PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BADRE GROHMANN
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE BIOLOGIA Y MICROBIOLOGIA
POR: ENRIQUE JOSE CHIPANA TELLERIA



              PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOS

                                                RESUMEN

Los linfocitos T por lo general solo reconocen antígenos en la forma de péptidos
presentados por los productos de los genes del MHC propio sobre la superficie de APC.
Los genes del MHC propio sobre la superficie de APC. Los linfocitos T y el CD4+
reconocen antígenos asociados a los productos de los genes del MHC de la clase II y los
CTL CD8+ reconocen antígenos asociados a los productos de los genes MHC de la clase
I. Las APC especializados, también denominadas APC, profesionales como las células
detríticas, lo macrófagos y los linfocitos B, captan antígenos proteicos extracelulares,
los internalizan y procesan. Y presentan péptidos asociados a moléculas de la clase II
del MHC a células T CD4+.

El procesamiento del antígeno es la conversión de proteínas nativas en péptidos
asociados a moléculas del MHC. El proceso se lleva a cabo con la introducción de
antígenos proteicos en APC, degradación proteolítica, unión de péptido y molécula
MHC en el APC para su reconocimiento por las células T. Las rutas del procesamiento
de antígeno son; la ruta endocitica donde la célula captura los antígenos por medio de
fagocitosis y por endocitosis, la ruta citológica donde el antígeno endógeno se degrada
en el citoplasma; generalmente son proteínas endógenas propias, virales.

Tanto las proteínas extracelulares como las intracelulares son examinadas por medio de
estas vías de procesamiento de antígenos y los péptidos derivados de las proteínas
normales propias y de las proteínas extrañas son expuestos por las moléculas del MHC
para su examen por los linfocitos T.

                                               ABSTRACT

T cells typically recognize antigens only in the form of peptides presented by products of MHC
genes on the surface of APC. The genes of the MHC on the surface of APC. T cells and CD4 +
recognize antigens associated with gene products of MHC class II and CD8 + CTLs recognize
antigens associated with MHC gene products in Class I. The specialized APC, also called APC,
professional and cells debris, macrophages and B cells, extracellular protein antigens captured,
the internalized and processed. And molecules present peptides associated with class II MHC to
CD4 + T cells.

Antigen processing is the conversion of native proteins into peptides associated with MHC
molecules. The process takes place with the introduction of APC protein antigens, proteolytic
degradation, binding of peptide and MHC molecule on the APC for recognition by T cells The
antigen-processing routes are: the path where the cell endocytic capture antigens through
phagocytosis and endocytosis, the route cytological where endogenous antigen is degraded in
the cytoplasm, generally are themselves endogenous proteins, viral.

Both the intracellular and extracellular proteins are examined by means of these processing
pathways of antigens and peptides derived from normal proteins themselves and the foreign
proteins are expressed by MHC molecules for consideration by T cells.




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PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                                  INTRODUCCIÓN

Los linfocitos realizan funciones esenciales en el reconocimiento de antígenos propios o
extraños a través de su TCR, el antígeno es digerido y convertido en péptidos para ser
expuestos al surco de moléculas MHC del propio haplotipo.

En la inmunidad celular, las células T CD4+ activan a los macrófagos para que
destruyan el agente extraño fagocitados, mientras que las células T CD8+ destruyen a
las células infectadas por microorganismos intranucleares.

En la inmunidad humoral las células T colaboradoras CD$+ interaccionan con lo
linfocitos B y estimulan la proliferación y la diferenciación de estas células B.
Tanto la Fase efectora de las respuestas de las células T están desencadenadas por el
reconocimiento especifico del antígeno.

La presentación del antígeno procesado es la asociación de algunos de esos péptidos con
moléculas codificadas por genes del complejo principal de histocompatibilidad (MHC)
Las moléculas MHC de clase I, en una situación normal se unen a péptidos derivados de
moléculas propias, y en el caso de infección por un parásito intracelular (virus, ciertas
bacterias, protozoos) se unen a péptidos derivados de proteínas del patógeno. En ambos
casos los péptidos derivan de procesamiento citosólico del antígeno endógeno.

Las moléculas MHC de clase II se unen a péptidos derivados de antígenos exógenos que
previamente han sido introducidos en la célula presentadora por endocitosis o
fagocitosis, y que son sometidos a procesamiento endocítico.

Las células que presentan péptidos asociados a moléculas del MHC reciben el nombre
de células presentadoras de antígeno. Las APC presentan antígenos a células T no
estimuladas o vírgenes durante la fase de reconocimiento de las respuestas inmunitarias
para iniciar estas respuestas durante la fase efectora también presentan antígenos a
células T efectoras diferenciadas para iniciar los mecanismos de eliminación de los
antígenos.




Fig. 01 Esquema representativo del proceso por Fig. 02 Unión péptidos a una molécula
el cual las moléculas HLA clase II fijan el HLA clase I (izquierda) y clase II
péptido.                                       (derecha)




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PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                                  CAPITULO I

                      PROCESAMIENTO DEL ANTIGENO

Se entiende por procesamiento del antígeno la degradación del mismo dando lugar a
fragmentos peptídicos, los cuales se unirán a moléculas del complejo principal de
histocompatibilidad (MHC) de la clase I o II. Son fragmentos decisivos para activar a
los linfocitos T. Los TCR son más sensibles a la secuencia de aminoácidos presentes en
el surco de unión a péptidos de la molécula del MHC que a los determinantes
conformacionales reconocidos por los anticuerpos.

Los linfocitos, las únicas células con receptores específicos de antígeno, son
responsables de iniciar y llevar a cabo la respuesta inmune adaptativa. Los linfocitos B
interaccionan con el antígeno mediante su receptor (BCR), una inmunoglobulina de
membrana (mIg) que reconoce determinantes antigénicos tridimensionales en proteínas
y otras moléculas antigénicas, solubles o particuladas, en estado nativo. En cambio, el
receptor clonotípico de los linfocitos T (TCR) reconoce complejos moleculares en la
membrana de las células presentadoras de antígeno (APC), formados por moléculas del
Complejo Principal de Histocompatibilidad (MHC) de clase I (MHC-I) o de clase II
(MHC-II) (ver más adelante) y péptidos antigénicos resultantes de la degradación
intracelular del antígeno. Las células T, por tanto, a diferencia de los linfocitos B,
necesitan de células presentadoras de antígeno (APC) accesorias que captan el antígeno,
lo procesan y lo presentan en la membrana.

El TCR interacciona molecularmente con el péptido contenido en la cavidad de las
moléculas del MHC y con las propias moléculas presentadoras, de forma que el
reconocimiento del antígeno por el linfocito T, tal como se ha visto en capítulos
anteriores, queda restringido por el MHC. El fenómeno de la restricción por el MHC
del reconocimiento de antígeno fue originalmente descrito por Zinkernagel y Doherty
(1974) en la respuesta de los linfocitos T al virus de la linfocoriomeningitis (LCV).
Estos investigadores demostraron que las células T citotóxicas específicas de virus sólo
reconocen las células infectadas si éstas expresan determinadas moléculas de
histocompatibilidad en su superficie. Este trabajo mereció el Premio Nobel de Medicina
en 1996.




Fig. 03 Las moléculas MHC de la clase I presentan péptidos endógenos (A) mientras
que las de clase II presentan péptidos que proceden del exterior




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PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

1.1.- BIOLOGIA DEL PROCESAMIENTO DEL ANTIGENO

  Existen dos rutas de procesamiento de antígenos proteicos derivados del espacio
  extracelular o del citosol en péptidos en péptidos y cargan estos péptidos en
  moléculas del MHC para presentarlos a los linfocitos T. Las vías de procesamiento
  y presentación de antígenos asociadas al MHC de clase I y II utilizan organelas
  subcelulares y enzimas que poseen funciones generales de degradación y reciclado
  de proteínas, pero estas funciones no se utilizan exclusivamente para la
  presentación de antígenos al sistema inmunitario.
  Las rutas celulares de procesamiento de antígeno tienen como objetivo generar
  péptidos con características necesarias para la unión con las moléculas del MHC. El
  antígeno proteico presente en los compartimentos vesiculares ácido de los APC
  generan péptidos asociados a moléculas de la clase II, mientras que los antígenos
  presentes en el citosol generan péptidos asociados a moléculas de la clase I.
  Las dos rutas diferentes de procesamiento, actúan según sea la amenaza de un
  antígeno endógeno (intracelular) o exógeno (extracelular). En cada caso existe una
  respuesta inmune diferente: actuación de células T citolíticas (CTL) para el
  antígeno endógeno, y producción de anticuerpos para el antígeno exógeno.

  Los antígenos exógenos se procesan por la ruta endocítica, tras lo cual los péptidos
  resultantes se unirán a moléculas MHC de clase II, lo cual dará la señal a los
  linfocitos T coadyuvantes (TH).

  Los antígenos endógenos se procesan por la ruta citosólica, tras lo cual sus péptidos
  se unirán a moléculas de MHC de clase I de la célula enferma, que así se convierte
  en diana para la actuación de linfocitos T matadores (TC, que en su forma
  "ejecutora" se denominan linfocitos T citolíticos, CTL).




                                                                Fig. 04
                                                                Procesamiento y
                                                                representación de
                                                                antígenos asociados a
                                                                moléculas de clase I.
                                                                Una parte de las
                                                                proteínas para
                                                                sintetizar por una
                                                                célula son degradadas
                                                                en el citoplasma.




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PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




                                                              Fig.05
                                                              Procesamiento y
                                                              presentación   del
                                                              antígeno asociados
                                                              a las moléculas
                                                              MHC clase II




 Fig. 06 procesamiento de antígenos Fig. 07 procesamiento de antígenos
 exógenos                           endógenos

   Las vías de procesamiento de los antígenos convierten a proteínas extracelulares o
   citoplasmáticas en péptidos, que luego son unidos a las moléculas del MHC y
   presentados en la membrana celular.

   La vía celular de procesamiento de antígenos ha sido diseñada para generar
   péptidos que posean las características estructurales para unirse a las moléculas
   del MHC. Cabe señalar que la unión del péptido a las moléculas del MHC se
   realiza antes de que estas se expresen en membrana, debido que es esta la
   conformación estable de la molécula.


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PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

   A.- Procesamiento de antígenos citoplasmáticos y asociación a moléculas de
   clase I

        Las vías de procesamiento y presentación de antígenos por moléculas de
        clase I es útil para la defensa frente a virus, bacterias intracelulares y células
        tumorales. Estos péptidos asociados a moléculas de clase I son producidos
        por degradación citosólica, luego transportadas al retículo endoplásmico
        donde se unen a las moléculas de clase I en formación y finalmente se
        expresan en la membrana (fig 8). A continuación se describen con detalles
        estos pasos.

        • Degradación proteolítica en el citoplasma

         Fig. 08 Procesamiento de
         antígenos citoplasmáticos y
         asociación a moléculas de       1
         clase I

         1.- Produccion de proteinas
         en el citosol.                  2
         2.- Degradación proteolitica
         de las proteinas citosolicas.
                                          3
         3.- Transporte de peptidos
         desde el citosol al reticulo
         endoplasmatico.
                                         4
         4.-      Ensamblaje      de
         complejos          peptido-
         molecula de la clase I en el
         reticulo endoplasmatico.

         5.- Expresión de complejos
         peptido-moecula de la clase
         I en la superficie celular

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        El mecanismo por el cual se generan la mayor cantidad de péptidos
        antigénicos citoplasmáticos es a través del proteasoma. Este un complejo
        multienzimático, que reconoce a proteínas intracelulares, que hayan sido
        “marcadas” por un pequeño polipéptido denominado Ubiquitina. Luego de
        la Ubiquitinización, las proteínas se despliegan e ingresan al proteasoma,
        quien las degrada a pequeños péptidos capaces de interactuar con las
        moléculas del MHC I.


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PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO


      Existe amplia evidencia que demuestran la importancia de la degradación
      proteosomal de las proteínas para ingresar en la vía del MHC I. Inhibidores
      específicos de la función del proteasoma, bloquean la presentación de
      proteínas citoplasmáticas por el MHC I a Linfocitos T CD8+ específicos
      para el epítope del péptido de una proteína en particular, sin embargo
      también se ha demostrado, que si el péptido es sintetizado en el citoplasma y
      no obtenido por proteólisis, la inhibición del proteasoma no obstaculiza y el
      péptido puede ser presentado igual. Estos estudios resaltan la importancia
      del proteasoma para la fragmentación de proteínas en pequeños péptidos
      que luego se incorporan a las moléculas del MHC I, pero, en casos donde el
      péptido ya existes como tal, el rol del proteasoma no es vital para la vía.

      • Transporte de los péptidos del citoplasma al retículo endoplásmico
      Debido a que las moléculas de clase I son sintetizadas en retículo
      endoplásmico (ER) y los péptidos se encuentran en el citoplasma, debe
      existir un mecanismo que transporte estos péptidos al interior de ER. Esta
      función es suplida por las proteínas TAP (transportador asociado al
      procesamiento de antígeno).

      Estas proteínas son un heterodímero, cuyos genes, TAP 1 y TAP2, se
      ubican en la región II de los genes del MHC. Las proteínas TAP se ubican
      en la membrana del ER, donde median un transporte activo-ATP-
      dependiente, de los péptidos desde el citosol a la luz de ER.
      En su extremo luminal, las proteínas TAP se encuentran unidas de modo no
      covalente a las moléculas del MHCI nacientes,              por una proteína
      denominada “tapasina”, de esta manera se mantienen espacialmente cerca,
      de modo que, cuando las TAP internalizan al péptido, automáticamente este
      se encuentre con las moléculas de clase I y puedan unirse.

      • Ensamblaje del péptido a las moléculas de clase I
      La síntesis y el ensamblaje de de las moléculas de clase I, es un proceso de
      múltiples etapas, en sonde la unión del péptido juega un papel crucial.
      En el interior del ER se sintetizan la cadena α y la β2-microglobulina.
      También encontramos en el sector luminal del ER a proteínas chaperonas
      como la “calnexina” y la “calreticulina”, que se encargan del correcto
      plegamiento de las cadenas α.

      Una vez que el péptido ha ingresado vía TAP se une a la molécula del MHC
      I naciente, ahora este complejo péptido-MHC I se encuentra en una
      conformación estable que se libera de las tapasina y se encuentra disponible
      para expresarse en la membrana.

      Cabe plantearse la cuestión de: ¿Cómo es posible que el péptido que ingresa
      al ER no se una a las moléculas de clase II, que también están siendo
      sintetizadas en el ER? en caso de que estemos hablando de una APC. Esto
      no es posible por dos motivos: uno de ellos es que las moléculas de clase I
      se encuentran unidas a las TAP por las tapasinas, y de esta manera cuando el
      péptido ingrese ya toma contacto con el MHC I. Otro mecanismo, como se
      verá más adelante, es que las moléculas de clase II mantienen cubierto su


                                     7
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

        sitio de unión al péptido en el ER por una proteína denominada “cadena
        invariante” (Ii).

        • Expresión del complejo péptido-MHC I en la superficie celular.
        Como se ha mencionado, la conformación estable del MHC I, se logra
        cuando este se encuentra unido al péptido. Este complejo se vehiculiza a
        través del ER y el Golgi hasta llegar a la membrana celular por vesículas
        exocíticas. Una vez ubicados en la membrana la molécula del MHC I puede
        ser reconocida por los Linfocitos T CD8+.

   B.- Procesamiento de antígenos extracelulares y asociación a moléculas de
   clase II

       El origen de los péptidos unidos a las moléculas de clase II incluye, la
       degradación de las proteínas internalizadas en vesículas y la unión de los
       péptidos a las moléculas de clase II dentro de estas (fig 9). Este mecanismo
       difiere en varios aspectos en referencia al procesamiento de los péptidos
       unidos a las moléculas de clase I, no solo por su mecanismo “vesicular” o
       “vacuolar”, sino además en la manera en que el péptido logra unirse a las
       moléculas de clase II

       • Captura de proteínas extracelulares en compartimientos vesiculares por las
       APC. Las células dendríticas y los macrófagos poseen una variedad de
       receptores que, permiten reconocer estructuras compartidas por muchos tipos
       de microorganismos, e inducen la fagocitosis. Los macrófagos expresan
       “receptores de manosa”, quienes reconocen los residuos de manosa y fucosa
       de las glucoproteinas y glucolipidos bacterianos. Asimismo los “receptores de
       las porción Fc” de los anticuerpos, a través de los cuales pueden reconocer y
       fagocitar a los microorganismos o proteínas recubiertas de anticuerpos. Como
       también los “receptores para opsoninas”, por ejemplo, los receptores para el
       fragmento C3b del complemento. Los Linfocitos B pueden reconocer y
       fagocitar antígenos proteicos a través del “receptor de las células B” (IgM
       junto con las cadenas Igα e Igβ). Una vez que el antígeno fue reconocido, es
       internalizado en vesículas denominadas “endosomas”. Estos compartimientos
       intracelulares contienen un pH ácido y es rico en enzimas proteolíticas. La vía
       endosomal continua con la posterior unión del endosoma a un lisosoma, quien
       posee un contenido enzimático aun mayor.

       • Procesamiento de las proteínas en las vesículas endosómicas y lisosómicas.
       Las proteínas son degradadas enzimáticamente generando péptidos, muchos
       de los cuales poseen las características estructurales para poder interactuar
       con las moléculas de clase II. Esta lisis proteica es llevada a cabo por
       proteasas que actúan a pH ácido. La “catepsina”, es una proteasa de amplia
       especificidad de sustrato, y es la enzima endosomal y lisosomal mas
       abundante.

       • Biosíntesis y transporte de las moléculas del MHC II al endosoma.




                                        8
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

Captación        Procesamiento      Biosíntesis y       Asociación de                    Expresión de
extracelular     de las proteínas   transporte de       péptidos                         péptidos
de proteínas     internalizadas     moléculas           procesados                       comlexes
en               en endosómica /    MHC de              con moléculas                    MHC en la
compartiment     vesículas          clase II a          de clase II de                   superficie
os vesicular     lisosomales        endosomas           MHC en las                       celular
de APC                                                  vesículas.




FIG. 09 Procesamiento de antígenos extracelulares y asociación a moléculas de clase II

           Las cadenas α y las cadenas β, son sintetizadas por separadas y se asocian
           unas con otras en el ER, este proceso es facilitado por proteínas chaperonas
           residentes de esta organela, tales como la calnexina (al igual que en la vía del
           MHC I).

           La molécula de clase II ensamblada, aun continua siendo inestable, por lo que
           se une al sitio de unión al péptido, una proteína denominada “cadena
           invariable” (Ii).

           La Ii es una proteína no polimórfica compuesta por tres subunidades. Esta
           proteína se une a un heterodímero formado por las cadenas α y β, en su sitio
           de unión al péptido. De esta manera interfiere en la carga del péptido.
           Gracias a la Ii las moléculas de clase II se estabilizan por completo en el ER y
           mantiene ocupado el sitio de unión al péptido dentro de esta organela
           impidiendo que los péptidos propios del ER se unan a las moléculas
           nacientes. Las Ii también favorecen el correcto plegamiento y su posterior
           transporte a las vesículas endosómicas.

           Los segmentos de membrana del ER que contienen a las moléculas de MHC
           II, se separan del ER formando vesículas que son transportadas a la
           membrana celular. Pero durante este camino, las vesículas exociticas se unen
           con los endosomas que contiene a los péptidos recién internalizados. El
           significado la esta vía vacuolar, consiste en que las moléculas de clase II se
           encuentren con los péptidos generados por proteólisis de las proteínas
           previamente fagocitadas.

           Se han identificado endosomas ricos en moléculas de clase II, a los que se los
           llamo “compartimiento de clase II del MHC” o “MIIC” (MHC class II
           compartment). Se debe destacar que estas vesículas contienen todos los
           componentes para la asociación péptido-moléculas de clase II, incluyendo las

                                                    9
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

           enzimas que degradan las proteínas, la Ii y una molécula denominada HLA-
           DM (ver más adelante)

           • Asociación del péptido a las moléculas del MHC II en el MIIC
           Debido que la Ii se encuentra bloqueando el sitio de unión al péptido, debe
           ser removido para que el péptido se una a las moléculas de clase II. Este
           evento se realiza en dos pasos. Primero, las mismas catepsinas que
           degradaron las proteínas, clivan al Ii, dejando como resultado una molécula
           de 24 aminoácidos en el sitio de unión al péptido llamada CLIP (péptido de
           cadena invariable asociado a clase II).

           El segundo paso consiste en quitar al CLIP de la hendidura, esto es llevado a
           cabo por la molécula HLA-DM. Quien además facilita la entrada del péptido
           antigénico en su lugar. El gen que codifica la proteína HLA-DM se encuentra
           ubicado en la región II del MHC.




Fig.10 Funciones del HLA-DM y de las cadenas invariables asociadas a moléculas de la
clase II del MHC. Las moléculas de clase II unidas a una cadena invariable, o CLIP, son
transportadas al interior de vesículas, donde el CLIP es eliminado por la acción de moléculas
DM. A continuación, los péptidos antigénicos generados en las vesículas pueden unirse a las
moléculas de clase II. Otra proteína de tipo clase II, denominada HLA-DO, podría regular la
eliminación del CLIP catalizada por la molécula DM. CIIV, vesícula de clase II; CLIP, péptido
de cadena invariable asociado a clase II; RE, retículo endoplásmico; Li, cadena invariable;
MHC, complejo principal de histocompatibilidad; MIIC, compartimento de clase II del MHC.

           • Expresión del complejo péptido-MHC II en la superficie celular.
           Una vez que el péptido se ha unido a la molécula de clase II esta se estabiliza
           y puede ser presentada en la membrana celular. Finalmente en la membrana
           los complejos péptido-MHC II pueden interactuar con los Linfocitos T CD4+.

      C.- Vía alterna de procesamiento de antígenos exógenos y asociación a
      moléculas de clase I.

           Tal y como hemos descrito con anterioridad, el clásico rol de las moléculas de
           clase I es, unir los péptidos endógenos durante su maduración biosintética y
           luego transportarlos a la superficie celular para activar a los Linfocitos CD8+.
           En general los péptidos de origen exógeno se encuentran excluidos de esta
           vía.


                                             10
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO


     Sin embargo, acumulada evidencia nos ha demostrado que esta dicotomía en
     la presentación del antígeno de origen endógeno y exógeno no es absoluta.
     Se ha demostrado que la respuesta de los Linfocitos citotóxicos (CD8+)
     puede ser iniciada por antígenos exógenos, tanto in vitro como in vivo .
     Existen al menos dos vías diferentes en este procesamiento alterno de las
     moléculas del MHC I: una TAP dependiente o procesamiento alterno
     citoplasmático del MHC I y la otra TAP independiente o procesamiento
     alterno vacuolar del MHC I.

     La primera de ellas involucra al acceso de péptidos exógenos a la vía normal
     del MHC I. Es decir, se ha observado que de alguna manera no descripta aun,
     los péptidos exógenos ubicados en los endosomas, pueden “escaparse” de
     estos e ingresar al citosol. Una vez en este, las proteínas TAP internalizan al
     péptido exógeno al ER y lo unen al MHC I.

     La segunda vía involucra un mecanismo de procesamiento del antígeno
     exógeno en compartimientos vacuolares, sin que el péptido ingrese al citosol.
     Este mecanismo sugiere la unión del péptido a las moléculas del MHC I
     luego de que estas hayan abandonada el complejo de Golgi. En esta vía el
     péptido exógeno presumiblemente proviene de un endosoma o un lisosoma.
      El espacio intracelular donde el péptido se une a las moléculas del MHC I en
     la vía vacuolar, aun se desconoce. Se cree que pudiera ser en algún
     compartimiento intracelular donde el procesamiento del MHC I se lleva a
     cabo, o luego del reciclaje de las moléculas del MHC I de membrana y su
     posterior exposición extracelular. Inicialmente se había pensado que las
     moléculas de clase I que participaban en esta vía se encontraban “vacías”, es
     decir que no se asociaban a ningún péptido, y por lo tanto un péptido exógeno
     podía ocupar la hendidura. Actualmente se sabe que esto no es así, y que la
     vía vacuolar incluye una disociación del péptido endógeno y luego un cambio
     por el péptido exógeno, proceso conocido como “disociación/cambio del
     péptido” (peptide dissociation/exchange).

     Se ha observado que la disociación/cambio del péptido ocurre solo en medios
     ácidos tales como las vesículas post-Golgi de procesamiento de antígenos o
     los fago lisosomas.

     Pero ¿Cómo las moléculas de clase I, que contienen péptidos endógenos en su
     hendidura, puedan disociarse de esto e          intercambiarlos por péptidos
     exógenos? Una de las explicaciones de este fenómeno es que durante algún
     momento del trafico vesicular que contenga moléculas de clase I, un grupo de
     estas se desvié de la ruta normal y se mezcle en la ruta del MHC II. De esta
     manera, al ingresar en las vesículas de procesamiento de antígenos post-
     Golgi, que poseen pH ácido y además a los antígenos exógenos, los péptidos
     endógenos unidos a las moléculas del MHC I, se disocian y este queda con su
     hendidura vacía en un medio donde abundan péptidos exógenos. Esto trae
     como consecuencia que algunos de los péptidos exógenos que cumpla con los
     requisitos previamente mencionados se una al MHC I vacío.
     La otra posible explicación nos habla del reciclaje, donde moléculas de clase I
     de superficie, son endocitadas, y estas vesículas endociticas son destinadas a


                                      11
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

       su degradación. Pero existe un pequeño grupo, que intercepta la vía de
       procesamiento de moléculas de clase II. De esta forma las moléculas de clase
       I se disocian de los péptidos endógenos debido al pH ácido del endosoma y
       sigue una ruta similar a la previamente descripta.
       En conclusión, queremos dejar en claro que además de las clásicas vías de
       procesamiento de las moléculas de clase I y II, existe una vía alterna para el
       MHC I: una TAP dependiente, y otra donde las moléculas de clase I, ya sea
       que provengan de la superficie celular o del ER, interceptan a la vía del MHC
       II y experimentan un proceso conocido como disociación/cambio de péptidos,
       donde pierden al péptido endógeno y se unen a uno exógeno (TAP
       independiente). Este cambio solo se da en medios ácidos. Así también
       queremos que el lector sea consciente que es una vía en etapa de
       investigación y en permanentes cambios.

1.2.- RUTAS DEL PROCESAMIENTO DEL ANTIGENO

   Dependiendo de la fuente del antígeno el procesamiento presentación tiene lugar
   a través de una de las dos vías principales:

       vía endocitica ( clase II )
       vía citolítica ( clase I )

   La vía utilizada tendrá consecuencias decisivas para cualquier respuesta inmune.

   1.2.1.- RUTA EXÓGENA (EXTRACELULAR) O ENDOCÍTICA

        Las células presentadoras de antígeno pueden capturar antígenos proteicos
        por medio de fagocitosis, por endocitosis (mediada por receptor -como es el
        caso de los linfocitos B- o en versión de pinocitosis), o incluso por ambos
        sistemas (como en el caso de los macrófagos). Una vez dentro de la
        correspondiente vesícula membranosa, el antígeno viaja a través de los
        compartimentos de la ruta endocítica, y al cabo de 1 a 3 horas, algunos de
        los péptidos resultantes aparecen en la membrana, en el curso de moléculas
        MHC de clase II. El resto es excretado por exocitosis.

        A.- Origen de los Péptidos

             Provienen de las proteínas que fueron capturadas y transportadas al
             interior de una célula desde su medio exterior. Incluye:

             * Proteínas que fueron parte de un microorganismo      o de alguna otra
             partícula grande engullida mediante fagocitosis.

             *Partículas pequeñas o proteínas individuales que se unieron a la
             superficie celular y que fueron capturadas a través de una endocitosis
             mediada por receptor.

             * Proteínas solubles libres en el líquido extracelular que fueron
             embebidas mediante pinocitosis.



                                       12
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




                                                     B                C
      A




                                                                          F
                     D




                                    E




   Fig. 11 MHC de la clase II presentan antígenos que están en vesiculas intracelulares.
   (A) La bacteria infecta el macrófago y se introduce en una vesícula en que se producen
   fragmentos peptidicos, (B) Las MHC de clase II unen fragmentos bacterianos, (C) Los
   fragmentos son transportados a la superficie celular por las MHC de la clase II (D) Los
   receptores de superficie de las células B unen antígeno, (E) El antígeno es internalizado
   y degradado a fragmentos peptidicos, (F) Los fragmentos se unen a las MHC de laclase
   II y son transportados a la supeficie celular.




          B.- PASOS

            1. Degradación proteica

                Las proteínas capturadas son transportadas al interior de la célula
                mediante vesículas endosómicas, donde posteriormente serán
                degradadas gradualmente al ser expuestas a enzimas proteolíticas en
                un PH ácido en los lisosomas.

                Como consecuencia de la degradación se producen muchos péptidos
                pequeños que varían ampliamente en cuanto a secuencia y longitud.




                                          13
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO



                            B
                                                                             D
   A
                                                     C




Fig. 12 degradación proteica (A) El antígeno es capturado en vesículas intracelulares, (B) La
acidificación de las vesículas activa proteasas que degradan el antígeno en fragmentos peptidicos,
(C) Las vesículas que contienen los péptidos se fusionan con vesículas que contienen MHC de la
clase II, (D) El péptido es transportado a la superficie celular por MHC de la clase II

                2. Unión con MHC Clase II

                    Las moléculas MHC Clase II recién sintetizadas y parcialmente
                    plegadas en el retículo endoplásmico rugoso (RER) se une a la
                    cadena invariante li que retrasa la unión del péptido con MHC II
                    pero facilita su salida del RER a través del aparato de Golgi a los
                    endosomas acidificados.

                3. Digestión de la cadena invariante ( li ) y unión de los péptidos a la
                   molécula MHC II

                4. Transporte del complejo péptido-MHC a la superficie de la célula
                   presentadora de antígeno ( APC )



                                   B
           A                                              C




                                                                                               D

       Fig. 13 Unión de MHC clase II a la cadena invariante (LI). (A) El MHC de la clase II
       parcialmente plegado se une a la cadena invariante (1) en el retículo endoplasmático, (B) Li
       bloque la unión del péptido de la clase II, pero facilita su exportación del retículo
       endoplasmático, (C) Li es dirigida en dos etapas y su liberación permite al MHC de clase II
       unir péptidos entrantes, (D) El MHC de la clase II lleva el péptido antigénico a la superficie
       celular.


                                             14
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO


    1.2.2.- RUTA ENDÓGENA (INTRACELULAR) O CITOSÓLICA

             Los antígenos endógenos (p. ej., proteínas producidas durante el ciclo
             intracelular de virus) se degradan en el citoplasma de la célula enferma
             mediante la ruta citosólica. Parece que esta ruta es igual o muy parecida a la
             que existe en todas las células sanas como mecanismo de renovación
             (turnover) de proteínas.

             A.- Origen de los péptidos

             Derivan de patógenos que viven en el interior de las células del huésped
             infectado. Incluye:

             * Virus los cuales se apoyan en la maquinaria de síntesis de las proteínas del
             huésped
             * Bacterias intracelulares, tales como clamidea, shiguelas, rickettsias
             * Parásitos intracelulares como toxoplasma los cuales sintetizan sus propias
             proteínas




                                                                                D


                                               C
   A                     B



Fig. 14 Las MHC de la clase I presentan antígenos derivados de proteínas del citosol (A) Célula
infectada por el virus, (B) Proteínas víricas sintetizadas en el citosol, (C) Fragmentos peptídicos
de proteínas víricas se unen al MHC de la clase I en el RE, (D) Péptidos unidos por las
moléculas de MHC de la clase I a la superficie celular


             B.- Pasos

             1.- Degradación proteica en el citosol dentro de multisubunidades
             enzimáticas conocidas como Proteosomas

             2.- Ensamblaje de la cadena α del MHC Clase I en el RER con una proteína
             unida a la membrana llamada Canexina

             3.- Unión de la β2 microglobulina a la cadena α y liberación de la
             Canexina.




                                                15
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




Fig. 15 Ensamblaje de MHC clase I, degradación y transporte de antígenos

             4.- La molécula MHC Clase I, parcialmente plegada se une a la subunidad
             TAP 1 del transportador TAP (Transportador de Péptidos Antigénicos) por
             interacción de una proteína asociada a TAP que se llama Tapasina.

             5.- Los péptidos generados dentro del Proteosoma se transportan al lumen
             del RER mediante el transportador TAP.

             6.- Una vez que el péptido se ha unido a la molécula MHC Clase I, el
             complejo péptido-MHC formado es transportado a través del complejo de
             Golgi a la superficie celular.




                 Fig. 16 Lumen del retículo endoplasmático




                                             16
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




Fig. 17 Vías de procesamiento y presentación de antígenos. En la vía del MHC de clase II (arriba)
los antígenos proteicos extracelulares son incluidos por endocitosis en vesículas, donde son
procesados, y los péptidos resultantes se unen a moléculas de clase II del MHC. En la vía del MHC
de clase I del MHC (abajo) tenemos a RE, retículo endoplasmático; MHC, complejo principal de
histocompatibilidad; TAP, transportador asociado al procesamiento de antígenos.




Fig. 18 El procesamiento del antígeno precisa tiempo, depende del metabolismo celular y
puede reproducirse mediante proteólisis in vitro. Si se permite a una célula presentadora de
antígenos (APC) procesar el antígeno y después se la fija mediante procedimientos químicos (se la
transforma en una célula metabólicamente inactiva) tres o más horas después de la internalización
del antígeno, es capaz de presentarlo a las células T (A). El antígeno no es presentado ni procesado
si la APC es fijada menos de tres horas después de la captación del antígeno (B). Las APC fijadas
se unes al antígeno y presentan los fragmentos proteolíticos de los antígenos a células T
específicas (C). La proteólisis artificial, por lo tanto, reproduce el procesamiento fisiológico del
antígeno por las APC. La eficacia de la presentación del antígeno se analiza determinando la
respuesta de las células T, tal como la secreción de citoquinas.



                                               17
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                                CAPITULO II
                       PRESENTACION DEL ANTIGENO

Una de las funciones más avanzadas de los organismos multicelulares lo constituye el
sistema inmune, el cual ha evolucionado a la par de estos organismos. Esta respuesta
tiene dos componentes fundamentales, uno innato, con una respuesta rápida y general, y
otro específico, donde se requiere de un proceso más elaborado para montar una
respuesta muy sensible y especialmente dirigida para cada agresión en forma muy
peculiar. La presentación de antígenos representa el punto intermedio entre ambas
respuestas, captando antígenos en sitios estratégicos de forma muy temprana y
colaborando con la respuesta inmune específica para hacer así un bloqueo muy
completo. A continuación se hace un análisis muy didáctico para explicar estas
interacciones.

La presentación de antígeno hace referencia al fenómeno por el cual los antígenos
proteicos son procesados, generando péptidos que bajo la forma de complejos con el
MHC se expresan en la superficie celular, lo que promueve la interacción con el
linfocito T.




           Fig. 19 Presentación del antígeno

El proceso que sufre el antígeno para ser presentado a las células inmunes.
Se considera la presentación de péptidos, tanto extracelulares, como intracelulares y
antígenos lipídicos.

Los linfocitos T son capaces de reconocer péptidos y no otras moléculas y que estos
péptidos son capaces de unirse al MHC. A diferencia de la respuesta humoral, los

                                         18
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

linfocitos sólo son capaces de reconocer determinantes antigénicos consistentes en
secuencias peptídicas en forma lineal, ya que no reconocen a los antígenos
conformacionales. La sola presencia del antígeno no es suficiente para la activación del
linfocito, sino que depende de que el antígeno esté unido a un MHC, así como la
presencia de moléculas coestimuladoras para formar la sinapsis inmunológica.




Fig. 20 Presentación de antígenos extracelulares y citosólicos. Cuando se añade ovoalbúmina
como antígeno extracelular a una célula presentadora de antígenos (APC) que expresa
moléculas de clase I y II del MHC, los péptidos derivados de la ovoalbúmina solo se presentan
asociados a moléculas de clase II (A). cuando la ovoalbúmina se sintetiza intracelularmente
como resultado de la transfección de su gen (B) o se introduce en el citoplasma mediante
permeabilización de la membrana por choque osmótico (C), los péptidos derivados de la
ovoalbúmina se presentan asociados a moléculas de clase I del MHC. La respuesta medida de
las células T colaboradoras restringidas por el MHC de la clase II es la secreción de citoquinas,
y la respuesta medida de los linfocitos T citolíticos (CTL) restringidos por el MHC de la clase I
es la destrucción de las APC.

Dentro de este proceso tenemos dos vías principales para la presentación de péptidos
que se han nombrado de acuerdo al producto del MHC, como vías del MHC I y vía del
MHC II, asociándose de forma común a antígenos intracelulares y extracelulares
respectivamente, por lo que es importante recordar las diferencias entre estos dos
productos:



                                               19
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

2.1.- VÍA DEL MHC I

    En esta vía se inicia con proteínas intracelulares presentes en el citoplasma, tanto
    proteínas procesadas por la misma célula en su metabolismo habitual, proteínas
    producto de oncogenes, o productos de la síntesis viral en células infectadas o de
    bacterias intracelulares.

    Dentro de la célula se encuentra un sistema de marcaje y señalización, similar a la
    fosforilación, en base a una proteína llamada ubiquitina; en este caso la ubiquitina
    se une a secuencias específicas de péptidos y servirá como marca para el siguiente
    paso.




     Fig. 21 Papel del TAP en la presentación de antígenos asociada al MHC de clase I y
     en la expresión del MHC de clase I. En una estirpe celular que carece de TAP
     funcional, las moléculas de clase I no se cargan de manera eficaz con péptidos y son
     degradadas, principalmente en el RE. Cuando se transfecta un gen de TAP funcional a la
     estirpe celular, se restablecen el ensamblaje y la expresión normales de moléculas de
     clase I del MHC asociados al péptido. Obsérvese que el dímero TAP puede unirse a
     moléculas de clase I mediante una proteína de unión denominada tapasina, que no se
     muestra en esta ni en otras ilustraciones.

    Una estructura importante en el siguiente paso es un complejo enzimático
    multiproteico de aproximadamente 700 kD, de forma cilíndrica llamado
    proteasoma. El proteasoma se compone por dos anillos internos y dos externos
    con 7 subunidades cada uno, tres de ellas son sitios críticos para la proteólisis,
    algunas de estas subunidades son codificadas en la región del MHC. Cuando
    alguna de las proteínas marcadas por ubiquitina ingresa al proteasoma, se degrada
    a la proteína en los sitios marcados por la ubiquitina, dejando sólo residuos
    peptídicos, estos residuos son bombeados de forma activa por unas proteínas
    asociadas al retículo endoplásmico, las proteínas asociadas a transporte (TAP 1 y
    TAP 2).




                                           20
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

   Dentro del retículo endoplásmico se sintetizan la cadena del MHC I y la 2
   microglobulina, una vez ensamblado es posible la unión con el antígeno y la
   formación del complejo MHC I/antígeno. Este complejo es transportado mediante
   tráfico de vesícula desde el retículo endoplásmico, pasando al aparato de Golgi y
   luego a la superficie de la membrana, donde se fusionará y quedará a disposición
   para su reconocimiento por los linfocitos CD8.

   En algunas ocasiones es posible que antígenos extracelulares escapen inicialmente
   de los fagosomas hacia el citoplasma, una vez ahí son susceptibles del sistema de
   ubiquitinas y del proteasoma, pasando al sistema de presentación del MHC I, a
   este proceso se denomina presentación cruzada.

   También se ha postulado que los antígenos polisacáridos son presentados por la
   vía del MHC II. En cuanto a la presentación de ácidos grasos, glicolípidos,
   lipopéptidos, se presentan en moléculas CD1, esta proteína está formada por una
   cadena alfa con 3 dominios y asociada de una 2 microglobulina, esta molécula
   también se forma en el retículo endoplásmico, junto a moléculas chaperonas. Los
   CD1son una familia teniendo variantes denominadas CD1a, CD1b, CD1c y
   CD1d. Se clasifican en dos grupos, el grupo 1 está formado por CD1a, CD1b y
   CD1c y el grupo 2 sólo incluye a CD1d. CD1 del grupo 1 son partículas que
   pueden presentar a linfocitos T CD4+, CD8+, y CD4-CD8-, TCR. Mientras que el
   grupo 2 presenta a células NKT.

   A diferencia del MHC I y II, la unión del antígeno puede ocurrir tanto intra como
   extracelular. En el caso de la presentación intracelular, se requiere el transporte
   del antígeno, en este caso dadas las características químicas del lípido se propone
   un transportador al interior de la célula, los cuales aún se desconocen. En el caso
   de bacterias completas, como serían micobacterias, pueden participar el CD 209,
   receptores tipo basurero, receptores de manosa o receptores de complemento
   (CR3).

   Otro mecanismo propuesto es mediante la recolección de antígenos provenientes
   de células apoptóticas, víctimas de la infección por micobacterias, ya que pueden
   contener en su interior lípidos de la bacteria que son fagocitados por macrófagos o
   células dendríticas. Una ruta más está representada por la formación de exosomas
   a partir de células vivas afectadas y que pueden ser internalizadas por células
   dendríticas.

   Una vez dentro, el antígeno se propone que hay una degradación parcial en
   endosomas tardíos, probablemente esto sea por asociación a un pH específico
   necesario para la activación enzimática, aunque no se conocen las enzimas que
   participarían en el proceso.

   Al igual que con el MHC, de forma paralela se forma el complejo de CD1
   acompañado de sus chaperonas en el retículo endoplásmico rugoso, a partir de
   aquí puede seguir diferentes vías, una parte será protegida por una cadena
   invariable y se transportará hasta los endosomas tardíos, donde se unirá con el
   lípido. Otra parte de CD1 aún no es claro si puede unirse dentro del mismo
   retículo endoplásmico al lípido.



                                        21
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

   También se han descrito en los endosomas tempranos la presencia de proteínas
   transportadoras de lípidos (LTP´S).

   Una parte importante del transporte de lípidos ha sido la comprobación del tráfico
   de vesículas que permite la recirculación de las moléculas CD1 de acuerdo a
   cargas y al apoyo para su movimiento de LTP´s.

   Finalmente, por cualquiera de sus vías logran presentarse los lípidos en la
   superficie de las células presentadoras y ser reconocidos por linfocitos como ya
   hemos mencionado.

   En conclusión, podemos mencionar que el proceso de presentación del antígeno es
   muy complejo y que asegura el reconocimiento de lo propio y no propio mediante
   la prueba de antígenos externos como de los propios componentes celulares,
   siendo esto indispensable para el correcto funcionamiento del sistema inmune y
   de la inmunidad específica, de pendiendo del bagaje genético, la respuesta inmune
   montada puede ser de tolerancia, o bien de activación de la respuesta inmune
   específica si la molécula presentada es reconocida por linfocitos y de esta manera
   conferir protección contra infecciones, tumores, y en otros casos de respuestas que
   llevan a alergia o autoinmunidad.

                                                             Fig. 22 Vía de
                                                             presentación de
                                                             antígenos asociadas al
                                                             MHC de la clase I.
                                                             Las etapas numeradas
                                                             delprocesamiento de
                                                             proteínas citosólicas se
                                                             corresponden con las
                                                             etapas descritas en el
                                                             texto. Β2 β2: RE,
                                                             retículo
                                                             endoplasmatico; MHC,
                                                             complejo principal de
                                                             histocompatibilidad;
                                                             TAP, transportador
                                                             asociado al
                                                             procesamiento del
                                                             antígeno.




                                        22
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO


      Presentación cruzada

      Antígenos exógenos son presentados en un contexto MHC-I

      ¿Por qué ocurre?

          Asegurar la eliminación de virus
          Tolerancia

      Células que la ejercen:

            Células dendríticas
            Macrófagos
            Linfocitos B
            Células epiteliales

      Antígenos:

            Proteínas solubles
            Complejos inmunes
            Bacterias intracelulares
            Parásitos

      ¿Qué dispara la captura de antígenos?

            Captura de células apoptoticas
            Pedazos de material celular
            Transferencia de proteínas choque térmico
            Captura de exosomas

                                                                Fig. 23

                                                                Mecanismo
                                                                de la
                                                                presentación
                                                                cruzada en la
                                                                MHC I




                                        23
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

2.2.- VÍA DEL MHC II

    El primer paso es la captación del antígeno y su internalización a la célula.
    Durante este proceso se reconoce a la proteína extraña a través de diversos
    receptores, en el caso de microorganismos extracelulares se realizará a través del
    reconocimiento de PAM´s, la unión de estas moléculas a su receptor activan el
    proceso intracelular que da modificaciones en el citoesqueleto y promueven la
    formación de una vesícula a partir de la membrana citoplasmática llamada
    fagosomas, hay algunos estudios que afirman que la misma señalización distingue
    a la vesícula recién formada para un tráfico vesicular predeterminado, a la
    activación de bombas de protones que acidifican el contenido de la vesícula y que
    lleva posteriormente a la fusión con el lisosoma.

    Los cimógenos al encontrarse en medio ácido se convierten en enzimas activas, de
    las más importantes que podemos mencionar en este proceso se encuentran las
    catepsinas, que son enzimas proteolíticas (tiol-aspatil proteasas). Al mismo
    tiempo la célula produce las cadenas proteicas y polimórficas necesarias para
    formar el MHC II, además de unas moléculas nodrizas, las calnexinas, que asisten
    a las enzimas y la cadena invariable (I) que es una proteína compuesta por 3
    unidades, la cual funciona como un protector para el sitio de unión al antígeno
    mientras es transportado por el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi y la
    formación de una vesícula.




                            Fig. 24 Presentación del antígeno


    El fagosoma se une a la vesícula que contiene al MHC II, la catepsina afecta
    también a la cadena invariable, degradándola, y dejando sólo un residuo de 24
    aminoácidos en el sitio de unión del antígeno llamado péptido invariable ligado a
    CPH (CLIP); este péptido será desplazado gracias a la ayuda del HLADM o por
    HLA-DO en el caso de linfocitos B, permitiendo finalmente la unión del péptido
    al sitio de unión, una vez unido el complejo antígeno y MHC, se desplaza la
    vesícula hacia la superficie de la membrana, con la cual se fusiona, dando así
    lugar a la presentación del antígeno, el cual podrá ser reconocido por linfocitos
    CD4.




                                        24
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                                            Fig. 25 Vía de
                                            presentación        de
                                            antígenos asociadas
                                            al MHC de la clase
                                            II.    Las      etapas
                                            numeradas
                                            delprocesamiento de
                                            proteínas citosólicas
                                            se corresponden con
                                            las etapas descritas
                                            en el texto.; APC,
                                            Celulas
                                            presentadoras       de
                                            antígenos;      CLIP,
                                            péptido de cadena
                                            invariable asociado a
                                            clase II; RE, retículo
                                            endoplasmatico; I,
                                            cadena invariable;
                                            MHC.        Complejo
                                            principal           de
                                            histocompatibilidad.




                          25
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                                 CAPITULO III
 IMPORTANCIA FISIOLOGICA DE LA PRESENTACION DEL ANTIGENO
                    ASOCIADA AL MHC


Hemos comentado hasta ahora la especificidad de los linfocitos T CD4+ y CD8+ para
antígenos proteicos extraños asociados a moléculas del MHC y los mecanismos por los
que se forman los complejos entre los péptidos y las moléculas del MHC. En esta
sección consideraremos el efecto de la presentación del antígeno asociada al MHC
sobre la función que desempeñan las células T en la inmunidad protectora, la naturaleza
de las respuestas de las células T a diferentes antígenos y los tipos de antígenos que son
reconocidos por las células T.

VIGILANCIA DE ANTÍGENOS EXTRAÑOS POR LAS CÉLULAS T


NATURALEZA DE LAS REPUESTAS DE CÉLULAS T

La expresión y las funciones de la molécula del MHC determinan como responden a las
células T a diferentes tipos de antígenos y median en sus funciones efectoras.

    La presentación de proteínas endosómicas y de proteínas citoplasmáticas
     por las vías del MHC de clase II o I, respectivamente que subpoblaciones de
     células T van a responder a los antígenos presentes en estos dos conjuntos
     de proteínas.

       Los antígenos extracelulares activan las células T CD4+ estas células estimulan
       mecanismos efectores, como anticuerpos y fagocitos, cuya función es eliminar
       antígenos extracelulares. Los antígenos citosólicos entran en la vía de carga de
       las moléculas de clase I y activan CTL CD8+ restringidos por el MHC de clase
       I, los cuales producen la lisis de las células que generan esos antígenos
       intracelulares.

    La especificidad singular para los antígenos unidos a la célula es esencial
     para las funciones de los linfocitos T, que en gran medida están mediadas
     por interacciones intercelulares y por citoquinas que actúan a cortas
     distancias.

       Los linfocitos B que se han unido a un antígeno proteico presentan péptidos
       derivados de ese antígeno a células T colaboradoras y las células T a
       continuación estimulan a los linfocitos B para que produzcan anticuerpos frente
       a la proteína. Los linfocitos B y los macrófagos expresan genes del MHC de
       clase II. La presentación de péptidos asociada al MHC de clase I permite a los
       CTL CD8+ detectar y responder a antígenos producidos en cualquier célula
       nucleada y destruirla.




                                           26
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

INMUNOGENOCIDAD DE LOS ANTÍGENOS PROTEICOS

   Los epítopos de las proteínas que tienen mayor probabilidad de provocar
    respuestas de células T a menudo son los péptidos generados por proteólisis
    en APC y que se unen con gran avidez a las moléculas del MHC.

     Si se inmuniza a un individuo con un antígeno proteico las células T serán
     especificas para una o unas pocas secuencias lineales de aminoácidos del
     antígeno; a estas secuencias se les denomina epítopos inmunodominantes. Las
     proteasas producen diversos péptidos y solo algunos de estos se unen a las
     moléculas de MHC presentes en cada individuo.

     Diversas APC y epitelios expresan la molécula no polimorfa de tipo clase I CDI,
     la cual presenta ácidos grasos y lipoglucanos a células citolíticas naturales, asi
     como a poblaciones raras de células T CD4- CD8- o CD8+ no restringidas por el
     MHC

   La expresión de determinados alelos del MHC de clase II en un individuo
    determina su capacidad para responder a determinados antígenos.

     Los genes de la respuesta inmunitaria que controlan la respuesta de anticuerpos
     son los genes estructurales del MHC de clase II. Estos genes influyen en la
     capacidad de respuesta inmunitaria debido a que diversas moléculas alélicas del
     MHC de clase II difieren en su capacidad para unirse a diferentes péptidos
     antigénicos y, por lo tanto, para estimular a células T colaboradoras especificas.

     El modelo de selección por el determinante establece que los productos de los
     genes del MHC de cada individuo seleccionan que determinantes de los
     antígenos proteicos van a ser inmunogénicos en ese individuo




                                        27
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                                  CAPITULO IV
                 CELULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENOS


Las células presentadoras de antígeno son un grupo diverso de células del sistema
inmunológico cuya función es la de captar, procesar y presentar moléculas antigénicas
sobre sus membranas para que sean reconocidos, en especial por linfocitos T. El
resultado de la interacción entre una CPA y un linfocito T correspondiente inicia la
respuesta inmunitaria antigénica.




Fig. 26 LA células T examinan las APC en busca de péptidos extraños
Las células presentadoras de antígenos (APC) presentan péptidos propios y extraños asociados
a moléculas del MHC, y las células T responden a los péptidos extraños. En respuesta a las
infecciones, las APC también expresan coestimuladores que activan células T específicas para
los antígenos microbianos.


Los requerimientos para la presentación de antígeno son: capacidad de captación de
antígenos del medio externo, maquinarias proteolítica eficiente que permita la
degradación del antígeno en péptidos capaces de ser presentados, expresión de
moléculas de MHC-II y expresión de moléculas coestimuladoras y de adhesión.




                                            28
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




                 Fig. 27 Tipos de células presentadoras de antígenos

4.1.- Propiedades que deben tener:

     Las CPA deben tener la capacidad de procesar antígenos captados por endocitosis
     Y expresar moléculas de los genes Clase II de MHC. Lo que significa que las
     CPA son células capaces de procesar antígenos por endocitosis con el fin de
     internalizar y subsecuentemente procesar los antígenos extraños, no propios del
     hospedador. Una vez procesado el material foráneo, debe ser presentado en la
     superficie, sobre la membrana celular de la CPA unido a una molécula del
     complejo mayor de histocompatibilidad. Adicional a los estímulos generados por
     la interacción creada por el reconocimiento de una célula T, las CPA proveen al
     linfocito estímulos a través de coestimuladores de membrana necesarios para la
     activación del linfocito T.

4.2.- Funciones que deben tener:

     Como consecuencia de la presentación de antígenos a las células T, las CPA
     causan: Activación de linfocitos T vírgenes con expansión clonal y diferenciación
     en células efectoras, representadas por lo general por células dendríticas;
     Activación de la inmunidad celular: macrófagos y linfocitos T efectores, por
     ejemplo; Activación de la respuesta humoral por estimulación de linfocitos B y la
     producción de anticuerpos.

4.3.- Tipos de células presentadoras de antígenos (CPA)

     Células diana (enfermas por parásitos tumorales): presentan péptidos junto con
     moléculas MHC-I propias para que reconozcan los linfocitos TC (CD8+). Las
     células presentadoras de antígeno (APC): despliegan péptidos asociados con el
     MHC – II, para su reconocimiento por linfocitos TH (CD4+), exhiben moléculas
     de clase II, internalizan antígenos exógenos vía endocítica.

     Los tres tipos celulares que cumplen con estos requisitos son las llamadas células
     presentadoras de antígenos profesionales, son las células dendríticas, los
     macrófagos y los linfocitos B. Existen otras estirpes celulares que, aun no siendo
     APCs profesionales, son capaces de expresar moléculas de MHC-II bajo
     determinadas condiciones.



                                         29
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

      4.3.1.- Células presentadoras de antígeno profesionales (HLA – II + act.
      Coestimuladora de los linfocitos T: constitutivos)

               Las células presentadoras de antígeno profesionales están especializadas
               en la captación de antígenos, su procesamiento y presentación a los
               linfocitos T. Estas células se concentran en los órganos linfoides
               periféricos y, por tanto, es en ellos donde se produce la interacción inicial
               entre los linfocitos novatos y el antígeno. Los tres tipos principales de
               APCs profesionales son los macrófagos, las células dendríticas y las
               células B.

               Tabla Nº 01 Propiedades y de las CPA profesionales




                       Células dendríticas        Monocitos - macrófagos             Células B
Captura de          +++ Macropinocitosis y           Fagocitosis +++           Receptor especifico de
antígeno             fagocitosis por células                                    antígenos (Ig) ++++
                      dendríticas de tejido.
                         Infección vírica
Expresión de       Baja en células dendríticas    Inducible por bacterias y   Constitutiva. Aumenta con
MHC                 de tejido. Alta en células      citocinas de – a +++      activación de +++ a ++++
                      dendríticas linfoides
Liberación de       Constitutiva por células          Inducible de – a +++      Inducible de – a +++
señal                dendríticas linfoides no
coestimuladora          fagociticas ++++
Antígeno                     Péptidos             Antígenos particulados         Antígenos solubles
presentado              Antígenos víricos          Agentes patógenos                  Toxinas
                            Alérgenos                intracelulares y                  Virus
                                                      extracelulares
Localización            Tejido linfoide              Tejido Linfoide               Tejido linfoide
                       Tejido conectivo             Tejido conectivo              Sangre periférica
                           Epitelios              Cavidades corporales

               A.- Células dendríticas

                   Las células dendríticas se generan en la médula ósea desde donde
                   migran en estado inmaduro a los tejidos periféricos. Mientras están en
                   estado inmaduro, las células dendríticas tienen gran capacidad de
                   captación de antígeno del medio y una maquinaria proteolítica
                   eficiente, expresan bajos niveles de MHC y de moléculas
                   coestimuladoras; expresan receptores Fc (CD32), de manosa y de
                   complemento, implicados en captación de antígeno por endocitosis,
                   fagocitosis y, sobre todo, macropinocitosis.

                   Al activarse su maduración en presencia de citocinas inflamatorias,
                   aumenta considerablemente su capacidad de macropinocitosis y la
                   expresión de receptores que permiten la captación de antígeno;


                                                 30
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

          también se activa la síntesis de moléculas de MHC-I y II que unirán
          con gran eficiencia tanto péptidos originados en la propia célula
          dendrítica como péptidos externos que se hallan en el lugar de
          inflamación.




                                Fig. 28 Células detríticas

          Paul Langerhans (1868): observan células de la epidermis con
          proyecciones citoplasmáticas similares a las dendritas de las neuronas.
          Steinman & Cohn (1973): observan células similares en el bazo de
          ratones, capaces de iniciar respuestas inmunes. En los años 80 del
          siglo XX: Se amplía la distribución tisular (tejido linfoides y no
          linfoides). En los años 90 del siglo XX: Las CPA más potentes en la
          estimulación de linfocitos T vírgenes.




                      Fig. 29 Maduración de las células dendríticas

          Heterogeneidad de las células dendríticas

          Tabla Nº 02 Subpoblaciones diferentes de células dendríticas

         CIRCULANTES:                    TISULARES:
         ·CDs mieloides (BDCA3+/-)       ·Cels de Langerhans
         ·CDs plasmocitoides             ·CDs tímicas             ONTOGENIA
         ·CDs derivadas de monocitos     ·CDs foliculares




                                   31
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




                                                   Fig. 30 Células dendríticas
                                                     circulantes de adultos




          CAPTACIÓN DE ANTÍGENOS:

          Antígenos endógenos (p.ej. sintetizados en el citosol de las céls.
          Dendríticas)

          Antígenos exógenos: bacterias, virus, cels. apoptóticas/necróticas
          Proteínas de stress térmico, otras proteínas e inmunocomplejos

          FAGOCITOSIS, PINOCITOSIS, ENDOCITOSIS:

          Mediada por RECEPTORES DE SUPERFICIE de las céls.
          Dendríticas:
          • Receptores Fc y C
          • Integrinas
          • Receptores tipo lectina C (CD209, CD205, BDCA2, langerina,
          receptores de manosa)
          • TLRs
          • Receptores “Scavenger” (LOX-1, CD91)




                  Fig. 31 Célula Dendrítica CD1a y Linfocitos T CD4+




                                   32
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

          PROCESAMIENTO DE ANTÍGENOS:

          Las céls dendríticas procesan los Ag en péptidos
          → RE: MHC I y II → superficie celular
          1. PÉPTIDOS ENDÓGENOS: MHC-I
          2. PÉPTIDOS EXÓGENOS: MHC-II
          MHC-I (Presentación cruzada)

          MADURACIÓN DE LAS CÉLULAS DENDRÍTICAS:

          Estímulo de la maduración: “Señales de peligro”

          Moléculas inflamatorias: CD40L (CD154), TNFa, IL6, IFNa

          Productos microbianos y moléculas liberadas por daño tisular:
          TLRs

          1. Aumenta el procesamiento de antígenos y la presentación
          2. Induce la expresión de moléculas de adhesión y
          Moléculas coestimuladoras implicadas en la formación de la sinapsis
          inmunológica
          3. Induce la secreción de citocinas que determinarán el tipo de
          respuesta inmune
          4. Altera la expresión de quimiocinas y receptores de quimiocinas:
          migración (↓ CCR1 y CCR5 & ↑ CCR7)




                      Fig. 32 Maduración delas células dendríticas




                                   33
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO


                    Tabla Nº 03 Diferencias entre células dentriticas maduras e
                    inmaduras

                                 Células dendríticas           Células dendríticas
                                 inmaduras                     maduras
Función principal                Captación del antígeno        Presentación del antígeno a
                                                               las células T
Expresión de receptores para                  ++                             -
Fc, receptores para manosa
Expresión de moléculas                         -                             +
implicadas en la activación de
las células T: B7, ICAM-1
Moléculas de clase II del
MHC
Semivida                                    -10 h                      > 100 h
Numero de moléculas de                       -106                     - 7 x 106
superficie

                    INTERACCIÓN CÉLULAS DENDRÍTICA-LT: la cél. dendr.
                    activa la respuesta T

                    RESPUESTA INMUNOGÉNICA: La polarización de la cél. T-
                    CD4+ depende del patrón de citocinas secretado → subtipo de DC,
                    medioambiente local, situación anatómica y el tipo de estímulos de
                    maduración:

                    INTERACCIÓN CÉL. DENDRÍTICA-LT: Inducción de tolerancia
                    por las CDs Células Dendríticas CD8- (mieloides y CD8+ de ratones
                    en órganos linfoides secundarios)




                      Fig. 33 Interacción entre las células dendríticas y los linfocitos T


                                              34
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




            Fig. 34 Interacción entre las células dendríticas y los linfocitos T


          Función de las Células Dendríticas

          Derivadas de epitelio (Langerhans y Dendríticas intersticiales):
          Fagocitos en los epitelios y CPA en los órganos linfoides secundarios

          Inmunidad: Langerhans

          Tolerancia: CDs latentes Derivadas de sangre (Plasmocitoides): En
          los órganos linfoides secundarios estas células reciben antígenos de
          CDs migratorias

          Inmunidad: Eliminación de agentes patógenos provenientes de
          sangre.

          Tolerancia Periférica: Eliminación de linfocitos T autoreactivos no
          seleccionados en el timo.




                                   35
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




             Fig. 35 Transferencia antigénica en órganos linfoides secundarios




                         Fig. 36 Linaje de las Células Dendríticas


       B.- Monocitos - macrófagos

       Los macrófagos son células fagociticas mononucleares de linaje mieloide
       y con gran capacidad de procesamiento de antígenos tanto solubles como
       particulados. Los macrófagos inmaduros de sangre periférica se
       denominan monocitos.




                                    36
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

       Los monocitos y macrófagos no activados expresan niveles bajos de
       MHC-II, en cambio en los macrófagos activados se induce la expresión de
       moléculas de clase II y las moléculas accesorias en su superfície que
       aumentan su capacidad de presentación de antígeno. Consecuencia de la
       activación, los macrófagos secretan quimiocinas que reclutan células
       inflamatorias y citocinas implicadas en la activación de las células T como
       IL-12 dirigiendo la respuesta adaptativa en las fases iniciales.




                            Fig. 37 Macrófagos - monocitos

       C.- Linfocitos B

       Reconocen antígenos por medio de su principal receptor, la
       inmunoglobulina de membrana BCR. Fagocitan el complejo antígeno:
       BCR y presentan el antígeno a Linfocitos T cooperadores por medio del
       MHC-II.2 Son sensibles a la estimulación de citocinas, como la IL-4.

       Los linfocitos B pueden actuar como células presentadoras de antígeno ya
       que expresan MHC-II constitutivamente, expresión que aumenta cuando se
       activan, aunque su capacidad de captación de antígeno es muy baja. Sin
       embargo, los linfocitos B son células presentadoras muy eficientes si
       expresan una inmunoglobulina de superficie (BCR) específica del
       antígeno.

       La eficiencia de la presentación de un antígeno por células B aumenta 100-
       1000 veces cuando el antígeno se internaliza tras su unión con el BCR,
       permitiendo que un antígeno se presente con gran eficiencia incluso en
       bajas concentraciones.

       La presentación de antígeno a linfocitos T específicos es parte esencial de
       la completa activación y diferenciación de la célula B en célula plasmática
       productora de anticuerpos, ya que para este proceso, los linfocitos B
       requieren de la colaboración de los linfocitos T.

       La interacción entre células T y B específicas del mismo antígeno requiere
       segundas señales producidas a partir de la interacción entre CD40 en la
       célula B y CD40L en la célula T y por la interacción entre la IL-4
       producida por los linfocitos T y su receptor en la célula B. El papel de las
       células B como APC se refuerza en la respuesta secundaria contra el
       antígeno, ya que existen un mayor número de células B específicas
       expandidas durante la respuesta primaria.


                                     37
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




                                    Fig. 38 Linfocitos B

   4.3.2.- Células no profesionales (HLA-II + act. De coestimuladores de los
   linfocitos T inducibles.)

         En humanos, las células endoteliales expresan moléculas del MHC-II y
         moléculas accesorias que aumentan en condiciones de inflamación y se las
         ha implicado en la presentación de antígeno en reacciones de
         hipersensibilidad retardada en tejidos periféricos.

         Además existen otras células, como las epiteliales o los fibroblastos que en
         presencia de citocinas, especialmente IFN-gamma, expresan MHC-II y
         como consecuencia podrían presentar antígeno en determinadas
         situaciones. Por otra parte, todas las células nucleadas que expresan MHC-
         I pueden presentar antígeno a células T CD8+ aunque no son capaces de
         iniciar una respuesta inmune.

         A.- Fibroblastos

             Los fibroblastos integran una familia muy heterogénea de células,
             presentes en casi todos los tejidos; sin embargo, son muy diferentes en
             términos de estructura, fisiología, comportamiento, función y
             antígenos de superficie.




                                    Fig. 39 Fibroblastos



                                       38
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

       B.- Células gliales

           Son células nodriza del sistema nervioso que desempeñan, de forma
           principal, la función de soporte de las neuronas; intervienen
           activamente, además, en el procesamiento cerebral de la información.
           Al activarse las células gliales experimentan una serie de cambios y de
           expresión en su perfil antigénico, son capaces de migrar a sitios de la
           lesión, donde proliferan, expresan moléculas del MHC de la clase II y
           moléculas coestimuladoras que les permite actuar como células
           presentadoras de antígenos y además pueden adquirir un fenotipo
           fagocitico.




                             Fig. 40 Tipos de células gliales


       C.- Células β del páncreas

           Las células beta producen y liberan insulina, hormona que regula el
           nivel de glucosa en la sangre (facilitando el uso de glucosa por parte
           de las células, y retirando el exceso de glucosa, que se almacena en el
           hígado en forma de glucógeno). En los diabéticos tipo I, las células
           beta han sido dañadas y no son capaces de producir la hormona.




                                     39
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




                             Fig. 41 Células β del páncreas



       D.- Células epiteliales tímicas

           Al igual que las células endoteliales, presentan antígeno en función
           del MHC-II a los timocitos, los cuales son células T inmaduras, como
           parte de la selección negativa típicas del timo.




                           Fig. 42 Células epiteliales del timo




                                    40
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




           Fig. 43 (arriba) – Fig. 44 (abajo) Mecanismos de selección de los
                                 linfocitos T en el timo


       E.- Células epiteliales tiroideas

           Son capaces de presentar antígenos propios y activar la respuesta
           autoinmune. Aun cuando existe datos que indican que este mecanismo
           no es el factor de la autorreactividad en el tiroides, si podría
           desempeñar un papel importante en su mantenimiento.




                        Fig. 45 Células epiteliales de la tiroides



                                    41
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

       F.- Células endoteliales

           A pesar de no ser procesadora de antígeno profesionales, en el
           humano expresan exclusivamente MHC-II y presentan antígenos a
           linfocitos T circulantes en la sangre o adheridas al endotelio vascular
           contribuyendo al reclutamiento de linfocitos a los focos de infección.




                                     Fig. 46 Células endoteliales

   4.4.- OTRAS MOLECULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENO

      Se han caracterizado tres genes que codifican moléculas que se denominan
      moléculas de HLA de clase I no clásicas: HLA-G, HLA-E y HLA-F, que
      presentan gran homología con las moléculas clásicas de MHC-I (HLA-A, -B
      y -C) y que también se asocian con la beta2m. HLA-E y HLA-F se expresan
      en la mayoría de tejidos fetales y adultos.

      HLA-G se expresa en los trofoblastos de la interfase materno-fetal donde
      las moléculas clásicas MHC-I y MHC-II están ausentes. Esta restricción en
      la expresión de HLA-G parece ser importante en la tolerancia inmunológica
      de la madre frente a los fetos semi-alogénicos. Se ha demostrado que HLA-
      G es capaz de inhibir la actividad NK de los leucocitos de la decidua contra
      los trofoblastos durante el primer trimestre de gestación. La función de
      HLA-G en la presentación de antígeno y reconocimiento por células T es
      desconocida, pero en estudios experimentales se ha descrito que el
      correceptor CD8 reconoce y se une a la moléculas HLA-G.

      La especidad de HLA-E está restringida por un grupo característico de
      péptidos que derivan de la secuencia líder de otras moléculas de MHC-I.
      HLA-E es reconocido por NKG2A, un receptor inhibidor expresado en la
      membrana de las células NK, asociado a CD94 que tras dicha interacción
      envía una señal de inhibición que bloquea la activación de las células NK.



                                    42
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

       MICA y MICB son moléculas no clásicas de clase I, codificadas en el
       MHC, que se expresan sobre todo en fibroblastos y células epiteliales, en
       particular, en las células del epitelio intestinal. Su papel se ha implicado en
       los procesos de la inmunidad innata. MICA y MICB son reconocidos por
       NKG2D, un ligando expresado en células NK, células T gamma/delta y en
       algunas células T CD8+. La interacción entre NKG2D y MIC activa la lisis
       de la célula diana. Las moléculas de MICA y MICB pueden expresarse en
       membrana en ausencia de péptido.

       CD1 La familia de los antígenos correspondientes a CD1 son glicoproteínas
       no polimórficas constituidas por una cadena pesada de 43-49 kDa que, en
       muchos casos, se asocia con la beta2-microglobulina (beta2m). Se ha
       definido como una molécula presentadora de antígeno presente en la
       mayoría de los mamíferos. Mientras que en ratones las moléculas CD1
       pueden presentar péptidos y moléculas no peptídicas como glicolípidos a
       células T, en humanos sólo hay evidencia de presentación de presentan
       antígenos no peptídicos de origen microbiano, generalmente a células T
       alfa/beta de TCR restringido Las células T implicadas en el reconocimiento
       de antígeno presentado por CD1 son denominadas NKT.

       En humanos la familia de los genes de CD1 contiene 5 miembros: CD1A,
       CD1B, CD1C, CD1D y CD1E, que se agrupan en dos grupos en base a la
       similitud de la secuencia de aa entre ellas y entre especies. En general, las
       moléculas de CD1 se expresan predominantemente en timocitos y en
       algunas APCs derivadas de médula ósea como las células dendríticas. Se ha
       descrito que las células del epitelio intestinal expresan las moléculas de
       CD1d.

   4.5.- PAPEL DE LAS CELULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENOS

       Son las únicas células que expresan en su superficie los antígenos de
       histocompatibilidad CMH II. Su función es captar, procesar y presentar
       antígeno (Ag) a los linfocitos T en combinación con este CMH II. Pueden
       ser:

       A.- FAGOCÍTICAS:

           Macrófagos
           Células dendríticas

       B.- NO FAGOCÍTICAS:

           Linfocitos B

       Las células dendríticas son las CPA por excelencia. Al igual que los
       macrófagos, se localizan en los tejidos de captación (piel y mucosas) y en
       los de presentación (ganglios y bazo).




                                       43
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

      Los linfocitos B son las únicas CPA que presentan antígeno que han
      reconocido específicamente, mientras que las otras CPA emplean
      mecanismos inespecíficos de captación.

                                                             Fig. 47 papel de las
                                                             células dendríticas en la
                                                             captación y presentación
                                                             de antígeno.
                                                             Las células dendríticas
                                                             inmaduras de la piel (cels
                                                             de Langerhans) captan
                                                             antígenos y los transportan
                                                             a los ganglios linfáticos
                                                             regionales. Durante esta
                                                             migración, las células
                                                             dendríticas maduran y se
                                                             transforman en células
                                                             presentadoras de antígenos
                                                             eficaces.




      Fig. 48 Las células accesorias son necesarias para la activación de las células
      T.Las células T purificadas no responden a un antígeno proteico por sí mismas,
      sino que responden a él en presencia de células accesorias. La función de la célula
      accesoria es presentar a la célula T un péptido derivado del antígeno. Las células
      accesorias también expresan coestimuladores importantes para la activación de las
      células T


                                       44
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                                CAPITULO V
 RESTRICCION DE LAS CELULAS T POR EL HAPLOTIPO MHC PROPIO


La restricción de las células T por el haplotipo propio del MHC es el hecho de que los
linfocitos T (sean los CD4+ o los CD8+) sólo pueden reconocer al antígeno cuando viene
presentado (como péptidos) en la membrana de una célula con MHC propio (de clase II
para los linfocitos CD4+, y de clase I para los linfocitos CD8+).

                                                       Fig. 49 Restricción de los
                                                       linfocitos T citolíticos (CTL)
                                                       por el MHC.
                                                       Los CTL específicos del virus de
                                                       una cepa A de ratón producen la
                                                       lisis solo de células diana
                                                       singénicas (cepa A) infectadas
                                                       por ese virus. Los CTL no
                                                       producen la lisis de células diana
                                                       de la cepa A no infectadas (que
                                                       expresan péptidos propios pero
                                                       no péptidos virales) ni células
                                                       diana de la cepa B infectadas
                                                       (que expresan alelos del MHC
                                                       diferentes de los de la cepa A).
                                                       Utilizando cepas congénicas de
                                                       ratón que se diferencian
                                                       únicamente en los loci del MHC
                                                       clase I, se ha demostrado que el
                                                       reconocimiento de antígeno por
                                                       los CTL CD8+ está restringido
                                                       por el MHC de clase I propio.




                                         45
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

  DESCUBRIMIENTO DE LA RESTRICCION POR LA MHC - II

    Por los experimentos de Rosenthal & Shevach, a mediados de la década de los
    70 (a estudiar en las clases de problemas)

  DESCUBRIMIENTO DE LA RESTRICCION POR LA MHC - I

    Por los experimentos de Zinkernagel & Doherty (1974) (también los veremos en
    clases de problemas). (Por cierto, que acaba de concederse el Premio Nobel a
    estos dos investigadores).




                 Fig. 50 Restricción de células T por el MHC



  Fig. 51 Receptor de células T es
  parecido al fragmento
  Fab de la Ig asociado a la
  Mb, aunque tiene algunas
  diferencias estructurales en el
  dominio Cα: diferente plegamiento
  puente disulfuro




                                      46
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




                     Fig. 52 Regiones determinantes de
                     complementariedad o
                     CDR: CDR1, CDR2 y CDR3.

5.1.- Interacción MHC-TCR

    Existe una interacción de TCR en sus loops con residuos del MHC más residuos
    péptidos. Esto se lo llama la restricción de MHC (MHC restricción): una célula T
    reconoce un péptido si el MHC le es reconocido. La interacción es imprescindible
    que sea con el péptido y con el MHC. Un péptido puede se no reconocido si se
    presenta con otra MHC. En 1974 Zinkennagel lo descubrieron. El polimorfismo
    está relacionado con la presentación de Ag. El receptor interacciona con partes
    del péptido y con partes del MHC.




                    Fig. 53 Interaccion MHC – Peptido – TCR



                                       47
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




                     Fig. 54 Complejo TCR / MHC / Péptido.
                      Efectos funcionales del polimorfismo


    Las moléculas de MHC I solo presentan péptidos citosólicos y solo se los
    presentan a las cels CD8. Las MHC II solo presentan a las cels CD4. Es el co-
    receptor el que ayuda a reconocer.




                                                    Las moléculas de la clase I
                                                    están especializadas en la
                                                    presentación    a células T
                                                    CD8+ y las moléculas de la
                                                    clase II a CD4+




Fig.     55    Los  co- Fig. 56 Los co-receptores
receptores         CD8 CD4         reconocen   un
reconocen un epitopo epitopo situado en laparte
situado en laparte no no polimorfica de MHC
polimorfica de MHC de de la clase II
la clase I
Reconocimiento de las moleculas de MHC en funcion
del coreceptor




                                      48
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

5.2.- Características de la interacción entre el péptido y la molécula del MHC

     Las moléculas de histocompatibilidad constituyen en un sistema de transporte de
     antígenos desde el interior celular hasta la superficie celular donde son
     representados y reconocidos por los linfocitos T.

       Las moléculas del MHC muestran una amplia especificidad para unirse a los
     péptidos. Esto no es una sorpresa ya que solo poseemos unas 6 moléculas de
     MHC I y de 10 a 20 moléculas de clase II, ambas encargadas de presentar a los
     linfocitos T a todos los antígenos a los cuales nos encontramos expuestos. De
     hecho la especificidad de la unión la proporciona el TCR (receptor de las células
     T), es este quien proporciona especificidad y no el MHC. Recordemos que el TCR
     reconoce tanto al péptido como a la molécula del MHC.

        El péptido que se una a la molécula del MHC presenta determinadas
     características que favorecen a la interacción. Una de ellas es el tamaño, los
     péptidos que interactúan con el MHC I deben estar compuestos por 8 a 11
     residuos, mientras que los péptidos que sean presentados por el MHC II poseen
     de 10 a 20. Además de esto, los péptidos que se unen a una molécula del MHC en
     particular presentan secuencias de aminoácidos que permiten interacciones
     complementarias entre ambos. Otra característica de gran importancia respecto a
     la estructura del péptido, se refiere a que, para ser capaz de activar a un Linfocito
     T, además de poder encajar en la hendidura de la molécula del MHC y de poseer
     secuencias aminoacídicas que interaccionen con este, también debe contener
     secuencias que puedan ser reconocidas por el TCR.

       La velocidad de asociación del péptido al MHC es muy baja, pero la velocidad
     de disociación es aun más baja. En una solución los péptidos tardan entre 15 a 30
     minutos en establecer una unión estable con la molécula del MHC, pero una vez
     unidos tardan horas e incluso días en disociarse, proporcionando el tiempo
     suficiente para que en el transcurso de disociación pueda interactuar con un
     linfocito T. Las asociaciones de los péptidos a las moléculas del MHC son
     saturables y de baja afinidad.

      Otra característica de gran importancia de las moléculas del MHC es que pueden
     presentar tanto antígenos exógenos como propios. La presentación de antígenos
     propios por parte del MHC es de gran valor durante la maduración de linfocitos T
     en el timo, lugar en el que se realiza un proceso conocido como “selección
     positiva”, en donde los timocitos (Linfocitos T inmaduros) cuyos TCR reconozca
     con baja afinidad a los MHC unidos a péptidos propios son estimulados a
     continuar con su maduración, en tanto los timocitos que reconozcan con alta
     afinidad a los MHC unidos a los péptidos propios, y que reaccionen contra estos,
     son estimulados a la apoptosis. Este es un principio de gran trascendencia en la
     maduración de los Linfocitos T, ya que solo se permite la supervivencia de los
     que no reaccionen contra el organismo, de otra manera se generarían linfocitos T
     que reaccionen contra nuestro propio cuerpo.

       Los péptidos se unen a las moléculas del MHC de forma no covalente. Estos
     poseen secuencias de “anclaje” que interactúan con “bolsillos” ubicados en el
     suelo de la hendidura creados por las secuencias en lámina plegada β. Pero no

                                           49
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

     todos los péptidos poseen secuencias de anclaje, en especial los que se unen a las
     moléculas de clase II, estos establecen enlaces tipo puente de hidrogeno con las
     hélices α.

5.3.- MHC CLASE I:

    Se incluye a los HLA-A, HLA-B,
     HLA-C, que son proteínas formadas
     por una cadena alfa de entre 44 y 47 kD
     y una beta-2 microglobulina.
    Se forman en el retículo endoplásmico
     de todas las células nucleadas.
    El tamaño aproximado de la hendidura
     es de entre 8 y 11 residuos peptídicos.
    La primera señal es por el
     reconocimiento del antígeno y la
     segunda señal está dada por la unión de
     la región alfa-3, del MHC I y el CD8
     del linfocito T.
                                                Fig. 57 Moléculas del MHC II
5.4.- EL MHC CLASE II:

    Comprende a los HLA-DR, HLA-DQ y
     HLA-DP, que son proteínas formadas
     por una cadena alfa de entre 32 y 34
     kD y una cadena beta de entre 29 y 32
     kD; ambas cadenas polimórficas.
    Se forman en el retículo endoplásmico
     de todas las células presentadoras
     solamente.
    El tamaño aproximado de la hendidura
     es de entre 10 y 30 residuos peptídicos.
    La primera señal es por el
     reconocimiento del antígeno y la
     segunda señal está dada por la unión de
     la región beta-2 del MHC II y el CD4
     del linfocito T.                           Fig. 58 Moléculas del MHC II
Tabla Nº 03 Moléculas MHC clase I y clase II: unión al péptido

                            CLASE I                       CLASE II
Dominio de amarre           *1 / *2
Características de          Cerrado en ambos              Abierta en ambos extremos
hendidura                   extremos
Tamaño del péptido          De 8 a 10 aminoácidos         De 13 a 22 aminoácidos
Aminoácidos involucrados    Residuos de anclaje           Residuos de anclaje
en la unión a la molécula   ubicados en ambos             distribuidos a lo largo del
MCH                         extremos del péptido          péptido




                                         50
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

5.6.- Importancia de las moléculas de histocompatibilidad

     Son necesarios para la presentación antigénica por las células presentadoras de
     antígenos y el reconocimiento antigénico por linfocitos T. Determinan la
     histocompatibilidad. Las moléculas de histocompatibilidad alogénicas son las
     principales líneas moleculares de las reacciones de rechazo de órganos.

     Las moléculas de histocompatibilidad son proteínas muy importantes porque su
     función es transportar los péptidos antigénicos hasta la superficie de las células
     presentadoras de antígeno. Las moléculas de histocompatibilidad son claves en el
     proceso de presentación de antígenos a los linfocitos T CD4 y T CD8. Estos
     linfocitos T participan en las reacciones de rechazo frente a órganos trasplantados
     a receptores no histocompatibles y también de las reacciones autoinmunes contra
     el tejido nervioso que causan la esclerosis múltiple. Por tanto las moléculas de
     histocompatibilidad van a intervenir en el rechazo de órganos trasplantados y en la
     autoinmunidad.

     Los efectos de los linfocitos T dependen de interacciones con células que
     contienen proteínas extrañas. Los linfocitos T reconocen sus células dianas
     detectando fragmentos peptídicos derivados de esas proteínas extrañas que han
     sido capturados y transportados a la superficie celular por moléculas de
     histocompatibilidad. El reconocimiento antigénico de péptidos extraños
     presentados en moléculas de histocompatibilidad estimula en los linfocitos T la
     liberación de distintos conjuntos de moléculas efectoras. Los linfocitos T
     citotóxicos (Tc) que son de fenotipo CD8+ y reconocen antígenos presentados en
     moléculas de histocompatibilidad de clase I secretan perforinas que forman poros
     en la membrana de la célula que les ha presentado el antígeno extraño y provocan
     su lisis. Los linfocitos T cooperadores (Th) secretan citoquinas que van a
     estimular la inflamación y la síntesis de anticuerpos.

     La importancia de estas moléculas responsables del transporte y presentación de
     péptidos antigénicos en las reacciones de rechazo de órganos se constató cuando
     en la segunda guerra mundial se intento transplantar piel a los individuos con
     grandes quemaduras y se observó que el rechazo se debía a diferencias genéticas
     en varios loci genéticos que pasaron a denominarse genes de histocompatibilidad
     por su función controladora de la compatibilidad de los injertos. Estos genes
     codifican las proteínas que transportan los péptidos antigénicos para que sean
     sometidos al escrutinio por los receptores de los linfocitos T.

     Estas proteínas transportadoras de péptidos antigénicos provocan rechazo porque
     los receptores para el antígeno de los linfocitos T reconocen el conjunto formado
     por una molécula de histocompatibilidad propia y el péptido extraño. Durante su
     diferenciación en el timo los linfocitos T son seleccionados para tolerar las
     moléculas de histocompatibilidad propias pero sin embargo reaccionarán de forma
     virulenta frente a las moléculas de histocompatibilidad distintas presentes en las
     células injertadas ya que en su diferenciación tímica los linfocitos del individuo
     receptor del trasplante no han sido seleccionados para tolerar las moléculas de
     histocompatibilidad presentes en las células del donante.
     Los receptores para el antígeno de las células T (TCR) sólo son capaces de
     reconocer antígenos cuando estos son presentados en el contexto de una


                                          51
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

     determinada molécula de histocompatibilidad. Por tanto la molécula de
     histocompatibilidad es un vehículo para la presentación antigénica y el TCR
     realmente reconoce un complejo molecular formado por la combinación del
     antígeno con las moléculas de histocompatibilidad que los transporta. Por esto se
     dice que las moléculas de histocompatibilidad restringen el reconocimiento
     antigénico por parte de los linfocitos T.

     La asociación de las moléculas de histocompatibilidad con péptidos antigénicos es
     posible por que las moléculas de histocompatibilidad presentan una grieta en la
     que queda atrapado el péptido. En función de su estructura molecular se pueden
     distinguir dos tipos de moléculas de histocompatibilidad.

                           Fig. 59 Clase y estructura
              Clase I                                           Clase II




     Las dos clases de moléculas de histocompatibilidad se asocian a péptidos que son
     reconocidos por distintas poblaciones de linfocitos T. Las de clase I que recogen
     péptidos procedentes de proteínas citoplásmicas y son reconocidas por linfocitos
     T CD8 y las de clase II que recogen péptidos residentes en vesículas y son
     reconocidas por linfocitos CD4.

5.7.- Tipos estructurales de moléculas de histocompatibilidad

     Los dos tipos de moléculas de histocompatibilidad están formados por dímeros
     proteicos y presentan una estructura tridimensional similar con un surco apical en
     el que se dispone el péptido antigénico. Los dos tipo presentan una distinta
     composición de subunidades.

     Las moléculas de Clase I están formadas por una cadena pesada transmembrana
     formada por tres dominios globulares y una cadena ligera de un solo dominio
     denominada beta2microglobulina. A su vez las moléculas de Clase II están
     formadas por dos cadenas transmembrana, cada una de las cuales a su vez
     contiene dos dominios de plegamiento globular.




                                         52
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

 Los antígenos de                                    Los antígenos de origen
 origen citosolico se                                extracelular se presentan en
 presentan en                                        moléculas de histocompatibilidad
 moléculas de                                        de clase II a linfocitos T CD4
 histocompatibilidad de
 clase I
                                                                Antígenos de
 a linfocitos T CD8
                                                                procedencia
                      Antígenos                                 Extracelular
                      Citosólicos                               (vía exógena)
     Célula           (Vía endógena)                                                  CD4
     presentadora
     de antígeno                             Vía
                                           Cruzada
          CD8                                              II
                                I

                                       La vía de presentación cruzada permite que
                                       moléculas de clase I presenten péptidos de origen
                                       extracelular a linfocitos T CD8

Fig. 60 Cada clase de moléculas de histocompatibilidad presenta péptidos de un origen
determinado que son reconocidos por un tipo de célula T.

      Las moléculas de clase I presentan péptidos de origen citosólica que son
     recogidos de la vía de presentación endógena y que serán reconocidos por Células
     T CD8. Las moléculas de clase II presentan péptidos de origen vesicular o
     extracelular que a través de la vía de presentación exógena serán presentados en
     moléculas de clase II y reconocidos por Células T CD4. Existe una tercera vía de
     presentación cruzada que permite la transferencia de péptidos de origen
     extracelular a moléculas de clase I. De este modo los péptidos de origen
     extracelular pueden ser presentados a los linfocitos T CD8 por células
     presentadoras de antígenos profesionales. En cualquier caso e independientemente
     del origen del antígeno el reconocimiento de antígenos por los linfocitos CD8 está
     restringido por las moléculas de clase I mientras el de los linfocitos CD4 está
     restringido por las moléculas de clase II.

     Así las dos clases de moléculas de histocompatibilidad presentan péptidos de
     patógenos que habitan distintos compartimentos celulares. Así las moléculas de
     clase I presentan antígenos de patógenos citosólicos como los virus. Estos
     patógenos serán reconocidos por linfocitos CD8 que eliminaran a la célula
     infectada. Las moléculas de clase II presentan antígenos de patógenos que han
     endocitado o fagocitado desde el exterior células y por tanto están contenidos en
     vesículas intracelulares. La capacidad de fagocitar o endocitar patógenos está
     restringida a ciertos tipos de células como monocitos macrófagos y células
     dendríticas y células B. Los linfocitos CD4 que reconocen antígenos de
     patógenos presentados por estas células en moléculas de clase II tienen capacidad
     para cooperar con las células presentadoras para facilitar la destrucción del
     patógeno.


                                              53
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

5.8.- Asociación de los péptidos antigénicos a las moléculas de histocompatibilidad

      Un péptido antigénico se coloca             en el surco de la molécula de
      histocompatibilidad entre los dos segmentos de hélice alpha y sobre un fondo con
      estructura en lámina plegada beta. Los péptidos presentados en moléculas de clase
      II suelen ser más largos que los presentados en moléculas de clase I

      A una determinada molécula de histocompatibilidad solo se asocian péptidos que
      contienen aminoácidos de una naturaleza química determinada en posiciones
      denominadas de anclaje pues son las que sujetan al péptido en su asociación a la
      molécula de histocompatibilidad. Estos residuos de anclaje interaccionan con la
      molécula de histocompatibilidad y establecen uniones no covalentes con ella. En
      los péptidos presentados por moléculas de clase I los aminoácidos más
      importantes para el anclaje están cerca de los extremos del péptido usualmente en
      las posiciones 2 y 9.

      Los péptidos presentados por moléculas de clase II también se asocian a la
      molécula de histocompatibilidad mediante residuos de anclaje. Sin embargo la
      posición de estos residuos es variable ya que los extremos de los péptidos
      antigénicos presentados en estas moléculas pueden sobresalir por los extremos de
      la grieta de presentación antigénica.




Fig. 61 Inmunodominancia de péptidos. Los antígenos proteicos son procesados para generar
múltiples péptidos; los péptidos inmunodominantes son los que se unen mejor a las moléculas de
clase I y II del MHC disponibles, La ilustración muestra un antígeno extracelular que genera un
péptido de unión al MHC de clase II, pero también aplicada a los péptidos de antígenos
citosólicos que son presentados por moléculas de clase I del MHC.

5.9.- Distribución celular de las moléculas de histocompatibilidad

      Como se muestra en la tabla 1, la distribución celular de las moléculas de clase I
      es ubicua. Los leucocitos sanguíneos expresan moléculas de clase I de modo
      constitutivo. Otras células como las células endoteliales expresan moléculas de
      clase I cuando son estimuladas con mediadores proinflamatorios. Estas moléculas
      se expresan en todas las células nucleadas pues lógicamente todas las células son
      susceptibles a la infección intracelular por virus. Las moléculas de clase II se
      expresan en células presentadoras de antígeno con capacidad endocítica o
      fagocítica.



                                             54
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

           Tabla Nº 04 expresión del MHC a diferentes fases de células

         TEJIDO LINFOIDE                   CLASE I             CLASE II
         Células T                          +++                  -/ +
         Células B                          +++                 +++
         Macrófagos                         +++                  ++
         Células dendríticas                +++                 +++
         Células epiteliales del timo        ++                 +++
         Otras células nucleadas
         Neutrófilos                           +++                  -
         Hepatocitos                             +                  -
         Células renales                         +                  -
         Células endoteliales                  +/++                -/+
         Células no nucleadas
         eritrocitos                            -                   -

       Las células presentadoras de antígeno profesionales (monocitos, macrófagos,
       células dendríticas y linfocitos B) expresan moléculas de clase II de modo
       constitutivo. Sin embargo, otras células que son denominadas presentadoras
       amateurs sólo las expresan de un modo inducible cuando son estimuladas por
       mediadores proinflamatorios. El interferón es un mediador proinflamatorio con
       gran capacidad para inducir la expresión de moléculas de histocompatibilidad de
       clase I y II.

5.10.- El tercer tipo de molécula de histocompatibilidad

       Existen Otras moléculas presentadoras de antígeno denominadas CD1. CD1 es
       una familia que incluye cinco isoformas distintas CD1a, CD1b, CD1c, CD1d, y
       CD1e. La estructura de estas moléculas es muy similar a la de las de clase I. Una
       cadena pesada alpha asociada a una cadena de 2 microglobulina. La cadena
       alpha contiene un surco para presentación antigénica que es más estrecho y
       profundo. Este surco está recubierto por aminoácidos no polares o hidrofóbicos
       y por esta razón une ligandos antigénicos de naturaleza hidrofóbica. Por esta
       razón los antígenos que presentan las moléculas de CD1 son lípidos (ácidos
       micólicos) y glicolípidos (lipoarabinomanano y manósidos de PI). El sitio de
       unión hidrofóbico de estos antígenos son sus colas lipídicas hidrofóbicas, que se
       introducen en las moléculas de CD1 mientras que los grupos hidrofílicos que
       contienen oxigeno y glicanos protuyen hacia el exterior de la molécula de CD1
       quedando accesibles a las interacciones con los TCR de los linfocitos T.

       En base a su estructura y distribución tisular las moléculas de CD1 se dividen en
       dos grupos. El Grupo I incluye a CD1a, CD1b y CD1c que son expresadas por
       células presentadoras de antígeno profesionales como las células de Langerhans,
       células dendríticas de los ganglios linfáticos y la dermis, células B del manto y
       monocitos activados por citocinas. El grupo II incluye a CD1d y CD1e que son
       expresadas por células del epitelio intestinal. Una población especial de Células
       B, las VH4.34, expresan CD1b y CD1d y presentan ganglioxidos a linfocitos
       NKT y a linfocitos T.




                                          55
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

5.11.- Función de las moléculas de histocompatibilidad

      Las moléculas de clase I presentan moléculas de origen citosólico. Esta vía de
      presentación antigénica se denomina vía endógena. La unión de la cadena alpha
      con la microglobulina es necesaria para que la cadena alpha se pueda unir al
      péptido antigénico. La unión de este permite que la molécula ocupada se
      exporte a la superficie celular. Las moléculas de clase II participan en la
      denominada vía endógena y presentan antígenos de origen exógeno que han sido
      endocitados o fagocitados generalmente por células presentadoras de antígeno
      profesionales. En estas células parte de los antígenos endocitados pueden ser
      transferidos y presentados a moléculas de clase I. Esta vía de presentación de
      antígenos endocitados en moléculas de clase I se denomina vía cruzada.

5.12.- Procesamiento de péptidos e incorporación a moléculas de clase I

      La incorporación de péptidos               antigénicos a las moléculas de
      histocompatibilidad de clase I es un proceso complejo en que intervienen
      múltiples proteínas unas participan en la biosíntesis de los dímeros formados por
      la cadena alfa y la 2 microglobulina, otras en la degradación de proteínas
      antigénicas citosólicas y finalmente otras en el transporte de los péptidos
      antigénicos a las moléculas de histocompatibilidad. La biosíntesis de dímeros se
      inicia cuando la cadena alpha de clase I se asocia a calnexina. Esta asociación de
      mantendrá hasta su unión a la 2 microglobulina. La unión de 2 microglobulina
      libera la calnexina, y a continuación el dímero2 microglobulina se une al
      complejo tapasina-TAP. Este complejo transportara los péptidos desde el citosol
      a las moléculas de histocompatibilidad que se encuentran en el interior del
      retículo. Los péptidos son el resultado de la acción del Proteasoma complejo
      multienzimático que degrada proteínas citosólicas en sus péptidos componentes
      que serán introducidos en el retículo por el complejo tapasina-TAP. Este
      complejo transfiere el péptido antigénico a la molécula de histocompatibilidad
      que una vez que se ha asociado al péptido antigénico se libera del complejo
      tapasina-TAP y será exportada hacia la membrana plasmática en vesículas de
      exocitosis.

5.13.- Procesamiento de péptidos e incorporación a moléculas de clase II

      El procesamiento de proteínas extracelulares se realiza en vesículas endociticas
      acidificadas en las que las proteasas generan péptidos. Las vesículas con
      moléculas de clase II ser fusionan con las vesículas acidificadas. La cadena
      invariante es una proteína que se asocia a las moléculas de clase II y las dirige
      hacia vesículas endociticas acidificadas. La cadena invariante además ocupa la
      grieta destinada a la asociación con antígenos impidiendo la asociación de estos
      hasta que es digerida completamente en las vesículas endociticas. HLA DM es
      otra proteína que libera el fragmento de la cadena invariante asociado a la grieta
      de presentación antigénica y transfiere péptidos a la molécula de
      histocompatibilidad. Las moléculas asociadas a péptidos se exportan en
      vesículas de exocitosis hacia la membrana plasmáticas.




                                          56
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

5.14.- Organización genética del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC)

        Las moléculas de histocompatibilidad están involucradas en el reconocimiento
        de antígenos, participan en el proceso de maduración de los linfocitos T en el
        Timo, ayudan a la defensa inmune a diferenciar lo propio de lo ajeno y
        intervienen en la comunicación intercelular durante la respuesta inmune. Actúa
        uniéndose al antígeno.

        En el humano es el Antígeno Leucocitario Humano (HLA). La Organización
        genética del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). El MHC es la
        región genética que contiene los genes que codifican las secuencias de
        aminoácidos correspondientes a las moléculas de histocompatibilidad. En los
        humanos el MHC se localiza en el brazo corto del cromosoma 6, su longitud es
        de unas 3500 kilo bases de DNA.

                                           3500 kilobases de longitud
Brazo corto del cromosoma 6
       DP                   DQ                            DR         B   C             A



   

                         Clase II                                            Clase I
Fig. 62 Organización genética complejo mayor de histocompatibilidad

        Dado que el cromosoma 6 es un autosoma, cada individuo tendrá 2 juegos del
        MHC o haplotipos. Estos haplotipos son combinaciones de conjuntos de alelos
        que suelen heredarse juntos. Salvo en individuos de poblaciones muy
        endogámicas los dos haplotipos de un individuo son distintos y rarísimamente
        serán idénticos ya que los conjuntos de genes que contienen son los más
        polimórficos de la especie humana. La consecuencia de esto es que las
        moléculas de histocompatibilidad tienen una herencia ligada autosómica. Existen
        varios genes que codifican moléculas de histocompatibilidad de Clase I: HLA-A,
        HLA-B y HLA-C y otros genes que codifican moléculas de histocompatibilidad
        de Clase II: HLA-DP, HLA-DQ y HLA-DR,.

        El repertorio de moléculas de histocompatibilidad restringe la capacidad de
        presentación antigénica

        Repertorio de moléculas de histocompatibilidad expresadas en una célula,
        condiciona el conjunto de antígenos que puede presentar al restringirlo a
        aquellos que son capaces de asociarse a alguna de las moléculas
        histocompatibilidad expresadas por la célula. Por tanto poseer un conjunto
        variado de moléculas de histocompatibilidad es una garantía de que si una célula
        es infectada por un patógeno podrá delatar su presencia al sistema inmune. La
        evolución ha favorecido una serie de procesos que garantizan que el conjunto de
        moléculas sea diverso en cada individuo al seleccionar individuos y poblaciones
        de seres vivos con conjuntos variados de moléculas de histocompatibilidad. La
        viabilidad de las poblaciones animales frente a la aparición de nuevos patógenos


                                                                57
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

    depende de su diversidad en moléculas de histocompatibilidad y por esta razón
    en todas las especies de mamíferos estudiadas el sistema genético que codifica
    las moléculas de histocompatibilidad es el más polimórfico (con mayor numero
    de variantes alélicas) de sus correspondientes genomas. Sin embargo, este
    elevado grado de polimorfismo de las moléculas de histocompatibilidad que es
    una ventaja en el contexto de la defensa inmune frente a patógenos es un
    inconveniente para la realización de trasplantes de órganos entre distintos
    individuos.

    Mecanismos genéticos que contribuyen a la generación de un repertorio diverso
    de moléculas de histocompatibilidad

    Hay varios Mecanismos genéticos que contribuyen a la generación de un
    repertorio diverso de moléculas de histocompatibilidad. El primero es el
    elevadísimo grado de polimorfismo que presentan los genes que codifican las
    moléculas de histocompatibilidad. Existen múltiples alternativas alélicas en
    algunos casos superan ampliamente la centena para cada gen de molécula de
    histocompatibilidad.

    Tabla Nº 05 Polimorfismo serotípico y alélico de los genes de las de moléculas
    de histocompatibilidad.

                             Clase I                            Clase II
      Genes         HLA A    HLA B     HLAC   HLA DR        HLA DQ         HLA DP

      Cadenas                                                        

      Serotipos     21       34        8      1       16    1       5      1    6

      Alelos        95       151       207    2       239   20      35     12   80


    Este elevado polimorfismo es una adaptación para ampliar el repertorio de
    péptidos que pueden ser presentados por las moléculas de histocompatibilidad.
    Esto está demostrado porque el polimorfismo de estas moléculas se concentra
    especialmente en las bases que codifican aminoácidos situados en el surco de
    unión al péptido que son los que determinaran que distintos péptidos antigénicos
    puedan unirse a distintas variantes alélicas de las moléculas de
    histocompatibilidad.

    Una consecuencia de este elevado polimorfismo es que prácticamente todos los
    individuos son heterocigotos para cada uno de estos genes. Dado que estos genes
    se expresan en cada célula en régimen de codominancia es decir no se produce
    exclusión alélicas cada célula expresa simultáneamente moléculas codificadas
    por dos los dos alelos del mismo loci. Al ser estos distintos a causa de la
    heterocigosis el número de moléculas distintas expresadas por cada célula se
    dobla. Otro mecanismo genético que contribuye a ampliar el conjunto de
    moléculas de histocompatibilidad expresada por cada célula es la poligenia.
    Nuestro MHC contiene tres locus génicos                   para moléculas de
    histocompatibilidad para clase I y otros tres para las moléculas de clase II. La
    variedad de las moléculas de histocompatibilidad todavía se amplía mas por la

                                       58
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

      formación de moléculas heterodiméricas mixtas que combinan cadenas alfa y
      beta codificadas por distintos haplotipos. Incluso los genes de clase II DP y DR
      tienen respectivamente 2 y 3 regiones que codifican para su cadena beta
      ampliando todavía más el conjunto de distintas moléculas que una célula puede
      expresar.

      Estos mecanismos posibilitan que Un individuo heterocigoto exprese hasta seis
      moléculas distintas de clase I por célula y hasta 24 heterodímeros de clase II
      distintos entre sí por célula. La duplicación de genes para cadenas beta en
      algunos haplotipos humanos todavía puede aumentar este número.

      Tabla Nº 06 Polimorfismo serotípico y alélico de los genes de las de moléculas
      de histocompatibilidad.

                                       COMPLEJO HLA

CLASE MHC     MHC - II                           MHC - III          MHC I


REGION        DP            DQ         DR        C4, C2 , BF, etc   B            C       A




PRODUCTOS     DP ( *2)      DQ (*B)    DR( *B)   Proteína del       HLA-B        HLA-C   HLA-A
GENICOS                                          complemento TNF
                                                 * TNFA


UBICACION           hacia centrómero             Brazo corto        hacia telomeros
                                                 cromosoma 6




            Fig. 63 Complejo de antígenos de leucocitos humanos (HLA)




                                            59
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

5.15.-Números de tipos de moléculas histocompatibilidad expresadas por células:

      Clase I

         Un heterocigoto puede ser expresado hasta en 6 moléculas distintas de clase I
         por célula.

      Clase II

         Un heterocigoto puede expresar hasta 24 heterodímeros de clase II distintos
         entre sí por célula.

         Duplicación de genes (loci adicionales) para cadenas B en algunos haplotipos
         puede aumentar el número.

                       Tabla Nº 07 MHC y autoinmunidad
patologías                          Factor genético de riesgo
Enfermedades auto inmunes órganos   Haplotipo B8 DR3
específicos
Tiroiditis de hasenoto              DR5

Artritis reumatoide                        HLA – DR – 4 ( haplotipos DW4 y DW
                                           10)
Diabetes insalina dependiente tipo I       DR3 y DR4
Enfermedad celiaca                         El 92% de los individuos con
                                           enfermedades cardiacas expresan DQ2
Esporulacion anquilosante, artritis        HLA B27 90% son HLAB27+
reactiva


5.16.- Moléculas de histocompatibilidad y autoinmunidad

      Varias patologías autoinmunes se asocian a alelos concretos de moléculas de
      histocompatibilidad. Los individuos portadores de estos alelos presentan riesgos
      muy aumentados de padecer enfermedades autoinmunes específicas. Un ejemplo
      muy claro de asociación entre patología autoinmune y moléculas de
      histocompatibilidad de clase I son las espondiloartropatias asociadas al HLAB27
      que es un alelo del gen B de las moléculas de histocompatibilidad de clase I. La
      diabetes autoinmune se asocia con los alelos de clase II DR3/DR4. En el caso de
      la esclerosis múltiple la asociación no es tan estrecha. Los individuos
      DRB1*1501 tienen un riesgo de padecer esclerosis múltiple cuatro veces mayor
      que los individuos que no lo portan. Otros alelos de moléculas de clase II como
      DRB5*0101 y DQB1*06 también se asocian a un riesgo incrementado de
      padecer esclerosis múltiple. En cualquier caso los riesgos relativos no son muy
      elevados indicando la necesidad de que se produzca la concurrencia de otros
      factores ambientales como infecciones por herpes virus o virus de Ebstein Barr
      para iniciar las respuestas inmunes e inflamatorias en el tejido nervioso que
      desencadenan la esclerosis múltiple.




                                         60
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

5.17.-¿PORQUE ES IMPORTANTE LA EXPRESIÓN DEL REPERTORIO DEL
MCH A UNA CELULA, CON INDIVIDUOS O UNA POBLACIÓN ANIMAL?

      Porque condiciona el conjunto de antígenos que pueden presentar. La viabilidad
      de las poblaciones animales frente a nuevos patógenos depende de su diversidad
      en moléculas de histocompatibilidad la evolución ha favorecido: que el conjunto
      de moléculas sea diversos en cada individuo.

      Especie polimorfitas para estas moléculas. Lo que es una ventaja en la defensa a
      patógenos es un inconveniente para la realización de transplantes entre distintos
      individuos.

5.18.- Mecanismos de generación del repertorio del MHC

      1.- poligemia tres genes para clase I tres pura clase II.
      2.- Codominancia no se produce exclusión, alélica una célula expresa
      simultáneamente moléculas codificadas por dos alelos del mismo loci.
      3.- Polimorfismo o múltiples alternativas alélicas para cada gen.
      4.- Haplotipo cada individuo herede un juego de MHC del padre y otro juego de
      la madre.
      5.- Duplicaciones génicas, los genes de clase I DP y DR tienen respectivamente
      2 y 3 regiones que codifican a la cadena B.
      6.- Moléculas heterodiméricas mixtas se pueden formar por combinación de
      cadenas de haplotipo paterno y materno.




      Fig. 64 Funciones del HLA-DM y de las cadenas invariables asociadas a moléculas
      de clase II del MHC. Las moléculas de clase II unidas a una cadena invariable o CLIP,
      son transportadas al interior de vesículas donde el CLIP es eliminado por la acción de
      moléculas DM. A continuación, los péptidos antigénicos generados en las vesículas
      pueden unirse a las moléculas de clase II. Otra proteína de tipo clase II, denominada
      HLA-DO, podría regular la eliminación del CLIP catalizada por la molécula DM. CIIV,
      vesícula de clase II; CLIP, péptido de cadena invariable asociado a clase II; MIIC,
      compartimento de clase II del MHC.




                                           61
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                                 CAPITULO VI
                            APLICACIONES CLINICAS

De los conocimientos básicos adquiridos en este tema se pueden derivar algunos
corolarios de tipo práctico muy interesantes para el desarrollo de vacunas:

    si queremos vacunas que originen una respuesta celular restringida por MHC-I,
     lo ideal será usar vacunas atenuadas (microorganismos vivos, atemperados en su
     capacidad patogénica), capaces de multiplicarse limitadamente en el citoplasma;
     con ello logramos que se puedan procesar adecuadamente proteínas antigénicas
     que se espera que confieran protección contra el patógeno intracelular.

    Si queremos desencadenar una respuesta humoral sería bueno intentar usar
     epítopos del patógeno reconocibles eficazmente por las células B, que
     comenzarían la ruta endocítica tras captar antígeno por endocitosis mediada por
     receptor (sus mIg).

Otra derivación (en este caso inmunopatológica) de lo aprendido en este tema es que
parece que ciertas formas de diabetes autoinmunes dependen de defectos en los
transportadores de clase I (proteínas TAP) que impiden que durante la maduración
tímica se les enseñe a los timocitos ciertos péptidos de proteínas propias. La secuela de
esto es que no se eliminan los correspondientes clones de linfocitos T autorreactivos, los
cuales podrán atacar a moléculas propias durante la vida adulta.

6.1.- Vacunación

     La inmunoterapia antimicrobiana, que incluye la vacunación, implica activar el
     sistema inmunológico para responder a un agente infeccioso




                                         Fig. 65 La vacunación consiste en la
                                         aplicación de antígenos iguales o similares
                                         a los de los agentes infecciosos,
                                         desprovistos de las características que les
                                         confieren capacidad patógena, pero que
                                         conservan la facultad de estimular los
                                         mecanismos, inmunológicos. El producto
                                         antigénico que muestra esos caracteres se
                                         denomina vacuna.




                                           62
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

6.2.- Inmunoterapia con células dendríticas

     Ésta utiliza las células dendríticas para activar una respuesta citotóxica hacia un
     antígeno. Las células dendríticas, una célula presentadora de antígeno, son creadas
     por el paciente. Estas células son entonces impulsadas con un antígeno o
     transfeccionadas con un vector viral. Las células dendríticas activadas son
     entonces puestas de nuevo en el paciente; estas células entonces presentan los
     antígenos a los linfocitos efectores (células T CD4+, células T CD8+, en células
     dendríticas especializadas y también en células B). Esto inicia una respuesta
     citotóxica que ocurre contra estos antígenos y cualquier cosa que pueda presentar
     estos antígenos. Un uso de esta terapia es en la inmunoterapia del cáncer. Los
     antígenos tumorales son presentados a las células dendríticas que causan que el
     sistema inmunológico tenga como objetivo estos antígenos, que a menudo están
     expresados en células cancerosas.




                    Fig. 66 Inmunoterapia con células dendríticas

6.3.- Inmunoterapia adoptiva basada en células T

     Esta terapia usa las respuestas citotóxicas basadas en células T para atacar al
     cáncer. En resumen, las células T que tienen una reactividad natural o manipulada
     genéticamente al cáncer de los pacientes son expandidas in vitro usando una
     variedad de maneras y entonces transferidas adoptivamente en un paciente con
     cáncer. Las células T con una reactividad que ocurre de manera natural hacia el
     cáncer de los pacientes pueden encontrarse infiltradas en los propios tumores del
     paciente. El tumor es creado, y estos linfocitos infiltrantes de tumor (TIL) son
     expandidos in vitro usando altas concentraciones de interleucina-2 (IL-2), anti-
     CD3 y alimentadores alorreactivos. Estas células T son entonces transferidas de
     nuevo al paciente junto con administración exógena de IL-2. Hasta este momento,
     ha sido observada una tasa de respuesta objetiva del 51%; en algunos pacientes,
     los tumores se encogen a tamaños no detectables. En el caso de las células T
     manipuladas, los receptores de células T (TCR) que han sido identificados por
     tener reactividad contra los antígenos asociados a los tumores son clonados en un
     virus incompetente para la replicación que es capaz de la integración genómica.
     Los linfocitos propios de un pacientes son expuestos a estos virus y entonces
     expandidos no específicamente o estimulados usando los TCR manipulados. Las
     células son entonces transferidas de nuevo en el paciente. Esta terapia ha sido


                                          63
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

    demostrada con éxito en respuestas clínicas objetivas en pacientes con cáncer
    refractario en fase IV. La rama de cirugía del National Cancer Institute (Bethesda,
    Maryland) está investigando activamente esta forma de tratamiento del cáncer
    para pacientes que padecen melanomas agresivos.




                Fig. 67 Inmunoterapia adoptiva basada en células T

6.4.- HISTOCOMPATIBILIDAD Y TRANSPLANTES

    Las células presentadoras de antígeno
    (APC) se requieren para conducir el
    antígeno a las células T. Las células
    presentadoras de antígenos profesionales,
    incluyendo a las células dendríticas,
    macrófagos y células B, se necesitan para
    el estímulo de las células T CD4+. La
    célula dendrítica es la célula presentadora
    de antígeno más eficiente durante la
    respuesta inmune primaria al antígeno. Las
    células que presentan antígenos a las
    células T CD8+, no son células
    presentadoras de antígeno profesionales,
    sino se llaman frecuentemente células
    blanco porque una vez identificadas, se
    convierten en el blanco para ser
    destruidas.(por CTL CD8+). Las moléculas
    presentadoras de antígeno, son proteínas
    de la superficie celular que se unen y
    presentan     péptidos,     o    fragmentos   Fig. 68 Histocompatibilidad y
    antigénicos, a los linfocitos T.              transplantes de órganos.
    Generalmente las moléculas presentadoras de antígenos son proteínas codificadas
    por el loci MHC (complejo mayor o principal de histocompatibilidad), son dos
    clases principales de moléculas clase I y clase II. En los humanos los productos de
    MHC se denominan HLA, en reconocimiento al hecho de que las proteínas son
    antígenos leucocitarios humanos. Ambas, las moléculas clase I y clase II son


                                         64
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

   polimórficas y se expresan en forma codominante. Sin embargo, la distribución de
   estas proteínas difiere. Mientras el MHC clase I se expresa constitutivamente en
   todas las células nucleadas, las moléculas MHC clase II se expresan
   constitutivamente sólo en células presentadoras de antígenos. Las células T CD8+
   sólo pueden reconocer péptidos antigénicos, cuando son presentados por
   moléculas clase I, así las células T CD8+ se dice que tienen restricción MHC I.

   Asimismo, las células T CD4+ sólo pueden reconocer péptidos antigénicos
   cuando se presentan por moléculas MHC clase II, y así se dice que tienen
   restricción MHC II. Los genes más estudiados del complejo MHC son: HLA-A,
   HLA-B, HLA-C, HLADPA1, HLA-DPB1, HLA-DQA1, HLA-DQB1,
   HLA_DRA y HLA_DRB1. En seres humanos, el MHC está dividido en 3
   regiones I, II, III. Los genes A; B; C, pertenecen al MHC clase I y los 6 genes D,
   pertenecen a la clase II. Además de ser pibote en el sistema inmune, el MHC, ha
   atraído la atención de biólogos de la evolución debido a, los elevados niveles de
   diversidad alélica encontrados en muchos de sus genes.

   La clase I Las moléculas MHC clase I se encuentran en las células nucleadas del
   cuerpo. Son heterodímeros que tienen una sola cadena polipeptídica
   transmembranal la cadena alfa y una beta 2 microglobulina (no codificada en el
   MHC). La cadena alfa tiene 2 dominios polimórficos alfa 1 y 2 que presentan
   péptidos derivados de proteínas citosólicas, al sistema inmune. Los péptidos son
   cortos, consisten de 8-10 residuos de aminoácidos. La clase I llevan proteínas del
   citosol y son el camino primario para células infectadas por virus, al enviar una
   señal a las células T. Sólo interactúan con linfocitos T CD8 o CTLs.




           Fig. 69 Histocompatibilidad para transplante a nivel celular



                                       65
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

    Las clase II, se encuentran sólo en células especializadas que incluyen los
    macrófagos, las células dendríticas, las células B y T activadas, células a las que
    colectivamente se puede denominar como “células presentadoras de antígeno”
    (APC). La clase II también son heterodímeros pero consisten de 2 péptidos
    homólogos, de cadenas alfa y beta, codificadas en el MHC. Los péptidos
    presentados por las clase II se derivan de proteínas extracelulares (no citosólicas
    como en las clase I). Las proteínas extracelulares se endocitan y digieren en los
    lisosomas y se unen a las clase II, antes de la migración a la membrana
    plasmática. Estos péptidos son más largos, generalmente de 15 1 24 aminoácidos.
    Su labor consiste en la presentación de patógenos extracelulares, las moléculas
    clase II interactúan exclusivamente con T CD4+, las que disparan una respuesta
    inmune apropiada con inflamación por el reclutamiento de fagocitos y puede
    llevar a una respuesta de anticuerpos intensa, debido a la activación de células B.
    Una de las características más importantes del MHC, particularmente en seres
    humanos, es la diversidad alélica, especialmente en los 9 genes clásicos. Los loci
    más consistentemente diversos son. HLA-A, HLA-B y HLA-DRB1 y tienen
    aproximadamente 250, 500 y 300 alelos conocidos, respectivamente, esta
    diversidad es excepcional en el genoma humano. Esta diversidad alélica ha creado
    campo fértil para los inmunobiólogos evolucionistas, para explicar las fuerzas en
    la evolución que han creado y mantienen esta diversidad.

6.5.- TRANSPLANTES

    El trasplante es el proceso de tomar células, tejidos u órganos, denominados
    “injertos”, de un individuo y colocarlos en un otro distinto. Al individuo que
    proporciona el tejido se lo conoce como “donante” y al que recibe “receptor o
    huésped”.

    En el trasplante células o tejido de un individuo (donador) se transfieren a un
    segundo individuo (receptor). Los trasplantes se clasifican de acuerdo a la
    disparidad genética entre el donador y el receptor (isoinjertos: ninguna diferencia
    genética; aloinjertos: trasplantes dentro de una misma especie; xenoinjertos:
    trasplantes a través de la barrera de especie) y por el grado de rechazo
    inmunológico que provocan. Este último se divide de acuerdo al tiempo y los
    mecanismos inmunológicos involucrados, en rechazo hiperagudo (minutos a
    horas; mediado por anticuerpos y complemento);rechazo agudo (semanas a
    meses; mediado por células T); y rechazo crónico (meses a años; debido a
    mecanismos poco claros y diversos).




                                Fig. 70 Transplantes



                                         66
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

   La disparidad genética entre donador y receptor ayuda a predecir el desarrollo de
   los trasplantes, porque los genes del complejo mayor de histocompatibilidad
   (MHC) codifican a las moléculas que inducen los episodios de rechazo más
   vigorosos. La tipificación de tejidos pretrasplante es un intento de disminuir la
   disparidad de MHC entre el donador y el receptor, utilizando reacciones de
   tipificación serológicas y de cultivo mixto de linfocitos y técnicas de tipificación
   molecular. Está cada vez más claro que la disparidad donador/receptor en otros
   genes, codificados por los antígenos menores de histocompatibilidad, algunas
   veces produce un episodio de rechazo tan profundo como las diferencias en el loci
   MHC.

   El rechazo es generalmente una función de la rama de las células T de la respuesta
   inmune, aunque células espectadoras especialmente macrófagos se reclutan a
   menudo por la liberación de mediadores (citocinas, etc.) de células T CD4+
   activadas. Las células T CD4+ ayudan en la diferenciación de otro efector
   citolítico, las células T CD8+, las que lisan las células del injerto directamente.

   Una gran cantidad de células T pueden reconocer moléculas extrañas MHC
   mayor, al número que reconoce a dicho antígeno nominal. La manera en que estas
   células T”ven” al alo-MHC, ya sea directamente (sin procesar las moléculas MHC
   como antígeno y la presentación de antígeno en las células procesadoras de
   antígeno del donador) o indirectamente (siguiendo dicho procesamiento) dicta la
   naturaleza, número y tipo de células T activadas, y a menudo la gravedad de la
   reacción. En circunstancias únicas (los receptores preinmunizados o receptores de
   injertos a través de la barrera de la especie, (xenotransplante) tienen importantes
   respuestas de anticuerpos.

   Después del trasplante, los individuos receptores reciben fármacos
   inmunosupresores no-específicos por períodos de tiempo prolongados, para evitar
   el rechazo. Estos tratamientos frecuentemente provocan efectos colaterales
   importantes, incluyendo la toxicidad relacionada a fármacos y una susceptibilidad
   aumentada a la infección y a la malignidad. Serian ideales protocolos que
   indujeran tolerancia específica para el injerto, sin la necesidad de
   inmunosupresión no-específica, prolongada. Alguno utiliza transfusión específica
   del donador, pretrasplante, aunque los mecanismos por los cuales se logra la
   tolerancia, no están claros.

   El desarrollo del quimerismo (la coexistencia de células hematopoyéticas del
   donador y hospedero en el mismo hospedero) pueden ser esenciales para una
   tolerancia de largo plazo.
   Para médula ósea, actualmente se procura el enriquecimiento con células
   hematopoyéticas CD34+, de estas el 36% son CD133+ que son más primitivas y
   pueden generar diversos tipos celulares como endoteliales, neuronales,
   hepatoides, etc. Se identifican y seleccionan por citometría de flujo.. Se procura
   depleción de células NK, T y B.

   Así para el trasplante se procura: depleción agresiva de T, dosis altas de células
   CD34+, régimen preparatorio intensivo y suprimir la inmunodepresión post-
   trasplante. En sangre de cordón, la compatibilidad más importante en de HLA-a y



                                        67
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

     HLA-B. El ABO no es tan impo0rtante. La sobrevida por compatibilidad HLA en
     sangre de cordón, al año es:

     6 de 6: 58%
     5 de 6: 43%
     4 de 6: 27%

6.6.- Reacción GvH

     Reacción GvH (injerto contra hospedero).- En este fenómeno, las células
     inmunocompetentes de un donador A se inyectan a un hospedero o receptor C,
     que se encuentra inmunocomprometido. El individuo inmunosuprimido es incapaz
     de rechazar las células inyectadas. Las células inmunocompetentes del donador,
     reconocen los antígenos ajenos del hospedero, se dividen y reaccionan contra sus
     tejidos y reclutan gran número de células del hospedero a los sitios de
     inflamación. Muy a menudo este proceso, conduce a la muerte del receptor.

     Este hecho debe presentarse frecuentemente después de un trasplante de médula
     ósea. En este caso el período temprano que sigue al trasplante se asocia
     frecuentemente con una reacción de las células inmunes del donador contra el
     hospedero en una reacción injerto contra hospedero (“graft versus host” ó GvH),
     más que la reacción normal hospedero contra injerto. Cuando el trasplante de
     médula ósea se usa en el tratamiento del cáncer (leucemia/linfoma), una reacción
     anti-hospedero puede ser beneficiosa y se denomina, efecto injerto vs leucemia.
     Al hacer un balance de desarrollo de todas estas reacciones, siempre existen
     problemas después de un
     trasplante de médula ósea.

6.7.- Tolerancia materno-fetal

     Un embrión es un producto de una cruza en una población abierta. Se puede
     comparar a un injerto semi-alogénico que tiene que ser tolerado durante el período
     gestacional. Contactos íntimos entre el feto y los tejidos maternos aseguran la
     nutrición del embrión y la adaptación de la madre a este injerto. La placenta,
     compuesta de estructuras maternas y fetales, son ambas, una barrera y una zona
     para intercambios intensos. Hay mecanismos de tolerancia que han evolucionado
     asegurando el mantenimiento del injerto feto-placentario. A más de una falta de
     adecuación fetal, el hecho de tolerar, depende de parámetros ambientales, como la
     presencia de substancias tóxicas, agentes infecciosos o agresiones físicas o
     psicológicas.

     Los mecanismos de tolerancia actúan a distancia sobre el sistema inmune materno
     o localmente a nivel de placenta. Los efectos sistémicos se deben en parte a
     hormonas inmuno-activas. La progesterona es capaz de disminuir las respuestas
     inmunes. Otras, como la hormona de crecimiento placentario que reemplaza
     progresivamente a la hormona hipofisiaria durante la gestación, modula el sistema
     inmune; la anergia puede inducirse por antígenos fetales en la circulación
     materna, que pueden actuar como tolerógenos. A nivel placentario disminuye la
     expresión de HLA clase en el sincitio-trofoblasto.



                                         68
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




                 Fig. 71 Tolerancia materno-fetal a nivel celular


   La expresión de HLA-G puede bloquear a las NK. Existen mecanismos de
   enmascaramiento como la aparición de ácidos siálicos..Hay mecanismos
   inhibitorios. La indolamina 2,3 dioxigenasa, cataboliza al triptofano necesario
   para la activación de las células linfoides. El balance de células Th1/Th2, favorece
   a las Th2 y se reduce la producción de citocinas pro-inflamatorias que pueden
   poner en peligro la supervivencia del feto. Estos y otros mecanismos aseguran el
   bienestar fetal, durante la gestación, aunque como decía Lewis Thomas, el parto
   puede ser el rechazo final.




                                        69
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                           APENDICE



                           GLOSARIO

Activación                  Proceso por el que se induce a una célula en
                            reposo, a que exprese una o más propiedades
                            fisiológicas latentes.


Adyuvante                   Sustancia que intensifica inespecíficamente la
                            respuesta inmunitaria frente a un inmunógeno
                            cuando se inoculan conjuntamente.


Afinidad                    Medida de la fuerza de unión entre un
                            determinante antigénico (epítope) y un sitio de
                            combinación del anticuerpo (paratope).


Antígenos                   Es toda molécula capaz de inducir una respuesta
                            inmune, pudiendo reaccionar con los anticuerpos
                            formados. Suelen ser moléculas grandes.


Antígenos T-dependientes    Requieren la colaboración de LT CD4 para que
                            se produzca la respuesta mediada por
                            anticuerpos.


Antígeno T-independiente    Estimulan directamente a los LB para que
                            produzcan anticuerpos específicos.


Célula plasmática           Célula B que ha llegado al final de su vía de
                            diferenciación y secreta anticuerpos.


Células de Langerhans       Células de la dermis que, tras endocitar y
                            procesar antígenos, migran hacia los ganglios
                            linfáticos locales para convertirse en células
                            dendríticas interdigitadas que presentan los
                            antígenos a los linfocitos T.


Citoquinas                  Son proteínas que regulan la función de las
                            células que las producen u otros tipos celulares.
                            Son los agentes responsables de la comunicación


                                 70
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                                 intercelular, inducen la activación de receptores
                                 específicos de membrana, funciones de
                                 proliferación y diferenciación celular,
                                 quimiotaxis, crecimiento y modulación de la
                                 secreción de inmunoglobulinas




CPA (Célula Presentadora de      Cualquier célula capaz de presentar antígenos.
Antígenos)                       Expresan moléculas de Clase II del CMH e
                                 incluyen macrófagos, células dendríticas y
                                 linfocitos B.


Complejo principal de            Un conjunto de productos génicos codificados en
histocompatibilidad o MHC        una región cromosómica relacionada
                                 inicialmente con la identidad inmune y la
                                 compatibilidad de los trasplantes.

                                 Región genética presente en todos los mamíferos,
                                 cuyos productos intervienen en la presentación
                                 antigénica a los linfocitos T (restricción CMH) y
                                 en el reconocimiento de lo propio.


Endocitosis                      es un proceso celular, por el que la célula
                                 introduce en su interior moléculas grandes o
                                 partículas, y lo hace englobándolas en una
                                 invaginación de la membrana citoplasmática,
                                 formando una vesícula que termina por
                                 desprenderse e incorporarse al citoplasma.


Epítopo                          es la parte de una macromolécula que es
                                 reconocida por el sistema inmunológico,
                                 específicamente por anticuerpos, células B o
                                 células T.


Fagosoma o vesícula endocítica   Puede contener moléculas o estructuras
                                 demasiado grandes para cruzar la membrana por
                                 transporte activo o por difusión.
                                 Un fagosoma es una vesícula que se forma en el
                                 interior de la célula unida a la membrana,
                                 formada durante el proceso de la fagocitosis,
                                 contiene microorganismos o material
                                 extracelular, fusionándose con otras estructuras
                                 intracelulares como los lisosomas, conducen a la
                                 degradación enzimática del material ingerido


                                      71
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO



Haplotipo              Se define como la constitución genética de un
                       cromosoma individual. Un haplotipo es una
                       combinación de alelos ligados a múltiples loci
                       que se transmiten juntos. El haplotipo se puede
                       referir a un solo locus o a un genoma completo



                       Moléculas que por sí solas no pueden provocar la
Hapteno                producción de anticuerpos, pero sí cuando se
                       asocian a proteínas.


Histocompatibilidad    Grado de compatibilidad inmunológica entre
                       tejidos de individuos distintos.


HLA                    Ver MHC.


Inmunógeno             Cualquier sustancia que, introducida en un
                       animal, provoca una respuesta inmune.


Inmunoterapia          Tratamiento cuyo objetivo es modular el sistema
                       inmune.


Linfocito              Subcategoría de leucocitos, responsables de la
                       inmunidad específica.


Locus                  Sitio del cromosoma en el que se encuentra un
                       determinado gen.


Macrófago              Célula fagocitaria madura de los tejidos que
                       deriva de los monocitos sanguíneos.


Mastocito              Célula residente en los tejidos y derivada de la
                       médula ósea que tiene receptores de alta afinidad
                       para IgE; es la célula efectora de las reacciones
                       de hipersensibilidad inmediata (tipo 1)


Péptidos               Son proteínas de origen natural que tienen
                       propiedades antibióticas, generalmente están


                            72
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO

                              constituidos entre 12 y 50 aminoácidos. Estos
                              péptidos han sido fabricados por la naturaleza
                              para actuar como medio de defensa en contra de
                              enfermedades producidas por diversos
                              microorganismos.


Proteosoma                    Es un complejo macromolecular compuesto por 2
                              complejos estructurales distintos que a su vez se
                              componen de múltiples subunidades protéicas.
                              Sirve para degradar proteínas de forma selectiva,
                              asociadas al complejo de señalización de
                              ubiquitina.


Receptor de células T (TCR)   Receptor de las células T que consta de un
                              dímero  o , asociado al complejo molecular
                              CD3.


Respuesta inmune específica   Colección de varios eventos inmunológicos en
                              los linfocitos que reconocen la presencia de un
                              antígeno particular y actúan para eliminarla.


Vacunación                    Inmunización artificial con antígenos para
                              prevenir enfermedades infecciosas.




                                   73
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO


              REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
Abbas A. K.                            Inmunología      celular   y    molecular
Lichtman A. H. Pober J. S.             Cuarta edición - 2002
                                       Editoriar: Mc Graw Hill – Interamericana


Enrique Iáñez Pareja                   CURSO         DE       INMUNOLOGÍA
                                       GENERAL
                                       Departamento de Microbiología
                                       Universidad de Granada
                                       España


M. Martí y D. Jaraquemada              Procesamiento de antígenos


E. Reyes Martin                        Conexiones entre la inmunidad natural y
J. Monserrat Sanz                      las respuestas inmunes adquiridas.
E. San Antonio Sanchez                 Volumen 08 – Numero 26
A. Prieto Martin                       Editorial: Medicine


Universidad e cordoba                  Procesamiento de antígenos


David Male                             Inmunología
                                       Séptima edición - 2007


LILIANA BELMONTE                       articulo especial
CECILIA PARODI                         papel de las células dendríticas en la
PATRICIA BARE                          infección por hiv y hcv
MARIELA BASTON
MARIA MARTA E. BRACCO
BEATRIZ RUIBAL-ARES


Dr. J. Alonso Gutiérrez Hernández      Presentación de antígeno
Dr. Marco A Yamazaki Nakashimada
Dr. José G Huerta López


Descalzi D, Folli C, Scordamaglia F y Los Fibroblastos Desempeñarían un Papel
colaboradores                         Importante en el Remodelamiento de la
                                      Vía Aérea en Pacientes con Asma




                                     74
PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DEL ANTIGENO




       BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA

http://www.uco.es/grupos/inmunologiamolecular/inmunologia/tema06/etexto06.htm


http://www.medigraphic.com/espanol/e-htms/e-imss/e-im2006/e-ims06-2/em-
ims062c.htm


http://www.ugr.es/~eianez/inmuno/cap_09.htm


http://revista.inmunologia.org/Upload/Articles/3/8/388.pdf


http://www.inmunologiaenlinea.es/index.php?option=com_content&view=article&id=6
9:presentacion-ags&catid=40:histocompatibilidad&Itemid=126


http://www.inmunologiaenlinea.es/index.php?option=com_content&view=article&id=6
9%3Apresentacion-ags&catid=40%3Ahistocompatibilidad&Itemid=126&limitstart=1




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Procesamiento Y Presentacion Del Antigeno

  • 1.
    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BADRE GROHMANN FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE BIOLOGIA Y MICROBIOLOGIA POR: ENRIQUE JOSE CHIPANA TELLERIA PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOS RESUMEN Los linfocitos T por lo general solo reconocen antígenos en la forma de péptidos presentados por los productos de los genes del MHC propio sobre la superficie de APC. Los genes del MHC propio sobre la superficie de APC. Los linfocitos T y el CD4+ reconocen antígenos asociados a los productos de los genes del MHC de la clase II y los CTL CD8+ reconocen antígenos asociados a los productos de los genes MHC de la clase I. Las APC especializados, también denominadas APC, profesionales como las células detríticas, lo macrófagos y los linfocitos B, captan antígenos proteicos extracelulares, los internalizan y procesan. Y presentan péptidos asociados a moléculas de la clase II del MHC a células T CD4+. El procesamiento del antígeno es la conversión de proteínas nativas en péptidos asociados a moléculas del MHC. El proceso se lleva a cabo con la introducción de antígenos proteicos en APC, degradación proteolítica, unión de péptido y molécula MHC en el APC para su reconocimiento por las células T. Las rutas del procesamiento de antígeno son; la ruta endocitica donde la célula captura los antígenos por medio de fagocitosis y por endocitosis, la ruta citológica donde el antígeno endógeno se degrada en el citoplasma; generalmente son proteínas endógenas propias, virales. Tanto las proteínas extracelulares como las intracelulares son examinadas por medio de estas vías de procesamiento de antígenos y los péptidos derivados de las proteínas normales propias y de las proteínas extrañas son expuestos por las moléculas del MHC para su examen por los linfocitos T. ABSTRACT T cells typically recognize antigens only in the form of peptides presented by products of MHC genes on the surface of APC. The genes of the MHC on the surface of APC. T cells and CD4 + recognize antigens associated with gene products of MHC class II and CD8 + CTLs recognize antigens associated with MHC gene products in Class I. The specialized APC, also called APC, professional and cells debris, macrophages and B cells, extracellular protein antigens captured, the internalized and processed. And molecules present peptides associated with class II MHC to CD4 + T cells. Antigen processing is the conversion of native proteins into peptides associated with MHC molecules. The process takes place with the introduction of APC protein antigens, proteolytic degradation, binding of peptide and MHC molecule on the APC for recognition by T cells The antigen-processing routes are: the path where the cell endocytic capture antigens through phagocytosis and endocytosis, the route cytological where endogenous antigen is degraded in the cytoplasm, generally are themselves endogenous proteins, viral. Both the intracellular and extracellular proteins are examined by means of these processing pathways of antigens and peptides derived from normal proteins themselves and the foreign proteins are expressed by MHC molecules for consideration by T cells. 1
  • 2.
    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO INTRODUCCIÓN Los linfocitos realizan funciones esenciales en el reconocimiento de antígenos propios o extraños a través de su TCR, el antígeno es digerido y convertido en péptidos para ser expuestos al surco de moléculas MHC del propio haplotipo. En la inmunidad celular, las células T CD4+ activan a los macrófagos para que destruyan el agente extraño fagocitados, mientras que las células T CD8+ destruyen a las células infectadas por microorganismos intranucleares. En la inmunidad humoral las células T colaboradoras CD$+ interaccionan con lo linfocitos B y estimulan la proliferación y la diferenciación de estas células B. Tanto la Fase efectora de las respuestas de las células T están desencadenadas por el reconocimiento especifico del antígeno. La presentación del antígeno procesado es la asociación de algunos de esos péptidos con moléculas codificadas por genes del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) Las moléculas MHC de clase I, en una situación normal se unen a péptidos derivados de moléculas propias, y en el caso de infección por un parásito intracelular (virus, ciertas bacterias, protozoos) se unen a péptidos derivados de proteínas del patógeno. En ambos casos los péptidos derivan de procesamiento citosólico del antígeno endógeno. Las moléculas MHC de clase II se unen a péptidos derivados de antígenos exógenos que previamente han sido introducidos en la célula presentadora por endocitosis o fagocitosis, y que son sometidos a procesamiento endocítico. Las células que presentan péptidos asociados a moléculas del MHC reciben el nombre de células presentadoras de antígeno. Las APC presentan antígenos a células T no estimuladas o vírgenes durante la fase de reconocimiento de las respuestas inmunitarias para iniciar estas respuestas durante la fase efectora también presentan antígenos a células T efectoras diferenciadas para iniciar los mecanismos de eliminación de los antígenos. Fig. 01 Esquema representativo del proceso por Fig. 02 Unión péptidos a una molécula el cual las moléculas HLA clase II fijan el HLA clase I (izquierda) y clase II péptido. (derecha) 2
  • 3.
    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO CAPITULO I PROCESAMIENTO DEL ANTIGENO Se entiende por procesamiento del antígeno la degradación del mismo dando lugar a fragmentos peptídicos, los cuales se unirán a moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) de la clase I o II. Son fragmentos decisivos para activar a los linfocitos T. Los TCR son más sensibles a la secuencia de aminoácidos presentes en el surco de unión a péptidos de la molécula del MHC que a los determinantes conformacionales reconocidos por los anticuerpos. Los linfocitos, las únicas células con receptores específicos de antígeno, son responsables de iniciar y llevar a cabo la respuesta inmune adaptativa. Los linfocitos B interaccionan con el antígeno mediante su receptor (BCR), una inmunoglobulina de membrana (mIg) que reconoce determinantes antigénicos tridimensionales en proteínas y otras moléculas antigénicas, solubles o particuladas, en estado nativo. En cambio, el receptor clonotípico de los linfocitos T (TCR) reconoce complejos moleculares en la membrana de las células presentadoras de antígeno (APC), formados por moléculas del Complejo Principal de Histocompatibilidad (MHC) de clase I (MHC-I) o de clase II (MHC-II) (ver más adelante) y péptidos antigénicos resultantes de la degradación intracelular del antígeno. Las células T, por tanto, a diferencia de los linfocitos B, necesitan de células presentadoras de antígeno (APC) accesorias que captan el antígeno, lo procesan y lo presentan en la membrana. El TCR interacciona molecularmente con el péptido contenido en la cavidad de las moléculas del MHC y con las propias moléculas presentadoras, de forma que el reconocimiento del antígeno por el linfocito T, tal como se ha visto en capítulos anteriores, queda restringido por el MHC. El fenómeno de la restricción por el MHC del reconocimiento de antígeno fue originalmente descrito por Zinkernagel y Doherty (1974) en la respuesta de los linfocitos T al virus de la linfocoriomeningitis (LCV). Estos investigadores demostraron que las células T citotóxicas específicas de virus sólo reconocen las células infectadas si éstas expresan determinadas moléculas de histocompatibilidad en su superficie. Este trabajo mereció el Premio Nobel de Medicina en 1996. Fig. 03 Las moléculas MHC de la clase I presentan péptidos endógenos (A) mientras que las de clase II presentan péptidos que proceden del exterior 3
  • 4.
    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 1.1.- BIOLOGIA DEL PROCESAMIENTO DEL ANTIGENO Existen dos rutas de procesamiento de antígenos proteicos derivados del espacio extracelular o del citosol en péptidos en péptidos y cargan estos péptidos en moléculas del MHC para presentarlos a los linfocitos T. Las vías de procesamiento y presentación de antígenos asociadas al MHC de clase I y II utilizan organelas subcelulares y enzimas que poseen funciones generales de degradación y reciclado de proteínas, pero estas funciones no se utilizan exclusivamente para la presentación de antígenos al sistema inmunitario. Las rutas celulares de procesamiento de antígeno tienen como objetivo generar péptidos con características necesarias para la unión con las moléculas del MHC. El antígeno proteico presente en los compartimentos vesiculares ácido de los APC generan péptidos asociados a moléculas de la clase II, mientras que los antígenos presentes en el citosol generan péptidos asociados a moléculas de la clase I. Las dos rutas diferentes de procesamiento, actúan según sea la amenaza de un antígeno endógeno (intracelular) o exógeno (extracelular). En cada caso existe una respuesta inmune diferente: actuación de células T citolíticas (CTL) para el antígeno endógeno, y producción de anticuerpos para el antígeno exógeno. Los antígenos exógenos se procesan por la ruta endocítica, tras lo cual los péptidos resultantes se unirán a moléculas MHC de clase II, lo cual dará la señal a los linfocitos T coadyuvantes (TH). Los antígenos endógenos se procesan por la ruta citosólica, tras lo cual sus péptidos se unirán a moléculas de MHC de clase I de la célula enferma, que así se convierte en diana para la actuación de linfocitos T matadores (TC, que en su forma "ejecutora" se denominan linfocitos T citolíticos, CTL). Fig. 04 Procesamiento y representación de antígenos asociados a moléculas de clase I. Una parte de las proteínas para sintetizar por una célula son degradadas en el citoplasma. 4
  • 5.
    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig.05 Procesamiento y presentación del antígeno asociados a las moléculas MHC clase II Fig. 06 procesamiento de antígenos Fig. 07 procesamiento de antígenos exógenos endógenos Las vías de procesamiento de los antígenos convierten a proteínas extracelulares o citoplasmáticas en péptidos, que luego son unidos a las moléculas del MHC y presentados en la membrana celular. La vía celular de procesamiento de antígenos ha sido diseñada para generar péptidos que posean las características estructurales para unirse a las moléculas del MHC. Cabe señalar que la unión del péptido a las moléculas del MHC se realiza antes de que estas se expresen en membrana, debido que es esta la conformación estable de la molécula. 5
  • 6.
    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO A.- Procesamiento de antígenos citoplasmáticos y asociación a moléculas de clase I Las vías de procesamiento y presentación de antígenos por moléculas de clase I es útil para la defensa frente a virus, bacterias intracelulares y células tumorales. Estos péptidos asociados a moléculas de clase I son producidos por degradación citosólica, luego transportadas al retículo endoplásmico donde se unen a las moléculas de clase I en formación y finalmente se expresan en la membrana (fig 8). A continuación se describen con detalles estos pasos. • Degradación proteolítica en el citoplasma Fig. 08 Procesamiento de antígenos citoplasmáticos y asociación a moléculas de 1 clase I 1.- Produccion de proteinas en el citosol. 2 2.- Degradación proteolitica de las proteinas citosolicas. 3 3.- Transporte de peptidos desde el citosol al reticulo endoplasmatico. 4 4.- Ensamblaje de complejos peptido- molecula de la clase I en el reticulo endoplasmatico. 5.- Expresión de complejos peptido-moecula de la clase I en la superficie celular 5 El mecanismo por el cual se generan la mayor cantidad de péptidos antigénicos citoplasmáticos es a través del proteasoma. Este un complejo multienzimático, que reconoce a proteínas intracelulares, que hayan sido “marcadas” por un pequeño polipéptido denominado Ubiquitina. Luego de la Ubiquitinización, las proteínas se despliegan e ingresan al proteasoma, quien las degrada a pequeños péptidos capaces de interactuar con las moléculas del MHC I. 6
  • 7.
    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Existe amplia evidencia que demuestran la importancia de la degradación proteosomal de las proteínas para ingresar en la vía del MHC I. Inhibidores específicos de la función del proteasoma, bloquean la presentación de proteínas citoplasmáticas por el MHC I a Linfocitos T CD8+ específicos para el epítope del péptido de una proteína en particular, sin embargo también se ha demostrado, que si el péptido es sintetizado en el citoplasma y no obtenido por proteólisis, la inhibición del proteasoma no obstaculiza y el péptido puede ser presentado igual. Estos estudios resaltan la importancia del proteasoma para la fragmentación de proteínas en pequeños péptidos que luego se incorporan a las moléculas del MHC I, pero, en casos donde el péptido ya existes como tal, el rol del proteasoma no es vital para la vía. • Transporte de los péptidos del citoplasma al retículo endoplásmico Debido a que las moléculas de clase I son sintetizadas en retículo endoplásmico (ER) y los péptidos se encuentran en el citoplasma, debe existir un mecanismo que transporte estos péptidos al interior de ER. Esta función es suplida por las proteínas TAP (transportador asociado al procesamiento de antígeno). Estas proteínas son un heterodímero, cuyos genes, TAP 1 y TAP2, se ubican en la región II de los genes del MHC. Las proteínas TAP se ubican en la membrana del ER, donde median un transporte activo-ATP- dependiente, de los péptidos desde el citosol a la luz de ER. En su extremo luminal, las proteínas TAP se encuentran unidas de modo no covalente a las moléculas del MHCI nacientes, por una proteína denominada “tapasina”, de esta manera se mantienen espacialmente cerca, de modo que, cuando las TAP internalizan al péptido, automáticamente este se encuentre con las moléculas de clase I y puedan unirse. • Ensamblaje del péptido a las moléculas de clase I La síntesis y el ensamblaje de de las moléculas de clase I, es un proceso de múltiples etapas, en sonde la unión del péptido juega un papel crucial. En el interior del ER se sintetizan la cadena α y la β2-microglobulina. También encontramos en el sector luminal del ER a proteínas chaperonas como la “calnexina” y la “calreticulina”, que se encargan del correcto plegamiento de las cadenas α. Una vez que el péptido ha ingresado vía TAP se une a la molécula del MHC I naciente, ahora este complejo péptido-MHC I se encuentra en una conformación estable que se libera de las tapasina y se encuentra disponible para expresarse en la membrana. Cabe plantearse la cuestión de: ¿Cómo es posible que el péptido que ingresa al ER no se una a las moléculas de clase II, que también están siendo sintetizadas en el ER? en caso de que estemos hablando de una APC. Esto no es posible por dos motivos: uno de ellos es que las moléculas de clase I se encuentran unidas a las TAP por las tapasinas, y de esta manera cuando el péptido ingrese ya toma contacto con el MHC I. Otro mecanismo, como se verá más adelante, es que las moléculas de clase II mantienen cubierto su 7
  • 8.
    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO sitio de unión al péptido en el ER por una proteína denominada “cadena invariante” (Ii). • Expresión del complejo péptido-MHC I en la superficie celular. Como se ha mencionado, la conformación estable del MHC I, se logra cuando este se encuentra unido al péptido. Este complejo se vehiculiza a través del ER y el Golgi hasta llegar a la membrana celular por vesículas exocíticas. Una vez ubicados en la membrana la molécula del MHC I puede ser reconocida por los Linfocitos T CD8+. B.- Procesamiento de antígenos extracelulares y asociación a moléculas de clase II El origen de los péptidos unidos a las moléculas de clase II incluye, la degradación de las proteínas internalizadas en vesículas y la unión de los péptidos a las moléculas de clase II dentro de estas (fig 9). Este mecanismo difiere en varios aspectos en referencia al procesamiento de los péptidos unidos a las moléculas de clase I, no solo por su mecanismo “vesicular” o “vacuolar”, sino además en la manera en que el péptido logra unirse a las moléculas de clase II • Captura de proteínas extracelulares en compartimientos vesiculares por las APC. Las células dendríticas y los macrófagos poseen una variedad de receptores que, permiten reconocer estructuras compartidas por muchos tipos de microorganismos, e inducen la fagocitosis. Los macrófagos expresan “receptores de manosa”, quienes reconocen los residuos de manosa y fucosa de las glucoproteinas y glucolipidos bacterianos. Asimismo los “receptores de las porción Fc” de los anticuerpos, a través de los cuales pueden reconocer y fagocitar a los microorganismos o proteínas recubiertas de anticuerpos. Como también los “receptores para opsoninas”, por ejemplo, los receptores para el fragmento C3b del complemento. Los Linfocitos B pueden reconocer y fagocitar antígenos proteicos a través del “receptor de las células B” (IgM junto con las cadenas Igα e Igβ). Una vez que el antígeno fue reconocido, es internalizado en vesículas denominadas “endosomas”. Estos compartimientos intracelulares contienen un pH ácido y es rico en enzimas proteolíticas. La vía endosomal continua con la posterior unión del endosoma a un lisosoma, quien posee un contenido enzimático aun mayor. • Procesamiento de las proteínas en las vesículas endosómicas y lisosómicas. Las proteínas son degradadas enzimáticamente generando péptidos, muchos de los cuales poseen las características estructurales para poder interactuar con las moléculas de clase II. Esta lisis proteica es llevada a cabo por proteasas que actúan a pH ácido. La “catepsina”, es una proteasa de amplia especificidad de sustrato, y es la enzima endosomal y lisosomal mas abundante. • Biosíntesis y transporte de las moléculas del MHC II al endosoma. 8
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Captación Procesamiento Biosíntesis y Asociación de Expresión de extracelular de las proteínas transporte de péptidos péptidos de proteínas internalizadas moléculas procesados comlexes en en endosómica / MHC de con moléculas MHC en la compartiment vesículas clase II a de clase II de superficie os vesicular lisosomales endosomas MHC en las celular de APC vesículas. FIG. 09 Procesamiento de antígenos extracelulares y asociación a moléculas de clase II Las cadenas α y las cadenas β, son sintetizadas por separadas y se asocian unas con otras en el ER, este proceso es facilitado por proteínas chaperonas residentes de esta organela, tales como la calnexina (al igual que en la vía del MHC I). La molécula de clase II ensamblada, aun continua siendo inestable, por lo que se une al sitio de unión al péptido, una proteína denominada “cadena invariable” (Ii). La Ii es una proteína no polimórfica compuesta por tres subunidades. Esta proteína se une a un heterodímero formado por las cadenas α y β, en su sitio de unión al péptido. De esta manera interfiere en la carga del péptido. Gracias a la Ii las moléculas de clase II se estabilizan por completo en el ER y mantiene ocupado el sitio de unión al péptido dentro de esta organela impidiendo que los péptidos propios del ER se unan a las moléculas nacientes. Las Ii también favorecen el correcto plegamiento y su posterior transporte a las vesículas endosómicas. Los segmentos de membrana del ER que contienen a las moléculas de MHC II, se separan del ER formando vesículas que son transportadas a la membrana celular. Pero durante este camino, las vesículas exociticas se unen con los endosomas que contiene a los péptidos recién internalizados. El significado la esta vía vacuolar, consiste en que las moléculas de clase II se encuentren con los péptidos generados por proteólisis de las proteínas previamente fagocitadas. Se han identificado endosomas ricos en moléculas de clase II, a los que se los llamo “compartimiento de clase II del MHC” o “MIIC” (MHC class II compartment). Se debe destacar que estas vesículas contienen todos los componentes para la asociación péptido-moléculas de clase II, incluyendo las 9
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO enzimas que degradan las proteínas, la Ii y una molécula denominada HLA- DM (ver más adelante) • Asociación del péptido a las moléculas del MHC II en el MIIC Debido que la Ii se encuentra bloqueando el sitio de unión al péptido, debe ser removido para que el péptido se una a las moléculas de clase II. Este evento se realiza en dos pasos. Primero, las mismas catepsinas que degradaron las proteínas, clivan al Ii, dejando como resultado una molécula de 24 aminoácidos en el sitio de unión al péptido llamada CLIP (péptido de cadena invariable asociado a clase II). El segundo paso consiste en quitar al CLIP de la hendidura, esto es llevado a cabo por la molécula HLA-DM. Quien además facilita la entrada del péptido antigénico en su lugar. El gen que codifica la proteína HLA-DM se encuentra ubicado en la región II del MHC. Fig.10 Funciones del HLA-DM y de las cadenas invariables asociadas a moléculas de la clase II del MHC. Las moléculas de clase II unidas a una cadena invariable, o CLIP, son transportadas al interior de vesículas, donde el CLIP es eliminado por la acción de moléculas DM. A continuación, los péptidos antigénicos generados en las vesículas pueden unirse a las moléculas de clase II. Otra proteína de tipo clase II, denominada HLA-DO, podría regular la eliminación del CLIP catalizada por la molécula DM. CIIV, vesícula de clase II; CLIP, péptido de cadena invariable asociado a clase II; RE, retículo endoplásmico; Li, cadena invariable; MHC, complejo principal de histocompatibilidad; MIIC, compartimento de clase II del MHC. • Expresión del complejo péptido-MHC II en la superficie celular. Una vez que el péptido se ha unido a la molécula de clase II esta se estabiliza y puede ser presentada en la membrana celular. Finalmente en la membrana los complejos péptido-MHC II pueden interactuar con los Linfocitos T CD4+. C.- Vía alterna de procesamiento de antígenos exógenos y asociación a moléculas de clase I. Tal y como hemos descrito con anterioridad, el clásico rol de las moléculas de clase I es, unir los péptidos endógenos durante su maduración biosintética y luego transportarlos a la superficie celular para activar a los Linfocitos CD8+. En general los péptidos de origen exógeno se encuentran excluidos de esta vía. 10
  • 11.
    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Sin embargo, acumulada evidencia nos ha demostrado que esta dicotomía en la presentación del antígeno de origen endógeno y exógeno no es absoluta. Se ha demostrado que la respuesta de los Linfocitos citotóxicos (CD8+) puede ser iniciada por antígenos exógenos, tanto in vitro como in vivo . Existen al menos dos vías diferentes en este procesamiento alterno de las moléculas del MHC I: una TAP dependiente o procesamiento alterno citoplasmático del MHC I y la otra TAP independiente o procesamiento alterno vacuolar del MHC I. La primera de ellas involucra al acceso de péptidos exógenos a la vía normal del MHC I. Es decir, se ha observado que de alguna manera no descripta aun, los péptidos exógenos ubicados en los endosomas, pueden “escaparse” de estos e ingresar al citosol. Una vez en este, las proteínas TAP internalizan al péptido exógeno al ER y lo unen al MHC I. La segunda vía involucra un mecanismo de procesamiento del antígeno exógeno en compartimientos vacuolares, sin que el péptido ingrese al citosol. Este mecanismo sugiere la unión del péptido a las moléculas del MHC I luego de que estas hayan abandonada el complejo de Golgi. En esta vía el péptido exógeno presumiblemente proviene de un endosoma o un lisosoma. El espacio intracelular donde el péptido se une a las moléculas del MHC I en la vía vacuolar, aun se desconoce. Se cree que pudiera ser en algún compartimiento intracelular donde el procesamiento del MHC I se lleva a cabo, o luego del reciclaje de las moléculas del MHC I de membrana y su posterior exposición extracelular. Inicialmente se había pensado que las moléculas de clase I que participaban en esta vía se encontraban “vacías”, es decir que no se asociaban a ningún péptido, y por lo tanto un péptido exógeno podía ocupar la hendidura. Actualmente se sabe que esto no es así, y que la vía vacuolar incluye una disociación del péptido endógeno y luego un cambio por el péptido exógeno, proceso conocido como “disociación/cambio del péptido” (peptide dissociation/exchange). Se ha observado que la disociación/cambio del péptido ocurre solo en medios ácidos tales como las vesículas post-Golgi de procesamiento de antígenos o los fago lisosomas. Pero ¿Cómo las moléculas de clase I, que contienen péptidos endógenos en su hendidura, puedan disociarse de esto e intercambiarlos por péptidos exógenos? Una de las explicaciones de este fenómeno es que durante algún momento del trafico vesicular que contenga moléculas de clase I, un grupo de estas se desvié de la ruta normal y se mezcle en la ruta del MHC II. De esta manera, al ingresar en las vesículas de procesamiento de antígenos post- Golgi, que poseen pH ácido y además a los antígenos exógenos, los péptidos endógenos unidos a las moléculas del MHC I, se disocian y este queda con su hendidura vacía en un medio donde abundan péptidos exógenos. Esto trae como consecuencia que algunos de los péptidos exógenos que cumpla con los requisitos previamente mencionados se una al MHC I vacío. La otra posible explicación nos habla del reciclaje, donde moléculas de clase I de superficie, son endocitadas, y estas vesículas endociticas son destinadas a 11
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO su degradación. Pero existe un pequeño grupo, que intercepta la vía de procesamiento de moléculas de clase II. De esta forma las moléculas de clase I se disocian de los péptidos endógenos debido al pH ácido del endosoma y sigue una ruta similar a la previamente descripta. En conclusión, queremos dejar en claro que además de las clásicas vías de procesamiento de las moléculas de clase I y II, existe una vía alterna para el MHC I: una TAP dependiente, y otra donde las moléculas de clase I, ya sea que provengan de la superficie celular o del ER, interceptan a la vía del MHC II y experimentan un proceso conocido como disociación/cambio de péptidos, donde pierden al péptido endógeno y se unen a uno exógeno (TAP independiente). Este cambio solo se da en medios ácidos. Así también queremos que el lector sea consciente que es una vía en etapa de investigación y en permanentes cambios. 1.2.- RUTAS DEL PROCESAMIENTO DEL ANTIGENO Dependiendo de la fuente del antígeno el procesamiento presentación tiene lugar a través de una de las dos vías principales:  vía endocitica ( clase II )  vía citolítica ( clase I ) La vía utilizada tendrá consecuencias decisivas para cualquier respuesta inmune. 1.2.1.- RUTA EXÓGENA (EXTRACELULAR) O ENDOCÍTICA Las células presentadoras de antígeno pueden capturar antígenos proteicos por medio de fagocitosis, por endocitosis (mediada por receptor -como es el caso de los linfocitos B- o en versión de pinocitosis), o incluso por ambos sistemas (como en el caso de los macrófagos). Una vez dentro de la correspondiente vesícula membranosa, el antígeno viaja a través de los compartimentos de la ruta endocítica, y al cabo de 1 a 3 horas, algunos de los péptidos resultantes aparecen en la membrana, en el curso de moléculas MHC de clase II. El resto es excretado por exocitosis. A.- Origen de los Péptidos Provienen de las proteínas que fueron capturadas y transportadas al interior de una célula desde su medio exterior. Incluye: * Proteínas que fueron parte de un microorganismo o de alguna otra partícula grande engullida mediante fagocitosis. *Partículas pequeñas o proteínas individuales que se unieron a la superficie celular y que fueron capturadas a través de una endocitosis mediada por receptor. * Proteínas solubles libres en el líquido extracelular que fueron embebidas mediante pinocitosis. 12
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO B C A F D E Fig. 11 MHC de la clase II presentan antígenos que están en vesiculas intracelulares. (A) La bacteria infecta el macrófago y se introduce en una vesícula en que se producen fragmentos peptidicos, (B) Las MHC de clase II unen fragmentos bacterianos, (C) Los fragmentos son transportados a la superficie celular por las MHC de la clase II (D) Los receptores de superficie de las células B unen antígeno, (E) El antígeno es internalizado y degradado a fragmentos peptidicos, (F) Los fragmentos se unen a las MHC de laclase II y son transportados a la supeficie celular. B.- PASOS 1. Degradación proteica Las proteínas capturadas son transportadas al interior de la célula mediante vesículas endosómicas, donde posteriormente serán degradadas gradualmente al ser expuestas a enzimas proteolíticas en un PH ácido en los lisosomas. Como consecuencia de la degradación se producen muchos péptidos pequeños que varían ampliamente en cuanto a secuencia y longitud. 13
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO B D A C Fig. 12 degradación proteica (A) El antígeno es capturado en vesículas intracelulares, (B) La acidificación de las vesículas activa proteasas que degradan el antígeno en fragmentos peptidicos, (C) Las vesículas que contienen los péptidos se fusionan con vesículas que contienen MHC de la clase II, (D) El péptido es transportado a la superficie celular por MHC de la clase II 2. Unión con MHC Clase II Las moléculas MHC Clase II recién sintetizadas y parcialmente plegadas en el retículo endoplásmico rugoso (RER) se une a la cadena invariante li que retrasa la unión del péptido con MHC II pero facilita su salida del RER a través del aparato de Golgi a los endosomas acidificados. 3. Digestión de la cadena invariante ( li ) y unión de los péptidos a la molécula MHC II 4. Transporte del complejo péptido-MHC a la superficie de la célula presentadora de antígeno ( APC ) B A C D Fig. 13 Unión de MHC clase II a la cadena invariante (LI). (A) El MHC de la clase II parcialmente plegado se une a la cadena invariante (1) en el retículo endoplasmático, (B) Li bloque la unión del péptido de la clase II, pero facilita su exportación del retículo endoplasmático, (C) Li es dirigida en dos etapas y su liberación permite al MHC de clase II unir péptidos entrantes, (D) El MHC de la clase II lleva el péptido antigénico a la superficie celular. 14
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 1.2.2.- RUTA ENDÓGENA (INTRACELULAR) O CITOSÓLICA Los antígenos endógenos (p. ej., proteínas producidas durante el ciclo intracelular de virus) se degradan en el citoplasma de la célula enferma mediante la ruta citosólica. Parece que esta ruta es igual o muy parecida a la que existe en todas las células sanas como mecanismo de renovación (turnover) de proteínas. A.- Origen de los péptidos Derivan de patógenos que viven en el interior de las células del huésped infectado. Incluye: * Virus los cuales se apoyan en la maquinaria de síntesis de las proteínas del huésped * Bacterias intracelulares, tales como clamidea, shiguelas, rickettsias * Parásitos intracelulares como toxoplasma los cuales sintetizan sus propias proteínas D C A B Fig. 14 Las MHC de la clase I presentan antígenos derivados de proteínas del citosol (A) Célula infectada por el virus, (B) Proteínas víricas sintetizadas en el citosol, (C) Fragmentos peptídicos de proteínas víricas se unen al MHC de la clase I en el RE, (D) Péptidos unidos por las moléculas de MHC de la clase I a la superficie celular B.- Pasos 1.- Degradación proteica en el citosol dentro de multisubunidades enzimáticas conocidas como Proteosomas 2.- Ensamblaje de la cadena α del MHC Clase I en el RER con una proteína unida a la membrana llamada Canexina 3.- Unión de la β2 microglobulina a la cadena α y liberación de la Canexina. 15
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 15 Ensamblaje de MHC clase I, degradación y transporte de antígenos 4.- La molécula MHC Clase I, parcialmente plegada se une a la subunidad TAP 1 del transportador TAP (Transportador de Péptidos Antigénicos) por interacción de una proteína asociada a TAP que se llama Tapasina. 5.- Los péptidos generados dentro del Proteosoma se transportan al lumen del RER mediante el transportador TAP. 6.- Una vez que el péptido se ha unido a la molécula MHC Clase I, el complejo péptido-MHC formado es transportado a través del complejo de Golgi a la superficie celular. Fig. 16 Lumen del retículo endoplasmático 16
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 17 Vías de procesamiento y presentación de antígenos. En la vía del MHC de clase II (arriba) los antígenos proteicos extracelulares son incluidos por endocitosis en vesículas, donde son procesados, y los péptidos resultantes se unen a moléculas de clase II del MHC. En la vía del MHC de clase I del MHC (abajo) tenemos a RE, retículo endoplasmático; MHC, complejo principal de histocompatibilidad; TAP, transportador asociado al procesamiento de antígenos. Fig. 18 El procesamiento del antígeno precisa tiempo, depende del metabolismo celular y puede reproducirse mediante proteólisis in vitro. Si se permite a una célula presentadora de antígenos (APC) procesar el antígeno y después se la fija mediante procedimientos químicos (se la transforma en una célula metabólicamente inactiva) tres o más horas después de la internalización del antígeno, es capaz de presentarlo a las células T (A). El antígeno no es presentado ni procesado si la APC es fijada menos de tres horas después de la captación del antígeno (B). Las APC fijadas se unes al antígeno y presentan los fragmentos proteolíticos de los antígenos a células T específicas (C). La proteólisis artificial, por lo tanto, reproduce el procesamiento fisiológico del antígeno por las APC. La eficacia de la presentación del antígeno se analiza determinando la respuesta de las células T, tal como la secreción de citoquinas. 17
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO CAPITULO II PRESENTACION DEL ANTIGENO Una de las funciones más avanzadas de los organismos multicelulares lo constituye el sistema inmune, el cual ha evolucionado a la par de estos organismos. Esta respuesta tiene dos componentes fundamentales, uno innato, con una respuesta rápida y general, y otro específico, donde se requiere de un proceso más elaborado para montar una respuesta muy sensible y especialmente dirigida para cada agresión en forma muy peculiar. La presentación de antígenos representa el punto intermedio entre ambas respuestas, captando antígenos en sitios estratégicos de forma muy temprana y colaborando con la respuesta inmune específica para hacer así un bloqueo muy completo. A continuación se hace un análisis muy didáctico para explicar estas interacciones. La presentación de antígeno hace referencia al fenómeno por el cual los antígenos proteicos son procesados, generando péptidos que bajo la forma de complejos con el MHC se expresan en la superficie celular, lo que promueve la interacción con el linfocito T. Fig. 19 Presentación del antígeno El proceso que sufre el antígeno para ser presentado a las células inmunes. Se considera la presentación de péptidos, tanto extracelulares, como intracelulares y antígenos lipídicos. Los linfocitos T son capaces de reconocer péptidos y no otras moléculas y que estos péptidos son capaces de unirse al MHC. A diferencia de la respuesta humoral, los 18
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO linfocitos sólo son capaces de reconocer determinantes antigénicos consistentes en secuencias peptídicas en forma lineal, ya que no reconocen a los antígenos conformacionales. La sola presencia del antígeno no es suficiente para la activación del linfocito, sino que depende de que el antígeno esté unido a un MHC, así como la presencia de moléculas coestimuladoras para formar la sinapsis inmunológica. Fig. 20 Presentación de antígenos extracelulares y citosólicos. Cuando se añade ovoalbúmina como antígeno extracelular a una célula presentadora de antígenos (APC) que expresa moléculas de clase I y II del MHC, los péptidos derivados de la ovoalbúmina solo se presentan asociados a moléculas de clase II (A). cuando la ovoalbúmina se sintetiza intracelularmente como resultado de la transfección de su gen (B) o se introduce en el citoplasma mediante permeabilización de la membrana por choque osmótico (C), los péptidos derivados de la ovoalbúmina se presentan asociados a moléculas de clase I del MHC. La respuesta medida de las células T colaboradoras restringidas por el MHC de la clase II es la secreción de citoquinas, y la respuesta medida de los linfocitos T citolíticos (CTL) restringidos por el MHC de la clase I es la destrucción de las APC. Dentro de este proceso tenemos dos vías principales para la presentación de péptidos que se han nombrado de acuerdo al producto del MHC, como vías del MHC I y vía del MHC II, asociándose de forma común a antígenos intracelulares y extracelulares respectivamente, por lo que es importante recordar las diferencias entre estos dos productos: 19
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 2.1.- VÍA DEL MHC I En esta vía se inicia con proteínas intracelulares presentes en el citoplasma, tanto proteínas procesadas por la misma célula en su metabolismo habitual, proteínas producto de oncogenes, o productos de la síntesis viral en células infectadas o de bacterias intracelulares. Dentro de la célula se encuentra un sistema de marcaje y señalización, similar a la fosforilación, en base a una proteína llamada ubiquitina; en este caso la ubiquitina se une a secuencias específicas de péptidos y servirá como marca para el siguiente paso. Fig. 21 Papel del TAP en la presentación de antígenos asociada al MHC de clase I y en la expresión del MHC de clase I. En una estirpe celular que carece de TAP funcional, las moléculas de clase I no se cargan de manera eficaz con péptidos y son degradadas, principalmente en el RE. Cuando se transfecta un gen de TAP funcional a la estirpe celular, se restablecen el ensamblaje y la expresión normales de moléculas de clase I del MHC asociados al péptido. Obsérvese que el dímero TAP puede unirse a moléculas de clase I mediante una proteína de unión denominada tapasina, que no se muestra en esta ni en otras ilustraciones. Una estructura importante en el siguiente paso es un complejo enzimático multiproteico de aproximadamente 700 kD, de forma cilíndrica llamado proteasoma. El proteasoma se compone por dos anillos internos y dos externos con 7 subunidades cada uno, tres de ellas son sitios críticos para la proteólisis, algunas de estas subunidades son codificadas en la región del MHC. Cuando alguna de las proteínas marcadas por ubiquitina ingresa al proteasoma, se degrada a la proteína en los sitios marcados por la ubiquitina, dejando sólo residuos peptídicos, estos residuos son bombeados de forma activa por unas proteínas asociadas al retículo endoplásmico, las proteínas asociadas a transporte (TAP 1 y TAP 2). 20
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Dentro del retículo endoplásmico se sintetizan la cadena del MHC I y la 2 microglobulina, una vez ensamblado es posible la unión con el antígeno y la formación del complejo MHC I/antígeno. Este complejo es transportado mediante tráfico de vesícula desde el retículo endoplásmico, pasando al aparato de Golgi y luego a la superficie de la membrana, donde se fusionará y quedará a disposición para su reconocimiento por los linfocitos CD8. En algunas ocasiones es posible que antígenos extracelulares escapen inicialmente de los fagosomas hacia el citoplasma, una vez ahí son susceptibles del sistema de ubiquitinas y del proteasoma, pasando al sistema de presentación del MHC I, a este proceso se denomina presentación cruzada. También se ha postulado que los antígenos polisacáridos son presentados por la vía del MHC II. En cuanto a la presentación de ácidos grasos, glicolípidos, lipopéptidos, se presentan en moléculas CD1, esta proteína está formada por una cadena alfa con 3 dominios y asociada de una 2 microglobulina, esta molécula también se forma en el retículo endoplásmico, junto a moléculas chaperonas. Los CD1son una familia teniendo variantes denominadas CD1a, CD1b, CD1c y CD1d. Se clasifican en dos grupos, el grupo 1 está formado por CD1a, CD1b y CD1c y el grupo 2 sólo incluye a CD1d. CD1 del grupo 1 son partículas que pueden presentar a linfocitos T CD4+, CD8+, y CD4-CD8-, TCR. Mientras que el grupo 2 presenta a células NKT. A diferencia del MHC I y II, la unión del antígeno puede ocurrir tanto intra como extracelular. En el caso de la presentación intracelular, se requiere el transporte del antígeno, en este caso dadas las características químicas del lípido se propone un transportador al interior de la célula, los cuales aún se desconocen. En el caso de bacterias completas, como serían micobacterias, pueden participar el CD 209, receptores tipo basurero, receptores de manosa o receptores de complemento (CR3). Otro mecanismo propuesto es mediante la recolección de antígenos provenientes de células apoptóticas, víctimas de la infección por micobacterias, ya que pueden contener en su interior lípidos de la bacteria que son fagocitados por macrófagos o células dendríticas. Una ruta más está representada por la formación de exosomas a partir de células vivas afectadas y que pueden ser internalizadas por células dendríticas. Una vez dentro, el antígeno se propone que hay una degradación parcial en endosomas tardíos, probablemente esto sea por asociación a un pH específico necesario para la activación enzimática, aunque no se conocen las enzimas que participarían en el proceso. Al igual que con el MHC, de forma paralela se forma el complejo de CD1 acompañado de sus chaperonas en el retículo endoplásmico rugoso, a partir de aquí puede seguir diferentes vías, una parte será protegida por una cadena invariable y se transportará hasta los endosomas tardíos, donde se unirá con el lípido. Otra parte de CD1 aún no es claro si puede unirse dentro del mismo retículo endoplásmico al lípido. 21
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO También se han descrito en los endosomas tempranos la presencia de proteínas transportadoras de lípidos (LTP´S). Una parte importante del transporte de lípidos ha sido la comprobación del tráfico de vesículas que permite la recirculación de las moléculas CD1 de acuerdo a cargas y al apoyo para su movimiento de LTP´s. Finalmente, por cualquiera de sus vías logran presentarse los lípidos en la superficie de las células presentadoras y ser reconocidos por linfocitos como ya hemos mencionado. En conclusión, podemos mencionar que el proceso de presentación del antígeno es muy complejo y que asegura el reconocimiento de lo propio y no propio mediante la prueba de antígenos externos como de los propios componentes celulares, siendo esto indispensable para el correcto funcionamiento del sistema inmune y de la inmunidad específica, de pendiendo del bagaje genético, la respuesta inmune montada puede ser de tolerancia, o bien de activación de la respuesta inmune específica si la molécula presentada es reconocida por linfocitos y de esta manera conferir protección contra infecciones, tumores, y en otros casos de respuestas que llevan a alergia o autoinmunidad. Fig. 22 Vía de presentación de antígenos asociadas al MHC de la clase I. Las etapas numeradas delprocesamiento de proteínas citosólicas se corresponden con las etapas descritas en el texto. Β2 β2: RE, retículo endoplasmatico; MHC, complejo principal de histocompatibilidad; TAP, transportador asociado al procesamiento del antígeno. 22
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Presentación cruzada Antígenos exógenos son presentados en un contexto MHC-I ¿Por qué ocurre?  Asegurar la eliminación de virus  Tolerancia Células que la ejercen:  Células dendríticas  Macrófagos  Linfocitos B  Células epiteliales Antígenos:  Proteínas solubles  Complejos inmunes  Bacterias intracelulares  Parásitos ¿Qué dispara la captura de antígenos?  Captura de células apoptoticas  Pedazos de material celular  Transferencia de proteínas choque térmico  Captura de exosomas Fig. 23 Mecanismo de la presentación cruzada en la MHC I 23
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 2.2.- VÍA DEL MHC II El primer paso es la captación del antígeno y su internalización a la célula. Durante este proceso se reconoce a la proteína extraña a través de diversos receptores, en el caso de microorganismos extracelulares se realizará a través del reconocimiento de PAM´s, la unión de estas moléculas a su receptor activan el proceso intracelular que da modificaciones en el citoesqueleto y promueven la formación de una vesícula a partir de la membrana citoplasmática llamada fagosomas, hay algunos estudios que afirman que la misma señalización distingue a la vesícula recién formada para un tráfico vesicular predeterminado, a la activación de bombas de protones que acidifican el contenido de la vesícula y que lleva posteriormente a la fusión con el lisosoma. Los cimógenos al encontrarse en medio ácido se convierten en enzimas activas, de las más importantes que podemos mencionar en este proceso se encuentran las catepsinas, que son enzimas proteolíticas (tiol-aspatil proteasas). Al mismo tiempo la célula produce las cadenas proteicas y polimórficas necesarias para formar el MHC II, además de unas moléculas nodrizas, las calnexinas, que asisten a las enzimas y la cadena invariable (I) que es una proteína compuesta por 3 unidades, la cual funciona como un protector para el sitio de unión al antígeno mientras es transportado por el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi y la formación de una vesícula. Fig. 24 Presentación del antígeno El fagosoma se une a la vesícula que contiene al MHC II, la catepsina afecta también a la cadena invariable, degradándola, y dejando sólo un residuo de 24 aminoácidos en el sitio de unión del antígeno llamado péptido invariable ligado a CPH (CLIP); este péptido será desplazado gracias a la ayuda del HLADM o por HLA-DO en el caso de linfocitos B, permitiendo finalmente la unión del péptido al sitio de unión, una vez unido el complejo antígeno y MHC, se desplaza la vesícula hacia la superficie de la membrana, con la cual se fusiona, dando así lugar a la presentación del antígeno, el cual podrá ser reconocido por linfocitos CD4. 24
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 25 Vía de presentación de antígenos asociadas al MHC de la clase II. Las etapas numeradas delprocesamiento de proteínas citosólicas se corresponden con las etapas descritas en el texto.; APC, Celulas presentadoras de antígenos; CLIP, péptido de cadena invariable asociado a clase II; RE, retículo endoplasmatico; I, cadena invariable; MHC. Complejo principal de histocompatibilidad. 25
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO CAPITULO III IMPORTANCIA FISIOLOGICA DE LA PRESENTACION DEL ANTIGENO ASOCIADA AL MHC Hemos comentado hasta ahora la especificidad de los linfocitos T CD4+ y CD8+ para antígenos proteicos extraños asociados a moléculas del MHC y los mecanismos por los que se forman los complejos entre los péptidos y las moléculas del MHC. En esta sección consideraremos el efecto de la presentación del antígeno asociada al MHC sobre la función que desempeñan las células T en la inmunidad protectora, la naturaleza de las respuestas de las células T a diferentes antígenos y los tipos de antígenos que son reconocidos por las células T. VIGILANCIA DE ANTÍGENOS EXTRAÑOS POR LAS CÉLULAS T NATURALEZA DE LAS REPUESTAS DE CÉLULAS T La expresión y las funciones de la molécula del MHC determinan como responden a las células T a diferentes tipos de antígenos y median en sus funciones efectoras.  La presentación de proteínas endosómicas y de proteínas citoplasmáticas por las vías del MHC de clase II o I, respectivamente que subpoblaciones de células T van a responder a los antígenos presentes en estos dos conjuntos de proteínas. Los antígenos extracelulares activan las células T CD4+ estas células estimulan mecanismos efectores, como anticuerpos y fagocitos, cuya función es eliminar antígenos extracelulares. Los antígenos citosólicos entran en la vía de carga de las moléculas de clase I y activan CTL CD8+ restringidos por el MHC de clase I, los cuales producen la lisis de las células que generan esos antígenos intracelulares.  La especificidad singular para los antígenos unidos a la célula es esencial para las funciones de los linfocitos T, que en gran medida están mediadas por interacciones intercelulares y por citoquinas que actúan a cortas distancias. Los linfocitos B que se han unido a un antígeno proteico presentan péptidos derivados de ese antígeno a células T colaboradoras y las células T a continuación estimulan a los linfocitos B para que produzcan anticuerpos frente a la proteína. Los linfocitos B y los macrófagos expresan genes del MHC de clase II. La presentación de péptidos asociada al MHC de clase I permite a los CTL CD8+ detectar y responder a antígenos producidos en cualquier célula nucleada y destruirla. 26
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO INMUNOGENOCIDAD DE LOS ANTÍGENOS PROTEICOS  Los epítopos de las proteínas que tienen mayor probabilidad de provocar respuestas de células T a menudo son los péptidos generados por proteólisis en APC y que se unen con gran avidez a las moléculas del MHC. Si se inmuniza a un individuo con un antígeno proteico las células T serán especificas para una o unas pocas secuencias lineales de aminoácidos del antígeno; a estas secuencias se les denomina epítopos inmunodominantes. Las proteasas producen diversos péptidos y solo algunos de estos se unen a las moléculas de MHC presentes en cada individuo. Diversas APC y epitelios expresan la molécula no polimorfa de tipo clase I CDI, la cual presenta ácidos grasos y lipoglucanos a células citolíticas naturales, asi como a poblaciones raras de células T CD4- CD8- o CD8+ no restringidas por el MHC  La expresión de determinados alelos del MHC de clase II en un individuo determina su capacidad para responder a determinados antígenos. Los genes de la respuesta inmunitaria que controlan la respuesta de anticuerpos son los genes estructurales del MHC de clase II. Estos genes influyen en la capacidad de respuesta inmunitaria debido a que diversas moléculas alélicas del MHC de clase II difieren en su capacidad para unirse a diferentes péptidos antigénicos y, por lo tanto, para estimular a células T colaboradoras especificas. El modelo de selección por el determinante establece que los productos de los genes del MHC de cada individuo seleccionan que determinantes de los antígenos proteicos van a ser inmunogénicos en ese individuo 27
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO CAPITULO IV CELULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENOS Las células presentadoras de antígeno son un grupo diverso de células del sistema inmunológico cuya función es la de captar, procesar y presentar moléculas antigénicas sobre sus membranas para que sean reconocidos, en especial por linfocitos T. El resultado de la interacción entre una CPA y un linfocito T correspondiente inicia la respuesta inmunitaria antigénica. Fig. 26 LA células T examinan las APC en busca de péptidos extraños Las células presentadoras de antígenos (APC) presentan péptidos propios y extraños asociados a moléculas del MHC, y las células T responden a los péptidos extraños. En respuesta a las infecciones, las APC también expresan coestimuladores que activan células T específicas para los antígenos microbianos. Los requerimientos para la presentación de antígeno son: capacidad de captación de antígenos del medio externo, maquinarias proteolítica eficiente que permita la degradación del antígeno en péptidos capaces de ser presentados, expresión de moléculas de MHC-II y expresión de moléculas coestimuladoras y de adhesión. 28
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 27 Tipos de células presentadoras de antígenos 4.1.- Propiedades que deben tener: Las CPA deben tener la capacidad de procesar antígenos captados por endocitosis Y expresar moléculas de los genes Clase II de MHC. Lo que significa que las CPA son células capaces de procesar antígenos por endocitosis con el fin de internalizar y subsecuentemente procesar los antígenos extraños, no propios del hospedador. Una vez procesado el material foráneo, debe ser presentado en la superficie, sobre la membrana celular de la CPA unido a una molécula del complejo mayor de histocompatibilidad. Adicional a los estímulos generados por la interacción creada por el reconocimiento de una célula T, las CPA proveen al linfocito estímulos a través de coestimuladores de membrana necesarios para la activación del linfocito T. 4.2.- Funciones que deben tener: Como consecuencia de la presentación de antígenos a las células T, las CPA causan: Activación de linfocitos T vírgenes con expansión clonal y diferenciación en células efectoras, representadas por lo general por células dendríticas; Activación de la inmunidad celular: macrófagos y linfocitos T efectores, por ejemplo; Activación de la respuesta humoral por estimulación de linfocitos B y la producción de anticuerpos. 4.3.- Tipos de células presentadoras de antígenos (CPA) Células diana (enfermas por parásitos tumorales): presentan péptidos junto con moléculas MHC-I propias para que reconozcan los linfocitos TC (CD8+). Las células presentadoras de antígeno (APC): despliegan péptidos asociados con el MHC – II, para su reconocimiento por linfocitos TH (CD4+), exhiben moléculas de clase II, internalizan antígenos exógenos vía endocítica. Los tres tipos celulares que cumplen con estos requisitos son las llamadas células presentadoras de antígenos profesionales, son las células dendríticas, los macrófagos y los linfocitos B. Existen otras estirpes celulares que, aun no siendo APCs profesionales, son capaces de expresar moléculas de MHC-II bajo determinadas condiciones. 29
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 4.3.1.- Células presentadoras de antígeno profesionales (HLA – II + act. Coestimuladora de los linfocitos T: constitutivos) Las células presentadoras de antígeno profesionales están especializadas en la captación de antígenos, su procesamiento y presentación a los linfocitos T. Estas células se concentran en los órganos linfoides periféricos y, por tanto, es en ellos donde se produce la interacción inicial entre los linfocitos novatos y el antígeno. Los tres tipos principales de APCs profesionales son los macrófagos, las células dendríticas y las células B. Tabla Nº 01 Propiedades y de las CPA profesionales Células dendríticas Monocitos - macrófagos Células B Captura de +++ Macropinocitosis y Fagocitosis +++ Receptor especifico de antígeno fagocitosis por células antígenos (Ig) ++++ dendríticas de tejido. Infección vírica Expresión de Baja en células dendríticas Inducible por bacterias y Constitutiva. Aumenta con MHC de tejido. Alta en células citocinas de – a +++ activación de +++ a ++++ dendríticas linfoides Liberación de Constitutiva por células Inducible de – a +++ Inducible de – a +++ señal dendríticas linfoides no coestimuladora fagociticas ++++ Antígeno Péptidos Antígenos particulados Antígenos solubles presentado Antígenos víricos Agentes patógenos Toxinas Alérgenos intracelulares y Virus extracelulares Localización Tejido linfoide Tejido Linfoide Tejido linfoide Tejido conectivo Tejido conectivo Sangre periférica Epitelios Cavidades corporales A.- Células dendríticas Las células dendríticas se generan en la médula ósea desde donde migran en estado inmaduro a los tejidos periféricos. Mientras están en estado inmaduro, las células dendríticas tienen gran capacidad de captación de antígeno del medio y una maquinaria proteolítica eficiente, expresan bajos niveles de MHC y de moléculas coestimuladoras; expresan receptores Fc (CD32), de manosa y de complemento, implicados en captación de antígeno por endocitosis, fagocitosis y, sobre todo, macropinocitosis. Al activarse su maduración en presencia de citocinas inflamatorias, aumenta considerablemente su capacidad de macropinocitosis y la expresión de receptores que permiten la captación de antígeno; 30
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO también se activa la síntesis de moléculas de MHC-I y II que unirán con gran eficiencia tanto péptidos originados en la propia célula dendrítica como péptidos externos que se hallan en el lugar de inflamación. Fig. 28 Células detríticas Paul Langerhans (1868): observan células de la epidermis con proyecciones citoplasmáticas similares a las dendritas de las neuronas. Steinman & Cohn (1973): observan células similares en el bazo de ratones, capaces de iniciar respuestas inmunes. En los años 80 del siglo XX: Se amplía la distribución tisular (tejido linfoides y no linfoides). En los años 90 del siglo XX: Las CPA más potentes en la estimulación de linfocitos T vírgenes. Fig. 29 Maduración de las células dendríticas Heterogeneidad de las células dendríticas Tabla Nº 02 Subpoblaciones diferentes de células dendríticas CIRCULANTES: TISULARES: ·CDs mieloides (BDCA3+/-) ·Cels de Langerhans ·CDs plasmocitoides ·CDs tímicas ONTOGENIA ·CDs derivadas de monocitos ·CDs foliculares 31
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 30 Células dendríticas circulantes de adultos CAPTACIÓN DE ANTÍGENOS: Antígenos endógenos (p.ej. sintetizados en el citosol de las céls. Dendríticas) Antígenos exógenos: bacterias, virus, cels. apoptóticas/necróticas Proteínas de stress térmico, otras proteínas e inmunocomplejos FAGOCITOSIS, PINOCITOSIS, ENDOCITOSIS: Mediada por RECEPTORES DE SUPERFICIE de las céls. Dendríticas: • Receptores Fc y C • Integrinas • Receptores tipo lectina C (CD209, CD205, BDCA2, langerina, receptores de manosa) • TLRs • Receptores “Scavenger” (LOX-1, CD91) Fig. 31 Célula Dendrítica CD1a y Linfocitos T CD4+ 32
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO PROCESAMIENTO DE ANTÍGENOS: Las céls dendríticas procesan los Ag en péptidos → RE: MHC I y II → superficie celular 1. PÉPTIDOS ENDÓGENOS: MHC-I 2. PÉPTIDOS EXÓGENOS: MHC-II MHC-I (Presentación cruzada) MADURACIÓN DE LAS CÉLULAS DENDRÍTICAS: Estímulo de la maduración: “Señales de peligro” Moléculas inflamatorias: CD40L (CD154), TNFa, IL6, IFNa Productos microbianos y moléculas liberadas por daño tisular: TLRs 1. Aumenta el procesamiento de antígenos y la presentación 2. Induce la expresión de moléculas de adhesión y Moléculas coestimuladoras implicadas en la formación de la sinapsis inmunológica 3. Induce la secreción de citocinas que determinarán el tipo de respuesta inmune 4. Altera la expresión de quimiocinas y receptores de quimiocinas: migración (↓ CCR1 y CCR5 & ↑ CCR7) Fig. 32 Maduración delas células dendríticas 33
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Tabla Nº 03 Diferencias entre células dentriticas maduras e inmaduras Células dendríticas Células dendríticas inmaduras maduras Función principal Captación del antígeno Presentación del antígeno a las células T Expresión de receptores para ++ - Fc, receptores para manosa Expresión de moléculas - + implicadas en la activación de las células T: B7, ICAM-1 Moléculas de clase II del MHC Semivida -10 h > 100 h Numero de moléculas de -106 - 7 x 106 superficie INTERACCIÓN CÉLULAS DENDRÍTICA-LT: la cél. dendr. activa la respuesta T RESPUESTA INMUNOGÉNICA: La polarización de la cél. T- CD4+ depende del patrón de citocinas secretado → subtipo de DC, medioambiente local, situación anatómica y el tipo de estímulos de maduración: INTERACCIÓN CÉL. DENDRÍTICA-LT: Inducción de tolerancia por las CDs Células Dendríticas CD8- (mieloides y CD8+ de ratones en órganos linfoides secundarios) Fig. 33 Interacción entre las células dendríticas y los linfocitos T 34
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 34 Interacción entre las células dendríticas y los linfocitos T Función de las Células Dendríticas Derivadas de epitelio (Langerhans y Dendríticas intersticiales): Fagocitos en los epitelios y CPA en los órganos linfoides secundarios Inmunidad: Langerhans Tolerancia: CDs latentes Derivadas de sangre (Plasmocitoides): En los órganos linfoides secundarios estas células reciben antígenos de CDs migratorias Inmunidad: Eliminación de agentes patógenos provenientes de sangre. Tolerancia Periférica: Eliminación de linfocitos T autoreactivos no seleccionados en el timo. 35
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 35 Transferencia antigénica en órganos linfoides secundarios Fig. 36 Linaje de las Células Dendríticas B.- Monocitos - macrófagos Los macrófagos son células fagociticas mononucleares de linaje mieloide y con gran capacidad de procesamiento de antígenos tanto solubles como particulados. Los macrófagos inmaduros de sangre periférica se denominan monocitos. 36
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Los monocitos y macrófagos no activados expresan niveles bajos de MHC-II, en cambio en los macrófagos activados se induce la expresión de moléculas de clase II y las moléculas accesorias en su superfície que aumentan su capacidad de presentación de antígeno. Consecuencia de la activación, los macrófagos secretan quimiocinas que reclutan células inflamatorias y citocinas implicadas en la activación de las células T como IL-12 dirigiendo la respuesta adaptativa en las fases iniciales. Fig. 37 Macrófagos - monocitos C.- Linfocitos B Reconocen antígenos por medio de su principal receptor, la inmunoglobulina de membrana BCR. Fagocitan el complejo antígeno: BCR y presentan el antígeno a Linfocitos T cooperadores por medio del MHC-II.2 Son sensibles a la estimulación de citocinas, como la IL-4. Los linfocitos B pueden actuar como células presentadoras de antígeno ya que expresan MHC-II constitutivamente, expresión que aumenta cuando se activan, aunque su capacidad de captación de antígeno es muy baja. Sin embargo, los linfocitos B son células presentadoras muy eficientes si expresan una inmunoglobulina de superficie (BCR) específica del antígeno. La eficiencia de la presentación de un antígeno por células B aumenta 100- 1000 veces cuando el antígeno se internaliza tras su unión con el BCR, permitiendo que un antígeno se presente con gran eficiencia incluso en bajas concentraciones. La presentación de antígeno a linfocitos T específicos es parte esencial de la completa activación y diferenciación de la célula B en célula plasmática productora de anticuerpos, ya que para este proceso, los linfocitos B requieren de la colaboración de los linfocitos T. La interacción entre células T y B específicas del mismo antígeno requiere segundas señales producidas a partir de la interacción entre CD40 en la célula B y CD40L en la célula T y por la interacción entre la IL-4 producida por los linfocitos T y su receptor en la célula B. El papel de las células B como APC se refuerza en la respuesta secundaria contra el antígeno, ya que existen un mayor número de células B específicas expandidas durante la respuesta primaria. 37
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 38 Linfocitos B 4.3.2.- Células no profesionales (HLA-II + act. De coestimuladores de los linfocitos T inducibles.) En humanos, las células endoteliales expresan moléculas del MHC-II y moléculas accesorias que aumentan en condiciones de inflamación y se las ha implicado en la presentación de antígeno en reacciones de hipersensibilidad retardada en tejidos periféricos. Además existen otras células, como las epiteliales o los fibroblastos que en presencia de citocinas, especialmente IFN-gamma, expresan MHC-II y como consecuencia podrían presentar antígeno en determinadas situaciones. Por otra parte, todas las células nucleadas que expresan MHC- I pueden presentar antígeno a células T CD8+ aunque no son capaces de iniciar una respuesta inmune. A.- Fibroblastos Los fibroblastos integran una familia muy heterogénea de células, presentes en casi todos los tejidos; sin embargo, son muy diferentes en términos de estructura, fisiología, comportamiento, función y antígenos de superficie. Fig. 39 Fibroblastos 38
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO B.- Células gliales Son células nodriza del sistema nervioso que desempeñan, de forma principal, la función de soporte de las neuronas; intervienen activamente, además, en el procesamiento cerebral de la información. Al activarse las células gliales experimentan una serie de cambios y de expresión en su perfil antigénico, son capaces de migrar a sitios de la lesión, donde proliferan, expresan moléculas del MHC de la clase II y moléculas coestimuladoras que les permite actuar como células presentadoras de antígenos y además pueden adquirir un fenotipo fagocitico. Fig. 40 Tipos de células gliales C.- Células β del páncreas Las células beta producen y liberan insulina, hormona que regula el nivel de glucosa en la sangre (facilitando el uso de glucosa por parte de las células, y retirando el exceso de glucosa, que se almacena en el hígado en forma de glucógeno). En los diabéticos tipo I, las células beta han sido dañadas y no son capaces de producir la hormona. 39
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 41 Células β del páncreas D.- Células epiteliales tímicas Al igual que las células endoteliales, presentan antígeno en función del MHC-II a los timocitos, los cuales son células T inmaduras, como parte de la selección negativa típicas del timo. Fig. 42 Células epiteliales del timo 40
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 43 (arriba) – Fig. 44 (abajo) Mecanismos de selección de los linfocitos T en el timo E.- Células epiteliales tiroideas Son capaces de presentar antígenos propios y activar la respuesta autoinmune. Aun cuando existe datos que indican que este mecanismo no es el factor de la autorreactividad en el tiroides, si podría desempeñar un papel importante en su mantenimiento. Fig. 45 Células epiteliales de la tiroides 41
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO F.- Células endoteliales A pesar de no ser procesadora de antígeno profesionales, en el humano expresan exclusivamente MHC-II y presentan antígenos a linfocitos T circulantes en la sangre o adheridas al endotelio vascular contribuyendo al reclutamiento de linfocitos a los focos de infección. Fig. 46 Células endoteliales 4.4.- OTRAS MOLECULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENO Se han caracterizado tres genes que codifican moléculas que se denominan moléculas de HLA de clase I no clásicas: HLA-G, HLA-E y HLA-F, que presentan gran homología con las moléculas clásicas de MHC-I (HLA-A, -B y -C) y que también se asocian con la beta2m. HLA-E y HLA-F se expresan en la mayoría de tejidos fetales y adultos. HLA-G se expresa en los trofoblastos de la interfase materno-fetal donde las moléculas clásicas MHC-I y MHC-II están ausentes. Esta restricción en la expresión de HLA-G parece ser importante en la tolerancia inmunológica de la madre frente a los fetos semi-alogénicos. Se ha demostrado que HLA- G es capaz de inhibir la actividad NK de los leucocitos de la decidua contra los trofoblastos durante el primer trimestre de gestación. La función de HLA-G en la presentación de antígeno y reconocimiento por células T es desconocida, pero en estudios experimentales se ha descrito que el correceptor CD8 reconoce y se une a la moléculas HLA-G. La especidad de HLA-E está restringida por un grupo característico de péptidos que derivan de la secuencia líder de otras moléculas de MHC-I. HLA-E es reconocido por NKG2A, un receptor inhibidor expresado en la membrana de las células NK, asociado a CD94 que tras dicha interacción envía una señal de inhibición que bloquea la activación de las células NK. 42
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO MICA y MICB son moléculas no clásicas de clase I, codificadas en el MHC, que se expresan sobre todo en fibroblastos y células epiteliales, en particular, en las células del epitelio intestinal. Su papel se ha implicado en los procesos de la inmunidad innata. MICA y MICB son reconocidos por NKG2D, un ligando expresado en células NK, células T gamma/delta y en algunas células T CD8+. La interacción entre NKG2D y MIC activa la lisis de la célula diana. Las moléculas de MICA y MICB pueden expresarse en membrana en ausencia de péptido. CD1 La familia de los antígenos correspondientes a CD1 son glicoproteínas no polimórficas constituidas por una cadena pesada de 43-49 kDa que, en muchos casos, se asocia con la beta2-microglobulina (beta2m). Se ha definido como una molécula presentadora de antígeno presente en la mayoría de los mamíferos. Mientras que en ratones las moléculas CD1 pueden presentar péptidos y moléculas no peptídicas como glicolípidos a células T, en humanos sólo hay evidencia de presentación de presentan antígenos no peptídicos de origen microbiano, generalmente a células T alfa/beta de TCR restringido Las células T implicadas en el reconocimiento de antígeno presentado por CD1 son denominadas NKT. En humanos la familia de los genes de CD1 contiene 5 miembros: CD1A, CD1B, CD1C, CD1D y CD1E, que se agrupan en dos grupos en base a la similitud de la secuencia de aa entre ellas y entre especies. En general, las moléculas de CD1 se expresan predominantemente en timocitos y en algunas APCs derivadas de médula ósea como las células dendríticas. Se ha descrito que las células del epitelio intestinal expresan las moléculas de CD1d. 4.5.- PAPEL DE LAS CELULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENOS Son las únicas células que expresan en su superficie los antígenos de histocompatibilidad CMH II. Su función es captar, procesar y presentar antígeno (Ag) a los linfocitos T en combinación con este CMH II. Pueden ser: A.- FAGOCÍTICAS:  Macrófagos  Células dendríticas B.- NO FAGOCÍTICAS:  Linfocitos B Las células dendríticas son las CPA por excelencia. Al igual que los macrófagos, se localizan en los tejidos de captación (piel y mucosas) y en los de presentación (ganglios y bazo). 43
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Los linfocitos B son las únicas CPA que presentan antígeno que han reconocido específicamente, mientras que las otras CPA emplean mecanismos inespecíficos de captación. Fig. 47 papel de las células dendríticas en la captación y presentación de antígeno. Las células dendríticas inmaduras de la piel (cels de Langerhans) captan antígenos y los transportan a los ganglios linfáticos regionales. Durante esta migración, las células dendríticas maduran y se transforman en células presentadoras de antígenos eficaces. Fig. 48 Las células accesorias son necesarias para la activación de las células T.Las células T purificadas no responden a un antígeno proteico por sí mismas, sino que responden a él en presencia de células accesorias. La función de la célula accesoria es presentar a la célula T un péptido derivado del antígeno. Las células accesorias también expresan coestimuladores importantes para la activación de las células T 44
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO CAPITULO V RESTRICCION DE LAS CELULAS T POR EL HAPLOTIPO MHC PROPIO La restricción de las células T por el haplotipo propio del MHC es el hecho de que los linfocitos T (sean los CD4+ o los CD8+) sólo pueden reconocer al antígeno cuando viene presentado (como péptidos) en la membrana de una célula con MHC propio (de clase II para los linfocitos CD4+, y de clase I para los linfocitos CD8+). Fig. 49 Restricción de los linfocitos T citolíticos (CTL) por el MHC. Los CTL específicos del virus de una cepa A de ratón producen la lisis solo de células diana singénicas (cepa A) infectadas por ese virus. Los CTL no producen la lisis de células diana de la cepa A no infectadas (que expresan péptidos propios pero no péptidos virales) ni células diana de la cepa B infectadas (que expresan alelos del MHC diferentes de los de la cepa A). Utilizando cepas congénicas de ratón que se diferencian únicamente en los loci del MHC clase I, se ha demostrado que el reconocimiento de antígeno por los CTL CD8+ está restringido por el MHC de clase I propio. 45
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO  DESCUBRIMIENTO DE LA RESTRICCION POR LA MHC - II Por los experimentos de Rosenthal & Shevach, a mediados de la década de los 70 (a estudiar en las clases de problemas)  DESCUBRIMIENTO DE LA RESTRICCION POR LA MHC - I Por los experimentos de Zinkernagel & Doherty (1974) (también los veremos en clases de problemas). (Por cierto, que acaba de concederse el Premio Nobel a estos dos investigadores). Fig. 50 Restricción de células T por el MHC Fig. 51 Receptor de células T es parecido al fragmento Fab de la Ig asociado a la Mb, aunque tiene algunas diferencias estructurales en el dominio Cα: diferente plegamiento puente disulfuro 46
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 52 Regiones determinantes de complementariedad o CDR: CDR1, CDR2 y CDR3. 5.1.- Interacción MHC-TCR Existe una interacción de TCR en sus loops con residuos del MHC más residuos péptidos. Esto se lo llama la restricción de MHC (MHC restricción): una célula T reconoce un péptido si el MHC le es reconocido. La interacción es imprescindible que sea con el péptido y con el MHC. Un péptido puede se no reconocido si se presenta con otra MHC. En 1974 Zinkennagel lo descubrieron. El polimorfismo está relacionado con la presentación de Ag. El receptor interacciona con partes del péptido y con partes del MHC. Fig. 53 Interaccion MHC – Peptido – TCR 47
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 54 Complejo TCR / MHC / Péptido. Efectos funcionales del polimorfismo Las moléculas de MHC I solo presentan péptidos citosólicos y solo se los presentan a las cels CD8. Las MHC II solo presentan a las cels CD4. Es el co- receptor el que ayuda a reconocer. Las moléculas de la clase I están especializadas en la presentación a células T CD8+ y las moléculas de la clase II a CD4+ Fig. 55 Los co- Fig. 56 Los co-receptores receptores CD8 CD4 reconocen un reconocen un epitopo epitopo situado en laparte situado en laparte no no polimorfica de MHC polimorfica de MHC de de la clase II la clase I Reconocimiento de las moleculas de MHC en funcion del coreceptor 48
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 5.2.- Características de la interacción entre el péptido y la molécula del MHC Las moléculas de histocompatibilidad constituyen en un sistema de transporte de antígenos desde el interior celular hasta la superficie celular donde son representados y reconocidos por los linfocitos T. Las moléculas del MHC muestran una amplia especificidad para unirse a los péptidos. Esto no es una sorpresa ya que solo poseemos unas 6 moléculas de MHC I y de 10 a 20 moléculas de clase II, ambas encargadas de presentar a los linfocitos T a todos los antígenos a los cuales nos encontramos expuestos. De hecho la especificidad de la unión la proporciona el TCR (receptor de las células T), es este quien proporciona especificidad y no el MHC. Recordemos que el TCR reconoce tanto al péptido como a la molécula del MHC. El péptido que se una a la molécula del MHC presenta determinadas características que favorecen a la interacción. Una de ellas es el tamaño, los péptidos que interactúan con el MHC I deben estar compuestos por 8 a 11 residuos, mientras que los péptidos que sean presentados por el MHC II poseen de 10 a 20. Además de esto, los péptidos que se unen a una molécula del MHC en particular presentan secuencias de aminoácidos que permiten interacciones complementarias entre ambos. Otra característica de gran importancia respecto a la estructura del péptido, se refiere a que, para ser capaz de activar a un Linfocito T, además de poder encajar en la hendidura de la molécula del MHC y de poseer secuencias aminoacídicas que interaccionen con este, también debe contener secuencias que puedan ser reconocidas por el TCR. La velocidad de asociación del péptido al MHC es muy baja, pero la velocidad de disociación es aun más baja. En una solución los péptidos tardan entre 15 a 30 minutos en establecer una unión estable con la molécula del MHC, pero una vez unidos tardan horas e incluso días en disociarse, proporcionando el tiempo suficiente para que en el transcurso de disociación pueda interactuar con un linfocito T. Las asociaciones de los péptidos a las moléculas del MHC son saturables y de baja afinidad. Otra característica de gran importancia de las moléculas del MHC es que pueden presentar tanto antígenos exógenos como propios. La presentación de antígenos propios por parte del MHC es de gran valor durante la maduración de linfocitos T en el timo, lugar en el que se realiza un proceso conocido como “selección positiva”, en donde los timocitos (Linfocitos T inmaduros) cuyos TCR reconozca con baja afinidad a los MHC unidos a péptidos propios son estimulados a continuar con su maduración, en tanto los timocitos que reconozcan con alta afinidad a los MHC unidos a los péptidos propios, y que reaccionen contra estos, son estimulados a la apoptosis. Este es un principio de gran trascendencia en la maduración de los Linfocitos T, ya que solo se permite la supervivencia de los que no reaccionen contra el organismo, de otra manera se generarían linfocitos T que reaccionen contra nuestro propio cuerpo. Los péptidos se unen a las moléculas del MHC de forma no covalente. Estos poseen secuencias de “anclaje” que interactúan con “bolsillos” ubicados en el suelo de la hendidura creados por las secuencias en lámina plegada β. Pero no 49
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO todos los péptidos poseen secuencias de anclaje, en especial los que se unen a las moléculas de clase II, estos establecen enlaces tipo puente de hidrogeno con las hélices α. 5.3.- MHC CLASE I:  Se incluye a los HLA-A, HLA-B, HLA-C, que son proteínas formadas por una cadena alfa de entre 44 y 47 kD y una beta-2 microglobulina.  Se forman en el retículo endoplásmico de todas las células nucleadas.  El tamaño aproximado de la hendidura es de entre 8 y 11 residuos peptídicos.  La primera señal es por el reconocimiento del antígeno y la segunda señal está dada por la unión de la región alfa-3, del MHC I y el CD8 del linfocito T. Fig. 57 Moléculas del MHC II 5.4.- EL MHC CLASE II:  Comprende a los HLA-DR, HLA-DQ y HLA-DP, que son proteínas formadas por una cadena alfa de entre 32 y 34 kD y una cadena beta de entre 29 y 32 kD; ambas cadenas polimórficas.  Se forman en el retículo endoplásmico de todas las células presentadoras solamente.  El tamaño aproximado de la hendidura es de entre 10 y 30 residuos peptídicos.  La primera señal es por el reconocimiento del antígeno y la segunda señal está dada por la unión de la región beta-2 del MHC II y el CD4 del linfocito T. Fig. 58 Moléculas del MHC II Tabla Nº 03 Moléculas MHC clase I y clase II: unión al péptido CLASE I CLASE II Dominio de amarre *1 / *2 Características de Cerrado en ambos Abierta en ambos extremos hendidura extremos Tamaño del péptido De 8 a 10 aminoácidos De 13 a 22 aminoácidos Aminoácidos involucrados Residuos de anclaje Residuos de anclaje en la unión a la molécula ubicados en ambos distribuidos a lo largo del MCH extremos del péptido péptido 50
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 5.6.- Importancia de las moléculas de histocompatibilidad Son necesarios para la presentación antigénica por las células presentadoras de antígenos y el reconocimiento antigénico por linfocitos T. Determinan la histocompatibilidad. Las moléculas de histocompatibilidad alogénicas son las principales líneas moleculares de las reacciones de rechazo de órganos. Las moléculas de histocompatibilidad son proteínas muy importantes porque su función es transportar los péptidos antigénicos hasta la superficie de las células presentadoras de antígeno. Las moléculas de histocompatibilidad son claves en el proceso de presentación de antígenos a los linfocitos T CD4 y T CD8. Estos linfocitos T participan en las reacciones de rechazo frente a órganos trasplantados a receptores no histocompatibles y también de las reacciones autoinmunes contra el tejido nervioso que causan la esclerosis múltiple. Por tanto las moléculas de histocompatibilidad van a intervenir en el rechazo de órganos trasplantados y en la autoinmunidad. Los efectos de los linfocitos T dependen de interacciones con células que contienen proteínas extrañas. Los linfocitos T reconocen sus células dianas detectando fragmentos peptídicos derivados de esas proteínas extrañas que han sido capturados y transportados a la superficie celular por moléculas de histocompatibilidad. El reconocimiento antigénico de péptidos extraños presentados en moléculas de histocompatibilidad estimula en los linfocitos T la liberación de distintos conjuntos de moléculas efectoras. Los linfocitos T citotóxicos (Tc) que son de fenotipo CD8+ y reconocen antígenos presentados en moléculas de histocompatibilidad de clase I secretan perforinas que forman poros en la membrana de la célula que les ha presentado el antígeno extraño y provocan su lisis. Los linfocitos T cooperadores (Th) secretan citoquinas que van a estimular la inflamación y la síntesis de anticuerpos. La importancia de estas moléculas responsables del transporte y presentación de péptidos antigénicos en las reacciones de rechazo de órganos se constató cuando en la segunda guerra mundial se intento transplantar piel a los individuos con grandes quemaduras y se observó que el rechazo se debía a diferencias genéticas en varios loci genéticos que pasaron a denominarse genes de histocompatibilidad por su función controladora de la compatibilidad de los injertos. Estos genes codifican las proteínas que transportan los péptidos antigénicos para que sean sometidos al escrutinio por los receptores de los linfocitos T. Estas proteínas transportadoras de péptidos antigénicos provocan rechazo porque los receptores para el antígeno de los linfocitos T reconocen el conjunto formado por una molécula de histocompatibilidad propia y el péptido extraño. Durante su diferenciación en el timo los linfocitos T son seleccionados para tolerar las moléculas de histocompatibilidad propias pero sin embargo reaccionarán de forma virulenta frente a las moléculas de histocompatibilidad distintas presentes en las células injertadas ya que en su diferenciación tímica los linfocitos del individuo receptor del trasplante no han sido seleccionados para tolerar las moléculas de histocompatibilidad presentes en las células del donante. Los receptores para el antígeno de las células T (TCR) sólo son capaces de reconocer antígenos cuando estos son presentados en el contexto de una 51
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO determinada molécula de histocompatibilidad. Por tanto la molécula de histocompatibilidad es un vehículo para la presentación antigénica y el TCR realmente reconoce un complejo molecular formado por la combinación del antígeno con las moléculas de histocompatibilidad que los transporta. Por esto se dice que las moléculas de histocompatibilidad restringen el reconocimiento antigénico por parte de los linfocitos T. La asociación de las moléculas de histocompatibilidad con péptidos antigénicos es posible por que las moléculas de histocompatibilidad presentan una grieta en la que queda atrapado el péptido. En función de su estructura molecular se pueden distinguir dos tipos de moléculas de histocompatibilidad. Fig. 59 Clase y estructura Clase I Clase II Las dos clases de moléculas de histocompatibilidad se asocian a péptidos que son reconocidos por distintas poblaciones de linfocitos T. Las de clase I que recogen péptidos procedentes de proteínas citoplásmicas y son reconocidas por linfocitos T CD8 y las de clase II que recogen péptidos residentes en vesículas y son reconocidas por linfocitos CD4. 5.7.- Tipos estructurales de moléculas de histocompatibilidad Los dos tipos de moléculas de histocompatibilidad están formados por dímeros proteicos y presentan una estructura tridimensional similar con un surco apical en el que se dispone el péptido antigénico. Los dos tipo presentan una distinta composición de subunidades. Las moléculas de Clase I están formadas por una cadena pesada transmembrana formada por tres dominios globulares y una cadena ligera de un solo dominio denominada beta2microglobulina. A su vez las moléculas de Clase II están formadas por dos cadenas transmembrana, cada una de las cuales a su vez contiene dos dominios de plegamiento globular. 52
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Los antígenos de Los antígenos de origen origen citosolico se extracelular se presentan en presentan en moléculas de histocompatibilidad moléculas de de clase II a linfocitos T CD4 histocompatibilidad de clase I Antígenos de a linfocitos T CD8 procedencia Antígenos Extracelular Citosólicos (vía exógena) Célula (Vía endógena) CD4 presentadora de antígeno Vía Cruzada CD8 II I La vía de presentación cruzada permite que moléculas de clase I presenten péptidos de origen extracelular a linfocitos T CD8 Fig. 60 Cada clase de moléculas de histocompatibilidad presenta péptidos de un origen determinado que son reconocidos por un tipo de célula T. Las moléculas de clase I presentan péptidos de origen citosólica que son recogidos de la vía de presentación endógena y que serán reconocidos por Células T CD8. Las moléculas de clase II presentan péptidos de origen vesicular o extracelular que a través de la vía de presentación exógena serán presentados en moléculas de clase II y reconocidos por Células T CD4. Existe una tercera vía de presentación cruzada que permite la transferencia de péptidos de origen extracelular a moléculas de clase I. De este modo los péptidos de origen extracelular pueden ser presentados a los linfocitos T CD8 por células presentadoras de antígenos profesionales. En cualquier caso e independientemente del origen del antígeno el reconocimiento de antígenos por los linfocitos CD8 está restringido por las moléculas de clase I mientras el de los linfocitos CD4 está restringido por las moléculas de clase II. Así las dos clases de moléculas de histocompatibilidad presentan péptidos de patógenos que habitan distintos compartimentos celulares. Así las moléculas de clase I presentan antígenos de patógenos citosólicos como los virus. Estos patógenos serán reconocidos por linfocitos CD8 que eliminaran a la célula infectada. Las moléculas de clase II presentan antígenos de patógenos que han endocitado o fagocitado desde el exterior células y por tanto están contenidos en vesículas intracelulares. La capacidad de fagocitar o endocitar patógenos está restringida a ciertos tipos de células como monocitos macrófagos y células dendríticas y células B. Los linfocitos CD4 que reconocen antígenos de patógenos presentados por estas células en moléculas de clase II tienen capacidad para cooperar con las células presentadoras para facilitar la destrucción del patógeno. 53
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 5.8.- Asociación de los péptidos antigénicos a las moléculas de histocompatibilidad Un péptido antigénico se coloca en el surco de la molécula de histocompatibilidad entre los dos segmentos de hélice alpha y sobre un fondo con estructura en lámina plegada beta. Los péptidos presentados en moléculas de clase II suelen ser más largos que los presentados en moléculas de clase I A una determinada molécula de histocompatibilidad solo se asocian péptidos que contienen aminoácidos de una naturaleza química determinada en posiciones denominadas de anclaje pues son las que sujetan al péptido en su asociación a la molécula de histocompatibilidad. Estos residuos de anclaje interaccionan con la molécula de histocompatibilidad y establecen uniones no covalentes con ella. En los péptidos presentados por moléculas de clase I los aminoácidos más importantes para el anclaje están cerca de los extremos del péptido usualmente en las posiciones 2 y 9. Los péptidos presentados por moléculas de clase II también se asocian a la molécula de histocompatibilidad mediante residuos de anclaje. Sin embargo la posición de estos residuos es variable ya que los extremos de los péptidos antigénicos presentados en estas moléculas pueden sobresalir por los extremos de la grieta de presentación antigénica. Fig. 61 Inmunodominancia de péptidos. Los antígenos proteicos son procesados para generar múltiples péptidos; los péptidos inmunodominantes son los que se unen mejor a las moléculas de clase I y II del MHC disponibles, La ilustración muestra un antígeno extracelular que genera un péptido de unión al MHC de clase II, pero también aplicada a los péptidos de antígenos citosólicos que son presentados por moléculas de clase I del MHC. 5.9.- Distribución celular de las moléculas de histocompatibilidad Como se muestra en la tabla 1, la distribución celular de las moléculas de clase I es ubicua. Los leucocitos sanguíneos expresan moléculas de clase I de modo constitutivo. Otras células como las células endoteliales expresan moléculas de clase I cuando son estimuladas con mediadores proinflamatorios. Estas moléculas se expresan en todas las células nucleadas pues lógicamente todas las células son susceptibles a la infección intracelular por virus. Las moléculas de clase II se expresan en células presentadoras de antígeno con capacidad endocítica o fagocítica. 54
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Tabla Nº 04 expresión del MHC a diferentes fases de células TEJIDO LINFOIDE CLASE I CLASE II Células T +++ -/ + Células B +++ +++ Macrófagos +++ ++ Células dendríticas +++ +++ Células epiteliales del timo ++ +++ Otras células nucleadas Neutrófilos +++ - Hepatocitos + - Células renales + - Células endoteliales +/++ -/+ Células no nucleadas eritrocitos - - Las células presentadoras de antígeno profesionales (monocitos, macrófagos, células dendríticas y linfocitos B) expresan moléculas de clase II de modo constitutivo. Sin embargo, otras células que son denominadas presentadoras amateurs sólo las expresan de un modo inducible cuando son estimuladas por mediadores proinflamatorios. El interferón es un mediador proinflamatorio con gran capacidad para inducir la expresión de moléculas de histocompatibilidad de clase I y II. 5.10.- El tercer tipo de molécula de histocompatibilidad Existen Otras moléculas presentadoras de antígeno denominadas CD1. CD1 es una familia que incluye cinco isoformas distintas CD1a, CD1b, CD1c, CD1d, y CD1e. La estructura de estas moléculas es muy similar a la de las de clase I. Una cadena pesada alpha asociada a una cadena de 2 microglobulina. La cadena alpha contiene un surco para presentación antigénica que es más estrecho y profundo. Este surco está recubierto por aminoácidos no polares o hidrofóbicos y por esta razón une ligandos antigénicos de naturaleza hidrofóbica. Por esta razón los antígenos que presentan las moléculas de CD1 son lípidos (ácidos micólicos) y glicolípidos (lipoarabinomanano y manósidos de PI). El sitio de unión hidrofóbico de estos antígenos son sus colas lipídicas hidrofóbicas, que se introducen en las moléculas de CD1 mientras que los grupos hidrofílicos que contienen oxigeno y glicanos protuyen hacia el exterior de la molécula de CD1 quedando accesibles a las interacciones con los TCR de los linfocitos T. En base a su estructura y distribución tisular las moléculas de CD1 se dividen en dos grupos. El Grupo I incluye a CD1a, CD1b y CD1c que son expresadas por células presentadoras de antígeno profesionales como las células de Langerhans, células dendríticas de los ganglios linfáticos y la dermis, células B del manto y monocitos activados por citocinas. El grupo II incluye a CD1d y CD1e que son expresadas por células del epitelio intestinal. Una población especial de Células B, las VH4.34, expresan CD1b y CD1d y presentan ganglioxidos a linfocitos NKT y a linfocitos T. 55
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 5.11.- Función de las moléculas de histocompatibilidad Las moléculas de clase I presentan moléculas de origen citosólico. Esta vía de presentación antigénica se denomina vía endógena. La unión de la cadena alpha con la microglobulina es necesaria para que la cadena alpha se pueda unir al péptido antigénico. La unión de este permite que la molécula ocupada se exporte a la superficie celular. Las moléculas de clase II participan en la denominada vía endógena y presentan antígenos de origen exógeno que han sido endocitados o fagocitados generalmente por células presentadoras de antígeno profesionales. En estas células parte de los antígenos endocitados pueden ser transferidos y presentados a moléculas de clase I. Esta vía de presentación de antígenos endocitados en moléculas de clase I se denomina vía cruzada. 5.12.- Procesamiento de péptidos e incorporación a moléculas de clase I La incorporación de péptidos antigénicos a las moléculas de histocompatibilidad de clase I es un proceso complejo en que intervienen múltiples proteínas unas participan en la biosíntesis de los dímeros formados por la cadena alfa y la 2 microglobulina, otras en la degradación de proteínas antigénicas citosólicas y finalmente otras en el transporte de los péptidos antigénicos a las moléculas de histocompatibilidad. La biosíntesis de dímeros se inicia cuando la cadena alpha de clase I se asocia a calnexina. Esta asociación de mantendrá hasta su unión a la 2 microglobulina. La unión de 2 microglobulina libera la calnexina, y a continuación el dímero2 microglobulina se une al complejo tapasina-TAP. Este complejo transportara los péptidos desde el citosol a las moléculas de histocompatibilidad que se encuentran en el interior del retículo. Los péptidos son el resultado de la acción del Proteasoma complejo multienzimático que degrada proteínas citosólicas en sus péptidos componentes que serán introducidos en el retículo por el complejo tapasina-TAP. Este complejo transfiere el péptido antigénico a la molécula de histocompatibilidad que una vez que se ha asociado al péptido antigénico se libera del complejo tapasina-TAP y será exportada hacia la membrana plasmática en vesículas de exocitosis. 5.13.- Procesamiento de péptidos e incorporación a moléculas de clase II El procesamiento de proteínas extracelulares se realiza en vesículas endociticas acidificadas en las que las proteasas generan péptidos. Las vesículas con moléculas de clase II ser fusionan con las vesículas acidificadas. La cadena invariante es una proteína que se asocia a las moléculas de clase II y las dirige hacia vesículas endociticas acidificadas. La cadena invariante además ocupa la grieta destinada a la asociación con antígenos impidiendo la asociación de estos hasta que es digerida completamente en las vesículas endociticas. HLA DM es otra proteína que libera el fragmento de la cadena invariante asociado a la grieta de presentación antigénica y transfiere péptidos a la molécula de histocompatibilidad. Las moléculas asociadas a péptidos se exportan en vesículas de exocitosis hacia la membrana plasmáticas. 56
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 5.14.- Organización genética del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) Las moléculas de histocompatibilidad están involucradas en el reconocimiento de antígenos, participan en el proceso de maduración de los linfocitos T en el Timo, ayudan a la defensa inmune a diferenciar lo propio de lo ajeno y intervienen en la comunicación intercelular durante la respuesta inmune. Actúa uniéndose al antígeno. En el humano es el Antígeno Leucocitario Humano (HLA). La Organización genética del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). El MHC es la región genética que contiene los genes que codifican las secuencias de aminoácidos correspondientes a las moléculas de histocompatibilidad. En los humanos el MHC se localiza en el brazo corto del cromosoma 6, su longitud es de unas 3500 kilo bases de DNA. 3500 kilobases de longitud Brazo corto del cromosoma 6 DP DQ DR B C A  Clase II Clase I Fig. 62 Organización genética complejo mayor de histocompatibilidad Dado que el cromosoma 6 es un autosoma, cada individuo tendrá 2 juegos del MHC o haplotipos. Estos haplotipos son combinaciones de conjuntos de alelos que suelen heredarse juntos. Salvo en individuos de poblaciones muy endogámicas los dos haplotipos de un individuo son distintos y rarísimamente serán idénticos ya que los conjuntos de genes que contienen son los más polimórficos de la especie humana. La consecuencia de esto es que las moléculas de histocompatibilidad tienen una herencia ligada autosómica. Existen varios genes que codifican moléculas de histocompatibilidad de Clase I: HLA-A, HLA-B y HLA-C y otros genes que codifican moléculas de histocompatibilidad de Clase II: HLA-DP, HLA-DQ y HLA-DR,. El repertorio de moléculas de histocompatibilidad restringe la capacidad de presentación antigénica Repertorio de moléculas de histocompatibilidad expresadas en una célula, condiciona el conjunto de antígenos que puede presentar al restringirlo a aquellos que son capaces de asociarse a alguna de las moléculas histocompatibilidad expresadas por la célula. Por tanto poseer un conjunto variado de moléculas de histocompatibilidad es una garantía de que si una célula es infectada por un patógeno podrá delatar su presencia al sistema inmune. La evolución ha favorecido una serie de procesos que garantizan que el conjunto de moléculas sea diverso en cada individuo al seleccionar individuos y poblaciones de seres vivos con conjuntos variados de moléculas de histocompatibilidad. La viabilidad de las poblaciones animales frente a la aparición de nuevos patógenos 57
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO depende de su diversidad en moléculas de histocompatibilidad y por esta razón en todas las especies de mamíferos estudiadas el sistema genético que codifica las moléculas de histocompatibilidad es el más polimórfico (con mayor numero de variantes alélicas) de sus correspondientes genomas. Sin embargo, este elevado grado de polimorfismo de las moléculas de histocompatibilidad que es una ventaja en el contexto de la defensa inmune frente a patógenos es un inconveniente para la realización de trasplantes de órganos entre distintos individuos. Mecanismos genéticos que contribuyen a la generación de un repertorio diverso de moléculas de histocompatibilidad Hay varios Mecanismos genéticos que contribuyen a la generación de un repertorio diverso de moléculas de histocompatibilidad. El primero es el elevadísimo grado de polimorfismo que presentan los genes que codifican las moléculas de histocompatibilidad. Existen múltiples alternativas alélicas en algunos casos superan ampliamente la centena para cada gen de molécula de histocompatibilidad. Tabla Nº 05 Polimorfismo serotípico y alélico de los genes de las de moléculas de histocompatibilidad. Clase I Clase II Genes HLA A HLA B HLAC HLA DR HLA DQ HLA DP Cadenas          Serotipos 21 34 8 1 16 1 5 1 6 Alelos 95 151 207 2 239 20 35 12 80 Este elevado polimorfismo es una adaptación para ampliar el repertorio de péptidos que pueden ser presentados por las moléculas de histocompatibilidad. Esto está demostrado porque el polimorfismo de estas moléculas se concentra especialmente en las bases que codifican aminoácidos situados en el surco de unión al péptido que son los que determinaran que distintos péptidos antigénicos puedan unirse a distintas variantes alélicas de las moléculas de histocompatibilidad. Una consecuencia de este elevado polimorfismo es que prácticamente todos los individuos son heterocigotos para cada uno de estos genes. Dado que estos genes se expresan en cada célula en régimen de codominancia es decir no se produce exclusión alélicas cada célula expresa simultáneamente moléculas codificadas por dos los dos alelos del mismo loci. Al ser estos distintos a causa de la heterocigosis el número de moléculas distintas expresadas por cada célula se dobla. Otro mecanismo genético que contribuye a ampliar el conjunto de moléculas de histocompatibilidad expresada por cada célula es la poligenia. Nuestro MHC contiene tres locus génicos para moléculas de histocompatibilidad para clase I y otros tres para las moléculas de clase II. La variedad de las moléculas de histocompatibilidad todavía se amplía mas por la 58
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO formación de moléculas heterodiméricas mixtas que combinan cadenas alfa y beta codificadas por distintos haplotipos. Incluso los genes de clase II DP y DR tienen respectivamente 2 y 3 regiones que codifican para su cadena beta ampliando todavía más el conjunto de distintas moléculas que una célula puede expresar. Estos mecanismos posibilitan que Un individuo heterocigoto exprese hasta seis moléculas distintas de clase I por célula y hasta 24 heterodímeros de clase II distintos entre sí por célula. La duplicación de genes para cadenas beta en algunos haplotipos humanos todavía puede aumentar este número. Tabla Nº 06 Polimorfismo serotípico y alélico de los genes de las de moléculas de histocompatibilidad. COMPLEJO HLA CLASE MHC MHC - II MHC - III MHC I REGION DP DQ DR C4, C2 , BF, etc B C A PRODUCTOS DP ( *2) DQ (*B) DR( *B) Proteína del HLA-B HLA-C HLA-A GENICOS complemento TNF * TNFA UBICACION hacia centrómero Brazo corto hacia telomeros cromosoma 6 Fig. 63 Complejo de antígenos de leucocitos humanos (HLA) 59
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 5.15.-Números de tipos de moléculas histocompatibilidad expresadas por células:  Clase I Un heterocigoto puede ser expresado hasta en 6 moléculas distintas de clase I por célula.  Clase II Un heterocigoto puede expresar hasta 24 heterodímeros de clase II distintos entre sí por célula. Duplicación de genes (loci adicionales) para cadenas B en algunos haplotipos puede aumentar el número. Tabla Nº 07 MHC y autoinmunidad patologías Factor genético de riesgo Enfermedades auto inmunes órganos Haplotipo B8 DR3 específicos Tiroiditis de hasenoto DR5 Artritis reumatoide HLA – DR – 4 ( haplotipos DW4 y DW 10) Diabetes insalina dependiente tipo I DR3 y DR4 Enfermedad celiaca El 92% de los individuos con enfermedades cardiacas expresan DQ2 Esporulacion anquilosante, artritis HLA B27 90% son HLAB27+ reactiva 5.16.- Moléculas de histocompatibilidad y autoinmunidad Varias patologías autoinmunes se asocian a alelos concretos de moléculas de histocompatibilidad. Los individuos portadores de estos alelos presentan riesgos muy aumentados de padecer enfermedades autoinmunes específicas. Un ejemplo muy claro de asociación entre patología autoinmune y moléculas de histocompatibilidad de clase I son las espondiloartropatias asociadas al HLAB27 que es un alelo del gen B de las moléculas de histocompatibilidad de clase I. La diabetes autoinmune se asocia con los alelos de clase II DR3/DR4. En el caso de la esclerosis múltiple la asociación no es tan estrecha. Los individuos DRB1*1501 tienen un riesgo de padecer esclerosis múltiple cuatro veces mayor que los individuos que no lo portan. Otros alelos de moléculas de clase II como DRB5*0101 y DQB1*06 también se asocian a un riesgo incrementado de padecer esclerosis múltiple. En cualquier caso los riesgos relativos no son muy elevados indicando la necesidad de que se produzca la concurrencia de otros factores ambientales como infecciones por herpes virus o virus de Ebstein Barr para iniciar las respuestas inmunes e inflamatorias en el tejido nervioso que desencadenan la esclerosis múltiple. 60
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 5.17.-¿PORQUE ES IMPORTANTE LA EXPRESIÓN DEL REPERTORIO DEL MCH A UNA CELULA, CON INDIVIDUOS O UNA POBLACIÓN ANIMAL? Porque condiciona el conjunto de antígenos que pueden presentar. La viabilidad de las poblaciones animales frente a nuevos patógenos depende de su diversidad en moléculas de histocompatibilidad la evolución ha favorecido: que el conjunto de moléculas sea diversos en cada individuo. Especie polimorfitas para estas moléculas. Lo que es una ventaja en la defensa a patógenos es un inconveniente para la realización de transplantes entre distintos individuos. 5.18.- Mecanismos de generación del repertorio del MHC 1.- poligemia tres genes para clase I tres pura clase II. 2.- Codominancia no se produce exclusión, alélica una célula expresa simultáneamente moléculas codificadas por dos alelos del mismo loci. 3.- Polimorfismo o múltiples alternativas alélicas para cada gen. 4.- Haplotipo cada individuo herede un juego de MHC del padre y otro juego de la madre. 5.- Duplicaciones génicas, los genes de clase I DP y DR tienen respectivamente 2 y 3 regiones que codifican a la cadena B. 6.- Moléculas heterodiméricas mixtas se pueden formar por combinación de cadenas de haplotipo paterno y materno. Fig. 64 Funciones del HLA-DM y de las cadenas invariables asociadas a moléculas de clase II del MHC. Las moléculas de clase II unidas a una cadena invariable o CLIP, son transportadas al interior de vesículas donde el CLIP es eliminado por la acción de moléculas DM. A continuación, los péptidos antigénicos generados en las vesículas pueden unirse a las moléculas de clase II. Otra proteína de tipo clase II, denominada HLA-DO, podría regular la eliminación del CLIP catalizada por la molécula DM. CIIV, vesícula de clase II; CLIP, péptido de cadena invariable asociado a clase II; MIIC, compartimento de clase II del MHC. 61
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO CAPITULO VI APLICACIONES CLINICAS De los conocimientos básicos adquiridos en este tema se pueden derivar algunos corolarios de tipo práctico muy interesantes para el desarrollo de vacunas:  si queremos vacunas que originen una respuesta celular restringida por MHC-I, lo ideal será usar vacunas atenuadas (microorganismos vivos, atemperados en su capacidad patogénica), capaces de multiplicarse limitadamente en el citoplasma; con ello logramos que se puedan procesar adecuadamente proteínas antigénicas que se espera que confieran protección contra el patógeno intracelular.  Si queremos desencadenar una respuesta humoral sería bueno intentar usar epítopos del patógeno reconocibles eficazmente por las células B, que comenzarían la ruta endocítica tras captar antígeno por endocitosis mediada por receptor (sus mIg). Otra derivación (en este caso inmunopatológica) de lo aprendido en este tema es que parece que ciertas formas de diabetes autoinmunes dependen de defectos en los transportadores de clase I (proteínas TAP) que impiden que durante la maduración tímica se les enseñe a los timocitos ciertos péptidos de proteínas propias. La secuela de esto es que no se eliminan los correspondientes clones de linfocitos T autorreactivos, los cuales podrán atacar a moléculas propias durante la vida adulta. 6.1.- Vacunación La inmunoterapia antimicrobiana, que incluye la vacunación, implica activar el sistema inmunológico para responder a un agente infeccioso Fig. 65 La vacunación consiste en la aplicación de antígenos iguales o similares a los de los agentes infecciosos, desprovistos de las características que les confieren capacidad patógena, pero que conservan la facultad de estimular los mecanismos, inmunológicos. El producto antigénico que muestra esos caracteres se denomina vacuna. 62
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO 6.2.- Inmunoterapia con células dendríticas Ésta utiliza las células dendríticas para activar una respuesta citotóxica hacia un antígeno. Las células dendríticas, una célula presentadora de antígeno, son creadas por el paciente. Estas células son entonces impulsadas con un antígeno o transfeccionadas con un vector viral. Las células dendríticas activadas son entonces puestas de nuevo en el paciente; estas células entonces presentan los antígenos a los linfocitos efectores (células T CD4+, células T CD8+, en células dendríticas especializadas y también en células B). Esto inicia una respuesta citotóxica que ocurre contra estos antígenos y cualquier cosa que pueda presentar estos antígenos. Un uso de esta terapia es en la inmunoterapia del cáncer. Los antígenos tumorales son presentados a las células dendríticas que causan que el sistema inmunológico tenga como objetivo estos antígenos, que a menudo están expresados en células cancerosas. Fig. 66 Inmunoterapia con células dendríticas 6.3.- Inmunoterapia adoptiva basada en células T Esta terapia usa las respuestas citotóxicas basadas en células T para atacar al cáncer. En resumen, las células T que tienen una reactividad natural o manipulada genéticamente al cáncer de los pacientes son expandidas in vitro usando una variedad de maneras y entonces transferidas adoptivamente en un paciente con cáncer. Las células T con una reactividad que ocurre de manera natural hacia el cáncer de los pacientes pueden encontrarse infiltradas en los propios tumores del paciente. El tumor es creado, y estos linfocitos infiltrantes de tumor (TIL) son expandidos in vitro usando altas concentraciones de interleucina-2 (IL-2), anti- CD3 y alimentadores alorreactivos. Estas células T son entonces transferidas de nuevo al paciente junto con administración exógena de IL-2. Hasta este momento, ha sido observada una tasa de respuesta objetiva del 51%; en algunos pacientes, los tumores se encogen a tamaños no detectables. En el caso de las células T manipuladas, los receptores de células T (TCR) que han sido identificados por tener reactividad contra los antígenos asociados a los tumores son clonados en un virus incompetente para la replicación que es capaz de la integración genómica. Los linfocitos propios de un pacientes son expuestos a estos virus y entonces expandidos no específicamente o estimulados usando los TCR manipulados. Las células son entonces transferidas de nuevo en el paciente. Esta terapia ha sido 63
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO demostrada con éxito en respuestas clínicas objetivas en pacientes con cáncer refractario en fase IV. La rama de cirugía del National Cancer Institute (Bethesda, Maryland) está investigando activamente esta forma de tratamiento del cáncer para pacientes que padecen melanomas agresivos. Fig. 67 Inmunoterapia adoptiva basada en células T 6.4.- HISTOCOMPATIBILIDAD Y TRANSPLANTES Las células presentadoras de antígeno (APC) se requieren para conducir el antígeno a las células T. Las células presentadoras de antígenos profesionales, incluyendo a las células dendríticas, macrófagos y células B, se necesitan para el estímulo de las células T CD4+. La célula dendrítica es la célula presentadora de antígeno más eficiente durante la respuesta inmune primaria al antígeno. Las células que presentan antígenos a las células T CD8+, no son células presentadoras de antígeno profesionales, sino se llaman frecuentemente células blanco porque una vez identificadas, se convierten en el blanco para ser destruidas.(por CTL CD8+). Las moléculas presentadoras de antígeno, son proteínas de la superficie celular que se unen y presentan péptidos, o fragmentos Fig. 68 Histocompatibilidad y antigénicos, a los linfocitos T. transplantes de órganos. Generalmente las moléculas presentadoras de antígenos son proteínas codificadas por el loci MHC (complejo mayor o principal de histocompatibilidad), son dos clases principales de moléculas clase I y clase II. En los humanos los productos de MHC se denominan HLA, en reconocimiento al hecho de que las proteínas son antígenos leucocitarios humanos. Ambas, las moléculas clase I y clase II son 64
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO polimórficas y se expresan en forma codominante. Sin embargo, la distribución de estas proteínas difiere. Mientras el MHC clase I se expresa constitutivamente en todas las células nucleadas, las moléculas MHC clase II se expresan constitutivamente sólo en células presentadoras de antígenos. Las células T CD8+ sólo pueden reconocer péptidos antigénicos, cuando son presentados por moléculas clase I, así las células T CD8+ se dice que tienen restricción MHC I. Asimismo, las células T CD4+ sólo pueden reconocer péptidos antigénicos cuando se presentan por moléculas MHC clase II, y así se dice que tienen restricción MHC II. Los genes más estudiados del complejo MHC son: HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLADPA1, HLA-DPB1, HLA-DQA1, HLA-DQB1, HLA_DRA y HLA_DRB1. En seres humanos, el MHC está dividido en 3 regiones I, II, III. Los genes A; B; C, pertenecen al MHC clase I y los 6 genes D, pertenecen a la clase II. Además de ser pibote en el sistema inmune, el MHC, ha atraído la atención de biólogos de la evolución debido a, los elevados niveles de diversidad alélica encontrados en muchos de sus genes. La clase I Las moléculas MHC clase I se encuentran en las células nucleadas del cuerpo. Son heterodímeros que tienen una sola cadena polipeptídica transmembranal la cadena alfa y una beta 2 microglobulina (no codificada en el MHC). La cadena alfa tiene 2 dominios polimórficos alfa 1 y 2 que presentan péptidos derivados de proteínas citosólicas, al sistema inmune. Los péptidos son cortos, consisten de 8-10 residuos de aminoácidos. La clase I llevan proteínas del citosol y son el camino primario para células infectadas por virus, al enviar una señal a las células T. Sólo interactúan con linfocitos T CD8 o CTLs. Fig. 69 Histocompatibilidad para transplante a nivel celular 65
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Las clase II, se encuentran sólo en células especializadas que incluyen los macrófagos, las células dendríticas, las células B y T activadas, células a las que colectivamente se puede denominar como “células presentadoras de antígeno” (APC). La clase II también son heterodímeros pero consisten de 2 péptidos homólogos, de cadenas alfa y beta, codificadas en el MHC. Los péptidos presentados por las clase II se derivan de proteínas extracelulares (no citosólicas como en las clase I). Las proteínas extracelulares se endocitan y digieren en los lisosomas y se unen a las clase II, antes de la migración a la membrana plasmática. Estos péptidos son más largos, generalmente de 15 1 24 aminoácidos. Su labor consiste en la presentación de patógenos extracelulares, las moléculas clase II interactúan exclusivamente con T CD4+, las que disparan una respuesta inmune apropiada con inflamación por el reclutamiento de fagocitos y puede llevar a una respuesta de anticuerpos intensa, debido a la activación de células B. Una de las características más importantes del MHC, particularmente en seres humanos, es la diversidad alélica, especialmente en los 9 genes clásicos. Los loci más consistentemente diversos son. HLA-A, HLA-B y HLA-DRB1 y tienen aproximadamente 250, 500 y 300 alelos conocidos, respectivamente, esta diversidad es excepcional en el genoma humano. Esta diversidad alélica ha creado campo fértil para los inmunobiólogos evolucionistas, para explicar las fuerzas en la evolución que han creado y mantienen esta diversidad. 6.5.- TRANSPLANTES El trasplante es el proceso de tomar células, tejidos u órganos, denominados “injertos”, de un individuo y colocarlos en un otro distinto. Al individuo que proporciona el tejido se lo conoce como “donante” y al que recibe “receptor o huésped”. En el trasplante células o tejido de un individuo (donador) se transfieren a un segundo individuo (receptor). Los trasplantes se clasifican de acuerdo a la disparidad genética entre el donador y el receptor (isoinjertos: ninguna diferencia genética; aloinjertos: trasplantes dentro de una misma especie; xenoinjertos: trasplantes a través de la barrera de especie) y por el grado de rechazo inmunológico que provocan. Este último se divide de acuerdo al tiempo y los mecanismos inmunológicos involucrados, en rechazo hiperagudo (minutos a horas; mediado por anticuerpos y complemento);rechazo agudo (semanas a meses; mediado por células T); y rechazo crónico (meses a años; debido a mecanismos poco claros y diversos). Fig. 70 Transplantes 66
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO La disparidad genética entre donador y receptor ayuda a predecir el desarrollo de los trasplantes, porque los genes del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) codifican a las moléculas que inducen los episodios de rechazo más vigorosos. La tipificación de tejidos pretrasplante es un intento de disminuir la disparidad de MHC entre el donador y el receptor, utilizando reacciones de tipificación serológicas y de cultivo mixto de linfocitos y técnicas de tipificación molecular. Está cada vez más claro que la disparidad donador/receptor en otros genes, codificados por los antígenos menores de histocompatibilidad, algunas veces produce un episodio de rechazo tan profundo como las diferencias en el loci MHC. El rechazo es generalmente una función de la rama de las células T de la respuesta inmune, aunque células espectadoras especialmente macrófagos se reclutan a menudo por la liberación de mediadores (citocinas, etc.) de células T CD4+ activadas. Las células T CD4+ ayudan en la diferenciación de otro efector citolítico, las células T CD8+, las que lisan las células del injerto directamente. Una gran cantidad de células T pueden reconocer moléculas extrañas MHC mayor, al número que reconoce a dicho antígeno nominal. La manera en que estas células T”ven” al alo-MHC, ya sea directamente (sin procesar las moléculas MHC como antígeno y la presentación de antígeno en las células procesadoras de antígeno del donador) o indirectamente (siguiendo dicho procesamiento) dicta la naturaleza, número y tipo de células T activadas, y a menudo la gravedad de la reacción. En circunstancias únicas (los receptores preinmunizados o receptores de injertos a través de la barrera de la especie, (xenotransplante) tienen importantes respuestas de anticuerpos. Después del trasplante, los individuos receptores reciben fármacos inmunosupresores no-específicos por períodos de tiempo prolongados, para evitar el rechazo. Estos tratamientos frecuentemente provocan efectos colaterales importantes, incluyendo la toxicidad relacionada a fármacos y una susceptibilidad aumentada a la infección y a la malignidad. Serian ideales protocolos que indujeran tolerancia específica para el injerto, sin la necesidad de inmunosupresión no-específica, prolongada. Alguno utiliza transfusión específica del donador, pretrasplante, aunque los mecanismos por los cuales se logra la tolerancia, no están claros. El desarrollo del quimerismo (la coexistencia de células hematopoyéticas del donador y hospedero en el mismo hospedero) pueden ser esenciales para una tolerancia de largo plazo. Para médula ósea, actualmente se procura el enriquecimiento con células hematopoyéticas CD34+, de estas el 36% son CD133+ que son más primitivas y pueden generar diversos tipos celulares como endoteliales, neuronales, hepatoides, etc. Se identifican y seleccionan por citometría de flujo.. Se procura depleción de células NK, T y B. Así para el trasplante se procura: depleción agresiva de T, dosis altas de células CD34+, régimen preparatorio intensivo y suprimir la inmunodepresión post- trasplante. En sangre de cordón, la compatibilidad más importante en de HLA-a y 67
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO HLA-B. El ABO no es tan impo0rtante. La sobrevida por compatibilidad HLA en sangre de cordón, al año es: 6 de 6: 58% 5 de 6: 43% 4 de 6: 27% 6.6.- Reacción GvH Reacción GvH (injerto contra hospedero).- En este fenómeno, las células inmunocompetentes de un donador A se inyectan a un hospedero o receptor C, que se encuentra inmunocomprometido. El individuo inmunosuprimido es incapaz de rechazar las células inyectadas. Las células inmunocompetentes del donador, reconocen los antígenos ajenos del hospedero, se dividen y reaccionan contra sus tejidos y reclutan gran número de células del hospedero a los sitios de inflamación. Muy a menudo este proceso, conduce a la muerte del receptor. Este hecho debe presentarse frecuentemente después de un trasplante de médula ósea. En este caso el período temprano que sigue al trasplante se asocia frecuentemente con una reacción de las células inmunes del donador contra el hospedero en una reacción injerto contra hospedero (“graft versus host” ó GvH), más que la reacción normal hospedero contra injerto. Cuando el trasplante de médula ósea se usa en el tratamiento del cáncer (leucemia/linfoma), una reacción anti-hospedero puede ser beneficiosa y se denomina, efecto injerto vs leucemia. Al hacer un balance de desarrollo de todas estas reacciones, siempre existen problemas después de un trasplante de médula ósea. 6.7.- Tolerancia materno-fetal Un embrión es un producto de una cruza en una población abierta. Se puede comparar a un injerto semi-alogénico que tiene que ser tolerado durante el período gestacional. Contactos íntimos entre el feto y los tejidos maternos aseguran la nutrición del embrión y la adaptación de la madre a este injerto. La placenta, compuesta de estructuras maternas y fetales, son ambas, una barrera y una zona para intercambios intensos. Hay mecanismos de tolerancia que han evolucionado asegurando el mantenimiento del injerto feto-placentario. A más de una falta de adecuación fetal, el hecho de tolerar, depende de parámetros ambientales, como la presencia de substancias tóxicas, agentes infecciosos o agresiones físicas o psicológicas. Los mecanismos de tolerancia actúan a distancia sobre el sistema inmune materno o localmente a nivel de placenta. Los efectos sistémicos se deben en parte a hormonas inmuno-activas. La progesterona es capaz de disminuir las respuestas inmunes. Otras, como la hormona de crecimiento placentario que reemplaza progresivamente a la hormona hipofisiaria durante la gestación, modula el sistema inmune; la anergia puede inducirse por antígenos fetales en la circulación materna, que pueden actuar como tolerógenos. A nivel placentario disminuye la expresión de HLA clase en el sincitio-trofoblasto. 68
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Fig. 71 Tolerancia materno-fetal a nivel celular La expresión de HLA-G puede bloquear a las NK. Existen mecanismos de enmascaramiento como la aparición de ácidos siálicos..Hay mecanismos inhibitorios. La indolamina 2,3 dioxigenasa, cataboliza al triptofano necesario para la activación de las células linfoides. El balance de células Th1/Th2, favorece a las Th2 y se reduce la producción de citocinas pro-inflamatorias que pueden poner en peligro la supervivencia del feto. Estos y otros mecanismos aseguran el bienestar fetal, durante la gestación, aunque como decía Lewis Thomas, el parto puede ser el rechazo final. 69
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO APENDICE GLOSARIO Activación Proceso por el que se induce a una célula en reposo, a que exprese una o más propiedades fisiológicas latentes. Adyuvante Sustancia que intensifica inespecíficamente la respuesta inmunitaria frente a un inmunógeno cuando se inoculan conjuntamente. Afinidad Medida de la fuerza de unión entre un determinante antigénico (epítope) y un sitio de combinación del anticuerpo (paratope). Antígenos Es toda molécula capaz de inducir una respuesta inmune, pudiendo reaccionar con los anticuerpos formados. Suelen ser moléculas grandes. Antígenos T-dependientes Requieren la colaboración de LT CD4 para que se produzca la respuesta mediada por anticuerpos. Antígeno T-independiente Estimulan directamente a los LB para que produzcan anticuerpos específicos. Célula plasmática Célula B que ha llegado al final de su vía de diferenciación y secreta anticuerpos. Células de Langerhans Células de la dermis que, tras endocitar y procesar antígenos, migran hacia los ganglios linfáticos locales para convertirse en células dendríticas interdigitadas que presentan los antígenos a los linfocitos T. Citoquinas Son proteínas que regulan la función de las células que las producen u otros tipos celulares. Son los agentes responsables de la comunicación 70
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO intercelular, inducen la activación de receptores específicos de membrana, funciones de proliferación y diferenciación celular, quimiotaxis, crecimiento y modulación de la secreción de inmunoglobulinas CPA (Célula Presentadora de Cualquier célula capaz de presentar antígenos. Antígenos) Expresan moléculas de Clase II del CMH e incluyen macrófagos, células dendríticas y linfocitos B. Complejo principal de Un conjunto de productos génicos codificados en histocompatibilidad o MHC una región cromosómica relacionada inicialmente con la identidad inmune y la compatibilidad de los trasplantes. Región genética presente en todos los mamíferos, cuyos productos intervienen en la presentación antigénica a los linfocitos T (restricción CMH) y en el reconocimiento de lo propio. Endocitosis es un proceso celular, por el que la célula introduce en su interior moléculas grandes o partículas, y lo hace englobándolas en una invaginación de la membrana citoplasmática, formando una vesícula que termina por desprenderse e incorporarse al citoplasma. Epítopo es la parte de una macromolécula que es reconocida por el sistema inmunológico, específicamente por anticuerpos, células B o células T. Fagosoma o vesícula endocítica Puede contener moléculas o estructuras demasiado grandes para cruzar la membrana por transporte activo o por difusión. Un fagosoma es una vesícula que se forma en el interior de la célula unida a la membrana, formada durante el proceso de la fagocitosis, contiene microorganismos o material extracelular, fusionándose con otras estructuras intracelulares como los lisosomas, conducen a la degradación enzimática del material ingerido 71
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO Haplotipo Se define como la constitución genética de un cromosoma individual. Un haplotipo es una combinación de alelos ligados a múltiples loci que se transmiten juntos. El haplotipo se puede referir a un solo locus o a un genoma completo Moléculas que por sí solas no pueden provocar la Hapteno producción de anticuerpos, pero sí cuando se asocian a proteínas. Histocompatibilidad Grado de compatibilidad inmunológica entre tejidos de individuos distintos. HLA Ver MHC. Inmunógeno Cualquier sustancia que, introducida en un animal, provoca una respuesta inmune. Inmunoterapia Tratamiento cuyo objetivo es modular el sistema inmune. Linfocito Subcategoría de leucocitos, responsables de la inmunidad específica. Locus Sitio del cromosoma en el que se encuentra un determinado gen. Macrófago Célula fagocitaria madura de los tejidos que deriva de los monocitos sanguíneos. Mastocito Célula residente en los tejidos y derivada de la médula ósea que tiene receptores de alta afinidad para IgE; es la célula efectora de las reacciones de hipersensibilidad inmediata (tipo 1) Péptidos Son proteínas de origen natural que tienen propiedades antibióticas, generalmente están 72
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO constituidos entre 12 y 50 aminoácidos. Estos péptidos han sido fabricados por la naturaleza para actuar como medio de defensa en contra de enfermedades producidas por diversos microorganismos. Proteosoma Es un complejo macromolecular compuesto por 2 complejos estructurales distintos que a su vez se componen de múltiples subunidades protéicas. Sirve para degradar proteínas de forma selectiva, asociadas al complejo de señalización de ubiquitina. Receptor de células T (TCR) Receptor de las células T que consta de un dímero  o , asociado al complejo molecular CD3. Respuesta inmune específica Colección de varios eventos inmunológicos en los linfocitos que reconocen la presencia de un antígeno particular y actúan para eliminarla. Vacunación Inmunización artificial con antígenos para prevenir enfermedades infecciosas. 73
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO REFERENCIA BIBLIOGRAFICA Abbas A. K. Inmunología celular y molecular Lichtman A. H. Pober J. S. Cuarta edición - 2002 Editoriar: Mc Graw Hill – Interamericana Enrique Iáñez Pareja CURSO DE INMUNOLOGÍA GENERAL Departamento de Microbiología Universidad de Granada España M. Martí y D. Jaraquemada Procesamiento de antígenos E. Reyes Martin Conexiones entre la inmunidad natural y J. Monserrat Sanz las respuestas inmunes adquiridas. E. San Antonio Sanchez Volumen 08 – Numero 26 A. Prieto Martin Editorial: Medicine Universidad e cordoba Procesamiento de antígenos David Male Inmunología Séptima edición - 2007 LILIANA BELMONTE articulo especial CECILIA PARODI papel de las células dendríticas en la PATRICIA BARE infección por hiv y hcv MARIELA BASTON MARIA MARTA E. BRACCO BEATRIZ RUIBAL-ARES Dr. J. Alonso Gutiérrez Hernández Presentación de antígeno Dr. Marco A Yamazaki Nakashimada Dr. José G Huerta López Descalzi D, Folli C, Scordamaglia F y Los Fibroblastos Desempeñarían un Papel colaboradores Importante en el Remodelamiento de la Vía Aérea en Pacientes con Asma 74
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    PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓNDEL ANTIGENO BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA http://www.uco.es/grupos/inmunologiamolecular/inmunologia/tema06/etexto06.htm http://www.medigraphic.com/espanol/e-htms/e-imss/e-im2006/e-ims06-2/em- ims062c.htm http://www.ugr.es/~eianez/inmuno/cap_09.htm http://revista.inmunologia.org/Upload/Articles/3/8/388.pdf http://www.inmunologiaenlinea.es/index.php?option=com_content&view=article&id=6 9:presentacion-ags&catid=40:histocompatibilidad&Itemid=126 http://www.inmunologiaenlinea.es/index.php?option=com_content&view=article&id=6 9%3Apresentacion-ags&catid=40%3Ahistocompatibilidad&Itemid=126&limitstart=1 75