12.1 INTRODUCCIÓN *

12.2 RESPUESTA PRIMARIA Y RESPUESTA SECUNDARIA *

12.3 FASES DE LA INDUCCIÓN DE LA RESPUESTA HUMORAL *

12.3.1 Visión general *

12.3.2 Fase 1ª: activación y proliferación del linfocito T_H *

12.3.3 Fase 2ª: El linfocito B reconoce específicamente al antígeno nativo *

12.3.4 Fase 3ª: Formación del conjugado T_H:B e intercambio de señales *

12.3.5 Fase 4ª: Efecto de las señales del linfocito T_H sobre la célula B *

12.4 RESPUESTA HUMORAL IN VIVO *

12.4.1 Respuesta primaria: *

12.4.2 Respuesta secundaria *

12.4.3 Algunas aplicaciones *

12.5 RESPUESTA FRENTE A ANTÍGENOS TIMO-INDEPENDIENTES *

12.5.1 Antígenos timo-independientes de tipo 1 (TI-1) *

12.5.2 Antígenos timo-independientes de tipo 2 (TI-2) *

La rama humoral del sistema inmune específico está diseñada para eliminar a patógenos extracelulares y evitar la diseminación de los intracelulares aprovechando que estos últimos se transmiten de célula a célula a través de los fluidos extracelulares. Ello se consigue mediante la producción de grandes cantidades de anticuerpos específicos frente a cada agente foráneo.

1. Los anticuerpos, por sí mismos no suelen eliminar más que a ciertos virus o inactivar toxinas bacterianas.
2. En la mayor parte de los casos, la eliminación efectiva del patógeno suele deberse a la inducción de las funciones efectoras de los anticuerpos, que dependen de la porción constante de las cadenas pesadas:
1. activación del complemento por la ruta clásica, que puede conducir a
1. lisis del patógeno
2. quimiotaxis de fagocitos
3. opsonización de fagocitos
2. Opsonización de fagocitos por inmunocomplejos (Ag-Ac)
3. Citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC): el anticuerpo se une a receptores para Fc en la superficie de células NK y macrófagos.

Por lo tanto, en la respuesta humoral podemos distinguir dos grandes fases: la de inducción de la producción de anticuerpos, y la fase efectora, en la que dichos anticuerpos, directamente, o más a menudo indirectamente, eliminan al patógeno. En este tema nos vamos a centrar solamente en la primera, es decir, cómo se induce la producción de inmunoglobulinas circulantes ante un antígeno. Los auténticos mecanismos efectores humorales los iremos tratando en capítulos ulteriores.

Aquí vamos a tratar principalmente de las interacciones celulares y de las señales químicas implicadas en el desencadenamiento de la producción de anticuerpos. Podemos resumir el proceso en tres apartados interconectados:

1. el linfocito T_H virgen reconoce a su péptido antigénico (procesado) enclavado en el surco de MHC-II, en la superficie de una célula presentadora de antígeno (APC). Ello provoca la activación y proliferación clonal de los linfocitos T_H.
2. Por otro lado (paralelamente), la célula B reconoce al antígeno nativo por medio de su BCR (con mIg), lo que desencadena la endocitosis y procesamiento endosómico de dicho antígeno. Algunos de los péptidos resultantes se "exportan" y se muestran en el surco de moléculas MHC-II del propio linfocito B.
3. El T_H activado (resultante de la fase #1) interacciona ahora mediante su TCR con el complejo {epitopo-MHC-II} del linfocito B. En este contacto entre ambas células tiene lugar un intercambio de señales químicas que conduce a la activación, proliferación clonal y diferenciación de las células B en dos subclones hermanos: uno de células plasmáticas secretoras de anticuerpos, y otro de células B cebadas de memoria.

   

1. fase lag (de retardo): es el tiempo que se tarda en la selección de un clon específico de células B y en la producción de células plasmáticas secretoras de Ac y de células B de memoria
2. aumento exponencial (hasta un pico máximo)
3. meseta
4. declive

En total la respuesta puede durar desde unos días a varias semanas, dependiendo de la persistencia del antígeno.

En la respuesta primaria primero se produce IgM, y luego IgG, siendo en ella la contribución global de la IgM más importante. En cambio, en la respuesta secundaria se produce mucha mayor cantidad de IgG que de IgM.

Las células B de memoria quedan en reposo (G₀) durante muchos años (incluso persisten durante toda la vida).

La respuesta secundaria posee una serie de importantes diferencias cualitativas y cuantitativas con respecto a la respuesta primaria:

Antes de entrar en detalles de cómo se activan y proliferan y diferencian los linfocitos B hasta que producen y secretan anticuerpos, vamos a dar una idea general del proceso, ampliando un poco el esquema ya visto en la Introducción:

1. Un linfocito T_H virgen o de memoria entra en contacto con una APC, que le presenta un péptido antigénico enclavado en su MHC-II; ello provoca la activación y proliferación clonal del linfocito T_H.
2. Por otro lado, la célula B (virgen o de memoria) reconoce al antígeno nativo, pero interaccionando con otro epitopo diferente al que reconoció el T_H. Acto seguido internaliza este Ag y lo procesa, presentando algunos de los péptidos resultantes en sus moléculas MHC-II.
3. El linfocito T_H cebado del paso #1 reconoce por su TCR a la combinación específica péptido-MHC-II en la superficie del linfocito B del paso #2, formándose el llamado conjugado T_H:B. En dicho conjugado, el linfocito coadyuvante suministra dos tipos de señales químicas al linfocito B:

4. Estas señales son transducidas ("reemitidas") al interior del linfocito B, lo que provoca cambios en el patrón de expresión génica. Las proteínas producidas por estos genes inducidos provocan la proliferación clonal del linfocito, y finalmente la diferenciación hasta células plasmáticas secretoras de anticuerpos y células B de memoria. (La célula B que no reciba estas señales del T_H quedará anérgica).

En este apretado resumen se pueden ya apreciar algunas de las características clave del proceso:

El antígeno nativo puede viajar por sí solo a un órgano linfoide secundario, o bien puede ser transportado (y eventualmente procesado) por una célula presentadora profesional (APC):

En el órgano linfoide secundario la APC presenta algún epitopo a un linfocito T_H en reposo, interaccionando ambas células de la forma estudiada en el tema anterior:

Todo ello provoca la activación y proliferación de T_H, por el mecanismo autocrino dependiente de la IL-2 que el propio linfocito secreta. De esta forma se producen grandes cantidades de células T_H, lo cual va a permitir que algunas de ellas tengan posibilidades de interaccionar luego con células B que presenten el mismo epitopo enclavado en el mismo tipo de MHC-II.

NOTA: la célula B es una magnífica presentadora de antígeno, que a diferencia del macrófago posee la capacidad de internalizar y procesar solamente el antígeno específico para el cual está preparada por su mIg. De hecho es capaz de procesar antígeno a concentraciones de 100 a 10.000 veces menores de las requeridas por el macrófago.

Como sabemos, la célula B en reposo posee moléculas de mIgM y mIgD asociadas con cadenas Iga e Igb , constituyendo el complejo receptor específico BCR.

Aunque la célula B no es una célula fagocítica, puede internalizar antígenos tan grandes como del tamaño de ciertos virus. Ello se produce por endocitosis mediada por receptor (siendo el receptor el BCR). El antígeno entra a la ruta endocítica, donde se degrada hasta péptidos, algunos de los cuales pueden ser colocados en el surco de sus moléculas MHC-II. (Mientras tanto, la célula B está renovando continuamente sus receptores BCR, lo que le permite seguir captando específicamente más moléculas o partículas antigénicas).

Pero al mismo tiempo, el hecho de que se esté produciendo unión del antígeno con BCR (con entrecruzamiento de dos complejos BCR por una misma molécula antigénica) supone el inicio de una ruta de transducción intracelular de señal: las colas citoplásmicas de las cadenas Iga /Igb inician una cascada de fosforilaciones y desfosforilaciones, donde están implicadas varias proteín-tirosínquinas (PTK) como Lyn, Fyn y Blk. Al cabo de unos 30 segundos se han fosforilado muchas proteínas celulares (por rutas en buena parte aún desconocidas), que finalmente conducen a la activación de la fosfolipasa C (PLC). A partir de aquí se activan las rutas ya estudiadas del inositol-trifosfato (IP₃) y del diacilglicerol (DAG); la primera conduce a la calcineurina/calmodulina, y la segunda a la activación de la proteínquinasa C (PKC). Ambas colaboran en la activación de una serie de genes tempranos que codifican factores de transcripción (como el AP1, c-Myc, etc). En la fase siguiente, los productos de estos genes van a tener un papel destacado.

La célula T_H cebada específica reconoce ahora, por medio de su TCR, la configuración peculiar del péptido específico enclavado en el MHC-II, en la superficie del linfocito B; es decir, el linfocito B está actuando como célula presentadora para el T_H.

Tras este contacto inicial se forma el conjugado T_H:B en el que ambas células dejan entre sí un estrecho espacio intercelular. En esta fase se producen importantes cambios en el linfocito T_H:

TCR+CD3+CD4 van a participar en contactos con MHC-II+péptido de B

LFA-1 hará contacto con ICAM-1 de B

CD28 se ligará con la B7 del linfocito B (pero esto no es imprescindible si el linfocito T_H está ya "armado").

Los dos tipos de señales del linfocito T_H (CD40L y citoquinas) van a provocar que el linfocito B sufra una serie de notables cambios. Algunas de estas moléculas químicas provocan que el linfocito B salga de reposo y entre a ciclo celular (señales de competencia); otras moléculas hacen que el linfocito B progrese a lo largo del ciclo celular (señales de progresión) y/o que se diferencie.

Las moléculas CD40L que el linfocito T_H expresa en su superficie se unen a las de CD40 del linfocito B (que ya estaban preformadas). Esto provoca una señal para que el linfocito B sintetice y ensamble en membrana receptores para diversas citoquinas (lo cual ocurre a las 12 horas del contacto inicial del Ag con la mIg). Entonces, el linfocito B, que hasta este momento estaba en reposo (G₀), puede entrar por fin en el ciclo celular (G₁). Estamos pues, ante una señal de competencia, que participa en la activación del linfocito B.

Las citoquinas secretadas direccionalmente por el linfocito T_H se concentran en bolsas distribuidas en la zona de estrecho contacto intercelular. Cada citoquina va a unirse a su receptor correspondiente situado en la superficie de la célula B, provocando una serie de respuestas en dicha célula:

Esta respuesta de los linfocitos B frente a antígenos timo-dependientes se caracteriza por:

Respecto de este último punto, se sabe que diferentes citoquinas o combinaciones de citoquinas tienden a inducir preferencialmente ciertos cambios de isotipo. Veamos algunos ejemplos en el ratón:

Parece ser que la base de esta inducción de cambios de clase estriba en que las correspondientes citoquinas inducen de alguna forma un cambio en la estructura de la cromatina de las regiones S (de switch, cambio de clase) situadas en el lado 5’ de cada gen C_H concreto, promoviendo la recombinación específica que ya estudiamos en el tema 7 (Genética de los anticuerpos).

La respuesta humoral se desencadena en distintos órganos dependiendo de la vía de entrada del antígeno:

En este apartado vamos a describir cómo se sucede la respuesta humoral en una de estas localizaciones: el ganglio. Recordemos que el ganglio está diseñado para atrapar y retener antígenos que llegan por alguno de los vasos linfáticos aferentes. El antígeno puede llegar solo, en forma soluble, o bien transportado por células "a vela" (que como se recordará es la forma que adoptan las células de Langerhans de la piel al pasar a la circulación linfática), o por células dendríticas intersticiales de los tejidos, o por macrófagos.

Por su lado, los linfocitos pueden acceder al ganglio por dos rutas distintas: por los linfáticos aferentes, o desde la sangre, por extravasación pasando a través de las vénulas de endotelio alto (HEV) postcapilares.

El folículo secundario suministra un microambiente especial en el que las interacciones entre células B y células dendríticas foliculares van a conducir a la generación de grandes cantidades de células B y células plasmáticas con anticuerpos de alta afinidad (por maduración de afinidad tras hipermutación somática). Veamos los acontecimientos:

Parece que las dendríticas foliculares retienen antígeno nativo (solo o formando parte de inmunocomplejos) en las "perlas" (engrosamientos) de sus largos procesos de membrana. Ello lo hacen a través de sus moléculas CD23 (repasar en el capítulo 2 los rasgos de estas notables células). Ello permite que varios centrocitos interaccionen simultáneamente con una misma célula dendrítica.

En principio ("por defecto", diría un informático) los centrocitos están programados para morir por apoptosis al cabo de unos pocos días, a menos que sean rescatados por el hecho de que su mIg interaccione con el antígeno retenido en la superficie de las células dendríticas foliculares.

Los centrocitos con receptores (mIg) de baja afinidad tienen que competir en desventaja con sus "hermanos" de mayor afinidad e incluso con anticuerpos libres de alta afinidad: estos centrocitos con mIg de baja afinidad pueden encontrarse con el hecho de que los determinantes del antígeno estén ya ocupados por receptores de centrocitos de alta afinidad o por anticuerpos.

De hecho, conforme pasa el tiempo, la situación es cada vez peor para estos centrocitos: en una respuesta primaria, el nivel de Ac circulantes al principio es bajo, pero conforme pasan los días sube esta concentración, de modo que cada vez hay más anticuerpos que se pueden unir al antígeno desplegado en las membranas de las células dendríticas. Esto significa que el "listón" para que un centrocito se una al antígeno se pone cada vez "más alto": sólo lo lograrán los que en la "lotería" de la hipermutación somática hayan resultado "agraciados" con mIg de mayor afinidad.

El resultado es que todo centrocito que al cabo de unos días no se haya unido por su mIg al Ag en la superfice de la célula dendrítica folicular, al no recibir la señal "rescatadora", muere por apoptosis, y sus restos son destruidos por los macrófagos de cuerpos tingibles. Este es el destino de la inmensa mayoría de los centrocitos (90%).

¿Cuál es la señal que rescata a los afortunados de la apoptosis y cuya carencia precipita a la mayoría a la muerte pogramada?

	Los centrocitos que tienen mIg de alta afinidad que logran unirse a la célula dendrítica, reciben una señal que induce en ellos la expresión del gen bcl-2, y es esto lo que les salva de la apoptosis. Parece que en este rescate también interviene la unión del CD23 de la célula dendrítica folicular con el CD21 del complejo correceptor del centrocito).
	Los centrocitos con mIg de baja afinidad, al no unirse con la célula dendrítica, siguen su programación a la muerte, ya que al no inducirse el gen bcl-2 no producen la señal que interrumpa dicha programación letal.

La respuesta secundaria tiene lugar in vivo de una forma parecida a lo que acabamos de ver, pero existen algunas diferencias que pasamos a comentar:

Como se puede ver, el centro germinal durante la respuesta secundaria difiere en dos aspectos importantes del de la respuesta primaria:

1. La previa disponibilidad de anticuerpo circulante incrementa la eficacia de las células dendríticas foliculares para atrapar antígeno, lo cual supone una amplificación de la señal a las células B.
2. El anticuerpo preexistente compite con los centrocitos para unirse con el antígeno en la superficie de las células dendríticas. Ello asegura que en la respuesta secundaria sólo van a contribuir a la producción de anticuerpos células plasmáticas procedentes de células B dotadas de receptores de mayor afinidad que los de la respuesta primaria. Conforme avanza la respuesta, aumenta la concentración de anticuerpos al tiempo que disminuye la de antígeno, por lo que se seleccionan centrocitos con afinidades cada vez más altas, capaces de funcionar con concentraciones de antígeno cada vez más bajas.

En las vacunaciones se suele recurrir a la administración de varias dosis del antígeno inmunizante. Con ello se logra no sólo una mejor respuesta secundaria por el hecho de aumentar las células B de memoria, sino que se provoca que las células B de memoria se diferencien a plasmáticas secretoras de anticuerpos de alta afinidad.

Si esta estrategia se aplica en inmunizaciones experimentales de animales de laboratorio, de ellos se pueden extraer antisueros de gran avidez, que se usan en ensayos in vitro para pruebas que requieren gran sensibilidad.

Antígenos timo-independientes (TI o T_ind) son aquellos que inducen respuesta humoral en ausencia de contactos con linfocitos T_H.

Copyright © 1999 Enrique Iáñez Pareja. Prohibida la reproducción con fines comerciales.

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