13.1 INTRODUCCIÓN *

13.2 INMUNIDAD MEDIATIZADA POR CÉLULAS FAGOCÍTICAS *

13.2.1 Quimiotaxis *

13.2.2 Unión del microorganismo al fagocito *

13.2.3 Desencadenamiento de la captación *

13.2.4 Fagocitosis y mecanismos matadores *

13.2.4.1 Mecanismos dependientes de oxígeno *

13.2.4.2 Mecanismos independientes de oxígeno *

13.2.5 Activación de los macrófagos *

13.3 PAPEL DE LAS CÉLULAS T COADYUVANTES (T_H) *

13.4 CITOTOXICIDAD MEDIADA POR CÉLULAS *

13.4.1 Citotoxicidad directa específica (mediatizada por linfocitos CTL) *

13.4.1.1 Activación y diferenciación de los linfocitos T citotóxicos *

13.4.1.2 Fase efectora: Ataque y destrucción de la célula diana *

13.4.2 Citotoxicidad directa inespecífica mediada por células NK *

13.4.3 Citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC) *

13.5 RESPUESTA DE HIPERSENSIBILIDAD DE TIPO RETARDADO *

13.5.1 Fases de la hipersensibilidad de tipo retardado *

13.5.1.1 Sensibilización *

13.5.1.2 Fase efectora *

13.5.2 Interacción entre citoquinas y células en la DTH *

13.5.3 Efectos de la hipersensibilidad retardada *

Actualmente se tiende a considerar como "inmunidad mediada por células" cualquier respuesta contra microorganismos o tumores en la que los anticuerpos jueguen un papel subordinado o secundario. Pero a estas alturas ya sabemos que en Inmunología es difícil "poner puertas al campo":

Por otro lado, no hay que suponer que todas las respuestas celulares dependen de linfocitos T: de hecho las primeras líneas defensivas contra microorganismos son inespecíficas, y descansan en la identificación de componentes microbianos comunes por parte de células del sistema de inmunidad natural (macrófagos, granulocitos neutrófilos, etc.).

Una de las posibles clasificaciones de la inmunidad mediada por células sería la siguiente:

1. Reacciones dependientes de fagocitos del sistema natural:

2. El papel central de las células T_H en la determinación del tipo de mecanismo efector puesto en marcha.
3. La citototoxicidad directa que conduce a la lisis de la célula diana enferma es realizada por varios tipos celulares:

El alumno encontrará provechoso repasar las características de las células mieloides fagocíticas, tratadas en el tema 2. Aquí profundizaremos en estas células, sobre todo en lo que atañe a los mecanismos de destrucción intracelular del patógeno una vez que lo han engullido.

La actuación de estas células la podemos dividir a efectos pedagógicos, en varias fases:

1. Quimiotaxis
2. unión del microorganismo al fagocito
3. desencadenamiento de la captación del microorganismo
4. fagocitosis y mecanismos matadores.

La atracción de los fagocitos del sistema de inmunidad natural hacia el foco de infección se puede deber a varios factores:

Esta fase es importante, ya que de su éxito depende la ocurrencia de la internalización ulterior y el desencadenamiento de los mecanismos matadores. La unión inespecífica entre bacteria y fagocito se realiza por interacción entre moléculas de superficie del microorganismo y receptores del leucocito:

Podemos hacer una tabla parecida, pero en la columna de la bacteria ahora vamos a considerar moléculas del hospedador que recubren al microorganismo (opsonización), y que a su vez sirven para que sean reconocidas por receptores de leucocitos:

La captación del microorganismo se ve facilitada si está recubierto por el componente C3b del complemento y/o por anticuerpos: esta opsonización permite potenciar poderosamente el mecanismo amebiano del fagocito.

En el capítulo 2 ya nos referimos a la fagocitosis, por lo que no volveremos a insistir aquí en ella, sino que nos centraremos en lo que ocurre cuando el microorganismo, englobado en el fagosoma, recibe la descarga de los gránulos (lisosomas) del fagocito. El contenido preformado de estos gránulos, junto con sustancias producidas de novo, constituyen una batería de mecanismos encaminados a la muerte del patógeno. Estos mecanismos se pueden clasificar en dos grandes tipos: dependientes e independientes de oxígeno.

Los podemos estudiar a su vez bajo dos categorías: los que se basan en intermediarios reactivos de oxígeno, y los intermediarios reactivos de nitrógeno.

1. Intermediarios reactivos de oxígeno (ROI). La unión de partículas a los receptores de la membrana del fagosoma del macrófago provoca el denominado estallido respiratorio (por activación de la ruta de la hexosa monofosfato), que produce mucho NADH.
1. Antes de que el lisosoma se fusione con el fagosoma, en éste tiene lugar una reducción de oxígeno molecular (O₂) catalizada por la NADH-oxidasa de la membrana del fagosoma; el anión superóxido resultante (^·O^-₂) es tóxico por sí mismo, pero a su vez da lugar a otros radicales tóxicos de vida corta, como el peróxido de hidrógeno (H₂O₂), el radical hidroxilo (·OH) y el oxígeno singlete (O¹₂). El macrófago se protege de los ROI que puedan salir del fagosoma por medio de una cadena de reacciones redox en que participa glutation.
2. Una vez que el lisosoma se fusiona con el fagosoma, aquél libera la mieloperoxidasa, que actúa sobre los peróxidos en presencia de haluros (I^- y Cl^-), para producir compuestos halogenados (hipohaluros) muy tóxicos y de vida larga: ácido hipocloroso (ClOH), e hipoiodoso (IOH).
2. Intermediarios reactivos de nitrógeno (NRI)
1. La enzima NOS (óxido nítrico-sintetasa) combina el oxígeno molecular con el nitrógeno guanidino de la L-arginina, para generar óxido nítrico (NO), que es tóxico para bacterias y células tumorales.

Los macrófagos de ratón (pero no los humanos) necesitan para activar esta ruta a un nivel óptimo dos señales: interferón gamma (IFN-g ) para activar la enzima NOS, y factor de necrosis tumoral (TNF) (ver el apartado 13.2.5).

Estos mecanismos dependen de proteínas antimicrobianas preformadas y acumuladas en los gránulos:

1. Proteínas catiónicas, con actividades de tipo antibiótico:
1. defensinas (en macrófagos de conejo y en PMN neutrófilos humanos). Son péptidos catiónicos , de unos 30 aminoácidos, ricos en cys y arg. Forman canales permeables a los iones en las bicapas lipídicas de los microrganismos. Actúan antes de que tenga lugar la acidificación del fagolisosoma.
2. Catepsina G
3. Azurozidina
2. Lisozima, que actúa rompiendo el peptidoglucano de bacterias (sobre todo de Gram-negativas).
3. Lactoferrina (producida por neutrófilos): secuestra hierro, indispensable para las bacterias.

Los macrófagos en reposo pueden matar, desde luego, pero sus capacidades microbicidas pueden mejorar por medio de su activación. Esta activación puede provocarse por:

1. productos microbianos que causan
1. activación directa de monocitos y macrófagos
2. activación indirecta: los macrófagos sin activar y las células NK liberan citoquinas que a su vez activan a los macrófagos.
2. Ulterior activación por citoquinas producidas por linfocitos T_H, sobre todo por IFN-g . Provocan atracción quimiotáctica de fagocitos y/o activación de los mecanismos dependientes e independientes de oxígeno.

En años recientes se está viendo que la activación del macrófago es algo más complejo de lo que se creía. La idea clave que ha surgido es que el macrófago despliega unas u otras de sus funciones efectoras dependiendo de la combinación particular de estímulos químicos que reciba, a saber, citoquinas y moléculas inflamatorias.

La activación de los macrófagos de ratón se puede lograr mediante el IFN-g secretado por el T_H, o por la endotoxina (lípido A) de las bacterias gram-negativas. Pero a su vez, los macrófagos activados secretan TNF-a , que al actuar sobre macrófagos ya activados provocan una mayor potenciación de sus capacidades al activarse la ruta dependiente del óxido nítrico.

En humanos, el macrófago, en presencia de IFN-gamma,  activa la 1-alfa hidroxilasa, que convierte el 15-hidroxicolecalciferol circulante en 1,25-dihidroxicolecalciferol (calcitriol o vitamina D₃). A su vez, este calcitriol activa más al macrófago al tiempo que inhibe los linfocitos Th1. Esta respuesta en humanos puede ser parte de la razón de que cuando falla la eliminación del parásito haya un cambio desde T_H1 a T_H2, con lo que se hace crónica la respuesta celular. La producción de calcitriol en el caso de tuberculosis o sarcoidiosis puede llegar a circulación periférica, originando una afección de hipercalcemia.

Llegados a este punto, quizá sea bueno llamar la atención sobre las diferentes fases de la respuesta inmune en las que participan los macrófagos:

1. En la defensa inicial frente al patógeno: el macrófago sin activar tiene su capacidad fagocítica basal. Al mismo tiempo secreta citoquinas que ayudan a otras células (p. ej., recordar la IL-1 que participa en la activación de linfocitos B).
2. En la presentación del antígeno: actúa como célula presentadora para linfocitos T_H, que a su vez se activan secretando citoquinas.
3. En la fase efectora el macrófago se activa por citoquinas (como el IFN-g secretado por linfocitos T_H), lo cual va a potenciar sus actividades antimicrobianas, antitumorales y de secreción de citoquinas.

Las citoquinas secretadas por macrófagos en respuesta a componentes microbianos cumplen importantes papeles: la IL-12 y el TNF-a , en sinergia con otros mediadores, mejoran la actividad antimicrobiana inespecífica:

Las células T_H desempeñan papeles esenciales en la inmunidad celular:

1. determinan la especificidad de la respuesta inmune (qué antígenos y qué epitopos son reconocidos);
2. intervienen en la selección de los mecanismos efectores destinados a eliminar al patógeno;
3. ayudan a la proliferación de las células efectoras adecuadas;
4. mejoran las funciones de fagocitos y otras células efectoras.

El primero de estos papeles citados ya ha sido abordado en otro capítulo: la interacción del conjunto de receptores TCR-CD3-CD4 con los epitopos en el MHC-II de células presentadoras condiciona la especificidad de la respuesta.

Pero el sistema inmune ha de efectuar una segunda decisión esencial: qué mecanismos efectores se ponen en marcha, que sean los adecuados para la naturaleza de cada infección en particular. Dentro de la inmunidad mediada por células, existen varios mecanismos:

1. citotoxicidad directa específica, por medio de linfocitos T citotóxicos CD8⁺ (CTL);
2. degranulación de eosinófilos y mastocitos una vez que han contactado con la célula a eliminar a través de anticuerpos, que sirven de "puentes" moleculares (ADCC);
3. activación de macrófagos y reacción de hipersensibilidad de tipo retardado.

Entonces, ¿cómo se determina el tipo de acción para cada tipo de situación? La respuesta estriba en buena parte en el patrón local de citoquinas producidas al inicio de la respuesta inmune, desencadenado ante cada tipo de patógeno, así como en la concentración local de metabolitos esteroideos y de vitamina D₃ en el tejido linfoide: estos factores determinan que predomine uno de dos subtipos de células T_H, lo que finalmente condicionará el desencadenamiento de uno u otro de los mecanismos efectores.

Así pues, los linfocitos T_H presentan dos subpoblaciones, denominadas T_H1 y T_H2. Dichas subpoblaciones se desarrollan a través de una ruta que se bifurca:

Cada uno de estos tipos de linfocitos T_H secreta un patrón característico de citoquinas:

(En la tabla se han resaltado en cursiva sobre color amarillo las citoquinas características de T_H1 y T_H2, que no son comunes a ambas subpoblaciones).

Veamos pues, en qué se diferencian funcionalmente los lincitos de ambas subpoblaciones:

Una vez establecidos, cada uno de estos patrones de respuesta es capaz de inhibir o suprimir al otro, debido a la acción de ciertas citoquinas de cada tipo de célula T_H:

Esta diferenciación de T_H1 y T_H2 se descubrió en el ratón, pero existen cada vez más pruebas de que igualmente existe en la especie humana. A los T_H1 se les suele llamar linfocitos T "inflamatorios", y a los T_H2, "coadyuvantes".

Un ejemplo clínico de este papel particular de los dos tipos de células T_H lo tenemos en las dos clases extremas de lepra:

	en la lepra tuberculoide se inducen sobre todo linfocitos TH1, por lo que hay una buena activación de macrófagos, lo cual redunda en que se detectan pocas bacterias intracelulares.
	En cambio, en la lepra lepromatosa se induce la subpoblación TH2, que colabora eficazmente en la respuesta específica humoral; pero los anticuerpos evidentemente no pueden acceder al interior celular, por lo que existen abundantes bacilos en el interior de los macrófagos; éstos, al no poder ser activados eficazmente, no pueden eliminar al parásito. Hay gran destrucción de tejidos.

En este apartado vamos a tratar aquellos mecanismos efectores que dependen de la acción de células del sistema inmune capaces de matar/lisar células enfermas (células diana), a las que se unen de modo directo o indirecto:

1. Citotoxicidad directa específica: es la llevada a cabo por los linfocitos citotóxicos (T_C), que están restringidos por el haplotipo propio MHC-I, y que poseen CD8⁺ como moléculas correceptoras. (aunque algunas son CD4⁺ y están restringididas por MHC-II)
2. Citotoxicidad directa inespecífica: las células agresoras naturales (NK) reconocen determinantes inespecíficos de células tumorales o infectadas con ciertos virus.
3. Citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos: es un mecanismo indirecto por el que células matadoras como NK, eosinófilos, etc., interaccionan con el antígeno por medio de puentes de anticuerpos previamente unidos a receptores para Fc de la célula.

El papel más importante de este mecanismo es el de eliminar células propias infectadas por virus. Como veremos, los linfocitos T_C en reposo, al activarse apropiadamente, terminan diferenciándose a los llamados linfocitos T citolíticos (CTL), que son los efectores de la inmunidad celular específica.

El 90% de estos linfocitos son CD8⁺, y están restringidos por el MHC-I propio. Son capaces de reconocer a la mayoría de células nucleadas. Pero existe un 10% de linfocitos T_C que fenotípicamente son CD4⁺ y están restringidos por MHC-II.

La actuación de estas células la podemos considerar en dos fases:

1. Activación y diferenciación de los precursores T_C hasta CTL
2. Fase efectora: destrucción de la célula diana, a su vez diferenciable en:

Los linfocitos Tc vírgenes parece que se activan solamente en los órganos linfoides secundarios, únicos entornos en los que reciben las señales necesarias. Requieren en realidad 3 señales:

1. La señal específica suministrada por la interacción entre su complejo TCR-CD3-CD8 con el MHC-I de una célula presentadora profesional infectada (p. ej., una célula dendrítica interdigitante)
2. La señal coestimulatoria suministrada por la misma célula (unión entre B7 y CD28).
3. La interleucina IL-2.

Parece ser que el Tc expresa tras la interacción inicial una pequeña cantidad de IL-2, pero en el caso de estos Tc vírgenes no suele ser suficiente para activarlos. La aportación clave de IL-2 procede de células Th1 cercanas. De hecho, se piensa que tanto el Th como el Tc vírgenes se activan simultáneamente al unirse a la misma célula presentadora (no olvidemos que las APCs exhiben MHC-I y MHC-II).

En cambio, las células Tc de memoria tienen menos requerimientos para su activación. De hecho, como ya sabemos, al tener moléculas de adhesión celular diferentes a los correspondientes Tc vírgenes, pueden encontrarse el antígeno (epitopo peptídico en contexto MHC-I) en tejidos extralinfoides.

1. No requieren obligatoriamente la señal coestimulatoria.
2. No requieren obligatoriamente la ayuda de Th, ya que al unirse de modo específico a una célula propia infectada que le suministre el péptido adecuado, provoca que el Tc produzca no sólo receptores de IL-2, sino niveles adecuados de IL-2 capaces de auto-activarlas.

De esta manera, se provoca la proliferación y diferenciación del linfocito en reposo (virgen o de memoria) hasta que se convierte en linfocito T citolítico (CTL). Este CTL se caracteriza por poseer algo más de citoplasma que el T_C, y sobre todo por poseer gránulos densos a los electrones, rodeados de unidad de membrana (llamados a veces granulosomas) y un aparato de Golgi.

Tras el reconocimiento específico, se produce una interacción de gran avidez entre moléculas de LFA-1 del CTL y moléculas de ICAM-1 de la célula diana. Esta unión dura unos 5-10 minutos, durante los cuales las señales de la unión intercelular se transducen al interior del CTL por medio de cascadas de proteín-quinasas y proteín-fosfatasas, que conducen a la activación de una serie de funciones del CTL. Se dice entonces que el linfocito queda programado para la lisis.

El citoesqueleto del CTL se reorganiza, de modo que tanto el aparato de Golgi como los granulosomas se sitúan en el polo celular que queda en contacto con la célula diana. Entonces, los gránulos se fusionan con la membrana citoplásmica, produciéndose la exocitosis de su contenido al estrecho espacio intercelular ("beso de la muerte").

Antes de que se produzca la lisis de la célula diana, el CTL se separa, probablemente ayudado por el hecho de que la LFA-1 vuelve al estado de baja afinidad.

4) Destrucción de la célula diana

Parece ser que la destrucción de la célula diana puede ocurrir por varios mecanismos, predominando uno u otro en función de la naturaleza de la superficie de la célula diana, y del grado de activación que haya alcanzado el linfocito CTL.

Monómeros de perforina contenida en los granulosomas llegan a la membrana de la célula diana, y en presencia de Ca++ se polimerizan para formar cilindros huecos de poliperforina (con unas 20 unidades), que atraviesan la bicapa lipídica. De este modo se forma un canal (con un diámetro de 5-20 nm) que es permeable a iones, y que puede provocar la lisis osmótica de la célula diana (aunque su papel principal es servir como canal para dejar pasar a otros componentes de los gránulos).

Pero no siempre el efecto de la poliperforina es la lisis. En otros casos parece que el papel de los canales es el de permitir la entrada de otras sustancias del granulosoma que inducen la apoptosis de la célula diana. De hecho se ha visto que pueden entrar fragmentinas (granzimas) que inducen la fragmentación de los cromosomas en múltiplos de nuclesoma.

	El receptor Fas (también llamado APO-1) es una proteína de membrana que pertenece a la llamada familia TNF de receptores de citoquinas.
	Por su lado, el ligando de Fas del CTL es una proteína de membrana que exhibe homologías de secuencia con TNF, y se une al Fas.

13.4.2   Citotoxicidad directa inespecífica mediada por células NK

	Las células NK, monocitos y PMN neutrófilos poseen el receptor Fcg RIII (=CD16), de baja afinidad, que reconoce las subclases IgG1 e IgG3.
	Los eosinófilos posen Fce R-I y Fce R-II, estando especializados en destruir helmintos (p. ej., las esquistosómulas, que son las larvas de Schistosoma).

La hipersensibilidad de tipo retardado (DTH) es una reacción inflamatoria localizada que se induce por citoquinas secretadas por ciertas subpoblaciones de linfocitos T_H (concretamente, de T_H1) activados previamente por contacto con ciertos tipos de antígenos, y que se caracteriza por el reclutamiento al foco infeccioso de grandes cantidades de células inflamatorias, sobre todo de macrófagos.

En la respuesta hipersensible de tipo retardado podemos distinguir una fase inicial de sensibilización en la que se produce el contacto inicial con el estímulo antigénico, y que no presenta síntomas, y una fase efectora, dependiente de un contacto secundario con el antígeno, en la que se manifiestan tales síntomas y que es la tendente a eliminar al patógeno.

13.5.1.1   Sensibilización

La fase de sensibilización dura de una a dos semanas, tiempo durante el cual los linfocitos T_H se activan y expanden clonalmente tras el reconocimiento del antígeno presentado por células presentadoras (APCs). Dichas células presentadoras pueden ser:

Al final de esta fase se tiene pues una población expandida de linfocitos T CD4⁺ de memoria, que recirculan constantemente.

13.5.1.2   Fase efectora

Esta fase ocurre en tejido extralinfoide, y es la reacción de hipersensibilidad en sentido estricto, detectándose sus síntomas a las 24 horas del contacto secundario con el antígeno que provocó la sensibilización inicial, pero alcanza su apogeo a las 48-72 horas. En esta fase sale fibrinógeno al tejido, y se convierte en fibrina, que junto con la acumulación de linfocitos T y de macrófagos hace que el tejido se hinche y se vuelva duro (esto es la base de los síntomas de induración y edema) La podemos subdividir en tres etapas: desencadenamiento, inflamación y resolución.

Como se ve, esta respuesta tiene un claro valor adaptativo en la eliminación de ciertos parásitos intracelulares, pero cuando el estímulo es demasiado persistente, la DTH se vuelve destructiva para el hospedador. Este aspecto inmunopatológico se manifiesta en la llamada reacción granulomatosa: los macrófagos, con los parásitos sin eliminar en su interior, se adhieren unos a otros, adquiriendo morfologías epitelioides; posteriormente estas células epitelioides se pueden fusionar entre sí, generando células gigantes multinucleadas, que pueden llegar a desplazar al tejido normal, con lo que se forman nódulos o tubérculos, que pueden conducir a necrosis del tejido.

13.5.2     Interacción entre citoquinas y células en la DTH

En este epígrafe vamos a ampliar el aspecto molecular y celular de la respuesta de hipersensibilidad retardada, resaltando cómo las distintas citoquinas actúan sobre distintos tipos celulares, responsables de diversos aspectos de esta respuesta.

aumento de la expresión de moléculas de adhesión (ICAM, ELAM, VCAM);

cambios de forma, tendentes a que las células endoteliales se separen entre sí, dejando paso para la extravasación de leucocitos;

las células endoteliales estimuladas secretan IL-8 y otros factores quimiotácticos que atraen a monocitos circulantes (quimiocinas).

Las consecuencias son que los PMN neutrófilos (primeros leucocitos en llegar) y los monocitos circulantes se adhieren a las células endoteliales de las vénulas postcapilares, pasan por diapédesis y entran al tejido infectado. La entrada de los monocitos lleva consigo su diferenciación a macrófagos.

aumentan su tamaño

aumentan sus niveles de enzimas líticos en sus gránulos

aumentan su capacidad fagocítica (por opsonización con IgG2a -en el ratón-)

incrementan su efectividad matadora de microorganismos intracelulares

funcionan mejor como células presentadoras de antígeno, debido a que es mayor el número de moléculas MHC de clase II en su membrana, porque secretan mayor cantidad de IL-1 y porque expresan más moléculas de adhesión como la B7 (coestimulatoria), ICAM-1 y LFA-3.

Este tipo de respuesta que se retroalimenta positivamente puede llegar a convertirse en un "arma de doble filo", ya que puede degenerar en una respuesta negativa para el hospedador, una vez que se traspasa un umbral. Sin embargo, su valor positivo se ponde de manifiesto en experimentos con ratones transgénicos noqueados (K.O.) que tienen inactivado el gen del IFN-g : son incapaces de matar a Mycobacterium bovis, una bacteria contra la que los ratones normales se defienden perfectamente.

La DTH desempeña un papel importante en la defensa contra estos agentes, ya que el macrófago activado destruye mejor al patógeno, y el contenido de sus gránulos, vertido a exterior, destruye células propias infectadas (en este último papel es importante la acción del TNF-b ). Obviamente, se produce cierto daño tisular, pero éste suele estar autolimitado y puede ser reparado ulteriormente.

Sin embargo, en ciertos casos la propia respuesta defensiva degenera en patológica: tal ocurre en la tuberculosis, en la que se pueden llegar a formar nódulos (tubérculos) en muchos tejidos (típicamente en los pulmones), que pueden terminar necrosándose (cavernas caseosas en pulmón).

En una situación de infección crónica por parásito intracelular (como en la tuberculosis) las citoquinas producidas en la DTH estimulan la proliferación de fibroblastos y la producción de colágeno, potenciándose los efectos por la acción de PDGF (factor de crecimiento derivado de plaquetas) y de TGF-b del macrófago activado. Posteriormente emigran y proliferan células endoteliales (angiogénesis, es decir, formación de nuevos vasos sanguíneos). Se produce pues la sustitución del tejido normal por tejido fibroso (cicatrización) y formación de granuloma.

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

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