Linfocitos T y su receptor (TCR) ESQUEMA 1. Definición Definición e importanci importancia a de los linfocito linfocitos sT 2. Cómo Cómo se clasi clasific fican an los linfo linfoci cito tos s T y qué qué func funció ión n pose poseen en las las distintas subpoblaciones de linfocitos T. 3. Estructuras Estructuras y propieda propiedades des del del TCR TCR 4. Antígenos Antígenos recono reconocidos cidos por el TCR TCR El TCR como complejo molecular Similitudes y diferencias dife rencias con el Fab 2. Diferencias Diferencias funcion funcionales ales entre entre un linfocito linfocito T y un linfocito linfocito B.
1. Definición e importancia de los linfocitos T -Linfocitos T: Dicha denominación se debe al hecho fisiológico de que estos linfocitos salidos de la médula ósea penetran en el timo (glándula situada en la parte superior del tórax, detrás del esternón y cerca de las glándulas paratirodeas) y son marcadas funcionalmente. Se caracterizan por poseer receptores específicos para los antígenos, denominados receptores de células T o TCR (con cadenas αβ) los cuales reconocen péptidos antigénicos unidos a proteínas codificadas por los genes del MHC.
Importancia: Los linfocitos T son los responsables de la respuesta inmune celular jugando un papel fundamental en controlar y desarrollar la respuesta inmune inmune adquirida adquirida mediante la producción producción de citoquinas citoquinas solubles y el desarr desarroll ollo o de linfoc linfocito itos s T citotó citotóxico xicos s (Tc) (Tc) con una activid actividad ad lítica lítica importante de células infectadas por virus o células tumorales, es deci decirr cum cumplen plen las las func funcio ione nes s de regul egula ar toda todas s las las respu espues esta tas s inmunitarias frente a antígenos proteicos y ayudar en su calidad de células efectoras en la eliminación de microorganismos intracelulares. En condiciones condiciones normales, normales, la mayoría de los linfocitos que circulan circulan en el organismo son linfocitos T.
2. Cómo se clasifican los linfocitos T y qué función poseen las distintas subpoblaciones de linfocitos T Los linfocitos T se subdividen en poblaciones funcionales distintas, siendo las mejo definidas:
Linfocitos T cooperadores (Th) o CD4+: CD4+: En respuesta a la estimulación antigénica secretan hormonas proteicas llamadas cuya fun función ción es prom promov over er la pro prolife lifera raci ción ón y citoquinas, cuy diferenciación de las células T así como las otras células, entre ellas los linfocitos B y los macrófagos. Las citoquinas también atraen y activan a los leucocitos inflamatorios, incluyendo a los macr macróf ófag agos os y granu granuloc locit itos os,, prop propor orcio ciona nand ndo o impo import rtan ante tes s conexiones entre la inmunidad específica de los linfocitos T y los mecanismos efectores de la inmunidad i nmunidad natural o innata.
Se pueden dividir según el perfil de citoquinas que producen: - Las Las célu célula las s Th1 que producen Interleuquina 2 (IL-2), interferón- g (INF (INF-g -g), ), fact facto or de necr ecrosis osis tumo tumora rall (TNF (TNF)) a y b y promuev mueven en respuestas mediadas por células esenciales para la eliminación de patógenos intracelulares.
- Las Las célu célula las s Th2 produ producen cen IL-4 IL-4 e IL-5 IL-5 princip principalm alment ente, e, las cuales cuales indu induce cen n el crec crecim imie ient nto o y dife diferrenci enciac ació ión n de célu célula las s B y célu célula las s plasmáticas.
Linfocitos T citotóxicos (Tc) o CD8+: CD8+: Lisan las células que producen antígenos extraños, cómo las células infectadas por viru virus s y otro otros s micr microo oorg rgan anism ismos os intra intrace celu lula lare res, s, inye inyect ctan ando do enzimas tóxicas para así provocar su destrucción.
- Las células Tc1+ secretan INF-g pero no IL-4 cuya principal función es la citotoxicidad. - Las células Tc2 producen IL-4 y son capaces de proveer ayuda a las células B para la secreción de inmunoglobulinas.
funció ión n prin princi cipa pall es Linfoc Linfocito itos s T regula regulador doras as (Tr): Su func terminar la inmunidad mediada por células T y suprimir las células T autorreactivas. Pueden ser de varios tipos, siendo las más comunes CD4+, CD25+ FoxP3+. FoxP3+. Estas células presentan presentan una una pote potent nte e acció acción n regu regula lado dora ra de la resp respue uesta sta Inmu Inmune ne y tienen gran relevancia en los procesos de tolerancia y en el desarrollo de enfermedades autoinmunes.
Existe Existe otra población población minoritaria minoritaria de Linfocitos Linfocitos T que poseen como TCR las cadenas γδ. Estos son conocidos como linfocitos γδ que se piensa que tienen una función importante en el reconocimiento de los antí antíge geno nos s lipíd lipídic icos os y se pued pueden en enco encont ntra rarr en abun abunda danc ncia ia en la mucosa del intestino.
2. Estructuras y propiedades del TCR
El TCR como complejo molecular:
Asociados a las dos cadenas polipeptídicas polimórficas (alfa y beta o gamm gamma a y delt delta) a) que cons consti titu tuye yen n las las dos dos varia variant ntes es del TCR, TCR, se encu encuen entr tra a un grup grupo o de molé molécu cula las s mono monomó mórf rfic icas as de memb membra rana na llamad llamado o colect colectiva ivamen mente te CD3, CD3, forman formando do así el complejo complejo TCR/CD3. TCR/CD3. Cuando tiene lugar el reconocimiento antigénico entre el TCR y la molécula MHC que porta el antígeno, se desencadena una cascada de reacciones bioquímicas en el citoplasma de la célula T, dando así lugar al proceso de activación.
ESTRUCTURA DEL COMPLEJO TCR/CD3 Mediante la utilización de híbridos se determinó que el reconocimiento del antígeno y de la molécula MHC se lleva a cabo simul simultá táne neam amen ente te por por un mism mismo o TCR/C CR/CD3 D3 auqu auque e cada cada una una de las las moléculas que lo componen tienen diferentes funciones.
Componentes del complejo TCR/CD3 • TCR: Heterodímero con dos subunidades proteicas, denominadas alfa alfa y beta beta,, unid unidas as cova covale lent ntem emen ente te por por puen puente tes s disu disulf lfur uro. o. Es la porción específica del receptor, por lo tanto polimórfica, y en ella se da la variación clonotípica que va a permitir el reconocimiento de los más de 108 antígenos diferentes. Existe una variante del TCR que se encu encuen entr tra a en unas unas poca pocas s célu célula las s T, y está está form formad ada a por por cade cadena nas s gamma y delta en lugar de las cadenas alfa y beta. Este heterodímero no se asocia covalentemente, y su función aún no está claramente determinada.
Estructura bioquímica del TCR: Cadena TCR-alfa: Es una cadena glicosilada ácida que esta divida en los siguientes dominios: • Un péptido líder . • Un dominio dominio extracelula extracelular r , cons consti titu tuid ido o por por una una región región variab variable le parecida a la de las inmunoglobulinas y con 2 cisteínas implicadas en los puentes disulfuro; una región de unión y una región constante que tamb tambié ién n cont contie iene ne 2 cist cisteí eína nas s impl implic icad adas as en puen puente tes s disu disulf lfur uro o intracatenarios. • Un dominio transmembranal, transmembranal, donde es particularmente significativo la pres presen enci cia a de dos dos carg cargas as de amin aminoá oáci cido dos s básic básicos os impli implica cado dos, s, probablemente, en el puente de unión de tipo salino con las cadenas del complejo CD3. • Un dominio intracelular de intracelular de tan sólo 5 aminoácidos. cadena glicosilada glicosilada con estructura estructura similar Cadena TCR-beta: Es una cadena a la ya menc mencion ionad ada a TCR-a CR-alf lfa. a. Cons Consta ta de un pépt péptid ido o líder y tres tres dominios diferentes: • Extracelular , con una región variable, una de unión y otra constante que posee 4 cisteínas. • Transmembranal, Transmembranal , región hidrofóbica con un residuo básico de Lisina para crear un puente salino con las unidades de CD3. • Intracelular , formada también por sólo 5 aminoácidos. • CD3: Es la porción invariante del complejo y está formado por al meno menos s 3 monó monóme mero ros s unid unidos os no cova covale lent ntem emen ente te,, deno denomi mina nado dos s gamm gamma, a, delt delta a y epsi epsilo lon. n. El comp comple lejo jo CD3 CD3 fue fue desc descub ubie iert rto o por por anticuerpo rpos monoclonales, OKT3 y Leu4, y sus secuencias ias nucleotídicas se averiguaron alfa partir del análisis de cDNA. Es el encarg encargado ado de transm transmitir itir la señal señal del recon reconoci ocimie miento nto antigé antigénic nico o al interior celular. Al complejo CD3 se le asocia un gran homodímero intrac intracito itopla plasmá smátic tico o ζζ. Todos odos los compon component entes es del recep receptor tor de la
célu célula la T son son prot proteí eína nas s de memb membra rana na,, y está están n form formad adas as por por una una secuencia, dominio N-terminal extracelular, dominio transmembrana y dominio citoplásmico C-terminal.
Estructura bioquímica del CD3: una glic glicop oprroteí oteína na cons consti titu tuid ida a por por tres tres Cadena Cadena CD3-delta CD3-delta:: Es una dominios bien diferenciados: a) dominio extracelular , que lleva dos oligosacáridos unidos; b) un dominio transmembranal, transmembranal, y c) un dominio intracitoplasmático. eína no glic licosil silada. Está Cadena Cadena CD3-ep CD3-epsilo silon: n: Es una proteín constituida por tres dominios: a) extracelular , comprendiendo los residuos 1 al 107; b) transmembranal, transmembranal, de marcado carácter hidrofóbico, que comprende los residuos 105 a 130. Al igual que ocurre en el caso del CD3-delta, aparece un aspártico en posición 115, intuyéndose que está implicado en una función parecida y; c) intracelular , constituido por dos porciones claramente diferenciadas.
Cadena CD3-gamma: Es también una glicoproteína de estructura similar a las anteriores y su función se cree que es fundamentalmente estruc estructura turall y/o de intera interacci cción ón con otros otros corre correcep ceptor tores es (CD2, (CD2, CD4, CD4, CD8, etc.). Tiene ne una una estr estruc uctu tura ra dist distin inta ta de los los otr otros Cadena Cadena CD3-ze CD3-zeta: ta: Tie péptidos del complejo CD3, ya que su dominio extracelular es de mucho menor tamaño que el extracelular. Es de gran interés señalar las 6 tirosinas en el dominio intracelular, que se fosforilan cuando el receptor de la célula T se activa. El segmento transmembrana de la cadena z tiene una gran homología con la subunidad g del receptor Fc de la IgE, y es requerido tanto para su expresión como para la transducción de señal. La subunidad zeta se encuentra asociada al TCR en forma de homodímero zz, o, con menor frecuencia, como heterodímero unido a otra proteína, llamada h que proviene del mismo gen que zeta por splicing alternativo. Dentro del dominio citoplasmático de todas las cadenas que forman el CD3 (g,d,e y en la cadena z) existen unas regiones denominadas ITAM (Immunoreceptor Tyrosine-based Activating Motif ) que son ricas en tir tirosin sinas y susc suscep epti tibl bles es de ser ser fosf fosfor oril ila adas das en el pro proceso ceso de transducción de señales de activación hacia el interior celular. celular.
Estructura del receptor TCRgamma-delta/CD3 Este Este tipo tipo de recep receptor tor se expre expresa sa en una una poblac población ión minoritar minoritaria ia de linfocitos T periféricos que carecen de las moléculas de superficie CD4
y CD8 CD8 (tam (tambi bién én se encu encuen entr tran an en una una pequ pequeñ eña a prop propor orci ción ón de timoci timocitos tos,, en linfoc linfocito itos s de epitel epitelio io intest intestina inall y en alguna algunas s célula células s dendríticas dendríticas epidérmicas) epidérmicas).. La función de este tipo celular celular no está bien caracterizada, aunque se cree que juegan un importante papel en las enfermedades autoinmunes (se aprecia un aumento del número de este subtipo celular en sangre periférica).
Similitudes y diferencias con el Fab:
El TCE es homólogo al frag fragme ment nto o Fab (fra (fragm gmen ento to de unió unión n al antígeno) de las inmunoglobulinas. Similitudes
Formado Formado por dos cadenas. Cada una tiene un dominio variable aminoterminal y uno constante. Las cadenas están unidas entre si por un puente difsulfuro intercatenario en región bisagra. Extremo carboxiterminal intracitoplásmico
Diferencias
Difier Difieren en en domini dominio o hidro hidrofób fóbico ico y otro domino intracitoplasmático Los Los TCR perm perman anec ecen en unido unidos s a la membrana y sólo tienen un sitio de unión con el antígeno.
3. Antígenos reconocidos por el TCR El linfocito T no reconoce a los antígenos en su forma nativa. Estos debe deben n sufr sufrir ir prim primer ero, o, un proc proces eso o de dige digest stió ión n por por part parte e de los los macrófagos. Sólo reconocen reconocen pequeñas cadenas con secuencias de 8 a 12 amino aminoác ácid idos os pres presen ente tes s en los los llam llamad ados os epít epítop opes es de las las moléculas antigénicas. El contacto con el antígeno antígeno lo hace hace por medio medio de las células presentadoras como los macrófagos, células dendríticas linfocitos linfocitos B y algunas células células endoteliale endoteliales. s. Los epítopes epítopes o radicales radicales inmunogénicos encuentran en la membrana del linfocito los TCR, con gran especificidad para los antígenos. La célula presentadora que posee en su membrana moléculas del sist sistem ema a mayo mayorr de hist histoc ocom ompa pati tibi bilid lidad ad,, o HLA, HLA, pres presen enta ta al Ag al Linfocito T por medio de estas moléculas. Diferentes subpoblaciones de linfocitos linfocitos t serán activados, activados, según la clase de antígeno antígeno HLA de las célu célula las s pres presen enta tado dora ras. s. La molé molécu cula la a pres presen enta tarr en frut fruto o de la dige digest stió ión n del del antí antíge geno no,, cons consti titu tuid ida a por por una una pequ pequeñ eña a cade cadena na de aminoácidos y que se une al agretope de la molécula HLA de la células presentadora de antígeno por la porción llamada desetope. El
antígeno es reconocido por el TCR por la parte contralateral llamada epítope. Por su parte el TCR reconoce el epítope por su región variable o paratope. La parte de la molécula HLA que es reconocida por el Antígeno CD4 o CD8 se llama histotope.
Activación de los Linfocitos T Una vez que el linfocito maduro, reconocido como CD3+, sale de la circulación y establece contacto con un Antígeno, se desencadenan una serie de importantes eventos que conducen a la blastogénesis o expansión clonal por por la cual el linfocito T prolifera dando origen a una gran gran núme númerro de linf linfoc ocit itos os con con un idén idénti tico co recep ecepto torr capa capaz z de reco recono noce cerr únic únicam amen ente te el Antí Antíge geno no que que inic inicio io la acti activa vaci ción ón.. En la activación del linfocito t influyen varias citoquinas producidas por la célula presentadora de antígeno como IL – 1, IL – 6 y TNFa las cuales inducen la expresión de varias moléculas de adherencia adherencia como la LFALFA1. El LT activado activado produce produce a su vez GM– CSF, CSF, IL – 4, citoquin citoquinas as que inducen en la célula presentadora la expresión de ICAM – 1 y LFA LFA – 3. La unión de las diferentes integrinas integrinas e ICAMs constituye una segunda señal de activación que induce una serie de cambios enzimáticos que además de la blastogénesis desencadena la producción de IL-2 y de IFNg. Simult Simultáne áneame amente nte se generan generan nuevas nuevas molécu moléculas las que coloniza colonizan n la membrana de los nuevos L. A las 6 horas aparecen aparecen receptores receptores para la transf transferr errina ina,, CD71, CD71, que permite permite a la célula célula tomar tomar el Fe necesa necesario rio para su crecimiento. crecimiento. A las 8 horas por acción de IL- 1 se expresan expresan los receptores para la IL- 2, CD25, citoquina producida por LT-A y que promueven el crecimiento de los nuevos Linfocitos. La unión de la IL- 1 a la membrana del linfocito es indispensable para que el ciclo celular pase de la fase G°, a la G1 y luego a la fase S. Más tard tarde e a las las 12 hora horas, s, la memb membra rana na de los los nuev nuevos os linf linfoc ocit itos os se enriquece con receptores para la insulina con lo cual se asegura un adec adecua uado do metabo metabolis lismo mo de la célula célula.. El resul resulta tado do final final de esta esta activación activación es la modificación modificación en la transcripción transcripción de genes con lo cual se generan moléculas que al colonizar la membrana de los nuevos linfocitos determinan el que ellos se conviertan en células efectoras, bien sea citotoxicas o ayudadoras. La activación del linfocito t debe ser triple, un primer estímulo se origina por la interacción del TCR y el antígeno, el segundo se hace por la unión de otras moléculas, como la CD28 con otra presente en la célula presentadora de antígeno B7. El tercer estímulo se origina en la acci acción ón de cito citoqu quin inas as prod produc ucida idas s por por la célu célula la pres presen enta tado dora ra del del antígeno. Si únicamente tiene lugar el primero, se produce tolerancia, falta de respuesta, o el linfocito entra en apoptosis. Si únicamente ocurre el segundo el estímulo, no habrá respuesta del linfocito T. T. Pero si hay los dos estímulos, se inicia una activación del linfocito T que lleva a una
expa expans nsió ión n clon clonal al por por prol prolif ifer erac ació ión n y se inic inicia ia la prod produc ucci ción ón de linfoquinas. Algunos Linfocitos t activados se convierte en LT de memoria que será serán n alma almace cena nado dos s en los los gang ganglio lios s linfá linfáti tico cos s en dond donde e ante ante un encuentro futuro con con el mismo antígeno que les dio origen, iniciarán una respuesta inmunitaria más rápida y potente.
4. Diferencias funcionales entre un linfocito T y un linfocito B Morfológica Morfológicamente mente los linfocitos linfocitos B y T son indistinguible indistinguibles s uno de otro. otro. En cambio, en las funciones funciones que realizan realizan son muy diferentes diferentes a pesar de que que ambo ambos s perte pertene nezc zcan an a la inmu inmunid nidad ad espe especí cífi fica ca,, la cual cual se clasifica en dos tipos: tip os: humoral y celular. Los lin linfoci focito tos s B parti artici cipa pan n en la inmuni inmunidad dad humora humorall, prin princi cipa pall meca mecani nism smo o de defe defens nsa a cont contra ra los los microbios extrac extracelu elular lares es y sus toxinas, toxinas , en el cual, los componentes del sistema inmune que atacan a los antígenos no son las células directamente sino los anticuerpos (inmu (inmuno nogl glob obul ulin inas as). ). Los Los anti anticu cuer erpos pos pued pueden en ser ser tran transfe sferi rido dos s a individuos no estimulados («naive») a través de productos sanguíneos libres de células (plasma o suero). En cambio, los linfocitos T participan en la inmunidad celular (también celular (también conocid conocida a como como inmuni inmunidad dad medida medida por célula células) s) quien quien actúa actúa como como mecanismo de defensa en contra de los microorganismos intracelula intracelulares, res, tales tales como virus y alguna algunas s bacterias, bacterias, capa capace ces s de sobrevivir y proliferar en el interior de los fagocitos y otras células del huésped, huésped, lugar al que no tienen acceso los anticuerpos circulantes, indu induci cien endo do la dest destru rucc cció ión n del del micr microo oorg rgan anism ismo o reside esident ntes es en los los fagocitos o de las células infectadas. Este tipo de inmunidad puede ser transferida ida de individuos inmunizados a individuos no inmunizados a través de los linfocitos T, pero no por plasma o suero.
