Inmunología
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Coordinador: José Peña Martínez

Las células inmunocompetentes, para desarrollar adecuadamente sus funciones defensivas,  necesitan circular por todo el organismo y  la vez concentrarse en ciertos órganos donde pueden interactuar entre ellas.   Así es células se concentran en los tejidos linfoides y están en permanente moviéndose  a través de los vasos linfáticos y sanguíneos.

El tráfico de leucocitos sigue dos modelos distintos. Uno es lo que ocurre en circunstancias normales y el otro en situación de emergencia, por ejemplo en una infección. Tanto en una como en otra circunstancia, se requiere de moléculas con capacidad de  hacer posible por una parte la interacción celular y por otra que tengan capacidad de dirigir los movimientos celulares  a los tejidos. Al primer grupo de moléculas pertenecen las  moléculas de adherencia y al segundo las quimiocinas que estudiaremos brevemente a continuación (figura: Interacción y movilidad celular).  

Moléculas de adhesión

Estas moléculas se encuentran en la superficie de los leucocitos, endotelios  y otras células y hacen posible la adhesión de unos leucocitos con otros, lo que permite la comunicación entre leucocitos, fenómeno indispensable en la generación de la respuesta inmune y los fenómenos de citotoxicidad. Por otra parte también es importante la movilidad de los leucocitos, para lo cual es importante su unión a las células endoteliales de los vasos o  a componentes de la matriz extracelular. (ver etiqueta I: moléculas de adherencia).

Hay cuatro familias principales de moléculas de adhesión celular. Estas son: 

Selectinas. Estas moléculas son necesarias para la migración por una parte de los leucocitos  a los nódulos linfoides periféricos durante la circulación linfocitaria y por otra de que estas células  se asienten en los focos  inflamatorios locales (Figura: Selectinas e integrinas). Las selectinas ejercen su efecto uniéndose a carbohidratos, como mucinas y son de tres tipos selectinas, L, E y P dependiendo respectivamente de su presencia en leucocitos, eritrocitos o plaquetas (Tabla:Selectinas y sus ligandos).


Integrinas
. Están asociadas con la salida de los leucocitos de los vasos (extravasación). Esta  familia comprende a un grupo amplio de moléculas heterodiméricas constituidas por dos subunidades polipeptídicas transmembranales, la cadena  alfa y la cadena beta, que define la clase de integrina.    Así, las  integrinas de clase beta-1 se expresan en la mayor parte de las células del organismo. Incrementan su expresión días después de que estas células se han activado por lo que se les conoce como antígenos de activación tardía de linfocitos (VLA). Las integrinas beta-2 se expresan en granulocitos y monocitos y a veces en linfocitos (Tabla: Integrinas b-2 y sus ligandos). Las integrinas beta-7 se expresan principalmente en linfocitos que se localizan en las placas de Peyer, lámina propia y el epitelio intestinal (Tabla: Integrinas b-1 y sus ligandos).

La integrinas posen una gran movilidad sobre la  membrana celulares, lo que le permite formar agrupamientos que facilitan su función adhesiva y su capacidad de transmitir señales al interior celular (Figura:Activación integrinas). 

Superfamilia de inmunoglobulinas implicadas en adherencia. Algunos miembros de la superfamilia de las Igs, tales como ICAM‑1, ICAM‑2, VCAM‑1 y PECAM, poseen funciones de adherencia de leucocitos a células endoteliales, facilitando así la extravasación y la migración a tejidos (Tabla: Superfamilia Igs  y  adherencia).

Quimiocinas

En el tráfico de leucocitos la atracción por quimiocinas son fenómenos esenciales en la migración a través de los tejidos de leucocitos hacia los sitios de inflamación. Así las quimiocinas aparecen en los tejidos  con la función de atraer a los  leucocitos en situaciones especiales, como cuando aparece un foco infeccioso.  

Las quimiocinas secretadas se unen a proteínas de la matriz extracelular donde se cree que permanecen inmovilizadas sin pasar a la circulación. Esto favorece su permanencia en el lugar de producción y hace posible la migración  de los leucocitos a través del gradiente de concentración creado.

Todas poseen residuos de cisteína, que se unen formando dos puentes desulfuro, esenciales para la actividad de la molécula.

 Tipos de quimiocinas. Se han descrito más de 40 moléculas de quimiocinas distintas, que se  agrupan en dos grandes familias, CXC y CC.  Dependiendo de si las dos primeras cisteínas están o no separadas por otro aminoácido se han clasificado en quimiocinas CXC (cis-X-cis), y quimiocinas CC (cis-cis).

Las quimiocinas CXC son potentes quimioatrayentes para neutrófilos mientras que las CC atraen más eficientemente a los monocitos. Dentro de la familia CXC, la molécula más representativa es la IL-8 (CXCL8). Esta quimiocina es sintetizada por todos los tipos de leucocitos (Tabla: quimiocinas).

 Receptores de quimiocinas. Las quimiocinas ejercen su función uniéndose a receptores celulares que, a diferencia de la citocinas, no son específicos para cada molécula, pudiendo el mismo receptor unir diferentes quimiocinas. Presentan una estructura similar a los receptores de la familia de la rodopsina. Los receptores específicos se unen a un sólo tipo de ligando, siendo el ejemplo más representativo el IL-8RA o CXCR1 que única­mente une a la IL-8.

Tráfico normal de leucocitos

Los movimientos de los leucocitos en situación de normalidad, esto es en ausencia de infección, está condicionada por múltiples factores y circunstancias.

En este vídeo puede apreciarse como un neutrófilo persigue a una bacteria, al mismo tiempo que respete las células propias. 

En general los linfocitos maduros abandonan el timo (linfocitos T) o la médula (linfocitos B) y migran hacia los ganglios linfáticos y bazo en donde se almacena transitoriamente a la espera de la llegada de los antígenos. Sin embargo, pueden retornan al torrente circulatorio de manera espontanea o después de ser estimulados. Este fenómeno se conoce como recirculación de linfocitos y es consecuencia, de la expresión diferencial de moléculas de adhesión en los leucocitos, por una parte, o en el endotelio de los vasos y tejidos influenciados por la presencia de moléculas  de adhesión y quimiocinas   (figura: Tráfico de leucocitos).

Contrariamente a los linfocitos, los neutrófilos no presentan el fenómeno de recirculación, sino que una vez que son liberados desde la médula ósea migran hacia focos inflamatorios en donde finalmente mueren. En condiciones de no inflamación, generalmente los neutrófilos tienen como destino final el bazo, órgano en donde la circulación sanguínea es abierta y donde abundan los macrófagos que pueden eliminar los restos celulares como consecuencia de su muerte.

Circulación de linfocitos novatos

 Los linfocitos que no han tenido contacto con los antígenos, “linfocitos novatos” suelen encontrarse  en los ganglios, en donde reciben el estímulo antigénico y se trasformarán en linfocitos activados y después en linfocitos memoria. El proceso de  fijación en los ganglios, se hace a través del endotelio que recubre las vénulas de los mismos y que expresan moléculas de adhesión de las familias de las selectinas E y las mucinas.

Una vez que ha producido la interacción  linfocito‑endotelio, se produce su  adhesión firme a estas células. Después se  producirá la extravasación celular con la participación de integrinas (LFA‑1, α4/β7) y sus ligandos (ICAM‑1, ICAM‑2, MadCAM‑1).

Circulación de linfocitos memoria

Los linfocitos memoria, que son aquellos que ya han  tenido contacto con antígenos,  presentan un patrón de recirculación diferente, a los “novatos”.  En ello influye el hecho de presentar un patrón de  expresión de moléculas de adhesión diferentes. Los linfocitos de memoria muestran una expresión mayor de  LFA‑1, integrinas β1 y CD44 en comparación con los linfocitos novatos (Figura: Extravasación leucocitaria y Figura: Circulación sanguínea y linfática).

Los linfocitos memoria normalmente circulan desde los órganos linfoides secundarios a los tejidos no linfoides como la piel o la lámina propia intestinal. Los linfocitos que circulan preferencialmente hacia la piel corresponden a células CD45R+, CD45RA-,  que expresan el carbohidrato CLA y poseen grandes cantidades de la integrina VLA‑4.

Estas células que migran en forma preferencial a la piel o al intestino, no permanecen en los tejidos  largo tiempo, sino que, a través de los vasos linfáticos, migran de nuevo hacia los ganglios linfáticos regionales y de ahí, a través del conducto torácico, alcanzan nuevamente el torrente sanguíneo, completándose así un ciclo que se puede repetir en múltiples ocasiones.

Tráfico de leucocitos en la infección

Ante una infección el tráfico de leucocitos es distinto al que se presenta en circunstancias normales. Básicamente un gran contingente de estas células migran al foco inflamatorio a través de un proceso preciso y complejo. La inflamación local consiste precisamente en la extravasación de líquido y células hacia el lugar de la inflamación.

Como la inflamación puede ser aguda o crónica, en el primer caso, el infiltrado inflamatorio es principalmente de leucocitos neutrófilos, en tanto que en el segundo caso son principalmente linfocitos y monocitos. En la  extravasación de leucocitos participan en forma secuencial diversas moléculas de adhesión y citocinas siguiendo las siguientes fases:

  1. Interacción inicial de los leucocitos con el endotelio.
  2. Rodamiento de leucocitos sobre el endotelio.
  3. Activación de los leucocitos
  4. Adhesión firme al endotelio y finalmente  y
  5. Extravasación y migración transendotelial a tejidos.

Como consecuencia, los leucocitos migran hacia otros tejidos y órganos abandonando el torrente sanguíneo siguiendo un patrón que  es equivalente para neutrófilos, monocitos y linfocitos (Figura: Migración a través de endotelios).

Interacción inicial con endotelios.

En condiciones fisiológicas los leucocitos del torrente sanguíneo contactan de forma aleatoria y fugaz con las células endoteliales. Sin embargo si esto se realiza en condiciones no fisiológicas, como en un foco infeccioso,  en el intersticio se están generando C5a, TNF-α, IL‑1, entre otros. Esto hace que estas sustancias induzcan la activación de las células endoteliales de los vasos sanguíneos locales  y en consecuencia la expresión por las mismas de moléculas de adhesión, tales como las selectinas P y E y el receptor de la integrina VCAM‑1. La expresión de estas moléculas tiene como consecuencia que se incremente la adherencia de las los leucocitos a las células endoteliales. De este modo, el contacto inicial entre ambas células no es ya aleatorio ni transitorio, sino que se hace fuerte de tal manera que establece una estrecha interacción de los leucocitos y los endotelios que facilita el rodamiento de los leucocitos sobre la pared de los vasos.

Rodamiento de leucocitos

El rodamiento de leucocitos sobre el endotelio activado es consecuencia de interacciones entre moléculas de adhesión celular, que son fácilmente reversibles, y de una avidez tal que permiten que los leucocitos se desplacen sobre la superficie endotelial permaneciendo adheridos a la misma. Las moléculas que permiten este tipo de interacciones son principalmente las selectinas y sus ligandos.


Activación leucocitaria

En el foco inflamatorio se generan substancias que poseen la capacidad de activar a los leucocitos. Entre estas  sustancias destacan péptidos bacterianos o endógenos por ejemplo, C5a, factor activador de plaquetas o leucotrieno B4 y otros. También es esencial en esta fase la participación de quimiocinas producidas por el endotelio, que actuarían facilitando la activación de los leucocitos ya en fase de rodamiento sobre el mismo endotelio.

Adhesión firme a endotelios.

El fenómeno de activación leucocitaria al endotelio es aparentemente muy rápido y resulta en la generación de señales que inducen la activación de las integrinas de la membrana (integrinas β-2 en el caso de los neutrófilos e integrinas β-1, β-2 y β-7 en el caso de los linfocitos), ya que poseen una alta capacidad de adherencia cuando se unen a sus ligandos VLA-1.

Extravasación y migración en tejidos

Por último, se produce la extravasación de leucocitos y posterior migración de los mismos a través del tejido circundante. Esto implica que ocurran fenómenos de adhesión dinámicos que permitan el movimiento de la célula a otros tejidos. No se conoce con precisión el mecanismo de la extravasación y migración de leucocitos, pero las integrinas α4/β1, α5/β1 y LFA‑1, así como las moléculas CD44 y CD31 parecen estar involucradas.

En este fenómeno de migración (quimiotaxis) de los leucocitos a través del intersticio de los tejidos intervienen las quimiocinas creando  gradientes de concentración así  como por las moléculas de adhesión presentes en dichos tejidos. (Figura: Leucocito en movimiento y Figura: Celularidad inflamación).

Así la migración de leucocitos del torrente sanguíneo hacia diversos tejidos es un fenómeno que está finamente regulado por tres factores: las moléculas de adhesión expresadas por el leucocito, las expresadas por las células endoteliales y el tipo de factor quimiotáctico que se está produciendo en el tejido circundante.

La conjunción de estos tres factores determina el tipo de leucocito que participa en la interacción inicial y posteriormente el rodamiento, su activación, adhesión firme y la migración transendotelial. La ausencia de uno de estos factores, por ej. las quimiocinas, conduciría a que, aunque  fuese posible la interacción inicial y el rodamiento, no habría adhesión firme, con la consecuente desunión del leucocito del endotelio. Asimismo, la ausencia de moléculas que median la migración transendotelial conduciría a que fuesen posibles las cuatro primeras fases de la interacción leucocito‑endotelio, pero el resultado final podría ser también el desprendimiento del leucocito, aun cuando hubiese ocurrido su firme adhesión al endotelio

Así la ausencia o déficit de determinadas moléculas de adhesión o de falta de quimiotaxis puede tener consecuencias patológicas importantes debido a  defectos en el tráfico de leucocitos y/o el proceso inflamatorio, como es el caso del síndrome de deficiencia de adhesión leucocitaria tipo 2 (LAD tipo2).

 

 

 

 

 

 

Ver Siguiente Capítulo: 7 "Citocinas y sus receptores"

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