El documento describe los mecanismos celulares y moleculares del sistema inmune, incluyendo la presentación de antígenos, la activación de células T, las respuestas citotóxicas y humorales, y las citoquinas. También explica cómo el genoma genera diversidad en los receptores de antígenos a través de la recombinación genética de los segmentos V, D y J de las cadenas pesadas e Igs y TCRs.
1. BASES CELULARES Y
MOLECULARES DEL SISTEMA
INMUNE
MECANISMOS PATOGENICOS DE
AUTOINMUNIDAD
DRA. MARIA VICTORIA COLICA
Dra. MARIA VICTORIA COLICA
2. Respuesta InmuneRespuesta Inmune
• Todas las células del Sistema Inmune necesitan estar
conectadas entre sí para elaborar en forma conjunta
y ordenada una Respuesta Inmune que permita
eliminar al agente patógeno y mantener la
homeostasis.
• RESPUESTA INMUNE: RESPUESTA COLECTIVA
Y COORDINADA DE CELULAS, MOLECULAS Y
ORGANOS LINFOIDES ANTE LA
INTRODUCCION DE MOLECULAS EXTRAÑAS
4. Respuesta InmuneRespuesta Inmune
• Una respuesta inmune exitosa contra un
microorganismo potencialmente dañino
depende del reconocimiento ESPECIFICO
de antígenos foráneos por los linfocitos T y
B
5. Presentación antigénica
RESTRICCION DE LA RESPUESTA INMUNE
•Las células T CD8 y CD4 y su TCR reconocen al antígeno mediante
células presentadoras de antígeno (APCs), asociadas con
moléculas HLA Clase I (citotoxicidad) y Clase II (“helper” o
colaboradoras) respectivamente.
TODAS LAS
CELULAS
SOMATICAS
CELULAS
PRESENTADORA
S DE ANTIGENOS
HLA-Clase I HLA-Clase II
6. MHC Clase I
El procesamiento y presentación de péptidos por Clase I requiere:
A- la generación de péptidos antigénicos por el proteosoma y otras proteasas
B- el transporte mediado por dímeros TAP hacia el RE
C- el ensamble del péptido a la molécula HLA por chaperonas
Los peptidos
unidos a las
moléculas de HLA clase I son
transportados a la
superficie celular
para ser presentados
a las células CD8+.
7. Presentación en MHC de clase I
Membrana plasmática
El
proteosoma
degrada las
proteínas
citosólicas en
peptidos
La cadena α y β2-
microglobulina son
sintetizadas en RE
El transportador de
péptidos introduce
los péptidos al RE
El péptido se asocia
al complejo MHC-I
El peptido y la
molécula de MHC van a
Golgi
La molécula de MHC
cargada con el peptido
van hacia la superficie
El péptido es
presentado a
linfocitos CD8
Aparato de
Golgi
RE
Proteína
intacta
8. MHC Clase IIMHC Clase II
A- Las moléculas de clase II presentan péptidos derivados de antigenos exógenos,
internalizados por vía endocítica
B- Los heterodímeros de clase II se ensamblan en el RE con la cadena invariante
C- La cadena invariante es degradada en distintos pasos, llevando al péptido asociado (CLIP)
dentro del bolsillo de binding
D- Clip es liberado; paso catalizado por HLA-DM (regulado por HLA-DO)
Los peptidos
unidos a las
moléculas de HLA clase II son
transportados a la
superficie celular
para ser presentados
a las células CD4+.
9. Presentación en MHC de clase II
Proteína de origen
extracelular
Endocitosis
La proteína es
procesada en el
endolisosoma
Endosoma
Lisosoma
RE
Síntesis de las
cadenas de MHC:
α,β y Ii
Aparato de Golgy
La vesícula de
exocitosis se
fusiona con el
endosoma
α
β Ii
Las moléculas
de MHC se
cargan con los
péptidos
Exocitosis
El péptido es
presentado a
linfocitos CD4
Membrana plasmática
10. MOLECULAS ACCESORIAS
• Son proteínas integrales de membrana que juegan un rol
importante en el reconocimiento antigénico y en las respuestas
funcionales
• Se unen específicamente a otras moléculas (ligandos) presentes
en la superficie de otras células (CPA o células diana)
• Aumentan la fuerza de unión entre LT y CPA o célula diana
( aseguran la correcta interacción entre el complejo TCR-CD3/
péptido MHC)
• Transducen señales al interior de la célula T.
11. Activación de células TActivación de células T
• 2 señales
• S1: interacción TCR/MHC péptido
• S2: señal coestimuladora( CD28-CD80)
• La señal del TCR se transduce y amplifica a través de
una cascada enzimática de tirosina kinasa (PTK)
12. Células T helper CD4+Células T helper CD4+
• Rol importante en la inmunidad mediada por células
• Seleccionan y activan las células efectoras apropiadas
• Colaboran con los LB en la producción de anticuerpos
• Modulan las acciones de otras células efectoras (macrófagos,
NK, etc)
– proliferación de células efectoras
– aumenta las funciones de células efectoras
13. Citotoxicidad mediada por célulasCitotoxicidad mediada por células
Células T citotóxicas CD8, N KillerCélulas T citotóxicas CD8, N Killer
• Son un subset de linfocitos que destruyen células
blanco las cuales expresan antígenos específicos
• Células efectoras importantes en tres contextos
• infección viral
• rechazo de tumores
• rechazo agudo de transplantes
• Lisis o muerte celular
• Es antígeno específica
• requiere contacto célula a célula(cada LTc es
capaz de matar en forma secuencial a varias
células target)
• Los LTc no se dañan durante la lisis
14. Proceso de lisis mediada por LT citotóxicosProceso de lisis mediada por LT citotóxicos
• Reconocimiento-TCR CD8/ MHC péptido y moléculas
accesorias
requieren colaboración de LT h
• Activación- cross-linking de su receptor = LTh
• Golpe letal
• Liberación del LTc
• Muerte programada de la célula blanco como
consecuencia del golpe letal
15. Respuesta InmuneRespuesta Inmune
Para ello, las células utilizan 3 medios principales de
comunicación:
1.- Contacto directo por moléculas de
membrana.
2.- Contacto directo con células del estroma
3.- Contacto con proteínas solubles tales
como las CITOQUINASCITOQUINAS.
16. CITOQUINAS -CITOQUINAS - FuncionesFunciones
Cada citoquina puede ejercer más de una acción y sobre
distintos tipos celulares (pleiotropia).Célula 1
Célula 2
Célula 3
Efecto 1
Efecto 2
Efecto 3
IL-4
Célula B
Célula Th
Macrófago
Producción IgE
Diferenciación Th2
Inhibición activación
Distintas citoquinas pueden inducir acciones similares sobre distintos
“blancos” (redundancia).
Célula B Proliferación
IL2
IL-4
IL-6
Pueden actuar como factores de crecimiento de LT en distintas situaciones fisiológicas
18. Formas de Regular al Sistema InmuneFormas de Regular al Sistema Inmune
Control de la activación, proliferación y diferenciación de
varios tipos celulares
Control de secreción de anticuerpos y de otras
citoquinas
19. SeñalesSeñales intracelularesintracelulares que controlan laque controlan la
proliferación celular y la apoptosisproliferación celular y la apoptosis
PROLIFERACIONPROLIFERACION
CONTROLESCONTROLES
POSITIVOSPOSITIVOS
ACTIVACION DE
CICLINAS Y CDKs
CONTROLESCONTROLES
NEGATIVOSNEGATIVOS
INHIBICION DE
CICLINAS Y CDKs
P53 P21
APOPTOSISAPOPTOSIS
CONTROLESCONTROLES
POSITIVOSPOSITIVOS
Citocromo c activa la cascada de las caspasas al
formar un complejo con Apaf (factor activador
de las proteasas apoptóticas)
CONTROLESCONTROLES
NEGATIVOSNEGATIVOS
Bcl-2 bloquea la liberación del citocromo c de
las mitocondrias y/o se une a Apaf impidiendo
su interacción con las caspasas iniciadoras
20. Señales extracelularesextracelulares que controlan la
proliferación celular y la apoptosis
PROLIFERACIONPROLIFERACION
CONTROLESCONTROLES
POSITIVOSPOSITIVOS
MITOGENOS
(Factores de
crecimiento)
CONTROLESCONTROLES
NEGATIVOSNEGATIVOS
TGFß
APOPTOSISAPOPTOSIS
CONTROLESCONTROLES
POSITIVOSPOSITIVOS
FAS - FAS LIGANDO : activa
moléculas tipo Apaf y por tanto
la cascada de caspasas
CONTROLESCONTROLES
NEGATIVOSNEGATIVOS
FACTORES DE
SUPERVIVENCIA
21. GENETICA DEL SISTEMA INMUNEGENETICA DEL SISTEMA INMUNE
• La capacidad del sistema inmune de reconocer
antígenos depende de la generación de
anticuerposanticuerpos por los Linfocitos BLinfocitos B y de los
receptoresreceptores expresados por las células Tcélulas T
• A pesar de las diferencias entre ANTICUERPOSANTICUERPOS
y RECEPTORES TRECEPTORES T, los procesos moleculares
que generan diversidad son muy similares
GEN ANCESTRAL COMUN ?????
22. Qué genes forman parte de laQué genes forman parte de la
superfamilia de Ig?superfamilia de Ig?
Qué características tienen?Qué características tienen?
SUPERFAMILIA DE GENES DE LA
INMUNIDAD
23. SUPERFAMILIA DE GENES DE IgSUPERFAMILIA DE GENES DE Ig
• MOLECULAS QUE MEDIAN EL RECONOCIMIENTO ESPECIFICO DE
LOS ANTIGENOS
• ESTRUCTURA BASICA COMUN – HOMOLOGA A LA Ig
• TODAS POSEEN REGIONES CONSTANTES Y PARTES DE GRAN
VARIABILIDAD
• LAS REGIONES POLIMORFICAS: INTERACCION CON EL ANTIGENO
24. TCR:TCR: Receptor de Ag de los linfocitos TReceptor de Ag de los linfocitos T
Permite a las células T reconocer una amplia gama de Ag en el
contexto de las moléculas de HLA Clase I y Clase II
Esta asociado en la membrana celular al complejo
polipeptidico CD3, necesario para su correcto ensamblado y
expresión y fundamental en la activación del Linfocito T a
través de la transducción de señales
TCR: Tipos: α β - γδ
27. Cómo se puede enfrentar un genomaCómo se puede enfrentar un genoma
finito a la producción prácticamentefinito a la producción prácticamente
infinita de anticuerpos?infinita de anticuerpos?
28. RECOMBINACION DE LOS GENES DE LARECOMBINACION DE LOS GENES DE LA
CADENA PESADACADENA PESADA: recombinación de los
segmentos génicos V,D y J para formar el dominio
VH
29. • CADENACADENA κκ • CADENACADENA λλ
RECOMBINACION DE LOS GENES DE LARECOMBINACION DE LOS GENES DE LA
CADENA LIVIANACADENA LIVIANA: recombinación de los
segmentos génicos V y J para formar el dominio
VL
30. La recombinación de genes deLa recombinación de genes de
receptores antigénicos de células B y Treceptores antigénicos de células B y T
tiene tres formas comunes detiene tres formas comunes de
regulación.regulación.
31. REGULACION DE LOS GENES DEREGULACION DE LOS GENES DE
RECEPTORES DE ANTIGENOSRECEPTORES DE ANTIGENOS
• LA RECOMBINACION SE REGULALA RECOMBINACION SE REGULA
POR TRES VIASPOR TRES VIAS
1- ESPECIFICIDAD DE LINAJE
• Los genes de Ig se rearreglan sólo en linfocitos B
• Los genes del TCR se rearreglan sólo en linfocitos T
32. CONTROL DE LA TRANSCRIPCIONCONTROL DE LA TRANSCRIPCION
Y TRADUCCION DE LOS GENES DEY TRADUCCION DE LOS GENES DE
IgIg
• EXPRESION EN UN TIPO CELULAR ESPECIFICO
• INDUCCION DE LA BIOSINTESIS Y SECRECION
POR ESTIMULOS EXTERNOS (ANTIGENOS, CITOQUINAS,
LINFOCITOS T HELPER, ETC)
Genes de regulación tipo específica en LB: control de
la trascripción de genes de Ig por promotores,
enhancers y factores de transcripción.
33. REGULACION DE LOS GENES DEREGULACION DE LOS GENES DE
RECEPTORES DE ANTIGENOSRECEPTORES DE ANTIGENOS
• LA RECOMBINACION SE REGULA
POR TRES VIAS
2- ORDEN
• La cadena pesada de Igcadena pesada de Ig rearregla antes que laantes que la
cadena liviana de Igcadena liviana de Ig
• TCRTCRββ rearregla antes que el TCRTCRαα
34. REPERTORIO DE ANTICUERPOSREPERTORIO DE ANTICUERPOS
Cada clon de linfocitos B sintetiza un set de cadenas pesadas y
un set de cadenas livianas de Ig, con una única región variable,
que ante el estímulo antigénico se libera al medio
CADENA PESADA
Recombinación D-J
Recombinación V-D-J
Transcripción V-D-J- δ- µ.
Traducción
CADENA LIVIANA
Recombinación V-J
Transcripción VJκ / VJλ
Traducción
Ig de membranaIg de membrana
Switch a IgG, ó IgA, ó IgESwitch a IgG, ó IgA, ó IgE
Secreción IgMSecreción IgM
1º Ag
2º Ag
35. REGULACION DE LOS GENES DEREGULACION DE LOS GENES DE
RECEPTORES DE ANTIGENOSRECEPTORES DE ANTIGENOS
• LA RECOMBINACION SE REGULA
POR TRES VIAS
3- EXCLUSION ALELICA
• Una célula TT ó BB expresa sólo el rearreglo funcional
de un locus
36.
37. MMecanismos que originanecanismos que originan
diversidad en la generación dediversidad en la generación de
anticuerposanticuerpos
1. Presencia de genes germinales múltiples
2. Diversidad combinatorial
3. Diversidad de la unión VDJ
4. Adición de nucleótidos P
5. Adición de nucleótidos N
6. Mutaciones somáticas
38. LOS MECANISMOS DELOS MECANISMOS DE
DIVERSIDADDIVERSIDAD
• Tres mecanismos moleculares principales
contribuyen a la diversidad del repertorio de
células B y T
– La recombinación de genes genera el primer
repertorio en ambos casos
– El switch de recombinación de clases (CSR)
y la hipermutación somática aumentan la
calidad de la respuesta de las células B
contra el antígeno
39. DIVERSIDAD DE LOS ANTICUERPOSDIVERSIDAD DE LOS ANTICUERPOS
IMPLICAN EVENTOS RECOMBINATORIOS
DONDE LOS BREAKS DEL DNA DEBEN
SER REPARADOS CORRECTAMENTE
PARA ASEGURAR LA SOBREVIDA Y
MADURACION DEL LINFO B
40. MECANISMO DE RECOMBINACIONMECANISMO DE RECOMBINACION
• Proceso controlado por genes activadores de la
recombinación: RAG1 - RAG2
V D
G A G A T T A G
7 23 9 9 12 7
C T C T A A T C
41. MECANISMOS DE REARREGLOMECANISMOS DE REARREGLO
GÉNICOGÉNICO
MECANISMO DE LOOPING OUT:MECANISMO DE LOOPING OUT:
Ruptura del DNA entre los segmentos génicos
RECOMBINASAS:RECOMBINASAS:
Median la unión VDJ Y VJ
Función exonucleasa y ligasa
Reconocen secuencias específicas
Forman un loop de DNA que luego se escinde
Son específicas del linfocito B
Actuan en estadíos tempranos de diferenciación del linfo
B ( preB - celula B inmadura)
Genes RAG-1 y RAG-2 estimulan a estas enzimas
42. Variaciones sutiles en la posición en la cual tieneVariaciones sutiles en la posición en la cual tiene
lugar la recombinación generan mayor diversidadlugar la recombinación generan mayor diversidad
CCC C C C T G G
CCC T G G
PRO TRP
CCC C C C T G G
PRO ARG
CCCC
CCC C C C T G G
T G
PRO PRO
CCCCC
T G G
43. Adición de nucleótidos PAdición de nucleótidos P
• LA GENERACION DE LA HORQUILLA GENERALA GENERACION DE LA HORQUILLA GENERA
LA ADICION DE UNA SECUENCIALA ADICION DE UNA SECUENCIA
PALINDROMICA EN LOS EXTREMOS, DURANTEPALINDROMICA EN LOS EXTREMOS, DURANTE
LA REPARACIONLA REPARACION
D J
TC
AG
TA
AT
TATA
ATAT
D JTCAG
TAAT
J
TCAG
AGTGD
44. Adición de nucleótidos NAdición de nucleótidos N
• NUCLEOTIDOS QUE SE AÑADEN DURANTE ELNUCLEOTIDOS QUE SE AÑADEN DURANTE EL
PROCESO DE UNION V(D)J POR ACCION DE LAPROCESO DE UNION V(D)J POR ACCION DE LA
ENZIMA TdTENZIMA TdT
D J
TC
AG
TA
AT
TATA
ATAT
D JTCAG
TAAT
J
TCAGAGT
AGTGTCAD
45. MECANISMOS DE LA DIVERSIDADMECANISMOS DE LA DIVERSIDAD
GENES GERMINALES MÚLTIPLES: V-D-J
DIVERSIDAD COMBINATORIAL
combinación VDJ o VJ
1 clon= 1 combinación
DIVERSIDAD DE LA UNIÓN: da una
secuencia de aminoácidos distinta
MUTACIONES SOMÁTICASMUTACIONES SOMÁTICAS: cambios
en la especificidad de binding.
49. Tolerancia centralTolerancia central
Garantiza el no reconocimiento deGarantiza el no reconocimiento de
autoantígenos ubicuosautoantígenos ubicuos
Organos Linfoides PrimariosOrganos Linfoides Primarios
Tolerancia PeriféricaTolerancia Periférica
Garantiza el no reconocimiento deGarantiza el no reconocimiento de
autoantígenos específicos deautoantígenos específicos de
tejidostejidos
Organos Linfoides Secundarios yOrganos Linfoides Secundarios y
TejidosTejidos
50. AUTOTOLERANCIAAUTOTOLERANCIA
Células T
• Está probado que cuando un gran número de péptidos antigénicos se unen
al TCR con gran afinidad en la vida temprana, este clon celular va a la
muerte por apoptosis.
Células B
• Se vuelven anérgicas (no reactivas) con facilidad ante una confrontación
temprana y sostenida con autoantígenos
• los seres humanos disponen de las células B capaces de reacionar contra
ciertos péptidos autólogos y no lo hacen por la falta de colaboración de las
propias células T.
51. TOLERANCIA CENTRAL DETOLERANCIA CENTRAL DE
CELULAS TCELULAS T
LAS CÉLULAS PRE T LLEGAN DE MEDULA OSEA AL TIMO, DONDE
OCURRE EL PROCESO DE SELECCIÓN
LA SELECCIÓN ES UN PROCESO RIGUROSO QUE RESULTA EN LA
MUERTE DEL 90-95% DE LAS CÉLULAS T
LA SELECCIÓN SE BASA EN LA AFINIDAD DEL RECEPTOR T AL
COMPLEJO MHC-PEPTIDO, MOSTRADO POR LAS CPA EN TIMO
APOPTOSIS
Garantiza que las células que abandonan el timo hacia los tejido periféricos no reconozcan autoantígenos que están presentes en el timo
T Cell
TCR
Negative Selection
T Cell
TCR Positive Selection
Low AffinityLow Affinity
High AffinityHigh Affinity
54. •ANERGIA: la activación deANERGIA: la activación de
células T requiere señalescélulas T requiere señales
coestimulatorias además decoestimulatorias además de
las señales derivadas de lalas señales derivadas de la
unión al antígeno. Ante launión al antígeno. Ante la
ausencia de señalesausencia de señales
coestimulatorias se conviertecoestimulatorias se convierte
en “anergica”en “anergica”
TOLERANCIA PERIFERICA DE CELULASTOLERANCIA PERIFERICA DE CELULAS
TT
ANERGIA: FALTA DE RESPUESTA
FUNCIONAL
55. TOLERANCIA PERIFERICA DETOLERANCIA PERIFERICA DE
CELULAS TCELULAS T
• ANERGIA: INTERACCION DE LA MOLECULA
CTL4 CON MOLECULAS COESTIMULATORIAS
57. • SUPRESION
– CELULAS T
REGULATORIAS
– CITOQUINAS
• SITIOS INMUNES
PREVILEGIADOS
TOLERANCIA PERIFERICA DE CELULASTOLERANCIA PERIFERICA DE CELULAS
TT
58. TOLERANCIA CENTRAL DE LBTOLERANCIA CENTRAL DE LB
MECANISMO MÁS IMPORTANTE PARA ASEGURAR LA
AUTOTOLERANCIA
Durante su maduración en la médula ósea los LB inmaduros que
reconozcan autoantígenos con gran afinidad son eliminadas o
cambian de especificidad
•Los LB pueden reactivar sus genes RAG1 y RAG2 , reordenar una nueva
cadena liviana y cambiar la especificidad del BCR: EDICION DEL
RECEPTOR
•Los LB pueden ser eliminados por apoptosis: DELECION
•Los LB que reconocen autoantígenos con menor valencia pueden
sobrevivir pero se vuelven incapaces de responder al antígeno:
ANERGIA
•Los LB pueden regular en menos la expresión del BCR
59. AUTOINMUNIDADAUTOINMUNIDAD
Se desarrolla cuando un individuo monta una respuesta
inmune contra lo propio.
Esta reacción se ve acompañada de la presencia de
anticuerpos y LT autorreactivos
Una ENFERMEDAD AUTOINMUNE es una condición en
la que existe injuria de órganos o tejidos provocada por los
autoanticuerpos o los LT autorreactivos
Es un Síndrome Clínico
60. Enfermedades AutoinmunesEnfermedades Autoinmunes
• Afecta entre el 3-5% de la población en países
occidentales
• El 75% de los pacientes son mujeres.
• Las enfermedades autoinmunes se encuentran entreentre
las 10 causas de muertelas 10 causas de muerte entre mujeres de todos los
grupos etarios hasta los 65 años
• Las terapias desarrolladas recientemente con éxito
se dirigen al daño en el órgano y no a la causa
subyacente
61. Prevalencia de las 10 enfermedades autoinmunes frecuentes en EEUU en 1996Prevalencia de las 10 enfermedades autoinmunes frecuentes en EEUU en 1996
(Jacobson DL et al. Clin Immunol Immunopathol, 84: 223-243, 1997).
62. Factores que interactúan entre sí para elFactores que interactúan entre sí para el
desarrollo de las enfermedades autoinmunesdesarrollo de las enfermedades autoinmunes
• AlteracionesAlteraciones
inmunológicasinmunológicas
• Genes que predisponen aGenes que predisponen a
la autoinmunidadla autoinmunidad
• Sexo
• Factores ambientalesFactores ambientales
– Infecciones
microbianas
– Daño tisular,
inflamación,
traumatismos, etc
– Químicos,
medicamentos
63. Alteraciones InmunológicasAlteraciones Inmunológicas
• La autoinmunidad se debe al fracaso o a la
ruptura de los mecanismos normalmente
responsables de la AUTOTOLERANCIA.
– FRACASO DE LA TOLERANCIA
CENTRAL
• FRACASO EN LA SELECCIÓN
CLONAL
– FRACASO DE LA TOLERANCIA
PERIFÉRICA
• FRACASO O PÉRDIDA DE LA
ANERGIA CLONAL
• FRACASO O PERDIDA DE LA
IGNORANCIA CLONAL
• FRACASO O PERDIDA DE LA
SUPRESIÓN DE CLONES
AUTORREACTIVOS
64. AUTOINMUNIDAD CAUSADA POR EL FRACASOAUTOINMUNIDAD CAUSADA POR EL FRACASO
DE LA TOLERANCIA DE CÉLULAS TDE LA TOLERANCIA DE CÉLULAS T
Mecanismo de
tolerancia
Delección clonal
Anergia clonal
Supresión mediada
por células T
Causa del fracaso de la
tolerancia
-Mutaciones del Fas,Fas-l
-Expresión aberrante de
coestimuladores en las
APC tisulares
-Mutaciones de CTLA-4
-Defectos de las células T
reguladoras
Ejemplos de enfermedades
resultantes
Modelos murinos. Enfermedad
humana Sme linfoproliferativo
autoinmune
Modelos animales de DMID
Ratones con inhibición génica
selectiva de CTLA-4:
Infiltración linfocítica
multiorgánica