CÉLULAS, MOLÉCULAS Y TEJIDOS DEL SISTEMA INMUNE CIRCULACIÓN LINFOCITARIA

El sistema inmune, en su forma más simple, se puede definir como un conglomerado de células, moléculas y tejidos que actúan de forma coordinada para elaborar una respuesta de defensa cuando nuestro organismo es atacado por un agente extraño, o que él interpreta como extraño. Normalmente esta respuesta inmune elimina al invasor y recobramos la salud. En otras ocasiones la propia respuesta inmune se convierte en una enfermedad. Es obvio que para reconocer y destruir a lo extraño de forma apropiada debemos ser capaces de reconocer a lo propio y respetarlo. La inmunología es la ciencia que estudia todos estos fenómenos. Cada vez parece más evidente que es un acierto definirla como la ciencia de la discriminación entre lo propio y lo extraño. Antes de iniciar el estudio del sistema inmune debemos conocer sus componentes: las células con función inmunológica, las moléculas que median las reacciones inmunes y los órganos y tejidos que sirven de sustrato anatómico al sistema inmune. A) Componentes celulares del sistema inmune. Virtualmente todas las células con función inmunológica proceden de una sola célula que en, el adulto, reside en la médula ósea: la célula madre (o stem cell) hematopoyetica. El proceso por el que esta célula se divide y se diferencia hasta formar las distintas células de la sangre se llama hematopoyesis. La médula ósea aporta el “ambiente hematopoyético” que es el soporte en que se desarrolla la hematopoyesis. En este micro ambiente participan células del estroma de la médula y la matriz extracelular. En este ambiente se establece un lenguaje de mensajes químicos entre las células. Estos mensajes son los que regulan la división y la diferenciación celular. Los mensajes químicos pueden realizarse por contacto físico entre células (de molécula de superficie de una célula a su ligando en la superficie de la célula vecina) o enviando mensajeros químicos a distancia, las citocinas. Las cifras que se obtienen cuando se hace recuento de células de la sangre son astronómicas y espeluznantes: 5 millones de hematíes por mm3 (más pequeño que un grano de arroz..) y en los 5 litros de sangre tenemos 5 millones de mm3... Que de la médula ósea salen en 24 horas 100 mil millones de neutrófilos… No es de extrañar que los científicos estuvieran entusiasmados con la idea de averiguar la solución a este enigma, como se producía este torrente de células. Los hallazgos han sido tan recientes que aún viven científicos que nacieron cuando aún no se tenía ni idea de esto. −

En 1924 Maximow postuló que todas las células sanguíneas derivaban de un solo progenitor.

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En 1938 Downey añade el concepto de célula madre o stem cell, cuya progenie se restringía cada vez más hacia una sola línea celular.

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En 1961, Till y McCulloch demostraron que la inyección de médula ósea a un ratón previamente irradiado, producía en el bazo nódulos de células hematopoyéticas de todas las estirpes. Esta fue la primera demostración de que todas las células sanguíneas proceden de una sola célula. A esta célula se le llamó célula formadora de colonias en bazo (Colony Forming Unit-Spleen o CFU-S) porque una vez inyectada en el bazo crecía formando un nido de células, una “colonia” de células.

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El 95% de los pacientes con leucemia mieloide crónica presentan una translocación entre los cromosomas 9 y 22 con lo cual se produce un cromosoma 22 más corto de lo normal llamado “cromosoma Filadelfia”. El hecho de que la translocación se encuentre en granulocito, megacariocitos, eritrocitos y linfocitos pero no en otras indica que la alteración se produjo en una célula ancestral común a todas ellas.

Hoy se entiende la stem cell como una célula con tres características principales. tutipotencia, auto renovación, y diferenciación.

2 La célula madre no es identificable mediante microscopía. Se cree que su aspecto es semejante al de un linfocito inmaduro. Podemos estudiarla mediante su inmunofenotipo por la expresión del antígeno CD 34 y mediante cultivos a largo plazo. La médula ósea coge el testigo de la hematopoyesis de otros dos órganos hematopoyéticos, el saco vitelino y hígado fetal. En el momento de nacer toda la hematopoyesis se realiza en la médula. Con el tiempo la médula de muchos huesos pierde esta función, que es progresivamente realizada por los huesos planos (pelvis, vértebras, cráneo, etc.). Los huesos largos cambian así de médula ósea roja hematopoyética médula ósea amarilla, infiltrada de grasa. El estroma de la médula ósea es el micro ambiente en el que se realiza la hematopoyesis y está formado por fibroblastos, adipocitos, macrófagos, células endoteliales y células reticulares adventicias. Las funciones del estroma son: −

Producción de la matriz extracelular: apoyo físico y control de la salida de las células hemáticas desde la médula ósea a la sangre periférica. Las células de la matriz extracelular poseen moléculas de adhesión.

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Producción de citocinas: sustancias biológicas que influyen de manera autocrina o paracrina sobre el crecimiento y diferenciación celular. En su producción también intervienen linfocitos y monocitos.

Cada célula progenitora posee un microambiente específico para su diferenciación. La matriz extracelular (soporte físico) fijará las células progenitoras mediante moléculas de adhesión para que sobre ellas actúen citoquinas producidas por las propias células del estroma y otras células, como linfocitos y monocitos.

Esta figura muestra en su parte superior, a modo de ejemplo, los últimos pasos de la diferenciación de la stem cell a linfocito B. Este proceso se verá completo en su día. La célula en diferenciación descansa sobre una “cama”, la célula del estroma. Allí va recibiendo estímulos de dos tipos: a) por contactos célula-célula a través de moléculas de adhesión y b) de citocinas (en este ejemplo se muestra una citocina llamada interleucina 7 (IL7). La parte inferior muestra a la izquierda una imagen microscópica de la médula ósea a poco aumento y a la derecha, a mucho más aumento, el aspecto que tiene in vivo lo idealizado en la parte superior de la figura.

3 Esta figura representa las vías de diferenciación desde la stem cell a las distintas células maduras de la sangre. Todas las células representadas en recuadro tienen alguna función inmunológica, en unos casos más importante que en otros. Las células del recuadro sombreado se pueden distinguir morfológicamente aunque es necesario tener gran experiencia en histología / hematología / anatomía patológica para hacerlo. Las células en recuadro amarillo no siquiera tienen nombre propio. Su existencia es la conclusión de experimentación en el laboratorio. Por ejemplo, si en un experimento en el que has transferido células de médula ósea de un ratón sano a otro irradiado encuentras que en el bazo del irradiado existen colonias que tienen granulocitos neutrófilos y macrófagos, puedes concluir que estas dos células proceden de una sola célula ancestral común. Como no tienes ni idea de que célula se trata lo mejor es llamarla unidad formadora de colonias granulocito-monocíticas o CFU-GM (Colony Forming Unit-Granulo Monocytic). Y así sucesivamente. La colonia es un conglomerado de células de consistencia sólida, con varios milímetros de diámetro que hace relieve en la superficie del bazo. Otros investigadores, en experimentos parecidos encontraron colonias menos sólidas, con aspecto de bolsa. A las células que originaban estas colonias les llamaron unidades formadoras de bolsas o Bursa Forming Units (BFU). BFU y CFU vienen a significar lo mismo y el nombre distinto es debido a motivos históricos y los experimentos en los que se describieron. Esta figura es muy similar a la anterior pero aquí solamente se presentan las células maduras resultado de la hematopoyesis, sin especificar en detalle los pasos intermedios de diferen-

4 ciación desde la stem cell. A grandes rasgos vemos como de la stem cell derivan dos grandes vías, una linfoide a partir del progenitor linfoide común y otra mieloide desde el progenitor mieloide común. Hasta hace poco tiempo (2003) existían dudas sobre el origen de las células dendríticas y las células cebadas. Hoy esas dudas están casi disipadas por lo podemos incluirlas entre las células que derivan de la stem cell hematopoyética. Desde el punto de vista inmunológico las células no se definen por sus características morfológicas sino por sus marcadores de superficie. En la siguiente figura se indican los marcadores de superficie más importantes de las células con función inmunológica. El marcador por excelencia de los linfocitos B es la inmunoglobulina. Los linfocitos al salir de la médula ósea poseen en su membrana dos inmunoglobulinas IgG e IgM. Son los llamados linfocitos B maduros inocentes. Cada linfocito B puede poseer en su membrana unas 250.000 moléculas IgG y otras tantas IgM. Esta es una regla general que se debe mantener en mente durante el curso porque puede ayudar a entender la asignatura. Cuando se dice “tal o cual célula expresa el marcador X” siempre se debe entender “tal o cual célula expresa miles de veces a X”. Obviamente en el dibujo solo se representa X una vez pero entender que esa célula tiene en su membrana miles de X puede ayudar a entender muchos procesos inmunológicos, que de otra forma se atragantan. En la superficie del linfocito B existen otros marcadores: -

Moléculas HLA de clase I, como en todas las células del organismo.

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Moléculas HLA de clase II, como en algunas otras células del organismo.

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Receptores para mitógenos. Los mitógenos son sustancias de origen vegetal que son reconocidos por la membrana de os linfocitos B y hacen que estos entren en mitosis.

Existen mitógenos específicos de los linfocitos B, otros que son específicos de los linf. T y otros que estimulan a ambos. -

También existe un receptor para el factor del complemento C3d, llamado CR2 (complement receptor 2 = receptor del complemento 2) o también CD21 (cluster of differentiation 21). Este receptor es el que usa el virus de Epstein Barr como trampolín para infectar a los linfocitos B y producirnos la mononucleosis infecciosa.

No todos los linfocitos B tienen los mismos marcadores. Se han descrito varias subpoblaciones de linfocitos B basándose precisamente en diferencias en sus marcadores de superficie.

5 El marcador por excelencia de los linfocitos T es el TCR (T lymphocyte receptor = receptor del linfocito T). Observar que este marcador está en todas las subpoblaciones representadas en el dibujo. La división en subpoblaciones se basa en otros marcadores de superficie o incluso en productos secretados. Este es el caso de las células Th1 y Th2, que teniendo exactamente los mismos marcadores de superficie se pueden distinguir porque el patrón de citocinas que producen es distinto y porque su función es diferente. ¿Y hay que aprenderse todos estos marcadores? Depende de la inmunología que tu quieras saber. Existe la inmunología de memorieta y la razonada. Por ejemplo, la alergia es debida a reacciones inmunes en las que se produce IgE. Todos los síntomas de la alergia se entienden de un plumazo y para siempre sabiendo que las células cebada poseen un receptor que se une a la IgE y cuando ocurre esto, en segundos, estas células liberan el contenido de sus gránulos donde hay sustancias que te hacen estornudar, toser, sentir picor, ahogarte… ponerte muy malito. Y todo porque las células cebadas están ocupando toda la superficie de nuestro cuerpo y en cuanto entra el alergeno, la IgE y las células cebadas hacen su trabajo. En medicina pocas cosas no tienen explicación lógica. En inmunología ocurre lo contrario y esto creo que hay que aprovecharlo para diagnosticar y tratar con la lógica y no ir del síntoma al medicamento sin saber qué hay en medio de los dos. Las células señaladas con una F roja tienen capacidad fagocitaria. El recuadro amarillo con CPA en su interior indica que la células se comporta como presentadora de antígenos vía HLA de clase II. Esto no lo entiendes ahora. Ni falta que te hace, pero ya llegará. Los marcadores de membrana son para las células como el DNI para nosotros, sirve para identificarnos. Pero mientras que nosotros vivimos toda la vida con el mismo DNI con las células la cosa no es tan fácil, su DNI puede cambiar con el tiempo. Es decir, existen células que pueden mostrar marcadores nuevos cuando se activan o dejar de mostrar algún marcador concreto según su estado funcional, etc. De hecho todo el funcionamiento del sistema inmune se basa en interacciones celulares basadas en el acoplamiento o no acoplamiento de células, según sus marcadores de membrana sean o no complementarios. Las posibles interacciones entre células no se cuentan en inmunología ni por cientos ni por miles se cuentan por cifras con 18 ceros. Obviamente de esta complejidad no se puede destilar nada claro si no es razonando. No debemos permitir que los árboles no nos dejen ver el bosque. Ahora al principio de la signatura estamos aprendiendo las bases, como son los distintos elementos del sistema inmune, más adelante habrá que estudiar sus interacciones y sus consecuencias para la salud y la enfermedad. Para jugar al ajedrez hay que saber primero cómo se mueven las fichas. Después el juego tiene billones de posibilidades, una ridiculez comparado con el sistema inmune. De paso, decir marcadores de membrana es lo mismo que decir fenotipo de membrana. La citometría de flujo es una técnica de laboratorio que permite establecer con cierta rapidez el fenotipo de membrana de las células, siente que se disponga de anticuerpos monoclonales para reconocer los marcadores que se pretende identificar. Los clitómetros de flujo modernos son capaces de analizar las células que pasan en fila india por un capilar mediante un rayo láser y hacer una estimación simultánea de su tamaño, granularidad de su citoplasma y color de la fluorescencia de su membrana. Hasta 4 fluorescencias se pueden analizar a un tiempo.

6 En la figura adjunta se ha agregado a la sangre un anticuerpo monoclonal anti linfocitos B marcado con fluoresceína, un fluorocromo de color verde. Este anticuerpo reacciona con un marcador de membrana presente en los linfocitos B y ausente en las demás células. En consecuencia los linfocitos B a la vista del rayo láser son verdes, como la fluoresceína. Aunque la figura indica una sola molécula de anticuerpo es posible que rodeen a cada linfocito B más de 200.000 moléculas, tantos como marcadores. La interpretación sería la siguiente: ∗

1er recuadro: no hay células en la cámara de recuento -> no granularidad, no tamaño, no fluorescencia -> no célula.

∗

2º recuadro: Baja granularidad, bajo tamaño, no fluorescencia -> linfocito T.

∗

3er recuadro: Alta granularidad, gran tamaño, no fluorescencia -> monocito.

∗

4º recuadro: baja granularidad, poco tamaño, fluorescencia verde -> linfocito B.

Cuando hayan pasado, por ejemplo, 3.000 células el equipo hace un recuento de los linfocitos B, que era la célula de nuestro interés. Como se pueden usar cuatro fluorocromos distintos marcando cada uno de ellos a un tipo de célula, en una sola pasada podemos estimar 4 tipos de células distintas. Por ejemplo, linfocitos T CD4, linfocitos T CD8, linfocitos B y células NK y todo ello en pocos segundos. Ahora entenderéis por qué en inmunología las células no se identifican por su morfología, ni por su relación núcleo / citoplasma, ni por la cantidad de retículo endoplásmico rugoso… La citometría de flujo es hoy una herramienta imprescindible en el estudio del sida, inmunodeficiencias, leucemias, linfomas, tumores, etc., etc. La citometría de flujo no obstante tiene sus problemas, entre ellos el precio de citómetros y que técnicamente las cosas no son tan fáciles como se representan aquí. En este punto los alumnos son invitados cortésmente a que cojan cualquier libro de inmunología y vean lo que dice sobre todas las células que acabamos de mencionar. Dicen poco porque reflejan sólo aspectos relacionado con la función de estas células.

7 B) Órganos linfoides Los órganos linfoides son el sustrato anatómico del sistema inmune. En ocasiones son órganos en el sentido amplio de la palabra, por ejemplo, el bazo, la médula ósea, pero en otros no hay órganos constituidos sino tejido más o menos disperso, hablándose entonces de tejido linfoide. En los órganos linfoides primarios las células inmunes maduran, expresan su fenotipo de membrana y “aprenden” a diferenciar lo propio de lo extraño. La médula ósea es el lugar en el que se originan todas las células inmunes. Allí, además, pasan los linfocitos B por sus distintos estadios madurativos para abandonarla como “linfocitos B maduros inocentes”, que coexpresan en su membrana IgM e IgD. Lo de “inocentes” viene de que aún no han “visto” al antígeno contra el que han sido programados para luchar. En la médula también se producen unas células destinadas a ser células T. Como estas células no tienen aún los marcadores típicos de T, se les llama pre-T. Estas células son vertidas a la circulación en estado pre-T, con muy pocos marcadores en su superficie, y cuando llegan al timo sufren varios procesos de maduración a medida que van adquiriendo su fenotipo de membrana definitivo. Durante su maduración “aprenden” a diferenciar lo propio de lo extraño. Por tanto, dos órganos linfoides primarios: La médula ósea, origen de todas las células inmunes y centro de maduración B y el timo, centro de maduración T. Precisamente el nombre T procede de su maduración en el timo. Lo de B es algo más complicado. Los linfocitos B deben su apellido a que se descubrieron en la Bolsa de Fabricio de las aves. Hay otras células que también emigran de la médula ósea al timo. En el dibujo he representado las células dendríticas y los macrófagos porque nos harán falta para entender la maduración de los linfocitos T en el timo. Además a los linfocitos que llegan al timo les he puesto el apellido de timodependientes. La inmunología es la leche. Perdón, es que hay otros linfocitos T que no maduran en el timo y se llaman timoindependientes. La médula ósea la vimos al hablar de la hematopoyesis. El timo es un órgano bilobulado situado en la parte anterior del mediastino. Cada lóbulo está dividido en múltiples lobulillos por tabiques fibrosos o trabéculas. Cada lobulillo posee una corteza exterior que rodea a otra interior llamada médula.

8 El timo posee circulación sanguínea y linfática. Los linfocitos pre-T alcanzan el timo por los vasos sanguíneos que atraviesan la corteza tímica y desde allí progresan a la médula. En este trayecto sufren un proceso madurativo en dos estadios, uno ocurre en la corteza y otro en la médula. Simultáneamente van perfilando su fenotipo de membrana definitivo. Finalmente abandonan el timo como células T maduras por los vasos sanguíneos y los linfáticos eferentes. En este proceso mueren a diario unos 50 millones de timocitos. Esto explica por qué la concentración de estas células es mayor en la corteza que en la médula. El timo no puede ser más expeditivo, al timocito que no aprende a distinguir lo propio de lo extraño al primer intento lo elimina. Aquí no hay exámenes de repesca. Los restos de células muertas son fagocitadas por los macrófagos.Todas las células representadas en la figura juegan papeles importantes en la maduración tímica. Los conglomerados celulares llamados corpúsculos de Hasall no tienen función conocida. Por su contenido, espiras muy empaquetas de células epiteliales, se piensa que son restos de células en degeneración. Las células dendríticas del timo se originan en la médula ósea y poseen marcadores tales como el CD8alfa, que son típicos de los linfocitos T. Por este motivo se les llama células dendríticas linfoides. Existen otras células dendríticas de origen mieloide (ver figura) que están presentes en los nódulos linfoides, en el bazo y en el tejido linfoide asociado a las mucosas (ver más adelante). Estas células dendríticas mieloides (como las linfoides) actúan como células presentadoras de antígenos. Existe una cepa de ratones en la que debido a la mutación de un gen que codifica un factor de trascripción se produce un fallo en la diferenciación de ciertos tipos de células epiteliales que son necesarias para el desarrollo del timo y de los folículos pilosos. Estos ratones carecen de pelo y de linfocitos T, se les llama “ratones desnudos” (nude mice), y son una herramienta de laboratorio de valor incalculable para estudiar los efectos de la ausencia de células T. En los humanos, una microdeleción en el cromosoma 22 altera un gen necesario para el desarrollo del timo, lo que desemboca en el síndrome de DiGeorge. Aparte de de unos rasgos faciales típicos presentan anomalías cardiacas y endocrinas y sobre todo carecen totalmente de células T maduras funcionantes lo que conduce a una inmunodeficiencia muy grave. En los órganos linfoides secundarios se montan las respuestas inmunes. Hasta ellos son conducidos los agentes extraños donde le serán presentados a los linfocitos T para iniciar una respuesta inmune encaminada a eliminar al agente extraño.

9 Dentro de los órganos linfoides secundarios estudiaremos los nódulos linfoides, el bazo y algunos conceptos del sistema inmune de la piel y el tubo digestivo. Los nódulos linfoides están intercalados en la circulación linfática de forma que la linfa penetra por la corteza, atraviesa el nódulo y sale por el hilio. La linfa de cada nódulo procede de una zona concreta del organismo, lo que se llama “su territorio”. La linfa se forma en capilares en forma de dedo de guante con líquido procedente de la circulación sanguínea. También se recogen a este nivel detritus de los tejidos, microorganismos y restos de microorganismos que serán arrastrados hasta el nódulo linfoide. Concretamente, los microorganismos y la mayoría de detritus de microorganismo son recogidos por células dendríticas inmaduras, con gran capacidad fagocitaria. Estas células, arrastrada por la linfa, llegan al nódulo donde se extravasan para pasar a ocupar zonas concretas del nódulo (flechas blancas del dibujo). Existen millones de nódulos en el organismo y los vasos linfáticos pueden encontrar varios nódulos sucesivos en su trayecto. De esta forma la linfa que sale de un nódulo puede volver a pasar por otros nódulos. Los nódulos no están distribuidos al azar, encontrándose concentrados en zonas de paso de los vasos linfáticos: ingles, axilas, tubo digestivo, zona paravertebral, etc. (ver figura órganos linfoides). Los nódulos linfoides pueden tener un tamaño tan pequeño como un grano de arroz y tan grande como una almendra. Además se hacen muchos más grandes cuando en ellos se monta una respuesta inmune. Se nota muy bien porque además, si los aprietas, duelen. Los vasos linfáticos de la periferia del organismo se van uniendo entre si formando vasos cada vez más grandes. Al final confluyen todos en un gran vaso, el conducto torácico, que vierte su contenido en la vena cava superior. En un día se forman varios litros de linfa. En cada nódulo penetra una arteria que se ramifica hasta capilarizarse. La sangre capilar confluye en vasos cada vez más grandes y sale por el hilio como una única vena. Las venas más finas de este árbol venoso son especiales en este órgano. Se les llama vénulas de endotelio alto porque sus células son más gruesas que las células de otros endotelios. Los linfocitos T y los B abandonan la circulación para introducirse en zonas concretas del intersticio de los nódulos precisamente a nivel de las vénulas de endotelio alto. Funcionalmente se puede distinguir un área cortical (ocupada sobre todo por linfocitos B) y otra para cortical (ocupada sobre todo por linfocitos T y células presentadoras de antígeno: células dendríticas y células del sistema fagocítico mononuclear). Esta distribución está guiada por quimiocinas (ver capitulo de citocinas). Los linfocitos T y las células dendríticas poseen un receptor para dos quimiocinas que se liberan en el área paracortical (ver dibujo). Los linfocitos B poseen un receptos para una quimiocina producida en la zona cortical. Por lo tanto, dos hechos que son importantes para entender cómo funciona el nódulo linfoide: a) los linfocitos T y las células presentadoras de antígeno conviven en la misma zona y b) los linfocitos B, para llegar a su destino, tienen que atravesar la zona T. En la zona cortical (zona B) se pueden observar aglomerados de linfocitos B maduros inocentes llamados folículos primarios. Existen folículos con un centro germinal y entonces se les llama folículos secundarios. El centro germinal indica que se ha producido una respuesta inmune y contiene linfocitos B en proliferación, células dendríticas foliculares, etc. (ver dibujo). Un nódulo del tamaño de una lenteja contiene muchos millones de linfocitos en la proporción 40% B y 60% T. En sangre periférica existe solamente un 15% de linfocitos B. Cuando se desea hacer el tipaje de antígenos HLA a un posible donante de órganos es mejor extraer linfocitos de los nódulos linfoides que de la sangre periférica por varios motivos. Primero porque hay abundancia de linfocitos B y segundo porque en los donantes se produce una redistribución celular tremenda de forma que sus linfocitos pasan de ser 25% de los leucocitos en sangre periférica a tan solo el 2-3%. El número de células linfoides cambia drásticamente con la edad. No solo en los nódulos sino en todo el organismo. A un solo nódulo de un niño se le puede extraer una millonada de linfocitos. En las personas mayores los nódulos son muy fibrosos y contienen muy pocas células. Todo esto tiene su explicación inmunológica, como veremos en su día.

El bazo pesa unos 150 gramos y está en la zona superior izquierda del abdomen. Recibe sangre de la arteria esplénica, que se divide repetidamente dentro del órgano hasta capilarizarse. La sangre venosa confluye en vasos cada vez mayores para abandonar el órgano por la vena esplénica. El bazo no tiene circulación linfática. En el bazo existen dos tipos de tejidos: la pulpa blanca, que es donde mueren los hematíes viejos, y la pulpa roja que soporta la principal función inmunológica del órgano. La función linfoide se organiza alrededor de las arteriolas centrales, que salen de las arterias trabeculares y mueren en las venas trabeculares (ver figura). Antes de llegar a la vena trabecular la vena trabecular se ensancha formando sinusoides. Alrededor de cada arteriola central y los sinusoides que la siguen existe una zona rica en linfocitos T y células dendríticas llamada vaina linfoide perarteriolar. Funcionalmente es similar al área paracortical del nódulo linfoide. Junto a ésta existe una corona de linfocitos B. En algunas ocasiones, dentro de estas coronas B existen centros germinales. La corona B funcionalmente es como la zona cortical de nódulo linfoide.

10 La zona marginal posee varios tipos de células, sobre todo gran cantidad de macrófagos. Los macrófagos están también presentes en la pulpa roja, luego no es correcto decir que ésta no posee función inmunológica.

El bazo en gran medida funciona como el nódulo linfoide. Los linfocitos T y las células dendríticas atraviesan la pared de los sinusoides atraídos por quimiocinas. Igualmente, los linfocitos B abandonan los sinusoides y atraviesan la zona T para llegar a la corona B. Al carecer de circulación linfática todas las células, los gérmenes y los restos de gérmenes llegan al bazo por vía sanguínea y esto explica la función del bazo: atrapar y montar respuestas inmunes frente a antígenos que han alcanzado la sangre. Precisamente la presencia masiva de macrófagos tanto en la pulpa roja como en la blanca explica por qué las personas a las que se les ha extirpado el bazo son tan susceptibles a infecciones por gérmenes encapsulados como el neumococo y el meningococo. Estos gérmenes, una vez opsonizados por anticuerpos, son eliminados por los macrófagos. Cuando falta el bazo los macrófagos restantes es otros lugares del organismo no cumplen esta misión de forma satisfactoria. Sistema inmune cutáneo. La piel contiene un sistema inmune con características tan particulares que incluso tiene nombre propio: sistema inmune cutáneo. La piel es el órgano más grande del organismo. Ya hemos hablado de ella como barrera de defensa. Ahora hablamos de ella como órgano inmune. Muchos gérmenes y antígenos extraños penetran en el organismo a través de la piel por lo que a este nivel se inician muchas respuestas inmunes. En la epidermis se encuentran keratinocitos, melanocitos (estas dos células sin función inmune importante), células de langerhans, linfocitos T intraepiteliales y células cebadas. En la dermis se encuentran macrófagos y linfocitos T. Las células de langerhans forma una malla casi continua que rodea a todo el organismo. Son células con gran capacidad fagocitaria. Una vez estimuladas retraen sus prolongaciones y emigran cargadas

11 de antígenos por los vasos linfáticos hasta los nódulos linfoides regionales para hacer la presentación de dichos antígenos, una vez procesados, a los linfocitos T. En la dermis existen, como en todo el organismo, linfocitos T con receptor alfa/beta más un correceptor, CD4 o CD8. En la epidermis existe una población especial de linfocitos (linfocitos T intraepiteliales) que poseen el receptor T gamma/delta. Estos linfocitos existen también en el tubo digestivo por lo que se piensa que tienen como función reconocer antígenos en las grandes vías de entrada, la superficies epiteliales. El receptor gamma delta es mucho menos polimórfico que el alfa beta. Sistema inmune mucoso. En las superficies mucosas del aparato digestivo y respiratorio poseen también un sistema inmune propio que inicia las respuestas inmunes frente a los antígenos inhalados e ingeridos. Obviamente estos epitelios son grandes puertas de entrada de gérmenes y antígenos. El sistema inmune mucoso del tubo digestivo ha sido mucho más estudiado que el respiratorio. La figura representa las analogías y diferencias entre el sistema inmune sistémico y el mucoso. A grandes rasgos, en el sistema inmune sistémico existen linfocitos células presentadoras de antígenos, linfocitos T y linfocitos B. Estos linfocitos B una vez estimulados se transformarán en células plasmáticas productoras de anticuerpos, que serán, según las circunstancias, de la clase IgG, IgA, IgM, o IgE. En el intestino existen las mismas células pero con algunas diferencias. La activación B conduce en su mayoría a la producción de IgA, que se dimeriza al atravesar las células epiteliales, por transcitosis. Existe un transporte específico de antígenos del interior del tubo digestivo al medio circundante, lo realizan las células M por transcitosis. Intercaladas entre las células epiteliales existen linfocitos T con receptor gamma/delta. En el tubo digestivo se produce una gran carga antigénica procedente de los alimentos. De alguna forma

12 posee un tráfico celular propio. Esta figura muestra algunos de los conceptos mencionados. A lo largo del tubo digestivo y en otras zonas del organismo como las amígdalas existen unas formaciones muy parecidas a los nódulos linfoides llamadas placas de Peyer. En algunas ocasiones pueden contener centros germinales, reflejo de que se está produciendo una reacción inmune. En estas placas se pueden observar una zona B (el centro germinal) y una zona T que contiene células dendríticas, macrófagos y linfocitos T. Los linfocitos T activados emigran a las crestas por los vasos sanguíneos locales, donde residen como células plasmáticas productoras mayoritariamente de IgA. Circulación linfocitaria. El sistema inmune no se puede entender si no se toma conciencia de su dinamismo. Existen unos 100.000.000.000.000 (1014) linfocitos B distintos, cada uno puede reconocer a un solo antígeno extraño y unos 1.000.000.000.000.000.000 (1018) linfocitos T distintos, cada uno puede reconocer a un solo antígeno extraño. ¿Qué probabilidad existe de que un antígeno concreto sea encontrado por su linfocito B o T específico? Virtualmente ninguna. Sin embargo, la experiencia demuestra que en cuanto penetra un germen se monta una respuesta inmune contra él que mete miedo… y nos ponemos muy malitos. Por tanto, debe existir algún mecanismo que garantice el que los antígenos y las células inmunes se pongan en contacto. Básicamente este mecanismo funciona de la siguiente manera: los antígenos son captados en las puertas de entrada desde son llevados a los órganos linfoides secundarios (esta labor la realizan las células presentadoras de antígeno). Los linfocitos T y B patrullan permanentemente todo el organismo: de la sangre pasan a un órgano linfoide secundario, de nuevo a la sangre, otro órgano linfoide secundario y así hasta que mueren. La inmensa mayoría de los linfocitos nunca encuentran a su antígeno. Mejor, esto significa que el antígeno no ha entrado. Pero cuando lo encuentran se monta una respuesta inmune en el propio órgano linfoide secundario. El final de este capítulo lo dedicaremos a conocer los mecanismos por los que se lleva a cabo la recirculación linfocitaria. Esta recirculación se entiende mejor cuando ya se conoce el sistema inmune. La recirculación no se produce al azar. De hecho, algunos tipos particulares de linfocitos entran en una áreas y no en otras, fenómeno que se llama “lymphocyte homing”. Esta es una frase difícil de traducir pero teniendo en cuenta que home significa hogar podríamos traducirlo como “el proceso por el que los linfocitos entran en su casa”. Ahora entenderéis por qué ese carácter telegráfico del inglés lo ha hecho el idioma de la ciencia. Ya hemos visto como los linfocitos T y B atraviesan los vasos de endotelio alto para hacer homing en áreas concretas del nódulo linfoide. Obviamente sería inútil que estos linfocitos hicieran homing en otros órganos del organismo sin función inmune, donde no tiene sentido su presencia. Los linfocitos “inocentes” (que aún no han “visto” a su antígeno), recirculan indefinidamente entre la sangre y la linfa: órgano linfoide secundario Æ vasos linfáticos mayores Æ conducto torácico Æ san-

13 gre Æ órgano linfoide secundario. Pero cuando encuentran “su antígeno” en un órgano linfoide secundario son activados y entonces cambian su itinerario y se dirigen al lugar en el que van a cumplir su función. ¿Cómo sabe un linfocito T que va por el interior de un vaso si está atravesando un músculo y tiene que seguir de largo o un nódulo linfoide y tiene que salirse del vaso para ver si en ese nódulo está su antígeno? Los linfocitos poseen en su superficie ciertas moléculas y los ligandos de estas moléculas solamente se encuentran en los vasos sanguíneos que tienen que atravesar para abandonar la circulación. En este proceso participan los propios linfocitos T, las células del endotelio del vaso, la matriz extracelular y quimiocinas producidas por el propio endotelio y por los tejidos que rodean al vaso. La adhesión de los linfocitos a la pared del vaso determina si habrá extravasación o no y el tiempo que permanecerán en el tejido antes de salir por la circulación linfática depende del grado de adhesión a la matriz extracelular. Las moléculas de adhesión presentes en la superficie de los linfocitos T se llaman homing receptors (digamos, receptores de anidación) y sus ligandos en las células endoteliales se llaman adresinas. El flujo de linfocitos a través de los nódulos linfoides es enorme: veinticinco mil millones/día. Esto significa que todos los linfocitos pasan cada día por todos los nódulos linfoides del organismo. Es muy improbable que un germen o un antígeno pase desapercibido durante más de un día. Los linfocitos T inocentes abandonan la circulación en los nódulos a nivel de las vénulas de endotelio alto. Estas vénulas se encuentran también en las placas de Peyer y en la amígdalas. El fenómeno de extravasación posee varias etapas. En condiciones normales en los vasos sanguíneos de mediano calibre la corriente es lenta y no se producen turbulencias. En estas condiciones la corriente es de tipo laminar. Como cuando se saca la antena de un coche, el centro va muy rápido y las capas exteriores van cada vez más lentas. En esta corriente las células ocupan el centro del vaso, lo que las libra de fricciones con las paredes. Pero a medida que nos acercamos a vasos más pequeños la circulación es más lenta y esta corriente laminar se rompe con lo que las células viajan ocupando toda la luz del vaso y en consecuencia entran en contacto con el endotelio. Este es el caso de la vénulas de endotelio alto y aquí es donde entran en juego los homing receptors de los linf. T y las adresinas del endotelio. Al comienzo se establecen uniones débiles entre la SelectinaL y GlyCAM-1 y CD34 (parte izquierda de la figura). Estas uniones son laxas y se van rompiendo por la fuerza de la corriente sanguínea. La señal que recibe el linfocito por el receptor de quimiocina activa a LFA-1. Esta activación consiste en un cambio conformacional que aumenta su afinidad por ICAM-1. Se establece así una unión fuerte linfocito-endotelio. Esta unión es más fuerte que el empuje de la corriente y el linfocito deja de rodar. Finalmente el linfocito se extravasa para llegar al nódulo desde donde emigrará a las zonas T atraído por las quimiocinas descritas anteriormente (CCL19 y CCL21). GlyCAM-1 y CD34 son dos sialomucinas que portan glicanos. Estos glicanos son el ligando de la selectina –L. En las placas de Peyer el ligando de la selectina es otra molécula llamada MadCAM-1. GlyCAM

glycan-bearing cell adhesion molecule

molécula de adhesión celular portadora de glicano-1

MadCAM

mucosal addressing cell adhesion molecule

molécula de adhesión celular adresina de mucosa

14 CD34

Cluster of differentiation 34

LFA-1

leucocyte function antigen

antígeno de función leucocitaria

ICAM

Intercellular cell adhesion molecule

molécula de adhesión intercelular

La extravasación a nivel del bazo es menos conocida. El endotelio de los sinusoides expresa MadCAM-1. Los linfocitos T que entran en los nódulos pueden ser activados por su antígeno específico. Si esto ocurre en pocas horas aumenta la llegada de sangre al nódulo hasta 20 veces y suelta muchos menos linfocitos de los que recibe. Como consecuencia de la activación se producirá una expansión clonal con formación de linfocitos T activados y linfocitos T de memoria, que entran en un patrón de recirculación distinto al que mostraban los linfocitos inocentes de los que proceden. Si por el contrario los linfocitos T que entran en un nódulo no son activados, lo abandonarán por los linfáticos eferentes para volver a la circulación sanguínea. Los linfocitos activados y linfocitos T de memoria migran a tejidos específicos donde van a cumplir su misión gracias a que cambia su patrón de moléculas de superficie y en los endotelios de su tejido destino encontrarán los ligandos para estas nuevas moléculas. Linfocitos T inocentes Selectina-E -

Linfocitos T activados y memoria Ligandos para selectinas EyP VLA-4 LFA-1

Ligandos en endotelio Selectinas E y P

Por ejemplo disminuyen la expresión de selectina-E pero comienzan a expresar ligandos para las selectinas E y P y VLA-4.

Las selectinas E y P del endotelio tisular y sus ligandos en los linfocitos son las responsables de la unión débil inicial Proteínas de la linfocito-endotelio. Las moléculas ICAMCD44 matriz extracelu1 y VCAM-1 del endotelio tisular y su lar ligando en los linfocitos LFA-1 son las responsables de la unión firme y la extravasación. En este proceso también participan quimiocinas. LFA-1

ICAM-1 VCAM-1

VLA = very late antigen, antígeno muy tardío. VCAM = Variable cell adhesión molecule, molécula de adhesión celular variable. Además estas células activadas pierden el receptor para las quimiocinas (CCR7) que guiaban su homing en el nódulo, con lo que quedan libres para migrar fuera de él. La historia no es tan sencilla como se presenta aquí. No todas las células T de memoria expresan el mismo patrón de moléculas. Diferencias en estos patrones explican por qué unas emigran a la piel, otras a las mucosas otras a los epitelios para convertirse en linfocitos T intraepiteliales y otras incluso migran de unos nódulos a otros. La migración y recirculación de los linfocitos B se basa en los mismos fundamentos que en el caso de los T pero se conocen menos las bases moleculares. Los linfocitos B activados se transforman en células plasmáticas productoras de anticuerpos. Unas células plasmáticas permanecen en los nódulos produciendo anticuerpos mientras que otras emigran a la médula. De nuevo, no se conocen las moléculas que expliquen este comportamiento. C) Moléculas El sistema inmune es un entramado de moléculas. Nos interesan sobre todo las que se expresan en la membrana de las célula y las que son liberadas por las células para actuar como hormonas inmunológicas, las citocinas. Se hablará de ellas a los largo de todo el curso. De citocinas se entrega además un capítulo con dibujos a todo color. Hay que estudiarse la introducción a ese capítulo y en cuanto se mencione una citocina en clase… a estudiársela.

Sept. 2004