TEMA 5: Respuesta inmunitaria. CPA. CMH (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Complutense de Madrid (UCM)
Grado Biología - 4º curso
Asignatura Inmunología y Análisis Clínicos
Año del apunte 2015
Páginas 33
Fecha de subida 31/07/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 5: Respuesta inmunitaria. Procesamiento y reconocimiento antigénico. Células y moléculas presentadoras de antígeno. El Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH): estructura y función.
Complejo Principal de Histocompatibilidad Las principales funciones de los linfocitos T consisten en la defensa frente a microbios intracelulares y la activación de otras células, tales como macrófagos y linfocitos B. Todas estas funciones precisan que los linfocitos T interactúen con otras células, que pueden ser células del huésped infectadas, células dendríticas, macrófagos o linfocitos B. Los linfocitos T solo pueden reconocer antígenos que se presentan en otras células. Los linfocitos T sólo pueden reconocer antígenos que se presentan en otras células. Esta especificidad de los linfocitos T contrasta con la de los linfocitos B y sus productos secretados, los anticuerpos, que pueden reconocer antígenos tanto solubles como asociados a células.
La tarea de presentar antígenos asociados a células para que sean reconocidos por los linfocitos T corre a cargo de proteínas especializadas que son codificadas por genes presentes en un locus denominado complejo principal de histocompatibilidad (CPH).
El CPH fue descubierto como un locus extendido con un alto contenido en genes sumamente polimorfos que determinaban el pronóstico de los tejidos trasplantados entre los individuos. Ahora sabemos que la función fisiológica de las moléculas del CPH es la presentación de los péptidos a los linfocitos T. De hecho, las moléculas del CPH son componentes integrales de los ligandos que reconocen la mayor parte de los linfocitos T, ya que sus receptores del antígeno en realidad son específicos frente a complejos formados por péptidos de antígenos extraños y moléculas del CPH propias.
Existen dos tipos principales de productos génicos del CPH, que se denominan moléculas del CPH de la clase I y de la clase II, que contactan con diferentes conjuntos de antígenos proteínicos, antígenos citosólicos (intracelulares) y antígenos extracelulares que han sido endocitados, respectivamente. Las moléculas de la clase I presentan péptidos a los linfocitos T citotóxicos (LTC) CD8 + y las de la clase II a los linfocitos T cooperadores CD4+. Por tanto, el conocimiento de la estructura y la biosíntesis de las moléculas del CPH y la asociación de los antígenos peptídicos a las moléculas del CPH y la asociación de los antígenos peptídicos a las moléculas del CPH son fundamentales para comprender cómo los linfocitos T reconocen los antígenos extraños.
Descubrimiento del CPH y su función en las respuestas inmunitarias Descubrimiento del CPH del ratón  El CPH se descubrió como un locus genético cuyos productos eran responsables del rechazo agudo de injertos tisulares que se realizaban entre cepas consanguíneas de ratones.
La clave para comprender este descubrimiento es el concepto de polimorfismo génico. Algunos genes están representados únicamente por una secuencia de ácidos nucleicos normal en todos los miembros de una especie (excepto en el caso de mutaciones relativamente raras); estos genes no se consideran polimorfos, de modo que la secuencia génica normal, o del tipo natural, suele estar presente en los dos cromosomas de un par de cada uno de los miembros de la especie.
En el caso de otros genes, existen formas alternativas o variantes con frecuencias fijas en diferentes miembros de la población. Dichos genes se consideran polimorfos y cada una de las variantes comunes de un gen polimorfo se conoce con el nombre de alelo. Para los genes polimorfos, un individuo puede tener el mismo alelo en el locus génico, de los dos cromosomas del par, y entonces se dice que es homocigoto, o bien tener dos alelos diferentes, uno en cada cromosoma, y se denomina heterocigoto.
1 En la década de los cuarenta, George Snell y cols. Utilizaron técnicas genéticas para analizar el rechazo de tumores trasplantados y otros tejidos injertados entre cepas de ratones de laboratorio. Para poderlo realizar fue necesario producir cepas de ratones consanguíneas mediante el apareamiento repetido de hermanos. Después de unas 20 generaciones, cada miembro de una cepa consanguínea tiene secuencias de ácidos nucleicos idénticas en todas las localizaciones de todos los cromosomas. En otras palabras, los ratones consanguíneos son homocigotos en cada uno de los locus genéticos y cada uno de los ratones de una cepa consanguínea es genéticamente idéntico (singénico) a todos los demás ratones de la misma cepa.
En el caso de los genes polimorfos, cada cepa consanguínea, debido a que es homocigota, expresa un único alelo de la población original. Diferentes cepas pueden expresar diferentes alelos y se considera que son alógenas entre ellas.
Cuando se inserta un tejido u órgano de un animal a otro, como un colgajo de piel, existen dos posibilidades. En algunos casos, la piel injertada sobrevive y actúa como piel normal. En otros, el sistema inmunitario destruye el injerto, un proceso que se denomina rechazo. En los estudios con injertos de piel se ha observado que en los injertos entre animales de una cepa consanguínea no hay rechazo, mientras que los realizados entre animales de diferentes cepas (o entre animales no consanguíneos) son rechazados. Por tanto, el reconocimiento de un injerto como propio o extraño es un rasgo heredado. Los genes responsables de que un tejido injertado sea percibido como similar o diferente a los tejidos propios se denominaron genes de histocompatibilidad (genes que determinan la compatibilidad tisular entre individuos), y las diferencias entre el tejido considerado propio y el extraño fueron atribuidas a polimorfismos génicos entre los diferentes alelos de los genes de histocompatibilidad.
Para identificar los genes relevantes se aplicaron técnicas de genética, es decir, la crianza y el análisis de la descendencia. La estrategia crítica en este esfuerzo fue la crianza de cepas de ratones congénicos; en dos cepas congénicas, los ratones son idénticos en todo, excepto en lo que se ha seleccionado que sea diferente. Los análisis de los ratones congénicos que se seleccionaron por su capacidad para rechazar injertos realizados entre ellos mostraron que una única región génica era la principal responsable del rechazo agudo del injerto; esta región se denominó locus principal de histocompatibilidad. El locus concreto identificado en los ratones por el grupo de Snell estaba relacionado con un gen situado en el cromosoma 17 que codifica un antígeno de grupo sanguíneo polimorfo denominado antígeno II y, por tanto, esta región recibió el nombre de histocompatibilidad 2 o, simplemente, H-2. Inicialmente, se pensó que este locus contenía un solo gen que controlaba la compatibilidad de los tejidos.
Sin embargo, se observaron una serie de acontecimientos de recombinación ocasionales en el locus H-2 durante el cruce de diferentes cepas que indicaban que contenía varios genes diferentes aunque muy relacionados, cada uno de ellos implicado en el rechazo de injertos. La zona génica que controla el rechazo de injertos y que contiene varios genes relacionados se denominó complejo principal de histocompatibilidad o CPH. Los genes que determinan el destino de los tejidos injertados están presentes en todas las especies de mamíferos, son homólogos a los genes los H-2 identificados inicialmente en ratones y se llaman genes del CPH. Otros genes que contribuyen en menor medida al rechazo de los tejidos se denominan genes secundarios de histocompatibilidad.
2 Mapas esquemáticos de los locus del CPH humano y del ratón. La organización básica de los genes del locus CPH es similar en seres humanos y en ratones.
Los tamaños de los genes y de los segmentos de ADN que intervienen no están representados a escala. Los locus de la clase II se muestran como bloques únicos, aunque cada locus está formado por varios genes. El locus del CPH de la clase III hace referencia a los genes que codifican moléculas diferentes a las moléculas presentadoras de péptidos; este término no se utiliza habitualmente.
 Los genes del CPH controlan la respuesta inmunitaria a los antígenos proteínicos.
Durante casi 20 años después de haberse descubierto el CPH, la única función registrada atribuida consistió en el rechazo de injertos. Esto resultó un rompecabezas para los inmunólogos, ya que el trasplante no es un fenómeno normal y no existía ninguna razón obvia por la que una serie de genes se hubieran conservado a lo largo de la evolución si su única función era controlar el rechazo de injertos de tejidos extraños.
En las décadas de los años sesenta y setenta se descubrió que los genes del CPH tienen una importancia fundamental en todas las respuestas inmunitarias a antígenos proteínicos. Baruj Benacerraf, Hugh McDevitt y cols. Comprobaron que cepas consanguíneas de cobayas y ratones diferían en su capacidad para elaborar anticuerpos frente a polipéptidos sintéticos simples y que esa respuesta se heredaba con un patrón mendeliano dominante. Los genes relevantes se denominaron genes de la respuesta inmunitaria (Ir) y se observó que todos estaban localizados en el CPH. Ahora sabemos que los genes Ir son, de hecho, genes del CPH que codifican moléculas del CPH que difieren en su capacidad para unirse y presentar polipéptidos derivados de diversos antígenos proteínicos. Las cepas sensibles heredan los alelos del CPH cuyos productos se unen a dichos péptidos, formando complejos péptido-CPH que pueden ser reconocidos por los linfocitos T cooperadores. Estos linfocitos T cooperadores ayudan a los linfocitos B a producir anticuerpos. Las cepas no sensibles expresan moléculas del CPH que no son capaces de unirse a péptidos derivados de antígenos polipeptídicos y, por tanto, no pueden generar linfocitos T cooperadores ni anticuerpos específicos para el antígeno.
La prueba definitiva de la importancia de las moléculas del CPH en el reconocimiento del antígeno por los linfocitos T llegó con el descubrimiento del fenómeno de la restricción por el CPH de los linfocitos T.
3 Descubrimiento del CPH humano  Las moléculas del CPH humano se denominan antígenos leucocitarios humanos (HLA) y son equivalentes a las moléculas H-2 del ratón.
Los tipos de experimentos utilizados para descubrir y definir los genes del CPH en el ratón, que requieren consanguinidad, obviamente no pueden realizarse en seres humanos. Sin embargo, el desarrollo de las transfusiones de sangre y, especialmente, del trasplante de óranos como métodos de tratamiento en medicina clínica supuso un importante avance para detectar y definir los genes que controlan las reacciones de rechazo en los seres humanos. Jean Dausset, Jan van Rood y cols.
Demostraron por primera vez que los pacientes que rechazan riñones o que presentan reacciones a los leucocitos en las transfusiones contienen con frecuencia anticuerpos circulantes que reaccionan con antígenos presentes en la superficie de los leucocitos de la sangre o en el órgano donado. Los sueros que reaccionan frente a las células de otros individuos alógenos se denominan aloantisueros y contienen aloanticuerpos, cuyas dianas moleculares se designan aloantígenos. Se supuso que estos aloantígenos son los productos de genes polimorfos que distinguen tejidos extraños de tejidos propios. Se recogieron conjuntos de aloantisueros procedentes de donantes inmunizados con aloantígenos, tales como mujeres multíparas (que se inmunizan para los aloantígenos paternos expresados por el feto durante el embarazo), voluntarios inmunizados activamente y receptores de transfusiones o trasplantes. Estos sueros se compararon según su capacidad para unirse y lisar linfocitos procedentes de diferentes donantes. Los esfuerzos realizados en varios talleres internacionales, que supusieron el intercambio de reactivos entre laboratorios, permitieron la identificación de diversos locus genéticos polimorfos agrupados conjuntamente en un único locus en el cromosoma 6, cuyos productos son reconocidos por los aloanticuerpos. Como estos aloantígenos se expresan en los leucocitos humanos, se denominaron antígenos leucocitarios humanos (HLA). Se llevaron a cabo entonces estudios familiares para construir el mapa del locus del HLA. Los primeros tres genes definidos por métodos puramente serológicos recibieron los nombres de HLA-A, HLA-B y HLA-C.
La utilización de anticuerpos para estudiar diferencias aloantigénicas entre donantes y receptores se complementó con la reacción de mezcla de leucocitos (RLM), una prueba para valorar el reconocimiento de células alógenas por los linfocitos T. La RLM también constituye un modelo in vitro para el rechazo de aloinjertos.
Se descubrió que los linfocitos T de un individuo proliferan en respuesta a leucocitos de otro sujeto y se empleó este análisis para localizar los genes que desencadenaban reacciones alógenas de los linfocitos T. El primer gen que se identificó a partir de estos estudios de respuestas celulares se ubicó en una región adyacente al locus del HLA definido con pruebas serológicas y, en consecuencia, recibió el nombre de HLAD.
La proteína codificada por el locus HLA-D se detectó posteriormente mediante aloanticuerpos y se denominó moléculas relacionada con el HLA-D o HLA-DR. Se descubrió que otros dos genes ubicados adyacentes al HLA-D codificaban proteínas similares estructuralmente al HLA-DR y se comprobó que contribuían también a las RLM; estos genes se designaron HLA-DQ y HLA-DP, eligiéndose la P y la Q y por su proximidad alfabética a la R.
Sabemos que las diferencias en los alelos del HLA entre personas son determinantes importantes del rechazo de injertos de un individuo a otro. Por tanto, el locus HLA humano es equivalente desde el punto de vista funcional al locus H-2 del ratón, definido a partir de experimentos con trasplantes.
4 La nomenclatura aceptada de los genes del CPH y las proteínas que codifican está basada en homologías estructurales y de secuencia y se puede aplicar a todas las especies vertebradas.
Los genes identificados como determinantes del rechazo de injertos en ratones (H-2K, H-2D y H2L) son homólogos a los genes del CPH humanos definidos con pruebas serológicas (HLA-A, HLA-B y HLA-C) y todos ellos se agrupan como genes del CPH de la clase I.
Los genes Ir de ratón (I-A e I-E) son homólogos a los genes humanos identificados por las respuestas linfocíticas en la RLM (HLA-DR, HLA-DP y HLA-DQ) y se agrupan como genes del CPH de la clase II.
Propiedades de los genes del CPH  Los dos tipos de genes del CPH polimorfos, denominados genes del CPH de la clase I y la clase II, codifican dos grupos de proteínas con estructuras distintas, pero homólogas.
Las moléculas del CPH de la clase I presentan péptidos y son reconocidas por los linfocitos T CD8+, mientras que las moléculas de la clase II presentan péptidos a los linfocitos T CD4+.
 Los genes del CPH son los genes más polimorfos del genoma.
Los estudios del CPH del ratón se realizaron con un número limitado de cepas congénicas y consanguíneas.
Aunque se apreció que los genes del CPH del ratón eran polimorfos, sólo se identificaron unos 20 alelos de cada gen del CPH en las cepas consanguíneas disponibles. Los estudios serológicos humanos se llevaron a cabo en poblaciones de seres humanos no consanguíneas. Una característica destacable que se constató a partir de los estudios y de los genes del CPH humano es su grado inesperado y sin precedentes de polimorfismo. Para algunos locus del HLA se han identificado más de 250 alelos mediante análisis serológicos.
La secuenciación molecular han demostrado que un alelo simple del HLA definido con pruebas serológicas puede constar de múltiples variantes que difieren ligeramente. Por consiguiente, el polimorfismo es incluso mayor que el previsto a partir de los estudios serológicos.
 Los genes del CPH se expresan de forma codominante en cada individuo.
En otras palabras, cada persona expresa todos los alelos del CPH heredados de ambos padres. Para el sujeto, esto eleva al máximo el número de moléculas del CPH disponibles para unirse a péptidos y presentarlos a los linfocitos T.
El conjunto de alelos del CPH presente en cada cromosoma se denomina haplotipo del CPH. En los seres humanos, cada alelo del HLA recibe una designación numérica. Por ejemplo, un haplotipo HLA de un sujeto podría ser HLA-A2, HLA-B5, HLA-D3, etc. Todos los individuos heterocigotos tienen, por supuesto, dos haplotipos HLA. En el ratón, a cada alelo H-2 se le asigna una letra. Los ratones consanguíneos, que son homocigotos, tienen un único haplotipo. Por tanto, el haplotipo de un ratón H-2d es H-2Kd I-Ad I-Ed Dd Ld.
5 En los seres humanos, determinados alelos HLA presentes en diferentes locus se heredan conjuntamente con más frecuencia de lo que cabría esperar una asignación al azar, un fenómeno que se denomina desequilibrio de ligamiento.
Los descubrimientos de los fenómenos de la respuesta inmunitaria ligada al CPH y la restricción por el CPH llevaron a la conclusión que los genes del CPH controlan no sólo el rechazo de los injertos, sino también las respuestas inmunitarias a todos los antígenos proteínicos. Estos avances situaron al estudio del CPH en la primera línea de la investigación inmunológica.
Estructura de las moléculas del CPH La descripción de la bioquímica de las moléculas del CPH ha sido uno de los logros más importantes de la inmunología moderna. El avance clave en este campo fue la solución de las estructuras cristalinas de las porciones extracelulares de las moléculas de las clases I y II humanas llevada a cabo por Don Wiley, Jack Strominger y cols.
Posteriormente, se han cristalizado y analizado en detalle numerosas moléculas del CPH con péptidos unidos.
Sobre las bases de estos conocimientos, ahora podemos comprender cómo funcionan las moléculas del CPH para presentar a los péptidos.
Propiedades de las moléculas del CPH Todas las moléculas del CPH comparten determinadas características estructurales que son fundamentales para su función en la presentación de los péptidos y el reconocimiento del antígeno por parte de los linfocitos T.
 Cada molécula del CPH consta de una hendidura extracelular, o surco, que se une a péptidos seguida de un par de dominios similares a las inmunoglobulinas (Ig) y está anclada a la célula por dominios transmembranarios y citoplasmáticos.
o Las moléculas de la clase I están compuestas por una cadena polipeptídica codificada en el CPH y una segunda cadena no codificada por el CPH.
o Las moléculas de la clase I constan de dos cadenas polipeptídicas codificadas por el CPH.
 Los aminoácidos polimorfos de las moléculas del CPH se localizan en y son adyacentes a la hendidura que se unen a los péptidos.
o Esta hendidura está formada por el plegamiento de los extremos amino de las proteínas codificadas por el CPH y está compuesta por hélices alfa pareadas que descansan sobre una superficie pomada por una lámina de ocho hebras con plegamiento beta.
o Los residuos polimorfos, que son los aminoácidos que varían entre los diferentes alelos del CPH, se localizan en el interior y alrededor de la hendidura.
6 o Esta porción de la molécula del CPH se une a los péptidos para presentarlos a los linfocitos T; los receptores de antígeno de los linfocitos T interactúan con el péptido presentado y con las hélices alfa de las moléculas del CPH.
o Debido a la variabilidad de los aminoácidos en esta región, diferentes moléculas del CPH se unen y presentan diferentes péptidos y son reconocidas de forma específica por los receptores del antígeno de los linfocitos T.
 Los dominios similares a las Ig no polimorfos de las moléculas del CPH contienen sitios de unión a las moléculas de los linfocitos T CD4 y CD8.
o CD4 y CD8 se expresan en diferentes subpoblaciones de linfocitos T maduros y participan, junto con los receptores del antígeno, con el reconocimiento de los antígenos; es decir, CD4 y CD8 son <<correceptores>> de los linfocitos T.
o CD4 se une de forma selectiva a las moléculas del CPH de la clase II, mientras que CD8 lo hace a las moléculas de la clase I. Esta es la razón por la que los linfocitos T CD4+ únicamente reconocen péptidos presentados por moléculas de la clase II y los linfocitos T CD8+ reconocen péptidos presentados por moléculas de la clase I.
o La mayoría de los linfocitos T CD4+ actúan como linfocitos cooperadores y la mayor parte de los CD8+ son LTC.
Moléculas del CPH de la clase I Las moléculas de la clase I constan de dos cadenas polipeptídicas unidas de forma no covalente, una cadena alfa codificada por el CPH (o cadena pesada) de 44 a 47 kD y una subunidad de 12 kD no codificada por el CPH denominada beta2-microglobulina.
Cada cadena alfa está orientada de manera que aproximadamente tres cuartas partes del polipéptido completo se extienden dentro del medio extracelular, un breve segmento hidrófobo cruza la membrana celular y los aminoácidos carboxílicos terminales se localizan en el citoplasma.
Los segmentos amino terminal (N-terminal) alfa1 y alfa2 de la cadena alfa, cada uno con una longitud aproximada de 90 aminoácidos, interactúan para formar una plataforma de una lámina de ocho hebras antiparalelas con plegamiento beta que soportan dos hebras paralelas de hélice alfa. Esto forma la hendidura de unión a los péptidos de las moléculas de la clase I. El tamaño que tiene es suficientemente grande para fijarse a péptidos de 8 a 11 aminoácidos con una conformación extendida y flexible.
Los extremos de las hendiduras de unión a los péptidos de la clase I están cerrados, de forma que los péptidos grandes no pueden unirse. Por tanto, las proteínas globulares originales tienen que ser <<procesadas>> para generar fragmentos que sean suficientemente pequeños para unirse a las moléculas del CPH y para ser reconocidas por los linfocitos T.
Los aminoácidos polimorfos de las moléculas de la clase I están limitados a los dominios alfa1 y alfa2, donde contribuyen a producir variaciones entre diferentes alelos de la clase I en la unión a los péptidos y en el reconocimiento por los linfocitos T. El segmento alfa3 de la cadena alfa se pliega en un dominio Ig cuya secuencia de aminoácidos está conservada en todas las moléculas de la clase I. Este segmento contiene un bucle que actúa como puente de unión para CD8.
En el extremo carboxílico terminal del segmento alfa3 hay una extensión de aproximadamente 25 aminoácidos hidrófobos que atraviesa la bicapa lipídica de la membrana plasmática. Inmediatamente después existen unos 30 aminoácidos localizados en el citoplasma, en los que se incluye un grupo de aminoácidos básicos que interactúan con los grupos de la cabeza de fosfolípidos de la cara interna de la bicapa lipídica y que anclan las moléculas del CPH en la membrana plasmática.
7 La cadena ligera de las moléculas de la clase I, que está codificada por un gen situado fuera del CPH, se denomina B2-microglobulina debido a su movilidad electroforética (beta2), a su tamaño (micro) y a su solubilidad (globulina). La beta2-microglobulina interactúa de forma no covalente con el dominio alfa2 de la cadena alfa. Al igual que el segmento alfa3, la beta2-microglobulina es estructuralmente homóloga a un dominio Ig y no varía entre todas las moléculas de la clase I.
 La molécula de la clase I totalmente ensamblada es un heterotrímero que consta de una cadena alfa, una beta2-microglobulina y un péptido antigénico unido, y la expresión estable de las moléculas de la clase I sobre la superficie celular requiere la presencia de los tres componentes del heterotrímero.
o La razón de que esto sea así es que la interacción de la cadena alfa con la beta2microglobulina se estabiliza con la fijación de los antígenos peptídicos a la hendidura formada por alfa1 y alfa2 y, por otro lado, la unión del péptido se fortalece por la interacción de la beta2-microglobulina con la cadena alfa.
o Dado que se necesitan péptidos antigénicos para estabilizar las moléculas del CPH, solo las moléculas del CPH cargadas con péptidos se expresan en las superficies celulares.
o Todos los individuos normales (heterocigotos) expresan seis moléculas de la clase I diferentes en cada célula que contienen cadenas alfa derivadas de los dos alelos de los genes HLA-A, HLA-B y HLA-C que se han heredado de los progenitores.
Estructura de una molécula del CPH de la clase I. El diagrama esquemático (izquierda) ilustra las diferentes regiones de la molécula del CPH (no está representado a escala). Las moléculas de la clase I están compuestas por una cadena alfa polimorfa unida de forma no covalente a la beta2-microglobulina no polimorfa. La cadena alfa está glucosilada; los residuos de hidratos de carbono no aparecen representados. El diagrama de cintas (derecha) muestra la estructura de la porción extracelular de la molécula de HLA-B27 con un péptido unido, resuelto mediante cristalografía por rayos X.
Moléculas del CPH de la clase II Las moléculas del CPH de la clase II están compuestas por dos cadenas polipeptídicas asociadas de forma no covalente, una cadena alfa de 32 a 34 kD y una cadena beta de 29 a 32 kD. A diferencia de las moléculas de clase I, ambas cadenas de las moléculas de clase II están codificadas por genes polimorfos del CPH.
Los segmentos amino terminales alfa1 y beta2 de las cadenas de la clase II interactúan para formar la hendidura que se unen a los péptidos, que es similar desde el punto de vista estructural a la de las moléculas de la clase I.
Cuatro hebras del suelo de la hendidura y una de las hélices están formadas por alfa1, mientras que las otras cuatro hebras del suelo y la segunda hélice están formadas por beta1.
8 Los aminoácidos polimorfos están localizados en alfa1 y beta 1, en el interior y alrededor de la hendidura que se une a los péptidos, como en las moléculas de la clase I.
En las moléculas de la clase II humanas, la mayor parte de los polimorfismos se encuentran en la cadena beta. En las moléculas de la clase II, los extremos de la hendidura que se une a los péptidos están abiertos, de manera que pueden entrar péptidos de 30 aminoácidos o más.
Los segmentos alfa2 y beta 2 de las moléculas de la clase II, como alfa3 y beta2-microglobulina de la clase I, están plegados en dominios de Ig y no son polimorfos entre varios alelos de un gen particular de la clase II.
El punto de unión para CD4 es un bucle presente en el segmento de beta2 de las moléculas de la clase II, parecido al lugar de fijación para CD8 que existe en alfa3 de las cadenas pesadas de la clase I. En general, las cadenas alfa de un locus del CPH de la clase II (p.ej., DR) se emparejan más a menudo con cadenas beta del mismo locus y con menos frecuencia con cadenas beta de otros locus (p.ej., DQ, DP).
Los extremos carboxílicos terminales de los segmentos alfa2 y beta 2 continúan con regiones de conexión cortas seguidas de extensiones de unos 25 aminoácidos hidrófobos transmembranarios. En ambas cadenas, las regiones transmembranarias finalizan en grupos de aminoácidos básicos, seguidos de colas citoplasmáticas cortas hidrófilas.
 La molécula de la clase II totalmente ensamblada es un heterotrímero que consta de una cadena alfa, una cadena beta y un péptido antigénico unido, y la expresión estable de las moléculas de la clase II sobre la superficie celular requiere la presencia de los tres componentes del heterotrímero.
Como en las moléculas de clase I, esto garantiza que las moléculas del CPH que terminan en la superficie celular sean las que están cumpliendo su función normal de presentar péptidos.
Estructura de una molécula del CPH de la clase II. El diagrama esquemático (izquierda) ilustra las diferentes regiones de la molécula del CPH (no está representado a escala). Las moléculas de la clase II están compuestas por una cadena alfa polimorfa unida de forma no covalente a una cadena beta polimorfa. Ambas cadenas están glucosiladas; los hidratos de carbono no aparecen representados. El diagrama de cintas (derecha) muestra la estructura de la porción extracelular de la molécula de HLA-DR1 con un péptido unido, resuelto mediante cristalografía por rayos X.
EXPRESIÓN DE LAS MOLÉCULAS DEL CPH Debido a que las moléculas del CPH son necesarias para la presentación de antígenos a los linfocitos T, la expresión de los genes del CPH en una célula determina el que los antígenos extraños (p. ej., microbianos) en esa célula sean reconocidos o no por los linfocitos T. Existen varias características de las moléculas del CPH.
9  Las moléculas de la clase I se expresan de forma constitutiva en prácticamente todas las células nucleadas, mientras que las de la clase II se expresan normalmente solo en las células dendríticas, los linfocitos B, los macrófagos y algunos otros tipos celulares.
Este patrón de expresión del CPH está íntimamente ligado a las funciones de los linfocitos T restringidos por la clase I y la clase II.
La función efectora de los linfocitos T CD8+ restringidos por la clase I es destruir células infectadas con microbios intracelulares, como los virus. Ya que los virus pueden infectar prácticamente cualquier célula nucleada, los ligandos que los linfocitos T CD8+ reconocen tienen que estar presentes en todas las células nucleadas.
La expresión de las moléculas del CPH de la clase I en las células nucleadas sirve precisamente para cumplir este objetivo, de forma que aporta un sistema de presentación para los antígenos víricos. Por otro lado, los linfocitos T cooperadores CD4+ restringidos por la clase II tienen un conjunto de funciones que requieren el reconocimiento del antígeno presentado por un número más limitado de tipos celulares. En concreto, los linfocitos T CD4+ vírgenes han de reconocer antígenos presentados por células dendríticas en órganos linfáticos periféricos.
Los linfocitos T cooperadores CD4+ diferenciados actúan principalmente para activar (o ayudar) a los macrófagos a eliminar microbios extracelulares que han sido fagocitados, así como para activar los linfocitos B para que sinteticen anticuerpos que eliminan también los microbios extracelulares. Las moléculas de la clase II se expresan fundamentalmente en estos tipos de células y proporcionan un sistema para presentar péptidos derivados de microbios extracelulares y proteínas.
 La expresión de las moléculas del CPH aumenta por las citocinas producidas durante las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas.
En la mayoría de los tipos celulares, los interferones IFN-alfa, IFN-beta e IFN-gamma aumentan la expresión de las moléculas de la clase I; el factor de necrosis tumoral (TNF) y la linfotoxina (LT) puede tener el mismo efecto. Los interferones producen durante la respuesta inmunitaria innata aguda a muchos virus, mientras que el TNF y LT se sintetizan en respuesta a numerosas infecciones microbianas. Así pues, las respuestas inmunitarias innatas a los microbios aumentan la expresión de las moléculas del CPH que muestran antígenos microbianos a los linfocitos T específicos frente a estos microorganismos. Este es uno de los mecanismos por los que la inmunidad innata estimula respuestas inmunitarias adaptativas. La expresión de las moléculas de la clase II también está regulada por diferentes citocinas en distintas células.
El IFN-gamma es la principal citocina que estimula la expresión de las moléculas de la clase II en células presentadoras de antígenos, tales como los macrófagos. El IFN-gamma pueden introducirlo por los linfocitos NK durante las reacciones inmunitarias innatas; este es un mecanismo por el que la inmunidad innata estimula la inmunidad adaptativa. El IFN-gamma también se sintetiza en los linfocitos T activados por antígenos durante las reacciones inmunitarias adaptativas y su capacidad para aumentar la expresión de la clase II en las células presentadoras de antígenos es un mecanismo de amplificación en la inmunidad adaptativa.
En las células dendríticas, la expresión de las moléculas de la clase II también aumenta en respuesta a señales procedentes de receptores similares a Toll que responden a los componentes microbianos, favoreciendo de esta manera la presentación de antígenos microbiana.
Los linfocitos B expresan constitutivamente moléculas de la clase II y pueden incrementar dicha expresión en respuesta al reconocimiento del antígeno y a las citocinas producidas por los linfocitos T cooperadores, aumentando de esta forma la presentación del antígeno a los linfocitos cooperadores.
10 Las células endoteliales vasculares, como los macrófagos, aumentan la expresión de la clase II en respuesta a IFN-gamma, aunque no está claro el significado de este fenómeno. La mayoría de los tipos celulares no inmunitarios expresan pocas (si es que expresan alguna) moléculas de la clase II a menos que queden expuestos a concentraciones elevadas de IFN-gamma. Es poco probable que estas células presenten antígenos a los linfocitos T CD4+, excepto en circunstancias poco frecuentes. Algunas células, con las neuronas, nunca expresan moléculas de la clase II.
Los linfocitos T humanos, pero no lo de los ratones, expresan moléculas de la clase II después de su activación; sin embargo, no se ha identificado ninguna citocina en esta respuesta y su significado funcional es desconocido.
Potenciación de la expresión del CPH de la clase II por IFN-gamma. IFN-gamma, sintetizado por los linfocitos NK durante las reacciones inmunitarias innatas a microbios o por los linfocitos T durante las reacciones inmunitarias adaptativas, estimula la expresión del CPH de la clase II en las células presentadoras de antígenos (CPA) y, por tanto, potencia la activación de los linfocitos T CD4+. IFN-gamma tiene un efecto similar en la expresión de moléculas del CPH de la clase I y la activación de los linfocitos T CD8+.
 La intensidad de transcripción es el principal determinante del grado de síntesis de moléculas del CPH y de su expresión en la superficie celular.
Las citocinas potencian la expresión del CPH estimulando la transcripción de los genes de las clases I y II en una amplia variedad de tipos celulares. Estos efectos están mediados por la unión de factores de transcripción activados por citocinas a secuencias de ADN reguladores que se encuentran en las regiones promotoras del os genes del CPH. Varios factores de transcripción pueden ensamblarse y unirse a una proteína denominada activador de la transcripción de la clase II (ATCII) y el complejo completo se une a los promotores de la clase II para promover una transcripción eficaz.
Manteniendo el complejo de los factores de transcripción unido, el ATCII actúa como un regulador de la expresión de los genes de la clase II. El ATCII se sintetiza en respuesta IFN-gamma, lo que explica cómo esta citocina puede aumentar la expresión de las moléculas de la clase II.
Se han identificado mutaciones en varios de estos factores de transcripción como causa de inmunodeficiencias humanas asociadas a defectos en la expresión de moléculas del CPH. La mejor estudiada de estas enfermedades es el síndrome del linfocito desnudo. Los ratones modificados con técnicas genéticas que carecen de ATCII también presenten una ausencia de expresión de la clase II en las células dendríticas y los linfocitos B, así como una incapacidad del IFN-gamma para inducir la clase II en los macrófagos.
11 La expresión de la mayoría de las proteínas que intervienen en el procesamiento y la presentación del antígeno está regulada de forma coordinada. Por ejemplo, el IFN-gamma aumenta la transcripción no solo de los genes de las clases I y II, sino también de la beta2-microglobulina, de los genes que codifican dos de las subunidades del proteasoma y de los genes que codifican las subunidades del heterodímero TAP.
Procesamiento del antígeno y presentación a los linfocitos T Los linfocitos T tienen muchas funciones importantes en todas las respuestas inmunitarias adaptativas, contra antígenos proteínicos. En la inmunidad celular, los linfocitos T CD4+ activan a los macrófagos para que destruyan los microbios fagocitados, mientras que los linfocitos T CD8+ matan células infectadas por microbios intracelulares. En la inmunidad humoral, los linfocitos T cooperadores CD4+ interaccionan con los linfocitos B y estimulan su proliferación y diferenciación. Tanto la fase de inducción como la efectora de las respuestas de los linfocitos T están desencadenadas por el reconocimiento específico de antígenos.
Los linfocitos T reconocen fragmentos de péptidos que derivan de antígenos proteínicos que están unidos a moléculas de superficie celular codificada por genes del complejo principal de histocompatibilidad (CPH).
Las células que muestran péptidos asociados al CPH se denominan células presentadoras de antígenos (CPA). Algunas CPA presentan antígenos a linfocitos T vírgenes durante la fase de reconocimiento de las respuestas inmunitarias para iniciar estas respuestas, mientras que otras los presentan a linfocitos T diferenciados durante la fase efectora para desencadenar los mecanismos que eliminan los antígenos.
Propiedades de los antígenos reconocidos por los linfocitos T  La mayoría de los linfocitos T reconoce solo péptidos, mientras que los linfocitos B pueden reconocer péptidos, proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, lípidos y pequeñas moléculas.
En consecuencia, las respuestas inmunitarias mediadas por los linfocitos T son inducidas únicamente por antígenos proteínicos (el origen de los péptidos extraños), mientras que se observan respuestas inmunitarias humorales a antígenos proteínicos y no proteínicos. Algunos linfocitos T son específicos frente a pequeños haptenos químicos, como dinitrofenol, urusiol de la hidera venenosa y betalactámicos de los antibióticos penicilínicos. En estas situaciones, es probable que los haptenos se unan a proteínas propias y que los péptidos conjugados con el hapteno sean reconocidos por los linfocitos T.
12  Los linfocitos T son específicos frente a secuencias de aminoácidos de los péptidos.
Por otro lado, los linfocitos B pueden reconocer determinantes tridimensionales que existen cuando los antígenos, como las proteínas globulares, están en su configuración terciaria (plegada) original. Los receptores del antígeno de los linfocitos T reconocen muy pocos aminoácidos incluso dentro de un péptido dado, y diferentes linfocitos T pueden distinguir péptidos que difieren incluso en un solo aminoácido.
 Los linfocitos T reconocen y responden a antígenos peptídicos extraños sólo cuando los antígenos están unidos a las moléculas del CPA.
Los linfocitos B y los anticuerpos secretados se unen a antígenos solubles en los líquidos corporales, así como a antígenos de superficie expuestos en la superficie celular. Esto es así porque los linfocitos T pueden reconocer únicamente péptidos unidos y mostrados por moléculas del CPH, y estas son proteínas integradas de la membrana que expresan las CPA.
 Los linfocitos T de cualquier persona reconocen antígenos peptídicos extraños solo cuando estos péptidos se encuentran unidos a moléculas del CPH y se presentan en ellas.
Esta característica del reconocimiento del antígeno por los linfocitos T, denominada restricción por el CPH propio, se puede demostrar en situaciones experimentales en las que los linfocitos T de un individuo se mezclan con las CPA de otro.
La restricción por el CPH propio de los linfocitos T es una consecuencia de los procesos de selección durante la maduración de los linfocitos T en el timo. Durante este proceso de maduración, las células que expresan receptores del antígeno específicos frente a los péptidos propios asociados al CPH son seleccionadas para sobrevivir y se permite morir a las células que no <<ven>> el CPH propio. Este proceso asegura que los linfocitos T que llegan a la madurez sean los verdaderamente útiles porque podrán reconocer los antígenos que muestran las moléculas del CPH de ese individuo. El descubrimiento de la restricción por el CPH propio aportó las pruebas definitivas de que los linfocitos T no sólo ven antígenos proteínicos, sino también residuos polimorfos de moléculas del CPH, que son los aminoácidos que distinguen el CPH propio del ajeno. Así, las moléculas del CPH muestran péptidos para el reconocimiento por parte de los linfocitos T y también son componentes integrales de los ligandos que reconocen los linfocitos T. Aunque los linfocitos T están restringidos por el CPH propio, reconocen moléculas extrañas del CPH presentes en injertos tisulares y rechazan estos injertos.
 Los linfocitos T cooperadores CD4+ reconocen péptidos unidos a moléculas del CPH de la clase II, mientras que los LTC CD8+ reconocen péptidos unidos a moléculas del CPH de la clase I.
Dicho de otra manera, los linfocitos T CD4+ están restringidos por el CPH de la clase II y los linfocitos T CD8+ por el CPH de la clase I. El motivo de esta diferencia es que el CD4 se une directamente a las moléculas del CPH de la clase II y el CD8 a las moléculas de la clase I.
 Los linfocitos T CD4+ restringidos por la clase II reconocen péptidos derivados principalmente de proteínas extracelulares que se internalizan en las vesículas de las CPA, mientras que los linfocitos T CD8+ reconocen péptidos derivados de proteínas citosólicas, habitualmente de síntesis endógena.
La razón es que las proteínas de las vesículas entran en la vía de la clase II de carga y presentación de péptidos, mientras que las proteínas citosólicas se incorporan a la vía de clase I.
13 Además de las presentación de péptidos asociada al CPH, hay otro sistema de presentación del antígeno que sea ha especializados en presentar antígenos lipídicos. La molécula no polimorfa parecida a la de clase I CD1 se expresa en diversas CPA y epitelios y presenta antígenos lipídicos a las escasas poblaciones de linfocitos T no restringidos por el CPH. Estudios realizados con líneas clonales de linfocitos T derivadas de cultivos indican que diversas células pueden reconocer antígenos lipídicos presentados por CD1, entre los que figuran los linfocitos T CD4+, CD8+ y CD4- CD8-, que expresan el RLT alfabeta, así como los linfocitos gammadelta. Ha habido mucho interés en un pequeño conjunto de linfocitos T que expresan marcadores de linfocitos NK (citolíticos naturales). Estos se denominan linfocitos T NK y reconocen los lípidos asociados al CD1. Sin embargo, se desconoce si las respuestas a los antígenos lipídicos restringidas por el CD1 son componentes importantes de las defensas del huésped frente a los microbios.
Células presentadoras de antígenos Todas las funciones de los linfocitos T dependen de sus interacciones con otras células. Por esta razón, se han dedicado muchos esfuerzos a definir cómo los antígenos asociados a las células son presentados a los linfocitos T.
Descubrimiento de las células presentadoras de antígenos y su función en las respuestas inmunitarias  Las funciones de los linfocitos T específicos de antígeno frente a antígenos proteínicos precisan la participación de células presentadoras de antígenos (CPA), que capturan y muestran los antígenos a los linfocitos T. Esta conclusión se basa en diferentes tipos de pruebas experimentales.
Las CPA tienen dos funciones importantes en la activación de los linfocitos T CD4+. En primer lugar, las CPA convierten los antígenos proteínicos en péptidos y muestran complejos péptido-CPH para que sean reconocidos por los linfocitos T. La conversión de proteínas originales en fragmentos peptídicos asociados al CPH que realizan las CPA se denomina procesamiento del antígeno. En segundo lugar, algunas CPA suministran a los linfocitos T estímulos que van más allá de los que se ponen en marcha mediante el reconocimiento de los complejos péptido-CPH por el receptor del antígeno de los linfocitos T. Estos estímulos, denominados coestimuladores, son necesarios para que se produzcan las respuestas completas de los linfocitos T.
 La función de la presentación del antígeno de las CPA se potencia por la exposición a productos microbianos.
Las células dendríticas y los macrófagos expresan receptores de tipo Toll que responden a los microbios aumentando la expresión de las moléculas del CPH y los coestimuladores, mejorando la eficiencia de la presentación del antígeno y activando la eficiencia de la presentación del antígeno y activando a las CPA para que produzcan citocinas, que estimulan las respuestas de los linfocitos T.
Además, las células dendríticas y los macrófagos que son activados por los microbios expresan receptores de quimiocinas que estimulan su migración a los puntos de infección, lo que amplifica aún más la presentación del antígeno y la activación de los linfocitos T. Para inducir una respuesta mediada por los linfocitos T frente a un antígeno proteínico en una vacuna o de manera experimental, se debe administrar el antígeno con sustancias denominadas coadyuvantes.
Los coadyuvantes son productos de los microbios, como micobacterias muestras (que se utilizan experimentalmente), o simulan que son microbios y estimula las respuestas de los linfocitos T por los mismos mecanismos de los productos microbianos. No es posible emplear la mayoría de estos coadyuvantes microbianos en los seres humanos debido a la inflamación patológica que provocan los productos microbianos.
14 Algunos coadyuvantes que se utilizan en los seres humanos, como alumbre, son especialmente buenos en la estimulación de las respuestas de anticuerpos pero son estimuladores menos potentes de los linfocitos T. Se está intentando desarrollar coadyuvantes para uso clínico, principalmente para maximizar la inmunogenicidad de las vacunas. Los antígenos proteínicos administrados en forma acuosa, sin adyuvantes, no inducen respuestas de linfocitos T o inducen un estado de tolerancia.
 Diferentes tipos celulares actúan como CPA para activar a los linfocitos T efectores vírgenes y diferenciados previamente.
Las células dendríticas son las CPA más eficaces para activar los linfocitos T CD4+ y CD8+ vírgenes y, por tanto, para iniciar las respuestas de los linfocitos T. Los macrófagos presentan antígenos a los linfocitos T CD4+ diferenciados (efectores) en la fase efectora de la inmunidad mediada por células y los linfocitos B presentan los antígenos a los linfocitos T cooperadores durante las respuestas inmunitarias humorales.
Las células dendríticas, los macrófagos y los linfocitos B expresan moléculas del CPH de la clase II y coestimuladores y, por tanto, son capaces de activar a los linfocitos T CD4+. Por este motivo se ha denominado a estos tres tipos celulares CPA profesionales; sin embargo, a veces este término se utiliza para referirse solo a las células dendríticas, porque este es el único tipo celular cuya función principal es captar y presentar antígenos, y son las únicas CPA capaces de iniciar las respuestas de los linfocitos.
Funciones de las diferentes células presentadoras de antígenos. Los tres tipos principales de células presentadoras de antígenos para los linfocitos CD4+ actúan presentando antígenos en diferentes etapas y en diferentes tipos de respuestas inmunitarias. Obsérvese que los linfocitos T efectores activan a los macrófagos y los linfocitos B mediante la síntesis de citocinas y la expresión de moléculas de superficie.
Presentación de antígenos a los linfocitos T vírgenes: función de las células dendríticas en el inicio de las respuestas de los linfocitos T Las células dendríticas están presentes en los órganos linfáticos, en los epitelios de la piel y de los aparatos digestivo y respiratorio, así como en la mayor parte de los órganos parenquimatosos. Estas células se identifican morfológicamente por sus proyecciones membranarias o espiculadas. Hay subconjuntos de células dendríticas que se pueden distinguir por la expresión de diversos marcadores de la superficie de membrana y pueden tener funciones diferentes en las respuestas inmunitarias.
Se piensa que todas las células dendríticas derivan de los precursores de la médula ósea y la mayoría, denominadas células dendríticas mielocíticas, se relaciona en su linaje con los fagocitos mononucleares.
15 Los prototipos de células dendríticas epiteliales son las células de Langerhans de la epidermis. Debido a sus largas prolongaciones citoplásmicas, las células de Langerhans ocupan hasta el 25% del área superficial de la epidermis, aún cuando constituyen menos del 1% de la población celular.
Normalmente, las células dendríticas epiteliales y tisulares están en un estado de reposo o <<inmaduro>>.
Estas células dendríticas captan antígenos proteínicos microbianos y transportan los antígenos hasta los ganglios linfáticos de drenaje. En respuesta a su encuentro con los componentes microbianos, las células dendríticas maduran mientras migran hacia los ganglios linfáticos y se hacen muy eficientes en la presentación de antígenos y la estimulación de los linfocitos T vírgenes.
Las células dendríticas maduras residen en las zonas de linfocitos T de los ganglios linfáticos, y en esta localización presentan los antígenos a los linfocitos T. Estas células dendríticas de los ganglios linfáticos se denominan células dendríticas interdigitantes o, simplemente, células dendríticas.
 Las respuestas de los linfocitos T CD4+ se inician en los órganos linfáticos periféricos, a los que se transportan los antígenos proteínicos después de ser recogidas en su puerta de entrada.
Las vías habituales a través de las que los antígenos extraños, como los microbios, entran en un huésped son la piel y los epitelios de los aparatos digestivo y respiratorio. Además, se pueden producir antígenos microbianos en cualquier tejido infectado.
La piel, los epitelios de las mucosas y los órganos parenquimatosos contienen numerosos capilares linfáticos que drenan la linfa desde estos puntos hacia los ganglios linfáticos regionales. La linfa que drena desde la piel, las mucosas y otros lugares contiene una muestra de todos los antígenos solubles y particulados que están presentes en estos tejidos.
Los ganglios linfáticos que están interpuestos a lo largo de los vasos linfáticos actúan como filtros que obtienen muestras de linfa en numerosos puntos antes de que alcance la sangre. Los antígenos que alcanzan el torrente circulatorio pueden experimentar un proceso similar en el bazo.
 Las células dendríticas que residen en los epitelios y los tejidos captan antígenos proteínicos y los transportan a los ganglios linfáticos de drenaje.
Las células dendríticas en reposo (inmaduras) expresan receptores de membrana que se unen a los microbios, como los receptores para manosa. Las células dendríticas emplean estos receptores para captar antígenos microbianos, endocitarlos y comenzar a procesar las proteínas para obtener péptidos capaces de unirse a las moléculas del CPH.
Las células dendríticas empelan estos receptores para captar antígenos microbianos, endocitarlos y comenzar a procesar las proteínas para obtener péptidos capaces de unirse a las moléculas del CPH. Las células dendríticas también expresan receptores de tipo Toll que reconocen moléculas microbianas y activan a los linfocitos para que secreten citocinas e inicien su proceso de maduración.
Las células dendríticas que son activadas por los microbios y por las citocinas producidas a nivel local, como el factor de necrosis tumoral, pierden su adhesión a los epitelios y comienzan a expresar un receptor de quimiocinas denominado CCR7, que es específico de las quimiocinas que se producen en las zonas T de los ganglios linfáticos. Las quimiocinas atraen a las células dendríticas, que llevan los antígenos microbianos hacia las zonas T de los ganglios linfáticos regionales.
Los linfocitos T vírgenes también expresan CCR7, motivo por el que estas células migran hacia las mismas regiones de los ganglios linfáticos en las que se concentran las células dendríticas portadoras de antígenos.
16 La maduración también convierte a las células dendríticas de células cuya función es captar antígenos en células que son capaces de presentar antígenos a los linfocitos T vírgenes y de activar a los linfocitos. Las células dendríticas maduras expresan concentraciones elevadas de moléculas del CPH de la clase II que se unen a los péptidos, así como coestimuladores necesarios para la activación de los linfocitos T.
Este proceso de maduración se puede reproducir in vitro mediante el cultivo de células dendríticas inmaduras derivadas de la médula ósea con citocinas (como el factor de necrosis tumoral y el factor estimulante de colonias de granulocitos-macrófagos) y productos microbianos (como endotoxina).
Así, cuando estas células se hacen residentes en los ganglios linfáticos ya se han convertido en potentes CPA. Los linfocitos T vírgenes que recirculan a través de los ganglios linfáticos contactan con estas CPA. Los linfocitos T específicos frente a los complejos péptido-CPH que se les presentan se activan y se inicia una respuesta inmunitaria.
 Varias propiedades de las células dendríticas hacen que sean las CPA más eficaces para desencadenar las respuestas primarias de los linfocitos T.
Primero, las células dendríticas están localizadas estratégicamente en los puntos comunes de entrada de microbios y antígenos extraños y en órganos que pueden ser colonizados por microbios. Segundo, las células dendríticas expresan receptores que las capacitan para capturar microbios. Tercero, estas células migran de manera preferente a las zonas T de los ganglios linfáticos, a través de las cuales circulan los linfocitos T vírgenes en busca de antígenos extraños. Cuarto, las células dendríticas maduras expresan coestimuladores, que son necesarios para activar los linfocitos T vírgenes.
También se pueden transportar los antígenos a los ganglios linfáticos en forma soluble. Cuando la linfa entra en un ganglio linfático a través de un vaso linfático aferente, se filtra a través del ganglio. Aquí, los antígenos solubles transportados por la linfa pueden ser extraídos del líquido por las CPA como las células dendríticas y los macrófagos.
Los linfocitos B del ganglio también pueden reconocer e interiorizar antígenos solubles. Las células dendríticas, los macrófagos y los linfocitos B que han captado antígenos proteínicos pueden entonces procesarlos y presentar sus antígenos a los linfocitos T vírgenes y efectores que se han generado mediante una estimulación antigénica previa. Así, las poblaciones de CPA de los ganglios linfáticos acumulan y concentran los antígenos y los presentan de una manera que puede ser reconocida por los linfocitos T CD4+ específicos frente a esos antígenos.
La recogida y concentración de antígenos extraños en los ganglios linfáticos se complementa con otras dos adaptaciones anatómicas con funciones similares. En primer lugar, las superficies mucosas de los aparatos digestivo y respiratorio, además de ser drenadas por los capilares linfáticos, contienen acumulaciones especializadas de tejido linfático secundario que pueden recoger directamente el contenido luminal de estos órganos en busca de material antigénico. Los órganos linfáticos mucosos que se han caracterizado mejor son las placas de Peyer del íleon y las amígdalas faríngeas. En segundo lugar, el torrente circulatorio es controlado por las CPA del bazo en busca de antígenos que llegan a la circulación. Estos antígenos pueden alcanzar la sangre directamente desde los tejidos o a través de la linfa que procede del conducto torácico.
 Las células dendríticas pueden ingerir células infectadas y células tumorales y presentar los antígenos de estas células a los linfocitos T CD8+.
Las células dendríticas son las mejores CPA para inducir las respuestas primarias de los linfocitos T CD8+, pero esto plantea un problema especial, porque los antígenos que reconocen estos linfocitos pueden producirse en cualquier tipo celular, como una célula infectada por un virus o una célula tumoral.
17 Las células dendríticas tienen la capacidad especial de ingerir células infectadas por virus o células tumorales y presentar los antígenos de estas células sobre moléculas del CPH de la clase I. Esta vía de presentación del antígeno es contraria a la regla habitual de que los antígenos ingeridos en el interior de vesículas se presentan sobre las moléculas de la CPH de la clase II, mientras que los péptidos asociados al CPH de la clase I proceden de proteínas citosólicas.
Este proceso se denomina presentación cruzada, o imprimación cruzada, para indicar que un tipo celular (las células dendríticas) puede presentar antígenos de otra célula (la célula infectada por el virus o la célula tumoral) e imprimar, o activar, a los linfocitos T específicos frente a estos antígenos.
Los linfocitos B reconocen antígenos solubles, así como los antígenos presentados por las células dendríticas. Un tipo celular especializado, denominado células dendríticas foliculares, que son bastante diferentes a las células dendríticas que ya se han mencionado, presenta los antígenos a los linfocitos B activados previamente en los centros germinales.
Vías de entrada de los antígenos. Los antígenos microbianos entran habitualmente a través de la piel y los aparatos digestivo y respiratorio, donde son capturados por las células dendríticas y transportados a los ganglios linfáticos regionales. Los antígenos que penetran en el torrente circulatorio son capturados por las células presentadoras de antígenos en el bazo.
18 Función de las células dendríticas en la captura y presentación de antígenos. Las células dendríticas (CD) inmaduras de la piel (células de Langerhans) captan antígenos que entran a través de la epidermis y los transportan a los ganglios linfáticos regionales.
Durante esta migración, las células dendríticas maduran y se convierten en células presentadoras de antígenos eficientes.
Presentación de antígenos a los linfocitos T efectores diferenciados  En las respuestas inmunitarias mediadas por células, los macrófagos presentan los antígenos de los microbios fagocitados a los linfocitos T efectores, que activan a los macrófagos para que maten a los microbios.
Este proceso es la reacción central de la inmunidad mediada por células y de la hipersensibilidad de tipo retardado. Los monocitos circulantes son capaces de migrar a cualquier localización de infección e inflamación, donde se diferencian en macrófagos y fagocitan y destruyen los microbios. Los linfocitos T CD4+ potencian las actividades microbicidas de estos macrófagos.
La mayor parte de los macrófagos expresa concentraciones bajas de moléculas del CPH de la clase II y de coestimuladores, y las concentraciones mayores son inducidas por la citocina interferón gamma (INFgamma). Este es un mecanismo por el cual el interferón gamma potencia la presentación de antígenos y la activación de los linfocitos T.
 En las respuestas inmunitarias humorales, los linfocitos B interiorizan antígenos proteínicos solubles y presentan los péptidos procesados procedentes de estas proteínas a los linfocitos T cooperadores.
La función presentadora de antígenos de los linfocitos B es esencial para la producción de anticuerpos dependiente de los linfocitos T cooperadores, un proceso que se produce principalmente en los órganos linfáticos.
19  Todas las células nucleadas pueden presentar péptidos asociados al CPH de la clase I, derivados de antígenos proteínicos citosólicos, a los linfocitos T CD8+, porque todas las células nucleadas expresan moléculas del CPH de la clase I.
La mayoría de los antígenos extraños proteínicos que están presentes en el citosol es de síntesis endógena, como las proteínas víricas en células infectadas por virus y las proteínas mutantes en células tumorales.
Todas las células nucleadas son sensibles a las infecciones víricas y mutaciones que producen cáncer. Por tanto, es importante que el sistema inmunitario pueda reconocer los antígenos citosólicos que aloja cualquier célula.
Los linfocitos T CD8+ diferenciados, que funcionan como LTC, pueden reconocer péptidos asociados a la clase I y destruir cualquier célula que expresa antígenos.
La expresión ubicua de las moléculas de la clase I permite que los LTC restringidos por la clase I reconozcan y eliminen cualquier tipo de célula infectada por virus o tumoral. Los antígenos particulados fagocitados también pueden ser reconocidos por los LTC CD8+ porque algunas proteínas se pueden transportar desde las vesículas fagocíticas hacia el citosol.
Las células endoteliales vasculares de los seres humanos expresan moléculas del CPH de la clase II y pueden presentar antígenos a los linfocitos T sanguíneos que se han adherido a la pared vascular. Esto puede contribuir al reclutamiento y activación de los linfocitos T en reacciones inmunitarias de tipo celular.
Las células endoteliales de los injertos también son dianas de los linfocitos T que reaccionan contra antígenos del injerto. Varias células epiteliales y mesenquimatosas pueden expresar moléculas del CPH de la clase II en respuesta al IFN-gamma. No está claro el significado fisiológico de la presentación del antígeno que realizan estas poblaciones celulares. Puesto que, en general, no expresan coestimuladores, es improbable que desempeñen una función importante en la mayoría de las respuestas mediadas por los linfocitos T.
Las células epiteliales tímicas expresan de manera constitutiva moléculas del CPH de la clase II y tienen una función especializada en la presentación de complejos péptido-CPH a los linfocitos T que están madurando en el timo como parte de los procesos de selección que conforman el repertorio de especificidades de los linfocitos T.
Biología celular del procesamiento del antígeno  Las vías de procesamiento del antígeno convierten a los antígenos proteínicos derivados del espacio extracelular o el citosol en péptidos y cargan estos péptidos en las moléculas del CPH para presentarlas a los linfocitos T.
Tanto las vías del CPH de procesamiento y presentación de antígenos de la clase I como de la clase II utilizan organelas subcelulares y enzimas con funciones de degradación proteica generalizada y reciclaje que no se emplean exclusivamente para presentar antígenos al sistema inmunitario. En otras palabras, ambas vías del CPH de la clase I y II de presentación del antígeno han evolucionado como adaptaciones de funciones celulares básicas.
Las vías celulares de procesamiento del antígeno están diseñadas para generar péptidos que tienen las características estructurales necesarias para asociarse a moléculas del CPH, así como para colocar estos péptidos en la misma localización celular que las moléculas adecuadas del CPH que cuentan con hendiduras de unión a péptidos disponibles.
20 La unión del péptido a las moléculas del CPH ocurre antes de la expresión en la superficie celular y es un componente integral de la biosíntesis y el ensamblaje de las moléculas del CPH. De hecho, la asociación del péptido es necesaria para el ensamblaje estable y la expresión en la superficie de las moléculas del CPH de las clases tanto I como II.
Vías de procesamiento y presentación del antígeno. En la vía del CPH de la clase II (recuadro superior), los antígenos proteínicos extracelulares se endocitan en vesículas en las que se procesan los antígenos y los péptidos se unen a las moléculas del CPH de la clase II. En la vía del CPH de la clase I (recuadro inferior), los antígenos de las proteínas citosólicas son procesados mediante preoteasomas y los péptidos se transportan hacia el retículo endoplásmico (RE), donde se unen a moléculas del CPH de la clase I. TAP, transportador asociado al procesamiento de antígeno.
 Los antígenos proteínicos presentes en los compartimientos vesiculares ácidos de las CPA generan péptidos asociados a la clase II, mientras que los que se encuentran en el citosol originan péptidos asociados a la clase I.
Los diferentes destinos de los antígenos vesiculares y citosólicos se deben a las distintas vías de biosíntesis y ensamblaje de las moléculas del CPH de las clases I y II.
21 Procesamiento de antígenos endocitados para la presentación asociadas al CPH de la clase II La generación de péptidos asociados al CPH de la clase II a partir de antígenos endocitados supone la degradación proteolítica de proteínas interiorizadas en vesículas endocitadas y la unión de los péptidos a las moléculas del CPH de la clase II en estas vesículas.
1. Captación de las proteínas extracelulares en los compartimentos vesiculares de las CPA.
La mayoría de los péptidos asociados a la clase II derivan de antígenos proteínicos que son captados e interiorizados en los endosomas por CPA especializadas.
Los pasos iniciales en la presentación de un antígeno proteínico extracelular consisten en la unión del antígeno origina la una CPA y la interiorización del antígeno. Diferentes CPA pueden unirse a los antígenos proteínicos de distintas maneras y con diferentes eficiencias y especificidades.
Las células dendríticas y los macrófagos expresan distintos receptores de superficie que reconocen estructuras compartidas por muchos microbios. Así, estas CPA se unen a los microbios y los interiorizan con eficacia. Los macrófagos también expresan receptores para la porción Fc de los anticuerpos y para la proteína C3b del complemento; estos receptores se unen a antígenos que presentan unidos anticuerpos o proteínas del complemento y potencian su interiorización.
Oro ejemplo de receptor específico de las CPA es la inmunoglobulina de superficie de los linfocitos B, la cual, debido a su afinidad alta por los antígenos, puede mediar con eficacia la interiorización de proteínas que están presentes en el líquido extracelular en concentraciones muy bajas.
Después de su interiorización, los antígenos proteínicos se localizan en vesículas intracelulares unidas a la membrana que se denominan endosomas. Los endosomas son vesículas con un pH ácido que contienen enzimas proteolíticas. La vía endosómica del tráfico proteínico intracelular se comunica con los lisosomas, que son vesículas más densas rodeadas de membrana y que contienen enzimas.
22 Un subconjunto de endosomas ricos en CPH de la clase II tiene una función especial en el procesamiento y la presentación de antígenos en la vía de la clase II. Los microbios particulados se interiorizan en vesículas denominadas fagosomas, que se pueden fusionar con los lisosomas, lo que da lugar a vesículas que reciben el nombre de fagolisosomas o lisosomas secundarios. Algunos microorganismos, como las micobacterias y Leishmania, pueden sobrevivir e incluso replicarse en el interior de los fagosomas, y de este modo constituyen una fuente persistente de antígenos en los compartimentos vesiculares.
2. Procesamiento de las proteínas interiorizadas en las vesículas endosómicas y lisosómicas.
Las proteínas interiorizadas se degradan por acción enzimática en los endosomas y lisosomas para dar lugar a péptidos, muchos de los cuales tienen propiedades estructurales que les permiten unirse a los lugares de fijación a péptidos de las moléculas del CPH de la clase II.
La degradación de los antígenos proteínicos en las vesículas es un proceso activo mediado por proteasas que tienen un pH óptimo.
Muchas enzimas pueden participar en la degradación de los antígenos proteínicos en los endosomas. Las proteasas más abundantes de los endosomas son las catepsinas, que son tiol y aspartil proteasas con amplias especificidades de sustrato. Las catepsinas pueden desempeñar una función importante en la generación de péptidos para la vía de la clase II. Las proteínas degradadas o escindidas parcialmente se unen a las hendiduras con extremos abiertos de las moléculas del CPH de la clase II y después son recortadas por enzimas hasta su tamaño final.
Aunque la mayoría de los péptidos que se unen al CPH de la clase II deriva de proteínas interiorizadas desde el medio extracelular, de manera ocasional también entran en la vía de la clase II proteínas citoplásmicas y de membrana. En algunos casos, esto se puede deber a la vía celular normal de recambio del contenido citoplásmico, lo que se denomina autofagia.
En esta vía, las proteínas citoplásmicas quedan atrapadas dentro de vesículas derivadas del retículo endoplásmico (RE) que reciben el nombre de autofagosomas; estas vesículas se fusionan con los lisosomas y las proteínas citoplásmicas se degradan por proteólisis. Los péptidos generados por esta vía se pueden liberar en el mismo compartimiento vesicular portador de la clase II en el que se liberan los péptidos derivados de antígenos extracelulares.
Algunos péptidos que se asocian a las moléculas de la clase II derivan de proteínas de membrana, que se pueden reciclar por la misma vía endocítica que las proteínas extracelulares. Así, incluso los virus, que se replican en el citoplasma de las células infectadas, pueden producir proteínas citoplásmicas y de membrana que se degradan a péptidos que se incorporan a la vía del CPH de la clase II de la presentación del antígeno. Este hecho puede ser un mecanismo para la activación de linfocitos T cooperadores CD4+ específicos frente a antígenos víricos.
3. Biosíntesis y transporte de las moléculas del CPH de la clase II a los endosomas.
Las moléculas del CPH se sintetizan en el RE y se transportan a los endosomas con una proteína asociada denominada cadena invariable (Ii), que ocupa los sitios de unión peptídica de las moléculas de la clase II recién sintetizadas.
Las cadenas alfa y beta de las moléculas del CPH de la clase II se sintetizan de manera coordinada y se asocian entre sí en el RE. Los dímeros de la clase II nacientes tienen una estructura inestable y su plegamiento y ensamblaje son facilitados por <<carabinas>> residentes en el RE, como la calnexina. La Ii no polimorfa también se asocia a heterodímeros alfabeta del CPH de la clase II en el RE.
23 La Ii es un trímero compuesto de tres unidades de 30 kD, cada una de las cuales se une a un heterodímero alfabeta de la clase II recién sintetizado, de manera que interfiere en la carga de los péptidos en los sitios formados por las cadenas alfa y beta.
En consecuencia, las moléculas del CPH de la clase II no se pueden unir y presentar los péptidos que encuentran en el RE, y dejan que esos péptidos se asocien a las moléculas de la clase I. La Ii también puede favorecer el plegamiento y ensamblaje de las moléculas de la clase II y dirigir las moléculas de la clase II recién formadas hacia las vesículas endosómicas especializadas en las que las proteínas interiorizadas se han degradado mediante proteólisis en péptidos.
Al contrario que las vesículas que contienen proteínas destinadas a su secreción o para la superficie celular, las vesículas que contienen moléculas del CPH de la clase II se originan en el complejo de Golgi y se dirigen a los endosomas tardíos y los lisosomas. Durante su paso hacia la superficie celular, las vesículas exocíticas que transportan moléculas de la clase II fuera del RE se encuentran y funden con las vesículas endocíticas que contienen antígenos internalizados y procesados. El resultado neto de esta secuencia de acontecimientos es que las moléculas de la clase II entran en las vesículas que también contiene péptidos generados por la proteólisis de proteínas endocitadas.
La microscopía inmunoeléctrica y los estudios de fraccionamiento subcelular han definido un conjunto de endosomas ricos en clase II que desempeña una importante función en la presentación de antígeno.
En los macrófagos y linfocitos de seres humanos se denomina compartimiento del CPH de la clase II, o MIIC. (En algunos linfocitos B de ratones se ha identificado una organela similar que contiene moléculas de la clase II y se ha designado vesícula de la clase II [CIIV]). El MIIC tiene un aspecto multilaminar característico. Es importante tener en cuenta que contiene todos los componentes necesarios para la asociación entre el péptido y la clase II, incluidas las enzimas que degradan los antígenos proteínicos, las moléculas de la clase II, la Ii (o péptidos de la cadena invariable) y una molécula denominada antígeno leucocitario humano DM (HLA- DM).
La CPA de ratones que carecen de Ii muestran una presentación defectuosa de algunos antígenos proteínicos pero a pesar de todo son capaces de presentar péptidos asociados al a clase II derivados de una amplia variedad de proteínas. Esto indica que la importancia de las Ii puede variar según el antígeno que se presenta.
Funciones de las cadenas invariables asociadas al CPH de la clase II y HLA-DM. Las moléculas de la clase II son cadenas invariables unidas, o CLIP, se transportan en vesículas (MIIC/CIIV), donde se elimina el CLIP mediante la acción de DM. Los péptidos antigénicos que se generan en las vesículas se pueden unir a continuación de las moléculas de la clase II. Otra proteína similar a la clase II, denominada HLA-DO, puede regular la eliminación del CLIP catalizado por DM. MIIC, compartimiento del CPH de la clase II; Ii, cadena invariable; CLIP, péptido de cadena invariable asociado a la clase II; RE, retículo endoplásmico; CIIV, vesícula de clase V.
24 4. Asociación de los péptidos procesados a las moléculas del CPH de la clase II en las vesículas.
Dentro del MIIC, se elimina la Ii de las moléculas del CPH de la clase II por la acción combinada de enzimas proteolíticas y la molécula HLA-DM y, a continuación, los péptidos antigénicos pueden unirse a los lugares de fijación peptídica disponibles en las moléculas de la clase II.
Puesto que la Ii bloquea el acceso al sitio de unión peptídica de una molécula del CPH de la clase II, se debe eliminar para que se puedan formar complejos de péptidos y moléculas de la clase II. Las mismas enzimas proteolíticas, como la catepsina S, que generan péptidos a partir de proteínas interiorizadas, también actúan sobre la Ii, degradándola y dejando únicamente un residuo de 24 aminoácidos, que se denomina péptido de la cadena invariable asociada a la clase II (CLIP).
El análisis cristalográfico con rayos X ha demostrado que el CLIP asienta en los lugares de unión peptídica de la misma manera que otros péptidos se fijan a las moléculas del CPH de la clase II. Por tanto, se necesita eliminar el CLIP para que le sitio sea accesible a los péptidos que se producen a partir de las proteínas extracelulares. Esto se consigue mediante la acción de una molécula denominada HLA-DM (o H-2M en el ratón), que está codificada en el CPH de la clase II y se localiza junto a las moléculas de la clase II en el compartimento MIIC. Las moléculas de HLA-DM difieren de las moléculas del CPH de la clase II en algunos aspectos: no son polimorfas, no se asocian a la Ii y no se expresan en la superficie celular. El HLA-DM actúa como un intercambiador peptídico, facilitando la eliminación del CLIP y la adición de otros péptidos a las moléculas del CPH de la clase II.
Una vez que se ha eliminado el CLIP, los péptidos generados mediante la proteólisis de antígenos proteínicos interiorizadas pueden unirse a las moléculas del CPH de la clase II. Puesto que los extremos de los lugares de fijación a péptidos del CPH de la clase II están abiertos, se pueden unir grandes péptidos o incluso proteínas enteras desplegadas, que después son <<recortadas>> por enzimas proteolíticas hasta el tamaño adecuado para su reconocimiento por los linfocitos T. En consecuencia, el tamaño de los péptidos extraídos de la superficie de las moléculas del CPH de l clase II y la superficie celular está habitualmente restringido a 10 a 30 aminoácidos. Los péptidos presentados por las moléculas del CPH de la clase II se generan principalmente por este paso de recorte.
Los linfocitos B, pero no otras CPA, expresan otro herodímero no polimorfo similar a la clase II denominado HLA-DO. Buena parte del DO de las células se encuentra asociado al DM, lo que indica que la molécula DO puede regular la eficiencia de la presentación del antígeno o los tipos de péptidos que se generan en los linfocitos. Sin embargo, es evidente que no falta DO para el procesamiento del antígeno y su función sigue sin estar completamente definida.
5. Expresión de los complejos péptido - clase II en la superficie de las CPA.
Las moléculas del CPH de la clase II se estabilizan por los péptidos unidos y complejos estables péptido-clase II se reparten por la superficie de las CPA, donde se presentan para su reconocimiento por los linfocitos T CD4+.
La necesidad de que haya péptidos unidos para estabilizar las moléculas del CPH de la clase II asegura que sólo los complejos péptido-CPH adecuadamente cargados sobrevivirán lo suficiente para que sean presentados en la superficie celular. Ocurre un fenómeno similar en el ensamblaje del CPH de la clase I.
Una vez que se han expresado sobre la superficie de las CPA, los complejos péptido-clase II son reconocidos por linfocitos T CD4+ específicos, tiene el correceptor CD4 una función esencial al unirse a las regiones no polimorfas de la molécula de la clase II. La velocidad baja de disociación y, por tanto, la prolongada semivida de los complejos péptido-CPH, aumenta la probabilidad de que un linfocito T específico frente a ese complejo hasta contacto, se una y sea activado por ese complejo.
25 Curiosamente, mientras que las moléculas de la clase II cargadas con péptidos se mueven desde el compartimiento vesicular MIIC a la superficie celular, otras moléculas involucradas en la presentación del antígeno, como DM, permanecen en la vesícula y no se expresan como proteínas de membrana. Se desconoce el mecanismo de este tráfico selectivo.
Cantidades muy pequeñas de complejos péptido -CPH son capaces de activar linfocitos T específicos.
Dado que las CPA presentan de manera continua péptidos derivados de todas las proteínas con las que contactan, sólo una pequeña parte de los complejos péptido-CPH de la superficie celular contendrá el mismo péptido. Además, la mayoría de los péptidos unidos deriva de proteínas propias normales porque no hay ningún mecanismo que distinga las proteínas propias de las extrañas en el proceso que genera los complejos péptido-CPH.
El hallazgo de que las moléculas del CPH están presentando constantemente péptidos propios plantea dos importantes preguntas.
En primer lugar, ¿cómo puede un linfocito T reconocer y ser activado por cualquier antígeno extraño cuando se encuentra únicamente con CPA que muestra de manera predominante complejos péptido propio - CPH. La respuesta es que los linfocitos T son extremadamente sensibles y necesitan reconocer de manera específica muy pocos complejos péptido-CPH para activarse. Así, un antígeno recién introducido puede ser procesado a péptidos que cargan un número suficiente de moléculas del CPH en la superficie de las CPA para activar los linfocitos T específicos frente a ese antígeno, aun cuando la mayoría de las moléculas del CPH está ocupada con péptidos propios. De hecho, la capacidad de las CPA de interiorizar, procesar y presentar la mezcla heterogénea de proteínas propias y extrañas asegura que el sistema inmunitario no pasará por alto exposiciones transitorias o cuantitativamente pequeñas a antígenos extraños.
En segundo lugar, si los sujetos procesan sus propias proteínas y las presentan asociadas a sus propias moléculas del CPH de la clase II, ¿por qué normalmente no introducimos respuestas inmunitarias contra las proteínas propias? La respuesta es que se forman complejos péptido propio-CPH, pero no inducen autoinmunidad, porque los linfocitos T específicos frente a esos complejos se eliminan o desactivan. En otras palabras, los linfocitos T toleran a los antígenos propios.
Procesamiento de antígenos citosólicos para su presentación asociada al CPH de la clase I Los péptidos asociados al CPH de la clase I se producen por la degradación proteolítica de proteínas citosólicas, el transporte de los péptidos generados hacia el RE y la unión a las moléculas de la clase I recién sintetizadas.
26 1. Origen de los antígenos citosólicos.
Los péptidos que se presentan unidos a las moléculas del CPH de la clase I derivan de proteínas citosólicas, la mayoría de las cuales se sintetizan dentro de las células nucleadas.
Los antígenos extraños del citosol pueden ser productos de virus o de otros microbios intracelulares que infectan esas células. En las células tumorales, los propios genes mutados o los oncogenes producen a menudo antígenos proteínicos que son reconocidos por LTC restringidos por la clase I.
Los péptidos que se presentan asociados a moléculas de la clase I también pueden derivar de microbios y de otros antígenos particulados que son fagocitados en los fagosomas. Algunos microbios pueden lesionar las membranas celulares y originar poros a través de los cuales los microorganismos y sus antígenos pueden salir de los fagosomas y entrar en el citosol.
Por ejemplo, las cepas patógenas de Listeria monocytogenes sintetizan una proteína, denominada listerolisina, que permite que las bacterias escapen de las vesículas hacia el citosol. (Este escape es un mecanismo que han desarrollado las bacterias para resistir la muerte por los mecanismos microbicidas de los fagocitos, que en su mayoría están limitados a los fagolisosomas). Una vez que los antígenos de los microbios fagocitados se encuentran en el citosol, se procesan como cualquier otro antígeno citosólico.
2. Degradación proteolítica de las proteínas citosólicas.
El principal mecanismo de generación de péptidos a partir de los antígenos proteínicos citosólicos es la proteólisis por el proteasoma.
El proteasoma es un gran complejo enzimático multiproteínico con un amplio espectro de actividades proteolíticas que se encuentra en el citoplasma de la mayoría de las células. El proteasoma lleva a cabo una función básica de mantenimiento en las células al degradar muchas proteínas citoplásmicas diferentes.
Estas proteínas se marcan para su degradación proteasómica mediante la unión covalente de varias copias de un pequeño polipéptido denominado ubicuitina.
Después de la ubicuitinización se despliegan las proteínas, se elimina la ubicuitina y se <<enhebran>> las proteínas a través de los proteasomas. El proteasoma tiene una amplia especificidad por el sustrato y puede generar una amplia variedad de péptidos a partir de las proteínas citosólicas (aunque habitualmente no degrada por completo las proteínas a aminoácidos).
Curiosamente, en las células tratadas con la citocina IFN-gamma se produce un aumento de la transcripción y síntesis de LMP-2 y LMP-7, y estas proteínas reemplazan a dos de las subunidades del proteasoma. Esto da lugar a un cambio de la especificidad del sustrato del proteasoma, de modo que los péptidos producidos tienen una longitud de 6 a 30 aminoácidos y habitualmente contienen aminoácidos carboxi terminales básicos o hidrófobos. Ambas características son típicas de los péptidos que se transportan a la vía de la clase I y que se unen a las moléculas de la clase I (con frecuencia después de un ulterior recorte). Este es un mecanismo mediante el que el IFN-gamma potencia la presentación de antígenos, y el otro es la mayor expresión de las moléculas del CPH.
Muchos tipos de pruebas han confirmado de manera concluyente que es necesaria la degradación de las proteínas citosólicas en los proteasomas para entrar en la vía del procesamiento del antígeno en la clase I.
Por tanto, los mecanismos proteolíticos que generan péptidos antigénicos que se unen a las moléculas del CPH de la clase I son diferentes de los que se han descrito antes para la asociación péptido-molécula del CPH de la clase II.
27 Esto también es evidente a partir de la observación de que los fármacos aumentan el pH de los endosomas y los lisosomas, o que inhiben directamente las proteasas endosómicas, bloquean la presentación del antígeno restringida por la clase II pero no por la clase I, mientras que los inhibidores de la ubicuitinación o de los proteasomas bloquean selectivamente la presentación del antígeno restringida por la clase I.
Algunos antígenos no proteínicos no precisan aparentemente ubicuitinización ni proteasomas para ser presentados en la vía del CPH de la clase I. Esto puede ser así porque existen otros mecanismos de proteólisis citoplásmica peor definidos. Además, algunas moléculas del CPH de la clase I se unen a péptidos que se pueden generar mediante enzimas proteolíticas residentes en el RE. Por ejemplo, las secuencias señal de proteínas de membrana y secretadas se degradan habitualmente mediante proteólisis en el RE durante la traducción de estas proteínas. Esta degradación en el RE genera péptidos que se unen a la clase I sin necesidad de proteólisis en el citosol.
3. Transporte de los péptidos desde el citosol al RE.
Los péptidos generados en el citosol se transportan mediante un transportador especializado hacia el RE, donde hay moléculas del CPH de la clase I recién sintetizadas para unirse a ellos.
Dado que los péptidos antigénicos para la vía de la clase I se generan en el citosol, mientras las moléculas del CPH de la clase I se sintetizan en el RE, debe haber un mecanismo para llevar los péptidos citosólicos hacia el interior del RE.
Las consideraciones iniciales sobre este mecanismo procedieron de estudios de linajes celulares que eran defectuosos en el ensamblaje y la presentación en su superficie de los complejos péptido-CPH de la clase I.
Las mutaciones responsables de este defecto afectaban a dos genes localizados en el CPH que son homólogos a la familia de genes transportadores ABC, que codifican proteínas que median el transporte de compuestos de masa molecular baja dependiente de ATP a través de las membranas celulares.
Los genes del CPH que pertenecen a esta familia codifican las dos cadenas de un heterodímero denominado transportador asociado al procesamiento del antígeno (TAP). (Curiosamente, los genes TAP1 y TAP2 están próximos al os genes que codifican LMP-2 y LMP-7 en el CPH y la síntesis de la proteína TAP también la estimula IFN-gamma). La proteína TAP se localiza principalmente en el RE, donde interviene en el transporte activo dependiente de ATP de los péptidos desde el citosol hacia la luz del RE. Aunque el heterodímero TAP tiene un amplio espectro de especificidades, de manera óptima transporta péptidos de 6 a 30 aminoácidos de longitud y que contienen extremos carboxílicos que son básicos (en seres humanos) o hidrófobos (en seres humanos o ratones). Como se ha mencionado antes, el proteasoma genera péptidos con estas características. Por tanto, el dímero TAP transporta al RE péptidos del tamaño y las características adecuados para unirse a las moléculas del CPH de la clase I.
En el lado luminal de la membrana del RE, la proteína TAP se une de manera no covalente a las moléculas del CPH de la clase I recién sintetizadas mediante una proteína de unión denominada tapasina. Por consiguiente, la molécula de la clase I se encuentra localizada estratégicamente en el lugar en que puede recibir péptidos.
4. Ensamblaje de los complejos péptido-CPH de la clase I en el RE.
Los péptidos translocados hacia el interior del RE se fijan a las moléculas del CPH de la clase I que están incluidas al dímero TAP.
La síntesis y el ensamblaje de las moléculas de la clase I suponen un proceso que consta de múltiples pasos en el que la unión del péptido tiene una función clave. Las cadenas alfa de la clase I y la beta2microglobulina se sintetizan en el RE. El plegamiento adecuado de las cadenas alfa nacientes facilitan por varias proteínas carabinas del RE, como calnexina y calreticulina.
28 En el interior del RE, los dímeros de la clase I <<vacíos>> recién formados permanecen unidos al complejo TAP mediante la tapasina. Cuando el péptido entra en el RE a través del TAP, el péptido se fija a los sitios de la molécula de la clase I. A continuación, el complejo péptido-clase I se libera de la tapasina y puede salir del RE y transportarse a la superficie celular. Cuando no hay un péptido unido, muchos de los dímeros recién formados de cadena alfa-beta2-microglobulina son inestables, no se pueden transportar fuera del RE con eficiencia y probablemente se degradan en el RE.
Los péptidos transportados hacia el interior del RE se unen de manera preferente a las moléculas del CPH de la clase I, pero no a las de la clase II, por dos razones.
En primer lugar, las moléculas de la clase I recién sintetizadas se unen a la cara luminal del complejo TAP, listo para recibir péptidos. En segundo lugar, como se ha mencionado previamente, en el RE los lugares de fijación al péptido de las moléculas de la clase II recién sintetizadas están bloqueados por la Ii asociada.
5. Expresión en superficie de los complejos péptido - clase I.
Las moléculas del CPH de la clase I con péptidos unidos son estables y se expresan en la superficie celular.
Los complejos péptidos-CPH de la clase I estables que se producen en el RE se mueven a través del complejo de Golgi y se transportan hacia la superficie celular mediante vesículas exocíticas. Una vez que se han expresado sobre la superficie celular, los complejos péptido-clase I pueden ser reconocidos por linfocitos T CD8+ específicos frente a antígenos peptídicos; el correceptor CD8 desempeña una función esencial al unirse a las regiones no polimorfas de la molécula de clase I.
Significado fisiológico de la presentación del antígeno asociada al CPH Vigilancia de los linfocitos T de los antígenos extraños Las vías de presentación del antígeno de las clases I y II obtienen muestras de las proteínas existentes para presentárselas a los linfocitos T. La mayoría de estas proteínas son propias. Las proteínas extrañas son relativamente infrecuentes; pueden derivar de microorganismos infecciosos, de otros antígenos extraños que se introducen y de tumores. Los linfocitos T analizan todos los péptidos presentados para detectar la existencia de estos infrecuentes péptidos extraños y responder a los antígenos extraños.
Los péptidos propios no estimulan las respuestas de los linfocitos T, porque los linfocitos T con receptores para estos péptidos fueron eliminados durante su maduración en el timo o porque los linfocitos han sido inactivados por el reconocimiento de los antígenos propios.
Las moléculas del CPH obtienen muestras tanto del espacio extracelular como del citosol de las células nucleadas, y esto es importante porque los microbios pueden residir en ambas localizaciones. Aún cuando los péptidos derivados de antígenos extraños (por ejemplo, microbianos) pueden no ser abundantes, estos antígenos extraños son reconocidos por el sistema inmunitario debido a la exquisita sensibilidad de los linfocitos T. Además, los microorganismos estimulan la expresión de coestimuladores sobre las CPA, que estimulan las respuestas de los linfocitos T, asegurando así que los linfocitos T se activarán cuando haya microbios.
29 Los linfocitos T analizan las CPA en busca de péptidos extraños. Las células presentadoras de antígenos (CPA) presentan péptidos propios y extraños asociados a moléculas del CPH y los linfocitos T responden a los segundos. En respuesta a las infecciones, las CPA también expresan coestimuladores (que no se muestran) que activan los linfocitos T específicos frente al os antígenos microbianos. La figura muestra que no hay linfocitos T específicos frente a los antígenos propios; puede haber algunos linfocitos T autorreactivos, pero son incapaces de responder a los antígenos propios.
Naturaleza de las respuestas de los linfocitos T La expresión y las funciones de las moléculas del CPH determinan cómo responden los linfocitos T a diferentes tipos de antígenos y median sus funciones efectoras.
 La presentación de las proteínas endosómicas frente a las citosólicas por las vías del CPH de las clases II o I, respectivamente, determina qué subconjuntos de linfocitos T responderán a los antígenos que se encuentran en estos dos compartimientos de proteínas.
Los antígenos extracelulares acaban habitualmente en el compartimiento endosómico y activan los linfocitos T CD4+ restringidos por la clase II debido a que las vías por las que se interiorizan las proteínas extracelulares convergen con la vía de expresión de la clase II. Estos linfocitos T CD4+ actúan como cooperadores para estimular los mecanismos efectores, como anticuerpos y fagocitos, que sirven para eliminar los antígenos extracelulares. Por otro lado, los antígenos de síntesis endógena están presentes en el compartimiento citoplásmico de proteínas, donde son inaccesibles a los anticuerpos y los fagocitos.
Estos antígenos citosólicos entran en la vía para cargar las moléculas de la clase I y activar los LTC CD8+ restringidos por la clase I, que eliminan las células que producen los antígenos intracelulares. La expresión de moléculas de la clase I en todas las células nucleadas asegura que se puedan presentar los péptidos de prácticamente cualquier proteína intracelular para su reconocimiento por parte de los linfocitos T CD8+.
Así, los antígenos de microbios que residen en diferentes localizaciones celulares estimulan de manera efectiva las respuestas de linfocitos T que son más eficaces para eliminar ese tipo de microorganismo. Esto es especialmente importante porque los receptores del antígeno de los linfocitos T cooperadores y los LTC no pueden distinguir entre microbios extracelulares e intracelulares. Al secretar péptidos derivados de estos tipos de microbios, las moléculas del CPH guían estas subpoblaciones de linfocitos T para que respondan a los microorganismos que cada subconjunto puede combatir mejor.
30  La especificidad distintiva de los linfocitos T por los antígenos unidos a células es esencial para sus funciones, que están mediadas en gran parte por interacciones que precisan un contacto intercelular directo y por citocinas que actúan a distancias cortas.
Las CPA no sólo presentan antígenos a los linfocitos T, sino que también son dianas de las funciones efectoras de los linfocitos T. Por ejemplo, los macrófagos con microbios fagocitados presentan antígenos microbianos a los linfocitos T CD4+ y los linfocitos T responden activando a los macrófagos para que destruyan los microorganismos.
Los linfocitos B que han unido específicamente y endocitado un antígeno proteínico presentan péptidos derivados de ese antígeno a los linfocitos T cooperadores y entonces los linfocitos T estimulan a los B para que sinteticen anticuerpos frente a esa proteína. Los linfocitos B y los macrófagos son dos de los principales tipos celulares que expresan genes del CPH de la clase II, que actúan como CPA para los linfocitos T cooperadores CD4+ y que concentran los efectos de los linfocitos T cooperadores en su vencidad inmediata.
De manera similar, la presentación de péptidos asociados a la clase I permite que los LTC CD8+ detecten y respondan a antígenos producidos en cualquier célula nucleada y que destruyan estas células.
Presentación de antígenos extracelulares y citosólicos a diferentes subconjuntos de linfocitos T. A. Los antígenos extracelulares son presentados por macrófagos o linfocitos B a los linfocitos T cooperadores CD4+, que activan a su vez a los macrófagos y los linfocitos B y eliminan los antígenos extracelulares. B. Los antígenos citosólicos son presentados por células nucleadas a los LTC CD8+, que destruyen (lisan) las células que expresan antígenos.
31 Inmunogenicidad de los antígenos proteínicos Las moléculas del CPH determinan la inmunogenicidad de los antígenos proteínicos de dos maneras relacionadas.
 Los epítopos de las proteínas complejas que desencadenan con más probabilidad respuestas mediadas por linfocitos T son a menudo los péptidos que se generan mediante proteólisis en las CPA y que se unen con mayor avidez a las moléculas del CPH. Si se inmuniza a un individuo con un antígeno proteínico con múltiples determinantes, en muchos casos la mayoría de los linfocitos T que responden serán específicos frente a una o varias secuencias lineales de aminoácidos del antígeno. Estas secuencias se denominan epítopos inmunodominantes o determinantes. Las proteasas que intervienen en el procesamiento del antígeno producen diversos péptidos a partir de estas proteínas naturales, y sólo algunos de estos péptidos poseen las características que les permiten unirse a las moléculas del CPH presentes en cada persona.
Inmunodominancia de los péptidos. Los antígenos proteínicos se procesan para generar múltiples péptidos; los péptidos inmunodominantes son los que se unen mejor a las moléculas del CPH de las clases I y II que están disponibles. La ilustración muestra un antígeno extracelular que genera un péptido de unión a la clase II, pero esto también se aplica a los péptidos de los antígenos citosólicos que son presentados por las células del CPH de la clase I. CPA, célula presentadora de antígenos.
Es importante definir la base estructural de la inmunodominancia, porque puede permitir la manipulación eficiente del sistema inmunitario con péptidos sintéticos. Una aplicación de este conocimiento es el diseño de vacunas. Por ejemplo, se podría analizar una proteína vírica en busca de la presencia de secuencias de aminoácidos que podrían formar epítopos inmunodominantes típicos capaces de unirse a las moléculas del CPH con una afinidad elevada. Los péptidos sintéticos que contienen estos epítopos pueden ser vacunas eficaces para desencadenar respuestas mediadas por linfocitos T contra el péptido vírico que se expresa en una célula infectada. Por el contrario, algunos individuos no responden a las vacunas (como la vacuna con el antígeno de superficie del virus de la hepatitis B), probablemente porque sus moléculas HLA no se pueden unir a los péptidos principales del antígeno y presentarlos.
 La expresión de alelos concretos del CPH de la clase II en un individuo determina su capacidad para responder a antígenos concretos. Se sabe que los genes de la respuesta inmunitaria (Ir) que controlan las respuestas mediadas por anticuerpos son los genes estructurales del CPH de la clase II. Influyen en la reactividad inmunitaria porque diversas moléculas alélicas del CPH de la clase II difieren en su capacidad para unirse a diferentes péptidos antigénicos y, por tanto, estimular linfocitos T cooperadores específicos.
32 Los conceptos de inmunodominancia y reactividad inmunitaria controlada por mecanismos génicos se basan en gran medida en estudios realizados con antígenos peptídicos simples y con ciertas cepas consanguíneas homocigotas de ratones, ya que en estos casos pocas moléculas del CPH presentan un número limitado de epítopos, lo que hace que el análisis sea sencillo. Sin embargo, los mismos principios también se aplican a la comprensión de las respuestas a antígenos proteínicos complejos con múltiples determinantes en especies no consanguíneas. Es probable que la mayoría de los individuos exprese al menos una molécula del CPH capaz de unirse al menos a un determinante de una proteína compleja, de modo que todos los individuos responderán a estos antígenos complejos. La necesidad de todas las especies de producir moléculas del CPH capaces de fijarse a muchos péptidos diferentes puede constituir la presión evolutiva para mantener el polimorfismo del CPH.
Presentación de antígenos lipídicos por las moléculas CD1 Una excepción a la regla de que los linfocitos T solo pueden ver péptidos es el reconocimiento de los antígenos lipídicos y glucolípidos por una población numéricamente escasa de linfocitos T denominados linfocitos T NK. Estos linfocitos tienen muchas propiedades poco habituales, como la expresión de marcadores que son característicos tanto de los linfocitos T como de los linfocitos NK y la escasa diversidad de sus receptores del antígeno.
Los linfocitos NK reconocen los lípidos y glucolípidos presentados por la molécula del CPH <<no clásica>> similar a la de la clase I denominada CD1. Hay varias proteínas CD1 que se expresan en seres humanos gamma en ratones. Aunque sus vías de tráfico intracelular difieren de formas sutiles, todas las moléculas CD1 se unen a los lípidos y los presentan de una forma exclusiva. Las moléculas CD1 recién sintetizadas se unen a los lípidos celulares y los transportan hasta la superficie celular. Desde aquí, los complejos CD1lípido son endocitados hacia los endosomas o los lisosomas, donde los lípidos que se han ingerido desde el entorno externo son captados y los nuevos complejos CD1-lípido vuelven a la superficie celular.
Así, las moléculas CD1 han adquirido los antígenos lipídicos durante el reciclado y presentan estos antígenos sin un procesado aparente. Los linfocitos T NK que reconocen los antígenos lipídicos pueden participar en la defensa contra los microbios, especialmente las micobacterias (que son ricas en componentes lipídicos).
33 ...

Tags:
Comprar Previsualizar