Capítulo 12: Activación, diferenciación y generación de memoria de células B

La función de una célula B es secretar anticuerpos capaces de unirse a cualquier organismo o molécula que plantee una amenaza para el huésped. Los anticuerpos secretados tienen sitios de unión a antígeno idénticos a los de moléculas receptoras sobre la superficie de células B. Los anticuerpos pertenecen a la clase de proteínas conocidas como inmunoglobulinas, y una vez secretados, pueden proteger de diversas maneras al huésped contra los efectos patogénicos de virus, bacterias o parásitos invasores (capítulos 1 y 13).

El entendimiento actual de la selección clonal, activación, proliferación y deleción de células B encuentra sus inicios en un artículo teórico publicado en la revista Australian Journal of Science, escrito por Sir Frank MacFarlane Burnet (figura 12-1) en el transcurso de un solo fin de semana en 1957. En este artículo, fundamentado en investigación previa efectuada por Neils Jerne, David Talmage, Peter Medawar y otros, Burnet expuso la hipótesis de la selección clonal, que proporcionó los fundamentos conceptuales para todo el campo de la inmunología (figura 1-7). La hipótesis de la selección clonal sugirió por vez primera que la molécula receptora sobre la superficie de linfocitos, y los productos anticuerpo secretados por esa célula tenían especificidades de unión a antígeno idénticas. Además, planteó que la estimulación de una célula B única daría lugar a la generación de una clona de células que tenían la especificidad de receptor idéntica a la de la célula original, y que estas clonas emigrarían hacia los órganos linfoides secundarios y funcionarían dentro de los mismos. Las células hijas dentro de cada clona no sólo serían capaces de secretar grandes cantidades de anticuerpos para neutralizar el agente patógeno, sino que algunas células de la progenie permanecerían viables dentro del organismo y disponibles para neutralizar una infección secundaria por el mismo agente patógeno.

En otras palabras, en un artículo brillante el profesor Burnet dio a generaciones de inmunólogos la base para el pensamiento acerca de la diversidad de receptor de células B, el tráfico de linfocitos y la memoria inmunitaria, todo esto en una época en la que quienes se dedicaban a este campo aún no estaban seguros de las diferencias entre células T y B.

El artículo de Burnet predijo además la generación de la vasta gama de especificidades de anticuerpos que en la actualidad se sabe que existe. Ahora, en la segunda década del siglo xxi, es difícil incluso empezar a apreciar la presciencia de la sugestión de Burnet de que “la teoría requiere en alguna etapa en el desarrollo embrionario temprano un proceso genético para el cual no hay precedente disponible [la fuente cursiva se añadió]. De alguna manera, es necesario imaginar una ‘aleatorización’ de la codificación de la cual depende parte de la especificación de moléculas de gammaglobulina, de modo que después de varias generaciones de células, en células mesenquimales tempranas, hay especificaciones en los genomas para casi cualquier variante que pueda existir como una molécula de gammaglobulina”. Sólo cuatro años después de la elucidación de la estructura bicatenaria del dna, ¡Burnet estaba postulando que hay segmentos genéticos móviles!

El artículo finaliza con una floritura, en la cual Burnet predijo la necesidad de deleción clonal en el repertorio de linfocitos en desarrollo, a fin de eliminar células B que portan receptores con especificidad para antígenos propios. Su formulación de la hipótesis de la selección clonal, junto con el brillante trabajo experimental que realizó con otros sobre la generación de la tolerancia inmunológica, dieron lugar a que se le otorgara el Premio Nobel para Fisiología y Medicina en 1960, junto con Sir Peter Medawar. Los principios esenciales de la hipótesis de la selección clonal se resumen a continuación, y en la figura 12-2 se muestra una representación visual de los eventos que él predijo.

• Los linfocitos B inmaduros portan receptores de inmunoglobulina (Ig) sobre su superficie celular. Todos los receptores sobre una célula B única tienen especificidad idéntica para antígeno.

• En el momento de estimulación con antígeno, la célula B madura migra hacia los órganos linfoides; ahí se replicará. Sus descendentes clonales portarán el mismo receptor que la célula B parental, y secretarán anticuerpos con una especificidad idéntica para antígeno.

• Al final de la respuesta inmunitaria, más células B que portan receptores para el antígeno estimulador permanecerán en el huésped que las que estuvieron presentes antes de la exposición a antígeno. Estas células B de memoria a continuación serán capaces de montar una respuesta secundaria aumentada.

• Las células B con receptores para antígenos propios son eliminadas durante el desarrollo embrionario.

En resumen, cada célula B porta un tipo único de receptor de Ig generado mediante el proceso que se describió en el capítulo 7, y en el momento de estimulación creará una clona de células que portan el mismo receptor de antígeno que la célula B original. Muchas células B que portan receptores con especificidad para antígenos propios son eliminadas del repertorio de células B primario (capítulo 10). En este capítulo se describe lo que sucede cuando células B maduras, situadas en los órganos linfoides periféricos, encuentran antígeno.

Los dos tipos principales de respuestas de células B son desencadenados por tipos de antígenos estructuralmente distintos. El primer tipo de respuesta que se describirá es la que se genera en el momento de reconocimiento de antígenos proteínicos, y requiere la participación de células T auxiliares CD4⁺. Dado que las células T están involucradas, esta clase de respuesta de células B se conoce como respuesta dependiente de T (td), y está mediada por células B B-2 que se unen a antígenos td. Dado que las células B B-2 representan la mayor parte de las células B, se hará referencia de manera sistemática al subgrupo de células B B-2 simplemente como “células B”, y las otras subclases de células B se distinguirán por sus nombres particulares como células B B-1, de la zona marginal, o B-10.

La respuesta dependiente de T requiere dos señales distintas. La primera es generada cuando un antígeno multivalente se une y forma enlaces covalentes con receptores de inmunoglobulina de membrana (mIg) (figura 12-3a). La segunda señal es proporcionada por una célula T activada, que se une a la célula B tanto por medio de su receptor de antígeno como mediante una interacción separada entre CD40 sobre la célula B y CD40L (CD154) sobre la célula T_H activada. La célula T unida a continuación suministra citocinas y otras señales a su célula B pareja para completar el proceso de activación.

El segundo tipo de respuesta, que se describe más adelante en este capítulo, se dirige hacia antígenos multivalentes o altamente polimerizados, y no requiere ayuda de células T; este tipo de respuesta se denomina respuesta independiente de T, y los antígenos que desencadenan esas respuestas son antígenos independientes de T (ti). Una clase de antígenos ti (antígenos TI-1), ejemplificada por la porción lipopolisacárido de bacterias gramnegativas, interactúa con la célula B por medio tanto de mIg como de receptores inmunitarios innatos. Los antígenos TI-1 son mitogénicos (inducen proliferación) para casi todas las células B a concentraciones altas, como resultado de su capacidad para unirse a receptores de reconocimiento de patrones (prr) sobre la superficie de la célula B. Sin embargo, a concentraciones más bajas, sólo activan las células B que se unen a antígeno con sus receptores Ig (figura 12-3b). La otra clase de antígenos T1, los antígenos T1-2, incluye antígenos altamente repetitivos, como polisacáridos capsulares bacterianos. Estos antígenos no son inherentemente mitogénicos, pero su capacidad para formar enlace covalente con una fracción grande de los receptores Ig sobre la superficie de una célula B les permite suministrar una señal de activación en ausencia de ayuda de células T. Muchos antígenos TI-2 son unidos de manera específica y covalente por el componente del complemento C3d, y ratones con agotamiento de C3d montan respuestas inadecuadas a antígenos T1-2 (figura 12-3c). Casi todas las respuestas independientes de T están mediadas por tipos de células B B-1 y de la zona marginal.

Después de completar su programa de maduración (capítulo 10), las células B migran hacia los folículos linfoides (figura 2-8). Son dirigidas ahí por interacciones de quimiocina entre CXCL13, secretada por células dendríticas foliculares (fdc) y su receptor, CXCR5, que es expresado sobre células B. Empero, es importante reconocer que una vez que las células B maduras han llegado a los folículos, no sólo permanecen ahí; más bien, recirculan a través de los sistemas sanguíneo y linfático y de regreso a los folículos linfoides muchas veces en el transcurso de su existencia. La supervivencia de células B en el folículo depende de acceso a la citocina miembro de la familia del tnf, factor de activación de células B (baff), también conocido como factor de supervivencia de linfocitos B (BLyS), que es secretado por las fdc, así como por muchos tipos de células inmunitarias innatas, como neutrófilos, macrófagos, monocitos y células dendríticas. Las células B maduras incapaces de asegurar un aporte suficiente de baff mueren por apoptosis. Se estima que las células B maduras, recirculantes, tienen una vida media de aproximadamente 4.5 meses.

En el inicio de una respuesta de células B dependiente de T, la célula B une a antígeno por medio de sus receptores Ig. Parte de ese antígeno unido es internalizado hacia vesículas especializadas dentro de las células B, donde es procesado y vuelto a expresar en forma de péptidos presentados en el surco de unión a antígeno de moléculas de mhc clase II (figura 8-19). Las células T que previamente han sido activadas por un encuentro con células dendríticas que portan antígeno ahora se unen al péptido presentado por mhc sobre la superficie de la célula B. Esto induce una redistribución vectorial del aparato secretor de células T, de modo que libera sus citocinas activadoras directamente hacia la interfaz célula T/célula B (capítulo 4). Otras interacciones también ocurren entre moléculas accesorias sobre las superficies de células T y B que aumentan su unión y proporcionan más señales al par de células. Por ejemplo, CD40L sobre la célula T se une a CD40 sobre la célula B (figura 12-3a), y el correceptor CD28 sobre la célula T se une con CD80 y CD86 sobre la superficie de la célula B.

A continuación, la célula B integra las señales activadoras recibidas por medio de su receptor de antígeno con las que provienen de sus diversos receptores y correceptores de citocina, y se mueve hacia regiones especializadas del ganglio linfático o el bazo para empezar el proceso de diferenciación hacia una célula secretora de anticuerpo. Recuerde que los linfocitos primero entran al ganglio linfático en la región de la zona de células T, justo dentro de los folículos (figura 2-8). Algunas de las células B activadas por antígeno a continuación se mueven hacia regiones en las fronteras de las áreas de células T y de células B, donde se diferencian hacia agrupaciones de células B activadas conocidas como focos primarios (figura de perspectiva general 12-4). Ahí, completan su diferenciación hacia células plasmáticas. Unos cuatro días después de la estimulación, cuando su diferenciación está completa, migran hacia las regiones de cordones medulares del ganglio linfático, o hacia partes de la pulpa roja del bazo cerca de las zonas de células T (figura 2-10), donde secretan grandes cantidades de anticuerpos. Algunas de estas células plasmáticas mueren después de que se completa la respuesta primaria inicial, mientras que otras se quedan a residir a largo plazo en la médula ósea, el intestino u otras ubicaciones como células plasmáticas de vida prolongada. Estas células plasmáticas de foco primario suministran cantidades relativamente grandes de anticuerpos IgM durante las fases tempranas de la respuesta de células B.

Algunas células B estimuladas por antígeno no entran a los focos primarios, sino más bien migran hacia los folículos de los ganglios linfáticos y el bazo, donde se diferencian más. A medida que los folículos se llenan de linfocitos específicos para antígeno (principalmente células B), cambian su aspecto y se conocen como centros germinales (gc). En estos centros germinales, los genes que codifican para la región variable, de células B, pasan por procesos mutacionales que dan lugar a la secreción de anticuerpos con secuencias alteradas en sus sitios de combinación con antígeno. Este proceso de hipermutación somática (shm) va seguido por selección de antígeno, y culmina en la producción de células B que portan receptores y secretan anticuerpos cuya afinidad por antígeno aumenta conforme progresa la respuesta inmunitaria. Anticuerpos con mutaciones en sus regiones variables empiezan a aparecer en la circulación seis a 10 días después del inicio de la respuesta inmunitaria. Además, señales continuas provenientes de células T auxiliares dirigen sus células B cognadas para que produzcan anticuerpos de isotipos (clases) que no son IgM, en un proceso conocido como recombinación de cambio (switch) de clase (csr). Tanto la shm como la csr son dependientes de la actividad de una enzima de centro germinal: la citidina desaminasa inducida por activación (aid).

El resultado final de esta extraordinaria serie de eventos es la producción de moléculas de anticuerpo de alta afinidad que eliminan la amenaza patogénica mediante uno o más de los medios descritos en el capítulo 13. Al final de la respuesta inmunitaria primaria, permanecen células B de memoria que son las hijas (y la progenie más distante) de las células que fueron estimuladas durante la respuesta primaria. Muchas de estas células B progenie ahora portan receptores de célula B (bcr) mutados y seleccionados. En el momento de exposición secundaria al mismo antígeno, estas células B de memoria serán estimuladas con mayor rapidez y suministrarán anticuerpos de afinidad más alta y con cambio de clase de cadena pesada, lo que da lugar a eliminación más rápida de microbios patógenos. Esa respuesta de memoria mejorada fundamenta la lógica científica para la vacunación.

Conforme la respuesta inmunitaria a antígenos dependientes de T disminuye, el organismo huésped queda con dos grupos de células de vida prolongada que aseguran el suministro de respuestas de memoria a largo plazo al antígeno. Células plasmáticas en la médula ósea y en otros sitios crean un reservorio de células productoras de anticuerpos que pueden durar toda la vida del huésped, y células B de memoria que circulan por los órganos linfoides permanecen preparadas para estimulación subsiguiente por el mismo antígeno. Los linfocitos y las células plasmáticas residuales excesivos de la respuesta primaria son eliminados por apoptosis.

Los antígenos dependientes de T requieren ayuda de células T para generar una respuesta de anticuerpos

Los experimentos iniciales que probaron que las células B requerían “ayuda” por parte de células T para completar su diferenciación fueron realizados por Miller, Mitchell, Mitchison y otros durante la década de 1960-1969, usando la técnica de transferencia adoptiva. En un experimento de transferencia adoptiva, un ratón es letalmente irradiado a fin de eliminar su sistema inmunitario; el investigador a continuación intenta reconstituir la capacidad para generar una respuesta inmunitaria al añadir de regreso células purificadas de diferentes tipos provenientes de ratones donantes idénticos desde el punto de vista genético.

Al usar esta técnica, los investigadores mostraron que, para que un ratón produzca anticuerpos contra un antígeno proteínico, debe recibir células derivadas tanto de la médula ósea como del timo de un animal donante sano. Ni las células derivadas del timo ni las derivadas de la médula ósea fueron capaces de reconstituir por sí solas el sistema inmunitario del animal que está mostrando respuesta (figura 12-5). Por supuesto, ahora se sabe que las células derivadas del timo activas en esta respuesta fueron células T auxiliares maduras, mientras que las células productoras de anticuerpos, derivadas de la médula ósea, fueron células B maduras, que estuvieron recirculando por la médula ósea. De esta manera se demostró que la respuesta de anticuerpos a antígenos proteínicos requirió tanto células B como células T.

Una vez introducidos los principales participantes y descrito brevemente el ambiente en el cual las células operan, ahora se describe en forma secuencial una respuesta de células B dependiente de T.

El reconocimiento de antígeno por células B maduras proporciona una señal de supervivencia

El primer paso en la producción de anticuerpos es el reconocimiento de antígeno por los receptores Ig sobre la superficie de una célula B virgen (una célula B que todavía no ha encontrado antígeno). Estos receptores, junto con sus correceptores y propiedades de señalización, se describieron en el capítulo 3. Las células B vírgenes circulan en la sangre y la linfa, y pasan por los órganos linfoides secundarios, entre los que destacan el bazo y los ganglios linfáticos (capítulo 2). Si una célula B es activada por interacción con un antígeno, la célula proliferará y se diferenciará como se describe más adelante. Si una célula B no se une a antígeno, morirá por apoptosis algunos meses después de su salida de la médula ósea.

Las células B encuentran antígeno en los ganglios linfáticos y el bazo

Cuando se introduce antígeno en el organismo, queda concentrado en varios órganos linfoides periféricos. El antígeno transportado por la sangre es filtrado por el bazo, mientras que el antígeno que proviene de espacios tisulares drenados por el sistema linfático es filtrado por ganglios linfáticos regionales (o por nódulos linfoides en el intestino). Aquí, la exposición se centra en la presentación de antígeno a células B en los ganglios linfáticos.

El antígeno entra a los ganglios linfáticos sea solo o asociado con células transportadoras de antígeno. Recuerde que las células B son capaces de reconocer determinantes antigénicos sobre antígenos naturales, no procesados, mientras que las células T deben reconocer antígeno como un péptido presentado en el contexto de antígenos de mhc. Además, el antígeno a menudo es modificado de manera covalente con fragmentos del complemento, y los receptores de complemento sobre células B desempeñan un papel importante en la unión de antígeno acoplado a complemento con suficiente afinidad para desencadenar activación de célula B (capítulo 6).

El mecanismo de adquisición de antígeno por célula B varía con el tamaño del antígeno. Los antígenos solubles pequeños pueden ser adquiridos de manera directa desde la circulación linfática por células B foliculares, sin la intervención de cualesquier otras células. Estos antígenos entran al ganglio linfático por medio de la linfa aferente y pasan hacia la región del seno subcapsular (figura 12-6a, b). Algunos antígenos pequeños pueden difundirse entre macrófagos del seno subcapsular (scs) que revisten el seno para llegar a las células B en los folículos. Otros salen del seno a través de una red de conductos (vasos cilíndricos). Estos conductos son permeables, y las células B foliculares pueden tener acceso a antígeno a través de brechas en la capa de células reticulares foliculares que forman las paredes de los conductos (figura 12-6b).

Los antígenos más grandes y más complejos toman una ruta un poco diferente. Los macrófagos scs, que se muestran justo debajo del seno subcapsular en la figura 12-6a, son una subpoblación distinta de macrófagos de ganglios linfáticos con habilidad fagocítica limitada, y expresan cifras altas de moléculas de superficie celular capaces de unirse a antígeno no procesado y retenerlo. Por ejemplo, las bacterias, los virus, el material particulado y otros antígenos complejos que se han enlazado de manera covalente a componentes del complemento son mantenidos por receptores del complemento sobre las superficies de estos macrófagos. Las células B específicas para antígeno dentro de los folículos pueden adquirir los antígenos de manera directa desde los macrófagos y quedar activadas. Además, puesto que los macrófagos scs, las células B y las fdc portan cifras altas de receptores de complemento, es bastante posible que el antígeno pueda ser pasado entre los tres subtipos de células hasta que finalmente es reconocido por una célula B que tiene el receptor de Ig que concuerda. Otras clases de células dentro del ganglio linfático también pueden presentar antígenos no procesados a células B; por ejemplo, se ha mostrado que una población de células dendríticas que está situada cerca de las vénulas endoteliales altas en ganglios linfáticos también es capaz de presentar antígeno no procesado a células B.

Cualquier exposición sobre la presentación de antígeno a células B estaría incompleta sin la consideración del papel de las células dendríticas foliculares (fdc). Investigaciones tempranas con microscopia electrónica de células derivadas de ganglios linfáticos revelaron que las dendritas de fdc estaban tachonadas de complejos de antígeno-anticuerpo llamados icosomas (figura 12-6c). El análisis adicional mostró que estos complejos son retenidos sobre la superficie de la fdc por medio de interacción sea con complemento o con receptores Fc. Debido a la densidad de superficie alta de antígeno sobre fdc, muchos científicos al principio sugirieron que el papel primario de los icosomas quizá esté en la presentación de antígeno a células B vírgenes. Con todo, evidencia actual sugiere que su principal función es proporcionar un reservorio de antígeno al cual las células B se unan conforme pasan por mutación, selección y diferenciación a lo largo de la vía a un fenotipo de memoria, más que desempeñar el papel primario en el proceso de presentación de antígeno inicial. Además, las fdc secretan factores de supervivencia que aseguran la supervivencia de células B dentro del ganglio linfático.

El reconocimiento de antígeno unido a célula por células B da lugar a diseminación en la membrana

Antes del contacto con antígeno, casi todos los bcr son expresados en forma monomérica, bivalente, sobre la superficie celular. La interacción de estos receptores monoméricos sobre la superficie de la célula B con antígenos unidos a célula, multivalentes, a continuación induce una respuesta celular más bien espectacular. En primer lugar, se forma una agrupación de bcr y sus antígenos cognados en el sitio inicial de contacto. A continuación la célula B se extiende con rapidez sobre la membrana blanco, antes de contraerse de regreso.

Esta reacción de extensión puede observarse con claridad en la figura 12-7, en la cual el antígeno unido a célula fue modelado usando una proteína incorporada hacia una bicapa lipídica planar. La extensión de membrana ocurre 2 a 4 min después del contacto con antígeno, tiempo durante el cual pueden observarse microagrupaciones de interacciones antígeno-receptor mediante microscopia de fluorescencia de lapso de tiempo en la interfaz de lípido de membrana. Después de alcanzar un área de superficie máxima de alrededor de 25 μm², el área de contacto entre la célula y la membrana lipídica artificial empieza a contraerse, y el complejo de antígeno-receptor es reunido hacia una agrupación definida, central, con un área de aproximadamente 16 μm². La fase de contracción dura otros 5 a 7 min. Se ha mostrado que la eficacia de la respuesta de anticuerpos final se correlaciona con la magnitud de esta reacción de extensión.

Hacia el final de la fase de contracción, el bcr, aún en contacto con su antígeno cognado sobre la célula presentadora, está agrupado sobre la superficie de la célula B.

¿Qué causa la agrupación de los receptores de célula B en el momento de unión a antígeno?

Experimentos en los que se utilizan ligandos monovalentes incorporados hacia membranas lipídicas blanco demostraron que el antígeno en sí no necesita ser multivalente para que empiece la agrupación. Más bien, parece ser que la unión de antígeno al bcr a afinidad suficientemente alta causa una alteración estructural en el bcr, que lo hace susceptible a agrupación. En un inicio la ligadura a antígeno del receptor Ig se asocia con un decremento de la tasa de difusión de receptores IgM en el plano de la membrana. Además, la unión de antígeno parece inducir un cambio conformacional en los dominios de región constante Cμ4 de receptores de membrana IgM ocupados. Estos dos cambios dan lugar a un incremento de la tendencia de los receptores IgM unidos a los dominios correspondientes de otras moléculas de receptor IgM unidas a antígeno (figura 12-8). La desaceleración del movimiento del receptor en la membrana, junto con esta oligomerización de receptor, ocurre en presencia o en ausencia de los componentes emisores de señales Igα,Igβ (CD79α,β) del receptor, lo cual indica que la agrupación del receptor no requiere eventos de señalización. Ahora se cree que esta agrupación del bcr puede ser el evento iniciador en la señalización de antígeno por medio del bcr.

En el momento de oligomerización, el complejo de bcr se mueve de manera transitoria hacia partes de la membrana caracterizadas por regiones ricas en esfingolípidos y en colesterol, insolubles en detergente, altamente ordenadas, designadas coloquialmente balsas de lípido. Recuerde que la asociación del bcr con las balsas de lípido a continuación lleva a estrecha proximidad a los itam de los componentes Igα e Igβ con la tirosina cinasa miembro de la familia src, fija a balsa, Lyn. Esto pone en marcha la cascada de emisión de señales de célula B que se muestra en la figura 3-28.

La agrupación de receptor de antígeno induce internalización y presentación de antígeno por la célula B

La unión a antígeno por la célula B activa la cascada de emisión de señales que se describe en la figura 3-28 y esta cascada induce varios cambios dentro de la célula. Uno de estos cambios es la formación, alrededor del bcr, de hoyuelos cubiertos con clatrina que facilitan la internalización de los complejos de receptor-antígeno. De hecho, ahora se sabe que casi todas las moléculas del bcr ocupadas por antígeno son internalizadas, y dejan sólo algunas copias del receptor sobre la superficie celular para que sirvan como andamios para la señalización. Se ha mostrado en experimentos que los complejos de bcr unido a antígeno-receptor Igα,Igβ, que permanecen en la superficie celular y proporcionan la función de señalización de célula B, están más altamente fosforilados que los receptores que son internalizados.

Una vez internalizado, el antígeno es procesado como se describe con detalle en el capítulo 8; esto da lugar a una expresión aumentada de moléculas de mhc clase II cargadas con péptido sobre la superficie de la célula B, así como regulación ascendente de la expresión de las moléculas coestimuladoras CD80 y CD86. Recuerde que tanto CD80 como CD86 se unen a la molécula coestimuladora de células T CD28; por ende, estos cambios en la expresión de CD80 y CD86, que ocurren en el transcurso de 1 a 2 h después del reconocimiento de antígeno, preparan a las células B para sus interacciones subsiguientes con células T.

Una célula B que ha captado su antígeno específico por medio de endocitosis mediada por receptor es hasta 10 000 veces más eficiente en la presentación de antígeno a células T cognadas que una célula β no específica para antígeno que sólo puede adquirir el mismo antígeno por mecanismos de pinocitosis inespecíficos. Efectivamente, esto significa que las únicas células B que procesan y presentan antígeno a células T en un contexto relevante desde el punto de vista fisiológico son las células B que tienen la capacidad para sintetizar anticuerpos contra ese antígeno.

Ahora que la célula B está lista para presentar antígeno a células T, es necesario preguntar ¿cómo una célula B, con un receptor que en circunstancias normales es expresado a frecuencia en extremo baja dentro del repertorio de receptores, puede posiblemente encontrar y unirse a una célula T específica para el mismo antígeno, que también está presente a frecuencia baja entre todas las células T disponibles?

Las células B activadas migran para encontrar células T específicas para antígeno

Gran parte del entendimiento del movimiento de células y antígenos a través de los ganglios linfáticos se debe a avances recientes en la obtención de imágenes de células dentro de su contexto biológico. De manera específica, en algunos experimentos recientes que se describen en el capítulo 14, ganglios linfáticos se han llevado al exterior del cuerpo de animales anestesiados vivos, y la circulación de linfocitos a través de estos ganglios se ha estudiado usando células T, B y presentadoras de antígeno marcadas con fluorescencia. En estos experimentos se preservan las circulaciones sanguínea y linfática hacia el ganglio linfático, y éste se levanta suavemente sobre una plataforma de microscopio humidificada, calentada, para observación. A veces las marcas fluorescentes se integran en el genoma del animal al colocar proteínas fluorescentes, como proteína f luorescente verde (gfp), bajo el control de promotores específicos que sólo son activos en subgrupos de linfocitos específicos. En otros experimentos, se inyectan al animal anticuerpos fluorescentes justo antes de anestesiarlo. Esta técnica se conoce como microscopia de fluorescencia intravital (capítulos 14 y 20), y ha hecho enormes contribuciones al entendimiento del proceso de activación de linfocitos en los ganglios linfáticos.

Los investigadores han usado estudios inmunohistoquímicos, de inmunofluorescencia, y las técnicas de obtención de imágenes intravitales antes mencionadas para visualizar poblaciones de células particulares en el transcurso de una respuesta inmunitaria en proceso. En algunos casos, se ha requerido la generación de ratones transgénicos en los cuales todas las células B y T, o casi todas, tienen especificidad de antígeno definida. Todas estas técnicas se describen en el capítulo 20. Lo que sigue es un resumen de la información recabada a partir de un gran número de experimentos de ese tipo usando diversos sistemas modelo de antígeno y transgénicos.

Como se mencionó, las células B captan su antígeno en las regiones foliculares del ganglio linfático o el bazo. Aproximadamente a las 2 h del contacto con antígeno, la célula B ha internalizado y procesado este antígeno, y expresado péptidos antigénicos sobre su superficie en el contexto de antígenos de mhc clase II. En respuesta a reconocimiento de antígeno por el bcr, la célula B empieza a expresar el receptor de quimiocina CCR7. El CCR7 se une a las quimiocinas CCL19 y CCL21, que son secretadas por células del estroma en las zonas de células T de órganos linfoides secundarios. La célula B aún expresa también CXCR5, que se une a CXCL13, expresado por fdc en los folículos de células B. Dado que expresan receptores para quimiocinas derivadas tanto de la zona de células T como de la zona de células B, aproximadamente 6 h después de estimulación, las células B unidas a antígeno se mueven hacia el límite de las zonas de células B y de células T. En la figura 12-9a se muestra un diagrama de estas diversas zonas del ganglio linfático. Las células B activadas también regulan en dirección ascendente la expresión de receptores para citocinas liberadas por células T activadas, lo que permite que las células B reciban las señales para proliferar, para diferenciarse, y para iniciar un programa antiapoptótico. El receptor para IL-4, una importante citocina específica para célula B, puede detectarse en etapas tan tempranas como seis horas después del contacto con antígeno y alcanza cifras máximas a las 72 horas.

Las células B estimuladas con antígeno están en constante movimiento dentro de la zona de células T del ganglio linfático en tanto no hacen contacto con una célula T específica para antígeno, un evento que más probablemente ocurre en el transcurso de las 24 a 48 h después de contacto con antígeno. Hacia este momento, pueden observarse muchos de los cambios de superficie celular importantes, característicos de la activación de linfocito B, como cifras aumentadas de antígenos del mhc clase II, y de las dos moléculas coestimuladoras, CD80 y CD86. Una vez que se hace contacto con una célula T activada, estas células B estimuladas por antígeno se unen con sus parejas células T conjugadas durante periodos extendidos, que varían desde algunos minutos hasta varias horas. Durante este periodo, la célula T auxiliar activada también expresa CD40L (CD154), un miembro (unido a la membrana celular) de la familia de receptores del tnf, que interactúa con CD40 (un miembro de la familia del tnf) (capítulo 4) sobre la célula B activada. Las interacciones CD40-CD40L, junto con reconocimiento de antígeno mediado por bcr y señalización de interleucina, desencadenan todas las vías de activación torrente abajo que se muestran en la figura 3-28, y juntas impulsan la célula B hacia la fase proliferativa del ciclo celular.

Después de este periodo de comunicación intensa entre las células T y B activadas, las células B activadas a continuación regulan en dirección descendente CCR7 mientras que mantienen cifras altas de expresión de CXCR5; esto les permite salir de las áreas de células T y migrar hacia las regiones interfolicular y folicular externa. Las células B activadas parecen pasar uno o dos días en las regiones del exterior de los folículos y entre los folículos antes de finalmente entrar al folículo alrededor de cuatro días después de la inmunización (figura 12-9b).

En el experimento que se describe en la figura 12-9b, un ratón transgénico ha sido inmunizado con el antígeno nitrofenacetil-ovoalbúmina (nitrophenacetyl-ovalbumin) (np-ova) dependiente de T. Las células B específicas para antígeno expresan gfp, y, por ende, están marcadas con verde; las células T específicas para antígeno están marcadas con rojo, y los folículos de células B están teñidos de azul. En el animal virgen, las células T pueden observarse claramente situadas en las zonas de células T, y células B verdes ocasionales pueden observarse dispersas en todos los folículos. Tiempo después de la inmunización, pueden observarse células B y T que migran primero hacia las regiones interfoliculares (entre los folículos) (días 1 y 2 después de la inmunización). Hacia el día 3, células B y T pueden encontrarse agrupadas en la región folicular externa, así como en las regiones interfoliculares, y hacia los cuatro días después de la inmunización casi todas las células B, mas no todas, han entrado a los folículos y puede observarse el inicio del desarrollo de centro germinal.

Despierta interés que células B derivadas de ratones con deficiencia de CXCR5 o CXCL13 se comportan de una manera que no es tan diferente del comportamiento de las derivadas de ratones normales, como podría haberse esperado, y esta observación llevó al descubrimiento de un segundo par de ligando-receptor que indujo la misma conducta de migración en células B. El ligando EBI2 es reconocido por un receptor acoplado a proteína G, el receptor de ligando inducido por EBV 2 (EBI2) que está presente sobre todas las células B maduras. La magnitud de expresión de EBI2 aumenta de manera notoria y con rapidez luego de activación de células B, y la interacción de EBI2 con su ligando da lugar al movimiento de células B hacia las regiones folicular externa e interfolicular de una manera análoga a la ordenada por interacción de CXCR5 con CXCL13. Experimentos bioquímicos sugieren que el ligando para EBI2 es de naturaleza lipídica, y los investigadores aún están trabajando para determinar la naturaleza de los tipos de células que expresan el ligando, la dinámica de su expresión, y la manera en la cual los dos grupos de señales quimioatrayentes interactúan para asegurar el movimiento correcto de la célula B estimulada por antígeno a través del ganglio linfático.

Las regiones folicular externa e interfolicular del ganglio linfático contienen números altos de macrófagos scs, células dendríticas y una población denominada células reticulares marginales (mrc), y los papeles de cada una de estas poblaciones de células en la conducta migratoria de células B activadas por antígeno es otra área de investigación activa.

Las células B activadas se mueven hacia el espacio extrafolicular o hacia los folículos para formar centros germinales

En el transcurso de los primeros días después de su interacción con células T, las células hijas de la célula B que está proliferando eligen uno de dos destinos. Algunas de las células hijas estimuladas en los espacios extrafoliculares migran hacia las fronteras de la zona de células T, forman un foco primario y se diferencian hacia plasmablastos. Los plasmablastos son células B que aún pueden dividirse y presentar antígeno a células T, pero que ya han empezado a secretar anticuerpos. Los plasmablastos y las células plasmáticas en el foco primario secretan cifras medibles de IgM aproximadamente a los cuatro días después de contacto con antígeno, y de ellos dependen las manifestaciones más tempranas de la respuesta de anticuerpos.

Otras células hijas generadas por estimulación de las células B originales entran a los folículos de células B (figura 12-9b, panel inferior). Ahí, se dividen rápidamente y se diferencian más. Este movimiento de células B hacia los folículos es facilitado por la expresión del factor de transcripción Bcl-6, que reprime la expresión de EBI-2 y permite a las células B salir de las regiones folicular externa e interfolicular. Conforme las células B se diferencian bajo la influencia de células T auxiliares foliculares (T_FH) (capítulo 11), el folículo se agranda y se hace más denso, y se desarrolla hacia un centro germinal (la reacción del centro germinal se comentará más adelante).

La naturaleza precisa de los mecanismos de los cuales depende la determinación de cuáles células entran al foco primario y cuáles optan por entrar al folículo y establecer una reacción de centro germinal no está clara en la actualidad, y quizá sea estocástica. A continuación se describen primero los procesos que llevan a formación de foco primario, y después se comentará el extraordinario destino que espera a las células B que entran a los folículos, y que finalmente se diferencian hacia células B de centro germinal.

Las células plasmáticas se forman dentro del foco primario

Las células plasmáticas son en esencia máquinas productoras de Ig. Sus cifras de Ig de superficie están cerca de cero, y ya no son capaces de ser más estimuladas por antígeno, o de presentar antígeno a células T que muestran respuesta. Una célula B activada en las regiones extrafoliculares del ganglio linfático que está iniciando un programa de diferenciación hacia el punto terminal de célula plasmática empieza a dividirse rápidamente y a secretar cifras bajas de Ig. Conforme la célula se divide, disminuye las cifras de Ig de membrana, proteínas de mhc y CD80/86, e incrementa su tasa de secreción de Ig para convertirse en un plasmablasto. Finalmente, la célula alcanza una etapa de diferenciación terminal en la cual ya no es capaz de división celular y ha alcanzado una tasa máxima de secreción de Ig: la célula plasmática. Las células plasmáticas se encuentran en el transcurso de los primeros cinco a seis días de una respuesta inmunitaria en la región de cordón medular del ganglio linfático.

Casi todas las células plasmáticas de foco primario tienen vida media breve; mueren por apoptosis en el transcurso de cinco a 10 días después de su generación, y durante muchos años se creyó que las células plasmáticas de los focos primarios sufrían este destino. Aun así, experimentos recientes han sugerido que algunas de estas células plasmáticas pueden migrar hacia la médula ósea o hacia otras ubicaciones dentro del organismo, donde proporcionan memoria de Ig de larga duración.

En la actualidad hay mucho interés por los factores de transcripción que controlan si las células B estimuladas por antígeno se diferencian a lo largo de la ruta de célula plasmática o, de manera alternativa, de la ruta de centro germinal. Los científicos ahora entienden que estos factores de transcripción están enlazados en una red mutuamente reguladora (figura 12-10).

Los factores de transcripción que favorecen la generación de células B de centro germinal en proliferación, Pax-5 y Bcl-6, reprimen de manera activa la expresión del factor de transcripción de células plasmáticas BLIMP-1. De hecho, los animales con deleción (knockout) del gen bcl-6 son incapaces de formar centros germinales, un factor que demuestra la centralidad de Bcl-6 en la determinación del fenotipo del centro germinal. Asimismo, las respuestas inmunitarias de estos ratones con deleción no pasan por maduración de afinidad ni por recombinación de cambio de clase, procesos que dependen del funcionamiento normal de centros germinales.

En animales naturales, la inducción de BLIMP-1 e IRF-4 da lugar a la inhibición de la expresión de Bcl-6 y Pax-5 (figura 12-10). Esta expresión inducida por antígeno de dos grupos de factores de transcripción alternativos que controlan la decisión entre dos destinos potenciales de célula linfocito recuerda la inducción de T-Bet y GATA-3 y sus efectos respectivos sobre la inducción de T_H1 y T_H2 (figura 11-10). En ambos casos, la inducción del o los factores de transcripción que inician una vía de diferenciación da lugar a la inhibición directa de la síntesis y la actividad de los factores de transcripción que apoyan la vía alternativa.

Durante mucho tiempo se había considerado que el factor de transcripción proteína de maduración inducida por linfocito B 1 (BLIMP-1) es el regulador maestro de la diferenciación de células plasmáticas. Los animales con deleción (knockout) de BLIMP-1 carecen de la capacidad para generar células plasmáticas, mientras que la expresión forzosa de BLIMP-1 es suficiente para promover la diferenciación de células plasmáticas. En animales naturales, la expresión de BLIMP-1 alcanza un máximo a la etapa de célula plasmática de diferenciación de célula B, y la expresión más alta de BLIMP-1 se observa en células plasmáticas de vida prolongada en la médula ósea y células plasmáticas de foco primario en los órganos linfoides secundarios. La expresión de BLIMP-1 también disminuye la expresión de mhc sobre la superficie de la célula, lo cual es congruente con la incapacidad de células plasmáticas para unirse en la presentación de antígeno a células T. El BLIMP-1 también promueve el empalme alternativo de mRNA que codifica para Ig, lo que permite la generación de transcritos maduros que codifican para la forma secretada de anticuerpos (figura 7-15).

De cualquier modo, cuando los científicos se preguntaron si el BLIMP-1 era el primer factor de transcripción operativo en el proceso celular que induce a las células B a diferenciarse hacia células plasmáticas, la respuesta no fue tan sencilla como se había esperado. De manera específica, experimentos recientes han demostrado que algunos genes asociados con la formación de células plasmáticas aún están activados en ratones con deleción (knockout) de blimp-1, lo que sugiere que algún factor que no es BLIMP-1 puede iniciar el proceso de diferenciación de células plasmáticas, incluso si BLIMP-1 se requiere para su compleción. ¿De qué otro u otros factores podría depender el inicio de la vía de destino de célula plasmática?

La evidencia actual orienta hacia el factor regulador de interferón 4 (IRF-4) como el candidato más probable (figura 12-10). Si el IRF-4 está controlando la expresión de blimp-1, se esperaría que fuera expresado antes que BLIMP-1 en la célula B en desarrollo, y que controlara la expresión del gen blimp-1. De hecho así es. El gen irf-4 es expresado antes que el gen blimp-1, y la proteína IRF-4 se une a elementos torrente arriba del gen blimp-1, lo cual regula en dirección ascendente su transcripción. Además, el IRF-4 regula en dirección descendente la expresión de los genes que codifican tanto para Pax-5 como para Bcl-6. Por último, la concentración de IRF-4 varía en células B a diferentes etapas de diferenciación de una manera congruente con su papel como un factor determinante en la diferenciación de células plasmáticas. Así, parece ser que IRF-4 puede iniciar la diferenciación hacia la etapa de célula plasmática. No obstante, ¿se requiere, o es meramente un adjunto útil al proceso de diferenciación de célula plasmática? Para obtener la respuesta a esta pregunta es necesario recurrir a experimentos de deleción (knockout).

Experimentos con ratones que tienen deficiencia de IRF-4 han mostrado que carecen por completo de células plasmáticas secretoras de Ig; por el contrario, y al igual que para el BLIMP-1, la sobreexpresión de IRF-4 promueve la diferenciación de células plasmáticas. Se ha mostrado que el IRF-4 se une a regiones aumentadoras de Ig, y es importante para la generación de secreción alta de Ig. Así, parecería ser que el IRF-4 puede ser un factor determinante, o posiblemente el factor determinante, en el impulso de una célula B hacia el fenotipo de célula plasmática, más que al de centro germinal.

La generación de las células plasmáticas en el foco primario es un paso de importancia crucial en la respuesta de anticuerpos, y la tasa de secreción de Ig por estas células es extraordinariamente alta. En la parte más alta de una respuesta de anticuerpos, una célula secretora de anticuerpos única puede liberar hasta 0.3 ng de Ig por hora; por lo menos 30% de su síntesis celular de proteínas se dedica a la generación de moléculas de anticuerpos secretados. Por ende, estas células proporcionan cifras altas de anticuerpos que pueden unirse a antígeno, neutralizarlo y/u opsonizarlo para fagocitosis por macrófagos.

Sin embargo, las afinidades de unión a antígeno de los anticuerpos secretados por el foco primario todavía no se han optimizado mediante los procesos relacionados de hipermutación somática y selección de antígeno, y su afinidad por el antígeno a menudo es relativamente baja. Por ende, en el caso de una infección en particular virulenta, los anticuerpos secretados por las células del foco primario quizá sirvan principalmente para restringir el número de microbios en tanto se liberan los anticuerpos de alta afinidad generados por la reacción del centro germinal. Es dentro del centro germinal donde ocurrirán los siguientes extraordinarios eventos en la diferenciación de células B.

Otras células B activadas se mueven hacia los folículos e inician una respuesta de centro germinal

Como se describió, cuatro o cinco días después de que ocurre activación de células B dependiente de T en la frontera entre la zona de células T y los folículos, algunas células B específicas para antígeno entran a los folículos. Ahí, pasan por proliferación rápida, lo que da por resultado la formación de grandes acumulaciones de células B específicas para antígeno. El folículo, que contiene tanto células T_FH como células dendríticas foliculares (fdc), se agranda a medida que las células específicas para antígeno que están entrando proliferan, y el folículo pululante en el cual está ocurriendo una respuesta inmunitaria de manera activa se denomina centro germinal (gc) (figura 12-11). La interacción entre CD40 sobre la célula B y su ligando, CD40L, sobre la célula T es necesaria para la formación del centro germinal, y en ratones en los cuales se ha efectuado deleción de los genes que codifican para CD40 o CD40L no se generan centros germinales.

En los centros germinales, las células B pasan por un periodo de proliferación intensa, y a continuación sus genes que codifican para Ig quedan sujetos a algunos de los procesos más extraordinarios en biología. En primer lugar, los genes que codifican para la región variable (pero no para la región constante) de Ig pasan por tasas en extremo altas de mutagénesis, del orden de una mutación por cada 1 000 pares de bases por cada generación. (Contrasta esto con la tasa de mutaciones de fondo inducidas por rayos cósmicos, de una mutación por cada 100 millones de pares de bases por cada generación.) Los genes mutados a continuación son expresados, y los receptores de Ig codificados son probados para ver si sus afinidades por antígeno se han alterado para mejorar. Las células B que portan receptores de afinidad más alta que las que están sobre las células parentales son seleccionadas para rondas adicionales de mutación y selección, mientras que aquellas con afinidad nula o disminuida por antígeno se permite que mueran por apoptosis.

En segundo lugar, también dentro del centro germinal, las señales de interleucina provenientes de células T foliculares impulsan el proceso de csr de Ig: el reemplazo de los segmentos de gen que codifican para la región constante μ por segmentos que codifican para otras clases de regiones constantes. Se están empezando a entender los aspectos de biología molecular de estos procesos, que tienen lugar en un ambiente anatómico rápidamente modulador. Dados los eventos mutacionales y de selección activos que ocurren dentro del centro germinal, no debe sorprender que algunos lo han denominado “microcosmos darviniano”.^* A continuación se describen los aspectos biológicos del centro germinal, y después se listan uno por uno los dos procesos genéticos que son singulares para el sistema inmunitario: hipermutación somática y cambio de clase de Ig.

Formación de centro germinal

Cuando las células B activadas entran en los folículos de células B, proliferan en un ambiente proporcionado por una red de fdc y células T_FH. Las células T_FH se describieron con detalle en el capítulo 11, y tanto las fdc como las células T_FH proporcionan señales de supervivencia a las células B del centro germinal que se están dividiendo con rapidez.

La proliferación de células B da lugar inicialmente a un decremento de la expresión de IgD sobre la superficie celular, aunque la expresión de IgM es mantenida. A medida que el gc se expande, células B IgD⁺ que no están respondiendo son desplazadas hacia la región fronteriza del folículo, y forman una corona de células B vírgenes denominada zona del manto folicular. Esto se ilustra en las figuras 12-11a y b, en la primera de modo más bien notorio como un borde azul para el centro germinal.

La formación del centro germinal requiere varias citocinas, entre ellas linfotoxina-α (TNF-β), que son producidas por las fdc, así como por las células T_FH y en potencia por otras células dentro del ganglio linfático. Estas moléculas solubles emisoras de señales ayudan a reprimir genes como blimp-1, y promueven la expresión de genes como aid, que tienen papeles importantes en los centros germinales en desarrollo.

Desarrollo de las zonas oscura y clara

Conforme el centro germinal madura, se hacen visibles dos zonas: la zona clara y la zona oscura (figura 12-11). La “oscuridad” de la zona oscura se produce por una aglomeración densa de células B en proliferación rápida (centroblastos), mientras que la naturaleza “más clara” de la zona clara depende de la distribución menos densa de células B (centrocitos) dentro de una red de fdc; de hecho, en la zona oscura casi no hay fdc. (Note que en la figura 12-11a no todas las células B se han marcado, a fin de permitir claridad en la imagen. La zona oscura verde, de hecho, está densamente aglomerada con centroblastos en división, una característica que se visualiza mejor en la figura 12-11b.)

La distribución de células B entre las dos zonas depende de sus cifras relativas de expresión de los receptores de quimiocina CXCR4 y CXCR5, que interactúan con quimiocinas expresadas de preferencia en cada una de las dos zonas. El CXCR4 es regulado en dirección ascendente sobre centroblastos, mientras que CXCR5 tiene expresión más alta sobre centrocitos.

La hipermutación somática y la selección de afinidad ocurren dentro del centro germinal

El término hipermutación somática describe uno de los procesos más extraordinarios en biología. La palabra somática indica que los procesos mutacionales están ocurriendo fuera de las células de la línea germinal (óvulo y espermatozoide). Hipermutación alude al hecho de que los procesos mutacionales ocurren con rapidez extrema. La hipermutación somática (shm) en ratones y seres humanos sólo ocurre después de contacto con antígeno, sólo afecta las regiones variables de las cadenas pesada y ligera de anticuerpos, y requiere la unión de células T, que deben ser capaces de interactuar con células B por medio de unión CD40-CD40L.

La posibilidad de que la shm de genes que codifican para Ig podría desempeñar un papel en la diversificación de anticuerpos quedó implicada por vez primera por estudios de secuenciación de aminoácidos efectuados durante la década de 1970-1979 por Cesari, Weigert, Cohn y otros. Sus estudios se enfocaron en anticuerpos producidos por tumores de mieloma de ratón que expresaban cadenas ligeras λ. El locus λ de ratón ha quedado gravemente truncado y, como resultado, los ratones tienen muy pocas regiones variables de cadena λ diferentes. Por ende, estos investigadores pudieron comparar cada una de sus secuencias de cadena ligera de mieloma con una secuencia de línea germinal conocida. Mostraron que los tumores de mieloma expresaron mutaciones puntuales que estuvieron restringidas a las regiones variables de las cadenas λ, y agrupadas en las regiones determinantes de complementariedad. Con el advenimiento de tecnología de secuenciación de ácidos nucleicos, estos datos fueron confirmados y extendidos por otros que mostraron que la shm afecta las regiones variables, pero no las regiones constantes, de las cadenas tanto pesadas como ligeras de Ig; que la frecuencia de hipermutaciones somáticas aumenta con el tiempo después de inmunización y que la hipermutación somática, seguida por selección de antígeno, da lugar a la secreción de anticuerpos cuya afinidad por el antígeno que produce inmunización aumenta con el tiempo después de la inmunización.

Estos experimentos definieron el proceso de shm, pero dejaron abierta la pregunta de dónde ocurría. Una serie de artículos publicados a principios de la década de 1990-1999, y que representan un gran logro técnico, probaron que la hipermutación somática ocurre dentro de los centros germinales de un ganglio linfático activo (recuadro 12-1, Experimento clásico).

Una vez que los investigadores supieron dónde estaba ocurriendo mutación, su siguiente pregunta, inevitablemente, fue ¿cómo? Esta pregunta planteó enormes desafíos experimentales, y durante casi 30 años los investigadores sólo hicieron progreso gradual en la definición del mecanismo mutacional. Se definieron ciertas secuencias de nucleótidos que parecieron ser en particular susceptibles a mutación, y los inmunogenetistas lograron demostrar que el proceso mutacional pareció estar notablemente enfocado sobre las regiones variables de Ig. En otros estudios se mostró que la shm requería la participación de células T, que sólo ocurrió después de contacto con antígeno, y que la mutación pareció afectar sólo genes que se estuvieron transcribiendo con rapidez. Empero, la naturaleza de las enzimas que median la respuesta, y los mecanismos moleculares involucrados, permanecieron oscuros.

El avance importante provino, como sucede tan a menudo, de una dirección inesperada. En experimentos diseñados para detectar los genes y las enzimas que median csr, Takasu Honjo y colegas aislaron una línea celular en la cual los genes que codifican para anticuerpos no pasaron por csr. Este tipo de dato a menudo es el primer paso crucial en la identificación de las proteínas que están implicadas en un proceso particular, puesto que los científicos ahora podían comparar las células que podían y no podían emprender csr, y buscar diferencias. Con todo, es importante que notaron que los genes que codifican para anticuerpos en estas líneas celulares también estuvieron desprovistos de mutaciones somáticas en las regiones variables. ¿Podría ser que la misma enzima estuvo implicada tanto en la shm como en la csr?

Miembros del laboratorio de Honjo aislaron con rapidez el gen que había sido mutado en esta línea celular, y probaron que codificó para la enzima citidina desaminasa inducida por activación (aid), que después se mostró que es necesaria tanto para la hipermutación somática como para la csr. Aun así, ahora los científicos encararon las nuevas preguntas: ¿de qué modo la aid induce hipermutación, y cómo está restringida sólo a las regiones variables de anticuerpos?

Hipermutación somática mediada por aid

Si bien todavía no se entienden por completo todos los detalles del mecanismo de shm, varias partes del proceso ahora se encuentran bien establecidas. La pérdida, inducida por aid, del grupo amino de residuos de citidina situados en puntos de actividad mutacional intensa, da lugar a la formación de uridina (figura 12-12). Esto crea un error de emparejamiento U-G. Varios mecanismos alternativos a continuación entran en juego para participar en la resolución del error de emparejamiento original, lo que conduce a la creación de tramos más cortos o más largos de dna mutado (figura 12-13).

En resumen, el mecanismo más simple es la interpretación de la desoxiuridina como una desoxitimidina por el aparato de replicación de dna. En este caso, una de las células hijas tendría un par A-T en lugar del par G-C original que se encuentra en la célula parental (figura 12-13, izquierda). De manera alternativa, la uridina con error de emparejamiento podría ser escindida por una enzima dna uridina glucosidasa. A continuación, polimerasas propensas a error llenarían la brecha como parte del mecanismo de reparación por escisión de bases de parche corto, de la célula (figura 12-13, en medio). En tercer lugar, podría recurrirse a mecanismos de reparación de errores de emparejamiento (mismatch) (mmr) que dan lugar a la escisión de un tramo más largo de dna alrededor del error de emparejamiento. La cadena escindida podría ser reparada entonces por dna polimerasas propensas a error, como la dna polimerasa η, que da pie a una serie más larga de mutaciones en la región del error de emparejamiento original (figura 12-13, derecha).

Establecimiento del aparato mutacional como objetivo

Puesto que la tasa de hipermutación es de órdenes de magnitud más alta en el dna que codifica para la región variable de Ig que en otros genes en células B del centro germinal, debe haber algún mecanismo para dirigir la maquinaria mutacional hacia la ubicación cromosómica correcta. Además, una variación en este mecanismo también debe dirigir la aid a las partes de los genes que codifican para la región constante que son reconocidas durante csr.

Cuando se está transcribiendo de manera activa dna, regiones localizadas del dna quedan desprendidas transitoriamente de sus cadenas pareja. La presencia de dna monocatenario parece ser necesaria para que ocurra shm, y el número de mutaciones que se acumulan en dna que codifica para Ig es a grandes rasgos proporcional a la tasa de transcripción de Ig. De cualquier modo, genes que no son los que codifican para Ig son transcritos en células B del centro germinal, al igual que las regiones constantes de los genes que codifican para inmunoglobulina, y no pasan por mutación. Está claro que esta distinción sola no explica el hecho de que las mutaciones se concentran casi de manera exclusiva en las regiones variables de cadenas pesada y ligera de Ig, y alguna otra cosa que la transcripción activa debe estar dirigiendo la aid a las regiones variables.

El análisis cuidadoso de secuencias de región variable de Ig reveló que algunos motivos de secuencia tuvieron más probabilidades que otros de ser establecidos como objetivo por el aparato mutacional, los cuales se denominan puntos de actividad mutacional intensa. En particular, se notó que el motivo de secuencia DGYW/WRCH fue establecido como objetivo con frecuencia para mutación en el par G-C subrayado. (En esta descripción de la secuencia, los cuatro nucleótidos después de la barra invertida representan el complemento invertido de la secuencia dgyw, de modo que la G y la C subrayadas forman par una con otra.) El código que se usa para describir la secuencia de mancha caliente establecida como objetivo es como sigue:

El motivo dgyw también se encuentra con frecuencia en las regiones de cambio de clase y, así, parece ser una secuencia importante que dirige la unión de aid a ciertas partes del dna.

Selección, inducida por antígeno, de células B con afinidad más alta

En esta sección se describirá cómo las células B que tienen receptores de antígeno de afinidad más alta compiten exitosamente con sus homólogas de afinidad más baja por señales de supervivencia y proliferación suministradas a ellas por células T_FH en el centro germinal.

Experimentos trascendentales en los que se usó microscopia de fluorescencia intravital en modelos de ratón transgénico han permitido a los investigadores abordar la pregunta de cómo se permite sobrevivir a células B que tienen afinidad más alta, mientras que sus precursoras y parientes de afinidad más baja sucumben a apoptosis. En estos ratones, células T y B, así como fdc, específicas para antígeno, fueron marcadas con distintos colorantes fluorescentes, y el movimiento de células B y T durante una reacción de centro germinal en proceso se observó con microscopia de fluorescencia de lapso de tiempo. Los investigadores observaron que las células B pasan una cantidad de tiempo relativamente breve en las zonas claras del centro germinal, donde deben aprovechar la oportunidad para tener contacto con células T_FH, para recibir señales de crecimiento y supervivencia derivadas de células T. Notaron además que en las zonas claras hay muchas más células B que células T_FH, lo cual indicó que las células B pueden tener que competir entre sí por el privilegio de interactuar con células T.

Un modelo actual bien aceptado sugiere que las células B que portan receptores de afinidad más alta captan antígeno y lo procesan con mayor eficacia que las células B que compiten que tienen receptores de más baja afinidad. Cuanto más antígeno una célula B procesa, más antígeno presentará sobre sus moléculas de mhc clase II para reconocimiento por células T_FH cognadas. Por ende, una célula B que ha pasado por una mutación ventajosa en la región de unión a antígeno de sus genes que codifican para Ig será más capaz de interactuar con células T_FH que sus competidoras y, por ende, recibirá más señales proliferativas y de supervivencia provenientes de esas células T_FH.

Experimentos adicionales han indicado que la competencia de células B por antígeno dentro del centro germinal quizá sea más directa que lo que previamente se creyó, porque algunas células B fueron observadas en realidad quitando antígeno de otras células B. Esto sugiere que las células B de afinidad más alta en realidad roban antígeno de sus homólogas que tienen afinidad más baja. De esta manera las células B con receptores de afinidad más alta presentan más antígeno a células T, y disfrutan de mejores interacciones con ellas, que llevan directamente a supervivencia aumentada. En ausencia de señales de supervivencia positivas, las células B de afinidad más baja en el centro germinal sufren apoptosis.

El análisis genético detallado de este proceso ha mostrado que las señales suministradas desde la célula T por medio de CD40 sobre la superficie de células B proporcionan un componente indispensable de la señal que las células T suministran a células B que compiten de manera exitosa. Además, la activación de PI3 cinasa inducida por bcr (capítulo 3) en células B del centro germinal da lugar a la activación de la serina/treonina cinasa Akt. La Akt es una cinasa pleiotrópica (tiene muchos efectos) que no sólo promueve la supervivencia celular e inhibe proteínas apoptóticas, sino que también promueve la degradación de p53, lo cual permite que las células B del gc pasen por un ciclo.

Así, las células B que se unen a, procesan y presentan más antígeno a células T ganarán a las células B que no pueden expresar antígeno con tanta eficacia. Las células B de baja afinidad perderán en la competencia por antígeno, y morirán debido a la falta de señales de supervivencia mediadas por célula T.

Puesto que la mutación es un proceso al azar, algunas células B pueden adquirir receptores autorreactivos. Un mecanismo propuesto para la destrucción de esas células B específicas para lo propio, generadas por mutación, se fundamenta en el hecho de que las moléculas propias, como las proteínas séricas, serán expresadas a concentraciones en extremo altas en los ganglios linfáticos, mientras que los antígenos extraños serán expresados a cifras mucho más bajas. Por ende, podría esperarse que los bcr sobre una célula B autorreactiva estarán ocupados. La ocupación completa de receptor lleva a internalización rápida de casi todos los bcr sobre la superficie celular. En células B foliculares, esa pérdida de expresión de bcr de superficie celular daría lugar, a su vez, a la pérdida de señalización por medio del bcr, salida del ciclo celular, y la inducción de apoptosis. En contraste, en células B específicas para antígenos extraños, sólo una proporción relativamente pequeña de sus receptores estará ocupada por antígeno y, por ende, sobre estas células, permanecerán suficientes bcr sobre la superficie celular para proporcionar el andamio para la cascada de señalización.

Inevitablemente, algunas células B específicas para lo propio escaparán hacia la periferia. No obstante, recuerde que estas células B carecerán de ayuda de células T cognadas y, en ausencia de estimulación, simplemente se perderán por abandono.

Como se describió, tanto la shm como la csr dependen de la actividad de la enzima aid. Sin embargo, el análisis de formas mutadas de aid ha demostrado que diferentes partes de la misma molécula catalizan los dos procesos diferentes. Además, las mutaciones en diferentes partes de la molécula llevan a distintos estados de inmunodeficiencia.

De manera específica, investigadores analizaron la estructura de genes que codifican para aid aislados a partir de una serie de pacientes con síndrome de hiper-IgM. En esta enfermedad de inmunodeficiencia, los pacientes sólo generan anticuerpos IgM que no pasan por shm o csr. Esos pacientes sufren infecciones graves y recurrentes, lo que, así, recalca la importancia fisiológica de los procesos tanto mutacional como de cambio de clase para el sistema inmunitario por completo funcional. Empero, se encontró que algunos pacientes poco comunes tienen genes que codifican para aid con codones de paro prematuros cerca del extremo 3′. Estos pacientes generaron anticuerpos que podían pasar por shm, pero estuvieron gravemente comprometidos en su capacidad para realizar csr. Esos individuos sólo desplegaron síntomas leves, y su inmunodeficiencia a menudo no se diagnosticó sino hasta la adultez. Esto implica que diferentes secciones de la proteína aid son necesarias para shm y para csr, y sugiere además que la capacidad para generar anticuerpos de alta afinidad quizá sea más relevante desde el punto de vista funcional que la capacidad para sintetizar anticuerpos de diferentes clases de cadena pesada.

La recombinación de cambio de clase ocurre dentro del centro germinal después de contacto con antígeno

En el capítulo 7 se mencionó que las células B vírgenes podían expresar de manera simultánea tanto mIgM como mIgD: ambas proteínas son codificadas sobre el mismo transcrito largo, y la decisión de traducir cadenas pesadas μ (IgM) en contraposición con δ (IgD) se toma en el ámbito de empalme de rna. En contraste, la decisión de cambiar desde la expresión de IgM hacia la expresión de cualquiera de las otras clases de anticuerpos se toma en el ámbito de la recombinación de dna, y el proceso mediante el cual ocurre se denomina recombinación de cambio de clase (csr). El cambio a la expresión de cualquier clase de cadena pesada que no sea δ da lugar a la pérdida irreversible del dna interpuesto.

El locus de cadena pesada de IgE tiene aproximadamente 200 kb de largo. La formación de genes que codifican para cadena pesada γ, ε y α requiere corte y reunión del dna que codifica para la cadena pesada (figura 12-14), de tal manera que la región constante deseada yace directamente torrente abajo de la región vdj reordenada. El cambio de clase ocurre mediante la inducción de recombinación entre regiones de cambio (switch) (S) donadoras y aceptoras situadas 2 a 3 kb torrente arriba de cada región C_H (excepto por C_δ). La región S donante es la región S torrente arriba desde el gen que codifica para la región constante de cadena pesada de anticuerpo expresado antes del cambio de clase (que en circunstancias normales es μ, excepto por los casos en los cuales una célula B pasa por más de un cambio de clase). La región S aceptora es la región S torrente arriba de la región constante de cadena pesada de anticuerpo que la célula B expresará a continuación. Las regiones de cambio constan de repeticiones en tándem de secuencias cortas, ricas en G, de 20 a 80 bp de longitud, que difieren un poco para cada isotipo y contienen sitios de direccionamiento para aid. En la csr, el análisis genético ha indicado que el motivo de secuencia crucial que se requiere para unión de aid es un par de wgcw que se superpone sobre las cadenas superior e inferior, donde W representa adenina o timina. (Note que wgcw meramente representa una subcategoría del grupo de secuencias antes descritas como dgyw.) La longitud general de las regiones de cambio varía de 1 a 10 kb, y la csr puede ocurrir en cualquier sitio dentro de las regiones S o cerca de las mismas.

Señales para recombinación de cambio de clase

Las células B deben recibir señales coestimuladoras provenientes de CD40 o, en ocasiones, de receptores tipo Toll de célula B para emprender csr. La importancia de interacciones CD40-CD40L en la mediación de csr es ilustrada en pacientes que sufren síndrome de híper-IgM ligado a X, un trastorno de inmunodeficiencia en el cual las células T_H no expresan CD40L. Los pacientes que sufren este trastorno expresan IgM, pero no otros isotipos. Esos pacientes tampoco forman centros germinales, no generan poblaciones de células de memoria, y sus anticuerpos no muestran evidencia de shm.

La señal de citocina recibida por la célula B determina cuál clase de Ig sintetizará (cuadro 12-1). Estas citocinas emiten señales a las células B para que induzcan la transcripción desde promotores de la línea germinal ubicados torrente arriba (5′) de las regiones de cambio donante y aceptora respectivas. Los transcritos de línea germinal resultantes no codifican para proteínas y, por ende, se denominan rna estériles. Es importante que no puede ocurrir csr en ausencia de esta actividad transcripcional, que probablemente tiene importancia en la creación de regiones localizadas de dna monocatenario reconocidas por la aid. Los promotores de línea germinal expresan los elementos con capacidad de respuesta a citocina apropiados. Por ejemplo, los promotores γ1 y ε de la línea germinal, que son inducidos por IL-4, tienen sitios de unión para el activador transcripcional inducido por IL-4, Stat6. Con todo, ¿de qué modo una célula B que recibe una señal proveniente de IL-4 sabe si debe cambiar a IgG1 o a IgE? La respuesta a esta pregunta y a preguntas similares, todavía no está clara, y aún hay mucho que aprender acerca de los detalles de las señales que regulan de manera diferencial el cambio hacia clases particulares de anticuerpos.

El mecanismo molecular de la recombinación de cambio de clase

La csr ocurre mediante un mecanismo de unión de extremo y, al igual que la shm, el proceso es iniciado por la aid. La aid desamina varias citocinas dentro de los sitios S tanto donante como aceptor que previamente han sido activados como resultado de señalización de citocina. Las enzimas dna uridina glucosilasa eliminan la U, creada por la desaminación de citidina, y a continuación endonucleasas apurínicas/apirimidínicas hacen una muesca en el esqueleto del dna en los sitios abásicos, lo cual crea roturas monocatenarias en múltiples puntos en los sitios S donante y aceptor. A continuación, enzimas de reparación de errores de emparejamiento de dna convierten las roturas de dna monocatenarias en roturas bicatenarias. En el paso final del proceso, la maquinaria de reparación de roturas de doble cadena de la célula entra en acción y liga las dos regiones de cambio, lo que da lugar a la escisión de la secuencia interpuesta. El proceso de csr puede ocurrir más de una vez durante la vida de la célula. Por ejemplo, un evento de csr inicial puede cambiar la célula desde síntesis de IgM hacia síntesis de IgG1, y una segunda csr puede cambiarla para que sintetice IgE o IgA.

Casi todas las células B recién generadas se pierden al final de la respuesta inmunitaria primaria

Entre 14 y 18 días después de su inicio, la respuesta inmunitaria primaria disminuye, y el sistema inmunitario encara un problema de exceso. La proliferación rápida de células B específicas para antígeno en el transcurso de la respuesta inmunitaria conduce a la generación de clonas expandidas de células, y si se permitiera que todas las células de cada clona sobrevivieran al final de cada respuesta inmunitaria, pronto no habría espacio para nuevas células B que salen de la médula ósea y buscan circular por los folículos linfoides y recibir sus señales de supervivencia.

Si bien se sabe que casi todas las células B se pierden por apoptosis al final de la respuesta inmunitaria, el mecanismo exacto por el cual ocurre esto todavía no se ha caracterizado por completo. A medida que las cifras de antígeno disminuyen, el equilibrio entre señales de supervivencia y señales de muerte experimentadas por la célula B en el ganglio linfático puede inclinarse a favor de la apoptosis. Ciertamente, la célula B ya no recibe señales de supervivencia por medio de unión de antígeno al bcr. Además, los animales con deficiencia de los genes que codifican para fas tienen números excesivos de células B, lo que implica la interacción Fas-FasL en el control de los números de células B. Aun así, todavía no se conoce la historia completa. Se trata de un área de investigación activa y quedan por responder varias preguntas importantes:

• ¿El cese de señalización de células B simplemente da pie a un decremento de las proteínas antiapoptóticas, de modo que la célula ya no está protegida contra estas señales inductoras de muerte? O bien, ¿se emprende un cambio más activo que lleva a la muerte de la célula?

• ¿Qué funciones desempeñan el antígeno residual, las células dendríticas foliculares y la emisión de señales de células T en la supervivencia de células B después de que la respuesta primaria ha finalizado?

• Puesto que algunas células sobrevivirán a esta respuesta primaria como células B de memoria o como células plasmáticas de vida prolongada, ¿de qué modo las células B dentro de una clona única son seleccionadas para supervivencia en contraposición con muerte celular? ¿La decisión se toma en etapas más tempranas o más tardías en el transcurso de la respuesta, y es al azar o está dirigida de alguna manera todavía desconocida?

Algunas células del centro germinal completan su maduración como células plasmáticas

En algún momento en la respuesta inmunitaria en proceso, alrededor de cinco a 15 días después del encuentro con antígeno, una fracción de las células B del centro germinal empezará a regular en dirección ascendente la expresión de IRF-4, lo que anuncia el inicio de su diferenciación hacia células plasmáticas secretoras de anticuerpos. La expresión de IRF-4 a continuación induce la generación del represor transcripcional, BLIMP-1, que regula en dirección descendente los genes que tienen importancia para la proliferación de células B, csr y shm, y regula en dirección ascendente la tasa de síntesis y secreción de genes que codifican para Ig (véase antes). A medida que la célula B del centro germinal se diferencia hacia una célula plasmática por completo madura, reduce la magnitud de expresión del receptor de quimiocina CXCR5, que se ha encargado de retenerla dentro del centro germinal. En lugar de eso la célula plasmática naciente empieza a expresar CXCR4, lo cual le permite salir del ganglio linfático y circular dentro de los tejidos periféricos. Estas células plasmáticas derivadas del centro germinal difieren de las generadas a partir del foco primario en que sus genes que codifican para Ig han pasado tanto por shm como por csr y, por ende, los anticuerpos que secretan serán de afinidad alta y pueden pasar por cambio de clase.

Durante muchos años, se creyó que las células plasmáticas estaban situadas principalmente en los cordones medulares de los ganglios linfáticos (las partes internas de los ganglios linfáticos en forma de riñón), o la pulpa roja en el bazo, y que eran de vida relativamente breve. De cualquier modo, durante aproximadamente los últimos 10 años, se ha llegado a entender que las células plasmáticas pueden dirigirse a varios otros sitios, y que 10 a 20% de células plasmáticas que se dirige a la médula ósea puede ser de vida muy prolongada. De hecho, se han identificado anticuerpos séricos específicos para viruela 75 o más años después de inmunización con vacuna antivariólica, lo que sugiere que las células plasmáticas que secretan estos anticuerpos pueden persistir durante toda la vida del huésped. Ahora se sabe que estas células plasmáticas de vida prolongada se derivan tanto de las células plasmáticas del foco primario, como de las células B que han pasado por el centro germinal y han tenido csr y shm.

Dentro de la médula ósea, los nichos ocupados por células plasmáticas por completo diferenciadas difieren de los habitados por células B en desarrollo (figura 12-15). Experimentos con el uso de técnicas de cultivo in vitro para determinar los requerimientos de supervivencia para células plasmáticas de la médula ósea de vida prolongada han puesto de relieve la necesidad de CXCL12 (reconocido por CXCR4 sobre la célula plasmática) y el miembro citocina de la familia del tnf, april (reconocido por el receptor de april de la célula plasmática, bcma). El CXCL12 es producido en la médula ósea por células del estroma mesenquimales y april tanto por eosinófilos como por megacariocitos. La caracterización del nicho de células plasmáticas de la médula ósea aún es un área de investigación que avanza con rapidez.

Otras células plasmáticas, generadas en los tejidos linfoides del intestino, permanecen asociadas con los tejidos mucosos y secretan grandes cantidades de IgA. Las células plasmáticas secretoras de IgA son generadas tanto en las placas de Peyer, áreas de concentración linfoide dentro de los tejidos intestinales, como en folículos linfoides aislados en la lámina propia del intestino (figuras 2-11 y 2-12). Estas células plasmáticas secretoras de IgA, asociadas al intestino, tienen diferencias funcionales importantes respecto a las células plasmáticas secretoras de IgG en otros tejidos linfoides, y comparten algunas características importantes con células de las líneas de granulocito-monocito. En particular, producen los mediadores antimicrobianos TNF-α y óxido nítrico sintasa inducible (iNOS), moléculas normalmente asociadas con la activación de monocitos y granulocitos. Para seguir produciendo estos mediadores, las células plasmáticas productoras de IgA intestinales deben permanecer en contacto con células del estroma del intestino, y quedar sujetas a coestimulación microbiana. La deleción de TNF-α e iNOS en las células de la línea B dio lugar a eliminación inadecuada de agentes patógenos intestinales, y se ha asociado con una reducción concomitante de la síntesis de IgA.

La memoria de células B proporciona una respuesta rápida y fuerte a infección secundaria

El primer concepto registrado de memoria inmunológica aparece en los escritos de Tucídides, alrededor de 430 a.C. Al describir la peste en Atenas, escribió: “sólo los que se habían recuperado de la peste podían atender a los enfermos, porque no contraerían la enfermedad”. En esta afirmación estuvo implícito el hecho de que los que habían sufrido la enfermedad y se habían recuperado tuvieron inmunidad contra la peste y, por ende, pudieron montar una respuesta más fuerte y más rápida a infección futura.

En la figura 12-6 se ilustra el concepto clásico de una respuesta inmunitaria de memoria. El índice de capacidad de respuesta inmunitaria en esta figura es la producción de anticuerpos séricos. La respuesta primaria se caracteriza por un periodo de retraso, que refleja el tiempo que se requiere para la división y diferenciación de células B dentro de los focos primarios, y su movimiento hacia el centro germinal. Las células B de los focos primarios a continuación liberan IgM, y después de un retraso breve las células B que han migrado hacia el centro germinal se unen a la respuesta, con la liberación concomitante tanto de IgM como de IgG. Conforme la respuesta primaria se acerca a su final, aparecen por vez primera algunos receptores que tienen hipermutación somática, y a continuación una subpoblación seleccionada de células B abandona los centros germinales y entra al compartimento de células B de memoria.

La respuesta secundaria al antígeno es tanto más rápida como más fuerte que la primera. La división de células B específica para antígeno ya ha ocurrido, y un grupo expandido de células B de memoria que portan receptores de alta afinidad está disponible para diferenciación inmediata hacia secreción de IgG de alta afinidad. Despierta interés que las células B que tienen hipermutación somática pueden pasar por hipermutación adicional con la exposición adicional a antígeno, de modo que la afinidad promedio de anticuerpos específicos para antígeno aumenta por la tercera, e incluso una cuarta, inmunización con el mismo antígeno.

La cinética real de las respuestas tanto primaria como secundaria de células B varía con la naturaleza, la dosis y la vía de administración del antígeno. Por ejemplo, la inmunización de ratones con un antígeno como eritrocitos de oveja, típicamente da lugar a una fase de retraso de cuatro a cinco días antes de que se detecte anticuerpo de manera fiable en el suero, y las cifras séricas máximas de anticuerpos se alcanzan hacia los siete a 10 días. En contraste, la fase de retraso para antígenos proteínicos solubles es un poco más prolongada; a menudo dura alrededor de una semana, y los títulos séricos máximos no ocurren sino hasta aproximadamente los 14 días.

¿Qué propiedades distinguen entre células B de memoria y células B vírgenes (cuadro 12-2)? Las células B de memoria y vírgenes comparten las características de ser células no secretoras que necesitan más estimulación con antígeno antes de expansión y diferenciación hacia células plasmáticas. No obstante, las células B de memoria difieren de sus homólogos vírgenes en términos de su sensibilidad a la activación por antígeno; las células B de memoria son capaces de responder a cifras de antígeno más bajas que aquellas a las que las células B vírgenes primarias pueden responder, como una consecuencia de haber generado receptores IgE de afinidad más alta durante el proceso de shm. También muestran respuesta con mayor rapidez a activación por antígeno y, por ende, hay un retraso más breve entre el contacto con antígeno y la síntesis de anticuerpo. Las células B de memoria no expresan IgD, y por lo general portan receptores Ig que tienen cambio de clase (aunque pueden pesistir algunas células de memoria que portan IgM). Las células B de memoria tienen vida media más prolongada que las células B primarias, y recirculan entre los tejidos linfoides.

Pese al hecho de que los científicos han sabido de la existencia de estas células durante décadas, se sabe sorprendentemente poco acerca de los factores que controlan su generación y mantenimiento. Las preguntas respecto a células B de memoria que aún esperan resolución incluyen:

• ¿En qué etapa de la diferenciación de células B se determina el destino de la célula B, y cuáles son las señales que controlan ese destino? Parece claro que en algún punto del proceso de maduración de una célula B, células hija individuales de la misma clona de células B primarias estimulada serán seleccionadas para generación de memoria (vida) o para muerte. ¿Qué mecanismo permite la supervivencia diferencial de miembros de la misma clona de células B? Interesantes experimentos que están en proceso, en los que se estudia la división celular asimétrica en células B estimuladas por antígeno, están empezando a desenredar los hilos de este nudo inmunológico particular.

• ¿En qué parte del organismo residen las células de memoria que portan receptores con cambio de clase diferencial? En los ratones, algunas células B de memoria se localizan en las zonas marginales del bazo, y otras se han ubicado en los folículos; en humanos, las células de memoria parecen localizarse a las zonas marginales y a superficies subepiteliales e intraepiteliales. Despierta interés que durante una infección en proceso o en un individuo que sufre una enfermedad autoinmunitaria, reservorios ectópicos de tejidos linfoides organizados pueden desarrollarse en múltiples órganos que por lo general no se asocian con capacidad de respuesta inmunitaria, entre ellos los riñones, el páncreas, los pulmones, tiroides y otros. Las contribuciones de esos tejidos ectópicos, así como de órganos linfoides organizados dentro de la médula ósea, el intestino y otros tejidos mucosos, a respuestas de memoria todavía no se han investigado.

• ¿En qué difiere el equilibrio de moléculas proapoptóticas y antiapoptóticas entre células B primarias y de memoria, y cómo se requieren señales de citocina particulares para la supervivencia persistente de células B de memoria?

• ¿Hay disimilitudes en la eficiencia de transducción de señal en las dos clases de células, que puedan ayudar a explicar las variaciones de sus tiempos de retraso hasta la síntesis de anticuerpos?

No todas las respuestas productoras de anticuerpos requieren la participación de células T, y ciertos subgrupos de células B han adquirido por evolución mecanismos para responder con producción de anticuerpos a clases particulares de antígenos, sin ayuda de células T (figura 12-3). Los antígenos capaces de desencadenar respuestas de anticuerpos independientes de T tienden a ser determinantes repetitivos, polivalentes, que están compartidos entre muchas especies microbianas. Muchos de estos antígenos son reconocidos por células B de los subgrupos B-1, así como de la zona marginal (véase más adelante). Las células B B-1 secretan principalmente anticuerpos IgM que no están sujetos a shm. Debido a la naturaleza compartida de sus antígenos y su respuesta de anticuerpos oligoclonal, puede considerarse que las células B B-1 pertenecen a una categoría de linfocitos “tipo innato”. El entendimiento de los aspectos fisiológicos de la mz aún está en desarrollo, pero está claro que las células B de este subgrupo de células poco común quizá reciban ayuda de tipos de células que no son células T, como se comenta más adelante (recuadro 12-2, Avances).

Antígenos independientes de T estimulan la producción de anticuerpos sin la necesidad de ayuda de células T

El ratón desnudo (nu/nu) es uno de los accidentes más raros de la naturaleza. Desprovisto de pelo corporal, sus oídos parecen de tamaño excesivo, y parece irracionalmente vulnerable (figura 12-17). Estos ratones tienen una mutación en el gen que codifica para el factor de transcripción Foxn1 que, además de afectar el crecimiento del pelo, también da lugar a atimia: los ratones y los humanos que presentan esta mutación sólo tienen rudimentos del timo, y poseen pocas células T recirculantes maduras.

Al utilizar ratones desnudos, así como ratones cuyo timo fue extirpado quirúrgicamente en etapas tempranas de la vida (denominados ratones timectomizados durante el periodo neonatal), inmunólogos mostraron que casi todos los antígenos proteínicos no desencadenan una respuesta de anticuerpos en esos animales, aun cuando la respuesta a muchos antígenos carbohidrato no estuvo afectada. Los antígenos capaces de generar respuestas de anticuerpo en ratones atímicos se denominaron antígenos independientes de T porque no requirieron ayuda de células T para generar una respuesta de anticuerpos. Dado que se requieren interacciones con células T para la inducción de aid, los antígenos ti desencadenan predominantemente respuestas de anticuerpos de baja afinidad a partir de células B que sólo expresan el isotipo IgM. Se sabe que los antígenos independientes de T caen en dos subclases (cuadro 12-3).

Antígenos TI-1

La primera clase de antígenos independientes de T (antígenos TI-1) es ejemplificada por el lipopolisacárido (lps) bacteriano. Los antígenos TI-1 se unen a receptores inmunitarios innatos sobre la superficie de todas las células B (incluso la mayor parte de la población de células B B-2), y son capaces, a dosis de antígeno altas, de ser mitogénicos para todas las células B que portan los receptores innatos que muestran respuesta. Dado que la estimulación de célula B en este caso está ocurriendo por medio del receptor innato (TLR4), sólo una pequeña minoría de los anticuerpos producidos será capaz de unirse de manera directa al antígeno TI-1. Las enormes respuestas TI-1 policlonales in vivo generadas en respuesta a cifras altas de organismos gramnegativos pueden ser desastrosas para un individuo, y se asocian con el fenómeno que se conoce como choque séptico (capítulo 15).

A dosis más bajas, los receptores inmunitarios innatos son incapaces de unirse a suficiente antígeno como para ser estimuladores para la célula B. Sin embargo, en las células B que se unen al antígeno TI-1 por medio de sus receptores Ig, el antígeno TI-1 aún puede ser capaz de formar enlaces covalentes entre la Ig y receptores innatos, lo que desencadena una respuesta de células B oligoclonal (pocas clonas) que permanece independiente de participación de células T. En estas circunstancias, todos los anticuerpos secretados serán específicos para el antígeno TI-1.

Dado el número de bacterias comensales en el intestino, muchas de las cuales portan estos antígenos TI-1, ¿por qué las células B del intestino no se encuentran en un estado constante de activación? Parte de la respuesta a esta pregunta yace en las características anatómicas del intestino. El intestino está revestido por una capa mucosa, que evita el acceso de casi todas las bacterias comensales a linfocitos residentes en el intestino. En segundo lugar, las células T reguladoras en el intestino ayudan a disminuir la intensidad de la respuesta inmunitaria, lo que evita la inflamación que sobrevendría si los organismos montaran una respuesta inmunitaria constante a organismos comensales.

Antígenos TI-2

A diferencia de los antígenos TI-1, los antígenos independientes de T tipo 2 (antígenos TI-2), como polisacáridos bacterianos capsulares o flagelina polimérica, no son mitogénicos a concentraciones altas. Su capacidad para activar células B en ausencia de ayuda de células T se produce por su capacidad para presentar determinantes antigénicos en una disposición flexible y notoriamente multivalente, que causa formación extensa de enlaces covalentes del bcr. Además, casi todos los antígenos TI-2 que ocurren de modo natural se caracterizan por la capacidad para unirse a los fragmentos del complemento, C3d y C3dg (capítulo 6). Como resultado, los antígenos TI-2 son capaces de activar células B al formar enlaces covalentes entre el bcr y receptores CD21 sobre la superficie de la célula B.

Los antígenos TI-2 sólo pueden estimular parcialmente células B en ausencia completa de ayuda de otras células. Se ha mostrado que los monocitos, macrófagos y células dendríticas facilitan respuestas de células B a antígenos TI-2 al expresar una molécula conocida como baff —un homólogo del factor de necrosis tumoral unido a membrana— al cual las células B maduras se unen por medio del receptor taci (activador transmembrana e interactor con caml). Esta interacción activa importantes factores de transcripción que promueven la supervivencia y la maduración de células B, y la secreción de anticuerpos por las mismas. Las células T también pueden aumentar la activación de células B al producir citocinas que empujan células B activadas por antígeno TI-2 desde la activación hacia la producción de anticuerpos. El reconocimiento por receptores unidos a célula B de estas citocinas de células T quizá estimula la célula B para que secrete clases de anticuerpos que no son IgM en respuesta a estimulación con antígeno TI-2. A diferencia de los antígenos TI-1, los antígenos TI-2 no pueden estimular células B inmaduras, y no actúan como activadores policlonales.

Dos subclases recién descubiertas de células B median la respuesta a antígenos independientes de T

Todas las células B portan receptores Ig y secretan anticuerpos, pero investigación reciente ha demostrado que hay múltiples subpoblaciones de células B que varían en ubicaciones, fenotipos y funciones (cuadro 12-4). Algunas de estas subpoblaciones (las poblaciones de células B transicionales, T1 y T2) representan etapas temporales del desarrollo de célula B que ocurren después de que la célula B sale de la médula ósea. Otro subgrupo transicional, T3, parece representar una subpoblación anérgica de células B (capítulo 10). Otros (células B B-1a, B-1b, B-2 y de la zona marginal) representan diferentes subpoblaciones de células B maduras, cada una caracterizada por una ubicación, y rango de capacidades funcionales, preferentes. La respuesta de célula B dependiente de T antes descrita es efectuada por la población de células B-2, también conocidas como células B foliculares.

La presencia de células B con propiedades distintas de las de casi todo el subgrupo B-2 fue sugerida por vez primera cuando científicos notaron que células B que muestran respuesta a antígenos independientes de T difirieron en varios aspectos importantes de células B que reconocen sus antígenos dependientes de T. Las células B con especificidad para antígenos independientes de T pueden dividirse en dos subtipos principales que difieren en aspectos de su desarrollo, su ubicación anatómica, y sus marcadores de superficie celular. Se describirá cada una de ellas a la vez.

Células B B-1

Al igual que las células T intraepiteliales γδ, las células B B-1 ocupan un nicho funcional a la mitad entre los sistemas inmunitarios innato y adaptativo; muchos representantes de ambos tipos de células están situados fuera de los tejidos linfoides secundarios clásicos, y los repertorios de sus receptores de antígeno son menos diversos que los de otros subgrupos de linfocitos de la inmunidad adaptativa más convencionales. Tanto las células T intraepiteliales γδ como las células B B-1 se renuevan por sí mismas en la periferia —sus poblaciones son mantenidas sin la necesidad de resiembra continua desde precursores derivados de la médula ósea—. Por último, estos dos subgrupos muestran respuesta rápida a exposición a antígeno, con respuestas de afinidad relativamente baja.

La existencia de la subpoblación de células B B-1 se describió por vez primera en 1983, cuando en el laboratorio de Leonard y Leonore Herzenberg se descubrió un grupo de células B que portaban el antígeno CD5, cuya expresión previamente se había creído que se restringía a células T. Estas células B CD5⁺ se denominaron células B B-1 para distinguirlas de la población de células B B-2 convencional. (La numeración refleja el orden de aparición de los dos subgrupos de células B en la ontogenia.)

En humanos y en ratones las células B B-1 sólo constituyen alrededor de 5% de las células B, aunque en algunas especies, como los conejos y el ganado vacuno, las células tipo B-1 representan el subgrupo principal. Empero, incluso en humanos y en ratones, las células B-1 predominan en las cavidades pleural y peritoneal, y es probable que su principal función sea proteger estas cavidades corporales contra infección bacteriana. Debido a su prioridad en la secuencia de desarrollo de célula B, las células B B-1 se encuentran en números relativamente altos durante las vidas fetal y neonatal. Células que tienen las características funcionales de células B-1 pero que carecen de expresión de la molécula CD5 se identificaron a una etapa más tardía y se denominaron células B B-1b.

Dado que la falta de participación de células T en su estimulación significa que la aid nunca es activada, las células B B-1 secretan anticuerpos de afinidad relativamente baja, sobre todo de la clase IgM. Puesto que las células B B-1 se derivan a partir de un número limitado de clonas de células B generadas en etapas tempranas en la ontogenia, los anticuerpos que secretan también son significativamente menos diversos que los anticuerpos secretados por células B B-2. Los anticuerpos secretados por células B B-1 han evolucionado para reconocer determinantes antigénicos expresados por bacterias del intestino y del sistema respiratorio, y se dirigen principalmente hacia antígenos repetidos comunes como la fosfatidil colina (un componente de las paredes celulares de neumococos), lipopolisacárido y virus de la gripe. Las células B B-1 representan el componente mayoritario de las respuestas de célula B a antígenos TI.

En etapas muy tempranas en la historia de la inmunología, los investigadores notaron que el suero de ratones y humanos no inmunizados contiene los denominados anticuerpos IgM naturales que se unen a un amplio espectro de antígenos con afinidad relativamente baja. Estos anticuerpos se derivan principalmente de células B B-1 y su presencia en animales no inmunizados sugiere que las células B B-1 quizá existan en un estado parcialmente activado, y que tal vez secreten de manera constitutiva cifras bajas de anticuerpos naturales. Además, una frecuencia relativamente alta de estos anticuerpos IgM muestra reactividades autoinmunitarias, aunque sus afinidades por antígenos propios son suficientemente bajas como para que rara vez induzcan enfermedad. Por ende, las interacciones de bajo nivel con antígenos propios durante el desarrollo quizá sean importantes en el desarrollo de la función de células B B-1 y en el mantenimiento de su fenotipo parcialmente activado.

Si bien la secreción de anticuerpos por células B B-1 no depende de la ayuda de células T, puede mejorarse en presencia de citocinas de células T. De hecho, datos recientes sugieren que, en presencia de ayuda de células T, las células B-1b pueden expresar ciertos atributos de células B-2, como cambio de clase de Ig (con la producción resultante de anticuerpos IgA), shm, y la generación de una respuesta de anticuerpos duradera.

Células B de la zona marginal

La segunda clase de células B capaz de mostrar respuesta a antígenos ti es el subgrupo de la zona marginal (mz), que reside en la zona marginal del bazo (figura 12-18). Al igual que para las células B B-1, el mantenimiento de cifras fisiológicas de células B mz parece depender de su capacidad para recibir señales de bajo nivel por medio del bcr. De nuevo, al igual que las células B B-1, las células B mz tienen la capacidad de autorrenovación en la periferia, y no necesitan ser reabastecidas constantemente a partir de precursoras en la médula ósea. Las células B mz se derivan originalmente a partir de la población de células B T2 transicional, y recientemente se ha mostrado que el sistema de señalización Notch2 desempeña un papel en el envío de células B por la vía de la mz. Esto es notable porque previamente se creyó que la señalización Notch estaba restringida en su actividad entre linfocitos a células T. Las células B mz portan cifras extraordinariamente altas de CD21 (CR2), lo que les permite unirse con mucha eficiencia a antígenos conjugados de manera covalente a C3d o C3dg. Puesto que una característica de los antígenos TI-2 es una tendencia aumentada a unirse a C3d, las células B mz tienen particular importancia en la protección del huésped contra agentes patógenos que portan antígenos TI-2.

Las células B mz están especializadas para mostrar respuesta a antígenos transportados por la sangre que entran al sistema inmunitario por medio de la mz esplénica. La estimulación por antígeno de células B mz da lugar a su movimiento desde la mz hacia los canales que forman puentes y la pulpa roja del bazo, donde pasan por un brote de proliferación, lo cual forma focos de plasmablastos parecidos a los focos primarios formados en los ganglios linfáticos en el momento de exposición a antígeno. Estas células producen cifras altas de IgM específica para antígeno en el transcurso de tres a cuatro días después de estimulación antigénica. Investigación muy reciente ha sugerido que las células B mz pueden ser ayudadas en la secreción de anticuerpos, la shm y la csr no por células T (como ha llegado a esperarse), sino por neutrófilos, que normalmente se considera que son participantes en el extremo innato, más que en el extremo adaptativo, de la inmunidad. Estos experimentos se describen en el recuadro 12-2, Avances.

Algunas de las características de las células B mz, así como sus ambientes locales, difieren entre roedores y primates. Despierta particular interés la posibilidad de que las regiones variables de anticuerpos derivados de células B mz humanas puedan pasar por shm en ausencia de una reacción de centro germinal obvia, y posiblemente incluso en ausencia de estimulación antigénica. Más aún, en roedores, las células B que tienen las características de células mz están restringidas a las mz del bazo, mientras que en primates pueden encontrarse en otros tejidos linfoides periféricos, como las amígdalas.

Hasta este punto, se ha estado comentando cómo las células B son activadas, y las correlaciones funcionales de esa activación. Con todo, la estimulación de células B por antígeno da lugar a una respuesta proliferativa que es tan rápida como cualquiera observada en organismos vertebrados; un linfocito activado puede dividirse una vez cada 6 h. Por ende, se han adquirido por evolución mecanismos de control para asegurar que la proliferación de células B se lentifica una vez que se han generado suficientes células B específicas, y que casi todas las células B entren en un programa de apoptosis una vez que se ha eliminado el agente patógeno. En esta sección se abordará la regulación negativa de la activación de células B que está mediada por dos moléculas diferentes sobre la superficie de la célula B.

La señalización negativas por medio de CD22 desactiva señalización de bcr innecesaria

Además de CD19/CD21 y CD81, el bcr de células B en reposo también se asocia con una molécula transmembrana adicional, CD22. CD22 porta un motivo de inhibición de inmunorreceptor basado en tirosina (itim), cuya estructura es similar a la de los motivos itam introducidos en el capítulo 3, pero que media funciones inhibidoras más que activadoras. La activación de células B da lugar a fosforilación del itim, lo que permite la asociación de la tirosina fosfatasa SHP-1 con la cola citoplasmática de CD22. A continuación, SHP-1 puede quitar fosfatos activadores de la tirosina de complejos de señalización vecinos.

Durante tanto tiempo como la vía de señalización de bcr esté siendo activada por unión a antígeno, grupos fosfato vuelven a unirse a los residuos de tirosina de moléculas adaptadoras y otros intermediarios emisores de señales con tanta rapidez como las fosfatasas pueden quitarlos. Aun así, una vez que las cifras de antígeno empiezan a disminuir, la actividad de tirosina cinasa asociada a receptor se lentifica, y la señalización por medio de CD22 a continuación puede inducir la eliminación de cualesquier fosfatos activadores residuales. De este modo, CD22 funciona como un regulador negativo de la activación de células B, y su presencia y actividad aseguran que la señalización desde el bcr se desactive cuando ya no hay antígeno unido al bcr. Congruente con este papel de retroalimentación negativa, las cifras de activación de célula B son altas en ratones con deleción (knockout) de CD22, y los animales con deleción (knockout) de CD22 viejos tienen autoinmunidad aumentada.

CD22 es una molécula receptora de superficie celular que reconoce residuos de ácido N-glicolil neuramínico sobre glucoproteínas séricas y otras superficies celulares y, así, puede doblarse como una molécula de adhesión. Se expresa en células B maduras que portan receptores Ig tanto mIgM como mIgD.

La señalización negativa por medio del receptor FcγRIIb inhibe la activación de célula B

Durante mucho tiempo se ha sabido que la presencia de complejos de antígeno-IgG circulantes, específicos, es inhibidora para la activación adicional de células B, y este fenómeno ahora se ha explicado en el ámbito molecular por medio de la caracterización del receptor FcγRIIb (también conocido como CD32). FcγRIIb reconoce complejos inmunitarios que contienen IgG y, al igual que CD22, porta un dominio itim citoplasmático. La coligadura de las moléculas de receptor FcγRIIb de célula B con el bcr mediante un inmunocomplejo de antígeno-anticuerpo específico da lugar a la activación de la cascada de emisión de señales de FcγRIIb, y fosforilación de itim de FcγRIIb. El itim fosforilado sirve como un sitio de acoplamiento para la inositol fosfatasa ship, que se une al itim por medio de su dominio SH2. La ship a continuación hidroliza PIP₃ hacia PIP₂, lo que interfiere con la localización en la membrana de las importantes moléculas señalización Btk y PLCγ2 (capítulo 3), y causa la supresión eficaz de la señalización de célula B. La señalización por medio de FcγRIIb también da lugar a fosforilación disminuida de CD19 y reclutamiento reducido de PI3 cinasa a la membrana.

La señalización negativa por medio del receptor FcγRIIb tiene sentido intuitivo, porque la presencia de inmunocomplejos que contienen el antígeno para el cual una célula B es específica señala la presencia de cifras altas de anticuerpo específico para antígeno y, por ende, una necesidad reducida de diferenciación adicional de célula B.

Las células B B-10 actúan como reguladores negativos al secretar IL-10

A últimas fechas, se descubrió una población poco común de células B que parece ser capaz de regular de manera negativa respuestas inmunitarias en potencia inflamatorias al secretar la citocina IL-10 en el momento de estimulación.

Al trabajar con dos modelos de autoinmunidad en ratones, ciertos investigadores demostraron que las células B capaces de secretar la citocina inmunorreguladora IL-10 podrían aliviar los síntomas de un ratón que esté presentando una forma de la enfermedad autoinmunitaria mediada por anticuerpos llamada esclerosis múltiple. Recuérdese que la IL-10 es una citocina normalmente asociada con células T reguladoras (capítulo 11). Tiene efectos pleiotrópicos sobre otras células del sistema inmunitario, que incluyen la supresión de la producción por células T de las citocinas IL-2, IL-5 y TNF-α. Además, la IL-10 interactúa con células presentadoras de antígeno de tal manera que reduce la expresión de superficie celular de antígenos de mhc. El dato de que las células B podían ser capaces de secretar esta citocina inmunorreguladora representa la primera indicación de que ellas, a diferencia de las células T, podrían tener la capacidad para regular en dirección descendente la función de otras células del sistema inmunitario. Una pequeña población de células B esplénicas parece explicar casi toda la IL-10 derivada de células B. De cualquier modo, en este momento se desconoce si esta población de células B secretora de IL-10 en verdad representa una línea de células B vinculada con el desarrollo única. Por ejemplo, se han identificado células B que producen IL-10 entre poblaciones de células B tanto B-1 como B-2. Además, algunas de las células B que producen IL-10, mas no todas, portan marcadores típicos del subgrupo de células B T2 transicional.

Es importante que todas las células B B-10 parecen demostrar la capacidad para secretar un repertorio diverso de anticuerpos, con especificidades tanto para antígenos extraños como para autoantígenos. Se cree que la función de estas células quizá sea limitar la inflamación y controlarla en el transcurso de una respuesta inmunitaria en proceso. Aún se requiere mucha investigación para aclarar las relaciones de línea entre estas diversas subpoblaciones de células B secretoras de IL-10 y otras.

• La hipótesis de la selección clonal establece que cada célula B porta un receptor de antígeno único. Cuando el antígeno interactúa con un receptor de célula B (bcr) específico para ese antígeno, induce proliferación de esa célula B para formar una clona de células que portan la especificidad idéntica. Las células de esta clona secretan anticuerpos que tienen la misma especificidad que el receptor de antígeno. Al final de la respuesta inmunitaria, habrá más células que portan esa especificidad que las que existieron antes de la respuesta, y estas llamadas “células B de memoria” generarán una respuesta más rápida y más intensa en el momento de exposición secundaria al antígeno. Las células que portan receptores con especificidad para antígenos propios son eliminadas del repertorio de células B durante el desarrollo.

• La respuesta de células B a algunos antígenos requiere ayuda por parte de células T; estas respuestas dependientes de T son montadas por células B B-2 o foliculares. La respuesta a algunos otros antígenos puede ocurrir en ausencia de ayuda de células T; estas respuestas independientes de T son montadas principalmente por células B B-1 o de la zona marginal (mz).

• Las células B B-2 maduras migran hacia los folículos linfoides bajo la influencia de la quimiocina CXCL13. La supervivencia de células B B-2 maduras depende del acceso al factor de supervivencia baff.

• Las células B pueden adquirir antígenos de manera directa. Algunos antígenos entran al ganglio linfático al pasar entre los macrófagos del seno subcapsular (scs) que revisten el ganglio linfático, mientras que otros entran por medio de una red de conductos permeable que son muestreados por las células B foliculares. Aun otros son captados primero por los macrófagos scs o por células dendríticas foliculares y pasados a las células B.

• Cuando el bcr reconoce su antígeno cognado, los receptores sobre la membrana de célula B se extienden brevemente sobre la superficie del antígeno, y después se contraen, lo que da lugar a la agrupación de receptor de célula B; esto representa la fase más temprana de la activación de célula B.

• La agrupación de receptor da lugar a internalización del complejo de receptor-antígeno, seguida por presentación de antígeno por la célula B a las células T. La interacción célula T/célula B ocurre principalmente en la frontera entre las zonas de células T y de células B del ganglio linfático.

• Las células T interactúan con sus células B cognadas al unirse al antígeno procesado con su receptor de célula T (tcr), así como mediante interacciones entre CD28 de célula T con CD80 y CD86 de célula B, y entre CD40L de célula T y CD40 de célula B. Estas interacciones facilitan la secreción direccional de citocinas de célula T que son necesarias para la activación completa de célula B.

• Después de estimulación de células B primarias en la frontera de células T/células B dentro del ganglio linfático, algunas células B se diferencian con rapidez hacia células plasmáticas que forman focos primarios y secretan una ola inicial de anticuerpos IgM. Esto requiere la regulación ascendente de los factores de transcripción de célula plasmática IRF4 y BLIMP-1.

• Otras células B provenientes de las clonas estimuladas por antígeno migran hacia los folículos primarios y forman centros germinales.

• Dentro de los centros germinales, continúa la diferenciación de célula B, con la generación de receptores que muestran hipermutación somática, que a continuación quedan sujetos a selección de antígeno, con la generación final de anticuerpos de alta afinidad.

• La hipermutación somática (shm) afecta ciertas secuencias llamadas puntos de actividad mutacional intensa, en los genes que codifican para región variable de moléculas de anticuerpos.

• También dentro del centro germinal, la región constante de la cadena pesada de los genes que codifican para anticuerpo pasa por recombinación de cambio de clase (csr). Esto da lugar a la formación de anticuerpos que portan regiones variables mutadas y regiones constantes que no son μ. La csr ocurre entre regiones de cambio torrente arriba de cada gen que codifica para región constante de cadena pesada (excepto por la región constante δ).

• Tanto la hipermutación somática como la recombinación de cambio de clase están mediadas por la enzima citidina desaminasa inducida por activación (aid), seguidas por reparación de dna.

• Al final de la respuesta de células B, existe memoria a largo plazo en dos formas. Las células B de memoria recirculantes deben ser reactivadas por antígeno para dar una respuesta más alta, más rápida y más fuerte que la respuesta primaria. Además, células plasmáticas de vida prolongada que residen en la médula ósea y otras ubicaciones continuamente secretan anticuerpos y aseguran que los anticuerpos contra antígenos encontrados comúnmente circulen constantemente en la sangre.

• Las respuestas independientes de T generadas por células B B-1 y de la zona marginal (mz) dan lugar a anticuerpos principalmente IgM, de afinidad relativamente baja.

• Los antígenos TI-1 interactúan con células B por medio tanto del bcr como de receptores inmunitarios innatos, mientras que los receptores TI-2 son antígenos altamente polimerizados que no tienen una actividad mitogénica intrínseca. Ambos tipos de respuestas independientes de T son aumentadas por interacciones con otros tipos de células, entre ellas células T, macrófagos y monocitos y, posiblemente, neutrófilos.

• Las células B B-10 liberan la interleucina IL-10 en el momento de estimulación antigénica, y pueden servir para reducir la inflamación durante una respuesta inmunitaria en proceso.

• Las células B pueden ser objeto de señalización negativa por medio de CD22 y FcγRIIb —un receptor que reconoce la presencia de inmunocomplejos que contienen IgG en la sangre—.

Sitios web útiles

http://bio-alive.com/seminars/immunology.htm Este sitio Bio Alive Web es una excelente fuente de conferencias por inmunólogos consumados, que se pueden descargar para uso personal. La serie contiene conferencias pertinentes a este capítulo, incluso seminarios titulados Immunological Memory; Regulating B Cell Immunity; Moviemaking and Modeling (éste por Ronald Germain, uno de los pioneros de la aplicación de tecnología de obtención de imágenes compleja al estudio del sistema inmunitario); Molecular Mechanisms of Leukocyte Migration, y Somatic Hypermutation.

www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1074761304002389 En este sitio web pueden encontrarse dos películas de un artículo de D. M. Catron et al. (2004, Visualizing the first 50 hr of the primary immune response to a soluble antigen, Immunity 21:341-347) que se comenta en el capítulo 14. La primera presenta los movimientos de células T y células dendríticas antes de la entrada de antígeno hacia el ganglio linfático observado. La segunda muestra los movimientos de células T, células B y células dendríticas por un ganglio linfático cercano, después de la inyección de antígeno en la almohadilla podálica de un ratón.

1. Nombre una característica distintiva de antígenos T1-1 y T1-2.

2. En los gráficos de puntos de citometría de flujo que siguen, dibuje un círculo donde espere ver las poblaciones de células designadas.

   1. Células B B2 (foliculares)

      

   2. Células B B1

      

   3. Células B B-2 (foliculares)

      

   4. Células B mz

      

3. Usted ha generado un ratón con deleción (knockout) que no expresa el antígeno CD40. En el momento de estimulación con un antígeno dependiente de T, usted espera que este ratón sea capaz de:

   1. ¿Secretar anticuerpos IgG específicos para el antígeno?

   2. ¿Secretar anticuerpos específicos para antígeno que han pasado por hipermutación somática?

4. Usted observa cortes de ganglio linfático de un ratón en el cual se ha alterado el gen que codifica para linfotoxina-α, y los está comparando con cortes provenientes de un ratón que tiene un gen que codifica para linfotoxina-α intacto. Ambos ratones fueron inmunizados aproximadamente 10 días antes con un antígeno dependiente de T. ¿Cuál es la característica más notoria que falta en su animal con deleción (knockout)?

5. Usted ha inmunizado dos ratones con un antígeno dependiente de T. Uno de ellos es un ratón natural, y el otro pertenece a la misma cepa que el primero, pero es un ratón con deleción (knockout) que carece del gen que codifica para la citidina desaminasa inducida por activación (aid). En el momento de inmunización primaria, ambos ratones expresan títulos (concentraciones) similares de anticuerpos IgM. Usted permite que los ratones reposen durante 6 h y después los vuelve a inmunizar. ¿Espera que los anticuerpos secundarios sean similares o diferentes entre los dos animales? Explique su respuesta.

6. Dibuje la reacción bioquímica catalizada por la aid y describa cómo mecanismos de reparación de dna subsiguientes pueden llevar a hipermutación somática (shm) y a recombinación de cambio de clase (csr).

7. Describa un mecanismo mediante el cual células B de afinidad más alta pueden adquirir una ventaja en cuanto a supervivencia selectiva dentro del centro germinal.

8. Se ha mostrado que la presencia de complejos de antígeno-anticuerpo circulantes da lugar a la regulación descendente de la activación de células B. Señale por qué esto sería ventajoso para el organismo, y ofrezca un mecanismo mediante el cual puede ocurrir la regulación descendente.

9. Evidencia reciente sugiere que no todas las citocinas reguladoras secretadas por linfocitos se derivan de células T. Explique.

10. Describa tres mecanismos mediante los cuales el antígeno puede entrar en el ganglio linfático y hacer contacto con el receptor de célula B.

1. Los antígenos TI-1 son mitogénicos, e inducen activación por medio tanto del bcr como de receptores de la inmunidad innata. Los antígenos TI-2 se unen estrechamente a los componentes del complemento C3d y C3dg y, así, son unidos tanto por el bcr como por el receptor de complemento CD21 (CR2).

2. 1. Células B B2 (foliculares)

      

   2. Células B B-1

      

   3. Células B B-2 (foliculares)

      

   4. Células B mz

      

   a) y b) B2 (células B foliculares) portan cifras relativamente altas de IgM, pero no expresan CD5. Casi todas las células B B-1, conocidas como la fracción B-1a, expresan CD5. Empero, hay una fracción minoritaria de células B B-1, la fracción B-1b, que no expresan CD5. c) y d) Las células B B2 expresan cifras normales de CD21, el receptor de complemento, mientras que las células B de la zona marginal expresan cifras en particular altas de CD21.

3. No a ambas. Tanto la recombinación de cambio de clase como la hipermutación somática requieren la capacidad de las células T y de las células B para interactuar entre sí por medio de la unión de moléculas CD40 de célula B por la molécula CD40L sobre células T.

4. La linfotoxina-α se requiere para la generación de centros germinales, de modo que mi ratón con deleción (knockout) no tendrá centros germinales.

5. Dado que se requiere aid tanto para recombinación de cambio de clase como para hipermutación somática, yo esperaría que su ratón con deleción (knockout) fuera capaz de expresar cualesquier clase de anticuerpos que no sean IgM. Además, esperaría que la afinidad promedio de los anticuerpos producidos por el ratón con deleción (knockout) no cambiara entre la estimulación primaria y secundaria porque, en ausencia de aid, los genes que codifican para anticuerpos no quedarán sujetos a hipermutación somática.

6. 

   Durante shm, la desaminación de citidina sobre una cadena del dna que codifica para regiones variables de anticuerpos conduce a la formación de un par G-U con error de emparejamiento. El error de emparejamiento a continuación puede ser reconocido por varios mecanismos de reparación de dna en la célula, y resuelto de una de varias maneras diferentes. El mecanismo más simple es la interpretación de la desoxiuridina como una desoxitimidina por el aparato de replicación del dna. En este caso, una de las células hijas tendría un par A-T en lugar del par G-C original que se encuentra en la célula parental. De manera alternativa, la uridina con error de emparejamiento podría ser escindida por una enzima dna uridina glucosidasa. A continuación, polimerasas propensas a error llenarían la brecha como parte del mecanismo de reparación por escisión de base de parche corto de la célula. En tercer lugar, podrían inducirse mecanismos de reparación de error de emparejamiento que dan lugar a la escisión de un tramo más largo de dna que rodea al error de emparejamiento. La cadena escindida a continuación podría ser reparada por dna polimerasas propensas a error, lo cual da pie a una serie de mutaciones en la región del error de emparejamiento original.

   En el caso de la recombinación de cambio de clase (csr), la aid desamina varios residuos de citidina en las regiones de cambio (S) torrente arriba de las dos regiones constantes de cadena pesada entre las cuales ocurrirá el cambio de clase (las regiones S donante y aceptora). Los residuos de uridina resultantes son escindidos por uridina glucosidasas, y a continuación endonucleasas que crean roturas monocatenarias en los sitios abásicos forman una muesca en dichos sitios. Estas roturas monocatenarias son convertidas en roturas bicatenarias idóneas para unión terminal mediante mecanismos de reparación de errores de emparejamiento. A continuación un conjunto de enzimas reconecta fielmente las dos regiones S, con la escisión del dna interpuesto.

7. Para sobrevivir, las células B necesitan recibir señales provenientes de células T. Dado que hay muchas más células B que células T específicas para antígeno dentro de los centros germinales, las células B deben competir entre sí por la unión a célula T. Dado que las células T son específicas para antígeno peptídico desplegado en el surco de moléculas de mhc clase II, las células B que han internalizado y desplegado más antígeno tendrán una ventaja selectiva en la atracción de la atención de célula T. Las células B con receptores de afinidad más alta se unirán a, internalizarán y desplegarán más antígeno que las células B con receptores de afinidad más baja y, por ende, competirán exitosamente por la ayuda de célula T y señales de supervivencia. Incluso se ha demostrado que las células B que tienen receptores de afinidad más alta quitan antígeno de células B con afinidad más baja.

8. La presencia de inmunocomplejos circulantes sirve como un indicador de que el organismo huésped ha sintetizado una concentración alta de anticuerpos específicos para antígeno, y logrado neutralizar el antígeno. Por ende, no se necesita más producción de anticuerpos, y el huésped no debe gastar más energía en la generación de anticuerpos de esta especificidad. Los inmunocomplejos que contienen IgG son reconocidos por el receptor Fc FcγRIIb (CD32), y la coligadura del inmunocomplejo por FcγRIIb y por el bcr da lugar a fosforilación del itim sobre la cola citoplasmática de FcγRIIb. El acoplamiento de la ship fosfatasa en esta molécula de receptor le permite desfosforilar PIP ₃ a PIP₂. Esto interfiere con la transmisión de señales de antígeno en el receptor de célula B, lo cual da lugar a la regulación descendente de la activación de célula B.

9. Recientemente se ha mostrado que las células B B-10 secretan la citocina inmunosupresora IL-10 en el momento de estimulación con antígeno.

10. a) Las células B foliculares pueden adquirir antígenos solubles pequeños de manera directa a partir de la circulación linfática, sin la intervención de cualquier otra célula. Estos antígenos entran al ganglio linfático a través de la linfa aferente, y pasan hacia la región del seno subcapsular (scs). Algunos antígenos pequeños pueden difundirse entre los macrófagos del scs que revisten el seno para llegar a las células B en los folículos. b) Otros antígenos pequeños abandonan el seno a través de una red de conductos. Las células B del folículo pueden tener acceso a antígeno a través de brechas en las capas de células que forman las paredes de los conductos. c) Los antígenos de mayor tamaño son unidos por receptores de complemento sobre la superficie de macrófagos del scs. Células B específicas para antígeno dentro de los folículos pueden adquirir los antígenos directamente de los macrófagos, y quedar activadas.