèl·lula infectada.
Si la població està formada per A*29, A*02 i A*01 s’hauria de fer una barreja dels pèptids com a vacuna.
 Virus que inhibeixen la presentació d’antígens El processament de l’antigen queda alterat en algunes infeccions víriques, especialment en virus de tipus herpes. Per activar les T CD8+ i acabar amb la infecció del virus és necessari MHC I i per això intenten evitar-lo. Poden modificar qualssevol etapa: bloqueig del transport (TAP), de la funció de la tapasina, degradació de MHC, provoquen la retrotranslocació de MHC I com si fos una proteïna mal plegada (agregada doncs) cap al citoplasma i la seva destrucció. Aquests virus han coevolucionat amb el SI i tenen funcions que el poden controlar.
L’objectiu final és que MHC no vagi cap a la membrana i les T CD8+ no vegin els pèptids.
Simultàniament, alguns virus provoquen que HLA-G o HLA-E (aquells MHC no polimòrfics) augmentin; toquen els clàssics per tal que les T no vegin res, però no toquen els no clàssics per a que les NK estiguin “callades”, és a dir, no estimulin la secreció de citosines) és per tant una manipulació a dues bandes. No hi ha expressió de classe I, però si que hi ha d’MHC I no clàssic.
Els virus codifiquen epr proteines que bloquegen el transportador, la funció de tapasina o desestabilitza el MHC i les proteinas que no s’uneixen correctament son destruïdes.
NEF protein (of VIH) downregulates MHC classi I: HLA-A, HLA-B HLA-C.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Contacte del TCR amb MHC-pèptid ¿Com veu el TCR el complex MHC-pèptid? Podem observar en la figura que les dues hèlix α de l’MHC que fan la pinça, la fulla β que fa la base d’aquesta, i el pèptid en groc atrapat en el mig. El TCR seria la trepitjada. Els loops CDR d’un TCR alfabeta convencional pot establir una sèrie de contactes amb el seu lligand MHC altament polimòrfic, representats com una trepitjada en la superfície del complexe MHC(blanc)-pèptid(groc).
Què veu el TCR de l’MHC-pèptid? Normalment trepitja en diagonal (alguns TCR es mouen una mica) i veu sobretot la hèlix α i algun aminoàcid del pèptid (no veu gaire del pèptid).
En la cèl·lula hi ha centenars de pèptids diferents i els limfòcits T té molts TCR. Quan hi ha un pèptid específic per un TCR, aleshores s’activa. És un tipus de receptor molt sensible que pot veure petites diferències en el conjunt MHC-pèptid.
El TCR és com un braç d’un anticòs, és a dir, molt semblant a un Fab, un heterodímer αβ amb tres loops, tres regions hipervariables que determinen la complementarietat (CDR1, CDR2, CDR3) a la cadena lleugera i a la pesada, per tant, sis zones principals de contacte tant amb el pèptid com les hèlix alfa del MHC. 3 loops CDR en una cadena i 3 loops CDR en una altra. Els loops del centre son els que contacten amb el pèptid.
Cada limfòcit T té un TCR específic que reconeix un pèptid concret presentat per un haplotip de MHC determinat. Per tant, si canvien el MHC, el reconeixement falla (restricció per MHC), això passa perquè el TCR estableix contacte amb MHC.
El TCR té 3 CDR per cada cadena, CDR1 i CDR2 contacte amb una hèlix alfa i el CDR3 que és el més variable de tots amb el pèptid (és el punt de contacte de segments gènics on s’introdueixen modificacions a l’atzar). Per tant si es canvia el pèptid tampoc hi haurà reconeixement per part del TCR.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Dos dels loops son seleccionats en el tim perquè encaixin amb els diferents MHC.
 Aloreactivitat Aloreacció: reacció contra molècules estranyes: MHC d’un altre individu o espècie. Els al·loantígens son els productes de gens polimòrfics que distingeixen teixits propis d’estranys.
Les nostres cèl·lules T no estan en contacte amb MHC d’un altre individu però al fer un trasplantament de teixits es dóna aquesta situació. Les cèl·lules T es troben per primera vegada amb MHC que no s’han trobat mai abans.
Però hi ha un subgrup de Ts (1-5%) que es salta la restricció del MHC degut a que es produeix un cert nombre d’errors en el procés de selecció en el tim i reaccionen amb el MHC i es produirà una inflamació. El número de Ts que reconeix un MHC estrany és 1/100  fenomen d’activació molt poderós. L’estimulació té lloc policlonalment (estimulen varis clons a la vegada).
1 de cada 10.000/100.000 in vitro, aquesta reacció és molt difícil de detectar (monoclonal o oligoclonal). Però amb una resposta policlonal, la inflamació començarà ja que 1/20 seran activades. Encara que en aquest experiment ja tenim memòria (ex.
una reacció al·lèrgica).
Els al·lels son semblants i són capaços de reaccionar amb el MHC o amb la combinació pèptid-MHC.
 Superantígens En virus i bactèries hi ha substancies que fan que l’organisme activi moooltes T cells.
Sobretot Staphilococcus i Streptococcus, bacteris que es troben a la superfície de la pell i a les mucoses. Són toxines que s’uneixen a MHC II i a moltes cadenes beta del TCR.
Reconeixen una regió de la beta que no és molt variable –la part de fora- (és de la part Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz variable però no té especificitat per aquesta), i per tant poden unir-se a molts TCR diferents.
El superantigen no ha estat processat ni tallat per proteases, s’uneixen per fora, independentment de la presencia del pèptid. S’uneix a la vegada a MHC i TCR i fa que s’activi qualsevol cèl·lula T. Provocaran una inflamació important ja que activen moltes T cells d’un cop.
Un antigen convencional activa 1:10000 mentre que un superantígeno ho fa 1:4.
· Molt més activadors de limfòcits T · Proteïnes produïdes per patògens (bacteris i virus) · No cal que siguin processats per cèl·lules presentadores d’antígens · S’uneixen a totes les molècules de classe II (no tenen gaire especificitat per classe II) · Són presentades a la regió variable de la cadena β del TCR de molts limfòcits T i a MHCII de les cèl·lules presentadores d’antigen (APC) · Poden activar fins a un 20% dels T (nombre gran), que alliberen citosines amb efectes patològics.
 CD1: MHC-like class I Es un tipus de molècula presentadora d’antígens no clàssica (no MHC I o MHC II) ja que la informació que codifica per aquesta proteïna no es troba dins de la regió codificant pels complexes MHC I o II.
MHC like proteins, no codificades en la regió MHC (no HLA), són codificades en un altre cromosoma però l’estructura es molt similar a MHC: la cadena pesada està composta Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz per 3 dominis extracel·lulars (α1, α2 i α3) els quals s’associen a la β2-microglobulina. α1 i α2 formen una esquerda d’unió al pèptid antigènic.
Hi ha molts gens (5 en humans) per aquestes: CD1a, CD1b, CD1c, CD1d, CD1e. No presenten al·lelisme, no son polimòrfiques, son sempre la mateixa proteïna i per tant sempre s’uneixen i presenten el mateix antigen.
El CD1 va representar un canvi conceptual perquè, en comptes de presentar pèptids, presentava greixos: té butxaques hidrofòbiques (3-4) que s’assemblen a les butxaques dels MHC clàssics, on es col·loquen les cadenes hidrofòbiques dels greixos, tant d’origen propi com exogen, i es presenten a limfòcits T. El que veu el limfòcit T és lo que sobresurt del greix, la part més polar  fosfat o inositol (no la hidrofòbica ), per exemple, si és un glicolípid, el limfòcit T reconeixerà la part de carbohidrat del greix que és la que sobresurt (la resta del lípid està enterrada a dins de la molècula CD1). Activa limfòcits Tүδ, Tαβ i NKT.
• • • immunoregulation (IFNg, IL4, CD40L), tumour surveillance protection during infection Per exemple presentar els lípids de microbis que no tenen LPS constitueix una forma d’activar de forma potent la resposta T contra aquests microbis.
A pesar de ser semblant a MHC I, es forma per la via MHC II. La unió es independent de TAP1 i TAP2. És una combinació de conceptes.
 iNKT Són híbrids perquè tenen TCR i receptors d’NK i són iNKT perquè el seu TCR es sempre el mateix (invariant). Reconeix un grup de lípids presentats per CD1  α-galactosilceramida (esponja marina) i αgalacturonosilceramida (sphingomones). Tenen a veure amb la innata perquè s’activen molt ràpidament i secreten moltes citocines inflamatòries lligades a la detecció de greixos (propis o no).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Tema 8: estructura del TCR La majoria dels TCR són heterodímers alfa – beta, però també n’hi ha de γ - σ (minoritaris un 5%). Aquests últims es troben en l’intestí, la mucosa urogènica, llengua,... Es troben en bastantes localitzacions però se sap massa informació d’elles. El TCR és una forma transmembrana d’un Fab d’un anticòs. Tenen una regió citosòlica, sense informació i molt petita per transmetre informació, i una regió extracel·lular, formada per una regió constant Ig i que es troba en la N-terminal. La V-alfa té tres loops i la V-beta té també tres loops variables. Aquestes proteïnes són seleccionades al tim per unir-se al MHCI, no es poden unir a qualsevol antigen soluble com ho fan els anticossos. El tercer loop està localitzat en el mig i pot detectar més variabilitat antigènica. Els altres es troben en el lloc on hi haurà menys variabilitat. El TCR mai estarà sol en la membrana cel·lular. Les proteïnes que l’acompanyen són les proteïnes CD. Si falta una molècula, el TCR no serà transportat a la membrana. Per ser transportat necessita formar un complex amb la proteïna CD. Si no hi ha TCR a la membrana cel·lular, no hi haurà reconeixement de l’antigen i la T cell morirà. El mateix per les B cells amb el BCR. Durant el desenvolupament en el tim, les T cell sense TCR no passaran la selecció. La selecció positiva implica que hi hagi TCR i per tant si no hi ha no passa la selecció. Sense TCR i sense T cells hi haurà una immunodeficiència. És una malaltia recessiva. Estructura TCR Cada cadena està formada per dos dominis immunoglobulines, un constant i el que conte la interacció amb al proteïna CD. La regió variable té tres loops hipervariables, el CDR (complementary determaning region). El CDR3 és el més variable. Els CDR1 i 2 estan codificats pel genoma i cada T cell escull una regió del DNA que codifiqui per aquests. Però el CDR3 no està en el genoma. Per ser generat es necessiten modificacions, delecions, mutacions,.. que no estan presents en el genoma. Hi ha una regió citoplasmàtica que no té cap funció de senyalització, està format per pocs AAs i per això necessitem la proteïna CD. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Hi ha tres loops per la cadena alfa i tres per la cadena beta. Els loops que contacten amb la MHC que estan codificades pel genoma es troben a l’exterior, i el CDR3 es troba tocant el pèptid de la MHC, en el centre del TCR. El model del complex TCR més acceptat és que no pots separar el TCR de la CD3. Es pot trobar CD3 sola, però el contrari no. El TCR per ell mateix és el receptor de detecció, mentre que el CD3 és el mòdul de senyalització. Per transmetre senyals tenen motius (motives) com el ITAM. El CD3 γ ε tenen un motiu i en la del mig de la imatge té tres motius. Són fosforilades i permeten la unió de quinases citoplasmàtiques i continuen la fosforilació un cop unides a ells. L’afinitat del TCR amb el MHC és de baixa afinitat. Sembla que ajuda a que la duració de la unió sigui més curta, i que el TCR pugui unir-se a altres pèptids. La seva funció és escanejar, i per tant necessita unir-se i desunir-se ràpidament. El contacte dura uns segons. La interacció és molt especifica però de baixa afinitat. Receptors using ITAM La presencia de ITAMs també es troba en fosfoglicans, s’encarreguen de l’activació mitjançant el reclutament de quinases. També hi ha ITIMs, que s’encarreguen de la inhibició mitjançant el reclutament de fosfatases i reverteixen la fosforilació produïda per les ITAMs. Els coreceptors són els CD8 i CD4 que s’uneixen en les regions constants de la MHC. No actuen augmentant la força de la interacció, sinó que el que fan es ajudar a al senyalització, ja que aquestes dues en la regió citoplasmàtica tenen la proteïna quinasa LCK (tirosina quinasa) unida que és essencial per a l’activació dels TCR. Quan s’uneix fa que les LCK s’apropin a les ITAMS i siguin fosforilades. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Recordem que els timòcits madurs no expressen els CD4 i CD8 alhora, només ho fan els immadurs. Senyalització del TCR Les T cells verges són activades als ganglis limfàtics on són estimulades pels antígens. En les ganglis sempre hi ha DC i per tant el contacte de les T cells i les DC és constat. Si no hi ha una inflamació les DC no porten antígens i no podran coestimular les T cells. Nomes quan hi ha una inflamació podran fer-ho. Es necessita la presència dels coestímuls anomenats CD80 o B7.1 (no cal saber els dos noms) i CD86 o B7.2. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La activació és avortada sense inflamació i s’anomena anèrgia. Les T cells no podran ser activades fàcilment, ja que se les ha com bloquejat. Això serveix per bloquejar temporalment les T cells autoreactives que escapen del tim. Si hi ha una inflamació sí que s’expressen els coestímuls i les T cells seran activades i proliferaran. Això són estímuls normals de diferenciació. Hi ha altres coestímuls per a l’activació però menys importants. La T cell s’activa mitjançant intermediaris de senyalització. Si no es controlen poden produir càncer. La gran diferència comparant-ho amb el càncer es el receptor. La T cell activada augmentarà la producció de Bcl-xL, Bcl-2, IL-2, IL2R... fent que proliferi. El que primer canvia és el metabolisme. Les T cells latents o B cells, tant verges com de memòria, depenen del mitocondri per obtenir energia, en concret del Cicle de Krebs. Casi no es divideixen i després d’uns mesos acaben morint i sent reemplaçades. Si s’activen comencen el procés metabòlic de Warburg. Es basa en la glicòlisi que utilitzen les cèl·lules cancerígenes. La glicòlisi normalment només produeix poca energia, mentre que el Cicle de Krebs en produeix més. Les T cells es divideixen més ràpid que un tumor, de fet es divideixen cada sis hores i cap altra cèl·lula del cos és capaç de dividir-se a aquesta velocitat, excepte a l’embriogènesi. Per això necessiten intermediaris metabòlics, per tal de sintetitzar àcids nucleics, lípids,... El Cicle de Krebs es redueix, ja que ara els substrats s’utilitzaran per sintetitzar aquests intermediaris. Perquè aquesta via funcioni es necessita glucosa. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Kinetics of gene expression in antigen-stimulated T cells Alguns gens que són activats en el seu creixement, entre ells: - - - CD69: contacta amb el receptor de l’esfingosina 1 (SIPR) i redueix la seva expressió. La T cell no serà capaç de detectar la SP1 present en sang i per tant romandran en els ganglis limfàtics per alguns dies. Aquestes T cells no abandonaran el gangli fins que sigui diferenciada per complet. CD25: s’autoactiven. La T cell produeix aquest factor de creixement amb el que continuar el cicle cel·lular. CD40L: un cop s’ha diferenciat la produeix i està unida a la membrana de la T cell. És com una citoquina, però no soluble. Només ajuda a les B cells i macròfags que estiguin en contacte amb la T cell. Si falta apareix una immunodeficiència. CTLA-4: para la activació de la T cell. És important en la teràpia, ja que en teràpies de càncer s’allibera aquesta i és neutralitzada. Però si no és neutralitzada, les T cells es tornen molt inflamatòries i acaben matant l’individu o a menor escala maten el càncer. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz T-cell stimulation: role of IL-2 Les T cells reguladores que necessiten IL-2 per sobreviure i actuen com a esponges per aquesta ja que expressen un receptor aper aquesta i l’absorbeixen. En rates en que s’ha eliminat aquestes cells moren per inflamació. Per tant no molt important per controlar l’activació de les T cells. Una cèl·lula de memòria s’activa més ràpidament i actua com a cèl·lula patrulla en els teixits, sang, ... buscant els antígens. La resta de T cells activades moriran quan s’hagi acabat la infecció. Les T cells de memòria tenen una vida molt llarga. La activació de les T cells és: - RÀPIDA ! pot ser detectat en pocs segons pel contacte T:APC SENSIBLE ! un o pocs lligands són suficients perquè les T cells produeixin citoquines, ESPECÍFIC ! la variació d’1 AA en un pèptid antigènic pot bloquejar la seva funció estimuladora. T-cell stimulation: Intracellular signaling - Formació de la sinapsis inmunològica Quan el complex del TCR reconeix un pèptid associat al MHC d’una CPA, vàries proteïnes de la superfície i molècules de senyalització dels limfòcits T es traslladen amb rapidesa fins el lloc on s’ha produït el contacte entre el limfòcit T i la CPA. Aquest lloc de contacte entre el limfòcit T i la CPA s’anomena sinapsis immunològica. Les molècules dels limfòcits T que es traslladen ràpidament fins e centre de la sinapsis son el complex TCR (format per TCR, CD3 i cadenes ζ), el correceptor CD4 o CD8, receptors de coestimuladors (com CD28) i enzims i proteïnes adaptadores que s’associen als extrems citoplasmàtics dels receptors de membrana. Les integrines romanen a al perifèria de la sinapsis, on actuen com estabilitzadores de la unió entre el limfòcit T i la CPA. Moltes molècules senyalitzadores de la sinapsis es localitzen en regions de la membrana plasmàtica amb un contingut lipídic diferent al de la resta de la membrana cel·lular, que es coneixen com balses lipídiques o microdominis enriquits en glicolípids. La formació de la sinapsis apropa les molècules de senyalització entre elles i als receptors que les activen. Aquestes molècules inicien i amplifiquen les senyals emeses pel TCR. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz - Activació de tirosina quinases Els primers fenòmens bioquímics que es produeixen després de la unió del complex del TCR i el correceptor consisteixen en la activació de tirosina quinases associades als dominis citoplasmàtics del complex CD3 – proteïnes correceptores i la fosforilació de les tirosines en CD3 i cadenes ζ. Les tirosina quinases son enzims que catalitzen la fosforilació dels AAs de tirosina de diverses proteïnes. En els limfòcits T, diversos components del complex TCR, així com vàries molècules intermitges, son les dianes d’aquestes quinases. Les zones citoplasmàtiques de CD3 i les cadenes ζ contenen un total de 9 seqüències peptídiques conservades conegudes com motius d’activació del immunoreceptor basats en tirosina (ITAM). Quan el TCR s’uneix al complex pèptid-MHC, CD4 o CD8 s’uneixen al mateix temps a una regió monomòrfica de la molècula del MHC de classe II o I de la CPA. Lck, una tirosina quinasa de la família Src que s’associa als extrems citoplasmàtics de CD4 i CD8, s’apropa als ITAM del CD3 i a les cadenes ζ. Lck pot activarese per autofosforilación i Lck activat fosforila les tirosines presents en els ITAM de CD3 i les cadenes ζ. Així, segons després de l’activació del TCR, s’hauran fosforilat molts dels AAs tirosina de les ITAM. Una altra tirosina quinasa citoplasmàtica que està físicament associada al complex del TCR es Fyn, una quinasa associada a CD3 que pot tenir una funció similar a la de Lck. Els ratolins sense Lck mostren defectes en el desenvolupament dels limfòcits T, mentre que els que no tenen Lck i Fyn presenten defectes més greus encara. Els ITAM fosforilats de les cadenes ζ es converteixen en els punts d’ancoratge d’una tirosina quinasa anomenada ZAP-70, que es una proteïna associada ala cadena ζ. ZAP70 es un membre de una família de tirosina quinases diferents a la família Scr. Aquest conté dos dominis conservats, anomenats SH2 que poden unir-se a tirosines fosforilades. Cada ITAM d’una cadena ζ té dos tirosines que han d’estar fosforilats perquè s’ancori una molècula de ZAP-70. La molècula ZAP-70 unida es converteix en substrat d ela molècula Lck adjacent, que fosforila les tirosines de ZAP-70. D’aquesta forma, ZAP-70 adquireix la seva pròpia activitat tirosina quinasa i llavors es capaç de fosforilar altres molècules senyalitzadores citoplasmàtiques i inclús d’autofosforilar-se. Per tal de que les senyals emeses per ZAP-70 continuïn per la via corresponent es necessari un llindar crític d’activitat, que s’aconsegueix mitjançant el reclutament de múltiples molècules de ZAP-70 per diversos ITAMs fosforilats de cadenes ζ. De fet, la necessitat de que un limfòcit T s’uneixi diverses vegades a l’antigen pot ser degut a que cada unió fosforila més i més ITAMs de les cadenes ζ, amb lo que es recluten cada cop més molècules de ZAP-70. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz - Reclutament i activació de les proteïnes adaptadores La molècula activada de ZAP-70 fosforil vàries proteïnes adaptadores capaces d’unir-se a molècules de senyalització. Les proteïnes adaptadores serveixen per portar moltes molècules de senyalització a compartiments cel·lulars específics i, en conseqüència, estimular l’activació de les vies de transducció de senyals. Les proteïnes adaptadores tenen motius estructurals o dominis que s’uneixen a altres proteïnes. Un fenomen precoç i molt important de l’activació dels limfòcits T es la fosforilació induïda per ZAP-70 de les tirosines de la proteïna adaptadora LAT, la qual està Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz ancorada a la membrana cel·lular. Les tirosines fosforilades de LAT actuen com un punt de fixació dels dominis SH2 d’altres proteïnes adaptadores i enzims implicats en varies cascades de senyals. A més a més, la proteïna LAT activada es fixa directament a la fosfolipasa Cɣl, un enzim clau en l’activació dels limfòcits T, i al localitzar-se en la sinapsis immunològica, coordina el desplaçament cap a la sinapsis d’altres proteïnes adaptadores, com SLP-76 i Grb-2. Per tant, LAT serveix per portar diversos components de les vies de senyalització del TCR fins als seus activadors. Donat que la funció de moltes d’aquestes proteïnes adaptadores depèn de la seva fosforilació per part de ZAP-70, només el reconeixement antigènic pot desencadenar la transducció de senyals que condueixen a una resposta funcional dels limfòcits T. - Vies de senyalització de Ras-MAPK en els limfòcits T La via Ras s’activa en els limfòcits després de l’activació del TCR, que comporta l’activació de les MAPK i finalment l’activació de factors de transcripció. La proteïna Ras s’uneix a nucleòtids de guanina, les quals participen en diverses respostes d’activació en diferents classes cel·lulars. La proteïna Ras s’uneix laxament a la membrana plasmàtica a través de lípids ancorats covalentment. En la seva forma inactiva, el lloc d’unió a Ras als nucleòtids de guanina està ocupat per una guanosina difosfat (GDP), però quan es substitueix el GDP per guanosina trifosfat (GTP) es produeix un canvi conformacional de la proteïna gràcies al qual es capaç de reclutar o activar diversos enzims cel·lulars. L’activació de Ras per l’intercanvi GDP/GTO s’observa en resposta a l’activació de diversos tipus de receptors en moltes poblacions de cèl·lules, inclòs el complex del TCR dels limfòcits T. Els mecanismes d’activació de Ras en els limfòcits T estan mediats per les proteïnes adaptadores LAT i Grb-2. Un cop unida a LAT, Grb-2 recluta un factor d’intercanvi GDP/GTP de Ras anomenat Sos. Sos catalitza uns substitució de GDP per GTP en la molècula Ras. Això genera un forma Ras unida a GTP (Ras·GTP), amb lo que aquesta es converteix en un activador al·lostèric d’uns enzims anomenats quinases de proteïnes activades per mitògens (MAP). Existeixen tres MAP quinases principals en els limfòcits T, el prototip de les quals es un enzim anomenat quinasa del receptor extracel·lular activat (ERK). L’activació de ERK es conseqüència de l’activació seqüencial per part de Ras·GTP d’almenys tres quinases diferents, cadascuna de les quals fosforila (és a dir, activa) el següent enzim de la cascada. La proteïna ERK activada fosforila una proteïna anomenada Elk i aquesta proteïna fosforilada estimula la transcripció de Fos, un component del AP-1. En paral·lel a l’activació de Ras mitjançant el reclutament de Sos i Grb-2, les proteïnes adaptadores fosforilades per les quinases associades al TCR també recluten i activen una proteïna d’intercanvi GTP/GDP anomenada Vav que actua sobre una petita proteïna coneguda com Rac, que també s’uneix a nucleòtids de guanina. La proteïna Rac·GTP generada inicia una cascada enzimàtica paral·lela que provoca l’activació Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz d’una MAPK anomenada quinasa aminoterminal c-Jun (JNK). La proteïna JNK activada fosforila a c-Jun, el segon component del factor de transcripció AP-1. - Vies de senyalització mediades per calci i la proteïna quinasa C en els limfòcits T Les senyals emeses per el TCR provoquen una activació de la fosfolipasa PLCɣ1 i els productes de la hidròlisis dels lípids de membrana mediada per PLCɣ1 activen enzims que generen nous factors de transcripció activats en els limfòcits T. La PLCɣ1 es un enzim citosòlic que es recluta fins la membrana per la forma fosforilada de LAT. En aquest lloc, l’enzim es fosforilat per ZAP-70 i per altres quinases, cosa que té lloc minuts després de l’activació del TCR. La PLCɣ1 fosforilada catalitza la hidròlisi d’un fosfolípid de membrana anomenat PIP2, de manera que genera dos productes de degradació, IP3 i DAG. Aquest productes activen dues vies de senyalització dels limfòcits T. El IP3 produeix un ràpid augment del calci lliure intracitosòlic minuts després de l’activació del limfòcit T. El IP3 es difon a través del citosol fins arribar al RE, on s’uneix al receptor i estimula l’alliberament dels dipòsits de calci. Aquest pic de calci intracel·lular estimularà la proteïna STIM1, unida al RE, que s’unirà a un canal a la membrana plasmàtica anomenat CRAC fent que entri encara més calci a l’interior de la cèl·lula procedent de l’exterior. Això permetrà mantenir unes concentracions elevades de calci lliure intracitosòlic durant més d’una hora. Aquest calci intracitosòlic actua com una molècula de senyalització a l’unir-se a una proteïna reguladora ubiqua dependent de calci anomenada calmodulina. Els complexos calci – calmodulina activen diversos enzims. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Inclosa una serina-treonina fosfatasa anomenada calcineurina, que es fonamental per l’activació de factors de transcripció. El DAG activa a l’enzim proteïna quinasa C (PKC) que participa en la generació de factors de transcripció actius. La combinació de l’augment de calci lliure intracitosòlic i DAG provoca un canvi conformacional de la PKC en la membrana, i l’activa fent que la seva regió catalítica sigui accessible al substrat. Ciències Biomèdiques - Laia Gómez Muñoz Activació dels factors de transcripció que regulem l’expressió gènica dels limfòcits T Els enzims generats per les senyals emeses pel TCR activen factors de transcripció que s’uneixen a les regions prereguladores de nombrosos gens dels limfòcits T, i per tant, potencien la transcripció d’aquests gens. Tres factors de transcripció que s’activen en els limfòcits T després del reconeixement antigènic i que semblen ser crítics en la majoria de les seves respostes son el factor nuclear dels limfòcits T activats (NFAT), AP-1 i el factor nuclear kB (Nf-kb). o NFAT: en els limfòcits T en repòs, NFAT està en forma inactiva, amb un AA serina fosforilat i es localitza en el citoplasma. S’activa per la calcineurina fosfatasa dependent de calci – calmodulina, la qual desfosforila el NFAT citoplasmàtic i destapa una regió que permet la translocació de NFAT cap al nucli. Un cop en el nucli, NFAT s’uneix a les regions reguladores de IL-2, IL-4 i altres gens de citoquines, habitualment en associació amb altres factors de transcripció, com AP1. El mecanisme d’activació de NFAT es va descobrir de forma indirecta quan estudiaven immunodepressors com la ciclosporina. Aquest fàrmac, que es una producte natural dels fongs, s’uneix a una proteïna citosòlica anomenada ciclofilina formant un complex que s’unirà a la calcineurina i la inhibiran, fent que es bloquegi la translocació de NFAT al nucli. El fàrmac ciclosporina es combina amb la disminució de la dosi de corticosteroides. Els corticoisteroides son produïts pel propi cos també, però s’utilitzen en farmacologia. o AP-1: es un factors de transcripció que es troba en molts tipus cel·lulars i en els limfòcits T s’activa especialment per senyals mediades pel TCR. El factor AP-1 millor caracteritzat està format per les proteïnes Fos i Jun. Les senyals emeses pel TCR provoquen l’aparició d’AP-1 activat al nucli dels limfòcits T. L’activació de AP-1 sol suposar la síntesi de la proteïna Fos i la fosforilació de la proteïna Jun preexistent. La transcripció i la síntesis de Fos pot potenciar-se gràcies a la via ERK i també per PKC. o Nf-kB: en els limfòcits T en repòs Nf-kb està present en el citoplasma formant un complex amb altres proteïnes anomenades inhibidors de kB (IkB), les quals bloquegen l’entrada de Nf-kb en el nucli. Les senyals emeses pel TCR provoquen la fosforilació d’una serina dels IkB per part de les quinases de IkB, els enzims responsables de la fosforilació de IkB. En els limfòcits T, PKC, la via de la MAPK i el calci son capaços de fosforilar a IkB. La fosforilació de IkB va seguir de la unió de moltes copies a una petita proteïna que s’anomena ubiqüitina, amb lo que Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz aquestes molècules es converteixen en una diana del proteasoma citosòlic, un complex multienzimàtic que degrada múltiples proteïnes del citosol. Així, Nf-kb queda alliberat i es trasllada al nucli, on contribueix a l’activació de la transcripció de múltiples gens i de receptors per les mateixes. - Funcions de la IL-2 La IL-2 estimula la supervivència, proliferació i diferenciació dels limfòcits T activats por l’antigen. També mantenen la funcionalitat dels limfòcits Treg. A més, indueixen la mort per apoptosis de las cèl·lules anèrgiques. Sinapsis immunològica Les interaccions entre la CPA i els limfòcits T s’han estudiat en el laboratori, observantse que les cèl·lules formen una estructura que actua com a punt de contacte entre les dues cèl·lules. Es creu que aquesta sinapsi immunològica reflexa, en condicions idealitzades, els processos que tenen lloc dins d’un gangli limfàtic quan els limfòcits T i les cèl·lules dendrítiques interactuen; en el laboratori es poden utilitzar grans dosis d’antigen, i se sap que la mida de la sinapsi es relaciona amb la quantitat d’antigen present. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz En la sinapsi, els TCRs s’agrupen en una placa en la superfície cel·lular i s’envolten d’un anell de molècules d’adhesió. El moviment del TCR cap al centre de la sinapsi és un procés dinàmic i tan sols 10 interaccions afins entre un TCR i el MHC-pèptid poden iniciar la formació de la sinapsi i l’activació del limfòcit T. La configuració final de la sinapsi té el TCR en el centre de la sinapsi envoltada per un anell d’interaccions ICAM1 – LFA-1. Les molècules CD45 grans, una fosfatasa que és un “antigen leucocític comú”, queden relegats a un anell extern. La majoria dels treballs sobre les sinapsis immunològiques s’han realitzat utilitzant limfòcits Th CD4+. Els limfòcits Tc formen estructures anàlogues quan reconeixen els seus objectius, però amb un domini secretor diferent. Els grànuls lítics de la cèl·lula citotòxica es desplacen cap a la sinapsi al llarg dels microtúbuls i s’acumulen just per sota de la membrana plasmàtica, abans de que el grànul s’alliberi a l’espai intercel·lular mitjançant exocitosi. La sinapsi immunològica és una estructura que es forma entre una CPA i una T cell. És una estructura ordenada i veurem que hi ha una estructura central i una part perifèrica. - Zona central (c-SMAC): En la central hi trobem: TCR, CD2, CD4, CD8, CD28 i PKC - ϴ. - Zona perifèrica (p-SMAC): En la zona perifèrica hi ha: les integrines com LFA1 o CD11a o CD18 que estan presents en tots els limfòcits, les ICAM-1 i la tal·lina. Aquestes tanquen la part central de la resta i tot el que s’envia a aquesta regió. Quan una cèl·lula citotòxica reconeix una cèl·lula diana, envia grànuls i la única cèl·lula que reconeix el component és la cèl·lula diana (CPA en aquest cas). Les integrines mantenen les dues cèl·lules unides, el TCR no es suficient. Interactuen per un parell de hores i després d’un dia d’ interacció, la T cell començarà el procés de divisió i no pararà de dividir-se per uns quants dies. El propòsit de generar aquesta sinapsi immunològica sobre les cèl·lules verges va relacionada amb la senyalització. Quan la sinapsi es petita pot amplificar la senyal concentrant molts TCRs al centre amplificant la senyal. Finalment, la sinapsi es converteix en un forat on, el TCR es destruït, es mou centrípetament cap al centre Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz i és internalitzat en vesícules i enviat fora de la cèl·lula. La sinapsi immunològica pot amplificar o fer una down regulation del TCR per reduir l’activació. La proteïna talina es un adaptador entre el citoesquelet i el TCR. La sinapsi immunològica també s’anomena SMAC. Estimulació limitant de la T cell El procés d’activació també presenta un procés de frenada, una inhibició per controlar que l’activació no sigui exagerada. Tenim ubiqüitines lligases, com Cbl-b, que marquen el TCR i a CD3, i els envien cap als lisosomes per a ser dividits, limitant d’aquesta manera la senyal que s’està produint. Aquesta senyal d’ubiqüitina és per localitzar-lo cap als endosomes tardans i finalment als lisosomes. Constitueix una de les formes de regular la resposta, per indicar la localització i què s’ha de fer amb aquella proteïna. El TCR acaba sent destruït i per tant la cèl·lula disminueix l’antena (disminueix el TCR en la membrana plasmàtica) i serà passats uns 3 dies que no s’exportaran a la membrana plasmàtica nous TCRs. Què passa si s’elimina Cbl-b d’un ratolí? Aleshores desenvoluparà autoimmunitat amb certa facilitat, és a dir, els limfòcits T s’activaran molt i ho faran amb senyals pròpies. Una altra molècula de frenada és la CTLA-4, que competeix amb CD28 pel mateix lligand. CTLA-4 té 20 vegades més afinitat i s’emporta el lligand, de manera que CD28 deixa de tenir senyal i d’ activar-se. Si es bloqueja el CTLA-4, el ratolí desenvoluparà autoimmunitat i morirà en 4 setmanes, ja que els T es tornant bojos i s’infiltraran als teixits (pulmó, fetge). Per tant, els T s’activarien massa amb els seus propis estímuls, i sense aquest fre hi hauria una activació enorme. Molècules coestimuladores CD28 y B7 (activadores) La via coestimuladora millor caracteritzada en l’activació del limfòcit T col·laborador es aquella en que intervé el receptor de superfície del limfòcit T denominat CD28, que s’uneix a les molècules coestimuladores B7-1 (CD80) y B7-2 (CD86) expressades en las APC activades. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz L’expressió dels coestimuladors B7 està regulada i assegura que les respostes del limfòcit T s’iniciïn en el moment i lloc apropiats, mentre que l’expressió de CD28 es constitutiva. Les molècules B7 s’expressen, sobretot, en les CPA, incloses les cèl·lules dendrítiques, els macròfags i els limfòcits B. Falten o tenen poca expressió en les CPA en repòs i la seva expressió/sobreexpressió és induïda por diversos estímuls, como els productes microbians que s’uneixen als TLRs i citoquines como el IFN-ϫ produïdes durant las reaccions immunitàries innates als microbis. A més, els limfòcits T activats expressen el lligand de CD40, que s’uneix al CD40 de las APC i envia senyals que amplifiquen l’ expressió dels coestimuladors B7 en les CPA. Nota: les cèl·lules dendrítiques madures són les CPA que expressen més quantitat de coestimuladors i, como a resultat, són els estimuladores més potents dels limfòcits T verges. En resum, les senyals del CD28 cooperen amb el reconeixement de l’antigen per iniciar les respostes dels limfòcits T verges. Els efectes funcionals que es produeixen com a conseqüència de la senyalització per CD28 són: augment de la supervivència cel·lular, proliferació cel·lular i diferenciació en cèl·lules efectores i de memòria. Homòlegs de CD28 y B7 inhibidores El resultat de l’activació del limfòcit T està influït per un equilibri entre la unió dels lligands als receptors activadors i inhibidors de la família del CD28. Els receptors inhibidors de la família del CD28 són el CTLA-4 (antigen del limfòcit T citotòxic 4 o CD152) i la PD-1 (mort programada 1 o CD279). Els dos són d’ expressió induïble. L’ activació dels limfòcits T a través del TCR i de CD28 condueix a l’ expressió de CTLA-4. Aquest receptor inhibidor és d’ alta afinitat per B7, té de 20-50 vegades més afinitat que CD28. D’aquesta manera, quan el limfòcit T expressa CTLA-4, al tenir més afinitat que CD28, s’ uneix competitivament a B7 i es generen senyalitzacions tant en la APC como en el limfòcit T. En la CPA es produeix una retirada de les molècules de B7 i en el limfòcit T es bloquegen les senyals activadores del TCR i del CD28. CTLA-4 també és molt important en la tolerància immunitària dels limfòcits T. PD-1 se expressa en limfòcits T i B activats. Reconeix dos lligands, PD-L1 i PD-L2, expressats en les CPA. En els limfòcits T, la unió de PD-1 a qualsevol dels seus lligands porta a la seva inactivació. En ratolins knock out per PD-1, s’ ha observat que pateixen malalties autoimmunitàries. Els coestímuls que hem vist fins ara són B7-1 i B7-2, també anomenats CD80 i CD86, que es troben a la CPA i tenen el seu propi lligand, CD28. Quan hi ha inflamació les CD produeixen B7-1. Què fa el CD28? Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Reforça algunes de les vies d’activació del TCR, com és la fosfatidil inositol 3 quinasa, que fosforila un greix de membrana, el PIP2, que té inositol trifosfat, que es fosforila a PIP3 per la PI3K, mentre que es desfosforila per una fosfatasa com PTEN a PIP2. PIP2 és substrat de la fosfolipasa C (lipasa C talla PIP2 en inositol fosfat i diacilglierol) però PIP3 no, així doncs, tenim una forma de regular la senyalització. A més a més, PIP3 és un cofactor de moltes proteïnes, té un domini d’homologia clatrina, és a dir, un domini hidrofòbic que reconeix greixos i s’uneix a PIP3, de manera que les proteïnes que tenen aquest domini clatrina poden unir-se a membrana per PIP3. Utilitzant aquests enzims es generen llocs d’ancoratge en la membrana per a proteïnes. Per tant, si es genera PIP3, allà s’enganxaran, però si es degenera PIP3, la proteïna es torna citosòlica. Constitueix una forma de regular que certes proteïnes vagin a llocs de la membrana. Una d’aquestes proteïnes és una quinasa (AKT) implicada en metabolisme i creixement. AKT s’uneix a PIP3 i aleshores pot ser activada per altres enzims. Lo important és que activa una altra quinasa anomenada mTOR (mammalian Target of Rapamycin). La rapamicina s’utilitza com a antibiòtic però provoca una immunosupressió important, utilitzat en clínica. La rapamicina inhibeix la diana de rapamicina, que és mTOR. mTOR és una quinasa que controla l’estat energètic de la cèl·lula, aleshores, si hi ha ATP en la cèl·lula, substrats o aminoàcids, mTOR s’activa i facilita la traducció d’RNA a proteïna (síntesi de proteïnes és una de les activitats que gasta més energia de la cèl·lula). Així doncs, mTOR controla la síntesi d’RNA a proteïnes i també l’expressió de molts enzims que intervenen en el metabolisme. Cada cop que una cèl·lula necessita créixer augmenta el nivell de ATP i si el nivell de ATP es suficient s’activa TOR. Cal dir que el limfòcit T és molt sensible a rapamicina de manera que si prenem aquest immunosupressor, ens afectarà sobretot als limfòcits T (inhibeix la majoria de limfòcits T però no els T reguladors) El CD28 actua sobretot a través de la via PI3K (té una activitat antiapoptòtica de manera que la cèl·lula sobreviu més fàcilment) PIP3, AKT i mTOR (fa que es secreti més IL-2, factor de creixement endocrí que autoactiva el limfòcit T). PI3K també actua reforçant la de senyalització de Bcl-x fent que hi hagi més supervivència cel·lular, divisió cel·lular, etc. Si no hi ha coestímuls la cèl·lula pot ser activada, es divideix durant dos o tres dies però acaben morint perquè no poden ser protegides pels coestimuladors. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La cèl·lula necessita ser controlada. Ho fa produint coestimuladors negatius que son PD1 i CTL4 i que reverteixen els positius. Actuen parant la fosforilació que te lloc al principi de les quinases, activant fosfatases i reverteixen el procés. Són una via negativa d’activació molt forta. S’anomenen checkpoint. Són molt importants i néixer sense aquestes pot produir la mort. Totes les T cells son self-reactive i la seva reactivitat pot augmentar i provocar autoimmunitat. La funció del PD1 és menys forta que la del CTL-4. En el moment que el limfòcit es va activant, apareixen en la membrana altres molècules com són la CTLA-4 i la PD-1. La CTLA-4 competeix amb CD28 pel mateix lligand, i té 20 vegades més afinitat per CD80 i CD86, i li pren l’estímul a CD28. Senyalitza activant una fosfatasa (PP2A) que inhibeix l’activitat d’AKT. Aleshores CTLA-4 s’ha vist que té una funció molt forta, de manera que el ratolí que no té CTLA-4 es mor al cap d’un mes d’haver nascut a causa d’infiltració limfocitària en la majoria de teixits (elevació Ig). Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Bloquejament de les molècules coestimuladores en teràpia Pot utilitzar-se en el càncer, amb anticossos bloquejant aquests coestimuladors i fent que sigui el propi sistema immunitari el que ens curi del càncer. Però també s’ha de dir que alguns tumors expressen nous antígens, com els melanomes ja que el sol introdueix moltes mutacions noves en la pell. Aquest via és molt beneficiosa contra el melanoma. El tumor expressa el lligand per PD1 i no tots els tumors ho fan i per tant no és efectiu en tots els pacients. L’eliminació de l’activitat de CTLA-4 provoca invariablement una diarrea massiva (els limfòcits T es tornen bojos contra la pròpia flora intestinal). Així doncs, tocar CTLA-4 es tradueix en desencadenar la fúria dels T. PD-1 es troba en l’inici tardà d’una malaltia com és el lupus caracteritzada per autoanticossos i també a la glomerulonegritis lleu en ratolins C57BL/6 té un efecte negatiu en la regulació de la proliferació limfocitària i la producció de citosines. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Sistemes cel·lulars per estudiar l’activació de les T cells Si vols estudiar la activació de les T cells pots utilitzar una lineal tumoral, però aquestes es divideixen espontàniament i no pots regular la seva divisió. Per tant has d’agafar cèl·lules T primàries de la sang. Si traiem una mostra de sang i volem activar els T, com ho fem? Si cada T té una especificitat diferent, aleshores, com podem activar els limfòcits T? En la sang hi ha una població policlonal i no saps la seva especificitat. Pots activar una població policlonal tractant amb anticossos, com anticossos anti-TCR que estimulen l’ activació de les T cells unint-se a regions constants i el TCR envia la senyal. No se sap per qué, ja que canvia la conformació del TCR per enviar una senyal. El que fas es imitar els lligands naturals. Quan un anticòs augmenta al seva concentració en sang significa que una proteïna en sang augmenta i estimula la producció d’un anti-anticòs contra aquesta proteïna o idiotip. Amb el TCR passa algo semblant. Per tant el que fas és crear línies T cells monoclonals o policlonals contra un antigen determinat (si hem immunitzat prèviament in vitro). Les T cells que creixen contra el xarampió o el toxoide tetànic constitueixen una barreja de T creats in vitro, totes contra el mateix antigen encara que són diferents T cells. S’agafa sang d’un individu i d’un altre, es purifiquen els limfòcits i es barregen. Quan es fa això, se’n diu reacció limfocitària mixta, on els limfòcits d’un reaccionen amb els limfòcits d’un altre perquè el MHC és estrany. És doncs, una reacció halogènica, un fenomen de rebuig (els T nostres no accepten uns T d’un altre individu- com a mínim un 1% de T s’activa, és molt). Quin és el nombre teòric de T específics per un antigen a l’atzar? 1 per cada 10.000. Això és molt difícil per veure-ho in vitro. Comparant-ho amb una reacció halogènica que constitueix un 1%, que és molt més fàcil de visualitzar. També es poden estimular amb un anticòs contra TCR o CD3 (anticòs agonista que dóna l’estímul al limfòcit T i aquest l’interpreta com si hagués lligat pèptid-MHC i s’activa). Quan més agregui l’anticòs, i si en comptes d’una IgG és una IgM (pentamèrica) encara millor, és a dir, que quan més agregat estigui el TCR, més bona serà l’estimulació. Així doncs, s’estimulen policlonalment els T, encara que no sabem quina és la seva especificitat. Per a què volem fer això? Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Volem estimular els limfòcits T, per exemple amb fins terapèutics: imaginem que un pacient té càncer, i volem fer créixer els seus limfòcits T in vitro per a després reintroduir-los, com els estimulem? Policlonalment o específicament contra la diana que interessa; si té un tumor, potser interessa triturar-lo i donar-li als limfòcits T en forma d’antigen. Pot ser també es podria utilitzar per a estudiar la bioquímica in vitro (senyalització de l’activació del limfòcit T). Altres maneres d’estimular limfòcits T és a través de mitògens que indueixen la mitosi en els limfòcits. Mitogens com la fitohemaglutinina (PHA) que es troben en els pèsols (els pèsols no es poden mejar crus perquè ens faria mal de ventre a causa de les lectines pròpies de la PHA, lectines que s’uneixen a les glicoproteïnes de membrana i toquen el TCR, activant el limfòcit T a nivell de la mucosa intestinal, secretant així citosines i donant lloc a una inflamació local). El procés de bullir el pèsol permet eliminar bona part d’aquestes lectines. També podem activar el limfòcit T amb fàrmacs. Sabem que el TCR activa la via d’alliberació del calci intracel·lular, a través del diacilglicerol (DAG) i la proteïna kinasa C (PKC). Si posem un ionòfor de calci (obren els porus del RE de manera que alliberen calci) és com si directament ens saltem el TCR i posem Ca+2 intracel·lular. Els èsters de formol (PMA) clàssicament s’extreien de plantes i s’utilitzaven en cosmètica però són promotors tumorals que se sintetitzen de forma artificial, essent anàlegs del DAG. També es poden utilitzar superantígens. No es una forma normal d’activar-les però pots activar moltes t cells al mateix cop, ja que la proporció de T cells responent a un antigen ¡. Si vols estudiar una al·lergen només 1 de 10.000 T cells contraatacaran el pèptid, a menys que tinguis cèl·lules de memòria. Però no son suficients T cells, per això s’utilitzen els superantígens per amplificar la resposta. També ens podem vacunar primer i agafem una mostra i veiem l’activació in vitro. Transgènic T cells Les cadenes alfa i beta son especifiques en cada T cell, per tant, per crear una T cell contra un antigen específic hem d’introduir en una de les T cells gens que codifiquin per les cadenes alfa i beta. La cadena CD3 la presenten totes les T cells. Si això ho fem sobre les cèl·lules precursores de les T cells d’un ratolí, totes les T cells produïdes per aquest ratolí seran amb les cadenes alfa i beta mencionades. D’aquesta manera podem Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz generar múltiples còpies d’un TCR. Si, a més a més, marquem aquests TCR recombinants amb marcadors de fluorescència podem inocular-los en un altre ratolí wild type i observar el seu comportament. Tetràmers p-MHC-biotina + Avidina-FITC Una eina força útil per saber quants limfòcits T responen a un antigen determinat és, mitjançant enginyeria genètica, generar una proteïna recombinant (MHC recombinant) Imaginem que volem saber quants limfòcits T responen a un antigen determinat del citomegalovirus). Preparem doncs MHC HLA-2 (només serà l’MHC d’alguns individus, de manera que respondran al citomegalovirus el sector de la població que contingui HLA-2) i se li uneix el pèptic immunogènic del citomegalovirus, es modifica amb biotina per unir-lo a l’estreptovidina (tetramèrica i formarà doncs, tetràmers). L’objectiu de fer tetràmers és obtenir una unió més forta, per lo que la interacció dura un segon o més. En un tetràmer hi haurà un efecte cremallera amb el TCR, és a dir, uns se separen uns altres s’uneixen, de forma que tot és més estable i la unió dura més. En el moment que tenim tetràmers, la interacció entre el TCR amb el tetràmer guanyarà prou avidesa i serà estable. Com que l’avidina es pot marcar amb fluorescents, podrem saber quants limfòcits T responen a un antigen determinat. Això es farà per citometria, on cadascun dels punts és un cèl·lula que ha passat per l’analitzador, i si té fluorescència del marcatge amb el tetràmer, se’n va cap a la dreta, però si té fluorescència del CD8 se’n va cap amunt. Aleshores, aquí s’està analitzant quants T CD8 citolítics estan responent, és a dir, són específics d’aquest pèptid del citomegalovirus. En la gràfica podem veure les T cells CD8+ que tenen unides el pèptid del virus CMV. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz TEMA 9. Activació de les B cells i producció d’anticossos Estructura del BCR El receptor del limfòcit B per l’antigen és una manera transmembrana d’una molècula d’anticòs associada a dues cadenes transmissores de senyals. L’estructura del BCR és igual a un anticòs unit a la membrana, amb una cua citoplasmàtica bastant curta (formada per uns 2-4 AAs). Qualsevol immunoglobulina que es troba com a BCR va acompanyada per un dímer immunoglobulina αβ que transmeten les senyals intervingudes per la Ig i les quals estan unides per enllaços disulfur entre elles i s’expressen en els limfòcits B associats de forma no covalent a la Ig de membrana. Aquests dímers αβ contenen una estructura ITAM en les seves cues citoplasmàtiques, que són necessàries pel transport de molècules de Ig de membrana a la superfície cel·lular i, junt amb la Ig de membrana, formen el complex receptor del limfòcit B (BCR). Aquests heterodímers són anàlogues al CD3, tenen la mateixa funció. Com en el cas del TCR, el BCR es pot activar artificialment amb un anticòs anti-BCR. El fet de tocar el BCR de membrana amb un anticòs provoca un estímul i això dóna una certa idea de com funciona l’activació de les B cells. Els limfòcits B verges expressen IgD i igM en la membrana plasmàtica, recordem que acompanyats pel mòdul transmissor de senyals, però expressen més quantitat de la IgD, per tant les IgD són les que primer reconeixeran els antígens. Les IgD tenen una regió bisagra molt llarga, desestructurada i els dos braços es poden moure lliurement. Com a conseqüència, no podran enviar cap senyal. Les IgM no tenen cap regió bisagra, poden detectar antígens monomèrics i són molt rígides. Són menys abundants en la superfície cel·lular. Els antígens han d’estar presentats polimèricament per activar les IgDs. Les IgD i les IgM estan separades en illes proteiques pel citoesquelet d’actina. Hi ha altres models d’activació de les B cells. No se sap com la senyal es transmet de l’exterior a l’interior de la cèl·lula, només se sap que hi ha moviments de les illes però no se sap com. La IgM en la membrana no és pentamèrica. Tots els anticossos de membrana són monòmers amb els seus acompanyants Igα i Igβ, i només quan estan solubles els trobarem en forma de dímers o pentàmers com la IgM. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Inici de la senyal pel receptor del limfòcit B Les tirosina quinases de la família de les Src son: -LCK (t cells) -Lyn (B cells) -Fyn (b – t cells) N’hi ha set més. El concepte s’aplica per totes. L’inici de la senyal pels antígens es produeix per l’entrecreuament del BCR i ho facilita el correceptor pel BCR. Es creu que l’entrecreuament de Igs de membrana per antígens multivalents apropa quinases de la família Src i, al promoure la seva interacció física activa completament aquests enzims, lo que els capacita per fosforilar les tirosines de les ITAM de la Ig i la Ig . També és possible que, com en els limfòcits T, la unió de l’antigen faciliti un canvi en tridimensional en la ITAM associada al BCR, que fa accessible les quinases ja actives de la família Src que modifiquen les tirosines de la ITAM. La fosforilació de tirosines de ITAM desencadena tots els processos transmissors α β Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz de senyals que es produeixen en sentit 3’ del BCR. Els receptors Ig entrecreuats entren en balses lipídiques on es concentren moltes proteïnes adaptadores i molècules transmissores de senyals. La Ig i la Ig estan connectades dèbilment a tirosines quinases de la família Scr, com són Lyn, Fyn i Blk, i aquests enzims també estan lligats per ancoratges lipídics a la cara interna de la membrana plasmàtica. Les tirosines fosforilades en les ITAM de Ig i la Ig proporcionen un lloc d’acoblament pels dominis SH2 en tàndem de la tirosina quinasa Syk. α α β β Syk és l’equivalent en els limfòcits B de ZAP-70 en els limfòcits T i s’activa quan s’associa a les tirosines fosforilades dels ITAM, tot i que alguns dels seus AAs tirosina també poden ser fosforilats per les quinases de la família Src associades al BCR, fent que l’activació sigui major. Si l’antigen és monovalent i incapaç d’entrecreuar múltiples molècules de Ig, pot produir-se, no obstant, alguna senyal, però pot ser necessària una activació addicional derivada dels limfòcits T cooperadors per activar els limfòcits B. Syk i altres tirosina quinases activen nombroses vies de senyalització regulades per proteïnes adaptadores. En els limfòcits B, la proteïna adaptadora SLP-65 (fosfoproteïna leucocítica d’unió a SH2), també anomenada BLNK (proteïna d’unió als limfòcits B), duu a terme un funció fonamental en l’acoblament d’una sèrie de proteïnes adaptadores, proteïnes d’intercanvi de nucleòtids de guanina i altres enzims com la fosfolipasa C i les tirosina quinases Btk i Itk. La via de les Ras – MAPK (proteïna activada per mitògens) s’activa en els limfòcits B estimulats per antígens. El factor intercanviador de GTP/GDP Sos s’incorpora al complex SLP-65, probablement gràcies a la unió de la proteïna adaptadora Grb-2. L’activació posterior de Ras es produeix de la mateixa manera que en els limfòcits T. La fosfolipasa C específica de fosfatidilinositol (PLC) s’activa en resposta a les senyals emeses pel RCB i també activa les vies de senyalització distals. (En els limfòcits B, la isoforma dominant de PLC es gamma-2 mentre que en els limfòcits T és la isoforma gamma-1 de l’enzim. No es coneix ninguna diferència funcional entre els dos isoenzims). La PLC s’activa quan s’uneix a SLP-65 i és fosforilada per Syk i Btk. La PLC activada metabolitza el PIP2 de membrana per generar els segons missatgers IP3 i DAG. IP3 mobilitza el calci dels dipòsits intracel·lulars, lo que provoca un ràpid augment del calci citoplasmàtic, que pot ser encara major gràcies a l’entrada de calci des del medi extracel·lular. En presència de calci, el DAG activa algunes isoformes de la proteïna quinasa C, que fosforila els aminoàcids serina/treonina d’altres proteïnes. Finalment, aquestes cascades de senyals activen a factors de transcripció que indueixen l’expressió de gens els productes dels quals són necessaris per l’activació funcional dels limfòcits B. Alguns dels factors de transcripció activats per les senyals emeses pel receptor antigènic dels limfòcits B són Fos, JunB i el factor nuclear kB (NfkB). Els factors de transcripció implicats en l’estimulació de la proliferació dels limfòcits B i la seva diferenciació en cèl·lules secretores d’anticossos són de diversos tipus. Les vies de senyalització utilitzades per IgM i IgD de membrana en els limfòcits B verges són les mateixes que els utilitzades per IgG, IgA i IgE en els limfòcits B que ja Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz han canviat d’isotip, ja que tots els isotips de membrana semblen associar-se a molècules de Ig i Ig . A més a més, existeixen altres molècules de superfície, com els receptors del complement i els receptors Fc, que potencien o inhibeixen les senyals transmeses pels receptors antigènics. α β Segones senyals pels limfòcits B provinents dels receptors del complement L’activació dels limfòcits B necessita, a més de l’antigen, senyals provinents de les proteïnes del complement. El sistema del complement consta d’una sèrie de proteïnes plasmàtiques que són activades a l’unir-se a complexos anticòs – antigen (via clàssica) o a l’unir-se directament a alguns polisacàrids i superfícies microbianes en absència d’anticossos (via alternativa o de la lectina), d’aquesta manera, els microorganismes poden activar el sistema del complement directament, durant les respostes immunitàries innates, o després de la seva unió als anticossos. Els antígens proteics poden ser reconeguts per anticossos preexistents o per anticossos produïts en fases inicials de la resposta, de manera que aquests complexos antigen – anticòs activen al complement per la via clàssica. L’activació del complement provoca la escissió Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz proteolítica de les proteïnes del complement. Un component fonamental del sistema és la proteïna C3, ja que la seca escissió origina una molècula anomenada C3b que s’uneix covalentment al microorganisme o al complex antigen – anticòs. C3b pot degradar-se encara més en un fragment anomenat C3d, que roman fixat a la superfície microbiana. Els limfòcits B expressen un receptor per C3d conegut com el receptor de complement de tipus 2 (CR2 o CD21). El complex C3d – antigen o C3d – antigen – anticòs s’uneix als limfòcits B, les Ig de membrana del qual i CR2 reconeixen a l’antigen i a C3d respectivament. CR2 s’expressa en els limfòcits B madurs com un complex amb altres dues proteïnes de membrana, CD19 i CD81 (també anomenada TAPA-1). El complex CR2 – CD19 – CD81 també es coneix com el complex del correceptor dels limfòcits B, ja que CR2 s’uneix a l’antigen gràcies a les molècules de C3d adherides al mateix temps que la Ig de membrana s’uneix directament a l’antigen. La unió de C3d al receptor de complement dels limfòcits B apropa a CD19 a les quinases associades al RCB, amb lo que la cua citoplasmàtica de CD19 es fosforila ràpidament. El CD19 fosforilat activa diverses vies de senyalització, especialment una dependent de la PI-3 quinasa, que potencia les vies iniciades per la unió de l’antigen a la Ig de membrana. A més, les quinases de la família Src associades a CD21 també poden fosforilar ITAM i augmentar les senyals originades en el BCR. Com a resultat final, la resposta dels limfòcits B es veu enormement potenciada. La importància del sistema de complement en les respostes immunitàries humorals s’ha confirmat en diversos experiments. La necessitat de C3d com la segona senyal per l’activació dels limfòcits B assegura que la resposta de limfòcits B sigui més probable en cas de trobar-se amb microorganismes i antígens que activen el complement. A més, constitueix un mecanisme d’amplificació de la resposta immunitària humoral donat que els anticossos són capaços d’activar el complement i provocar una estimulació més potent dels limfòcits B. Aquesta funció del complement és anàloga a la idea, ja introduïda en l’exposició dels limfòcits T, de que l’antigen és la primera senyal activadora i que els coestimuladors, que s’expressen en resposta als microorganismes, aporten les segones senyals. El sistema del complement, amplifica la síntesi d’anticossos no només per l’activació intervinguda per CR2, sinó també al afavorir la presentació d’antígens en els centres germinals. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Paper del receptor del complement CR2/CD21 com correceptor pels limfòcits B L’activació dels limfòcits B es veu augmentada per senyals que proporcionen proteïnes del complement i el complex del correceptor CD21, que vincula la immunitat innata amb la resposta immunitària humoral adaptativa. El sistema del complement consisteix en un grup de proteïnes plasmàtiques que s’activen per la unió de molècules d’anticòs que formen complexos amb antígens (via clàssica) o per la unió directa a algunes superfícies i polisacàrids microbians sense anticossos (vies alternatives i de les lectines). D’aquesta manera, els polisacàrids i altre components microbians poden activar el sistema del complement directament durant les respostes immunitàries innates. Les proteïnes i altres antígens que no activen el complement directament poden unir-se a anticossos preexistents o a anticossos produïts ràpidament en la resposta, i aquests complexos antigen – anticòs activen el complement per la via clàssica. Recordem que l’activació del complement dóna lloc a una escissió proteolítica de proteïnes del complement. El complement clau del sistema és la proteïna C3, i la seva escissió dóna lloc a la producció d’una molècula anomenada C3b, que s’uneix de forma covalent al microbi o al complex antigen – anticòs. El C3b es degrada, al mateix temps en un fragment anomenat C3d, que roman unit a la superfície microbiana o al complex antigen – anticòs. Els limfòcits B expressen un receptor per C3d que s’anomena receptor pel complement de tipus 2 (CR2 o CD21). El complex C3d i antigen o C3d i complex antigen – anticòs s’uneix als limfòcits B, i la Ig de membrana reconeix a l’anticòs i el CR2 al C3d unit. El CR2 s’expressa en els limfòcits B madurs en forma d’un complex amb altres dues proteïnes de membrana, CD19 i CD81 (també anomenada TAPA-1). El complex CR2-CD19-CD81 s’anomena sovint complex del correceptor del limfòcit B, perquè el CR2 s’uneix als antígens a través del C3d unit, al mateix temps que la Ig de membrana s’uneix directament a l’antigen. La unió del C3d al receptor pel complement del limfòcit B apropa el CD19 a les quinases associades al BCR i les tirosines de la cua citoplasmàtica de CD19 es fosforilen amb rapidesa. La fosforilació de la cua de CD19 dóna lloc a un reclutament eficient de Lyn, una quinasa de la família Src, que pot amplificar les senyals del BCR a l’augmentar molt la fosforilació de les tirosines de les ITAM en la Ig i la Ig . El CD19 fosforilat també activa altres vies de transmissió de senyals, sobretot una que depèn de l’enzim pI3-quinasa, que al seu torn, augmenta les α β Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz senyals iniciades per la unió de l’antigen a la Ig de membrana. La PI3-quinasa és necessària per l’activació de Btk i PLCɣ2, perquè aquests enzims han d’unir-se al PIP3 en la cara interna de la membrana plasmàtica per activar-se per complet, d’una forma anàloga a la mostrada per l’activació de PDK1 en els limfòcits T. El resultat net de la activació del correceptor és que la resposta del limfòcit B estimulat per l’antigen augmenta molt. Les B cells també expressen TLRs, que ajudaran a activar la B cell, de manera semblant al coreceptor CD19 i, a través de la via de senyalització, ajudaran a la proliferació i diferenciació. Retroalimentació per anticossos: regulació de la resposta immunitària humoral pels receptors Fc Els anticossos secretats inhibeixen l’activació contínua dels limfòcits B mitjançant la formació de complexos antigen – anticòs que s’uneixen simultàniament als receptors antigènics i als receptors de Fcγ presents en els limfòcits B específics de l’antigen. Això explica un fenomen anomenat retroalimentació per anticossos, que es refereix a la regulació a la baixa de la síntesi d’anticossos intervinguda pels anticossos IgG secretats. Els anticossos IgG inhibeixen l’activació dels limfòcits B gràcies a la formació de complexos amb l’antigen, els quals s’uneixen un receptor de limfòcits B per la part Fc de la IgG, anomenat receptor Fcγ II (FcγRIIB o CD32). El domini citoplasmàtic de FcγRIIB conté un motiu de sis AAs compartit per altres receptors del sistema immunitari que transmeten senyals inhibidores, tals com el receptor inhibidor citotòxic dels limfòcits NK. De manera anàloga als ITAM, aquest motiu inhibidor s’anomena motiu d’inhibició de l’immunoreceptor basat en tirosina (ITIM). Quan el receptor Fcγ dels limfòcits B s’activa, els AAs tirosina de ITIM es fosforilen i es formen punts d’ancoratge per la SHIP (inositol fosfatasa que conté un domini SH2). L’enzim SHIP activat hidrolitza el grup fosfat en posició 5’ del PIP3, que es produeix per l’agrupament del receptor antigènic dels limfòcits B i s’uneix a PLC i Btk, unes molècules implicades en la transmissió de senyals a partir del BCR. Per aquest mecanisme, l’acoblament de FcγRIIB finalitza la resposta del limfòcit B davant l’antigen. Aquest complex d’antigen – anticòs interacciona simultàniament amb el receptor antigènic (mitjançant l’antigen) i el FcγRIIB (mitjançant l’anticòs), lo que juxtaposa les Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz fosfatases inhibidores amb els receptors antigènics la senyal dels quals ha d’inhibir-se. Els limfòcits B expressen un altre receptor inhibidor anomenat CD22. Aquest és una lectina que s’uneix a l’àcid siàlic. No es coneix quin és el seu lligand natural ni com s’activa durant la resposta fisiològica dels limfòcits B. Tot i així, els ratolins modificats genèticament que no tenen CD22 mostren una activació exagerada dels limfòcits B. El domini citoplasmàtic d’aquesta molècula conté un ITIM que s’uneix a la tirosina fosfatasa SHP-1. Es creu que aquesta elimina grups fosfat dels AAs tirosina de molècules se senyalització associades al BCR. Generalitats de les respostes immunitàries humorals Comencem amb un resum d’algunes de les característiques clau de l’activació del limfòcit B i d ela producció d’anticossos. 1. L’activació dels limfòcits B indueix la seva proliferació, el que condueix a l’expansió clonal, seguida de la diferenciació, que culmina finalment en la generació de limfòcits B de memòria i de cèl·lules plasmàtiques secretores d’anticossos. Els limfòcits B madurs que responen a l’antigen procedeixen de precursors de la medul·la òssia abans de l’estímul antigènic i ocupen els òrgans limfàtics perifèrics, que són els llocs on els limfòcits interactuen amb els antígens estranys. Les respostes immunitàries humorals són iniciades pel reconeixement dels antígens pels limfòcits B específics. L’antigen s’uneix a la immunoglobulina M (IgM) i la IgD de la membrana en els limfòcits B verges, i activa aquestes cèl·lules. L’activació porta a la proliferació d eles cèl·lules específiques davant l’antigen i a la seva diferenciació, el que genera limfòcits B de memòria i cèl·lules plasmàtiques secretores d’anticossos. L’expansió enorme per part d’aquests és necessària per mantenir-se a l’altura de la ràpida divisió dels microbis. Alguns limfòcits B activats comencen a produir anticossos diferents a la IgM i IgD; aquest procés s’anomena canvi d’isotip de cadena pesada. A mesura que es desenvolupa al resposta immunitària humoral, els limfòcits B activats que produeixen anticossos que s’uneixen als antígens amb una afinitat cada vegada major dominen la resposta; aquest procés s’anomena maduració de l’afinitat. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz 2. El tipus i quantitat d’anticossos produïts varia en funció del tipus d’antigen que dirigeixi la resposta immunitària, la implicació dels limfòcits T, l’antecedent de l’exposició a l’antigen i el lloc anatòmic en el que té lloc l’activació. 3. Les respostes d’anticossos als antígens proteics necessiten que els limfòcits B específics interioritzin l’antigen, el processin i presentin els pèptids als limfòcits T cooperadors CD4+, que després activen els limfòcits B. Per aquesta raó, les proteïnes es classifiquen en antígens dependents de T. El terme limfòcit T cooperador va sorgir del coneixement de que els limfòcits T estimulen, o ajuden, als limfòcits B a produir anticossos. Un tipus especialitzat de limfòcit T cooperador, anomenat limfòcit T cooperador fol·licular, facilita la formació de centres germinals, que són estructures generades en els òrgans limfàtics on tenen lloc diversos aspectes de les respostes immunitàries humorals dependents de T. 4. Les respostes d’anticossos a antígens multivalents no proteics amb determinants repetitius, com els polisacàrids, alguns lípids i els àcids nucleics, no requereixen limfòcits T cooperadors específics davant l’antigen. Els antígens multivalents (així anomenats perquè cada molècula d’antigen conté múltiples epítops idèntics) s’anomenen, per tant, antígens independents de T. Aquestes respostes les desencadena la unió del receptor de limfòcits B (BCR) al seu antigen, i poden potenciar-se mitjançant els senyals d’altres receptors de limfòcits B. 5. Els limfòcits B activats es diferencien en cèl·lules plasmàtiques secretores d’anticossos. En les respostes dependents de T, les cèl·lules plasmàtiques o les seves precursores generen es generen des dels centres germinals en els òrgans limfàtics perifèrics, on es produeixen, a la medul·la òssia, on poden viure durant molts anys. Aquestes cèl·lules plasmàtiques de vida llarga secreten contínuament anticossos que proporcionen una protecció immediata allà on el microbi reconegut per aquests anticossos infecti al seu. 6. Part de la progènie dels limfòcits B activats de forma independent de T pot diferenciar-se en limfòcits T de memòria. Aquests limfòcits T de memòria sobreviuen en estat de repòs sense secretar anticossos durant vuit anys, però munten respostes ràpides davant de posteriors trobades amb l’antigen. 7. En les respostes immunitàries humorals dependents del limfòcit T cooperador davant d’antígens proteínics s’observen habitualment el canvi d’isotip i la maduració de l’afinitat. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els dos processos es deuen a l’estimulació dels limfòcits B pels limfòcits T cooperadors. Les senyals del limfòcit T que dirigeixen el canvi d’isotip i la maduració de l’afinitat, i els seus mecanismes moleculars i rellevància funcional. 8. Les respostes primàries i secundàries d’anticossos davant els antígens proteínics difereixen de forma qualitativa y quantitativa. Les respostes primàries es deuen a l’activació de limfòcits B verges no estimulats abans mentre que les respostes secundàries es deuen a l’estimulació de clons expandits de limfòcits B de memòria. Per tant, la resposta secundària es desenvolupa amb més rapidesa que la resposta primària, i es produeixen més quantitats d’anticossos en la resposta secundària. En el canvi d’isotip de cadena pesada i la maduració de l’afinitat també augmenten amb l’exposició repetitiva als antígens proteínics. Respostes dels anticossos T dependents i T independents Quan tenim B cells activades, creixeran, faran copies d’ells mateixos (clons) i es diferenciaran en cèl·lules plasmàtiques. Aquestes es classifiquen en 2 classes: unes que tenen una vida més curta i d’altres de vida més llarga. Durant una infecció actuaran primer les B cells de vida curta i més tard tindrem les B cells que es localitzen en la medul·la òssia i en aquesta localització podran sobreviure per mes temps, és a dir, les de vida llarga. Altres canvis que es donen són el canvi d’isotip i la maduració de l’afinitat. Les cèl·lules B de memòria són cèl·lules latents que esperaran a que ens tornem a trobar amb un antigen, que ha de ser proteic, per tal d’actuar. Hi ha dos classes d’antígens: Ciències Biomèdiques - - Laia Gómez Muñoz Antígens dependents de T cells: antígens proteics que poden ser processats, tallats i presentats a les T cells. Produeixen maduració de l’afinitat fent que apareguin cèl·lules de memòria. Antígens independents de T cells: antígens no proteics i que no es poden presentar a les T cells. No produeixen maduració de l’afinitat fent que no hi hagi cèl·lules de memòria. La qualitat dels anticossos no serà la mateixa. Els antígens dependents faran que apareguin cèl·lules de memòria, contràriament als independent, ja que aquests últims rarament produeixen maduració de l’afinitat. Els antígens independents es classifiquen en dos subclasses: - TI-1: activen el TLR i el BCR. TI-2: depenen d’un polímer que s’uneix a més d’un BCR alhora. És una senyal molt forta. Reconeixement de l’antigen i activació del limfòcit B induïda per l’antigen Per iniciar les respostes d’anticossos, els antígens han de ser capturats i transportats a les zones de limfòcits B dels òrgans limfàtics. Els antígens inicien llavors el procés d’activació del limfòcit B, treballant sovint en concert amb altres senyals que es generen durant les respostes immunitàries innates desencadenades pels microbis durant les infeccions o amb coadjuvants en les vacunes. Captura de l’antigen i entrega als limfòcits B La majoria dels limfòcits B verges madurs són limfòcits B fol·liculars (anomenats a vegades també limfòcits B recirculants) que recirculen constantment en la sang i migren d’un òrgan a limfàtic secundari al següent en busca de l’antigen. Els limfòcits B fol·liculars entren en els teixits limfàtics secundaris (melsa, ganglis limfàtics, teixits limfàtics mucosos) a través dels vasos sanguinis localitzats en les zones de limfòcits T, i Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz després migren als fol·licles, les zones de limfòcits B d’aquests teixits. Un cop arribin al fol·licle seran estimulats pel BAFF (factor activador de les B cells). El desplaçament cap als fol·licles limfàtics està guiat per la quimioquina CXCL13 secretada per les cèl·lules dendrítiques fol·liculars, el principal tipus de cèl·lula estromal del fol·licle, així com per altres cèl·lules estromals. La CXCL13 s’uneix al receptor per quimioquines anomenat CXCR5 situat en els limfòcits B verges recirculants, i atrau a aquestes cèl·lules als fol·licles. L’antigen pot arribar als limfòcits B verges en els òrgans limfàtics en diferents formes i per múltiples vies. Els antígens que entren travessen una barrera epitelial així com els antígens estan en la circulació son recollits i portats als fol·licles mitjançant diversos mecanismes- - - La majoria dels antígens procedents dels teixits arriben als ganglis limfàtics a través dels vasos limfàtics aferents que drenen en el sinus subcapsular dels ganglis. Els anticossos solubles poden arribar a la zona de limfòcits B a través de conductes que s’estenen entre el sinus subcapsular i el fol·licle, i interactuar directament amb limfòcits B específics. Els macròfags del sinus subcapsular capturen microbis grans i complexos antigen – anticòs i els porten als fol·licles que estan sota el sinus. - Molts antígens relativament grans que entren en el gangli a través dels vasos limfàtics aferents que són capturats pels macròfags del sinus subcapsular i són massa grans per entrar en els conductes. Aquests antígens poden capturar-los cèl·lules dendrítiques residents presents en la regió medul·lar i transporten als fol·licles. On poden activar els limfòcits B. - Els antígens dels immunocomplexos poden unir-se a receptors pel complement (en particular, el receptor pel complement de tipus 2 o CR2) situats en --- limfòcits B de la zona marginal, i aquestes cèl·lules poden transferir els antígens continguts en els immunocomplexos als limfòcits B fol·liculars. - Els immunocomplexos també poden unir-se al receptor pel complement CR2 situat en la superfície de les cèl·lules dendrítiques fol·liculars i els antígens d’aquests complexos es presenten llavors als limfòcits B específics davant l’antigen. - Els microorganismes patògens de transmissió hem.... poden ser capturats per les cèl·lules dendrítiques plasmacitoides en la sang i transportats a la melsa, on poden transportar-se fins als limfòcits B de la zona marginal. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz - Els antígens polisacàrids poden ser capturats pels macròfags en la zona marginal dels fol·licles limfàtics específics, i ensenyar-se o transferir-se als limfòcits B en aquesta zona. En tots aquests casos l’antigen que es va presentar als limfòcits B està generalment en la seva estructura tridimensional original intacta i no ha sigut processat per les cèl·lules presentadores d’antígens. Aquesta és, per suposat, una distinció important entre les formes dels antígens reconeguts pels limfòcits B i T. Les Igs activen els macròfags i cèl·lules dendrítiques, fan que internalitzin l’antigen i ajuden a que es presenti als MHC i que sigui presentat al TCR. Quan la B cell s’activa pel lligand CD40 lligand, l’activació és molt forta. Si falta el CD40 tindrem una immunodeficiència, el síndrome de hyper IgM. Les T cells no podran canviar a un altre isotip i els macròfags tampoc rebran els estímuls. Activació dels limfòcits B per antígens i altres senyals L’antigen i les citoquines tenen funcions importants en la supervivència dels limfòcits B verges. Els limfòcits B fol·liculars verges sobreviuen durant períodes limitats fins que es troben amb l’antigen. La supervivència del limfòcit B fol·licular depèn de senyals del BCR, així com dels impulsos rebuts d’una citoquina de la superfamília del factor de necrosis tumoral (TNF) anomenat BAFF (factor activador del limfòcit B, de l’anglès B cell-activating factor of the TNF family, també conegut com BLyS, per estimulador del limfòcit B, de l’anglès B lymphocite stimulator) que proporciona senyals de maduració i supervivència a través del receptor per a BAFF. BAFF i un lligand relacionat, APRIL, poden activar altres dos receptors, TACI i BCMA, que participen en estadis posteriors de l’activació i diferenciació del limfòcit B. Aquestes citoquines es produeixen sobretot en les cèl·lules mielocítiques dels fol·licles limfàtics en la medul·la òssia. L’activació dels limfòcits B específics davant l’antigen la inicia la unió de l’antigen a molècules de Ig de membrana, que, en comunió amb les proteïnes Igα i Igβ associades, constitueixen el complex receptor per l’antigen dels limfòcits B madurs. El receptor del limfòcit B per l’antigen, té dues funcions claus en l’activació del limfòcit B. En primer lloc, la unió de l’antigen al receptor envia senyals bioquímiques als limfòcits B que inicien el procés d’activació. En segon lloc, el receptor interioritza l’antigen unit en vesícules endosòmiques i, si l’antigen és una proteïna, es processa en pèptids que poden presentar-se en la superfície del limfòcit B pel seu reconeixement pels limfòcits T cooperadors. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Tot i que el reconeixement de l’antigen pot iniciar respostes del limfòcit B, per ell sol és habitualment inadequat per estimular una proliferació i diferenciació significatives del limfòcit B. Per induir respostes completes, altres estímuls cooperen amb la unió del BCR a l’antigen, com les proteïnes del complement, els receptors de reconeixement del patró i, en el cas del antígens proteínics, els limfòcits T cooperadors. L’activació del limfòcit B la facilita el correceptor CR2(CD21 situat en els limfòcits HB, que reconeix fragments del complement units de forma covalent a l’antigen o que formen part d’immunocomplexos que contenen l’antigen. L’activació del complement sol observar-se amb les microbis, que activen aquest sistema sense els anticossos per les vies alternativa i de la lectina, i en presència d’anticossos per la via clàssica. En totes aquestes situacions es generen fragments del complement que s’uneixen als microbis. Un d’aquests fragments, anomenat C3d, és reconegut pel receptor pel complement CR2 (també anomenat CD21), que augmenta la força de les senyals del BCR i així funciona com un correceptor pels limfòcits B. Alguns polisacàrids no microbians activen també el complement per les vies alternativa i de lectina, i aquesta és una de les raons per les que aquests antígens són capaços d’induir respostes d’anticossos sense l’ajuda del limfòcit T. Els productes microbians s’uneixen a receptors del tipus toll situats en els limfòcits B, lo que augmenta l’activació del limfòcit B. Els limfòcits B humans expressen diversos receptors de tipus toll (TLRs), com el TLR5, que reconeix la flagelina bacteriana; el TLR7 endosòmic, que reconeix el RNA unicatenari y el TLR9 que és específic del DNA sense metilar ric en CpG en els endosomes. Els limfòcits B murins (però no en humans) també expressen TLR4 en la superfície que reconeix al LPS. Aquests receptors de reconeixement del patró faciliten senyals que potencien o cooperen amb els procedents del receptor del limfòcit B durant l’activació del limfòcit B. A més, a més l’activació de les cèl·lules mielocítiques a través de receptors de reconeixement del patró pot promoure l’activació del limfòcit B indirectament a través de dues formes. Les cèl·lules dendrítiques activades a través del TLR contribueixen significativament a l’activació del limfòcit T cooperador que estimula als limfòcits B en resposta als antígens proteínics. Les cèl·lules mielocítiques activades pel TLR poden secretar APRIL i BAFF; citoquines que poden induir respostes del limfòcit B independents de T. Respostes funcionals dels limfòcits B davant dels antígens El entrecreuament del BCR per diferents tipus d’antígens pot induir diferents successos cel·lulars: els antígens multivalents inicien la proliferació i diferenciació del limfòcit B, i els antígens proteínics preparen als limfòcits B per interaccions posteriors amb limfòcits T cooperadors. L’entrecreuament del receptor per l’antigen per alguns antígens pot estimular diversos canvis importants e els limfòcits B. En resposta a antígens multivalents, les cèl·lules prèviament en repòs tornen a entrar en la fase G1 del cicle cel·lular, i això s’acompanya de l’augment de la mida cel·lular, del RNA citoplasmàtic i dels orgànuls Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz biosintètics com els ribosomes. Alguns limfòcits B activats es diferencien en cèl·lules plasmàtiques, sobretot de Bcl-2. L’activació dels limfòcits per l’antigen dóna lloc a una major expressió de molècules MHC II i de coestimuladores B7, degut a lo qual els limfòcits B estimulats per l’antigen a respondre a les citoquines secretades pels limfòcits T cooperadors. L’expressió dels receptors per quimioquines pot canviar, lo que dóna lloc a la sortida dels limfòcits B dels fol·licles. La importància de les senyals produïdes pel complex BCR per les respostes conseqüents de les cèl·lules varien amb la naturalesa de l’antigen. La majoria dels antígens independents de T, com els polisacàrids, contenen múltiples epítops idèntics en cada molècula o els ensenyen en una superfície cel·lular. Per tant, aquests antígens multivalents poden entrecreuar amb eficàcia molts receptors de limfòcits B per l’antigen i inicien respostes, encara que no siguin reconegudes pels limfòcits T cooperadors. Pel contrari, molts antígens proteínics globulars naturals posseeixen només una còpia de cada epítop per molècula. Per tant, aquests antígens proteínics no poden unir-se simultàniament a múltiples molècules de Ig i entrecreuar-les, i la seva capacitat per activar el BCR és limitada, de manera que no solen induir senyals que puguin dirigir la proliferació i diferenciació del limfòcit B. Són, tot i així, suficients per influir en la supervivència, indueixen canvis en la expressió de receptors de quimioquines i promouen la endocitosi de l’antigen. Alguns antígens proteínics poden ensenyar-se en forma de sèries multivalents en les superfícies dels microbis o les cèl·lules, o poden ser multivalents perquè estan en agregats. Els antígens proteínics també són interioritzats pel BCR, processats i presentats com pèptids units a molècules del MHC a limfòcits T cooperadors, que són potents estimuladors de la proliferació i diferenciació del limfòcit B. De fet, en les respostes dependents de T, una funció important de la Ig no és dirigir la proliferació i diferenciació, sinó facilitar la unió i interiorització de l’antigen per la seva posterior presentació als limfòcits T cooperadors. Després de que els limfòcits B específics reconeguin als antígens, els passos posteriors en les respostes immunitàries humorals són molt diferents a les respostes dependents i independents de T. La B cell podrà diferenciar-se en una cèl·lula plasmàtica i produir anticossos. Aquestes solen viure uns 10 dies, són de vida curta. També es generen B cells de memòria. Una Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz altra possibilitat es que la B cell reentri al fol·licle i es divideixi allà, però això només passa en poques B cells. El propòsit és preparar anticossos de millor qualitat per una futura infecció. És a dir, formar un centre germinal en el fol·licle que madurarà en dues setmanes. Les cèl·lules B del centre germinal es divideixen cada sis hores. En cada divisió, la cèl·lula muta les Igs, i una vegada les ha mutat comproven si ja tenen la Ig, si s’ha perdut la Ig, etc. Aquesta comprovació es fa gràcies a les cèl·lules dendrítiques fol·liculars, que no són cèl·lules hematopoètiques sinó que són cèl·lules dendrítiques que tenen immunocomplexos en la superfície cel·lular cell. Aquesta és capaç de degradar l’antigen, internalitzar-lo i presenta-lo a la les T cells dins del fol·licle i produir BAFF fent que les B cells es diferenciïn en cèl·lules plasmàtiques. Aquest procés dura unes dues setmanes. Les mutacions de les Ig són atzaroses i el més probable és que perdin la Ig de membrana. Aquestes cèl·lules dendrítiques no són cèl·lules hematopoètiques, ja que tenen com receptors el receptor Fc i el receptor pels complements. Les B cells proven d’agafar els complexos immunogènics. Algunes de les B cells que han mutat les Igs tindran Igs no funcionals ja que no tindran el lloc d’unió i moriran. Les altres B cells sí que podran agafar el antigen i formar complexes inmunogènics. Els complexes immunogènics formats per les B cells són internalitzats. La B cell morirà en unes hores, necessiten presentar l’antigen que han atrapat amb la Ig. Les T helper fol·licular cells són les que T cells que entren el fol·licle i ajuden a generar T cells de memòria i cèl·lules B plasmàtiques. La maduració de l’afinitat succeirà dins dels fol·licles, e canvi el canvi d’isotip pot succeir dins o fora del fol·licle. Els antígens polisacarídics poden estimular el BCR i el TLR, i són independent de les cèl·lules T. El fenomen de la memòria, class switching, affinity maturation es creu que es degut a els antígens independents de cèl·lules T. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Mecanisme d’activació de les B cells mediada per Th Paper de la interacció CD40L:CD40 en l’activació del limfòcit dependent del limfòcit T A l’activar-se, els limfòcits T cooperadors expressen el lligand pel CD40 (CD40L), que s’uneix al seu receptor, el CD40, situat en els limfòcits B estimulats per l’antigen i indueix la proliferació i diferenciació dels limfòcits B, al principi en focus extrafolicul·lars i després en els centres germinals. El CD40 és un membre de la superfamília del receptor pel TNF. El seu lligand, el CD40L (CD154), és una proteïna de membrana trimèrica homòloga al TNF. El CD40 s’expressa de forma constitutiva en els limfòcits T cooperadors després d’activar-se gràcies a l’antigen i els coestimuladors. Quan aquests limfòcits T activats cooperadors interactuen físicament amb els limfòcits B presentadors de l’antigen, el CD40L reconeix al CD40 en la superfície del limfòcit B. La unió del CD40L al CD40 dóna lloc a una alteració en l’estructura tridimensional dels trímers de CD40 preformats, i això indueix l’associació de proteïnes citosòliques anomenades TRAF (factors associats al receptor pel TNF) amb el domini citoplasmàtic del CD40. Els TRAF reclutats pel CD40 inicien cascades enzimàtiques que porten a l’activació i translocació nuclear de factors de transcripció, com el Nf-kB i la AP-1, que en conjunt estimulen la proliferació del limfòcit B i augmenten la síntesi i secreció de Ig. Els receptors pel TNF activen vies de transmissió de senyals anàlogues. En l’activació de la cèl·lula dendrítica i del macròfag induïda pel limfòcit T també participa la interacció del CD40L situat en els limfòcits T activats cooperadors amb el CD40 situat en les cèl·lules H dendrítiques i els macròfags. T Les mutacions en el gen del CD40L donen lloc a una malalta anomenada síndrome de la hiper γglobulinèmia M lligada a X. A més de l’activació dels limfòcits B a través del CD40L dels limfòcits T cooperadors, els limfòcits t cooperadors també secreten citoquines que contribueixen a les respostes del limfòcit B. Les funcions millor definides de les citoquines derivades del limfòcit T en les respostes immunitàries humorals es donen en el canvi d’isotip. També s’ha implicat a diverses citoquines en els primers passos de la proliferació i diferenciació del limfòcit B, però no està clar si alguna és realment essencial per aquestes respostes. Després de la interacció inicial entre els limfòcits B i els limfòcits T cooperadors es la interfície entre el fol·licle i la zona del limfòcit T, els limfòcits T cooperadors poden activar després els limfòcits B en dues localitzacions diferents, una fora dels fol·licles en un TH Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz focus extrafol·licular, i l’altre en els centres germinals dels fol·licles. La naturalesa de la resposta del limfòcit B difereix en aquestes localitzacions. Centres germinals en els òrgans limfàtics secundaris Observem en la imatge un centre germinatiu. El fol·licles són les regions T cell i és on troben el BAFF. Un cop les B cells i les T cells detecten l’antigen migren al llindar del fol·licle i això ajuda a que les dues cèl·lules contactin. Les B cell poden diferenciar-se en cèl·lules plasmàtiques, o poden diferenciar-se en cèl·lules de memòria i moltes d’elles reentren el fol·licle i el colonitzen. Allà es dividiran activament formant el centre germinal i cada sis hores es divideixen. Cèl·lules dendrítiques fol·liculars Els complexes immunitaris s’uneixen la superfície de cèl·lules dendrítiques fol·liculars. L’antigen radiomarcat es localitza en fol·licles limfoides de ganglis limfàtics de drenatge, on romanen (imatge lila que és una microfotografia òptica i la representació esquemàtica abaix, que mostren un centre germinal en un gangli limfàtic). Tres dies abans es va injectar antigen radiomarcat i la seva localització en el centre germinal es mostra per la coloració fosca intensa. L’antigen està en forma de complexes antigen – anticòs – complement units a receptors Fc i de complement sobre la superfície de la cèl·lula dendrítica fol·licular, com es descriu a la forma esquemàtica per complexes immunitaris units a receptors tant Fc com CR3 en el panel dret. Aquests complexos no s’internalitzen. L’antigen pot persistir en aquesta forma períodes de temps prolongats. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Canvi d’isotip de cadena pesada En les respostes dependents de T, part de la progènie de limfòcits B activats que expressen IgM i IgD pateixen el canvi d’isotip de cadena pesada i produeix anticossos amb cadenes pesades de diferents classes, com ɣ, α i ε. Alguns canvis d’isotip succeeixen en els limfòcits B en els focus extrafol·liculars, dirigits pels limfòcits T cooperadors extrafol·liculars, però molts més succeeixen en els centre germinals, dirigits pels limfòcits TFH . La capacitat dels limfòcits B de produir diferents isotips d’anticòs proporciona una plasticitat notable a les respostes immunitàries humorals, al generar anticossos que realitzen funcions efectores diferents i que participen en la defensa contra diferents tipus de microorganismes infecciosos. Els limfòcits B canvien els isotips dels anticossos que produeixen modificant les regions constants de les cadenes pesades però no la especificitat dels anticossos (que determinen les regions variables). El canvi d’isotip en la resposta a diferents tipus de microbis està regulat per citoquines produïdes pels limfòcits T cooperadors activats per aquests microbis. El IFN - ɣ indueix en el limfòcit B el canvi a la IgG i la IL-4 indueix el canvi a la IgE. La resposta a molts virus i bactèries intracel·lulars implica la producció d’anticossos IgG, que bloquegen l’entrada dels microbis en les cèl·lules de l’amfitrió i també promouen la fagocitosi en els macròfags. Els virus i molts bacteris activen els limfòcits T cooperadors dels subgrup TH1, que produeixen la citoquina IFN - ɣ i també indueix probablement als limfòcits TFH perquè produeixin quantitats augmentades de IFN - ɣ. La resposta humoral davant a molts paràsits helmíntics està dirigida principalment pels anticossos IgE, que participen en l’eliminació intervinguda pel eosinòfil i el mastòcit de l’helmints; els anticossos IgE també intervenen en les reaccions d’hipersensibilitat immediata. Els helmints influeixen probablement en la diferenciació TFH i indueixen a aquests limfòcits T cooperadors a produir citoquines del tipus TH2 durant la reacció del centre germinal. A més a més, els limfòcits B de diferents zones anatòmiques canvien a isotips diferents, en part per les citoquines produïdes en aquests llocs. En concret, els limfòcits B en els teixits mucosos canvien a la IgA, que és la classe d’anticòs que millor es transporta a través de l’epiteli a les secrecions mucoses, on defensa contra els microbis que tracten d’entrar a través de l’epiteli. El canvi a la IgA és estimulat pel factor de creixement transformador β (TGF-β), que produeixen molts tipus cel·lulars, inclosos els limfòcits T cooperadors, en els teixits mucosos i d’altres tipus. Les citoquines de la família del TNF, BAFF i APRIL també estimulen el canvi a la IgA. Com que aquestes són produïdes per les cèl·lules mielocítiques, poden estimular les respostes IgA sense l’ajuda del limfòcit T. Alguns subjectes hereten versions mutades del gen TAC1, que codifica per un receptor per aquestes citoquines, tenen una deficiència selectiva en la producció de IgA. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Affinity maturation: somàtic maturation La maduració de l’afinitat és el procés que porta a una major afinitat dels anticossos per un antigen particular a mesura que la resposta humoral dependent de T progressa i és el resultat de la mutació somàtica dels gens de Ig seguida de la supervivència selectiva dels limfòcits B productors dels anticossos amb major afinitat. El procés de maduració de l’afinitat genera anticossos amb una capacitat creixent d’unirse a antígens i, per això, neutralitzen i eliminen microbis de forma més eficient. Els limfòcits T cooperadors i les interaccions CD40:CD40L són necessàries per iniciar la mutació somàtica i, com a resultat d’això, la maduració de l’afinitat s’observa només en les respostes d’anticossos davant antígens proteínics dependents de T. En els limfòcits B en proliferació del centre germinal de la zona fosca, els gens V de Ig pateixen mutacions puntuals amb una freqüència molt alta. Es calcula que aquesta freqüència és de 1 cada 103 parells de bases del gen V per divisió cel·lular, que és uns milers de cops superior a la freqüència de mutacions espontànies en altres gens de mamífers. Per aquesta raó en els gens V de Ig s’anomena també hipermutació somàtica. Els gens V de cadenes pesades i lleugeres expressades en cada limfòcit B contenen un total d’uns 700 nucleòtids; això implica que s’acumularan mutacions en regions V expressades en una freqüència mitjana de casi una per divisió cel·lular. Les mutacions del gen V de Ig continuen passant en la progènie de limfòcits B. Com a resultat d’això, qualsevol clon de limfòcits B pot acumular més i més mutacions durant la seva vida en el centre germinal. Es calcula que, com a conseqüència de les mutacions somàtiques, les seqüències de nucleòtids dels anticossos derivats d’un clon de limfòcits B poden divergir com a molt un 5% de la seqüència original en línia germinal. Això es tradueix habitualment en fins a 10 substitucions d’aminoàcids. Són notables vàries característiques d’aquestes mutacions. En primer lloc, les mutacions s’agrupen en les regions V, sobretot en les regions determinants de la complementarietat que s’uneixen a l’antigen. En segon lloc hi ha moltes més mutacions en els anticossos IgG que en els IgM. En tercer lloc, la presencia de mutacions es correlaciona amb afinitats creixents dels anticossos cap a l’antigen que indueix la resposta. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els mecanismes subjacents a la mutació somàtica en els gens de Ig es coneixen parcialment. Està clar que l’exó VDJ de Ig reordenat es torna molt sensible a les mutacions, lo que indica una major propensió d’aquesta regió a factors lligadors del DNA que identifiquen la mutació en regions V reordenades. L’enzim AID, duu a terme un paper essencial en la maduració de l’afinitat. L’activitat de la DNA-desaminasa converteix els C en U en els punts calents per la mutació. Els U poden canviar-se a T quan es produeix la replicació del DNA, lo que genera un tipus freqüent de mutació C a T, o la uracil N-glicosilasa pot eliminar el U i es repara així el lloc abàsic mitjançant un procés que tendeix a l’error, lo que genera finalment substitucions amb cadascun dels 4 nucleòtids de DNA en cada lloc de desaminació de la citidina induïda per la AID. Aquests processos de reparació que tendeixen a l’error estenen les mutacions a altres nucleòtids, a part de les C a les que es dirigeix la AID. L’estímul repetit dels antígens proteínics dependents del limfòcit T porta un número creixent de mutacions en els gens de Ig dels limfòcits B específics de l’antigen del centre germinal. Algunes d’aquestes mutacions són probablement útils, perquè generen anticossos amb elevada afinitat. Tot i així, moltes de les mutacions poden donar lloc a una declinació o inclús a la pèrdua de la unió a l’antigen. Per tant, el següent i crucial pas en el procés de maduració de l’afinitat és la selecció dels limfòcits B amb major afinitat i més útils, un tipus de selecció natural darwiniana que assegura la supervivència dels millors limfòcits B (els més capaços en termes d’unió a l’antigen). Això passa amb la freqüència de 1 mutació en 1 divisió cel·lular. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Mecanismes pels quals la AID genera mutacions en les regions V de les Igs La desaminasa de citidina induïda per activació introdueix mutacions en gens transcrits en cèl·lules B L’enzim AID es va identificar inicialment com un gen que s’expressa de manera específica en el moment de l’activació de les cèl·lules B. La seva importància en la diversificació dels anticossos es va revelar per mitjà d’anàlisis de ratolins amb bloqueig de l’expressió de la AID, lo que va demostrar falta d’hipermutació somàtica i de recombinació de canvi de classe. També s’han identificat éssers humans amb mutacions en la AID que no tenen canvi de classe ni hipermutació somàtica. La seqüència de la AID es relaciona amb la d’una proteïna coneguda per les sigles APOBEC1 (enzim editor de mRNA de la apolipoproteïna B, polipèptid catalític 1), que converteix a la citosina del mRNA d’apolipoproteïna B en uracil mitjançant desaminació; així al principi es va creure que la AID actuava com una desaminasa de citidina de mRNA. Tot i que això és encara una possibilitat, proves actuals suggereixen que la AID també pot actuar com una desaminasa de citidina de DNA, que desamina de manera directa els residus de citidina dels gens d’immunoglobulina i els transforma en uridina. La AID pot unir-se al DNA monocatenari i desaminar-lo, però no al DNA de doble cadena. D’aquesta manera, per tal de que la AID actuï, la doble cadena de DNA s’ha de desenrotllar localment de manera transitòria i això sembla succeir com a resultat de la transcripció de seqüències properes. Per analogia amb altres desaminases de citidina, es creu que la AID inicia un atac nucleofílic sobre l’anell de pirimidina de la citidina exposada. Altres enzims de reparació del DNA ubics cooperen amb la AID per alterar més la seqüència del DNA monocatenari. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz El residu uracil produït per la AID pot ser el substrat per l’enzim de reparació per escissió per escissió de bases d’uracil-DNA-glicosilasa (UNG), que elimina la base pirimidínica per formar un lloc abàsic en el DNA. La endonucleasa apúrínica/apirimidínica 1 (APE1) pot escindir la resta del residu, lo que produeix una esquerda en una sola cadena del DNA en el lloc de la citosina original. La UNG i la APE1 actuen en totes les cèl·lules per reparar amb eficiència les conversions freqüents de citosina en uracil i els lloc que manquen de base que succeeixen com a resultat del dany espontani del DNA. La AID només es funcional en les cèl·lules B activades i a l’incrementar en forma considerable el dany del DNA present en els gens de immunoglobulines, augmenta en gran mesura la probabilitat de que aquest dant sigui reparat de manera incorrecta i provoqui una mutació. Els tres tipus d’alteracions poden provocar tipus de mutacions bastant diferents en el gen de Ig; l’extensió del canvi inicial en el DNA correspon, a grans trets, a la naturalesa de la mutació final. Si nomes actua la AID sobre el DNA, únicament hi haurà hipermutació somàtica. Els llocs abàsics generats per la UNG també poden donar lloc a hipermutació somàtica per substitució de nucleòtids en el moment d ela replicació. Es creu que les esquerdes de cadena individual generades per la APE1 són una senyal requerida per iniciar el procés de replicació amb motlle utilitzant seqüències homòlogues que succeeix en la conversió gènica. Per últim, es creu que una alta densitat de esquerdes de cadena individual en regions específiques que flanquegen gens de la regió C, genera els trencaments de doble cadena necessaris pel canvi d’isotip. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Les mutacions estan presents en al regió variable, tot i que s’han produït inicialment en tot el gen, però la selecció ha fet que només estigui en la regió variable. És a dir, apareixen mutacions en la regió variable ja que suposen un avantatge per la Ig. Imaginem que ratolins idèntics s’han infectat amb oxazolone per estimular la resposta immunològica, es preparen hibridomes i es mira quina classe de Igs s’han produït per combatre l’antigen. S’observa que les mutacions en les cadenes lleugeres i pesa són poques al passar una setmana. Davant d’una segona immunització, el número de mutacions que apareixen és molt més gran. Normalment es concentren en els CDRs, però també en trobem en la regió framework (recordem que eren les regions constants de la cadena variable de la Ig) i incrementen la afinitat per l’antigen. Significa que els anticossos detectaran l’antigen a baixes concentracions. Les mutacions estan en el gen sencer però hi ha un enzim, el AID o AICD, que busca modificacions epigenètiques, com la cromatina oberta, per actuar. La cromatina que codifica per les Igs és molt accessible i per tant, molts gens seran mutats. Aquest enzim pot equivocarse també fent que apareguin limfomes. També succeeix que les màquines reparadores identifiquen que les bases no son complementàries i intenten reparar-ho mitjançant la glicosilasa. Si l’uracil no està present hi ha n grups fosfat sense base i un enzim que els tallarà. Aquesta maquinària de reparació introdueix mutacions també, mentre que en altres gens reparen correctament. Aquest enzim nomes s’expressa en les B cells activades. El nick produït també es repararà. Això passa amb la freqüència de 1 mutació en 1 divisió cel·lular. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Canvi d’isotip Els isotips d’immunoglobulina són codificats per una agrupació de gens de la regió C de la cadena pesada de immunoglobulina. S’indica l’estructura general dels principal isotips d’immunoglobulina (panel superior); el domini immunoglobulina se senyala com un rectangle. Aquests son codificats per gens de la regió C de la cadena pesada separats, disposats en una agrupació, tant en ratolins com en éssers humans (panel inferior). La regió constant d ela cadena pesada d’immunoglobulina de cada isotip s’indica amb el mateix color que el segment del gen de la regió C que la codifica. La IgM i la IgE manquen d’una regió bisagra, però cada una conté domini de cadena pesada addicional. Remarquem les diferències dels números i de les localitzacions dels enllaços disulfur (línies de color negre) que enllacen les cadenes. Els isotips també difereixen en la distribució de grups de carbohidrats lligats a N, que es mostren com hexàgons. En els éssers humans, la agrupació mostra evidència de duplicació evolutiva d’una unitat que consta de dos gens ɣ, un gen ε, i un gen α. Un dels gens ε es un pseudogèn (Ψ); por això, només s’expressa un subtipus de IgE. Per simplicitat no s’il·lustren altres pseudogens. Les classes de immunoglobulines que es troben en ratolins s’anomenen IgM, IgD, IgG1, IgG2, IgA e IgE. Canvi d’ isotip de la cadena pesada En resposta al acoblament de CD40 i a citoquines, una part de la progènie de limfòcits B activats que expressen IgM i IgD pateixen un procés de canvi d’ isotip (classe) de la cadena pesada, lo que provoca la síntesis d’anticossos amb diferents classes de cadenes pesades, com ɣ, α i ε. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz El canvi d’isotip es produeix en els teixits limfàtics perifèrics, en els limfòcits B que s’activen en els marges dels fol·licles i en els centres germinals. Els estudis realitzats en ratolins o éssers humans que no tenen CD40 o el seu lligand han demostrat que es necessiten les senyals emeses per CD40 per estimular aquest canvi d’isotip. En tots aquests casos, la resposta humoral davant antígens proteics està dominada pels anticossos IgM i existeix un escàs canvi a altres isotips. Tot i això, no es coneixen els mecanismes pels que CD40 indueix el canvi d’isotip. Les citoquines duen a terme una funció essencial en la regulació del canvi a alguns isotips concrets de cadena pesada. Per exemple, la IL4 produïda fonamentalment pels limfòcits TCD4+ és el principal factor del canvi a isotip IgE en totes les espècies estudiades mentre que la síntesi de IgG2a en ratolins depèn del IFN- secretat pels limfòcits T i els limfòcits NK (citolítics naturals). La capacitat dels limfòcits B per produir diferents isotips d’anticossos aporta una enorme plasticitat a la resposta immunitària humoral, ja que permet generar anticossos amb diferents funcions efectores i que intervenen en la defensa davant a diferents tipus d’agents infecciosos. Aquest canvi d’isotip en resposta diferents tipus de microorganismes està regulat pels limfòcits T cooperadors activats per aquests microbis. Per exemple, la resposta immunitària humoral que ofereix una major protecció davant a les bactèries amb càpsules riques en polisacàrids consta d’anticossos IgM, capaços d’unir-se a les bactèries, activar el sistema de complement i induir la seva fagocitosis. Els antígens polisacàrids, que no desencadenen una resposta de limfòcits T cooperadors, estimulen sobretot la síntesi d’anticossos IgM, amb un canvi d’isotip escàs o nul cap a algunes subclasses de IgG. La resposta a molts virus i bactèries consisteix en anticossos IgG, que bloquegen l’entrada dels microorganismes l’entrada dels microorganismes en les cèl·lules hoste i també afavoreixen la fagocitosis pels macròfags. Els virus i moltes bactèries activen els limfòcits T cooperadors del subtipus Th1 que, al sintetitzar IFN-ɣ, provoquen en els limfòcits B el canvi d’isotip a subclasses de IgG que opsonitzen i fixen el complement. La resposta immunitària davant molts helmints consisteix principalment en la síntesis de IgE, que participa en la seva eradicació mediada per eosinòfils. Els anticossos IgE també intervenen en les reaccions Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz d’hipersensibilitat immediata (al·lèrgiques). Els helmints activen la població Th2 de limfòcits T cooperadors, que sintetitzen IL4, la citoquina que indueix el canvi a IgE. A més, els limfòcits B de diferents localitzacions anatòmiques tendeixen a tenir diferents isotips. Més concretament, els limfòcits B de les mucoses canvien a IgA. Aquest canvi es veu afavorit pel TGF-β, un factor produït per molts tipus cel·lulars de les mucoses i altres teixits i que actua conjuntament amb la citoquina IL5 sintetitzada pels limfòcits T. Aquests exemples de canvi d’isotip il·lustren com actuen els limfòcits T cooperadors en la regulació de la resposta immunitària, ja que secreten diferents citoquines en resposta a diferents microorganismes, de manera que aquestes citoquines estimulen la millor resposta humoral per aquest microorganismes concret. Mecanisme de canvi d’isotip El mecanisme molecular més important de canvi d’isotip és un procés conegut com recombinació de canvi, en el que el segment VDJ reordenat en un limfòcit B es recombina amb una regió C i s’elimina el DNA entremig. Aquest mecanisme es va observar per primer cop en mielomes, en els que es va trobar que els cèl·lules productores d’un isotip de Ig presenten una deleció de tots els gens Ch situats en la posició 5’ respecte l’isotip expressat. D’aquesta manera, si els gens Cµ i Cσ estan delecionats, el segment VDJ reordenat s’unirà al següent complex Ch, donant lloc a cadenes pesades ɣ3 (en ratolins); la deleció posterior de tots els gens que codifiquen per la subclasse ɣ originarà la síntesis de cadenes pesades ε, i així successivament. Aquests fenòmens de recombinació del DNA estan intervinguts per seqüències de nucleòtids, anomenades regions de canvi, localitzades en els introns de l’extrem 5’ de cada locus Ch. Les regions de canvi ocupen entre 1 i 10 kB i contenen nombrosos fragments repetitius en tàndem de seqüències conservades de DNA. La zona 5’ de cada regió de canvi és un exó anomenat exó I (iniciador de la transcripció). CD40 i les citoquines desencadenen el canvi d’isotip al facilitar l’accessibilitat del DNA a una regió C específica i induir la transcripció de l’exó I, la regió de canvi i l’exó Ch. Posteriorment aquest transcrit es processa per eliminar la regió de canvi. El RNA resultant, anomenat transcrit germinal, esta format per l’exó 1 i els exons de la regió constant, però sol contenir nombrosos codons de parada, per lo que no pot traduir-se. La transcripció germinal s’acompanya de l’accessibilitat a un gen C concret d’enzims que intervenen en la recombinació en la recombinació de canvi. Com a resultat, el complex VDJ reordenat en aquest limfòcit B es recombina amb la regió C activa des del punt de vista de la transcripció. Hi ha regions de canvi d’isotip que contenen molts nucleòtids que canvien la conformació del DNA i l’enzim és capaç de detectar aquestes regions. Això és degut a que les citoquines faran que els canvis succeeixin en regions concretes de switching (regions de canvi), ja que estimulen una transcripció que codificarà per res, és a dir es Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz formarà un RNA no codificant per tal de que s’obri la cromatina i que aquestes regions siguin més accessibles. Com hem vist abans, la IL4 serà necessària per canviar a IgE, l’IFN-ɣ canviarà IgG... És a dir són les citoquines les que dirigeixen aquest canvi d’isotip. Això es creu que es deu a un codi existent en el DNA. D’altra banda, CD40 actuarà com a estímul necessari pel canvi d’isotip i per la maduració de l’afinitat. En absència de senyals dels limfòcits T cooperadors, els limfòcits B sintetitzen IgM. Quan els limfòcits B activats pels antígens reben senyals emeses pels limfòcits T cooperadors (CD40L), es produeix el canvi d’isotip (en aquest exemple a IgE). Aquests estímuls inicien la transcripció germinal a través dels locus I – S – C . Els gens Ch proximals s’eliminen en un cercle de DNA, lo que origina la recombinació del complex VDJ amb el gen C. Les regions de canvi estan senyalades pels cercles Sµ i Sɣ. ε ε ε Mecanismes pels quals la AID i la transcripció de la línia germinativa col·laboren per generar talls de doble cadena en les regions de switch L’enzim clau necessitat pel canvi d’isotip (i la mutació somàtica) és la desaminasa induïda per l’activació (AID). Els éssers humans i els ratolins amb ges inactivats que manquen d’aquest enzim mostren efectes profunds en el canvi d’isotip i en la maduració de l’afinitat. L’expressió de AID l’activen, sobretot, les senyals del CD40. L’enzim desamina a les citocines en plantilles de DNA bicatenari convertint les citoquines (C) en uracils (U). Les regions de canvi són riques en bases G i C, i els transcrits de la regió de canvi tendeixen a formar híbrids DNA-RNA estables que afecten a la cadena codificadora Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz (amunt) del DNA, lo que allibera així la cadena inferior o no codificadora, que forma una nansa de DNA unicatenari anomenada nansa R. La nansa R és on un gran nombre de C en la seqüència de canvi del DNA es converteixen en U per l’acció de la AID. Un enzim anomenat uracil N-glicosilasa elimina els U, deixant llocs abàsics. La endonucleasa APE1 i, probablement altres endonucleases escindeixen aquests llocs abàsics, lo que genera una osca (muesca) en cada posició. Algunes osques es generen en la cadena superior i de forma dependent de AID, però està menys clar com succeeix. Les osques en les dues cadenes contribueixen al trencament en la doble cadena de la regió Sμ i en el locus de canvi situat en sentit 3’ que participa en un succés de canvi de isotip particular. L’existència de trencaments bicatenaris en dues regions de canvi dóna lloc a l’eliminació del DNA intermedi i a la unió de les dues regions de canvi trencades mitjançant l’ús de la maquinària implicada en la reparació del trencament bicatenari mitjançant la unió d’extrems no homòlegs. Aquesta maquinaria també s’utilitza per reparar els trencaments bicatenaris durant la recombinació V(D)J. Increment de l’afinitat i la quantitat d’anticossos per immunització repetida Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Tant l’afinitat com la quantitat d’anticossos augmenten amb la immunització repetida. En el panel superior es mostra l’increment de la concentració d’anticossos amb el temps després d’una immunització primària (1º), seguit per una immunització secundària (2º) i una terciària (3º); el panel inferior mostra l’augment d’afinitat dels anticossos (maduració de l’afinitat). La maduració d’afinitat s’observa en la seva major part en anticossos IgG (així com IgA i IgE que no es mostren), que prové de cèl·lules B madures que han passat per canvi d’isotip i hipermutació somàtica per donar anticossos d’afinitat més alta. L’ombrejat blau representa IgM per ella sola; l’ombrejat groc representa IgG, i l’ombrejat verd la presència tant de IgG com de IgM. Tot i que quan succeeix certa maduració d’afinitat en la resposta d’anticossos primària, la major part sorgeix en respostes més tardanes a injeccions d’antigen repetides. Respostes secundàries d’anticòs a partir de cèl·lules La generació de respostes d’anticòs secundàries a partir de cèl·lules B de memòria és diferent de la generació de la resposta d’anticossos primària. Aquestes respostes es poden estudiar i comparar al aïllar cèl·lules B de ratolins donadors immunitzats i no immunitzat, i al estimular-les en cultiu en presència d’antigen. La resposta primària per lo general consta de molècules d’anticòs produïdes per cèl·lules plasmàtiques derivades d’una població bastant diversa de cèl·lules B precursores específiques per diferents epítops de l’antigen i amb receptors amb un rang d’afinitat per l’antigen. Els anticossos tenen afinitat relativament baixa en general, amb poques mutacions somàtiques. La resposta secundària es deriva de d’una població molt més limitada de cèl·lules B d’alta afinitat que, tot i això, han passat per expansió clonal important. Els seus receptors i anticossos tenen una alta afinitat per l’antigen i mostren mutació somàtica extensa. L’efecte general és que si bé per lo general només hi ha un increment de 10 a 100 cops de la freqüència de cèl·lules B que poden activar-se més tard de la preparació, la qualitat de la resposta d’anticòs està molt alterada y per tant aquests precursors indueixen una resposta molt més intensa i eficaç. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Immunitat protectora La immunitat protectora consta de reactius immunitaris preformats i de memòria immunitària. La primera vegada que es troba una agent patogen particular es produeixen es produeixen anticossos i cèl·lules T efectores,, específics per un agent patogen. Les seves concentracions declinen de manera gradual després de que s’hagi eliminat la infecció. Una reinfecció primerenca pel mateix agent patogen s’elimina amb rapidesa per mitjà d’aquests reactius immunitaris preformats. Hi ha pocs símptomes, però es troba un increment temporal d eles concentracions de reactius immunitaris (pic de color blau clar). Anys després la reinfecció porta a un augment ràpid i immediat d’anticossos i cèl·lules T efectores específics per l’agent patogen com a resultat de la memòria immunitària, i els símptomes de la malaltia son lleus però no evidents. T helpers: els epítops de B i Th necessiten estar físicament associats Antígens proteínics fixes a antígens polisacarídics permeten a les cèl·lules T ajudar a cèl·lules B específiques de polisacàrid. La vacuna contra Haemophilus influenzae (és una bactèria ncapsulada amb polisacàrids que no estimulen la resposta immune) de tipus B és un conjugat de polisacàrid bacterià i la proteïna del toxoide tetànic (carrier o portador). La cèl·lula B reconeix el polisacàrid (tots estem vacunats del tètanus i per tant reconeixem aquest complex mitjançant les cèl·lules B de memòria) i s’uneix a ell, internalitza i degrada el conjugat sencer i després desplega els pèptids derivats del toxoide sobre molècules del MHC de classe II de superfície. Cèl·lules T auxiliars generades en resposta a la vacunació més primerenca contra el toxoide reconeixen el complex sobre la superfície de les cèl·lules B i les activen per produir anticossos antipolisacarídics. Aquest anticòs pot protegir llavors contra la infecció per H. Influença de tipus B. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz TEMA 10. Desenvolupament dels limfòcits Els limfòcits expressen una gran diversitat de receptors per l’antigen capaços de reconèixer una amplia varietat de substancies estranyes. Aquesta diversitat es genera durant el desenvolupament dels limfòcits B i T madurs a partir de cèl·lules precursores que no expressen receptors.
El procés pel qual els progenitors del limfòcit en el tim i la medul·la òssia es diferencien en limfòcits madurs que poblen els teixits limfàtics perifèrics s’anomena desenvolupament del limfòcit o maduració del limfòcit (termes intercanviables en aquest context).
Les cèl·lules troncals pluripotents en la medul·la òssia i el fetge fetal, anomenades cèl·lules troncals hematopoètiques (HSC  hematopietic strem cells), donen lloc a totes les cèl·lules sanguínies, inclosos els limfòcits.
Les HSC maduren en progenitors limfoides que poden donar lloc a limfòcits B, T cèl·lules limfocítiques innates i algunes DC. Son pro-B o pro-T que constitueixen una cèl·lula no compromesa en el llinatge (això vol dir que aquest progenitor podem posar-lo en un entorn diferent i es convertirà a un altre llinatge).
La maduració dels limfòcits B ocorre sobretot a la medul·la òssia i al fetge fetal. En aquest últim es dóna lloc sobretot al limfòcit B-1, mentre que les HSC derivades de la medul·la òssia donen lloc a la majoria dels limfòcits B circulants (limfòcits B fol·liculars) així coma un subgrup de limfòcits B anomenats limfòcits B de la zona marginal.
Els precursors de limfòcits T abandonen el fetge fetal i la medul·la òssia i viatgen fins al tim, on completen la seva maduració. La majoria son Tαβ que deriven de HSC de la medul·la òssia, els Tуδ sorgeixen de HSC del fetge fetal.
Segons els receptors de superfície cel·lular, indueixen reguladors específics de la transcripció que a la vegada dirigeixen un progenitor limfoide comú perquè assumeixi específicament el destí de limfòcit B o T.
Els limfòcits es formen en un entorn que afavoreix cada llinatge, B en un cas i T en un altre, i evita que aquests es contaminin amb uns altres llinatges. Així doncs, existeix un entorn determinat que afavoreix que només certs factors de transcripció siguin actius i en bloqueja els altres. No existeix un limfòcit B i T sense BcR ni TcR respectivament.
Els primers estadis de maduració entre B i T son molt semblants. Per això, les primeres etapes son completament a l’atzar, independents de l’antigen. És a dir, el procés de formació del receptor d’antigen es un procés on NO intervenen els antígens. Això implica que alguns siguin autorreactius, de manera que després hi haurà un procés de selecció.
Els FT indueixen l’expressió de les proteines implicades en el reordenament dels gens del receptors per a l’antigen i fent accessibles a aquestes proteines els loci gènics particulars del receptor per a l’antigen. En el cas dels limfòcits B en desenvolupament, el locus de la cadena pesada de les Ig, originalment en una conformació cromatínica Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz inaccessible, s’obre de forma que es fa accessible a proteines que intervindran en el reordenament i expressió gènics de les Ig. En el cas dels Tαβ, el locus gènic β del TCR és el primer que es fa accessible.
Així, el primer que es genera és una de les dues cadenes del receptor.
Aquestes cèl·lules mes primerenques en la maduració s’anomenen pro-limfocits i es on té lloc el reordenament dels primer segment gènics per a cada receptor.
En el moment que es pot reordenar (el receptor es trobar format per un conjunt de peces esteses pel genoma) una cadena amb èxit arribem a un precursor de limfòcits  pre-limfòcit. Aquest creixerà i es multiplicarà en resposta a citocines i a senyals generades pel prerreceptor per a l’antigen (han reordenat amb èxit el primer grup de gens del receptor per a l’antigen).
Una vegada ha tingut èxit el reordenament de la cadena pesada, amb la forma prelimfòtica es comença a realitzar el reordenament de la cadena lleugera i de la cadena α.
No es fa a la vegada, hi ha un temps per preparar el següent reordenament. Quan es forma una cadena útil en la membrana, el pre-limfòcit apaga els reordenament del cromosoma homòleg, cada vegada un dels cromosomes té èxit. Hi ha exclusió al·lèlica per evitar que hi hagi dos TCR o BCR diferents.
Quan el reordenament de la cadena lleugera o α ha sigut exitós i s’expressa en la superfície cel·lular el BCR o TCR complet, la cèl·lula es defineix com a limfòcit immadur.
Tot aquest desenvolupament té lloc a la medul·la òssia i és independent d’antigen.
En aquest estadi les cèl·lules immadures es sometent a selecció (limfòcits T ja en el tim).
No hi ha presentació d’antígens i reconeixement com a tal, les immadures no tenen contacte amb antígens, nomes hi ha interaccions amb antígens de cèl·lules pròpies que dirigeixen la maduració.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz 1. Selecció positiva: si el TCR o BCR no presenta una certa afinitat amb cap MHC propi, el limfòcit madur serà eliminat. També que el CD4+ es correspongui amb MHC II i CD8+ amb MHC I. Dona senyals correctament.
2. Selecció negativa: el limfòcit immadur es testa, si es autorreactiu amb molta afinitat serà eliminat (apoptosis). En aquesta part si que participa l’antigen, antigen propi del cos presents en els òrgans limfàtics generadors. Hi ha una excepció amb els Treg, son cèl·lules T que s’uneixen amb bastant força i no són eliminats i els quals modulen l’activitat de les altres T cells (eviten autorreactivitat).
Les cèl·lules immadures se seleccionen per la tolerància al que es propi i la capacitat per viure en la perifèria. Si passen la selecció, aniran a la sang com a limfòcits madurs per trobar antígens.
Si s’estimulen passaran a ser cèl·lules efectores que proliferen molt i generaran una mica de T memòria (tenen una vida més llarga), sinó s’estimula durant uns mesos finalment desapareixerà. Quan hi ha poca diversitat de B i T es perquè la medul·la òssia i el tim van deixant de ser funcionals.
Cèl·lula mare hematopoètica totipotencial → protenitor limfocític (multipotencial)→ precursor → limfòcit immadur → limfòcit madur → cèl·lula efectora Les HSC donen lloc a diferents progenitors de diferents tipus de cèl·lules sanguínies. Una d’aquestes poblacions es el progenitor limfoide comú (CLP). Els CLP donen lloc sobretot a B i T, però també poden contribuir als NK i algunes DC. Els factors de transcripció EBF, E2A i Pax-5 indueixen l’expressió de gens necessaris pel desenvolupament del limfòcit B.
Entre ells estan els gens que codifiquen per a les proteines Rag-1 i Rag-2, els substituts de cadenes lleugeres i les proteines Igα i Igβ que contribueixen a generar les senyals del prelimfòcit B. Els pre-limfòcits B poden diferenciar-se finalment en limfòcits B fol·liculars, limfòcits B de la ZM, i limfòcits B-1 de la pleura (té característiques de immunitat innata).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La CPL és la que surt a la sang i colonitza el tim. Aquí ha perdut ja el potencia de convertir-se en eritròcit però encara pot ser limfòcit B. Els factors de transcripció Notch1 i GATA comprometen als limfòcits en desenvolupament en la línia del limfòcit T. La família Notch de proteines son receptors, molècules de la superfície cel·lular que quan contacten amb el seu lligand específic en les cèl·lules veïnes s’escindeixen per proteòlisi.
Les porcions de Notch que es formen migren al nucli i modulen l’expressió de gens.
S’activa Notch-1 i junt amb GABA3 indueix l’expressió de varis gens necessaris per un major desenvolupament de limfòcits Tαβ. Per tant en l’entorn del tim la cèl·lula obra un programa concret de diferenciació de llinatge però si traiem Notch encara pot ser limfòcit B, MO,DC o granulòcit. Es a dir, encara no està compromès.
En canvi la pre- T estarà ja destinada a ser completament una cèl·lula T. Així, encara que la traiem d’aquest entorn i la posem en el moll de l’ós o en un altre entorn amb altres citocines, no podrà ser altre cosa que T i per tant morirà.
 Punts de control en la maduració dels limfòcits Els prerreceptors per a l’antigen i els receptors per a l’antigen produeixen senyals als limfòcits en desenvolupament que són necessaris per a la supervivència d’aquestes cèl·lules i per a la seva maduració i proliferació continua Els pre-BCR i pre-TCR són estructures generadores de senyals i que contenen nomes una de les dues cadenes polipeptídiques presents en un receptor per a l’antigen madur (cadena pesada i β respectivament). Perquè s’expressi aquesta hi ha d’haver la unió dels segments d’ADN en aquell locus per generar un gen per a un receptor funcional per a l’antigen. Durant aquest procés s’afegeixen i s’eliminen bases de forma aleatòria entre els segments gènics que es van a unir, el que maximitza la variabilitat entre els receptors.
Només 1 de cada 3 limfòcits B i T en desenvolupament que reordena un gen per al receptor ho aconsegueix dins del marc de lectura i es capaç de generar una proteïna de la longitud completa adequada per assemblar un prerreceptor. Aquests proporcionen senyals per a la supervivència necessàries, proliferació, desenvolupament posterior i pel fenomen d’exclusió al·lèlica; i si no es formen pateixen apoptosis.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Quan s’intenta recombinar la segona cadena passa el mateix. Els limfòcits en desenvolupament expressen a continuació receptors complets i son seleccionats per sobreviure (selecció positiva i negativa).
Això ens indica que en el tim hi ha molta mort cel·lular, fins al punt que el 95% moren.
La selecció negativa de limfòcits immadurs és un mecanisme important per mantenir la tolerància a molts antígens propis, això s’anomena també tolerància central, perquè passa als òrgans limfàtics centrals (generadors).
Nomes en els limfòcits B en cas d’autorreactivitat la cèl·lula pot tornar a recombinar una de les dues cadenes (edició del receptor). Si aquesta falla, els B autorreactius moren.
 Diversitat dels gens del receptor d’antigen Els receptors per a l’antigen dels limfòcits B i T son codificats per gens del receptor compostos per un nombre il·limitat de segments gènics que estan separats en loci del receptor per a l’antigen situats en la línia germinal, però que es recombinen somàticament en els limfòcits B i T en desenvolupament.
Els gens d’antigen estan codificats en tres peces en el genoma, és a dir, el domini variable que codifica per immunoglobulines i TCR (mateix procés però en localitzacions diferents), està constituït per tres peces: 1. Peces V 2. Peces D (diversistat) 3. Peces J (joining) Aleshores el procés de formació d’aquest domini resulta molt senzill, ha d’agafar una peça de cada. Aquestes peces son seqüències diferents de ADN que codifiquen per proteines diferents per tenir suficients combinacions perquè encaixin amb els microbis.
El procés de recombinació V(D)J en qualssevol locus de Ig o del TCR implica la selecció d’un gen V, un segment J i un segment D (quan estigui present) en cada limfòcit, i el reordenament d’aquests segments gènics per formar un sol exó VDJ que codificarà la regió variable d’un receptor per l’antigen.
Loci separats que codifiquen per les següents cadenes que contenen els segments gènics: VDJ  més variabilitat La cadena pesada de Ig VDJ La cadena lleugera K de Ig VJ La cadena lleugera λ de Ig VJ La cadena β del TCR VDJ Les cadenes α y δ del TCR VJ / VDJ La cadena y del TCR VJ Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Qui primer va descobrir aquesta conformació de tres peces va ser el Susumu Tonegawa al 1976, provant que el genoma dels limfòcits és diferent del genoma de la resta del cos. Fins aquell moment es pensava que totes les cèl·lules del cos tenien el genoma idèntic, però va demostrar aquesta diferència a partir d’una leucèmia limfocítica crònica, és a dir, a partir d’un clon B (amb molts clons diferents no s’hauria vist).
Va tallar l’ADN genòmic marcat radioactivament, el va carregar en el gel i el va transfectar. Observava diferents bandes en qualsevol altre cèl·lula del cos: una pel segment V i altre pel segment J. Això li va permetre concloure que els B i T reordenaven el seu genoma on tallaven el DNA del mig i ajuntaven el V i el J, obtenint la mateixa banda en el gel (sempre del mateix pes molecular però poden agafar segment diferents de V i J).
Els segments J es disposen immediatament en sentit 5’ als exons que codifiquen els dominis constants, i els dominis V es disposen a una gran distancia en sentit 5’ dels segments J. Quan es troben, els segments D es disposen entre V i J, el reordenament somàtic dels loci de Ig i el TCR implicarà a unió dels segments D i J en els locis que continguin segments D, seguida de la unió del segment V als segments DJ recombinats en aquests loci o la unió directa V a J en els altres loci.
 Un sol reordenament uneix un gen V seleccionat de forma aleatòria amb un segment J seleccionat igualment de forma aleatòria  Es fan dos reordenaments: primer s’uneix un segment D amb un J i segon s’uneix un segment V al segment DJ fusionat.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Passos pel reordenament: 1. La cromatina s’obre en regions especifiques per fer accessibles els segments gènics als enzims que porten la recombinació 2. Dos segments gènics seleccionats s’apropen un al costat de l’altre 3. S’introdueixen trencaments en la doble cadena en els extrems codificadors d’aquests dos segments, o s’afegeixen o eliminen nucleòtids en els extrems trencats 4. Els extrems processats s’uneixen per produir gens del receptor para l’antigen únics però diversos que es transcriuen 5. Es processa el transcrit primari per formar un mRNA madur en què s’apropen l’exó V(D)J i els exons de la regió constant.
6. Es tradueix el mRNA en el ribosoma i es forma les cadenes del receptor. L’ús de diferents combinacions de segments gènics V, D, J i l’addició i eliminació de nucleòtids en les unions contribueixen a la diversitat dels receptors.
Aquest procés de recombinació gènica somàtica esta mitjançat per un complexe enzimàtic recombinasa que inclou els components específics dels limfòcit Rag-1 i Rag2.
A partir del mateix DNA en la línia germinal es posar generar seqüències recombinades de DNA que difereixen en les seves unions V-D-J. En l’exemple mostrat es produeixen 3 mRNA diferents del receptor per a l’antigen a partir del mateix ADN en la línia germinal mitjançant l’ús de diferents segments gènics i l’addició de nucleòtids en les unions.
Les tres peces es combinen a l’atzar, independentment de l’antigen. Aquest fet implica que algunes especificitats que es generen seran autorreactives per la qual cosa haurà d’haver-hi un procés de selecció.
El domini variable de les Ig i dels TCR és hipervariable en 3 punts, anomenats des de l’N-terminal CDR1, CDR2 i CDR3. Aquestes CDR coincideixen amb el punt de variació dels 3 segments. L’últim CDR, el CDR3 coincideix amb el punt d’unió VDJ. Així, el CDR3 és el més variable ja que es troba en aquesta posició, un punt de fusió dels tres segments gènics on s’introdueixen Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz modificacions que no estan en el genoma. Els requadres ens indiquen la proximitat que estan als CDR.
CDR1 es codificat en el genoma i el 2 igual, els heretem, però la tercera no està codificada en el genoma perquè el punto d’unió provoca canvis que no estan codificats.
El 100% de CDR1 y CDR2 son idèntics en totes les B cells del nostre cos.
 Desenvolupament dels limfòcits B La maduració dels limfòcit B es produeix en estadis caracteritzats per diferents patrons de reordenament gènic i expressió de les Ig. En els precursors més primerencs del limfòcit B, anomenats prolimfòcits B, els gens Ig estan al principi de la configuració en la línia germinal i els reordenament D a J es produeixen en el locus de la cadena pesada de la Ig.
Els gens que codifiquen per la cadena pesada i les dues lleugeres estan en cromosomes diferents, així que recombinen independentment.
En la figura podem observar els gens que codifiquen per la immunoglobulina humana i estan repartits en una gran zona del genoma, havent-hi un centenar de segments gènics. Després del J hi ha un enhancer que promou l’expressió del promotor de cada gen, i en tàndem tots els exons que codifiquen per la regió constant.
De segments V hi ha uns 45. Hi ha entre 20 i 30 segment de diversitat (D  23) i 6 segments joining (J  6). La variabilitat seria el total de possibilitats de cadenes pesades que es poden formar. Cal tenir en compte que cadascuna d’aquestes cadenes pesades es pot combinat amb qualsevol combinació de les altres lleugeres, donant lloc a un domini variable per a cada limfòcit.
Amb el producte aproximat que 40 x 25 x 6 = 6000 cadenes pesades diferents.
Amb el producte de les cadenes lleugeres: 40 (V) x 5 (J) = 200 cadenes lleugeres K diferents. Sense tenir en compte la cadena λ, ja podríem generar 1 milió de combinacions potencials diferents. Cada cèl·lula agafarà només un clon de combinació.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els fragments constants no es tocaran fins que no es produeixi el canvi d’isòtop, que té lloc a posteriori, quan el limfòcit B hagi entrat en contacte amb l’antigen.
 Maduració dels limfòcits B Els principals esdeveniments que tenen lloc durant la maduració dels limfòcits B son el reordenament i expressió dels gens de Ig en un ordre precís, la selecció i proliferació dels limfòcits B en desenvolupament en el punt de control del prerreceptor per a l’antigen i la selecció del repertori de limfòcits B madurs. Les cèl·lules B i T són regulades per FT que estimulen l’expressió de proteines especifiques per a limfòcits.
La majoria dels limfòcits B sorgeixen de progenitors de la medul·la òssia que al principi no expressen Ig. Aquest precursors passen a limfòcits B immadurs que expressen molècules de IgM unides a la membrana.
Passos per arribar a un B immadur amb IgM: Els prolimfòcits B no produeixen Ig però poden distingir-se d’altres cèl·lules immadures per l’expressió de molècules de superfície restringides a la línia B, com CD19 y CD10. Les proteines Rag-1 i Rag-2 son les primeres en expressar-se en aquest estadi i la primera recombinació dels gens Ig passa en el locus de la cadena pesada.
Aquesta recombinació apropa un segment D i un J (eliminats tots els altres i l’ADN intermig). Després de la recombinació D-J, un dels molts gens V s’uneix a DJ, el que dona lloc a un exó VDJ recombinat. Tots els segment entre V i D reordenats també son eliminats. La recombinació V a DJ en el locus de la cadena pesada de la Ig només ocorre en els precursors compromesos dels limfòcits B. Un enzim específic dels limfòcits anomenat TdT (desoxinucleotidil transferasa terminal) afegeix bases als extrems trencats de l’ADN en les recombinacions  mutacions. Quan té lloc la recombinació VDJ les concentracions de TdT disminueixen abans de que es completi la recombinació V-J del gen de la cadena lleugera i per tant la diversitat atribuïda a l’addició de nucleòtids es major en els gens de les cadenes pesades reordenats.
Es produeix un transcrit primari que conté el segment VDJ reordenat i exons Cµ (exons del gen C –part constant de la Ig-). L’exó VDJ es talla fins als exons de de la regió µ C de l’ARN per generar un mRNA madur que es tradueix en una cadena pesada µ.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Un cop es realitza el reordenament de µ de la Ig, la cèl·lula deixa d’anomenar-se prolimfòcit B i es diferencia en un estadi pre-B.
El pre-BCR es forma per l’aparellament de la cadena µ amb un substitut de la cadena lleugera i la seva associació amb les molècules transmissores de senyals Igα i Igβ. Aquest receptor produeix senyals de supervivència i proliferació (la cèl·lula fa moltes còpies de les cadenes pesades) i també senyals que impedeixen el reordenament en l’altre al·lel de la cadena pesada  exclusió al·lèlica on son silenciades les Rag1 i Rag2.
Si el primer reordenament no es productiu, l’al·lel de la cadena pesada de l’altre cromosoma pot completar el reordenament VDJ. En qualssevol cas, aquest procés assegura que s’expressi un sol receptor el que mantè l’especificitat clonal. Si els dos al·lels no fan un reordenament productiu no es pot formar un pre-BCR i la cèl·lula mor.
Aquest pre-BCR es creu que no s’enganxa a res per generar les senyals.
Perquè s’expressi el pre-BCR a la membrana necessitem que la proteïna estigui completa però no ho és ja que només ha reordenat la cadena pesada i no la lleugera. La cadena lleugera es reordena després. Per això hi ha una pseudolleugera (el substitut). És un proteïna constant (invariable, idèntiques en tots els prelimfocits B) que s’uneix més o menys a les pesades i d’aquesta manera el pre-BCR serà transportat a la membrana cel·lular i s’expressarà.
Amb el pre-T passa exactament el mateix. El pre-TCR està compost per la cadena β i per una cadena pre-Tα. Aquest està associat a CD3, proteïna que forma part del complexe TCR en les cèl·lules T madures.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Després de dividir-se, intenta reordenar la cadena lleugera en l’altre cromosoma. Si el reordenament esta dins del marc de lectura (és favorable) es produirà una cadena lleugera que reordena VJ i que s’associa a la cadena µ sintetitzada abans, per produir una cadena IgM completa. Si el locus K no reordena de forma productiva, la cèl·lula pot reordenar el locus λ i produir, de nou, una molècula IgM completa. El limfòcit B que expressa IgM s’anomena limfòcit B immadur.
La producció d’una cadena λ només passa si el reordenament de K no es productiu o si s’elimina la cadena lleugera K reordenada autorreactiva. Com a resultat, un clon de limfòcits B nomes pot expressar un dels dos tipus de cadena lleugera, aquest fenomen s’anomena exclusió de l’isòtop de la cadena lleugera.
Les molècules IgM assemblades s’expressen en la superfície cel·lular associades a Igα i Igβ on funcionen com a receptors específics per a l’antigen.
En les cèl·lules que no son fortament autorreactives, el BCR proporciona senyals tòniques independents de lligand que mantenen al limfòcit B viu i també mitjancen la inactivació del gen RAG que impedeix un major reordenament gènic de Ig.
Els limfòcits B immadurs no proliferen ni es diferencien en resposta a antígens. De fet, si reconeixen antígens en la medul·la òssia amb avidesa elevada el que pot passar és que i expressen receptors per antígens propis, els limfòcits B poden editar el receptor o morir (procés de selecció negativa de limfòcits B fortament autorreactius).
Els que no son fortament autorreactius i la senyal dins la cèl·lula es baixa, abandonen la medul·la òssia i completen la seva maduració en la melsa (cèl·lules B transicionals) abans de migrar a altres òrgans limfàtics perifèrics. Nomes un 10% seran exportats a la perifèria, la majoria morirà en aquesta etapa.
Depenent d’estímuls la cèl·lula B transicional acabarà sent d’un subgrup o un altre.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Diferents subgrups de limfòcits B es desenvolupen a partir de diferents progenitors. Les HSC derivades del fetge fetal son els precursors del limfòcits B-1. Les HSC derivades de la medul·la òssia donen lloc a la majoria dels limfòcits B. Aquestes cèl·lules passen ràpidament a traves de dos estadis de transició i poden comprometre’s en el desenvolupament cap als limfòcits B de la ZM o cap als limfòcits B fol·liculars.
La majoria dels limfòcits B madurs pertanyen al subgrup de limfòcits B fol·liculars i produeixen IgD a més de IgM.
Cadascun d’aquests limfòcits B coexpressa cadenes pesades µ i δ usant el mateix exó VDJ per generar el domini V, i les associa a la mateixa cadena lleugera K o λ per produir dos receptors de membrana amb la mateixa especificitat per l’antigen. L’expressió simultània en un sol limfòcit B del mateix exó VDJ reordenat en dos transcrits, un amb exons Cµ i altre amb exons Cδ, s’aconsegueix mitjançant el tall i pega alternatiu de l’ADN. La traducció posterior dona lloc a la síntesi de una cadena pesada µ o δ completa, isòtops de cadena pesada diferents.
La coexpressió de IgM i IgD s’acompanya de la capacitat de recircular i de l’adquisició de competència funcional, i aquest és el motiu pel qual els limfòcits B IgM+ i IgD+ s’anomenen limfòcits B madurs. Aquesta correlació entre l’expressió de IgD i l’adquisició de competència funcional ha portat a indicar que la IgD és el receptor activador essencial de limfòcits B madurs. Però, no hi ha evidencies de diferencies funcionals entre les IgD i IgM de membrana. A més l’anul·lació del gen δ no té repercussió significativa en la maduració i respostes induïdes per l’antigen.
Els limfòcits B fol·liculars o recirculants (perquè migren des d’un òrgan limfàtic a un altre i resideixen en nínxols especialitzats coneguts com fol·licles de limfòcits B on es mantenen per senyals de supervivència enviades per una citocina anomenada BAFF.
Els limfòcits B1 (peritoneu i mucoses) expressa una diversitat limitada de receptors per l’antigen i pot realitzar funcions úniques (repertori limitat de gens V i no expressen TdT).
Secreten espontàniament IgM que reaccionen a vegades amb lípids i polisacàrids microbians i s’anomenen anticossos naturals ja que estan presents en individus sense una immunització clara encara que es possible que la flora de l’intestí sigui font d’antígens que estimuli la seva producció.
Els limfòcits B de la ZM es localitzen sobretot en la melsa (també en ganglis limfàtics) i son similars ja que tenen diversitat limitada i per la seva capacitat de respondre a antígens polisacàrids i generar anticossos naturals (IgM). Les B de la ZM es troben preactivades, es divideixen per elles mateixes i tenen una vida llarga. S’assemblen a les innates ja que responen ràpid als antígens en sang i tenen més IgM que no IgD. Les IgD son mes abundants en les B fol·liculars i necessiten una senyal més forta.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Selecció del repertori de limfòcits B madurs El repertori de limfòcits B madurs es selecciona de forma positiva a partir de la reserva de limfòcits B immadurs. La selecció positiva s un fet general que respon a la identificació dels limfòcits que han completat amb èxit el programa de reordenament del gen del seu receptor per a l’antigen. Nomes els B immadurs que expressin Ig de membrana funcionals reben senyals constitutives (tòniques) derivades de BCR que son necessàries per mantenir-lo viu. Els antígens propis poden influir en la força de la senyal del BCR i així en l’elecció consegüent de la línia de limfòcits B perifèrics durant la maduració del limfòcit B.
Els limfòcits B immadurs que reconeixen antígens propis amb elevada avidesa poder veure’s induïts a canviar les seves especificitats per un procés anomenar edició del receptor.
1) En el cas que la IgM lligui fortament un antigen, el limfòcit B immadur mor o bé re-edita la cadena lleugera (torna a intentar muntar una enorme cadena lleugera per substituir la que té). Si aconsegueix substituir la cadena lleugera, la immunoglobulina té una especificitat una mica diferent i no lliga aquest antigen (no és tan autorreactiva), aleshores aquest limfòcit B sobreviurà. Els epítops no solubles que s’uneixen donen una senyal molt més forta. Un epítop repetit moltes vegades i amb una senyal forta es autorreactiu i s’elimina.
2) Si el limfòcit B és parcialment autorreactiu (si és soluble dóna una senyal no tan forta com el lligat a membrana, que entrecreua el BCR) aleshores existeix una inactivació funcional, per lo que el limfòcit B sobreviurà poc temps i no és fàcil que després s’activi.
Quan els antígens solubles es troben en el medi la cèl·lula B no s’activarà fàcilment (si es dóna una downregulacio del BcR la situació pot millorar) i la B cell esdevindrà anergica.
3) La majoria dels B que surten a sang són B que tenen un mínim d’afinitat per antigen i que no tenen problema per ser estimulats fortament o inactivats i induir-se l’apoptosi.
Aquests maduren a B i viuran uns mesos.
El reconeixement de antígens propis pels limfòcits B immadurs indueix una reactivació dels gens RAG i el reordenament i producció d’una nova cadena lleugera de Ig, el que permet a la cèl·lula expressar un receptor de limfòcit B diferent (editat) que NO es autorreactiu.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz L’exó VJk original que codifica el domini variable d’un gen de cadena lleugera autorreactiu sol eliminar-se i reemplaçar-se per un reordenament que afecta a un segment gènic Vk situat en sentit 5’ i un Jk situat en sentit 3’. És a dir, el procés de re-edició serà possible si queden encara segments joining a la dreta (existeixen diversos dominis variables a l’esquerra) que són necessaris, de manera que dels 5 segments joining que hi ha, ha de quedar 1 lliure per provar la recombinació.
Si el procés d’edició no genera un reordenament de cadena lleugera K productiu en el marc de lectura en qualssevol dels cromosomes, el limfòcit B immadur activat pot passar a reordenar el locus de la cadena lleugera λ que es localitza en un altre cromosoma. Quasi tots els limfòcits B que presenten λ son cèl·lules que van ser autorreactives i que han passat per una edició del receptor.
Si l’edició del receptor fracassa, el limfòcit B immadur que expressin receptors d’alta afinitat pels antígens propis i es troben amb aquests antígens en la medul·la òssia o la melsa poden morir per apoptosis. Aquest procés s’anomena selecció negativa.
L’edició del receptor i l’eliminació son responsables del manteniment de la tolerància del limfòcit B front als antígens propis presents en la medul·la òssia.
Un cop es realitza la transició al estadi de limfòcit B madur IgM+ IgD+, el reconeixement de l’antigen porta a la proliferació i a la diferenciació. Com a resultat, els limfòcits B madurs que reconeixen antígens amb elevada afinitat en els teixits perifèrics s’activen i aquest procés porta a les activitats humorals.
 Com és el mecanisme de recombinació d’aquests segments gènics VDJ? Les proteines especifiques del limfòcit que mitjancen la recombinació V(D)J reconeixen certes seqüències de l’ADN, anomenades seqüències senyals de la recombinació (RSS), localitzades a sentit 3’ a cada segment gènic V, en sentit 5’ a cada segment J i flanquejant a cada segment D per ambdós costats.
Es RSS consisteixen en seqüències molt conservades de 7 nucleòtids anomenades heptàmers seguides d’un espaiador de exactament 12 o 23 nucleòtids que el separen d’un nonàmer.
Es segueix la regla del 12/23: un segment codificador amb una RSS amb un espaiador que abasti una sola volta d’hèlix d’ADN sempre es recombina amb un segment codificador amb una RSS amb un espaiador que abasti dues voltes d’hèlix. És a dir, sempre es recombina un 12 amb un 23 o un 23 amb un 12.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Er exemple, en el locus de la cadena pesada de la Ig, els RSS que flanquegen els segments V i J tenen espaiadors de 23 nucleòtids (dues voltes) i, per tant, no poden unir-se directament  la recombinació de D a J es fa primer i després la unió V-DJ.
 Qui fa la recombinació dels segments gènics? Hi ha unes proteines que son exclusives dels limfòcits anomenades “gens activadors de la combinació” RAG1 i RAG2 (recombination activating genes) i que es tracten de recombinases que han de tallar aquestes seqüències.
Aquests enzims el que reconeixen son unes estructures constants que es la part del heptàmer i nonàmer, parts de la seqüència RSS que no codifica per a proteïna i que per tant seran tallades. Obren la cromatina en aquest punt, la tallen i després la maquinària de reparació clàssica les repararà.
Moltes peces V tenen la direcció cap a la dreta: però si alguna peça està girada, es forma un La recombinació dels exons V i J pot produir-se per l’eliminació de l’ADN intermig (si V i J tenen una direcció inversa) i la unió dels segments V i J; o si la RSS esta en el costat 3’ d’un segment J (mateixa direcció V i J en es forma un loop) per inversió de l’ADN, seguida de la unió dels segments gènics adjacents.
Es generen trencaments enzimàtics en la doble cadena: Rag-1 reconeix la seqüència de ADN que hi ha en la unió entre un heptàmer i un segment codificador i l’escindeix, però nomes té activitat enzimàtic quan s’uneix a la proteïna Rag-2. S’encarreguen de Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz mantenir junts els segments gènics durant el procés de plegament (sinapsis) i es la l’osca.
La zona d’enmig amb l’heptàmer, els nucleòtids espaiadors i el nonàmer es perdrà.
En la doble cadena V: l’OH 3’ alliberat de l’extrem codificador (V) d’una cadena taca un enllaç fosfodièster en l’altra cadena de ADN, formant una forqueta covalent. El mateix passa amb la doble cadena del segment J.
Els extrems codificadors trencats es modifiquen per l’adició o eliminació de bases i així es genera una major diversitat.
Després dels trencaments s’han de resoldre les forquetes en les unions codificadores, la maquinaria de reparació ha de reparar el dany de l’ADN. ARTEMIS és una endonucleasa que es troba en totes les nostres cèl·lules i reparen els danys en la doble cadena causats per radiació, ROS, etc., i que obre les forquetes en els extrems codificadors (repara la modificació feta ja que no és normal tenir una cadena i altre lligades), sense ella no es poden obrir-se i generar-se limfòcits T i B madurs (causa infreqüent de SCID, igual que sense Rag).
Artemis podria obrir de forma simètrica aquesta forqueta i enganxar els extrems i prou, però normalment fa un error i s’encarrega d’obrir normalment fora del punt simètric. La part de la cadena trencada (A i G) passa a formar part de l’altre cadena, de manera que el fil s’obre cap a dalt i tenim dues bases que no estaven en la cadena superior). Son dues bases noves que no estaven en el genoma, de maners que apareix una nova seqüència que no estava abans. Aquests son els nucleòtids P (de palíndrome) ja que quan estaven a sota tenien la seva complementaria a dalt i ara a l’inrevés (segueixen sent la mateixa cadena complementaria). Els taxats en vermells no son P nucleòtids, és a dir, els P nucleotids son els nus afegits a la cadena que abans no es trobaven).
Ara, l’enzim específic de limfòcits TdT afegeix bases els extrems trencats d’ADN sense patró. Afegeix nucleòtids que no es troben en el genoma, completament a l’atzar.
Aquests nucleòtids afegits s’anomenen N nucleòtids (1, 15, 20...). TdT es una transferasa Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz de nucleòtids i transfereix de manera random nucleòtids (1, 15, 20...) i la majoria d’aquestes adicions provoquen un gen no funcional i la cèl·lula mor ja que no produirà una proteïna.
Amb tant moviment de nucleòtids amunt i avall es fàcil que es perdi la pauta de lectura (si s’afegeixen múltiples de 3 es manté la pauta de lectura) i que el limfòcit no tiri endavant. La finalitat dels nucleòtids P i N és la de generar diversitat. Tenim tota aquesta seqüència en mig que anteriorment no estava en el genoma i contribuirà a generar variabilitat del CDR3.
Els extrems codificadors trencats, així com els extrems senyals (heptàmer i nonàmer) s’apropen i s’uneixen mitjançant un procés de reparació de trencaments de doble cadena que es troba en totes les cèl·lules i que s’anomena unió clàssica dels extrems no homòlegs (C-NHEJ). Ku70 i Ku80 son proteines d’unió als extrems de l’ADN que s’adhereixen als trencaments i recluten una subunitat catalítica de la proteïna quinasa dependent d’ADN: DNA-PK, un enzim reparador de l’ADN bicatenari. Aquesta també fosforila i activa a Artemis, que es la que participa en el processament dels extrems. La unió dels extrems trencats està mitjançada per l’ADN-lligasa.
Les cèl·lules de llinatge B es mouen dins de la medul·la òssia cap al seu eix central a mesura que maduren. Part d'una secció transversal d'un fèmur de rata fotografiat a través d'un microscopi de fluorescència per identificar les cèl·lules tenyides per a la TdT que marca l'etapa pro-B. cèl·lules pro-B primerenques que expressen TdT es concentren prop de la endosti (la superfície de l'os intern) com es veu cap a la part superior dreta de la imatge. A mesura que avança el desenvolupament, les cèl·lules del llinatge de cèl·lules B els TdT i passen cap al centre de la cavitat medul·lar (inferior esquerra), on esperen en els pits a punt per exportar.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz En relació a la variació introduïda per Artemis (transferència de nucleòtids a l’atzar) es genera una cadena pesada acompanyada d’una pseudocadena lleugera que permetrà a la cèl·lula sobreviure i passar a la següent etapa, es dividirà vàries vegades i recombinarà la cadena lleugera.
Aleshores la cèl·lula expressarà de nou les recombinases per formar el VJ de la cadena kappa. Com que no hi ha segments diversitat (D)enmig i es més fàcil tenir èxit perquè mentre hi hagi alguna J a la dreta, es poden fer diversos intents. En el cas que la combinacio de V amb J no genera proteïna, la cèl·lula T activa la recombinasa i pot tornar a recombinar altre segment J. Si encara no es genera cap proteïna, aleshores serà perquè haurà perdut la pauta de lectura però podrà encara recombinar mentre li quedin segments J a la cadena (aquest procés gairebé sempre té èxit) Cal dir que quan les possibilitats del gen kappa s’hagin exhaurit, sempre quedarà el gen lambda → sempre s’acaba aconseguint una cadena lleugera funcional.
Si no hi ha pre-BCR la cèl·lula mor. Per cada cromosoma tenim 2 possibilitats.
Una vegada tenim el pre-BCR tenim la cadena pesada i una pseudolleugera. Després de reproduir-se torna a expressar RAG per fer la recombinació de la cadena lleugera. En cada clon tenim la recombinació de VDJ de la pesada, VJ de la cadena lleugera i cada clon ha escollit específicament els segments. Normalment son únics.
Es fa tot el complexe i s’unirà a un antigen particular.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Regulació transcripcional dels gens Una de les conseqüències de la recombinació V(D)J és que el procés apropa promotors localitzats immediatament a 5’ dels gens V propers a enhancers (potenciadors) que es localitzen en els introns entre J i la part constant i també a 3’ a gens de la regió C. Aquests potenciadors maximitzen l’activitat transcripcional dels promotors del gen V, i per això són importants per la transcripció intensa dels gens V reordenats en els limfòcits (en la imatge V2-J, el promotor actiu del qual està indicat en per la fletxa verd en negreta).
La diversitat del repertori de limfòcits B i T es crea mitjançant combinacions aleatòries de segments gènics en la línia germinal que s’ajunten i mitjançant l’adició o eliminació aleatòria de seqüències en les unions entre els segments abans que s’hagin unit.
  Diversitat combinatòria. El reordenament V(D)J apropa múltiples segments gènics en la línia germinal que poden combinar-se de forma aleatòria, i diferents combinacions produeixen diferents receptors per a l’antigen.
Diversitat en la unió. La major contribució a la diversitat de receptors per a l’antigen la realitza l’eliminació o adició de nucleòtids en les unions dels segments V i D, D i J o V i J en el moment en què aquests segments s’uneixen.
 Desenvolupament dels limfòcits T El desenvolupament dels limfòcits T madurs a partir de progenitors compromesos (common linfoide precursor) implica el reordenament seqüencial i expressió de gens del TCR, la proliferació cel·lular, la selecció induïda per l’antigen i el compromís en subgrups amb un fenotip i funció diferents.
El tim és el principal lloc de maduració dels limfòcits T. La falta congènita de tim es caracteritza per un número baix de limfòcits T madurs en circulació i en teixits perifèrics i deficiències greus de immunitat mitjançada pels limfòcits T. Si s’extirpa el tim a un ratolí recent nascut, aquest animal no produirà limfòcits T madurs. Com els limfòcits T de memòria tenen una vida llarga i s’acumulen amb la edat, la necessitat de generar nous limfòcits T disminueix a mesura que la persona es fa gran. En canvi, la maduració dels limfòcits T continua al llarg de la vida adulta.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els limfòcits T s’originen a partir de precursors que sorgeixen en el fetge fetal i en la medul·la òssia de l’adult i sembren el tim. Aquests precursors son progenitors pluripotents que entren al tim des del torrent sanguini.
Els limfòcits T en desenvolupament en el tim s’anomenen timòcits.
En el tim podem trobar timòcits, cèl·lules epitelials i DC cells presentadores d’antigen. Les dues primeres son les mes abundants.
El tim és un teixit poblat principalment per timòcits i cèl·lules epitelials que fan connexions membranoses molt grans. A través d’aquesta trama, els timòcits es mouen i reben estímuls de maduració. Els precursors limfoides comuns entren al tim i troben lligands NOTCH que determinen el llinatge i els quals els tenen les epitelials. L’absència congènita de tim, es caracteritza per un numero baix de limfòcits T madurs en la circulació i teixits limfàtic perifèrics (com passa amb el síndrome de DiGeorge en humans i en la soca de ratolins nude). Així comença una transcripció a partir de certs FT que dirigeixen a la diferenciació del llinatge cel·lular T.
A més a més, en el tim també podem trobar macròfags i dendrítiques (APC). El tim del ratolí produeix aproximadament un milió de T madures per dia, i es divideixen contínuament moltíssimes més, però la majoria mor i no arriben a sortir a la superfície (més del 95% moren perquè no passen els processos de selecció). A causa d’aquest fet existeix un “servei de neteja” amb receptors Scavenger com són els macròfags per tal de mantenir el teixit funcional i eliminar les cèl·lules apoptòtiques.
Les poblacions més immadures es situen en el còrtex (part més externa) i els timòcits van avançant de mica en mica a mesura que maduren, cap a la medul·la. És en el còrtex Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz on els timòcits expressen per primer cop el TCRүδ y αβ. Els T αβ maduren fins a convertirse en limfòcits T CD4+ restringits per la classe II del MHC o en CD8+ restringits per la classe I. Des de la medul·la els timòcits d’una sola positivitat surten del tim fins la circulació.
L’ambient tímic proporciona estímuls necessaris per la proliferació i maduració dels timòcits.
Dins del còrtex, les cèl·lules epitelials corticals formen una ret de processos citoplasmàtics llargs, al voltant dels quals han de passar els timòcits fins arribar a la medul·la. En aquesta medul·la també hi ha un altre tipus de cèl·lula epitelial medul·lar que poden realitzar una funció única en la presentació d’antígens propis per la selecció negativa dels limfòcits T en desenvolupament.
Hi ha cèl·lules dendrítiques en la unió corticomedular i dins de la medul·la, i en aquesta també trobem els macròfags. La migració dels limfòcits a traves d’aquesta disposició anatòmica permet que es produeixin interaccions físiques entre els timòcits i aquestes altres cèl·lules, que son necessàries per la maduració i la selecció dels limfòcits T. Les cèl·lules epitelials i dendrítiques en el tim expressen molècules de les classes I i II del MHC.
Recordem que: Cada timòcit genera un únic TCR que no està expressat en el nostre genoma, resulta d’un genoma recombinat (homologia amb BCR) que succeeix a l’atzar. Moltes de les vegades es produiran TCR que actuen contra un mateix, són autorreactius. Aquests seran eliminats. El tim es important per escollir les cèl·lules que són tolerants a un mateix (self-tolerant). Totes les cèl·lules T han de ser capaces de treballar i ser reactives amb les nostres pròpies MHC, les han de reconèixer (self-MHC reactive). Si són massa reactives són eliminades, però.
Totes les cèl·lules T que actuen reaccionant amb MHC són seleccionades. Si el nou TCR no s’uneix, s’elimina el limfòcit. Es una selecció positiva.
També hi ha una selecció negativa, s’eliminen els timòcits que havent superat la selecció positiva hagin resultat autorreactius, és a dir, els timòcits que reconeixen molècules del propi individu (autoantígens) presentades pel MHC propi, o que tingui una afinitat molt alta cap a aquest.
Cal deixar sortir el màxim de T per fer front a qualsevol infecció que aparegui. Si s’elimina tota l’autorreactivitat potencial, potser el nombre de T serà massa petit i tindrem problemes d’immunodeficiència. Si es deixen sortir massa tipus diferents de T potser algunes d’elles són autorreactives i tindrem problemes d’autoimmunitat. Aleshores existeix un equilibri entre el nombre determinat de T que permet la defensa contra microbis però no presenta autorreactivitat.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els progenitors dels timòcits expressen receptor per a la quimioquina CCR9 que s’uneix a la quimioquina CCL25 que es produeix en el còrtex intrínsec. D’aquestes depèn l’entrada de timòcits al tim.
Las quimioquines com CCL21 i CCL19, que són reconegudes pel receptor CCR7 present en timòcits, mitjancen el moviment guiat dels limfòcits T en desenvolupament des de el còrtex a la medul·la. Finalment, els limfòcits T recent formats, que expressen un receptor pel 1-fosfat de esfingosina (S1P1), surten de la medul·la tímica seguint un gradient de S1P1 en el torrent sanguini.
Les cèl·lules estromals, incloses les epitelials, secreten IL-7, que es un factor de creixement limfopoiètic.
 Estadis en la maduració del limfòcit T Durant la maduració del limfòcit T, hi ha un ordre precís en el que es reordenen els gens del TCR i en el que s’expressen el TCR i els correceptors CD4 i CD8.
Si agaféssim la CLP fora del timus i la poséssim en contacte amb la medul·la òssia es diferenciarien en B cells o cèl·lules mieloides. Quan avancen poc a poc en la generació d’altres FT es perd poc a poc la capacitat per generar altres llinatges.
Er exemple, en la etapa DN2a (doble negatiu) aquestes no seran capaces de generar cèl·lules B (hi ha lligand NOTCH), oprimeixen la capacitat de generar un altre llinatge però encara poden formar cèl·lules mieloides. GATA-3 es representa con una intratímica induïda especifica, inhibidora també del possible desenvolupament cap a un llinatge B.
Quan apareixen altres senyals com la Bcl11b perden la capacitat de convertir-se en una cèl·lula mieloide, DC o NK, son senyals de compromís amb el llinatge T. El compromís total es completa amb l’etapa DN2b.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els timòcits corticals mes immadurs que acaben d’arribar des de la medul·la òssia, contenen gens del TCR en configuració lineal germinal i no expressen TCR, CD3, CD4 ni CD8. Aquestes cèl·lules s’anomenen timòcits amb doble negativitat. Es proteines RAG1 i RAG2 s’expressen per primera vegada en aquest estadi (DN2b) i són necessàries pel reordenament.
La disposició dels gens que codifiquen per la cadena α, β, ɣ i δ del TCR. Recordem que hi ha dos tipus de TCR. D’una banda els TCRαβ (“clàssics” que es coneixen millor) i d’altra els limfòcits Tɣδ (es troben a la mucosa i s’encarreguen de matar cèl·lules epitelials infectades o tumorigèniques; també hi ha un petit percentatge circulant i la seva funció és variada).
La distribució de segments gènics és igual que en el cas de les immunoglobulines: la cadena β té segments V D i J. Només hi ha dos diversitat (Dβ1 i Dβ2) (la variabilitat no depèn de la quantitat d’aquests segments que hi ha al mig, sinó que la variabilitat es genera en els punts d’unió per edicions a l’atzar). En el immunoglobulines (B), en la cadena pesada hi ha uns 30 diversitat. Els J estan duplicats (Jβ1 i Jβ2) i el segment que codifica per la zona constant està duplicada (és la mateixa 2 vegades: Cβ1 i Cβ2). Cada segment C està compost per varis exons com es mostra en el del la cadena β.
En sentit 5’ de cada gen V del TCR hi ha un exó que codifica un pèptid líder i en sentit 5’ a cada exó líder (L) hi ha un promotor (enh) per cada gen V. En les proteines β i δ el domini variable esta codificat per V, D i J; en la α i ү del està codificat nomes per V i J.
Els gens activadors de recombinació (RAG) s’expressen durant un temps molt breu que permet que s’expressi la cadena β però acompanyada de la pseudocadena α (pTα) (aquest pre-TCR igual que en el cas del pre-BCR) i genera senyals. El reordenaments de Dβ a Jβ en el locus de la cadena β del TCR son els primers. Implica la unió del segment Dβ1 a un dels 6 segments Jβ1 o la unió del segment Dβ2 a un dels sis segments Jβ2. Els reordenaments Vβ a DJβ es produeixen en la transició de l’estadi pro-T a pre-T durant el Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz desenvolupament del limfòcit Tαβ. Les altres seqüències del mig es van eliminant. E forma finalment un ARNm maduro en el que es juxtaposen els segments VDJ al primer exó de qualssevol dels dos gens de la part constant Cβ. Aquest gen constant no influeix en la funció ni especificitat del TCR. La proximitat del promotor al potenciador és responsable de l’elevada transcripció especifica en el limfòcit T del gen de la cadena β del TCR reordenat.
Si es produeix un reordenament efectiu del gen de la cadena β del TCR s’expressa en la superfície cel·lular associada a una proteïna invariant anomenada pre-Tα i al CD3 i las proteines theta per formar el complex receptor del prelimfocit T (pre-TCR). Les senyals a traves d’ell mitjancen la supervivència i a l’expansió proliferativa. També inicien la recombinació en el locus de la cadena α del TCR i dirigeixen la transició de doble negativitat a doble positivitat. També inhibeixen el reordenament de l’altre locus de la cadena β  exclusió al·lèlica de la cadena β, les recombinases deixen d’expressar-se.
Generalment, es pensa que les senyals del pre-TCR s’inicien de forma independent de lligand i les senyals estan mitjançades per varies quinases citosòliques i proteines adaptadores que estan lligades a les senyals del pre-TCR. La falta de qualssevol component del complexe bloqueja la maduració dels limfòcits T en l’estadi de doble negativitat.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Timòcits amb doble positivitat La cèl·lula fa còpies d’ella mateixa. En el següent estadi de maduració dels limfòcits T, els timòcits expressen el CD4 i el CD8, s’anomenen timòcits amb doble positivitat. El reordenament dels gens de la cadena α del TCR i l’expressió dels heterodímers αβ del TCR es produeixen en la població amb doble positivitat CD4+ CD8+. Una segona ona d’expressió del gen RAG tardà en l’estadi pre-T promou la recombinació del gen α del TCR  unió dels segments V i J productiva en cada cromosoma, el que augmenta la probabilitat que es produeixi un TCRαβ funcional. Hi ha poca o cap exclusió al·lèlica en el locus de la cadena alfa. El limfòcit T expressarà dues cadenes alfa. De fet, fins el 30% dels T madurs perifèrics expressen dos TCR diferents.
Els gens δ estan a dins de l’estructura dels gens α, de manera que quan α recombina, el δ es perd, mecanisme per tal que un limfòcit T que expressi o bé αβ o bé ɣδ. És a dir, el reordenament del gen α dóna lloc a la eliminació del locus δ que es disposa entre els segments V i J.
Els limfòcits amb doble positivitat que superen amb exit els processos de selecció continuen madurant fins convertir-se en limfòcits T CD4+ o CD8+, s’anomenen limfòcit d’una sola positivitat. Finalment es quedarà amb un dels dos correceptors, de manera que els T que surten a sang només porten o CD4 o CD8. Abandonen el timus i van a la perifèria.
Diversos marcadors de la superfície, a més dels que es mostren s'han utilitzat per definir les diferents etapes de la maduració de cèl·lules T Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Processos de selecció en la maduració dels limfòcits T Com triaran quin correceptor es queden? Això dependrà de l’afinitat del TCR per l’MHC.
Si el TCR té afinitat per classe I, l’acompanyarà el CD8 i el CD4 s’apagarà. Si el TCR té afinitat per classe II aleshores l’acompanyarà CD4 i CD8 s’agaparà. Aquest procés s’anomena selecció positiva, el receptor contrari s’apaga. Això succeeix en la medul·la.
És a dir, és el procés pel qual es conserven els limfòcits T que reconeixen el MHC propi (amb pèptids propis) amb avidesa baixa. Aquí son important les cèl·lules epitelials com a CPA. Conserva a les cèl·lules que poden veure els antígens mostrats per les molècules MHC de l’individu i al mateix temps es compromet en la línia del CD4 o CD8.
A mes, en tots els individus, els limfòcits T que reconeixen antígens propis amb avidesa alta son en potencia perjudicials perquè tal reconeixement pot desencadenar autoimmunitat. La selecció negativa és el procés pel qual s’eliminen els timòcits els TCR dels quals s’uneixen amb força a antígens peptídics propis associats a molècules del MHC. Eliminen els limfòcits T autorreactius en el còrtex en l’estadi de doble positiu i també a timòcits medul·lars d’una sola positivitat.
Una altra possibilitat quan s’uneixen fort (però no tant) és que es tornin Treg, que sortiran del tim i evitaran l’autorreactivitat fora del tim. Si no apareixen els T reguladors, aleshores hi ha autoimmunitat i és letal (no es pot sobreviure). Si apareixen massa T reguladors per un descontrol (imaginem que molts T són estimulats a T reguladors) què passarà? Es donarà una immunodepressió. (T reguladors ha d’haver però no passa perquè les respostes contra infeccions fallaran).
Per tant, existeix un “umbral” que els timòcits han de saltar (umbral d’unió als pèptids propis) Si els TCR no tenen un mínim d’afinitat pels pèptids propis, no arriben a aquest umbral de manera que no passaran la selecció positiva; però si tenen massa afinitat, seran autorreactius i aleshores no passaran la selecció negativa, essent eliminats.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Una altra forma de selecció positiva és la del Tδү. En els tims fetals, els primers reordenaments gènics del TCR afecten als locis ү i δ. La recombinació d’aquests locis procedeix de forma anàloga. Si una cèl·lula té exit en el reordenament productiu dels loci ү així com del locus δ abans d’un productiu del locus β, es selecciona la línia del limfòcit Tүδ. Això passa en un 10%. La diversitat del repertori d’aquests limfòcits és, en teoria, major que la del repertori dels αβ ja que aquí està permesa la unió D a D; no obstant, la diversitat real és limitada perquè només usen alguns dels segments V, D, J.
Això coincideix amb què els limfòcits Tδү serveixen com a defensa primerenca contra un nombre limitat de microbis.
Esquema d’una anàlisis per citometria. S’ha agafat el tim i s’ha apretat amb un tap de plàstic contra una placa de Petri, de manera que encara que el tim té teixit connectiu, els timòcits surten. Fem servir anticossos anti-CD4 i anti-CD8 marcats fluorescenment (cadascun de forma diferent) i també observem cèl·lules que no es marquen, corresponents als DN (doble negatius) més immadurs. Serveixen com a marcadors: expressen nomes CD4+, CD8+, els dos (dobles positius) o cap (DN). Les fletxes indiquen la seqüència de maduració.
Els ratolins amb un sistema defectiu de reparació d’ADN (no ATM) desenvolupen limfomes tímics limfoblàstics. Van trobar aberracions cromosòmiques en les cèl·lules tumorals utilitzant SKY. Una metafase es mostra a l'esquerra, i els cromosomes específics amb arranjaments aberrants es mostra a la dreta.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Els processos de selecció generen molta mort, que podem detectar mirant una tinció en què veiem macròfags amb uns puntets vermells referents a l’apoptosi, això ens indica que els macròfags són capaços de detectar en el tim la mort de T i fagocitar ràpidament.
Si toquem el TCR amb un anticòs agonista, provocarem la selecció negativa dels T: si preparem un ratolí transgènic que expressa un TCRαβ específic (només té un tipus de T cell i totes son idèntiques ja que s’introdueix en transgènic en la línia germinal i bloqueja qualssevol recombinació endògena perquè la beta ja està recombinada) per un pèptid i li injectem un pèptid agonista, aleshores els T no aconseguiran sortir perquè interpretaran que el T és autorreactiu, i es produirà selecció negativa  moltes cèl·lules apoptòtiques.
No obstant, quan un limfòcit T madur indiferenciat es troba en la perifèria amb el seu corresponent antigen presentat per una CPA, aquest s’activa i prolifera, produint T efectores.
Les cèl·lules T especifiques per antígens propis s’eliminen en el tim. En ratolins transgènics per receptors de cèl·lules T que reconeixen un antigen peptídic conegut que ha format complexes MHC-propi, totes les cèl·lules T tenen la mateixa especificitat. En absència del pèptid, quasi tots els timòcits maduren i emigren cap a la perifèria, el qual s’observa en el panell inferior esquerre, on un tim normal està tenyit amb anticossos per identificar la medul·la (verd) i cèl·lules apoptòtiques (vermell). Si als ratolins se’ls injecta el pèptid que es reconegut pel receptor de cèl·lules T transgènic, ocorre la mort cel·lular massiva en el tim, com es mostra per l’increment del nombre de cèl·lules apoptòtiques en el panell inferior dret.
Es tracta d’una tolerància central en comparació amb la tolerància perifèrica on estan les cèl·lules T reguladores. La tolerància central no és absoluta i per això també es necessita la perifèrica.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La selecció positiva: Això es va comprovar mitjançant un experiment en què teníem un ratolí producte d’un creuament de dos haplotips d’MHC diferents (MHCa x MHCb).
Aquest creuament donarà lloc a una generació F1 MHC a x b. Aleshores es purifica aquest creuament i s’introdueix en un ratolí que només és MHCa o MHCb. La medul·la òssia del ratolí híbrid es transfereix a un ratolí receptor de una dosi letal de radiació d’un o altre tipus de MHC progenitor (MHCa o MHCb)  s’eliminen els limfòcits i cèl·lules progenitores de la medul·la òssia pròpies i serà immunodeficient.
Quan aquests ratolins s’immunitzen amb un antigen pot ser presentat per CPA MHCaxb derivades de la medul·la òssia.
Les cèl·lules T d’un ratolí MHCaxb F1 inclouen cèl·lules que mostren respostes a l’antigen presentat per CPA provinents de ratolins MHCa i cèl·lules que mostren respostes a CPA provinents de ratolins MHCb (no es mostra a la imatge).
Però en quimeres de medul·la òssia en les quals cèl·lules T del genotip MHC axb es desenvolupa en un tim MHCa, resulta que les cèl·lules T immunitzades contra un antigen particular el reconeixen quan es presentat per MHCa, encara que les CPA presenten antígens units tant a MHCa com a MHCb. Això va demostrar que les molècules del MHC presents en l’ambient en què es desenvolupen les cèl·lules T determinen la restricció per MHC del repertori de cèl·lules T madures.
Són les molècules del MHC expressades per les cèl·lules de l’estroma del tim (epitelials) el que determina què consideren les cèl·lules T madures com MHC propi.
Les cèl·lules T han sigut seleccionades de forma positiva per restricció de MHC en el tim receptor.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  La selecció positiva determina la especificitat del correceptor En el moment de la selecció positiva, el timòcit coexpressa els dos receptors CD4+ i CD8+. Al final del procés de selecció els timòcits madurs preparats per la seva exportació a la perifèria expressen nomes un dels dos correceptors. La selecció positiva determina el fenotip de superfície. Amb experiments transgènics pels gens reordenats del receptor T es demostra clarament que la especificitat del receptor per les molècules del MHC pròpia determina quin correceptor expressarà una cèl·lula T madura:   En ratolins transgènics per receptors T restringits per un molècula de MHC de classe I, les úniques cèl·lules madures T que es desenvoluparan son les de fenotip CD8 (vermelles).
En ratolins transgènics per receptors restringits per una molècula de MHC de classe II, totes les cèl·lules T madures tenen el fenotip CD4 (blau).
 AIRE Els timòcits els receptors dels quals reconeixen complexes pèptid-MHC en el tim amb molta avidesa pateixen apoptosis (selecció negativa) o es diferencien en Treg. Entre els limfòcits T amb doble positivitat que es generen alguns poden expressar un TCR que reconeix antígens propis amb alta afinitat. En els limfòcits T immadurs, una conseqüència important del reconeixement amb avidesa elevada de l’antigen es el desencadenament de l’apoptosi. Aquest procés elimina els limfòcits T autorreactius en potencia perjudicials (mecanisme que assegura que el SI no respongui a molts antígens propis  tolerància front al que es propi).
Així, l’eliminació dels limfòcits T autorreactius immadurs por ocórrer en l’estadi de doble positivitat en el còrtex i en els limfòcits T d’una positivitat en la medul·la. El mecanisme de selecció negativa en el tim és la mort per apoptosis, l’altre fenomen és la mort per descuit que es produeix sense la selecció positiva (el doble positiu mor per afinitat nul·la). Les CPA tímiques que mitjancen la selecció negativa son sobretot cèl·lules dendrítiques i macròfags derivats de la medul·la òssia i les cèl·lules epitelials tímiques medul·lars.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Mentre que les cèl·lules epitelials tímiques corticals son específicament eficaces en la selecció positiva.
En la medul·la, les cèl·lules epitelials medul·lars tímiques expressen una proteïna nuclear anomenada AIRE (regulador autoimmunitari) que indueix l’expressió de varis gens específics de teixits en el tim. Aquests gens s’expressen en altres òrgans perifèrics, per exemple el gen que codifica per la proteïna de la insulina. La seva expressió en el tim dependent d’AIRE facilita que molts pèptids d’altres teixits siguin presentats als limfòcits T en desenvolupament, el que facilita l’eliminació (selecció negativa) d’aquestes cèl·lules. AIRE és molt important en la mediació de la tolerància central a antígens específics de teixits.
Així, AIRE s’encarrega en el timòcit d’obrir zones de l’heterocromatina que normalment estan tancades i no s’expressen, i expressar-les. (per exemple, algunes cèl·lules epitelials de la medul·la expressen insulina quan no l’han d’expressar, actuen en aquestes cèl·lules i també en DC dels ganglislimfatics) Així doncs, AIRE permet que s’expressin proteïnes que no són tímiques i que estan en altres zones de l’organisme i faciliten que els timòcits vegin antígens que després es troben en la perifèria. Si no hi ha AIRE apareix un síndrome autoimmunitari greu: autoimmune polyendocrinopathy-candidiasis-ectodermal dystrophy  poliendocrinopatia-candidiosi-distrofia epidèrmica autoimmunitària.
Aquesta expressió d’autoantígens permet la maduració dels timòcits de manera que adquireixin tolerància cap als òrgans perifèrics, impedint el desenvolupament de malalties autoimmunes.
Però la selecció negativa del tim pot no eliminar totes les cèl·lules T reactives a antígens propis.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz En aquest experiment es preparen ratolins transgènics que expressen el gen α i β d’un TCR específic per un pèptid que està codificat en el cromosoma Y (aquest pèptid només s’expressarà en mascles). Què passava quan s’introduïa un TCR transgènic? Els TCR endògens no recombinen per què ja hi ha un TCR recombinat, de manera que aquest animal serà majoritàriament monoclonal i només tindrà un tipus de T, tots idèntics.
Maduració de les cèl·lules T i la selecció en un model de ratolí transgènic TCR. En l'experiment representat, un ratolí transgènic que expressa un TCR específic per a un antigen H-Y (específica de mascles) presentat per H-2Db que és, en efecte, un antigen estrany per a un ratolí femella. En ratolins femella que expressen l'al·lel de D b del MHC, maduren els limfòcits T que expressin el TCR transgènic ja que són seleccionats positivament per les molècules MHC pròpies. Aquests limfòcits T no maduren en els ratolins mascles (que expressen H-Y), ja que es seleccionen negativament el reconèixer l’antigen H-Y en el tim. A més, cèl·lules T madures no es desenvolupen en ratolins femella que expressen Dk però que no expressen l'al·lel Db a causa de la falta de la selecció positiva dels limfòcits T restringits a l’al·lel Db.
S’expressa doncs aquest TCR transgènic específic per Y presentat per una molècula de classe I de l’haplotip B (H-2Db) Llavors, què passa si aquest transgen TCR s’introdueix en una soca que és d’haplotip K (H-2Dk → MHC que no és reconegut per aquest TCR)? Com que no és reconegut per aquest TCR, no passa la selecció positiva i els timòcits no lliguen res en el tim (aquest animal no té T).
Si enlloc d’expressar-lo un animal K, s’expressa en una femella d’haplotip B que no té l’antigen (H-2Db) sí tindrà T. Deduïm doncs que no cal antigen per madurar sinó que l’antigen sigui l’adequat). Els pèptids són els que hi ha en el tim que donen un mínim d’afinitat, suficient per a la maduració, és a dir, hi ha selecció positiva però com que no hi ha antigen, no hi ha selecció negativa.
Si ara el que analitzem és un mascle H-2Db, veurem que no té T tot i que l’MHC sigui l’adequat. Com el mascle expressa el pèptid, doncs hi ha l’agonista en el tim, lo que vol dir que hi hauria selecció negativa→ tots els T reconeixen el pèptid i l’MHC, de manera que s’estimulen en un moment que no s’han d’estimular i això provoca l’eliminació (aquest animal pràcticament no té T).
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz  Tolerància perifèrica : supressió pel limfòcits T reguladors Els limfòcits T reguladors són poblacions de limfòcits T que inhibeixen les respostes immunitàries.
Els limfòcits T reguladors són un subgrup de limfòcits T CD4+ la funció dels quals és suprimir les respostes immunitàries i mantenir la tolerància front al que és propi.
La majoria expressen quantitats altes de de la cadena alfa del receptor para la IL2 (CD25+ = IL2-R alfachain = marcador de la Treg). Un factor de transcripció anomenat FoxP3 és fonamental pel desenvolupament i funció de la majoria dels limfòcits T reguladors.
Utilitzen la IL2 com a factor de creixement i supervivència. Defectes en aquestes cèl·lules poden portar problemes d’autoimmunitat. També solen expressar quantitats altes de CTLA-4, que és necessària per la seva funció: el CTLA-4 situat en els Treg s’uneix a molècules B7 situades en les CPA, fent inaccessibles els coestímuls B7 pel CD28 d’un limfòcit T i bloqueja l’activació del limfòcit T en contacte amb la CPA.
Els limfòcits T reguladors es generen, sobretot, pel reconeixement de l’antigen propi en el tim i pel reconeixement d’antígens propis i estranys en els òrgans limfàtics perifèrics.
El desenvolupament de Treg és un dels destins dels T CD4+ que reconeixen antígens propis d’una manera més o menys forta. Aquests Treg tímics (tTreg) s’anomenen també limfòcits T reguladors naturals.
En els òrgans limfàtics perifèrics, el reconeixement de l’antigen sense respostes immunitàries innates fortes afavoreix l’aparició de les Treg. També poden desenvoluparse després de reaccions inflamatòries i aquests Treg perifèrics s’anomenen adaptatius o induïbles ja que solen ser induïts per T CD4+ verges com una adaptació del SI.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La generació d’alguns limfòcits Treg depèn de la citoquina TGFβ. Aquesta estimula l’expressió de FoxP3.
Els ratolins sense receptor per IL2 pateixen autoimmunitat. La IL2 promou la diferenciació dels limfòcits T en un tipus regulador i també es necessària pel manteniment d’aquesta població.
El receptor per IL2 té 3 cadenes: alfa, beta i gamma. La gamma és compartida per IL2, 7, 9, 15 i 21  cadena que participa en molts receptors per interleuquines. IL2 activa a un factor de transcripció (STAT5) que pot potenciar l’expressió de FoxP3, així com d’altres gens. Les cadenes gamma i beta es troben de manera constitutiva en cèl·lules Treg no activades però és nomes quan expressen les 3 cadenes que són molt afins per les IL2 i s’activen. Treg tenen les 3 cadenes. Les activades expressaran la cadena alfa que és el CD25 per captar IL2 de forma eficient.
Fan diferents mecanismes de supressió:     Producció de citoquines immunosupressores IL10 i TGFβ. Aquesta ultima produïda per Treg induïbles, estimula la producció de IgA mitjançant la inducció d’un canvi cap aquell isotip, i aquest és el principal necessari per a la immunitat de les mucoses (dirigits contra la microbiota i comensals també). A mes, també inhibeix les funcions efectores de limfòcits T.
Capacitat reduïda de les CPA per estimular les T cells.
Consum de IL2. Redueix la proliferació i la diferenciació d’altres cèl·lules dependents de IL2 perquè l’absorbeix.
Expressen també PD1: receptor inhibidor de la família CD28. Reconeix lligands (PD-L1 i PD-L2) expressats sobretot en CPAs. La unió de la PD1 a qualssevol dels lligands comporta la inactivació de les cèl·lules T.
Resum: Les cèl·lules T reguladores es generen pel reconeixement d'antigen propi en el tim (de vegades anomenats cèl·lules reguladores "naturals"), i (probablement en menor mesura) pel reconeixement de l'antigen en els òrgans limfoides perifèrics (anomenats cèl·lules reguladores "adaptive"). El desenvolupament i la supervivència d'aquestes cèl·lules T reguladores requereixen IL-2 i el factor de transcripció FoxP3. En els teixits perifèrics, les cèl·lules T reguladores suprimeixen les funcions d'activació i efectores d'altres limfòcits, que reaccionen espontàniament i potencialment patògens.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz TEMA 11. Limfòcits T Explicació de la terminologia que s’utilitza en la primera part del tema: l’activació de cèl·lules T indiferenciades es controla per diverses senyals: en la nomenclatura que va crear Charles Janeway i que és la que s’utilitza en aquest text, es denominen senyal 1, senyal 2 i senyal 3. Una cèl·lula T indiferenciada reconeix l’antigen en la forma d’un complex pèptid – MHC en la superfície d’una cèl·lula presentadora d’antigen especialitzada. L’activació específica d’antigen del receptor de cèl·lula T genera la senyal 1; la interacció de molècules coestimuladores trobades en CPA amb lligands presents en la superfície de les cèl·lules T envia la senyal 2; i les citoquines que controlen la diferenciació en diferents tipus de cèl·lules efectores constitueixen la senyal 3. Les cèl·lules presentadores d’antígens tenen tres tipus de senyals per l’expansió clonal i la diferenciació de cèl·lules T indiferenciades. La iniciació de cèl·lules T indiferenciades és controlada per diverses senyals. Adoptarem una terminologia que divideix les senyals en tres tipus: senyals 1, 2 i 3. La primera comprèn aquelles senyals específiques d’antigen derivades de la interacció d’un complex pèptid – MHC específic amb el receptor de cèl·lula T. L’assemblatge dels receptors de cèl·lules T amb el seu antigen peptídic és essencial per activar una cèl·lula T indiferenciada, però inclús si també el coreceptor, CD4 o CD8, es lliga, això no es suficient per estimular les cèl·lules T perquè proliferin i es diferenciïn en cèl·lules T efectores. L’expansió clonal específica d’antigen d’una cèl·lula T indiferenciada necessita almenys una de les altres dos tipus de senyals, que són emeses en general per la mateixa cèl·lula presentadora d’antigen. Aquestes senyals addicionals s’han dividit en les senyals coestimualdores que intervenen principalment en afavorir (o inhibir) la supervivència i expansió de les cèl·lules T en els diferents subgrups de cèl·lules T efectores. La molècula estimuladora millor identificada de les que emeten la senyal 2 és la molècula B7. Aquests membres homodimèrics de la superfamília de les Igs es troben només en les superfícies de cèl·lules com les cèl·lules dendrítiques, que estimulen la proliferació de cèl·lules T indiferenciades. La seva funció en la coestimulació es va demostrar al transfectar fibroblasts que expressen un lligand de cèl·lula T amb gens que codifiquen molècules B7 i al demostrar que els fibroblasts són capaços d’estimular l’expansió clonal de les cèl·lules T indiferenciades. El receptor per molècules B7 en la cèl·lula T és CD28, un membre més de la superfamília de les Igs. La fixació de CD28 amb molècules B7 o amb anticossos anti-CD28 és necessària per l’expansió clonal òptima de cèl·lules T indiferenciades, mentre que s’ha demostrat en forma experimental que els anticossos anti-B7, que inhibeixen la unió de molècules B7 a CD28, inhibeixen també les respostes de cèl·lules T. Tot i que s’ha informat que altres molècules coestimulen cèl·lules T indiferenciades, fins ara només per les molècules B7 hi ha proves definitives de que proporcionen senyals coestimuladores per les cèl·lules T indiferenciades en immunoreaccions normals. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Explicació imatge: la unió del complex pèptid aliè – MHC propi pel receptor de la cèl·lula T i, en aquest exemple, un coreceptor CD4, transmet una senyal (fletxa 1) a la cèl·lula T que li indica que ha trobat antígens. Per l’activació eficaç de cèl·lules T indiferenciades es necessita que la mateixa cèl·lula presentadora d’antígens (CPA) enviï una segona senyal (fletxa 2), la senyal coestimuladora. En aquest exemple, CD28 de la cèl·lula T que troba molècules B7 en la cèl·lula presentadora d’antígens emet la senyal 2, el efecte et de la qual és una major supervivència i proliferació de la cèl·lula T que va rebre la senyal 1. ICOS i membres de la família del receptor TNF també poden proporcionar senyal coestimuladores. En el cas de les cèl·lules TCD4+ en particular, diferents vies de diferenciació produeixen subgrups de cèl·lules T efectores, depenent de la naturalesa d’una tercera senyal (fletxa 3) emesa per la CPA. Solen participar citoquines (però no de manera exclusiva) en el control d’aquesta diferenciació. Model clàssic per la diferenciació de les cèl·lules TCD4+ Les cèl·lules efectores de la línia CD4+ es caracteritzen per la seva capacitat per expressar molècules de superfície i secretar citoquines que activen altres cèl·lules (limfòcits B, macròfags i cèl·lules dendrítiques). Mentre que els limfòcits T verges CD4+ produeixen sobretot IL2 a l’activar-se, els limfòcits T efectors CD4+ són capaços de produir un gran nombre i varietat de citoquines amb diverses activitats biològiques. Hi ha tres subgrups diferents de limfòcits TCD4+, anomenats Th1, Th2 i Th17 que funcionen en la defensa de l’hoste contra diferents tipus de microorganismes infecciosos i participen en diferents tipus de lesions tissulars en les malalties immunitàries. Una quarta població anomenada limfòcits T cooperadors fol·liculars, és important en les respostes d’anticossos. Els limfòcits T reguladors són una altra població diferent de limfòcits TCD4+. La seva funció és controlar les reaccions immunitàries davant els antígens propis i estranys. Tot i que aquests subgrups són identificables en les reaccions immunitàries (i sovint poden generar-se en cultius cel·lulars), molts limfòcits T efectors CD4+ produeixen diverses combinacions de citoquines o només algunes de les citoquines característiques d’un subgrup particular, i no són fàcils de classificar en poblacions separades. També està clar que aquests limfòcits T diferenciats poden convertir-se a una altra població mitjançant canvis en les condicions d’activació. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Diferenciació Th1 La diferenciació Th1 la dirigeixen sobretot les citoquines IL12 i IFN-γ, i succeeix en resposta als microbis que activen les cèl·lules dendrítiques, els macròfags i els limfòcits NK. El IFN- γ i la IL12 estimulen la diferenciació Th1 a l’activar els factors de transcripció T-bet, STAT1 i STAT4. T-bet, un membre de la família T-box de factors de transcripció, es considera el regulador per excel·lència de la diferenciació Th1. L’expressió de T-bet s’indueix en els limfòcits TCD4+ verges en resposta a l’antigen i al IFN- γ. Aquest últim estimula l’expressió de T-bet. T-bet llavors promou la producció de IFN- γ, a través d’una combinació d’activació de la transcripció directa del gen IFN- γ. La IL12 contribueix al compromís Th1 a l’unir-se a receptors situats en els limfòcits TCD4+ estimulats per l’antigen i activar el factor de transcripció STAT4, que potencia encara més la producció de IFN-γ. Diferenciació Th2 La diferenciació Th2 estimula la citoquina IL4 i succeeix en resposta a helmints i al·lèrgens. La IL4 estimula el desenvolupament Th2 a l’activar el factor de transcripció STAT6, i STAT6, junt amb senyals del TCR, indueix l’expressió de GATA-3. GATA-3 és un factor de transcripció que actua com un regulador mestre de la diferenciació Th2 i que augmenta l’expressió dels gens de citoquines Th2 IL4, IL5 i IL14, que es localitzen en el mateix locus gènic. A més a més, GATA-3 bloqueja la diferenciació Th1 inhibint l’expressió de la cadena transmissora de senyals del receptor per la IL12. Th1 per infeccions intracel·lulars i Th2 per infeccions extracel·lulars. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Si hi ha una infecció aguda es produiran les dues citoquines, tant IFN- γ com IL4, només quan la infecció sigui crònica la cèl·lula polaritzarà en una direcció o una altra. Diferenciació Th17 El desenvolupament dels limfòcits Th17 l’estimulen citoquines proinflamatòries produïdes en resposta a bactèries i fongs. Diverses bactèries i fongs actuen sobre les cèl·lules dendrítiques i estimulen la producció de citoquines com la IL6, IL1 i la IL23. La unió del receptor semblant a lectina/dectina 1 situat en les cèl·lules dendrítiques a productes micòtics és una senyal per la producció d’aquestes citoquines. El IFN-gamma i la IL4 inhibeixen la diferenciació Th17, per tant les respostes Th1 i Th2 fortes tendeixen a suprimir el desenvolupament de Th17. Un aspecte sorprenent en la diferenciació Th17 és que TGF- β, que produeixen moltes classes cel·lulars i és una citoquina antiinflamatòria, promou el desenvolupament els limfòcits Th17 proinflamatoris quan estan presents altres mediadors d ela inflamació, com la IL6 o la IL1. El desenvolupament dels limfòcits Th17 depèn dels factors de transcripció RORγt i STAT3. El TGF-β i les citoquines inflamatòries, sobretot la IL6 i la IL1 actuen en cooperació per induir la producció de RORγt, un factor de transcripció que és membre de la família de receptors per l’àcid retinoic. Les citoquines inflamatòries, sobretot IL6, activen el factor de transcripció STAT3, que actua junt RORγt per dirigir la resposta Th17. Les mutacions en el gen que codifica STAT3 són la causa d’una estranya immunodeficiència anomenada síndrome de Job. Diferenciació dels limfòcits TCD8+ en limfòcits T citotòxics L’activació dels limfòcits TCD8+ verges requereix el reconeixement d’antigen i segones senyals, però la naturalesa d’aquestes segones senyals pot ser diferent de les de limfòcits CD4+. Aquests últims poden secretar citoquines que estimulin la diferenciació dels limfòcits TCD8+. Els limfòcits T cooperadors estimulats per l’antigen expressen el lligand pe CD40 (CD40L), que Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz s’uneix a la CD40 en la CPA i activa a aquestes CPA perquè es facin més eficients en el seu estímul de la diferenciació dels limfòcits TCD8+. L’activació completa dels limfòcits TCD8+ verges i la seva diferenaciació en CTL funcionals i cèl·lules de memòria pot exigir la participació dels limfòcit TCD4+ cooperadors (helpers). Aquesta diferenciació implica l’adquisició de la maquinària necessària per matar la cèl·lula diana. Dos factors de transcripció que són necessaris perquè aquest programa d’expressió de gens nous són T-bet i la mesodermina, que té una estructura anàloga a la de la T-bet. Diferenciació T fol·liculars Els successos característics de la resposta d’anticossos dependent del limfòcit T, inclosos la maduració de l’afinitat, el canvi d’isotip, producció de IFN- γ la generació de limfòcits B memòria i la diferenciació en cèl·lules plasmàtiques de vida llarga es produeix, sobretot, en els centres germinals de tots els fol·licles limfàtics. Als 4 – 7 dies de l’exposició a l’antigen, alguns dels limfòcits T activats cooperadors que migren per reunir-se amb els limfòcits B activats són induïts per aquests limfòcits B per diferenciar-se en limfòcits T cooperadors fol·liculars (limfòcits TFH), que expressen concentracions altes del receptor per la quimioquina CXCR5 i són atrets als fol·licles limfàtics pel lligand per CXCR5, que es produeix només en els fol·licles. Aquest limfòcits T s’anomenen així perquè són els principals TCD4+ presents dins dels fol·licles i exerceixen funcions fonamentals en la reacció del centre germinal. A part del receptor per quimioquines CXCR5, també expressen ICOS (coestimulador induïble), la citoquina IL21 i el factor de transcripció Bcl-6. És possible que els limfòcits TFH puguin desenvolupar-se a partir de limfòcits T verges CD4+ o de subgrups de limfòcits T polaritzats que conservin plasticitat evolutiva. Els limfòcits T fol·liculars estan en el fol·licle, generen el centre germinal i són necessàries per tenir anticossos de bona qualitat, ja que dirigiran l’activació de les cèl·lules B, fent que produeixin una classe o una altra d’anticossos (canvi d’isotip). Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Activació del STAT (signal transducer and activator of trascription) Les citoquines que acompanyen un antigen específic fan que s’obri un programa genètic, com els STATs (signal transducer and activator of transcription). La majoria d’aquestes citoquines són d’una família que estimulen la senyalització. Aquestes produeixen una primera ona on actuen els STAT, i més tard es produirà una segona ona de canvis epigenètics que té la capacitat de dirigir la diferenciació de les cèl·lules T(master regulators). Les famílies de receptors per citoquines del tipus I i II es connecten amb vies de transducció de senyals en les que participen tirosina quinases diferents a receptors anomenades quinases Jano (JAK), i factors de transcripció anomenats transductors de la senyal i activadors de la transcripció (STAT). Els enzims JAK inactiu estan units de manera no covalent as dominis citoplasmàtics dels receptors de tipus I i II per a citoquines. Quan dues molècules de receptors s’apropen per la unió d’una molècula de citoquina, les JAK associades al receptor s’activen i fosforilen tirosines en les parts citoplasmàtiques dels receptors agrupats. Algunes d’aquestes fosfotirosines dels receptors són reconegudes per dominis homòlegs al domini 2 de Src (SH2) de proteïnes STAT citosòliques monomèriques i s’uneixen a elles. Les proteïnes STAT s’apropen així a les JAK i són fosforilades per les quinases associades al receptor. El domini SH2 d’un monòmer de STAT és capaç d’unir-se a una fosfotirosina en una proteïna STAT adjacent. Els dímers STAT que es generen migren al nucli, on s’uneixen a seqüències especifiques del DNA en les regions promotores de gens que responen a les citoquines i activen la transcripció de gens. Una qüestió intrigant es com s’aconsegueix la especificitat d eles respostes davant de moltes citoquines diferents, donat el nombre limitat de JAK i STAT utilitzats per els diversos receptors de citoquines. La probable resposta és que una seqüència única de AAs en els diferents receptors per citoquines proporcioni la base estructural de la unió especifica, i per això d ela seva activació, a diferents combinacions de JAK i STAT. Els dominis SH2 de diferents proteïnes STAT s’uneixen selectivament a fosfotirosines i AAs situats en els laterals de diferents receptors per citoquines. Això és en gran mesura responsable de l’activació de STAT particulars per diferents receptors per citoquines i, per tant, de la especificitat de les senyals produïdes per les citoquines. Diversos receptors dels tipus I i II per les citoquines són heterodímers de dues cadenes polipeptídiques diferents, cadascuna unida a una JAK diferent. A més a més, dues STAT diferents poden heterodimeritzar després de la fosforilació. Per tant. Hi ha una quantitat significativa de Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz diversitat combinatòria en les senyals que poden generar-se a partir d’un número limitat de proteïnes JAK i STAT. Explicació de la imatge: la unió del seu lligand a receptors per les citoquines dels tipus I i II dóna lloc a l’activació d’una tirosina quinasa JAK associada, la fosforilació de la cua del receptor i el reclutament d’un activador de la transcripció que conté un domini SH2 (STAT) en el receptor. El STAT reclutat l’activa la fosforilació realitzada per JAK, amb lo que dimeritza, entra al nucli i activa l’expressió de gens diana de citoquines. Funcions de les cèl·lules Th1 La principal funció dels limfòcits Th1 és activar als macròfags per que ingereixin i destrueixin els microbis. La mateixa reacció d’activació dels macròfags intervinguda per Th1 participen en la hipersensibilitat de tipus retardada lesiva, que és un component de moltes malalties inflamatòries, i en la inflamació granulomatosa, que és típica de la tuberculosis i també s’observa en altres malalties infeccioses i inflamatòries. Els limfòcits Th1, o els limfòcits T cooperadors fol·liculars que produeixen la citoquina Th1 IFN-ɣ, també estimulen la producció d’alguns anticossos IgG, especialment en els rosegadors. Ara exposarem les propietats del IFN-ɣ, que és la citoquina responsable de la majoria de les funcions especialitzades dels limfòcits Th1: Interferó ɣ El IFN-ɣ és la principal citoquina activadora del macròfag i realitza funcions crucials en la immunitat contra els microbis intracel·lulars. El IFN-ɣ s’anomena també interferó immunitari de tipus II. Tot i que el seu nom implica activitat antivírica, no és una citoquina antivírica potent, i actua sobretot com un activador dels limfòcits efectors. Del sistema immunitari. El IFN-ɣ és una proteïna homodimèrica que pertany a la família de citoquines de tipus II. A part dels limfòcits CD4+ Th1, els limfòcits NK i els limfòcits TCD8+ també produeixen IFN-ɣ. Els limfòcits NK secreten IFN-ɣ es resposta a lligands activadors situats en la superfície de les cèl·lules del hoste infectades o estressades o en resposta a la IL12; en aquest marc el IFN-ɣ funciona com un mediador de la immunitat innata. En la immunitat adaptativa, els limfòcits T produeixen IFN-ɣ en resposta al reconeixement de l’antigen, i la seva producció augmenta gràcies a la IL12 i la IL18. El receptor per el IFN-ɣ està format per dos polipèptids amb una estructura homòloga que pertanyen a la família de receptors per citoquines de tipus II, anomenats IFNɣRI i IFNɣR2. El IFN-ɣ s’uneix a les dues cadenes del receptor i indueix la seva dimerització. Això condueix a l’activació de les quinases JAK1 i JAK2 associades i finalment a la fosforilació i dimerització de STAT1, que estimula la transcripció de diversos gens. Els gens induïts pel IFN-ɣ codifiquen per moltes molècules diferents que intervenen en les activitats biològiques d’aquesta citoquina. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Les funcions del IFN-ɣ són importants en la immunitat cel·lular contra els microbis intracel·lulars. - - - El IFN-ɣ activa als macròfags perquè matin als microbis fagocitats. El IFN-ɣ actua sobre els limfòcits B per promoure el canvia certes subclasses de IgG, sobretot la IgG2a o la IgG2c (en ratolins), i per inhibir el canvi a isotips dependents de la IL4, com la IgE. El IFN-ɣ promou la diferenciació dels limfòcits TCD4+ cap al subgrup Th1 i inhibeix el desenvolupament dels limfòcits Th2 i Th17. El IFN-ɣ estimula l’expressió de diverses proteïnes diferents que contribueixen a augmentar la presentació de l’antigen associada a MHC i a l’inici i amplificació d eles respostes immunitàries dependents de limfòcit T. Activació clàssica i funció dels macròfags en la immunitat mediada per cèl·lules Explicació imatge: els macròfags activats experimenten canvis que incrementen en gran mesura la seva eficàcia antimicrobiana i amplifiquen la resposta immunitària. Aquests macròfags incrementen la seva expressió de receptors CD40 i de TNF, i són estimulats per secretar TNF-α. Aquest estímul autocrí actua de manera sinèrgica amb el IFN- γ secretat per les cèl·lules Th1 per incrementar l’acció antimicrobiana del macròfag, en particular al induir la producció de NO i l’ió superòxid. El macròfag també regula a la alça les seves molècules B7 en resposta a la unió del lligand de CD40 (CD40L) en la superfície de la cèl·lula T, i incrementa la seva expressió de molècules MHCII, lo que permet una major activació de cèl·lules TCD4+ en repòs. Estímuls per l’activació dels macròfags Els limfòcits TCD4+ Th1 i CD8+ activen als macròfags mitjançant senyals mediades per contacte produïdes per les interaccions CD40L-CD40 i per la citoquina IFN-gamma. (Recordem que els limfòcits T cooperadors també estimulen la proliferació i la diferenciació dels limfòcits B a través de senyals mediades per CD40 i citoquines). Quan els limfòcits efectors Th1 i CD8+ són estimulats per un antigen, secreten citoquines, en particular IFN- γ, i expressen CD40L. IFN-γ és la principal citoquina activadora dels macròfags. Activa algunes respostes de macròfags per ella mateixa i actua junt al LPS bacterià o les senyals Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz CD40L per provocar altres respostes. Els ratolins que no tenen IFN-γ o de receptors IFN-γ són extremadament susceptibles a les infeccions per microorganismes intracel·lulars. CD40L s’uneix a CD40 sobre els macròfags que estan presentant antígens als limfòcits T i activen una senyal de transducció intracel·lular que és similar a les vies activades pels receptors TNF. El requisit de que existeixi una interacció CD40L-CD40 per l’activació dels macròfags assegura que els macròfags que estan presentant antígens als limfòcits T (és a dir, els que contenen microorganismes intracel·lulars) també siguin els que s’activen més eficaçment pels limfòcits T. Els limfòcits TCD8+ poden activar els macròfags pels mateixos mecanismes i amb els mateixos resultats funcionals. En aquest cas, els limfòcits T reconeixen els antígens microbians que estan presents en el citoplasma dels macròfags presentadors d’antígens. En les reaccions immunitàries innates es desencadena el mateix procés d’activació de macròfags a través de productes microbians, com el LPS, que activen algunes de les mateixes vies bioquímiques que CD40, així com IFN-γ secretat pels limfòcits NK. Funcions dels macròfags activats En resposta a senyals de CD40 i IFN-γ augmenta la producció de diverses proteïnes en els macròfags, la unió de CD40 activa els factors e transcripció Nf-kb i AP-1 , mentre que IFNgamma activa els factors de transcripció STAT1 i IRF-1. Com a conseqüència d’aquestes senyals, els macròfags activats sintetitzen més quantitats de les proteïnes responsables de les funcions efectores d’aquestes cèl·lules en la IC (immunitat cel·lular). Les funcions efectores dels macròfags són les següents: - - Els macròfags activats destrueixen els microbis fagocitats, fonamentalment mitjançant la producció de d’intermediaris reactius d’oxigen, òxid nítric i enzims lisosòmics, que són bactericides. Els macròfags activats contenen majors quantitats d’enzims lisosòmics, que destrueixen els microbis fagocítics quan el fagosomes es fusionen amb les lisosomes. Els RONS i els enzims lisosòmics també poden alliberar-se en les teixits adjacents, on destrueixen els microbis extracel·lulars i poden lesionar els teixits normals. Els macròfags activats estimulen la inflamació aguda mitjançant la secreció de citoquines, principalment TNF, IL1 i quimioquines, i mediadors lipídics de vida curta, com el factor activador de plaquetes (PAF), prostaglandines i leucotriens. L’acció col·lectiva d’aquestes citoquines i mediadors lipídics derivats dels macròfags consisteix en produir una inflamació local que és rica en neutròfils, la qual fagocita i destrueix els microorganismes infecciosos. - Els macròfags activats (i els neutròfils) eliminen els teixits morts per facilitar la reparació un cop la infecció està controlada. Els macròfags activats també indueixen la formació de teixit de reparació mitjançant la secreció de factors de creixement que estimulen la proliferació de fibroblasts (factor de creixement derivat de plaquetes), la síntesi de col·lagen (TGF- β) i la formació de nous vasos sanguinis o angiogènesi (FGF). Tot i que els macròfags poden respondre directament als microorganismes en les reaccions immunitàries innates, la seva capacitat per destruir els microbis ingerits millora molt gràcies als limfòcits T. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Apart d’aquestes funcions efectores, els macròfags activats es converteixen en CPA (cèl·lules presentadores d’antigen) més eficients degut a un augment de les concentracions de molècules implicades en les processament antigènics, un increment de l’expressió superficial de MHCII en la membrana i de coestimuladors i la síntesi de citoquines (IL12) que estimulen la proliferació i diferenciació dels limfòcits T. Quan els macròfags activats són incapaços d’erradicar la infecció, continuen produint citoquines i factors de creixement, que progressivament modifiquen l’ambient tissular local. Com a conseqüència, el teixit danyat és substituït per teixit conjuntiu (fibrosis), de manera que la fibrosis és un tret característic de les reaccions de HR (reaccions d’hipersensibilitat). En aquestes reaccions de HR cròniques, els macròfags activats també experimenten canvis en resposta a senyals de citoquines persistents. Aquests macròfags mostren una augment le citoplasma i dels orgànuls i histològicament poden recordar a les cèl·lules epitelials d ela pell, i passen a anomenar-se cèl·lules epiteloides. Els macròfags activats poden unir-se per formar cèl·lules gegants multinucleades. Les acumulacions de macròfags activats, que sovint envolten a les partícules que son l’origen dels antígens, produeixen nòduls de teixit inflamatori que reben el nom de granulomes. Funció de les cèl·lules Th2 Funcions efectores de les subpoblacions de Th2 La funció efectora més important dels limfòcits Th2 s’observa en les reaccions immunitàries mediades per IgE i per eosinòfils/mastòcits. Aquestes reaccions són induïdes per IL4, IL5 i IL13. Els limfòcits Th2 són responsables d ela defensa davant infeccions per helmints i artròpodes i de les reaccions al·lèrgiques. Les anticossos estimulats per les citoquines Th2 no estimulen la fagocitosi ni activen el complement d’una manera eficaç. Apart, diverses citoquines sintetitzades per les cèl·lules Th2 (en especial IL4, IL14 i IL10) Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz antagonitzen les accions de IFN-gamma i inhibeixen l’activació dels macròfags. Aquesta és la raó de que el desenvolupament Th2 s’associï a una IC deficient davant les infeccions per microorganismes intracel·lulars. Funció dels limfòcits Th2 i els eosinfòfils en la defensa contra helmints Els limfòcits Th2 indueixen reaccions inflamatòries en les que predominen els eosinòfils i els mastòcits. Aquest tipus de resposta immunitària serveix per eliminar les infeccions per helmints i poden dur a terme una funció en la defensa contra alguns ectoparàsits. Els helmints són massa grans per ser fagocitats i poden ser més resistents a les activitats microbicides dels macròfags que les bactèries i els virus. La resposta immunològica davant dels helmints es basa en gran part als limfòcits Th2, que secreten IL4, IL5 i IL13. En especial IL4 (i IL13) estimulen la síntesi d’anticossos IgE específics per helmints, que els opsonitzen. La IL5 activa els eosinòfils, que s’uneixen als helmints recoberts per IgE mitjançant receptors Fc específics per la cadena pesada ε. Els eosinòfils activats alliberen el contingut dels seus grànuls, tal com proteïna bàsica principal i proteïna catiònica principal, que són capaces de destruir inclús els teguments resistents de helmints. Els mastòcits també expressen receptors Fcε i reaccionen davant dels antígens associats a IgE mitjançant la secreció regulada. El contingut dels seus grànuls inclou amines vasoactives, citoquines com TNF i mediadors lipídics que indueixen la inflamació local. Tornarem a les conseqüències patològiques de les reaccions inflamatòries mediades per Th2. Els limfòcits Th2 també inhibeixen la IC mitjançant l’acció de citoquines que disminueixen l’activació dels macròfags. Aquesta funció dels limfòcits Th2 està mediada per la secreció de IL4 i IL13 que són antagonistes de IFN- γ i, per tant, bloquegen l’activació dels macròfags mediada per limfòcits T, així com mitjançant la secreció de IL10 que és un inhibidor directe de l’activació dels macròfags. Nota: IL13 indueix la producció de mucus i elimina infestacions presents en la mucosa. Activació alternativa i clàssica dels macròfags Activació alternativa del macròfag La IL4 i la IL13 activen els macròfags perquè expressin enzims que promouen la síntesi de col·lagen i la fibrosi. La resposta del macròfag a les citoquines Th2 s’ha denominat activació alternativa del macròfag per distingir-la de l’activació induïda pel IFN- γ, que es va definir en primer lloc (i d’aquí la designació de clàssica) i que dóna lloc a potents funcions microbicides i inflamació. Les macròfags activats de la forma alternativa poden iniciar la reparació després de diversos tipus de lesió tissular. Aquests macròfags, així com els propis limfòcits Th2, indueixen la cicatrització i fibrosis secretant factors de creixement que estimulen la proliferació dels fibroblasts (factor de creixement derivat de plaquetes), la síntesi de col·lagen (IL3 i TFG- β) i la formació de nous vasos. Les citoquines Th2 també suprimeixen l’activació clàssica del macròfag i interfereixen en les respostes immunitàries protectores mediades pels limfòcits Th1 davant de les infeccions intracel·lulars. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La supressió de l’activació clàssica del macròfag es produeix, en part, perquè la IL4 estimula la producció de citoquines com la IL10 i el TGF- β pels macròfags activats de manera alternativa que inhibeixen el desenvolupament i funció Th1. Hi ha estadis intermediaris entre aquests dos fenotips de macròfags M1 i M2. Funció de les cèl·lules Th7 El subgrup Th17 participa sobretot reclutant leucòcits i induint la inflamació. Aquestes reaccions són crucials per destruir les bactèries extracel·lulars i els fongs, i també contribueixen de manera significativa a les malalties inflamatòries. Funcions Th17 Els limfòcits Th17 secreten citoquines que recluten leucòcits, sobretot neutròfils, en els lloc d’infecció. Com que els neutròfils són un mecanismes de defensa important contra les bactèries extracel·lulars i els fongs, els limfòcits Th17 poden dur a terme una funció essencialment important en la defensa contra aquestes infeccions. Citoquines produïdes pels limfòcits Th17 Els limfòcits Th17 produeixen diverses citoquines. La majoria de les accions inflamatòries d’aquestes cèl·lules estan mediades per la IL17, però també poden contribuir altres citoquines produïdes per aquest subgrup. IL17 La IL17 és una citoquina inusual, perquè ni ella ni el seu receptor són homòlegs a ninguna altra parella citoquina – receptor coneguda. Les seves funcions són: Ciències Biomèdiques - - Laia Gómez Muñoz Induir reaccions inflamatòries riques en neutròfils. Estimula la producció de quimioquines i altres citoquines (com el TNF) que recluten neutròfils i, en menor extensió, monòcits en la zona d’activació del limfòcit T. També augmenta la generació de neutròfils al incrementar la producció de G-CSF i l’expressió dels seus receptors. Estimular la producció de substàncies antimicrobianes, com les defensines, en nombrosos tipus cel·lulars. Funcions dels limfòcits Th17 en la defensa de l’hoste La principal funció efectora dels limfòcits Th17 és induir la inflamació neutròfila, que serveix per destruir bactèries extracel·lulars i fongs. La capacitat de la IL17 de reclutar neutròfils és responsable del paper central dels limfòcits Th17 en les reaccions immunitàries adaptatives, en les que destaca la inflamació neutròfila. Els neutròfils reclutats ingereixen i maten microbis extracel·lulars, com els fongs i bactèries. Els limfòcits Th17 també són important en la patogènia de moltes malalties inflamatòries, com la psoriasi, artritis reumatoide,... IL22 La IL22 és un membre de citoquines de la IL10. La produeixen els limfòcits T activats, particularment els Th17, i els limfòcits NK. Es produeix en la pell i tub digestiu i serveix per mantenir la integritat epitelial, sobretot al promoure la funció de barrera de l’epiteli i estimular les reaccions reparadores. Tolerància perifèrica: Treg La tolerància perifèrica és el mecanisme pel qual els limfòcits T madurs que reconeixen antígens propis en els teixits perifèrics es tornen després incapaços de respondre a aquests antígens. L’exposició dels limfòcits TCD4+ madurs a un antigen sense coestimulació o immunitat innata pot fer que les cèl·lules es tornin incapaces de respondre a aquest antigen. En aquest procés, les cèl·lules autoreactives no moren, sinó que perden la seva capacitat de respondre a l’antigen. Això és el que anomenem anèrgia. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz El CTLA-4, com el receptor activador CD28, s’uneix a molècules B7. El CTLA-4 té una major afinitat que el CD28 per les molècules B7 i així impedeix que els coestimuladors B7 de les CPA s’uneixin a CD28; també poden retirar molècules B7 de la superfície de la CPA. Apart, el CTLA-4 produeix senyals inhibidores que neguen les senyals produïdes pel TCR. De fet, la cua citoplasmàtica del CTLA-4 té una possible estructura inhibidora que pot contrarestar les senyals dependents de les ITAM del TCR i del CD28. El CTLA-4 també és un mediador de la funció inhibidora dels limfòcits T reguladors. La seva importància en la inducció d ela tolerància. En altres paraules, l’eliminació d’aquest mecanisme de control dóna lloc a una malaltia greu mediada pel limfòcit T, probablement degut a defectes en l’anèrgia del limfòcit T i a la supressió pels limfòcits T reguladors. Supressió dels limfòcits autoreactius pels limfòcits T reguladors La idea de que alguns limfòcits poden controlar la resposta d’altres limfòcits es va proposar fa molts anys. Aquestes observacions inicials van portar incrementar l’interès en els limfòcits T supressors. Els limfòcits T reguladors són un subgrup de limfòcits TCD4+ la funció dels quals és suprimir les respostes immunitàries i mantenir la tolerància davant a lo propi. La majoria d’aquests limfòcits TCD4+ reguladors expressen quantitats altes de la cadena alfa o el receptor per la IL2 (o CD25), però no altres marcadors d’activació del limfòcit T. Els limfòcits Treg es generen quan hi ha una infecció crònica que polaritza al resposta immune. En canvi, en una infecció aguda que duri per dues setmanes no hi haurà polarització. Un factor de transcripció anomenat FoxP3, un factor de transcripció fonamental pel desenvolupament i funció de la majoria dels limfòcits T reguladors. Els ratolins amb mutacions en el gen foxp3 i els ratolins en les que s’ha anul·lat aquest gen pateixen una malaltia autoimmune multisistèmica associada a una falta de limfòcits T reguladors CD25+. Una rara malaltia autoimmune en els éssers humans anomenada IPEX (síndrome lligat al cromosoma X amb alteració de la regulació immunitària, poliendocrinopatia i enteropatia) s’associa també a una deficiència de limfòcits T reguladors i, ara se sap, a mutacions del gen FOXP3. Aquests resultats estableixen la importància dels limfòcits T reguladors en el manteniment de la tolerància davant lo propi. El recent interès en els limfòcits T reguladors es deu a la consciència creixent en les seves funcions fisiològiques, així com a la possibilitat de que els defectes en aquestes cèl·lules poden donar lloc a diverses malalties autoimmunes i, al contrari, que els limfòcits T reguladors puguin utilitzar-se per tractar malalties inflamatòries. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Generació i manteniment dels limfòcits T reguladors Els limfòcits T reguladors es generen, sobretot, pel reconeixement de l’antigen propi en el tim i pel reconeixement d’antígens propis i estranys en els òrgans limfàtics perifèrics. En el tim, el desenvolupament dels limfòcits T reguladors és un dels destins dels limfòcits T compromesos en la línia CD4 que reconeixen antígens propis; aquestes cèl·lules derivades del tim, s’anomenen a vegades limfòcits T reguladors naturals. Ens els òrgans limfàtics perifèrics, el reconeixement de l’antigen sense respostes immunitàries innates fortes afavoreix la generació de cèl·lules reguladores a partir dels limfòcits T verges CD4+ com una adaptació del sistema immunitari en resposta a l’exposició a certs tipus d’antígens. És previsible que les cèl·lules reguladores derivades del tim siguin específiques davant antígens propis, perquè són antígens que es troben sobretot en el tim. Les cèl·lules reguladores generades en la perifèria poden ser específiques davant antígens propis o estranys. Apart, no està clar si els limfòcits T reguladors derivats del tim o perifèrics contribueixen al manteniment de la tolerància davant a lo propi o si una de les poblacions és més important que l’altra per evitar l’autoimmunitat. La generació i supervivència dels limfòcits T reguladors depenen de les citoquines TGF- β i IL2. El cultiu de limfòcits T verges amb anticossos anti-TCR activadors unt amb el TGF-β i IL2 pot induir el desenvolupament de cèl·lules reguladores en el laboratori, a aquests se’ls anomena també en ocasions limfòcits T reguladors induïts. En els ratolins, l’eliminació del TGF-beta o el bloqueig d eles senyals del TGF-β en els limfòcits T porta a malalties inflamatòries sistèmiques, degut, sobretot, a una deficiència de limfòcits T reguladors funcionals. El TGF-β estimula l’expressió de FoxP3, el factor de transcripció que dirigeix la diferenciació dels limfòcits T cap a la línia reguladora. De manera anàloga, els ratolins en els que se’ls ha anul·lat el gen per la IL2 o la cadena alfa o beta dels receptor per la IL2 pateixen autoimmunitat, que es manifesta per una malaltia inflamatòria intestinal. Aquests ratolins manquen d’un complement complet de limfòcits T reguladors CD25+ FoxP3+ i la seva malaltia pot corregir-se restaurant aquestes cèl·lules. La IL2 promou la diferenciació dels limfòcits T en el subgrup regulador i també és necessària per la supervivència i el manteniment d’aquesta població cel·lular. La IL2 activa el factor STAT5, que pot potenciar l’expressió de FoxP3, així com la d’altres gens que sap que estan implicats en la funció dels limfòcits T reguladors. Mecanismes d’acció dels limfòcits T reguladors Els limfòcits T reguladors semblen suprimir les respostes immunitàries en múltiples passos: en la inducció de l’activació del limfòcit T en els òrgans limfàtics i en la base efectora d’aquestes respostes en els teixits- tot i que s’han descrit diversos mecanismes de supressió, els dos que donen suport a la majoria de dades afecten a citoquines inhibidores i a un efecte mediat a través del contacte en la CPA. Els limfòcits T reguladors produeixen IL10 i TGF- β, que inhibeixen les respostes immunitàries. Els limfòcits T reguladors inhibeixen la capacitat de la CPA d’estimular els limfòcits T. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Funció de les cèl·lules citolítiques TCD8+ (i cèl·lules NK) Resposta de les CTLs a cèl·lules diana sense necessitat de coestimulació Ja avançada la fase proliferativa de la resposta d eles cèl·lules T induïda per IL2, passats 4 o 5 dies de creixement ràpid, les cèl·lules T activades es diferencien en cèl·lules T efectores capaces de sintetitzar totes les molècules efectores necessàries per les seves funcions especialitzades com cèl·lules T col·laboradores o citotòxiques. Apart, totes les classes de cèl·lules efectores T han experimentat canvis que les distingeixen de les cèl·lules T indiferenciades. Un dels més importants està relacionat amb les seves necessitats d’activació: un cop una cèl·lula T s’ha diferenciat en una cèl·lula efectora, el retrobament amb el seu antigen específic dóna com a resultat l’atac immunitari sense la necessitat de coestimulació. Això s’aplica a totes les classes de cèl·lules T efectores. La seva importància és fàcil de comprendre en el cas de les cèl·lules T citotòxiques CD8, que han de ser capces d’actuar en qualsevol cèl·lula infectada per virus, ja sigui que aquesta última expressi o no molècules coestimuladores. Tot i això, també és important per l’activitat efectora de les cèl·lules CD4 efectores, ja que les cèl·lules TCD4+ efectores han de ser capaces d’activar cèl·lules B i macròfags que han captat l’antigen, inclús si aquestes cèl·lules no expressen molècules coestimuladores. També s’observen canvis en les molècules d’adhesió cel·lular i els receptors expressar per les cèl·lules T efectores. Expressen concentracions més altes de LFA-1 i CD2 que les cèl·lules T indiferenciades, però perden L-selectina de superfície cel·lular i per tant, deixen de recircular pels ganglis limfàtics. En canvi, expressen la integrina VCAM-1, la qual s’expressa en lloc d’inflamació. Això permet a les cèl·lules T efectores penetrar en lloc d’infecció i donar un bon ús al seu arsenal de proteïnes efectores. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Explicació imatge: una cèl·lula T indiferenciada que reconeix antígens en la superfície d’una cèl·lula presentadora d’antígens i rep les dues senyals requerides (fletxes 1 i 2, panel esquerre) s’activa i secreta IL2 apart de reaccionar amb ella. L’expansió clonal impulsada per IL2 (panel central) és seguida per la diferenciació de les cèl·lules T efectores al estatus de cèl·lula efectora. Un cop que els cèl·lules s’han diferenciat en cèl·lules T efectores, qualsevol trobada amb antígens específics desencadena les seves accions efectores sense necessitat de coestimulació. Així, com s’il·lustra en aquesta figura, una cèl·lula T citotòxica pot destruir cèl·lules diana infectades pel virus i que només expressin el lligand pèptid – MHC i no senyals coestimuladores (panel dreta). Moviment del limfòcit T El limfòcit T no es mou mitjançant el moviment brownià (moviment irregular i aleatori) sinó amb el moviment Lévy (a l’atzar però alternant passes llargues, amb una mena de direcció) de manera que pot cobrir un radi molt més gran, permetent-li contactar amb el màxim de cèl·lules posibles. Passos en la lisis de cèl·lules diana mediada per CTL Els CTL CD8+ eliminen els microbis intracel·lulars, sobretot al matar a les cèl·lules infectades. El desenvolupament d’una resposta CTL CD8+ a una infecció procedeix a través de passos similars als descrits per les respostes dels limfòcits TCD4+, lo que comprèn l’estímul antigènic dels limfòcits TCD8+ verges en els òrgans limfàtics, l’expansió clonal, la diferenciació i la migració als teixits dels CTL diferenciats. Apart de la mort directa d eles cèl·lules, els limfòcits TCD8+ secreten IFN-gamma, i així contribueixen a l’activació del macròfag en la defensa de l’amfitrió i en les reaccions d’hipersensibilitat. Aquí exposarem els mecanismes pels que els CTL diferenciats maten a les cèl·lules que contenen microbis. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Mecanismes de citotoxicitat mediada pels CTL La destrucció cel·lular provocada pels CTL porta el reconeixement específic de cèl·lules diana i l’alliberació de proteïnes que indueixen la mort cel·lular. Els CTL maten dianes que exprssen el mateix antigen associat a la classe I que va desencadenar la proliferació i diferenciació dels limfòcits TCD8+ verges, dels quals deriven, i no maten cèl·lules adjacents no infectades que no expressen aquest antigen. De fet, inclús el propi CTL no resulta danyat durant el procés de destrucció de les dianes que expressen l’antigen. Aquesta especificitat e la funció efectora del CTL assegura que els CTL que reaccionen contra les cèl·lules infectades no destrueixen a les cèl·lules normals. La destrucció cel·lular és molt específica, perquè es forma una “sinapsis immunitària” en la zona de contacte entre el CTL i la cèl·lula diana que expressa l’antigen, i les molècules que realitzen realment la destrucció cel·lular se secreten en la sinapsis i no poden difondre’s a altres cèl·lules properes. El procés de destrucció cel·lular mediat pel CTL consta del reconeixement de l’antigen, l’activació del CTL, l’aplicació del “cop mortal” que mata a les cèl·lules diana i l’alliberació del CTL. Cadascun d’aquests passos està controlat per interaccions moleculars específiques. Reconeixement de l’antigen i activació del CTL El CTL s’uneix a la cèl·lula diana utilitzant el seu receptor per l’antigen, el seu correceptor (CD8) i molècules d’adhesió, i reacciona contra ella. Perquè siguin reconegudes de manera eficaç per les CTL, les cèl·lules diana han d’expressar molècules de la classe I del MHC amb un pèptid unit (el complex serveix de lligand pel receptor del limfòcit T –TCR- i el correceptor CD8) i la molècula d’adhesió intercel·lular 1 (ICAM-1, el principal lligand de la integrina LFA-1). El CTL i les seves cèl·lules diana formen conjugats ajustats. Aquesta sinapsis immunitària formada entre les dues cèl·lules es caracteritza per un anell d’aposició estreta entre les membranes del CTL i de la cèl·lula diana, mediada per la unió LFA-1 – ICAM-1 i un hiat o espai tancat dins de l’anell. Poden observar-se regions diferenciades de la membrana del CTL mitjançant microscòpia d’immunofluorescència dins de l’anell, inclús un “parche senyal”, que conté el TCR, la proteïna quinasa C-Φ i Lck, i un domini secretor, que apareix com un espai a un costat del “parche senyal”. Aquesta interacció inicia senyals bioquímiques que activen el CTL, que són pràcticament les mateixes que les senyals que activen als limfòcits T cooperadors. Les citoquines i els coestimuladors proporcionats per les cèl·lules dendrítiques, que son necessàries per la diferenciació dels limfòcits TCD8+ verges en CTL, no són necessàries per activar la funció efectora dels CTL (és a dir, la mort de la cèl·lula diana). Per tant, un cop que els limfòcits TCD8+ específics davant un antigen s’han diferenciat en CTL completament funcionals, poden matar qualsevol cèl·lula nucleada que mostri l’antigen. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Apart del TCR, els CTL CD8+ expressen receptors que també expressen els limfòcits NK, que contribueixen a la regulació i l’activació dels CTL. Aquests formen part de la família KIR i reconeixen MHCI en les cèl·lules diana, però no són específics de ningun complex pèptid-MHC particular. Mort de les cèl·lules diana pels CTL Passats uns minuts de que el receptor del CTL per l’antigen reconegui al seu antigen en una cèl·lula diana, aquesta pateix canvis que indueixen la seva mort per apoptosis. La mort de la cèl·lula diana es produeix en les 2 i 6 hores següents i té lloc tot i que el CTL es desprengui. D’aquesta manera, es diu que el CTL dóna un cop mortal a la cèl·lula diana. El principal mecanisme de mort cel·lular mediat pel CTL és l’alliberació de proteïnes citotòxiques emmagatzemades dins dels grànuls citoplasmàtics (lisosomes secretors) en la cèl·lula diana, lo que desencadena l’apoptosi de la cèl·lula diana. Com em exposat abans, el reconeixement de la seva diana pel CTL l’activa, una de les conseqüències de la qual és la reorganització del citoesquelet, de manera que el centre organitzador del microtúbul del CTL es transporten al llarg dels microtúbuls i es concentren en la regió de la sinapsis, i la membrana del grànul es fusiona amb la membrana plasmàtica en el domini secretor. La fusió de la membrana dóna lloc a l’exocitosi del contingut del grànul del CTL en l’espai confinat que hi ha dins de l’anell sinàptic, entre les membranes plasmàtiques del CTL i la cèl·lula diana. Les proteïnes citotòxiques dels grànuls del CTL (i dels limfòcits NK) comprenen els granzims i la perforina. Els granzims A, B i C són serina proteases que escindeixen les proteïnes després dels AAs aspartat. La perforina és una molècula pertorbadora de la membrana homòloga a la proteïna C9 del complement. Els grànuls també contenen un proteoglicà sulfatat, la serglucina, que serveix per acoblar un complex que conté granzims i perforina. La principal funció de la perforina és facilitar l’alliberació dels granzims en el citosol d ela cèl·lula diana. No es coneix encara com aconsegueixi això. La perforina pot polimeritzar i formar porus aquosos en la membrana de la cèl·lula diana, a través dels quals entren els granzims, però no disposem de proves de que això sigui fonamental per la mort cel·lular que indueix el CTL. Tot i això, la perforina per si sola no pot matar les cèl·lules, ja que la cèl·lula diana pot reparar els forats produït per aquesta. Segons un altre model actual, els complexos de granzim B, perforina i serglucina surten del CTL cap a la cèl·lula diana i són interioritzats en endosomes per endocitosis mediada per un receptor. La perforina pot actuar en la membrana de l’endosoma facilitant l’alliberació de els granzims en el citoplasma de la cèl·lula diana. Un cop en el citoplasma, els granzims escindeixen diversos substrats, com les caspases, i inicien la mort apoptòtica de la cèl·lula. Per Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz exemple, el granzim B activa la caspasa 3, així com el membre de la família de Bcl-2 anomenat Bid, que desencadena la via mitocondrial de l’apoptosi. Imatge: s’observa la cèl·lula T, la qual ha estat incubada amb un marcador i quan el TCR s’activa hi ha un pic de calci intracel·lular, que vol dir que la cèl·lula s’activa i allibera perforina. Les cèl·lules es mantenen en una solució de propidium iodide que és un intercalador que se situa entre les bases del DNA i emet fluorescència. Quan entra dins la cèl·lula s’uneix al RNA i al DNA, i per tant, si pot entrar i emetre fluorescència significa que hi ha forats en la membrana plasmàtica, ja que el propidium iodide lliure no emet fluorescència, només quan s’intercala en els àcids nucleics. Una altra proteïna que es troba en els grànuls del CTL humà (i els limfòcits NK), anomenada granulisina, pot alterar la permeabilitat d ela cèl·lula diana i de les membranes microbianes, però no s’ha determinat la seva importància en la mort de les cèl·lules provocada pels CTL. El CTL també utilitza un mecanisme independent dels grànuls per matar mediat per interaccions entre molècules de la membrana del CTL i de les cèl·lules diana. Després de l’activació, els CTL expressen una proteïna de membrana anomenada lligand de Fas (FasL), que s’uneix al receptor mortal Fas, que s’expressa en molts tipus cel·lulars. Aquesta interacció també dóna lloc a l’activació de les caspases i a l’apoptosi de dianes que expressen Fas. De fet el receptor Fas forma part de la família TNFR, on a part del Fas hi trobem altres receptors, com TNFR1, TNFR2, TRAIL, etc. És una família que té homologia amb el receptor TNF i en la regió intracel·lular tenen un Death Domain, que recluta adaptadors que finalment reclutaran caspases 8. TNF significa tumor necrosis factor, ja que pot eliminar els tumors induint la apoptosis. Alguns tumors expressen aquests receptor, mentre que és expressat en totes les cèl·lules del cos. Només alguns tumors són susceptibles a aquesta classe mort. Aquest segon mecanisme només representa el 10% de les morts i en algunes ocasions aquestes Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz cèl·lules poden estimular les cèl·lules dianes sense matar-les, només proveint citoquines, tot i que el mecanisme no és molt clar. Estudis realitzats en ratolins amb gens inactivats que manquen de perforina, granzim B o FasL indiquen que les proteïnes del grànul són les principals mediadores de la mort provocada pels CTL CD8+. Alguns limfòcits TCD4+ són també capaços de matar a les cèl·lules diana (que, per suposat, han d’expressar pèptids associats al MHCII per ser reconeguts pels limfòcits TCD4+). Els limfòcits TCD4+ manquen de perforina i granzims, i el FasL pot ser més important per la seva activitat lítica. Un cop aplica el cop mortal, el CTL se separa de la seva cèl·lula diana, lo que habitualment succeeix abans de que la cèl·lula diana mori. Els propis CTL no resulten danyats durant la mort de la cèl·lula diana, probablement perquè el procés d’exocitosis dirigida del grànul durant la mort provocada pel CTL allibera preferentment el contingut del grànul en la cèl·lula diana i lluny del CTL. Apart, els grànuls del CTL contenen un enzim proteolític anomenat catepsina B, que s’allibera en la superfície del CTL després de l’exocitosi dels grànuls, on degrada molècules errants de perforina que s’apropen a la membrana del CTL. Procés més detallat segons el professor: les respostes de les cèl·lules T i B davant d’un antigen concret fan que aquestes cèl·lules es divideixin formant clons i matin a moltes cèl·lules mitjançant el mecanisme del Fas en una fase que s’anomena fase de contracció. Els limfòcits expressen una gran quantitat tant de Fas i com de Fas lligand. L’estímul positiu (que manté a les cèl·lules amb vida) és el TCR, però com que l’antigen ja no esta allà ja que s’ha acabat amb la infecció, i a la membrana hi ha altres estímuls que porten a la mort (com el Fas) només romandrà l’estímul negatiu (Fas) i fent que les cèl·lules vagin morint. Si el Fas no està present el pacient tindrà autoimmunitat, ja que no hi ha un desenvolupament de la fase de contracció. Funcions dels CTL CD8+ en la defensa de l’hoste En les infeccions produïdes per microbis intracel·lulars, l’activitat lítica dels CTL és important per eradicar el reservori de la infecció. Hi ha dues classes de situacions en les que les cèl·lules no poden destruir els microbis que les infecten. Primera, en alguns virus viuen i es repliquen en cèl·lules que són incapaces de destruir els microbis. Segons, inclús en els fagòcits, alguns microbis s’escapen de les vesícules i viuen en el citoplasma, on els mecanismes microbicides dels fagòcits, alguns microbis s’escapen de les vesícules i viuen en el citoplasma, on els mecanismes microbicides dels fagòcits són ineficaços, perquè es restringeixen en gran mesura a les vesícules (per protegir a les cèl·lules de lesions). Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Tals infeccions poden eliminar-se només destruint les cèl·lules infectades, i en les respostes immunitàries adaptatives, els CTL CD8+ són el principal mecanisme per matar a les cèl·lules infectades. Apart, les caspases que s’activen en les cèl·lules diana gràcies a les granzims i FasL escindeixen molts substrats i activen enzims que degraden ADN, però no distingeixen entre les proteïnes de l’hoste i les microbianes. Per tant, a l’activar nucleases en les cèl·lules diana, els CTL poden iniciar la destrucció del DNA microbià, així com el genoma de la cèl·lula diana, amb lo que eliminen el DNA en potencia infecció. L’expansió massiva dels limfòcits TCD8+ que segueix a les infeccions proporciona una gran reserva de CTL per combatre aquestes infeccions. Els defectes en el desenvolupament i l’activitat dels CTL donen lloc a una major propensió a les infeccions víriques i a algunes bacterianes, i a la reactivació d’infeccions latents per virus, que normalment mantenen controlades els CTL específics davant dels virus. La destrucció de les cèl·lules infectades pels CTL és una de les causes de la lesió tissular en algunes malalties. Per exemple, en la infecció pels virus de l’hepatitis B i C, les cèl·lules hepàtiques infectades moren per la resposta dels CTL de l’amfitrió (i los limfòcits NK) i no pel virus. Aquests virus no són citopàtics, però l’amfitrió percep el microbi infecciós i reacciona contra ell, i no és capaç de distingir els microbis intrínsecament lesius dels relativament innocus. Limfohistiocitosis Els síndromes amb limfohistiocitosis hemofagocítica (LHH) són un grup de trastorns per immunodeficiència perillosos per la vida en els que hi ha un defecte en la secreció de grànuls de limfòcits NK i CTL. Com a resultat d’això, les infeccions víriques no es controlen, i una característica d’aquests síndromes és l’activació sense control del macròfag. Aquests macròfags seran activats per IFN- γ i les cèl·lules T citotòxiques. Sembla ser que les cèl·lules T citotòxiques també maten a les CPA quan estan presentant l’antigen. Els macròfags, que recordem que poden actuar de CPA, també seran eliminats per aquestes en condicions normals, però en aquest síndrome aquests macròfags no poden ser eliminats, just al contrari són sobreestimulats causant la inflamació massiva en molts teixits que pot arribar a danyar-los. Una característica tardana però important d’aquests trastorns és la ingesta d’hematies pels macròfags activats (hemofagocitosis). Les mutacions en el gen de la perforina, així com les mutacions en els gens que codifiquen per la maquinària cel·lular implicada en l’exocitosi dels grànuls, poden contribuir en els fenotips observats en aquest síndrome. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Cèl·lules T de memòria residents dels teixits L’objectiu de la resposta immune adaptativa és produir cèl·lules T de memòria. Si representem el % dels limfòcits T de memòria en total al nostre cos, als 20-30 anys tenim que el 95% de limfòcits T són cèl·lules T de memòria. Les trobem repartides per tot el cos, principalment a la pell i mucosa, però mai les trobarem a la sang. L’objectiu de la immunització quan som petits és aconseguir tenir cèl·lules T de memòria, les quals ens proporcionaran memòria pel pròxim cop que ens infectem. Desenvolupament dels limfòcits T memòria Les respostes immunitàries mediades pels limfòcits T davant un antigen donen lloc habitualment a la generació de limfòcits T memòria específics davant a aquell antigen, que poden persistir durant anys, i inclús tota la vida. Com és d’esperar, la mida de les cèl·lules de memòria és proporcional a la mida de la població verge especifica davant d’antígens. Els limfòcits memòria poden desenvolupar-se a partir de cèl·lules efectores al llarg d’una via lineal, o les poblacions efectores i memòria seguir una diferenciació divergent, i els limfòcits activats per l’antigen i altres estímuls tenir dos destins alternatius. Propietats dels limfòcits T memòria - - Les propietats definidores d eles cèl·lules memòria són la seva capacitat per sobreviure en un estat de repòs després de l’eliminació de l’antigen i de muntar respostes majors i més rapides als antígens que les cèl·lules verges. El número de limfòcits T memòria específics davant qualsevol antigen és major que el número de cèl·lules verges específiques davant el mateix antigen. Les cèl·lules memòria expressen majors quantitats de proteïnes antiapoptòtiques, lo que pot ser responsable de la seva supervivència prolongada. Les cèl·lules memòria exhibeixen una proliferació lenta i la seva capacitat per autorenovar-se pot contribuir a la vida llarga d’aquest grup de cèl·lules. El manteniment de les cèl·lules memòria depèn de citoquines , però no requereix del reconeixement de l’antigen. Els loci del gen de les citoquines i altres molècules efectors poden estar fixats en una configuració accessible en les cèl·lules memòria. Els limfòcits TCD4+ i CD8+ són heterogenis i poden subdividir-se en subgrups en funció de les seves propietats en quant al allotjament i funcions. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Hi ha: Els limfòcits T de memòria residents dels teixits es desenvolupen quan hi ha una estimulació primària i arriben a la pell i mucosa, on romanen sense moure’s. Aquestes cèl·lules estan en la pell i mucosa però també poden estar en el cervell o altres teixits. Reaccionen immediatament i adquireixen la capacitat de matar molt ràpidament. Són especifiques per a cada teixit. Els limfòcits T memòria centrals expressen el receptor per la quimioquina CCR7 i la selectina L, i es troben sobretot en els ganglis limfàtics, ja que tenen propietats de cèl·lules verges. Tenen una capacitat limitada de realitzar les funcions efectores quan es troben amb l’antigen, però produeixen respostes proliferatives molt ràpides i generen moltes cèl·lules efectores al trobarse amb ells. No necessiten ser reactivades per tota la vida i tampoc necessiten un contacte continu per viure. Els limfòcits T memòria efectors no expressen aquests receptors i es troben en les zones perifèriques, en especial en les mucoses, però es van movent entre els teixits limfàtics i la sang. Davant un estímul antigènic els limfòcits T memòria efectors produeixen citoquines efectores com el IFN- γ o es converteixen ràpidament en citotòxics, però no proliferen massa. Aquest subgrup efector esta preparat, per tant, per respondre ràpidament a una exposició repetida d’un microbi, però l’erradicació completa de la infecció també pot exigir un gran nombre de efectors generats a partir dels limfòcits T memòria centrals. La seva capacitat per matar és intermitja entre els altres dos limfòcits T de memòria. Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz TEMA 12. Complement Introducció El sistema del complement és un dels principals mecanismes efectors de la immunitat innata. Consta de proteïnes plasmàtiques (sèriques) i de proteïnes de superfície cel·lular que interactuen entre si i amb altres molècules del sistema immunitari d’una forma molt regulada per generar productes que actuen eliminant microbis. Les proteïnes del complement són proteïnes plasmàtiques normalment inactives però també es poden trobar en alguns teixits com el cervell.
Hi ha diverses característiques de l’activació del complement que són essencials per la seva funció normal: - Al sistema del complement l’activen microbis i anticossos units als microbis o altres antígens.
- L’activació del complement implica proteòlisi seqüencial de proteïnes per generar complexes enzimàtics amb activitat proteolítica.
- Els productes d’activació del complement s’uneixen de forma covalent a les superfícies microbianes. En la fase liquida, les proteïnes del complement són inactives o només s’activen de manera transitòria, però s’activen de manera molt més estable després d’unir-se als microbis o als anticossos.
- L’activació del complement és inhibida per proteïnes reguladores presents en les cèl·lules normals del hoste i que falten en els microbis, de manera que mai hi haurà l’acció d’aquest sobre les pròpies cèl·lules.
Vies d’activació del complement Hi ha 3 vies principals d’activació del complement: - LA VIA CLÀSSICA, activada pels anticossos units a antígens.
- LA VIA ALTERNATIVA, activa la superfície microbiana sense la necessitat d’anticossos.
- LA VIA DE LES LECTINES, activa una lectina del plasma que s’uneix a les manoses situades en els microbis.
Les vies alternativa i de la lectina són mecanismes efectors de la immunitat innata, mentre que la via clàssica és un mecanisme important de la immunitat humoral adaptativa.
Tot i que les vies d’activació del complement difereixen en com s’inicien, totes elles generen complexos enzimàtics que capaços d’escindir la proteïna del complement més abundant, la C3. L’esdeveniment central en l’activació del complement és, per tant, la proteòlisi de la proteïna C3 per generar productes amb activitat biològica i la posterior unió covalent d’un dels productes del C3, anomenat C3b, a la superfície microbiana o als anticossos units al antigen.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz L’activació del complement depèn de la generació de dos complexos proteolítics: la C3convertasa, que escindeix C3 en dos fragments anomenats C3a i C3b; i la C5-convertasa, que escindeix el C5 en C5a i C5b. El subproducte a fa referencia al de menor mida i el b al de major.
Les dues funcions principals són la opsonització i la inflamació, mentre que l’activitat microbicida és de menor importància. L’activació del complement promou la fagocitosis perquè els fagòcits (macròfags i neutròfils) tenen receptors pel C3b.
També ajuda a eliminar les cèl·lules apoptòtiques, de manera que també és important en la regulació de la immunitat, per que sinó, aquestes cèl·lules podrien desencadenar respostes inflamatòries autoimmunes.
La via alternativa La via alternativa d’activació del complement dona lloc a la proteòlisi de la C3 i la unió estable del seu producte, el C3b, a la superfície microbiana sense la participació dels anticossos.
Normalment hi ha una hidròlisi continua però de baixa intensitat del C3 en el plasma, procés que rep el nom d’activació basal del C3 i que permet que la via alternativa estigui activada de manera constitutiva.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La proteïna C3 conté un enllaç tioèster reactiu que està amagat en una regió interna.
Quan s’hidrolitza el C3, que exposat de manera que el C3b pot unir-se a través d’enllaços covalents a la superfície dels microbis a través dels domini tioèster que reacciona amb els grups amino i hidroxil de les proteïnes o els polisacàrids de la superfície cel·lular per formar un enllaç ester irreversible. Si no es formen aquests enllaços, el C3b es mantindrà en la fase aquosa i el grup tioèster esposat es hidrolitzat ràpidament.
Aquesta hidròlisi parcial fa que el fragment del C3b alliberat adopti una conformació diferent i expressi una zona d’unió a una proteïna plasmàtica anomenada factor B.
Aquest, pot unir-se al C3b tant si està a la superfície dels microbis com si està en forma soluble. El factor B unit pot ser escindit per una proteasa plasmàtica anomenada proteasa D que està activa constitutivament i que alliberarà un petit fragment de Ba mentre que el Bb es mantindrà unit amb el C3b. El complex C3bBb forma el que s’anomena C3 convertasa i s’encarrega de la hidròlisis de més molècules de C3, donant lloc a una seqüència d’amplificació de la senyal. Això permetrà que la superfície cel·lular del microbi s’ompli de C3b (opsonització) i faciliti el reconeixement per part dels macròfags.
Quan es genera C3b per la via clàssica o de les lectines, aquest també pot ser reconegut pel Bb de la via alternativa, de manera que la C3 convertasa d’aquesta via funciona amplificant l’activació del complement sigui quina sigui la via d’activació inicial.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Algunes molècules C3b generades per la C3-convertasa poden unir-se a la pròpia convertasa i donar lloc a la formació d’un complex que rep el nom de C5-convertasa i que escindirà el C5 en C5a i C5b, iniciant així els passos tardans de l’activació del complement.
Com s’ha dit abans, la unió del complex C3bBb només es produeix en la superfície dels microbis, i no en les cèl·lules dels mamífers. Això es degut a la presencia de proteïnes reguladores com el factor H que degradarà ràpidament qualsevol complex associat a cèl·lules pròpies com els eritròcits.
La via clàssica La via clàssica l’inicia la unió de la proteïnes C1 del complement a les IgG o les IgM que s’han unit al antigen o amb altres elements de la immunitat innata com: - Peptidoglicà Àcids lipoteicoics Proteïna C reactiva Pentraxina 3 DAMPS La C1 és un gran complex proteínic multimèric format per les subunitats C1q, C1r i C1s, la primera s’uneix al anticòs i les altres dos són proteases. C1q està formada per 6 cadenes (hexàmer) i s’uneix de manera específica a les regions Fc de les cadenes pesades de les IgM i les IgG.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Cada molècula de C1q ha d’unir-se com a mínim a dues cadenes pesades de Ig per activar-se, de manera que caldran com a mínim 2 IgG unides al antigen o una IgM (pentamèrica i en forma de grapa) per poder activar la via.
La unió del C1q a la regió Fc del anticòs condueix a l’activació de la subunitat C1r que escindeix i activa la C1s, que te com a substrat la proteïna C4, que generarà C4a i C4b.
Aquesta és homologa a la C3, de manera que el C4b conté un enllaç tioèster intern que formarà enllaços covalents amb el complex antigen-anticòs.
Aleshores la C2 forma un complex amb el C4b unit a la superfície cel·lular i és escindida per la C1s, generant un fragment solubles C2b i un fragment C2a (que en aquest cas és el fragment gran) que es manté unit. El complex C4bC2a resultant és la C3-convertasa de la via clàssica; aquesta té la capacitat d’unir-se al C3 i escindir-lo. C3 s’uneix gràcies al C4b i el C2a s’encarrega de la hidròlisis, això es deu a que C2 és una proteasa homologa al factor B (es van originar per una duplicació) i per això tallen el mateix substrat: C3.
De la mateixa manera que passava amb la via alternativa, aquí alguns dels fragments del C3b generats poden unir-se a la convertasa i formar el complex C4b2a3b que funciona com la C5-convertasa de la via clàssica.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz La via de les lectines La via d’activació de les lectines es produeix sense la participació d’anticossos sinó amb la unió de polisacàrids microbians a lectines circulants, com la mannose-binding lectin (MBL) o les ficolines plasmàtiques. Aquestes lectines solubles són proteïnes anàlogues al col·lagen que tenen una estructura semblant al C1q.
La MBL és un membre de la família de les col·lectines. Té un domini N-terminal similar al col·lagen i un extrem C terminal de reconeixement de glúcids (lectina).
Les ficolines tenen un domini N-terminal similar al col·lagen i un domini C terminal similar al fibrinogen, que reconeix glucans que tenen una N-acetilglucosamina.
La MBL i les ficolines s’associen a proteases anomenades MASP (1,2 i 3), aquestes tenen una estructura homologa a les proteases C1r i C1s i tenen una funció similar, ja que escindeixen C4 i C2 per activar el complement. MASP2 és la proteasa que escindeix específicament.
MBL s’uneix a un patró determinat de carbohidrats, que també estan presents en el nostre cos però distribuïts d’una manera diferent, per això poden ser detectats. A més a més, les cèl·lules apoptòtiques també tenen carbohidrats reconeguts per MBL.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz Últims passos en l’activació del complement Les C5-convertases generades per les 3 vies inicien l’activació dels components finals del sistema del complement, que acaben amb la formació del complex citolitic d’atac a la membrana (MAC).
La resta dels components de la cascada del complement: C6, C7, C8 i C9 són proteïnes que no tenen activitat enzimàtica. El fragment C5b es pot unir a C6 i C7 i formar un complex en que el C7, al ser hidròfob, permet la inserció a la bicapa lipídica, on s converteix en un receptor d’alta afinitat per la molècula C8. La formació del MAC completament actiu s’aconsegueix amb la unió del C9, l’últim component de les cascades del complement.
El C9 és una proteïna sèrica que polimeritza en el lloc d’unió del complex C5b-C8 per formar porus a les membranes plasmàtiques. Aquests porus són conductes que permeten el moviment lliure d’aigua i ions, de manera que l’entrada d’aigua produirà una tumefacció osmòtica i la lisi de les cèl·lules que tenen el MAC a la superfície.
Efectes biològics de la C5a Els fragments proteolítics del complement C5a, C4a i C3a indueixen la inflamació aguda al activar els mastòcits i els neutròfils.
Els 3 s’uneixen als mastòcits i indueixen la degranulació, amb l’alliberació dels mediadors com la histamina, per això aquests pèptids reben el nom d’anafilotixines.
En els neutròfils estimulen la motilitat, la adhesió a les cèl·lules endotelials i en dosis altes, la producció de RONS.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz A més a més, la C5a pot actuar sobre les cèl·lules endotelials vasculars i induir un augment de la permeabilitat vascular i la expressió de la P selectina que estimularà la unió del neutròfil.
Aquesta combinació d’accions permet intensificar la inflamació en els llocs d’activació del complement.
Regulació del complement L’activació de la cascada del complement i la estabilitat de les proteïnes actives del complement estan molt ben regulades per evitar que aquest s’activi en les cèl·lules normals del hoste i limitar la duració de la seva activació sobre els microbis i els complexos antigen-anticòs.
La regulació esta duta a terme per diverses proteïnes circulants i de membrana, moltes de les quals formen part d’una família que rep el nom de RCA (regulators of complement activity: L’activitat protelítica del C1r i del C1s és inhibida per una proteïna plasmàtica que rep el nom de inhibidor del C1 o C1 INH.
L’acoblament dels components de les convertases del C3 i del C5 és inhibit per la unió al C3b de proteïnes reguladores depositades en les superfícies cel·lulars com: - CR1 (receptor pel complement de tipus I) DAF (factor accelerador de la degradació) Factor H C4BP (C4 binding protein) Al unir-se al C3b, aquestes proteïnes inhibeixen de forma competitiva la unió d’altres components de la C3-convertasa com el Bb de la via alternativa o el C2b de la clàssica.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz El C3b associat a la membrana també pot ser degradat per proteòlisi a través d’una proteasa plasmàtica anomenada factor I, que només s’activa en presencia de proteïnes reguladores com les anomenades abans, és a dir, que aquestes són cofactors del factor I.
Finalment, la formació del MAC és inhibida per una proteïna de membrana que rep el nom de CD59. Aquesta s’uneix al complec C5b-8 i impedeix la unió posterior de la C9.
Ic3b / C3dg són fragments de C3b que són opsonines però no poden tornar a formar cap convertasa. El verí de cobra, té un homòleg de C3b que formarà una convertasa que no està regulada i per tant, activa el complement constantment.
Receptors del complement Moltes de les activitats biològiques del sistema del complement estan regulades per la unió de fragments del complement a receptors de membrana expressats en diferents tipus cel·lulars.
El receptor pel complement de tipus I (CR1 o CD35) funciona promovent la fagocitosis de partícules cobertes de C3b i C4b i la eliminació de immuno-complexos de la circulació.
Aquest receptor s’expressa sobretot en cèl·lules derivades de la medul·la òssia i te diferents funcions en elles: - Els fagòcits l’utilitzen per unir-se a partícules opsonitzades amb C3b C4b i interioritzar-les.
En els eritròcits, aquest s’uneix a immuno-complexos circulants amb C3b o C4b units i els transporten al fetge o a la melsa, on els macròfags els eliminaran de la seva superfície per a que aquests continuïn circulant.
Ciències Biomèdiques Laia Gómez Muñoz El receptor pel complement de tipus 2 ( CR2 o CD21) funciona estimulant una resposta immunitària humoral al potenciar l’activació del limfòcit B per l’antigen i promoure l’atrapament de complexos antigen-anticòs en els centres germinals. Per tant, aquest està present només en els limfòcits i les DC fol·licular. S’uneix de manera específica als productes d’escissió de C3b anomenats: C3d, C3dg i ic3b i activa la producció d’anticossos (en els limfòcits B) o la captació de complexos (en les DC fol·liculars).
El receptor del complement de tipus 3 (CR3, Mac-1 o CD11bCD18) és una integrina que funciona com a receptor pel fragment iC3b generat per la proteòlisi del C3b. Aquest s’expressa en neutròfils, fagòcits mononuclears, mastòcits i limfòcits NK, promou la fagocitosis dels microbis opsonitzats amb iC3b.
Finalment, el receptor del complement de tipus 4 (CR4, CD11c/CD18) és una integrina anàloga de CR3 però que es troba principalment en les cèl·lules dendrítiques.
...

Comprar Previsualizar