Capítulo 25: Desarrollo de la respuesta del sistema inmunitario

Una vez conocidos los componentes celulares y moleculares del sistema inmunitario, se analizará cómo los mismos son capaces de actuar a través de una serie de mecanismos que se denominan respuesta inmunitaria y que nos permiten defendernos de todo tipo de agentes extraños que nos invaden o de las células que se nos transforman en cancerosas. Para eliminar a los patógenos no es necesario utilizar todo el potencial inmunitario en cada momento. La mayoría de los agentes infecciosos no logran atravesar las barreras físicas y químicas de la piel o las mucosas, las cuales representan la primera defensa para impedir la infección. Otras veces, la inmunidad innata resuelve la situación, y rara vez es necesaria una respuesta adquirida específica para concluir la eliminación de lo extraño y garantizar una protección duradera mediante lo que se denomina memoria inmunológica, y que es la característica que se explota en la vacunación.

Los microorganismos con los que se encuentra el ser humano continuamente, si consiguen atravesar las barreras físicas, químicas y biológicas que separan el exterior del medio interno, son detectados y destruidos en poco tiempo por mecanismos de defensa que no requieren periodos largos de inducción al no depender de la expansión clonal de linfocitos antígeno-específicos, son los mecanismos de la inmunidad innata. En esta respuesta, que es inmediata por durar de segundos a pocas horas, hay un reconocimiento y eliminación de lo extraño por sistemas efectores (células y moléculas) preformados y no específicos que llevan a la desaparición del agente infeccioso. Estos mecanismos de respuesta innata inmediata son seguidos por respuestas innatas tempranas inducidas (de 4 a 96 h) en las que hay un reclutamiento de células efectoras y un reconocimiento y activación de las mismas, después de lo cual se lleva a cabo la eliminación del agente infeccioso, pero no proporcionan inmunidad de protección duradera. Si el organismo infeccioso consigue romper estas líneas tempranas de defensa, se desencadena una respuesta inmunitaria adquirida específica, también llamada adaptativa, que es tardía porque aparece después de 96 h de iniciarse la infección. En ésta se transporta el antígeno a los órganos linfoides, hay un reconocimiento del mismo por los linfocitos, dándose expansión clonal mediante proliferación (la mayor parte de los linfocitos T y B, presentes en el organismo en un momento concreto, se encuentran funcionalmente en reposo, es decir, están en la fase G₀ del ciclo celular; la exposición a un antígeno hace que determinados clonos se activen y avancen por el ciclo celular). También tiene lugar un proceso de diferenciación a células efectoras antígeno-específicas de los agentes patógenos que permiten la eliminación de los mismos (lo cual se conoce como respuesta primaria), así como generación de células memoria, preparadas para enfrentarse a sucesivas infecciones de ese mismo microorganismo (respuesta secundaria). Las estrategias celulares seguidas en ese proceso por los linfocitos T (que median lo que se denomina respuesta inmunitaria celular) y los linfocitos B (que realizan la respuesta inmunitaria denominada humoral, en la que también se requiere la participación de factores producidos por los linfocitos T) tienen aspectos comunes y diferentes (cuadro 25-1).

Los dos grandes tipos de inmunidad, la innata y la adquirida, no operan independientemente, están interrelacionadas entre sí mediante múltiples conexiones, llegando a constituir un todo integrado para luchar frente a los agentes extraños. Así, la inmunidad innata estimula a la adquirida y ésta utiliza los mecanismos efectores de la primera para eliminar a los microorganismos. De hecho la función biológica de los linfocitos es hacer de “adaptadores”, de aquí la palabra “adaptativa” que se utiliza para designar la respuesta inmunitaria que llevan a cabo, pues ponen en contacto a los patógenos con diversos y universales mecanismos de destrucción, los cuales también funcionan en ausencia de esas células. Ambas respuestas pueden dividirse en tres fases: 1) el reconocimiento de lo extraño; 2) la activación (y regulación de dicha activación), y 3) la fase efectora para la eliminación de lo extraño, del antígeno.

El primer elemento de defensa frente a los posibles patógenos lo constituyen las barreras de las superficies epiteliales externas e internas: la piel y las mucosas (fundamentalmente las del tracto respiratorio y digestivo), las cuales constituyen una “barrera física” que impide la entrada de los microorganismos. Además, se posee una “barrera química” constituida por una serie de productos de tales epitelios (una serie de péptidos dotados de función antibiótica natural como las criptocidinas del intestino, así como diversas citoquinas, como la IL-1, entre otras). Todos estos compuestos, junto con otros agentes químicos como diversas enzimas (entre ellas la ptialina o la lisozima de la saliva), los componentes de las lágrimas y de las secreciones nasales (que tienen capacidad para romper uniones de moléculas de las paredes bacterianas, lo que puede inducir su lisis), suponen una primera e importante barrera defensiva actuando a nivel mecánico y químico. También se puede hablar de la “barrera biológica o microbiológica” que representa la flora normal de las localizaciones mencionadas, la cual puede competir con los microorganismos potencialmente patógenos por los nutrientes y por la unión al epitelio, así como produciendo sustancias antimicrobianas.

Cuando un patógeno supera las “barreras defensivas exteriores” tiene que enfrentarse con la inmunidad innata, la cual representa el primer sistema defensivo del organismo y tiene una especial relevancia al momento de proteger al mismo contra infecciones y cáncer. Gracias a esa inmunidad a pesar de estar expuestos continuamente a los agentes infecciosos las enfermedades que éstos causan son escasas.

La respuesta innata cumple tres importantes misiones: 1) es la respuesta inicial a los microorganismos que impide la infección del huésped y, en muchos casos, es capaz de eliminarlos, utilizando para ello una gran variedad de mecanismos efectores. 2) Tales mecanismos efectores se utilizan a menudo para eliminar agentes patógenos incluso en las respuestas de la inmunidad específica. Así, en la inmunidad celular, los linfocitos T específicos del antígeno producen citoquinas que activan a los fagocitos y en la inmunidad humoral, los linfocitos B producen anticuerpos que, utilizando a los fagocitos y al sistema del complemento, destruyen los microorganismos. 3) La inmunidad innata estimula a la adquirida, influyendo en la misma para determinar el tipo de respuesta (p. ej., celular frente a humoral) y optimizarla. De este modo, la inmunidad innata elimina la infección o bien, si fracasa, la contiene hasta que los agentes patógenos puedan ser reconocidos por el sistema inmunitario específico (figura 25-1).

En esta inmunidad innata, aunque se denomina también inespecífica, hay una especificidad singular por los productos de los microorganismos, distinta de la que presenta la inmunidad adquirida. Así, los componentes de la inmunidad innata reconocen, mediante receptores, patrones moleculares altamente conservados, característicos de los patógenos microbianos, y que son estructuras compartidas por distintos tipos de microorganismos que no se encuentran en las células eucariotas (son los PMAP: patrones moleculares asociados al patógeno; es el caso, entre otros, de los lipopolisacáridos [LPS] bacterianos). Esto les permite diferenciar lo propio de lo extraño. Por otra parte, los receptores del sistema inmunitario innato están codificados en la línea germinal, mientras que los linfocitos utilizan recombinaciones génicas somáticas para generar sus receptores. Por ello, el repertorio de especificidades en la inmunidad innata es más limitado, pero no es clonal, lo que permite tener un mayor número de células capaces de reconocer cualquier agente extraño.

Los agentes patógenos que consiguen penetrar en los tejidos activan una serie de proteínas séricas que constituyen los componentes humorales de la respuesta innata, así como diversos tipos de células, los componentes celulares de esta respuesta.

Como componentes humorales de la respuesta innata están las proteínas que conforman los sistemas del complemento y de las cininas, así como una amplia variedad de citoquinas producidas por fagocitos (fundamentalmente por los macrófagos) y por las células citolíticas naturales (NK, natural killer).

El complemento, a través de la vía alternativa y de las lectinas, puede activarse directamente sobre la superficie de las bacterias, dando lugar a la lisis de las mismas por la formación de poros en su membrana. Además, en la vía de activación del complemento se generan una serie de moléculas intermediarias (C3b, C4b, C3a, C4a y C5a) que activan a los componentes celulares de la inmunidad innata y provocan una respuesta inflamatoria. La vía clásica del complemento también puede actuar si existen anticuerpos específicos frente a estructuras de los microorganismos como el LPS.

En el sistema de las cininas, el factor Hageman se activa al entrar en contacto con superficies o estructuras cargadas de manera negativa como endotoxinas, LPS y, en general, con estructuras bacterianas. Esta activación inicia la cascada de las cininas, que genera bradicinina (la cual aumenta la permeabilidad vascular, la vasodilatación y la inflamación) y calicreína (capaz de producir C5a).

Una serie de citoquinas producidas por las células de la inmunidad innata y por otras células del organismo como las endoteliales, participan activando la respuesta inmunitaria y evitando la expansión de los agentes infecciosos. Son citoquinas proinflamatorias y quimioquinas que se comentan más tarde. En los componentes celulares de la respuesta innata hay que destacar a los fagocitos (los PMN neutrófilos y los fagocitos mononucleares como los monocitos, y fundamentalmente los macrófagos). Los fagocitos se activan de forma inmediata siempre que cualquier sustancia extraña entra en el organismo, como sucede en el caso de una herida, y desarrollan su capacidad fagocítica. Además, las células con actividad NK y los eosinófilos constituyen herramientas útiles para la destrucción, en este caso por un mecanismo extracelular de los agentes infecciosos. Se puede completar el grupo de células de la inmunidad innata con los basófilos y los mastocitos.

La fagocitosis en la destrucción de microorganismos

Cuando los microorganismos empiezan a replicarse en los tejidos del huésped, los fagocitos actúan iniciando una serie de etapas que constituye lo que se denomina el “proceso fagocítico”. Los fagocitos se adhieren a las superficies tisulares mediante moléculas de adhesión (cuadro 25-2). Se mueven y son atraídos al foco infeccioso por toda una serie de mediadores químicos que se producen o están en el mismo (p. ej., péptidos formilados de las membranas bacterianas, componentes del sistema del complemento), por lo que esa movilidad, que sigue un gradiente químico, se denomina quimiotaxis. Una vez en el foco infeccioso, los fagocitos reconocen los agentes patógenos mediante toda una serie de receptores de superficie. Existen dos tipos fundamentales de estos receptores, los “endocíticos”, que median la fagocitosis, y los de “señalización”, que participan en la inducción de la respuesta inmunitaria e inflamatoria frente al patógeno. Entre los receptores endocíticos, de los que se han descrito más de 40 tipos diferentes, se pueden citar los receptores de manosa (las manosas forman parte de residuos terminales de numerosas glucoproteínas y glucolípidos microbianos) y los receptores carroñeros o scavenger (que unen lipoproteínas de baja densidad, oxidadas o acetiladas, y polianiones como los LPS bacterianos). Todos estos receptores reconocen patrones antigénicos muy conservados en numerosos microorganismos, lo que les permite unirse directamente a estructuras presentes en los mismos. Estos receptores no son útiles contra muchos patógenos bacterianos con cápsulas de polisacáridos que les permiten resistir la endocitosis directa por los fagocitos. En estos casos se requiere la opsonización, esto es, el recubrimiento con anticuerpos (IgG) y/o complemento. Los fagocitos reconocen a los microorganismos opsonizados mediante los receptores para la porción Fc de los anticuerpos (FcγRI, RII y RIII) y los receptores del complemento (CR1, CR3 y CR4, y el receptor de C1q) que poseen en su superficie. Como receptores de señalización, esenciales en el desarrollo de la respuesta inflamatoria y en la activación de los linfocitos T, se pueden citar los receptores tipo Toll o TLR, como el TLR4 (reconoce el LPS de bacterias gramnegativas), o el TLR2 (reconoce peptidoglucano y lipoproteínas de levaduras y bacterias grampositivas), y el TLR9 (induce fagocitosis además de inflamación).

Después de la unión de los fagocitos a los agentes extraños, los internalizan fagocitándolos e incluyéndolos en un fagosoma que se une posteriormente a gránulos y lisosomas de los fagocitos, los cuales vierten su contenido de enzimas y péptidos que permiten destruir el patógeno. En este proceso de digestión de los microorganismos intervienen una serie de mecanismos: a) la acidificación del medio; b) enzimas que destruyen la pared microbiana; c) competidores como la lactoferrina que une el hierro que requieren las bacterias; d) péptidos antimicrobianos; e) especies reactivas de nitrógeno, como el óxido nítrico (NO), y f) especies reactivas de oxígeno (ROS, reactive oxygen species), tal vez el mecanismo más eficaz. Esta generación de ROS se realiza en lo que se denomina “estallido respiratorio”, proceso en el que los fagocitos activan una enzima de membrana denominada NADPH oxidasa que cataliza la transformación del oxígeno en el primer radical libre que se produce en este proceso, el anión superóxido ($O2.−$). Este anión se puede transformar en peróxido de hidrógeno (H₂O₂) por acción de la enzima superóxido dismutasa (SOD), y posteriormente el H₂O₂ puede seguir dos vías: genera radical hidroxilo (OH^.), un radical libre muy reactivo, o forma con haluros, como el cloro, y por acción de la mieloperoxidasa de los gránulos de los fagocitos, derivados halúricos muy oxidantes. La producción de esos radicales libres (moléculas o átomos con electrones desapareados en su orbital más externo que los hacen ser muy reactivos, pues para poderse aparear quitan electrones a las moléculas con las que contactan, lo que hace que éstas se oxiden y dañen) asegura que los microorganismos fagocitados serán destruidos.

Los fagocitos, sobre todo los macrófagos, en su papel como primera línea de defensa, aunque no consigan acabar con el patógeno, generan dos tipos de respuesta que contribuyen a la erradicación de la infección. La primera es la producción de citoquinas y otros mediadores que provocan la inflamación local y otras respuestas innatas inducidas tempranas (aparecen a las pocas horas de comenzar la infección) y sistémicas como la respuesta de fase aguda. La segunda es el procesamiento y presentación del antígeno y la inducción de coestimulación para poder activar a los linfocitos T CD4, esto es, participan en la generación de la respuesta adquirida.

La respuesta inflamatoria

La reacción local inicial de la inmunidad innata es la respuesta inflamatoria. Ésta se ejerce ante una invasión por agentes infecciosos, agentes químicos nocivos o lesiones físicas. Las respuestas inflamatorias se caracterizan por enrojecimiento, calor, hinchazón y dolor en el sitio de la infección, lo que refleja los tres tipos de cambios que se están produciendo, de forma coordinada, en los vasos sanguíneos locales. El primero es el aumento del diámetro vascular (lo que permite el aumento del flujo local y el consecuente enrojecimiento y calor). El segundo es la activación de las células endoteliales con la consecuente producción de citoquinas y la mayor expresión en dichas células de moléculas de adhesión, lo que facilita la unión de los leucocitos circulantes, el reclutamiento de los mismos y su activación (esto favorece la salida de los neutrófilos al foco infeccioso, ayudando a los macrófagos locales en su función). También tiene lugar la activación de las moléculas que provocan la coagulación local de la sangre para impedir que la infección entre en la corriente sanguínea y se disemine, favoreciendo que el patógeno se dirija por la linfa hacia los ganglios linfáticos en los que tendrá lugar la respuesta inmunitaria adquirida. Si una infección alcanza la corriente sanguínea y se disemina se puede provocar el denominado choque séptico, con una elevada tasa de mortalidad. El tercer cambio es el aumento de la permeabilidad vascular (lo que favorece la salida a los tejidos de células y proteínas que llegan al foco infeccioso y se acumulan, permitiendo la erradicación de la infección). Con estos procesos se genera la hinchazón y el dolor, la localización de la infección, la fagocitosis y la inducción de la respuesta adaptativa.

Por su parte, la unión de los fagocitos a los microorganismos produce la liberación de citoquinas (como el TNFα, la IL-1, la IL-6, la IL-12, etc.), quimioquinas (citoquinas quimioatrayentes como la IL-8, MCP-1, MIP-1β, etc.) y otros mediadores de la inflamación como lípidos del tipo de las prostaglandinas, leucotrienos y el factor activador de plaquetas (PAF, platelet activation factor), especies reactivas de oxígeno y de nitrógeno, proteasas, etc. Todos esos factores, junto con la activación del sistema del complemento, el de las cinasas, de los basófilos (granulocitos considerados inflamocitos profesionales), y la desgranulación de los mastocitos tisulares (que generan histamina y otros mediadores de la inflamación), activan a las células inmunitarias y a otras como las endoteliales, que expresan en su superficie moléculas de adhesión, atraen a más leucocitos al foco de infección y permiten las condiciones que se requieren para erradicar a los agentes patógenos. En ese proceso también participan los receptores de los fagocitos ya comentados que reconocen agentes infecciosos y que tienen una función importante en la señalización de las respuestas inducidas responsables de la inflamación local, del reclutamiento de nuevas células efectoras, de la contención de la infección local y del inicio de la respuesta inmunitaria adquirida. En este sentido, los receptores tipo Toll tienen un papel relevante en dicha señalización que activa las respuestas de la inmunidad innata e inicia la adquirida (capítulo 24). También el complemento, como ya se ha comentado en el capítulo anterior, se activa para destruir los microorganismos o para favorecer la fagocitosis de los mismos por las células fagocíticas.

Etapas del proceso inflamatorio

Este proceso puede ser dividido en una serie de etapas delimitadas y definidas por las moléculas de adhesión, así como por las citoquinas y quimioquinas que se expresan y actúan en cada momento. a) En la interacción inicial, los leucocitos se aproximan y establecen las primeras uniones con el endotelio, en una etapa mediada por las selectinas y sus ligandos glucoproteínicos. b) Tras ese primer contacto, los leucocitos se irán desplazando sobre el endotelio en un fenómeno que se denomina rodamiento, y que se encuentra también mediado por selectinas (selectina L, en los leucocitos, y P y E en las células endoteliales) y sus receptores ampliamente glucosilados (PSGL-1 y ESL-1 en leucocitos y s-Le^x en endotelio). También se ha descrito que la integrina VLA-4 puede mediar el rodamiento de células inmunitarias como los neutrófilos. Tanto en la interacción inicial como en el rodamiento, los leucocitos pueden regresar al torrente sanguíneo, ya que las interacciones son débiles y, por tanto, reversibles. c) En la etapa de adhesión, las interacciones son más fuertes debido a que en el medio se encuentran ya mediadores de la inflamación como el PAF y quimioquinas, entre otros. Para ello, el endotelio, al estar activado, expresa otro tipo de moléculas de adhesión en su superficie, las cuales pertenecen a la familia de las inmunoglobulinas (ICAM-1 y VCAM-1). En este punto, los leucocitos interactúan con sus receptores correspondientes, integrinas, LFA-1, Mac-1 y VLA-4, quedando casi adheridos al endotelio, y se preparan para afrontar la siguiente etapa. d) La diapédesis supone la migración de los leucocitos a través de la monocapa de células endoteliales. Para ello, las uniones adherentes interendoteliales se desorganizan, desaparecen y se reorganizan espacialmente moléculas asociadas a esas uniones (PECAM-1, CD99, VE-caderina, b-catenina). En unos segundos, los leucocitos cambian su morfología, se reestructura el citoesqueleto y se forman pseudópodos que se internan en los bordes del endotelio. También a nivel funcional se dan cambios. Así, los neutrófilos reciben estímulos antiapoptóticos por parte de las células endoteliales para que permanezcan en el sitio de inflamación en lugar de ser eliminados en pocas horas. Los monocitos se diferencian de los macrófagos, preparándose para su nueva función como células efectoras. e) Después se lleva a cabo la quimiotaxis a través de la matriz extracelular, alcanzando las células el foco infeccioso. Como mediadores quimiotácticos tenemos los endógenos (C5a, leucotrieno B, IL-8,) y los exógenos (productos microbianos como los péptidos formilados de sus membranas). A partir de estos hechos se desencadenan los procesos celulares y humorales de la inmunidad innata ya comentados que suponen la eliminación del agente infeccioso.

La respuesta de fase aguda

Esta respuesta sistémica es provocada por la acción de las citoquinas proinflamatorias como la IL-1, la IL-6 y el TNF-α (liberadas por los fagocitos, en especial los macrófagos, en respuesta a los patógenos) sobre distintas células, tejidos y órganos para coordinar una reacción global de todo el cuerpo frente a la infección. Entre estas acciones se puede citar el aumento de catabolismo de grasas y proteínas en el tejido adiposo, hepático y muscular para incrementar la temperatura corporal (fiebre) que favorece la respuesta inmunitaria y dificulta el crecimiento de los patógenos. Esas citoquinas participan también aumentando la síntesis y secreción de proteínas de fase aguda por los hepatocitos, como es la proteína C reactiva y la lectina fijadora de manosa, las cuales se adhieren a estructuras de la pared de los microorganismos y activan el complemento. Otra proteína de fase aguda es la transferrina, la cual al disminuir el hierro libre circulante impide el crecimiento de muchos microorganismos que lo necesitan. Otro de los fenómenos sistémicos característicos de la inflamación es el aumento de los leucocitos circulantes. Esta leucocitosis aparece como consecuencia de la liberación de una serie de citoquinas por parte de los macrófagos, como el GM-CSF (granulocyte-macrophage-colony stimulation factor), que causa la producción masiva de fagocitos que reponen los que mueren en la zona de inflamación.

Mecanismos de la respuesta inflamatoria: el NFκB en la inflamación

Un factor intracelular clave en la respuesta inflamatoria es el factor nuclear κB (NFκB). Este factor de transcripción se libera de su inhibidor (IκB) y se transloca al núcleo cuando la célula fagocítica se activa al contactar con los agentes infecciosos. En el núcleo estimula la expresión de todos los productos génicos relacionados con la respuesta inflamatoria, como las citoquinas proinflamatorias (TNF, IL-6, IL-8,…), la NADPHoxidasa, etc. La activación de este factor de transcripción debe ser muy cuidadosa, pues si no alcanza unos determinados niveles, la respuesta inflamatoria no puede ser efectiva, pero sí es muy elevada y sostenida, puede establecer patologías inflamatorias y está en la base del envejecimiento, como se comentará más tarde.

En términos generales, los procesos inflamatorios presentan un equilibrio entre efectos positivos (la focalización de las defensas en un tejido donde han aparecido agentes extraños que hay que eliminar) y negativos (el daño tisular que inevitablemente acompaña a esa concentración de células agresivas y agentes tóxicos que se producen). Según los casos, el balance se inclinará a uno u otro lado, y la respuesta inflamatoria resultará predominantemente útil o perjudicial para el organismo.

Leucocitos con capacidad de destrucción extracelular de patógenos

Las células con actividad NK, fundamentalmente linfocitos NK, que pueden actuar como defensa temprana contra ciertas infecciones intracelulares, tienen la propiedad de destruir un amplio espectro de células extrañas, tanto patológicas (infectadas por virus o tumorales) como normales (alogénicas). A diferencia de los linfocitos T citotóxicos, las células NK median su actividad de manera espontánea, sin necesidad de activación previa, aunque determinadas citoquinas (como la IL-2, IL-12 o los IFN-α y β y el TNF-α) amplifican sus mecanismos efectores. Muchas de esas citoquinas estimulan la producción por las NK de otras como el IFN-γ, el cual activa los macrófagos y es crucial para el control de algunas infecciones antes de la activación de los linfocitos T. Cuando se activan los linfocitos NK son capaces de producir una variedad de citoquinas que ejercen funciones de activación de otros linajes celulares importantes para erradicar tumores y agentes infecciosos. Las principales citoquinas que producen, además del ya citado IFN-γ, son el TNF-α, el GM-CSF y la IL-3. Estas células NK tienen, por tanto, no sólo una función citotóxica, sino también reguladora. Así, las células NK activadas pueden contener la infección, mientras que la respuesta inmunitaria adquirida genera células T citotóxicas antígeno-específicas capaces de eliminarla. El mecanismo que utilizan estas células NK para destruir a las células infectadas es el mismo que emplean los linfocitos T citotóxicos que se generan en la respuesta inmunitaria adquirida, la liberación de las proteínas de sus gránulos que, en el caso de las perforinas, al polimerizar en la membrana de las células diana, forman poros semejantes a los del sistema del complemento. Además, las granzimas, las cuales actúan junto con las perforinas, inducen la apoptosis en la célula diana.

La citotoxicidad de las células NK puede producirse por mecanismos dependientes de anticuerpos o independientes de anticuerpos. La citotoxicidad dependiente de anticuerpo (ADCC, antibody dependent cellular citotoxicity) la realizan en células diana que tienen anticuerpos (isotipo IgG) unidos a algún componente de su superficie, y utiliza para ello las moléculas CD16 o FcγRIII que expresan en su membrana. La unión mediante estos receptores activa a las células con actividad NK, las cuales desarrollan su actividad citotóxica y de secreción de citoquinas. La citotoxicidad independiente de anticuerpos la llevan a cabo las células NK cuando las dianas no están recubiertas de anticuerpos. En este caso, para distinguir las células infectadas o tumorales de las normales y para tomar la decisión de matar a las primeras, las células NK utilizan un complejo sistema de receptores que controlan su actividad citotóxica y que son de dos tipos: los “receptores activadores” y los “receptores inhibidores”, los cuales tienen como ligandos a diferentes moléculas de la familia del complejo principal de histocompatibilidad (CPH) de clase I. Las células NK funcionan combinando señales mediadas por estos receptores activadores e inhibidores (es el modelo del doble receptor), de modo que la señal inhibidora es la dominante, por lo que sólo si recibe una señal activadora en ausencia de una inhibidora matará a la células diana. Cada célula NK madura tiene que expresar al menos un “receptor inhibidor” que lo es para la molécula propia del CPH clase I, previniendo así la autorreactividad frente a células normales. A diferencia de lo que ocurre con los linfocitos T citotóxicos, el reconocimiento específico que hacen las células NK se traduce en una inhibición de la citotoxicidad. Atendiendo a su estructura, estos receptores (tanto activadores como inhibidores) pueden dividirse en dos grupos: los formados por proteínas que pertenecen a la superfamilia de las inmunoglobulinas (los más conocidos son los KIR, killer immunoglobulin-like receptors), y los formados por proteínas de la superfamilia de las lectinas (los CD94 y los NKG2). Así, las células infectadas por virus y las tumorales pueden ser susceptibles a la lisis por NK a través de diversos mecanismos: a) el bloqueo de la síntesis de las moléculas del CPH de clase I que hacen algunos virus en las células que infectan o la pérdida de esa expresión en las tumorales por las mutaciones que acumulan; b) la presencia de péptidos sintetizados por la infección que se asocian a esas moléculas del CPH modificándolas, y c) la alteración que los virus pueden ejercer en la glucosilación de esas proteínas celulares.

También otras células, como los macrófagos, pueden ejercer la actividad NK comentada, en especial frente a las células tumorales que por su tamaño no pueden ser fagocitadas.

Los eosinófilos son leucocitos que participan en la respuesta innata frente a parásitos de gran tamaño (p. ej., los helmintos) que no pueden ser fagocitados. La destrucción extracelular de tales parásitos a los que se unen los eosinófilos (mediante receptores del complemento, como el C3b), activándose, la realizan gracias a las proteínas de sus gránulos (proteínas básicas, proteína catiónica eosinófila, peroxidasas y otras enzimas) y a la generación simultánea de ROS.

Estas respuestas se inician por la interacción de antígenos extraños con linfocitos T y B maduros que expresan los diversos receptores para los antígenos (el complejo TCR, T-cell receptor y el BCR, B-cell receptor, respectivamente) en una distribución clonal. Dicha interacción comienza en los tejidos linfoides periféricos o secundarios a los que llegan los linfocitos T y B no estimulados (vírgenes) maduros que han salido de los órganos linfoides generadores, centrales o primarios (timo y médula ósea). A esos mismos tejidos linfoides periféricos llegan y se concentran los antígenos extraños. Aunque la respuesta inmunitaria es un todo continuo, tanto en la de linfocitos T (celular) como en la de los B (humoral) se pueden distinguir las etapas de reconocimiento, de activación y de acción efectora (figura 25-2).

Las células T mayoritarias, las Tαβ, sólo reconocen antígenos en forma de péptidos que se encuentran unidos a las moléculas del CPH propio que se expresan sobre la superficie de las células presentadoras del antígeno (CPA) o de las células diana. Los linfocitos T cooperadores CD4+ reconocen antígenos peptídicos asociados a las del CPH de clase II (reconocimiento restringido por el CPH clase II), y los linfocitos T citotóxicos CD8+ reconocen los antígenos asociados a los del CPH clase I (reconocimiento restringido por el CPH clase I).

Existe otra familia de moléculas presentadoras del antígeno, la denominada CD1, cuyos miembros se codifican fuera del complejo CPH. La principal diferencia entre las moléculas CD1 y las de histocompatibilidad es que las primeras tienen unas hendiduras en las que se colocan lípidos en lugar de péptidos. Así, la función fundamental de estas moléculas es la presentación de lípidos o glucolípidos, sobre todo los provenientes de la pared de determinadas bacterias intracelulares, a los linfocitos T. Aunque estructuralmente son más parecidas a las moléculas de clase I, funcionalmente lo son a las de clase II, pues presentan antígenos exógenos y se expresan en las CPA profesionales.

Procesamiento antigénico

El procesamiento del antígeno consiste en convertir proteínas nativas en péptidos asociados a las moléculas del CPH. Las CPA especializadas, también llamadas profesionales, como son las células dendríticas, los macrófagos y los linfocitos B, captan los antígenos proteínicos extracelulares, los internalizan y procesan y presentan los péptidos, obtenidos después del procesamiento, asociados a moléculas de clase II del CPH, a los linfocitos T CD4+. Por su parte, todas las células nucleadas pueden presentar péptidos derivados de proteínas citosólicas como antígenos virales y tumorales, a linfocitos T CD8+, estando en este caso dichos péptidos asociados a moléculas clase I.

Procesamiento antigénico en las CPA

En las CPA, las proteínas extracelulares son internalizadas por fagocitosis o endocitosis en compartimientos vesiculares de estas células. En estos endosomas/lisosomas una serie de enzimas que actúan a pH ácido las escinden por proteólisis, generando péptidos. Por su parte, las dos cadenas α y β de las moléculas clase II del CPH se sintetizan en el retículo endoplásmico (RE) de manera coordinada y se asocian entre sí. Aunque algunos de los heterodímeros αβ son capaces de unirse a los péptidos presentes en el RE y salir hacia el exterior por vía exocítica, como se verá más adelante, hacen las moléculas de clase I, la gran mayoría de esos heterodímeros αβ se asocian a una proteína conocida como cadena invariante (Ii), que recibe ese nombre por no presentar polimorfismo. La cadena invariante se une en la hendidura de la molécula de clase II en la que se colocará después el péptido antigénico, y lo hace antes de que las moléculas de clase II tengan tiempo de unir los péptidos presentes en el RE. La Ii acompaña a las moléculas clase II en su viaje intracelular con la misión de bloquear el sitio de unión del péptido, permitir el transporte al aparato de Golgi y retener a los heterodímeros αβ en la célula, desviándolos a la vía endocítica. De este modo, las moléculas clase II no pueden unirse a los péptidos que se encuentran en el RE y así presentarlos a los linfocitos, lo que permite que sean las moléculas clase I las que puedan unirse a los mismos. Las vesículas que contienen las moléculas clase II, fusionadas con los endosomas que contienen los péptidos extracelulares, constituyen unos compartimientos celulares especiales denominados CPL (compartment peptide loading). Las enzimas proteolíticas de dichos compartimientos vesiculares degradan la cadena Ii, dejando sólo un pequeño fragmento denominado CLIP (class II associated invariant chain peptide) que ocupa precisamente la hendidura de unión al péptido antigénico. Para poder reemplazar ese fragmento CLIP por dicho péptido se necesita la actuación de otra molécula denominada HLA-DM, que se codifica por genes del CPH. La unión del péptido estabiliza las moléculas clase II, asegurándose que sólo los complejos péptido-molécula clase II estables, debidamente cargados, sobrevivan suficiente tiempo para ser transportados y expuestos en la superficie de la APC, donde son presentados para su reconocimiento por los linfocitos T cooperadores (CD4+) (figura 25-3).

Procesamiento antigénico en las células nucleadas

Los péptidos asociados al CPH clase I son producidos por degradación proteolítica de proteínas citosólicas, la mayoría de las cuales se sintetizan de manera endógena en las células nucleadas. Los antígenos extraños presentes en el citosol pueden ser productos de virus u otros microorganismos intracelulares que infectan esas células o bien procedentes de genes mutados u oncogenes en células tumorales. El mecanismo proteolítico para la formación de péptidos a partir de los antígenos proteínicos citosólicos es diferente del descrito para la asociación péptido-molécula clase II del CPH comentado en el apartado anterior. El principal mecanismo de proteólisis en este caso es realizado por el proteosoma, un extenso complejo enzimático multiproteínico con amplia variedad de actividad proteolítica y que está presente en el citoplasma de la mayoría de las células. Para que las proteínas puedan ser degradadas en el proteosoma deben unirse de forma covalente a varias copias de un péptido pequeño denominado ubicuitina. Esta “ubicuitinación” permite que las proteínas se desplieguen y, una vez eliminada la ubicuitina, el proteosoma actúa generando los péptidos. No obstante, hay otros mecanismos, todavía no bien definidos, que permiten que algunos antígenos proteínicos citosólicos no requieran ubicuitinación ni proteosomas para poder ser presentados vía CPH clase I.

Los péptidos generados en el citosol tienen que ser transportados al RE donde se encuentran las moléculas de clase I del CPH recién sintetizadas a las que tienen que unirse. Estas moléculas de clase I son retenidas en el RE por chaperonas como la calnexina, la cual cumple una función de vigilancia para que sólo las moléculas de clase I correctamente producidas puedan abandonar el RE. El paso de los péptidos citosólicos al RE se realiza gracias a un transportador especializado, una proteína heterodimérica de bajo peso molecular llamada transportador asociado al procesamiento del antígeno (TAP), que se codifica por genes del CPH, y se encuentra ubicada en el RE. La tapasina es una tercera molécula que actúa de “puente” uniendo el heterodímero TAP a la molécula de clase I, y favoreciendo así la unión de los péptidos que van entrando al RE, a través de TAP, en las hendiduras de las moléculas de clase I. Esta unión del péptido a los dímeros α-β₂-microglobulina que constituyen las moléculas de la clase I, es esencial para la supervivencia de los mismos, ya que en ausencia de esa unión muchos de los dímeros recién formados son inestables, no pueden salir fuera del RE de manera eficaz y tal vez son degradados. El complejo estable péptido-molécula de clase I se libera de la tapasina y puede salir del RE y desplazándose por el aparato de Golgi, transportarse a la superficie celular por vesículas exocíticas (figura 25-3).

Ausencia de procesamiento para algunos antígenos

Hay antígenos que no requieren el procesamiento comentado para ser reconocidos por los linfocitos Tαβ y poder estimularlos. Esto sucede con algunas glucoproteínas especiales que reciben el nombre de superantígenos, y que son producidos por determinados virus y bacterias. A diferencia de una proteína normal, los superantígenos se unen a zonas laterales de las cadenas del TCR, especialmente a la β, así como a las moléculas de clase II, pero no ocupan la cavidad de unión al péptido, sino la parte externa o lateral de esas moléculas de clase II. Esta unión peculiar a ambos, al TCR y a las moléculas de clase II, es muy eficaz para activar a los linfocitos T.

Por su parte, los linfocitos T γδ son capaces de reconocer antígenos nativos directamente, sin que hayan sido procesados. Así, el TCR de estos linfocitos se asemeja más al BCR que al TCRαβ. Son estimuladores potentes de estos linfocitos los antígenos no proteínicos que contienen fosfato y aparecen en varios microorganismos.

Reconocimiento antigénico. Sinapsis inmunológica

Los linfocitos T que recirculan por la sangre y los órganos linfoides, tanto los vírgenes (CD45RA+) como los memoria (CD45RO+), establecen contacto con las células de esos tejidos que puedan exponer antígenos procesados, esto es, las nucleadas que lo hayan hecho y las CPA. Esos contactos son muy necesarios para que los linfocitos Tαβ vírgenes aprendan a interactuar con las moléculas del CPH clase I y clase II de cada individuo en particular, porque es en ellas donde tendrán que reconocer los antígenos exógenos. Esto refuerza la selección positiva que se produjo en el desarrollo de la célula T y su supervivencia. La aproximación de los linfocitos T a las células se hace en dos fases. En la inicial, se establecen adhesiones transitorias no específicas entre las células, en las que participan una serie de moléculas invariables denominadas moléculas accesorias, las cuales tienen un papel biológico muy relevante. Estas moléculas accesorias, que antes se encontraban libres en la membrana del linfocito, aparecen sujetas por sus ligandos en la zona de contacto entre las células, formando la denominada sinapsis inmunológica. Así, en ese reforzamiento del contacto entre el linfocito T y la CPA participan, además de las moléculas ya mencionadas como CD4 o CD8, las denominadas CD2 y CD18 (cuya expresión aumenta en el linfocito T), y las CD5, CD28 y CD43. Al sujetar a los dos tipos celulares, las moléculas accesorias permiten la segunda fase, el reconocimiento específico por el TCR.

La activación de los linfocitos T que lleva a sus funciones efectoras sólo se desencadena cuando los complejos CPH-péptido en la superficie de la célula diana son reconocidos por la parte del complejo TCR variable (el receptor TCR constituido por las cadenas αβ), y esa información pueda ser transmitida al interior de la célula mediante los componentes invariantes del complejo TCR (las cadena CD3 y zeta). Esto provoca una adhesión fuerte a la célula diana y la liberación de las moléculas efectoras sobre ella que desencadenan su activación o muerte. Por tanto, la activación de las células T se hace en el contexto de la sinapsis inmunológica. La presentación de péptidos endosómicos (antígenos extracelulares) y de péptidos citoplásmicos (antígenos endógenos) mediante el CPH clase II o clase I, respectivamente, determina qué subpoblaciones de linfocitos T van a responder a los antígenos presentes en esos dos conjuntos de moléculas.

Activación, expansión y diferenciación de los linfocitos T

Los linfocitos T que recirculan por el organismo se activan después del reconocimiento antigénico, dando lugar, al cabo de varios días, a linfocitos T efectores, caracterizados fenotípicamente por tener determinados marcadores de activación, y funcionalmente por ser los que ponen en marcha la respuesta inmunitaria específica dependiente de estos linfocitos T.

Para que tenga lugar esta activación del linfocito T y, en consecuencia, pueda proliferar y diferenciarse para convertirse en linfocito T efector, se requiere que se den simultáneamente sobre el mismo dos tipos de señales, la primera proviene de la unión del TCR y de uno de los correceptores o moléculas accesorias, el CD4 o el CD8, a los complejos péptido-CPH, y la segunda es una señal coestimuladora proporcionada por la célula a la que se encuentra unido. Si se produce un reconocimiento antigénico por una célula T virgen sin señal coestimuladora (p. ej., si se reconoce una molécula propia), el linfocito no sólo no se activa, sino que puede morir o convertirse en inactivo o anérgico, como se comentará más adelante, y ya no puede responder más a dicho antígeno. Esta necesidad dual de la unión del receptor y la coestimulación, ayuda a asegurar la tolerancia de las células T a antígenos propios, evitando la respuesta inmunitaria frente a los mismos, esto es, la autoinmunidad, ya que las células propias de los tejidos carecen de actividad coestimuladora.

La transducción de señales por el TCR vincula el reconocimiento antigénico con las respuestas funcionales. La respuesta de los linfocitos T a los antígenos consta de una serie de fases bien diferenciadas: a) acontecimientos de membrana, que tienen lugar a los pocos segundos del reconocimiento antigénico; b) vías de transducción de señal citoplásmica, las cuales se activan en minutos, y c) transcripción de nuevos genes, detectable horas después del reconocimiento. La unión del TCR y los correceptores a los complejos péptido-CPH de la CPA genera una señal traducida y amplificada mediante una cascada enzimática de proteínas tirosinacinasas (PTK). Las cinasas generadas por la señalización del TCR activan factores de transcripción específicos [como AP-1, NFκB, NFAT (nuclear factor of activated T cells), entre otros], que se unen a regiones reguladoras de numerosos genes, potenciando de esta forma la actividad de los promotores y la transcripción de esos genes, como el de la IL-2.

En la sinapsis inmunológica, además de las señales de activación en el complejo TCR, hay señales accesorias, distintas de las anteriores, pero no menos importantes, ya que en algunos casos modifican de manera profunda el comportamiento del linfocito T que las recibe. Es posible que el linfocito T las utilice para identificar o seleccionar a su célula interlocutora, mientras inspecciona sus moléculas de histocompatibilidad y decide su respuesta específica. Esta segunda señal coestimuladora debe ser liberada por la célula a la que el linfocito T está unido, y completa el establecimiento de un “diálogo” entre ambas. Así, tras el reconocimiento efectivo del antígeno-CPH por el TCR hay toda una serie de moléculas de membrana que aumentan su expresión o se inducen, las cuales tienen como objetivo el reforzamiento del contacto entre ambas células y la transmisión de las señales de activación intracelulares en el linfocito T. Las moléculas coestimuladoras mejor caracterizadas son las CD80 (también llamadas B7), miembros homodímeros de la superfamilia de las inmunoglobulinas, que se encuentran en la superficie de las células que pueden activar a los linfocitos T y tienen como ligando en los mismos al CD28 (otro miembro de la superfamilia de las inmunoglobulinas). La unión de CD80 a CD28 inicia la sucesión de señales que posibilitan el diálogo antes mencionado. Las moléculas accesorias de la superfamilia de las inmunoglobulinas (CD4, CD8, CD2, CD28) son especialmente “señalizadoras”. Todas se encuentran asociadas, de modo directo o indirecto, con proteína cinasas intracitoplásmicas que pueden fosforilar a otras proteínas celulares modificando sus funciones. Otras moléculas accesorias pueden no ser tan claramente coestimuladoras, pero sí modifican el efecto de varias señales. Las de la superfamilia de las integrinas (CD11 a CD18, CD49aCD29) tienen una función de adhesión de las dos células, pero también activan cinasas citoplasmáticas. Las de la superfamilia de las mucinas son heterogéneas, la CD43 es más de adhesión y la CD45 es más señalizadora (con su acción tirosina-fosfatasa elimina los fosfatos unidos a otras moléculas intracelulares). Las moléculas accesorias de otras familias, como sucede con la CD5, son muy adhesivas, aunque también activan cinasas.

Las células T apropiadamente activadas por la unión con la célula presentadora y la presencia de señales coestimuladoras, entran en la fase G1 del ciclo sintetizándose el factor de crecimiento de esos linfocitos, la IL-2 (citoquina que dirige su proliferación y diferenciación) y la cadena α del receptor de la IL-2 (CD25). Como se ha mencionado, la unión linfocito T y célula presentadora induce la síntesis de varios factores de transcripción como el NFAT, el cual se une a la región promotora del gen de IL-2. Por su parte, el CD28, tras su unión a B7, estabiliza el mRNA de IL-2 y activa factores de transcripción como AP-1 y NFκB que aumenta la producción de esta citoquina. La unión de IL-2 a su receptor lleva a la célula a entrar en ciclo celular, proliferando y expandiéndose (se divide 2 o 3 veces al día durante varios días). Después de 4 a 5 días de crecimiento rápido, cuando hay un número suficiente de linfocitos para eliminar el patógeno se produce, mediante citoquinas diferentes a las implicadas en la proliferación, su diferenciación en células efectoras, capaces de sintetizar todas las moléculas que se requieren para sus funciones especializadas como linfocitos T cooperadores o citotóxicos. Una pequeña parte de los linfocitos proliferantes permanece como células de memoria, las cuales nos protegerán de futuras infecciones por los mismos microorganismos.

Las células T efectoras ya son diferentes de las vírgenes, pues su encuentro posterior con su antígeno específico produce un ataque inmunitario sin necesidad de coestimulación. La importancia de este hecho se ve con claridad en el caso de los linfocitos T citotóxicos (CD8), que pueden actuar sobre cualquier célula infectada por un virus independientemente de que ésta pueda expresar moléculas coestimuladoras. En el caso de los linfocitos CD4, éstos tienen que activar a los linfocitos B y a los macrófagos que han fagocitado al antígeno incluso aunque, como suele ocurrir, estas células tengan poca capacidad coestimuladora para activar el linfocito T virgen. Además, las células T efectoras muestran cambios en la expresión de las moléculas de adhesión. Así, aumenta la expresión de LFA-1 y de VLA-4, lo que les permite unirse a los endotelios en los sitios de inflamación, mientras que pierden la selectina L y, por tanto, dejan de recircular por los ganglios linfáticos.

Funciones efectoras de los linfocitos T

Una vez que un clon expandido de células T adquiere funciones efectoras, su progenie puede actuar sobre cualquier célula diana que lleve el antígeno específico en su superficie, sin afectar a las células del entorno. Las células T efectoras pueden mediar varias funciones. En el caso de las T citotóxicas (por lo general CD8) es la muerte de las células infectadas por virus mediante la liberación de citotoxinas. En el caso de las T cooperadoras (en su mayoría CD4) depende de que después de la activación se diferencien a linfocitos cooperadores (Th, helper) Th1 o Th2, ya que éstos producen diferentes citoquinas y, por tanto, median funciones distintas.

Las interacciones entre los linfocitos T efectores armados y sus células diana son iniciadas por moléculas de adhesión celular, como LFA-1 y CD2, cuya expresión es muy superior a la que tienen los linfocitos vírgenes. Por ello, los linfocitos efectores pueden unirse de manera eficaz a las células diana, aunque éstas tengan una expresión de ICAM y de LFA-3 menor que la de las células presentadoras de antígenos. Aunque esta unión es transitoria y no específica, la célula T se une fuertemente a su diana y permanece unida el tiempo suficiente para liberar las moléculas efectoras. La unión de las CD4, que activan macrófagos, NK o inducen a los linfocitos B a secretar anticuerpos, se realiza por periodos largos. Sin embargo, las CD8 se unen y se disocian de sus dianas sucesivas, mientras van matándolas, de una manera rápida.

La unión del TCR al complejo antígeno/CPH de la célula que lo presenta, no sólo aumenta la intensidad con la que el linfocito T se une a la diana, también se produce una reorientación del citoesqueleto que polariza la célula efectora, concentrando la liberación de sus moléculas efectoras (citoquinas, perforinas) en la zona de la sinapsis inmunológica. Así, aunque las moléculas efectoras no son específicas del antígeno, sí muestran una actividad muy selectiva por las células diana que lo presentan.

Como moléculas efectoras están las citotóxicas, citotoxinas o citolisinas (perforinas, granzimas, etc.) preformadas en los linfocitos, sobre todo en los T CD8, que se concentran en gránulos líticos especializados que se liberan en el sitio de contacto con la célula diana infectada. También están las citoquinas y las proteínas relacionadas a la membrana, las cuales se sintetizan de novo por todas las células T efectoras, y actúan por unión a receptores específicos de las células diana, son los mediadores principales de los linfocitos CD4.

Funciones efectoras de los linfocitos T cooperadores (Th)

Cuando la célula T cooperadora está proliferando, después del reconocimiento antigénico, pasa por un estado intermedio de diferenciación llamado Th0. Estas células Th0 sintetizan citoquinas de ambos tipos de células Th. El paso o no de Th0 a Th1 o a Th2 depende de las señales que reciba el linfocito T en el momento del reconocimiento antigénico. Así, interviene la naturaleza del patógeno (intracelulares, que desencadenan de preferencia respuestas Th1, o extracelulares, que lo hacen prioritariamente de tipo Th2), la cantidad y sitio de contacto del antígeno con la célula T, las citoquinas de la inmunidad innata disponibles (p. ej., el IFN-γ de las NK y la IL-12 de los macrófagos inducen diferenciación a células Th1), así como el tipo de célula presentadora del antígeno (si son macrófagos van a Th1 y si son linfocitos B, a Th2). Esa decisión sobre el destino de las CD4 es importante, ya que puede llevar a una inmunidad más mediada por células (si se va a Th1, cuyas citoquinas activan macrófagos y linfocitos T citotóxicos) o más humoral (si van a Th2 que activan linfocitos B y eosinófilos). Recordemos que tanto los macrófagos como los linfocitos B son dos de los principales tipos celulares que expresan CPH clase II y funcionan como CPA para los T cooperadores CD4, y por lo indicado se deduce que las CPA no sólo presentan antígenos a los linfocitos T, sino que también son el objetivo de las funciones efectoras de estas células.

Los linfocitos B que se han unido específicamente a un antígeno proteínico y que lo han internalizado por endocitosis, presentan los péptidos derivados de tal antígeno a las células T cooperadoras (como se describirá más adelante) que son Th2. Estos Th2 efectores no abandonan los órganos linfoides secundarios (a diferencia de los Th1 y los Tc), y en ellos envían señales por contactos directos (CD40L, ahora CD154) o por factores solubles (IL-4, IL-10, IL-13) que activan y expanden el clon de linfocitos B específico para el antígeno que se había activado parcialmente. Esta activación de los linfocitos B les permite diferenciarse a células plasmáticas que producen anticuerpos específicos frente a tales péptidos.

Por su parte, los macrófagos que han fagocitado microorganismos presentan los antígenos microbianos a los linfocitos T CD4, y estas células responden activando a los macrófagos para que destruyan esos microorganismos. Esa activación la realizan las células efectoras Th1, permitiendo a los macrófagos destruir mejor los agentes patógenos que han sido recién ingeridos por estas células o a aquellos microorganismos que se quedan en los fagosomas sin ser eliminados por la maquinaria digestiva que antes se ha comentado. Para aumentar la capacidad microbicida de los macrófagos, los linfocitos Th1 específicos, después de horas unidos a las células diana, secretan citoquinas como el IFN-γ, que es activador de macrófagos, y expresan el ligando de CD40, el cual se une al CD40 de los macrófagos y los activa. Como las citoquinas se liberan en el sitio de contacto de la membrana del macrófago con la célula y el ligando de CD40 se expresa también de forma polarizada en ese sitio de contacto, son los macrófagos que están presentando el antígeno a la célula Th1, y no los vecinos no infectados, los más activados. La regulación de la actividad de los macrófagos por las células Th1 permite que la actuación destructiva de los macrófagos sea más específica, minimizando el daño al tejido local que pueden causar estos fagocitos.

Los Th1 activan también a células NK (mediante el IFN-γ y la IL-2), intensificando su actividad citolítica frente a células infectadas por virus. Además, cuando la coestimulación por las CPA de los linfocitos Tc (CD8) es escasa (los Tc necesitan, en general, una mayor coestimulación que los Th [CD4], quizá por ser potencialmente más peligrosos) estas células Tc necesitan la presencia y colaboración de las Th1 (las que reconocen los antígenos del mismo patógeno), las cuales aumentan la actividad coestimuladora de las CPA, que así ya son capaces de activar de manera suficiente al Tc. Otro mecanismo ya comentado es la secreción de IL-2 por las Th1 para inducir la diferenciación de los Tc efectores.

Citotoxicidad mediada por células T citotóxicas (Tc)

Los linfocitos T CD8, a través de mecanismos potentes y precisos, destruyen células infectadas por virus, bacterias o protozoos, salvaguardando a las células normales adyacentes, lo cual no es posible para otros componentes del sistema inmunitario. Estos linfocitos matan a sus células diana programándolas para la apoptosis, la cual afecta a la célula diana y a los agentes patógenos intracelulares. Así, las nucleasas que rompen el DNA de la célula diana, lo hacen también de los virus que las infectan, mientras que para otros tipos de agentes infecciosos son otras enzimas activadas en la apoptosis las que rompen su DNA. Si se utilizara el otro sistema de muerte celular, la necrosis, no podrían destruirse los microorganismos infecciosos intracelulares, los cuales se expandirían por el organismo después de la destrucción de la célula diana infectada.

Los linfocitos Tc unidos a su diana utilizan dos mecanismos de lisis. Por un lado los Tc expresan una proteína denominada CD95L, que al unirse a la CD95 de la célula diana provocan en ésta la expresión de nucleasas que degradan el DNA (p. ej., es el sistema utilizado para eliminar los linfocitos B anérgicos que presentan autoantígenos a los Tc). No obstante, el mecanismo mejor conocido y más extendido es el basado en la secreción de las proteínas de los gránulos, las citolisinas. En ese proceso, el linfocito Tc reorienta su citoesqueleto para focalizar la liberación del contenido de sus gránulos en un sistema dependiente de calcio, de manera muy polarizada en el punto de contacto celular. Las proteínas efectoras son las perforinas, las cuales polimerizan para formar un poro en la membrana de la célula diana por la que llegan a la misma las otras proteínas, y las granzimas, serinproteasas que activan la apoptosis de la célula diana a través de la activación de las caspasas, enzimas que a su vez activan las endonucleasas que fraccionan el DNA. Los cuerpos apoptóticos que quedan de la célula diana son fagocitados y digeridos por los fagocitos, sin que se estimule una posterior respuesta inmunitaria. Este mecanismo de liberar moléculas efectoras preformadas permite que la programación de apoptosis se efectúe en un periodo corto.

También hay otro mecanismo de citotoxicidad independiente de perforinas, el cual utiliza el receptor Fas de la célula diana. Este receptor se une al ligando de Fas (FasL) que se expresa en los CD8 activados y en los Th1. La unión de Fas-FasL activa las caspasas y lleva a la apoptosis de la diana. Este mecanismo también se utiliza para detener la proliferación de los linfocitos una vez que han actuado eliminando al agente infeccioso, ya que los linfocitos expresan receptores Fas que, al unirse al ligando de Fas que tienen, desencadenan su propia apoptosis. Las células CD8 citotóxicas son “asesinas en serie” selectivas de dianas que expresen el antígeno específico y produzcan citoquinas como IFN-γ, TNF-α y TNF-β, que contribuyen también a la defensa del huésped. De hecho, el IFN-γ es una citoquina inhibidora de la replicación vírica, es una inductora importante de la expresión de CPH clase I (lo que hace que se aumenten las posibilidades de que las células infectadas sean reconocidas como dianas para un ataque citotóxico), y una activadora de los macrófagos (recluta macrófagos al sitio de infección actuando allí como efectoras o como presentadoras de antígenos). El TNF tiene un efecto sinérgico con el interferón en cuanto a activar los macrófagos y producir la muerte de algunas células diana.

Los linfocitos B son las células inmunitarias productoras de anticuerpos que median la inmunidad humoral. Esos anticuerpos tienen como misión neutralizar y eliminar los antígenos que han inducido su formación. Así, tienen como tarea principal la eliminación de patógenos extracelulares, pero también ejercen un control de la posible expansión de las infecciones intracelulares. Las respuestas de anticuerpos varían dependiendo del tipo de antígeno, la participación de las células T, los antecedentes de exposición previa al antígeno y el sitio anatómico en el que tenga lugar. Como ya se mencionó en el capítulo 24, los linfocitos B maduros, que son los que pueden responder a los antígenos, se desarrollan en la médula ósea incluso antes de haberse encontrado con dichos antígenos, y el contacto con los antígenos extraños lo realizan después de migrar a la periferia.

La mayoría de las respuestas de anticuerpos a los antígenos proteínicos requieren la participación de los linfocitos tanto B como T. Por ello, a las proteínas se las denomina antígenos “timodependientes” o “T-dependientes”. Con estos antígenos, los linfocitos T cooperadores, que por eso se denominan así, estimulan la proliferación y diferenciación de los linfocitos B. Estas respuestas humorales dependientes de células T son muy especializadas y generan anticuerpos de diferentes isotipos de inmunoglobulinas (IgG, IgE e IgA) y de gran afinidad, cada uno de los cuales media funciones efectoras específicas. Por tanto, se necesitan células T para inducir la mayoría de los cambios de isotipo de las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas y para proporcionar señales a las células B necesarias para que produzcan anticuerpos de gran afinidad.

Para los antígenos no proteínicos, como los polisacáridos y los lipopolisacáridos y para las proteínas muy grandes (muy frecuentes todos ellos en los patógenos), los linfocitos B no requieren de los T cooperadores específicos del antígeno para producir anticuerpos específicos. Por ello, esos antígenos se denominan antígenos “timoindependientes” o “T-independientes, TI”, y se pueden agrupar en dos categorías TI-1 y TI-2. Las respuestas de anticuerpos frente a estos antígenos son relativamente sencillas y dependen de IgM de escasa afinidad y de algunos anticuerpos tipo IgG. Estas inmunoglobulinas activan el sistema del complemento y la opsonización y fagocitosis de los microorganismos que tienen cápsulas de polisacáridos. Es posible que se trate de un mecanismo innato para disponer en poco tiempo de muchos tipos de anticuerpos de dónde elegir, o de anticuerpos poliespecíficos capaces de unirse al patógeno mientras se induce la inmunidad adaptativa. De hecho, los antígenos TI no inducen memoria.

Las respuestas primarias y secundarias de anticuerpos difieren cualitativa y cuantitativamente. Las primarias son resultado de la activación de los B vírgenes, en tanto que las secundarias derivan de la estimulación de los clones expandidos de los linfocitos B de memoria. Por ello, las respuestas secundarias son más rápidas y producen mayores cantidades de anticuerpos, además de favorecer el cambio de isotipo de la cadena pesada y la maduración de la afinidad de los anticuerpos. Hay que tener en cuenta que la respuesta primaria se tiene frente a todos los inmunógenos, mientras que la secundaria se efectúa sólo frente a antígenos proteínicos.

El proceso de activación de los linfocitos B que permite la generación de células productoras de anticuerpos, consta de las fases secuenciales típicas de la respuesta inmunitaria: reconocimiento, activación y fase efectora.

Reconocimiento antigénico

Las respuestas inmunitarias humorales inician en los órganos linfoides periféricos, como el bazo en el caso de los antígenos transportados por la sangre, los ganglios linfáticos cuando penetran por la piel, o los epitelios mucosos y los tejidos linfoides de las mucosas para los antígenos inhalados e ingeridos. El reconocimiento se inicia por la interacción de los antígenos con un pequeño número de linfocitos B maduros que expresan IgM e IgD específicas de cada antígeno. Estas inmunoglobulinas, junto con el heterodímero invariable Igα/Igβ (CD79α/β), constituyen el complejo BCR, pero en este complejo es la inmunoglobulina específica la implicada en la unión con el antígeno (las proteínas CD79 median la posterior transducción de la señal hacia el núcleo celular, junto con otras moléculas que se indicarán más adelante). El receptor BCR ejerce dos funciones esenciales para activar a los linfocitos B:

1. En primer lugar, el agrupamiento de receptores que induce el antígeno y que permite generar las señales que inician la activación del linfocito B. Esa activación de los linfocitos B los lleva a dejar el estado de reposo y entrar en ciclo celular y prepararlo para responder después a los linfocitos T cooperadores.

2. En segundo lugar, el receptor se une al antígeno y lo internaliza en vesículas endosómicas. Si el antígeno es una proteína, es procesado en péptidos, los cuales son presentados en la superficie de la célula B para ser reconocidos por la célula T CD4 cooperadora (Th2) específica para el mismo antígeno. Los linfocitos B actúan como CPA, presentando el péptido antigénico en el contexto de su CPH clase II al linfocito T, que lo reconoce y se activa como ya se ha comentado antes. Esta presentación se efectúa en el límite de los folículos linfoides de los órganos linfoides periféricos. El reconocimiento específico del antígeno induce diversas moléculas de superficie en las células B, como las B7, y en las T cooperadoras, como el CD28, que permiten la unión de ambas células y median la señalización bidireccional y la activación subsiguiente de ambas.

Los antígenos no proteínicos (T-independientes, TI), al ser polivalentes, pueden entrecruzar múltiples moléculas de inmunoglobulinas de membrana en el linfocito B y activar el complemento, el cual media la activación de las células B. En esta respuesta a antígenos TI, los cambios de isotipo, la maduración de la afinidad y la generación de células B de memoria, son hechos escasos o nulos.

Activación de los linfocitos B

Los acontecimientos de señalización iniciales que se desencadenan por la acción del BCR son similares a los descritos para el TCR, y consisten en la activación de factores de transcripción y en la expresión de diversos genes. El BCR hace llegar señales de activación a la célula cuando dos o más moléculas del receptor se unen o entrecruzan por acción de antígenos multivalentes. La señalización implica fosforilaciones por cascadas de cinasas, junto con desfosforilaciones, hidrólisis de fosfolípidos de membrana y aumento de calcio intracelular, que, en último término, activan distintos factores de transcripción que unen la expresión de nuevos genes cuyos productos son necesarios para la activación funcional de las células B.

La activación de los linfocitos B requiere, además del antígeno, segundas señales accesorias. Se puede destacar el correceptor CD19/CD21/CD81 que coactiva a los linfocitos B cuando el antígeno está recubierto de complemento o cuando es presentado por células dendríticas foliculares. Así, el producto de degradación del complemento Cd3 (que puede estar unido a antígenos microbianos) se une al receptor del complemento tipo 2 (CR2 o CD21) presente en las células B, provocando la incorporación de CD19 y creando el mencionado complejo, donde la cola citoplásmica de CD19 es rápidamente fosforilada por tirosinacinasas asociadas al complejo BCR. Esto se traduce en una amplificación de las vías de señalización que se han iniciado por la unión del antígeno a la inmunoglobulina de membrana. Otra molécula accesoria que participa en la activación del linfocito B es la CD45, la cual con su actividad fosfatasa modifica las funciones enzimáticas de otras proteínas de señalización intracelular en la célula B. Además, hay otras moléculas que ayudan al linfocito B a activarse, sobre todo en el intercambio de señales con el linfocito T, son CD22, CD72 o CD40. Así, los linfocitos T activados, tras reconocer el péptido antigénico presentado por el linfocito B en su CPH clase II y tras la coestimulación de B7, expresan CD40L, el cual se une a la molécula CD40 de los B, secretándose citoquinas que se unen a los receptores que para las mismas tiene los linfocitos B.

Proliferación y diferenciación de los linfocitos B

Los linfocitos B activados por el antígeno empiezan a proliferar y a diferenciarse en células formadoras de anticuerpos específicos para el mismo. Para ello necesitan además de los contactos con el linfocito T (como el del CD40/CD40L), de toda una serie de citoquinas, en especial las Th2, las cuales desempeñan un papel importante en los procesos proliferativos y en la respuesta de anticuerpos. Tres citoquinas producidas por los linfocitos T, la IL-2, la IL-5 y especialmente la IL-4, contribuyen a la proliferación de las células B y pueden actuar de forma sinérgica. La IL-6, producida por macrófagos, linfocitos T y otros muchos tipos celulares, es un importante factor de crecimiento de las células B secretoras de anticuerpos ya diferenciadas. Estas citoquinas, y otras como IL-10, IL-1 o TNF que promueven también el crecimiento de los linfocitos B, actúan de forma muy redundante, por lo que la disminución o pérdida de alguna de ellas no influye prácticamente en la expansión clonal de la célula B en respuesta a antígenos proteínicos.

Parte de la progenie de las células B que han proliferado en respuesta al antígeno y a la colaboración de las células T se diferencian en células efectoras, que secretan de manera activa anticuerpos. Cuando las células B reconocen el antígeno, una población de las mismas secreta IgM, llevando a cabo la respuesta primaria, mientras que otras van a comenzar a producir IgG, IgA e IgE. Esto quiere decir que las células B cambian la subclase o subtipo de las inmunoglobulinas que producen, en respuesta a un mismo antígeno. En este proceso, las citoquinas tienen una función importante, ya que determinan el tipo de anticuerpo producido al incidir en el cambio a los diferentes isotipos (en esto participan tanto las Th1 como las Th2). Por otra parte, se da un cambio en el procesamiento del mRNA que codifica la cadena pesada, lo que permite el paso de la inmunoglobulina anclada en la membrana a la secretada, la cual actúa como anticuerpo libre.

Muchas de las células B secretoras de anticuerpos se transforman en células plasmáticas, que son células B morfológicamente diferentes (no expresan en su membrana ni inmunoglobulinas ni CPH de clase II) y que están comprometidas en la producción abundante de anticuerpos. Algunas células B activadas por el antígeno no evolucionan hacia células secretoras de anticuerpos, sino que adquieren la capacidad de sobrevivir durante largos periodos, al parecer sin activación antigénica. Éstas son las células de memoria, capaces, dada la gran afinidad de sus inmunoglobulinas de membrana, de poner en marcha respuestas rápidas frente a la introducción subsiguiente del mismo antígeno.

Un hecho a destacar es que la afinidad de la respuesta humoral mejora con el tiempo respecto a la existente en el primer contacto con el antígeno. Esta maduración de la afinidad es consecuencia de procesos de hipermutación somática (que afectan a los segmentos V de los genes de las inmunoglobulinas, pero no a los C), y posterior selección positiva de los clones B de mayor afinidad, la cual tiene lugar en los centros germinales del bazo y de los ganglios (con la participación de células dendríticas foliculares). Esta selección es semejante a la que tiene lugar en el timo con los timocitos, pero a diferencia de ésta, se produce durante la propia respuesta inmunitaria y no durante la ontogenia (como sucede con los linfocitos T). El que los linfocitos B seleccionados se conviertan en célula plasmática o memoria depende de las señales recibidas en el momento de abandonar los centros germinales. Así, la diferenciación hacia células plasmáticas se debe a señales mediadas por el correceptor CD19/CD21/CD81. La diferenciación a células memoria depende de las señales recibidas a través de CD40 desde su ligando en los linfocitos T. Después de una infección aumenta entre 10 y 100 veces el número de linfocitos B específicos para un antígeno. Como esos linfocitos han sufrido maduración de la afinidad y cambio de isotipo, la respuesta secundaria será mucho más efectiva y rápida, y podrá acabar con el patógeno antes de que se produzca sintomatología clínica.

Mecanismos efectores de la inmunidad humoral

Los anticuerpos median la inmunidad humoral responsable de la defensa frente a toxinas microbianas y microorganismos extracelulares. Las funciones efectoras de los anticuerpos son, entre otras, la neutralización de antígenos, la fagocitosis de partículas opsonizadas dependiente de receptores Fc, y la activación del sistema del complemento. Hay que tener presente que, como ya se describió en el capítulo anterior, en las moléculas de anticuerpos la porción variable es la responsable de la interacción con los antígenos, pero la región constante (isotipo) controla la función efectora concreta. Los anticuerpos con la misma especificidad por el antígeno, pero de distinto isotipo participan en respuestas diferentes (lisis, fagocitosis, inflamación…). Así, para generar una respuesta inmunitaria lo más eficaz posible, ciertas regiones variables llevan a cabo diversos cambios de isotipos en situaciones concretas.

Los anticuerpos, al unirse a los microorganismos y a las toxinas, los bloquean o neutralizan, impidiendo sus interacciones con las células del huésped, lo que evita la infectividad y las acciones patológicas de los mismos.

Las partículas recubiertas de anticuerpos (opsonizadas) son fagocitadas mediante la unión de los extremos Fc de los anticuerpos a los receptores Fc de los fagocitos. Esa unión de la inmunoglobulina, que está unida al antígeno, con los receptores Fc correspondientes de los fagocitos (los diversos tipos de receptores Fc son específicos para diferentes subclases de inmunoglobulinas IgG y para las IgA e IgE), genera señales que estimulan las actividades microbicidas de esas células.

El sistema del complemento se activa, en la vía clásica, por complejos antígeno-anticuerpos, y los productos de C3 que se generan se unen por enlaces covalentes a las superficies microbianas o a anticuerpos. Esto focaliza las etapas subsiguientes de la activación del complemento en esas localizaciones.

Para cumplir la misión que tiene encomendada (asegurar una respuesta adecuada frente a cualquier antígeno extraño), el sistema inmunitario dispone de células que se activan de forma específica mediante receptores como el BCR y el TCR. Como ya se comentó en el capítulo 24, durante la maduración de los linfocitos se producen al azar recombinaciones de los genes que codifican las regiones variables de esos receptores, con el objetivo de disponer de una diversidad molecular que permita la existencia de receptores específicos para cualquier antígeno posible. El inconveniente es que también se generan linfocitos con capacidad de reconocer los antígenos propios del organismo (autoantígenos). Por tanto, es fundamental que el sistema inmunitario controle la dirección y la intensidad de su propia respuesta para evitar tanto reacciones contra sus propias estructuras (autotolerancia) como el daño de células y tejidos propios en respuesta a los antígenos extraños (autorregulación). De hecho, el sistema inmunitario consume la mayor parte de su energía en estos mecanismos de control que si fracasan conducen a la enfermedad, como es el caso de la autoinmunidad (en la que el sistema inmunitario reacciona contra los elementos del propio organismo) o la hipersensibilidad (cuando la respuesta frente al antígeno extraño origina daños en las estructuras propias). El control de la respuesta inmunitaria puede analizarse a los tres niveles siguientes.

1. Mecanismos de control de los receptores específicos para el antígeno (inmunoglobulinas y TCR).

   A) Tolerancia inmunológica. Esta tolerancia es un estado “adquirido” en el que el sistema inmunitario “aprende” a no responder frente a un antígeno concreto que es propio. Para ello, elimina o anula desde un punto de vista funcional, las células específicas para ese antígeno. La tolerancia no es una inmunodeficiencia, ya que en ésta el sistema inmunitario no responde a ciertos antígenos por carecer de algún elemento imprescindible para ejercer su capacidad de respuesta. El establecimiento de la tolerancia supone un contacto previo del sistema inmunitario con el antígeno que se tiene que tolerar. Para aprender esta tolerancia que se lleva a cabo en los linfocitos T y B existen dos mecanismos: la eliminación clonal y la anergia clonal.

   La eliminación clonal de los linfocitos T autorreactivos se realiza, fundamentalmente, cuando estas células son inmaduras y se están desarrollando en el timo; no obstante, puede hacerse también cuando ya son maduras, en los órganos linfoides secundarios. Las células del estroma tímico (epiteliales, dendríticas, macrófagos) presentan los antígenos que tienen disponibles (que son autoantígenos), en el contexto de las moléculas del CPH, a los linfocitos cuando éstos ya disponen de un TCR funcional. La consecuencia de estas interacciones es que los timocitos experimentan un riguroso proceso de selección basado en dos fenómenos: el de “selección positiva” (sólo los timocitos cuyo TCR sea capaz de reconocer las moléculas del CPH clase I o clase II) de las células del estroma reciben una señal positiva de maduración, mecanismo responsable de que los linfocitos T maduros sólo puedan reconocer los antígenos presentados en los CPH propios, y el de “selección negativa” (los timocitos cuyo TCR sea capaz de reconocer el CPH con los antígenos propios de ese momento, serán eliminados). Ambos tipos de selección tienen lugar de forma sucesiva, y las células que no las superan son eliminadas por apoptosis. El costo de estos procesos es elevado; de hecho menos de 5% de los timocitos que inician su maduración en el timo llega a la periferia como linfocitos T maduros. En los linfocitos B también hay proceso de selección clonal y de tolerancia, éste es el único medio para evitar la reactividad frente a los antígenos T-independientes.

   La anergia clonal de los linfocitos T se produce porque la selección intratímica de los linfocitos T no puede asegurar la eliminación de todas las células T autorreactivas (dada la imposibilidad de que todos los autoantígenos puedan expresarse de manera adecuada en el timo). La anergia clonal puede hacerlo, ésta es entendida como el estado en el cual una célula no responde frente a un antígeno en las mismas condiciones en las que normalmente se produciría su activación. Las células anérgicas no sufren apoptosis después de la interacción con el antígeno; por el contrario, pueden ser activadas si reciben un nuevo estímulo antigénico, tras un periodo de latencia que en los linfocitos T puede ser de dos semanas. La anergia es consecuencia de un encuentro con el antígeno en ausencia de algún tipo de señal coestimuladora. Un mecanismo similar induce la anergia en los linfocitos B.

   B) Regulación idiotípica. Como ya se mencionó en el capítulo 24, los determinantes antigénicos de la región variable de un anticuerpo se denominan “idiotopos”, en tanto que al conjunto de idiotopos de un receptor se le llama “idiotipo”. La respuesta inmunitaria específica frente al idiotipo de un anticuerpo se denomina “antiidiotipo” (la cantidad de secuencias de aminoácidos que representan los idiotipos es tan pequeña que no se puede generar tolerancia a los mismos). De este modo, los idiotipos de un clon de linfocitos B pueden ser reconocidos por otros linfocitos que producirían anticuerpos antiidiotipo específicos frente a ellos. En teoría, este hecho se podría repetir de forma indefinida, pues podrían aparecer anticuerpos antiidiotipo de anticuerpos antiidiotipo, generándose lo que se ha denominado redes idiotípicas. El mismo razonamiento puede aplicarse a las regiones variables del TCR que estimulen la formación de anticuerpos frente a su idiotipo, y también se puede considerar la existencia de linfocitos T antiidiotípicos (linfocitos que podrían reconocer determinantes idiotípicos de las inmunoglobulinas de membrana de las células B, la cual es reciclada, procesada y presentada junto a moléculas del CPH por el propio linfocito B que la sintetiza). Este sistema supone un magnífico control interno específico de la propia activación del sistema inmunitario, ya que los anticuerpos o los linfocitos T antiidiotípicos sólo van a influir en la respuesta inmunitaria frente a los antígenos extraños, y lo hacen regulando la misma. Así, por un lado, se ha comprobado que a medida que aumenta el número de células B antiidiotípicas, se reduce el de células que secretan anticuerpos frente al antígeno extraño, manifestándose el efecto inhibidor de la red antiidiotípica. Por otro lado, algunos anticuerpos antiidiotipo pueden estimular la respuesta inmunitaria al simular la unión con el antígeno (dado que representan la imagen interna de éste).

   C) Anticuerpos preexistentes. La producción masiva que se genera en una respuesta inmunitaria frente a un antígeno irá disminuyendo conforme la infección se controla. Una de las razones es la competición por la unión al antígeno que se produce entre los anticuerpos ya existentes y el BCR de los linfocitos B aún no activados (vírgenes). La competición será mayor si la concentración de los anticuerpos ya formados y la afinidad por el antígeno son mayores. Así, al avanzar la respuesta inmunitaria sólo los linfocitos B vírgenes con receptores de mayor afinidad por el antígeno serán capaces de activarse. Este tipo de regulación se puede denominar inhibición Fc-independiente (pues es producida por las regiones variables de los anticuerpos).

   D) Linfocitos T reguladores y actividad supresora. Existe una red de linfocitos T reguladores (Treg) que modulan la respuesta inmunitaria, ejerciendo su papel supresor sobre las células T autorreactivas, asegurando la tolerancia de los linfocitos T periféricos y evitando la autoinmunidad. Así, alteraciones en su desarrollo o función pueden ser determinantes en la resistencia o susceptibilidad a enfermedades autoinmunes. También controlan la inflamación, reduciéndola. En esas funciones cooperan las Treg naturales (diferenciadas en el timo) y las inducidas a nivel periférico por citoquinas. Las Treg naturales también mantienen un número apropiado de células dendríticas, células que están, a su vez, implicadas en la homeostasia de las Treg (si disminuyen las dendríticas lo hacen las Treg y las que quedan son más antiinflamatorias). En este sentido, se ha descrito un equilibrio en la regulación entre Treg y Th17 (las cuales producen citoquinas que estimulan la inflamación y la autoinmunidad). Los mecanismos inhibidores utilizados serían la citólisis de las CPA o de las células efectoras; la producción de citoquinas con función inhibidora, y la absorción de factores de proliferación y diferenciación.

2. Mecanismos de control basados en el antígeno

   El antígeno es la razón de ser de una respuesta inmunitaria, tanto en lo referente a la activación como a la tolerancia inmunológica. Si el antígeno no es accesible no hay respuesta, y si desaparece por la activación la respuesta se agota. Las características del antígeno pueden decidir también la evolución de la respuesta inmunitaria. Esos factores se analizarán enseguida.

   A) Disponibilidad del antígeno. Si el sistema inmunitario no puede interactuar con un antígeno, no podrá responder al mismo. Este mecanismo, que resulta obvio, evita la respuesta del sistema inmunitario frente a numerosos autoantígenos. Es el caso de los antígenos en compartimientos a los que no tiene acceso el sistema inmunitario (“ignorancia inmunológica”), o los mecanismos que hacen a algunos antígenos invisibles al sistema defensivo (“determinantes crípticos”).

   B) Eliminación del antígeno en el transcurso de la respuesta inmunitaria. Los mismos resultados que se han descrito en el apartado anterior se obtienen con los mecanismos que hacen desaparecer el antígeno en el transcurso de una respuesta específica. La eliminación completa del antígeno es el método más eficaz de autolimitación de la respuesta inmunitaria.

   C) Naturaleza química del antígeno. Según la estructura molecular del antígeno, así será su poder inmunógeno, los antígenos proteínicos son los de mayor capacidad, y los lipídicos y los acidonucleicos, los menos inmunógenos (en gran medida por su casi nula capacidad de unirse al CPH). Como se ha comentado, las proteínas estimulan respuestas inmunitarias completas, con la participación de linfocitos T e inmunoglobulinas tipo IgG, IgA o IgE de gran afinidad, mientras que la mayoría de los polisacáridos sólo estimulan IgM y no generan células memoria. Como propiedades que aumentan la inmunogenicidad de una sustancia se podrían citar el elevado peso molecular y carga eléctrica, o el hecho de que sean fácilmente degradables.

   D) Vía de entrada del antígeno. Dependiendo de la vía de administración o de entrada de los antígenos, así será la respuesta inmunitaria que desencadenen, hecho que se relaciona con las vías que siguen en el organismo en las diferentes situaciones. Los antígenos que se administran por vía subcutánea o intradérmica tienen grandes posibilidades de inducir una respuesta específica, mientras que por vía oral o intravenosa se favorece la tolerancia. Por ejemplo, los antígenos que entran por vía oral generan linfocitos Th2 con actividad supresora específica.

   E) Cantidad de antígeno.

   La cantidad de un antígeno también es importante para regular la respuesta. Aunque la dosis óptima de inmunización a un antígeno varía en cada caso, en general las dosis altas y repetitivas de un mismo antígeno favorecen la inducción de tolerancia.

3. Otros mecanismos de control de la respuesta inmunitaria

   En este último bloque se incluyen una serie de mecanismos de control capaces de actuar en cualquier tipo de respuesta inmunitaria, independientemente del antígeno que lo provoca.

   A) Inducción de apoptosis en las células activadas. Después del encuentro con el antígeno, se activa toda una serie de células inmunitarias, como se ha ido comentando a lo largo de este capítulo. Esa activación, que en el caso de los linfocitos conduce también a proliferación, debe ser controlada, pues la potente actividad biológica de las células del sistema inmunitario puede poner en peligro la integridad del organismo si se mantiene activa de forma indefinida. Para evitarlo, las células inmunitarias tras su actuación son destruidas por apoptosis, fenómeno en el que se encuentran implicadas las moléculas de Fas y FasL que se expresan en mayor cantidad después de la activación.

   B) Regulación por el receptor del fragmento Fc (FcR) de las inmunoglobulinas. La ocupación del FcR de los linfocitos B por un complejo antígeno-anticuerpo es capaz de inhibir la activación de estas células. Esta inhibición se atribuye a la interacción simultánea del anticuerpo con la inmunoglobulina de membrana y con el FcR, entre los que forma un puente. Parece ser que esa ocupación del FcR bloquea la generación de segundos mensajeros, como el calcio intracelular o los fosfatidilinositoles, lo que origina la inhibición de la célula B.

   C) Regulación por la secreción de formas solubles de las moléculas de membrana. Cuando se produce la activación celular que caracteriza al proceso inflamatorio, hay un aumento en la expresión de moléculas, como receptores de citoquinas y moléculas de adhesión, y al mismo tiempo suele darse una secreción de formas solubles de algunas de ellas (IL-2 R, ICAM-1, VCAM-1 y las selectinas E y L). Estas formas solubles pueden unirse a sus respectivos ligandos bloqueando la función de las moléculas de membrana o la de los factores estimuladores solubles.

   D) La comunicación neuroinmunoendocrina. El sistema inmunitario se considera un sistema regulador del organismo que trabaja en todo momento en estrecha comunicación con los otros sistemas reguladores, el nervioso y el endocrino. Hoy se sabe que las células de los tres sistemas comparten receptores para los mediadores típicos de los otros y pueden sintetizar dichos mediadores. Así, en las células del sistema nervioso, en las del endocrino y en las inmunitarias, hay receptores para neurotransmisores, hormonas y citoquinas, y en los tres se encuentran esos mediadores. De hecho, se ha comprobado que los leucocitos producen neurotransmisores y hormonas, y que las células nerviosas pueden producir citoquinas típicas de los leucocitos. Además, los mediadores neuroendocrinos afectan la función inmunitaria y las citoquinas modifican funciones nerviosas y endocrinas. De este modo, la homeostasia corporal se mantiene gracias a un macrosistema regulador: el neuroinmunoendocrino. Con base en la existencia de esa comunicación, es posible comprender científicamente toda una serie de hechos observados en la vida cotidiana, como son que las situaciones de depresión, estrés emocional o ansiedad, provocadas por ejemplo por la pérdida de trabajo o de un ser querido, entre otras, se acompañan de una mayor propensión a padecer desde procesos infecciosos hasta cánceres o enfermedades autoinmunes, lo que supone que el sistema inmunitario se encuentra alterado. Por el contrario, situaciones agradables nos ayudan a superar enfermedades de base inmunitaria. Por otra parte, se ha confirmado que activaciones en el sistema inmunitario, como puede suceder en un proceso infeccioso, modifican la funcionalidad del sistema nervioso, dándose cambios psicobiológicos (humor, sueño, apetito, libido, etc.) e incluso se puede llegar, en algunas situaciones extremas, a estados psicóticos; también se produce una alteración de las respuestas endocrinas. Se ha indicado que el sistema inmunitario es el receptor corporal de los estímulos que se pueden denominar “no cognitivos”, esto es, una infección, la malignización tumoral, etc. De igual manera, el sistema neuroendocrino lo es de los estímulos “cognitivos” como la luz, el sonido, etc. Cuando se recibe un tipo u otro de estímulo, cada sistema responde al suyo, pero también se lo comunica al otro. Esta comunicación se puede ejemplificar con una situación de estrés emocional. La situación de estrés es recibida por el sistema neuroendocrino, de modo que el eje hipotálamohipófisis-suprarrenal se activa y se liberan glucocorticoides, los cuales, además de preparar al organismo para esa situación, informan a las células inmunitarias de la misma, y estas células responden activando unas funciones e inhibiendo otras.

   El sistema nervioso y el endocrino están conectados desde el punto de vista anatómico y funcional con el sistema inmunitario. De hecho, todos los órganos inmunitarios y las diferentes localizaciones de las células del sistema defensivo se encuentran inervadas, por ello los neurotransmisores pueden alcanzar a las células inmunitarias. Además, estas células o van por la sangre o están en localizaciones irrigadas, pueden contactar con todo tipo de hormonas, mediadores que regulan la función inmunitaria. Aunque ya se conocen muchos de los efectos que causan en las células inmunitarias un gran número de neurotransmisores y hormonas, todavía no se sabe bien la regulación ejercida por los mismos. Se puede indicar que los efectos son activadores o inhibidores, dependiendo del mediador, su concentración, el estado de la célula inmunitaria, su localización, etcétera.

   Esta regulación neuroendocrina que tiene el sistema inmunitario puede explicar la heterogeneidad de las respuestas funcionales del mismo, incluso entre sujetos de una misma población, ya que el estado emocional del individuo, la edad, la estación del año, el momento del día, y toda otra serie de circunstancias como el estado nutricional o el grado de actividad física y mental que se desarrolle, influyen en el estado inmunitario que se manifieste.

Filogenia: evolución de la inmunidad

Los mecanismos inmunitarios siempre distinguen entre estructuras propias (que hay que respetar) y extrañas (que deben ser eliminadas). La inmunidad innata se basa simplemente en mecanismos de ese tipo, la inmunidad adquirida o adaptativa incorpora mecanismos de diversidad, especificidad y memoria.

El sistema inmunitario innato, que actúa mediante receptores, los denominados PRR (un ejemplo es la familia de los Toll), codificados en la línea germinal, reconocen patrones moleculares asociados al patógeno (PMAP) que se expresan en la superficie de los microorganismos y están ausentes en las células eucariotas, ya distinguen entre el agente infeccioso y el huésped. Como consecuencia de ese reconocimiento se inducen genes que codifican péptidos antimicrobianos (p. ej., el grupo de las denominadas defensinas) por mecanismos similares a los relacionados con la activación del NFκB, los cuales dañan y destruyen a los microorganismos. Estos mecanismos de defensa frente a los microorganismos se encuentran presentes, con ligeras variaciones, en todos los seres pluricelulares, la inmunidad innata es la más antigua filogenéticamente. Los receptores Toll se descubrieron en la mosca Drosofila. La fagocitosis es uno de los mecanismos defensivos más primitivos, ligado a la distinción entre lo propio y lo ajeno. De hecho, seres unicelulares como la ameba lo presentan, y en los animales más sencillos ya aparecen células especializadas en la fagocitosis de partículas extrañas. El sistema del complemento, en su vía alternativa, está presente en todos los metazoos, así, desde los equinodermos se han descrito opsoninas no específicas que favorecen la fagocitosis. La vía de las lectinas ya aparece en urocordados, mientras que la vía clásica no queda establecida hasta los peces cartilaginosos, los elasmobranquios.

La inmunidad adaptativa o adquirida, mediada por los linfocitos T y B, surge en los vertebrados gnatóstomos (peces con mandíbula), ya que en vertebrados más primitivos (ciclóstomos, no mandibulados) no se ha podido demostrar la existencia de genes de inmunoglobulinas, y lo mismo sucede con el CPH, careciendo también de órganos linfoides primarios y secundarios. Esto sugiere que la adquisición de los sistemas inmunitarios adaptativos se llevó a cabo en las primeras fases evolutivas de los vertebrados y más concretamente cerca del tiempo en que aparecieron los peces cartilaginosos, y que se hizo, por tanto, en un corto espacio de tiempo evolutivo. Esta inmunidad adaptativa se superpone a la innata para mejorar la defensa del huésped frente a los microorganismos. Así, es en los vertebrados donde aparecen los elementos principales implicados en la respuesta inmunitaria: los linfocitos, las inmunoglobulinas, los TCR y los antígenos del CPH, en éstos es en los que se dan los fenómenos de memoria, diversidad y especificidad que caracterizan a la respuesta defensiva más evolucionada. Estos elementos inmunitarios y su capacidad funcional van adquiriendo más complejidad en los vertebrados al ir avanzando en la escala evolutiva, llegando a su máximo en aves y mamíferos.

Ontogenia del sistema inmunitario

Las células del sistema inmunitario se generan en la hematopoyesis a partir de células progenitoras, que durante el desarrollo embrionario surgen como hemangioblastos. Las dos regiones hematopoyéticas embrionarias corresponden a los islotes sanguíneos del saco vitelino y a la región denominada AGM (región intraembrionaria con potencialidad para diferenciar la aorta, las gónadas y el mesonefros). Tras estas dos regiones, el hígado fetal (en la semana seis de vida intrauterina humana) y más tarde, la médula ósea (desde la semana diez de gestación), aunque el hígado continúa con esta función hasta el mes seis, son los órganos que albergan los precursores encargados de la hematopoyesis. Los linfocitos B empiezan a aparecer entre las semanas ocho y nueve, coincidiendo con el inicio de los factores del complemento. No obstante, las inmunoglobulinas séricas (IgM) no aparecen hasta el sexto mes. Los linfocitos T se empiezan a generar en la semana nueve de gestación, primero con receptores γ/δ y en la semana 10, con receptores α/β.

El claustro materno representa un lugar privilegiado para el feto, aislado de agentes patógenos y antígenos externos. Por ello, al nacer se carece generalmente de memoria inmunológica y comenzará a adquirirse en los primeros meses después del parto. No obstante, las IgG maternas, que son transportadas a través de la placenta, le proporcionan al recién nacido una inmunidad pasiva que le protege durante los primeros meses frente a las infecciones más comunes.

Semejanzas y diferencias entre la hematopoyesis fetal y adulta

Aunque en términos generales el hecho hematopoyético es semejante durante el periodo embrionario y el adulto, hay diferencias entre ambas hematopoyesis. En el feto hay una hematopoyesis transitoria, dándose hechos que no suceden de ese modo en el adulto, y en éste es definitiva. También fenotípicamente, las células tronco hematopoyéticas embrionarias y adultas son diferentes, estando mejor definido el fenotipo de estas últimas. La potencialidad para generar células inmunitarias, como linfocitos T, dendríticas y NK, de los precursores linfoides, es diferente en la etapa fetal o neonatal. La relación CD4/CD8 cambia desde el periodo fetal hasta después del nacimiento, momento en el que aumenta de modo considerable. Los precursores de los linfocitos B1 se generan durante el periodo embrionario y desaparecen en la vida adulta, manteniéndose estas células por la proliferación de los precursores remanentes. Las diferencias encontradas entre la linfopoyesis fetal y adulta parecen tener como base el distinto microambiente en el que tienen lugar.

Ontogenia de los linfocitos en el adulto

Enseguida se comentan de forma breve las características generales del desarrollo ontogénico linfoide en el adulto. En este proceso, tanto el estroma como toda una serie de factores solubles tienen una gran importancia. Así, en la decisión del precursor linfoide común a los linfocitos T y B sobre a qué tipo de linfocitos se va a dirigir intervienen, entre otras cosas, pero de forma importante, los receptores Notch y sus ligandos (una familia de moléculas filogenéticamente muy conservadas, descubiertas en Drosofila, y que aparecen implicadas en la determinación de muchos linajes celulares, concretamente los del sistema inmunitario). Parece ser que en el microambiente tímico se expresan ligandos Notch que envían señales a los precursores linfoides para comprometerlos al linaje T y perder capacidad de generar linfocitos B. En la médula ósea, al no tener lugar tales señales, los precursores se diferenciarían a células B. También se ha identificado toda una serie de morfógenos (moléculas secretadas que transmiten señales a sus células blanco, dependiendo de su concentración) con un papel relevante en la diferenciación y supervivencia de los progenitores linfoides tímicos.

Los linfocitos T maduran en el timo a partir de los precursores que llegan a este órgano desde la médula ósea. En su paso desde la zona subcapsular del timo, en la que se sitúan las células derivadas de la médula ósea (CD3–, CD4–, CD8–, dobles negativas) a través de la zona cortical (CD3+ CD4+ CD8+, dobles positivas) y la medular (CD3+ CD4+ y CD3+ CD8+), los timocitos van pasando por sucesivos estadios de diferenciación y selección hasta llegar a ser células maduras vírgenes que salen del timo. Durante los primeros pasos del desarrollo tímico se dan cambios en la expresión de proteínas de membrana y se inicia el reordenamiento de los genes que constituyen las cadenas α y β del TCR. En esta primera fase los precursores tímicos se caracterizan por expresar CD44 y CD25 (cadena α del receptor de la IL-2), no expresar CD3, CD4 y CD8 y tener los genes del TCR en la configuración propia de la línea germinal. La diferenciación del linfocito T comienza con el reordenamiento de los genes de la cadena TCRβ, a la vez que se pierde la expresión de CD44, dándose dímeros TCRβ asociados con CD3. Ese reordenamiento génico desencadena la expresión de CD4 y CD8, el proceso de exclusión alélica, y el reordenamiento de los genes de la cadena TCRα. Las células dobles positivas que expresan el complejo TCRαβ/CD3 constituyen la mayoría de los timocitos corticales. La exclusión recíproca de CD4 y CD8 marca el proceso siguiente de diferenciación en el que se observa un aumento en la expresión de TCR/CD3 y la localización de los CD4 y CD8 en la zona medular del timo.

Los linfocitos B en la diferenciación que experimentan en la médula ósea pasan de la célula madre a la primera reconocible, la célula pro-B, en la cual ya se reagrupan los genes V de la cadena pesada (H) (VH-D-JH y VL-JL). Más tarde pasan a pre B-I (VH-DJH y VL-JL) y pre B-II (VHDJH y VL-JL), en las que aparecen las cadenas pesadas µ en el citoplasma. En el siguiente paso, la célula B inmadura ya expresa IgM en la membrana y en la madura IgM e IgD.

Con la edad, todos los sistemas del organismo pierden capacidad funcional y, por tanto, también lo hace el sistema inmunitario cuyo deterioro al envejecer se ha denominado “inmunosenescencia”. Pero esto no significa que todas las capacidades funcionales de este sistema disminuyan. Existen algunas que se encuentran incluso excesivamente estimuladas, por lo que se ha indicado que con el envejecimiento lo que en realidad tiene lugar es una “reestructuración” del sistema inmunitario. Aunque existen todavía ciertas controversias, se acepta que al envejecer disminuyen las capacidades funcionales más beneficiosas, como pueden ser la respuesta proliferativa a los antígenos o la actividad NK frente a células tumorales, mientras que aumentan las que podrían resultar perjudiciales al activarse en exceso, como es el caso, por ejemplo, de la liberación extracelular de radicales libres de oxígeno o la de citocinas proinflamatorias como el TNF-α. Un hecho que demuestra el importante papel del sistema inmunitario en la salud y longevidad de los individuos es que los individuos que viven alrededor de 100 años suelen tener una funcionalidad de sus leucocitos perfectamente conservada y semejante a la de los adultos. De hecho, se ha propuesto la valoración de diversos parámetros de función inmunitaria como marcadores de “edad biológica” y por consiguiente, de longevidad, y se ha comprobado que individuos con valores, en esos parámetros, propios de una edad biológica mayor mostraron una menor esperanza de vida.

Por qué se producen esos cambios en la funcionalidad inmunitaria al envejecer parece deberse al mismo hecho que subyace al envejecimiento de las otras células del organismo, esto es, el estrés oxidativo que se va produciendo en las células inmunitarias con el paso del tiempo. Además, la necesidad que tiene el sistema inmunitario de producir ROS y compuestos oxidantes e inflamatorios para poder cumplir su función, le hace estar directamente implicado en la oxidación/inflamación (no se debe olvidar que la oxidación y la inflamación son procesos coincidentes en lo que respecta a los factores y mecanismos implicados en los mismos) que tiene lugar con el envejecimiento. De hecho, se ha comprobado que los leucocitos de individuos viejos tienen muy activado el NFκB en condiciones basales, y que esta elevada activación se relaciona de manera directa con la presencia de un estado de estrés oxidativo en el individuo, y con una menor longevidad del mismo. De este modo, si bien la teoría inmunitaria del envejecimiento (la cual atribuye este proceso al deterioro inmunitario) no es válida para explicar la causa del mismo, sí podría ser que los cambios que experimenta con la edad este sistema tengan una enorme incidencia en la oxidación/inflamación que aparece al envejecer. Se podría decir que, con el envejecimiento, teniendo como base el estrés oxidativo, se produce un deterioro de la respuesta funcional del sistema nervioso, endocrino e inmunitario, así como de la comunicación entre los sistemas reguladores (en concreto, las células inmunitarias parecen incapaces de responder de igual manera que en el adulto a la presencia de neurotransmisores y hormonas). Todo esto conduce al fallo homeostático que conlleva el aumento en morbilidad y mortalidad que tiene lugar con la edad.