Sistema Fagocítico Mononuclear Todas las células del sistema fagocítico mononuclear se originan en la médula ósea y, después de su maduración y activación, pueden adquirir diferente morfología. El primer tipo celular que entra en la sangre es el monocito. periférica de un adulto y son las células de sangre periférica de mayor tamaño. Los monocitos tienen un núcleo arriñonado y no lobulado, por lo que monocitos y linfocitos son las denominadas células mononucleares, en contraposición a los leucocitos polimorfonucleares que tienen un núcleo lobulado.
Sistema Fagocítico Mononuclear Todas las células del sistema fagocítico mononuclear se originan en la médula ósea y, después de su maduración y activación, pueden adquirir diferente morfología. El primer tipo celular que entra en la sangre es el monocito. periférica de un adulto y son las células de sangre periférica de mayor tamaño. Los monocitos tienen un núcleo arriñonado y no lobulado, por lo que monocitos y linfocitos son las denominadas células mononucleares, en contraposición a los leucocitos polimorfonucleares que tienen un núcleo lobulado.
Sistema Fagocítico Mononuclear Los monocitos poseen un citoplasma finamente granular, numerosos lisosomas, vacuolas fagocíticas y un retículo endoplásmico bien desarrollado. Los monocitos permanecen aproximadamente 3 días en la sangre. , macrófagos, los cuales también son denominados histiocitos. Los macrófagos son unas células más grandes que los monocitos. Los macrófagos pueden ser activados por diferentes estímulos y pueden adoptar diferente morfología. Los macrófagos se encuentran ampliamente distribuidos por el organismo.
Maduración de los Fagocitos Mononucleares
Morfología de los Fagocitos Mononucleares
Macrófagos
Sistema Fagocítico Mononuclear
Marcadores CD33, CD34 y CD13 son marcadores de las células precursoras del linaje mieloide-monocitoide. CD11b y CD11c. Ambos se presentan asociados a CD18 constituyendo las integrinas. CD11b - Receptor para el componente C3b del complemento . . CD35 - Receptor para el componente C3b del complemento (CR1). CD14 - Receptor para el complejo formado por el LPS de las bacterias Gram - y la molécula plasmática LBP (LPS binding protein). CD32 - Receptor para el dominio Fc de la IgG (Fc γRII). CD64 - Receptor para el dominio Fc de la IgG (Fc γRI).
Marcadores Todos estos marcadores están presentes en los monocitos, pero no son exclusivos de ellos ya que también son expresados por otros linajes celulares. El más restringido al linaje monocito-macrófago humanos es el CD64, aunque también es expresado en neutrófilos activados por - . Cuando el monocito se transforma en macrófago expresa: CD16 - Receptor para el dominio Fc de la IgG (Fc γRIII). Cuando el macrófago se activa expresa: – CD25 - Receptor para la IL-2.
PRODUCTOS SECRETADOS POR LOS MACRÓFAGOS 1. Citocinas: 1a. Proinflamatorias (IL-1, IL-6 y TNFα) 1b. Quimiocinas (IL-8) 1c. Inmunoreguladoras (IL-10, IL-12)
2. Factores que promueven la proliferación y la diferenciación de células: GM-CSF . 3a. Elastasa 3b. Colagenasa 3c. Arginasa 3d. Enzimas lisosomales
4. Componentes del complemento: C2, C3, C4 y C5 5. Interferones: IFN-α 6. Prostaglandinas y otros derivados del ácido araquidónico
PAPEL DEL MACRÓFAGO EN LA INMUNIDAD INNATA 1. Fagocitosis: partículas vivas(microorganismos) y partículas inertes Fagocitosis estimulada por la opsonización: IgG (específica) y complemento (inespecífica) Cuando se fagocita un microorganismo: Producción especies reactivas de oxígeno: anión superoxido (O 2-) e ion hidroxilo (OH-) Producción especies reactivas de nitrógeno: óxido nítrico (NO) Producción especies reactivas mixtas: peroxinitritos (ONOO -) Lisosomas (↓ pH y proteasas) Proteasa citosólicas (lisozima) Péptidos antimicrobianos (defensinas)
La fagocitosis y las actividades microbicidas son estimuladas por el IFN-γ
PAPEL DEL MACRÓFAGO EN LA INMUNIDAD INNATA 2. Producción citocinas: reclutan otras células involucradas en inflamación (neutrófilos) 3. Producción factores de crecimiento: fibroblastos y células endoteliales (reparación tisular)
Receptores y Reconocimiento Microorganismos • 1. Los componentes del sistema inmune innato reconocen estructuras que son características de los patógenos microbianos y que no están presentes en las células de mamíferos • Patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs) – recep ores que reconocen a esos pa rones mo ecu ares • • • • • •
RNA de doble hebra – virus que se están replicando CpG no metiladas – DNA bacteriano N-formilmetionina – proteínas bacterianas LPS – bacterias Gram – Ácido teicoico – bacterias Gram + Oligosacáridos ricos en manosa – bacterias
Receptores y Reconocimiento Microorganismos • 2. El sistema inmune innato reconoce productos microbianos que son esenciales para la supervivencia de los microbios
Receptores y Reconocimiento Microorganismos • 3. Los receptores que reconocen PAMPs incluyen receptores localizados en diferentes tipos celulares (neutrófilos, macrófagos, células dendríticas y células endoteliales) o proteínas en la sangre y en los fluidos extracelulares • Los receptores expresados en células se pueden localizar en la super c e ce u ar, , ves cu as en osoma es y en e citoplasma • Estos receptores celulares: • Transducen señales que activan funciones antimicrobianas y proinflamatorias • Facilitan la captación de microbios por las células
Receptores y Reconocimiento Microorganismos • Los receptores constituidos por proteínas extracelulares: • Aumentan la captación de microbios por las células • Activan mecanismos extracelulares de eliminación de los microbios • 4. Los receptores que reconocen PAMPs son codificados por la línea germinal • 5. El sistema inmune innato también puede reconocer células estresadas o lesionadas • Proteínas de choque térmico • Moléculas parecidas a las moléculas MHC-I • Fosfolípidos alterados de membrana
Receptores Toll-like • Los TLRs son una familia evolutivamente conservada de receptores que reconocen PAMPs que se expresan en muchos tipos celulares (macrófagos, células dendríticas, neutrófilos, células epiteliales de las mucosas y células endoteliales) y que juegan un papel esencial en la respuesta inmune innata a los microbios •
n umanos
1–
11
• Se localizan en la superficie celular o en membranas intracelulares → localizan microbios en diferentes localizaciones celulares • Contienen un dominio en la región citoplásmica denominado TIR (Toll/IL-1 receptor) que es esencial para la señalización
Receptores Toll-like
Receptores Toll-like
Receptores Toll-like
Otros Receptores de PAMPs • Varios tipos de receptores localizados en la membrana plasmática o en el citoplasma son expresados en diferentes tipos celulares y reconocen productos microbianos • Lectinas tipo C • Son una gran familia de moléculas que unen carbohidratos de una forma calcio-dependiente • Se localizan en la membrana plasmática de macrófagos, células dendríticas y otros tipos celulares • El más conocido es el receptor de manosa → manosa y fucosa terminales de glucoproteínas y glucolípidos. Estas moléculas son encontradas en las paredes celulares bacterianas (en células de mamíferos se encuentran ácido siálico o Nacetilgalactosamina). • Participa en la fagocitosis de los microbios
Otros Receptores de PAMPs • Receptores scavenger • Grupo estructural y funcionalmente diverso de moléculas que captan lipoproteínas oxidadas y microbios por los fagocitos • Tienen un papel patológico en la formación de células es umosas car adas de colesterol
Otros Receptores de PAMPs • Receptores N-formil Met-Leu-Phe • Son expresados en neutrófilos y macrófagos • Reconocen péptidos que comienzan con N-formilmetionina • Son receptores 7 TM acoplados a proteínas G y en su señalización participa la fosfatidilinositol fosfolipasa C • Su señalización induce cambios en el citoesqueleto → aumento de la motilidad y fagocitosis • Estos receptores → proteína G → ↑PLC-β → ↑IP3 y DAG. • IP3 → Ca++ → Ca++-calmodulina. DAG →↑PKC. • Por otra parte: proteína G → ↑Rho.
Otros Receptores de PAMPs • NL Rs • Familia de mol oléc écul ulaas ci cittop opllás ásm mica cass qu quee fun unccionan como sensores intracelulares de una infección bacteriana • Des Desta tacan can Nod Nod1, 1, No Nod3 d3 y NA NALP LP33 • Nod1, Nod3 y NALP3 → rec reconoc onocen en pept peptidog idoglic licano ano (pared (pared celul cel ular ar ba bact cteri eriana ana)) → expresión de citocinas y otros mediadores de la inmunidad innata
Otros Tipos de Receptores 1. Receptores 7 dominios transmembrana • Involucrados en la migración y el estallido respiratorio. Receptores de este tipo son los encargados de reconocer: – 1a. Péptidos que comienzan con N-formilmetionina (microbianos). – 1b. Quimioquin Quimioquinas as CXC (IL-8) – c. a – 1d. PAF PAF,, PGE y LB4 LB4..
Otros Tipos de Receptores 2. Receptores para opsoninas • Est Estos os rece receptor ptores es esti estimul mulan an la fago fagocit citosis osis.. Son: • 2a. Receptor para el componente Fc de la IgG → Fcγ RI RI (opsonina específica). • 2b. Rece Receptor ptor para C3b (li (ligand gando) o) → CR1 (receptor). • 2c. Receptores para diversas proteínas plasmáticas (fibronectina, fibrinógeno, lectina de unión a manosa y proteína C reactiva).
Otros Tipos de Receptores 3. Receptores para citocinas • 3a. Receptor para el IFN-γ. Estimula mecanismos microbicidas.
Receptores y Respuestas Funcionales de los Macrófagos
Mecanismos Microbicidas
Activación y Funciones Efectoras de los Macrófagos
Macrófago Activado
Macrófagos
Macrófagos
Macrófagos
Activación de los Macrófagos
Citocinas Secretadas por los Macrófagos
Macrófagos
Óxido Nítrico (NO) Características • Es un gas inestable. • Es una molécula no cargada → libre difusión a través de las . • Posee un electrón desapareado → radical libre. • Vida media 2-30 s. Rápidamente se transforma en nitrito.
Óxido Nítrico (NO) Biosíntesis arginina + O2 → citrulina + NO Esta reacción es catalizada por la óxido nítrico s n asa .
Óxido Nítrico Sintasa (NOS)
La óxido nítrico sintasa (NOS) utiliza varios cofactores (FAD, FMN, NADPH, tetrahidrobiopterina y hemo).
Óxido Nítrico Sintasa (NOS)
Óxido Nítrico Sintasa (NOS) Hay 2 tipos fundamentales de NOS: la constitutiva (neuronal y endotelial) y la inducible (macrófagos y hepatocitos). Todas las NOS son homodímeros con un peso molecular de 130 -160 kDa por monómero. La NOS constitutiva está inactiva hasta que ↑ [Ca++] intracelular y se forman complejos Ca++-calmodulina. Sintetiza pequeñas cantidades de NO y sólo mientras permanecen elevados los niveles de Ca++. Esta producción pequeña e intermitente de NO actúa en la señalización celular. La NOS constitutiva está regulada por fosforilación.
Óxido Nítrico Sintasa (NOS) La NOS inducible, en condiciones normales, está ausente de macrófagos y hepatocitos, pero cuando éstas células se activan por citocinas específicas, la NOS se expresa y sintetiza grandes cantidades de NO durante mucho tiempo, el cual, inhibe o mata a los patógenos. La NOS inducible está regulada .
Óxido Nítrico – Sistema Inmune La NOS inducible del macrófago → produce gran cantidad de NO durante un largo periodo de tiempo → mata o inhibe el crecimiento de patógenos. Es una respuesta efectora inmune inespecífica. El papel del NO en el sistema inmune es mejor conocido en animales experimentales que en humanos. La NOS es fácilmente inducida en macrófagos murinos, pero no en macrófagos humanos. La NOS inducible del macrófago es regulada transcripcionalmente.
Óxido Nítrico – Sistema Inmune Los macrófagos son activados por IFN-γ, TNF, IL-1β y LPS. La producción de NO por el macrófago debe ser interrumpida para evitar que se dañen las células del huésped. Esta inhibición de la producción de NO tal vez sea llevada a cabo por citocinas inhibitorias (TGF-β).
Óxido Nítrico – Sistema Inmune Mecanismos Microbicidas 1. Inhibe la síntesis de ATP. 1a. Inhibe la glicolisis mediante ADP-ribosilación de la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa. . cis-aconitasa. 1c. Inhibe la fosforilación oxidativa mediante la unión al grupo de la ubiquinona reductasa.
2. El NO inhibe la síntesis del DNA inactivando a la ribonucleótido reductasa. 3. El NO también puede dañar directamente al DNA mediante desaminación
Óxido Nítrico – Fisiopatología Sepsis por Gram - → gran producción de NO → hipotensión del shock séptico. El NO está elevado durante la inflamación aguda y crónica (artritis, colitis ulcerosa, enfermedad de Crohn). (glomerulonefritis, artritis y diabetes mellitus insulín-dependiente). El NO está implicado en el rechazo de órganos transplantados y en el rechazo de injerto contra huésped. Malnutrición → ↓ arginina en la dieta → ↓ producción NO → ↑ incidencia de infecciones.
Proteínas de Respuesta de Fase Aguda El macrófago, a través de la secreción fundamentalmente de IL-1β e IL-6 actúa sobre el hígado. El hepatocito responde sintetizando y secretando una serie de factores que se denominan globalmente proteínas de respuesta de . 1. Proteína C reactiva. Interacciona con la pared celular bacteriana e inicia la activación del complemento. 2. Proteína de unión a manosa. Reconoce residuos de manosa en la pared celular bacteriana y, por lo tanto, opsoniza a las bacterias.
Proteínas de Respuesta de Fase Aguda 3. Proteína amiloide sérica. 4. Fibrinógeno. Se convierte en fibrina por la acción de la trombina. Restaura lesiones evitando así que puedan acceder gérmenes ató enos. Estas proteínas de fase aguda se sintetizan masivamente uno o dos días después de la estimulación desencadenada por la IL-1 y la IL-6.
PAPEL DEL MACRÓFAGO EN LA INMUNIDAD ESPECÍFICA Funcionan como células presentadoras de antígenos (APC): expresión MHC-I y MHC-II Producción citocinas: estimulan proliferación y diferenciación linfocitos T Expresión coestimuladores Linfocitos T activados → citocinas → activación macrófagos → Estimulación actividades fagocíticas, microbicidas y citolíticas Inmunidad humoral → anticuerpos → opsonización microorganismos → estimulación fagocitosis
Citocinas Secretadas por los Macrófagos
Neutrófilos
Neutrófilos
Linfocitos NK NK (citolíticos naturales). Derivan de precursores de la médula ósea. Linfocitos grandes granulares. En base a su fenotipo, no son ni linfocitos T, ni B, no expresan TCR, ni BCR. Representan el 5-20% de las células mononucleares sanguíneas de sangre y bazo.
Linfocitos NK Receptores de Membrana Receptores activadores: ligandos no bien definidos. Receptores inhibidores: ligando MHC-I. Señales de receptores inhibidores predominan sobre señales de . Receptores activadores: ITAM → activación tirosina quinasas → activación de la transcripción y reordenamiento del citoesqueleto. Receptores inhibidores: ITIM → activación tirosina fosfatasas → inhibición de la activación de las NK. CD16 (Fcγ RIIIa). Receptor de baja afinidad por la IgG → ADCC.
Linfocitos NK Estimulación de Expansión y Función Macrófagos → IL-15 → factor de crecimiento para NK. Macrófago → IL-12 → NK → aumento IFN-γ y aumento actividad citolítica. IL-12 es potenciada por IL-18. Macrófago → IFN-α e IFN-β (interferones tipo I) → aumento actividad citolítica de NK. Inmunidad innata: Macrófago → IL-12, IL-15 e interferones tipo I → activación NK. Inmunidad adquirida: ↑IL-2 → activación NK.
Linfocitos NK Funciones Efectoras – Fisiológicas 1. Destruyen células infectadas por virus u otros microorganismos intracelulares ⇒ eliminación reservorios de infección. Actúan antes de ue se desarrollen los LTC. Célula infectada por virus: expresa MHC-I → eliminación por LTC. no expresa MHC-I → eliminación por NK.
Linfocitos NK Actividad citolítica semejante a la del LTC: Perforina → poros membrana célula diana. Granzimas → dis ara a o tosis en célula diana. 2. Estimulan a los macrófagos (a través de IFN-γ ) para que eliminen microorganismos fagocitados.
Linfocitos NK
Linfocitos NK
Células NK
Células NK
Células NK
Células NK
Células NK