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Dentro de las respuestas inmunes adaptativas, el organismo puede generar anticuerpos. Los anticuerpos son producidos por células plasmáticas derivadas de los linfocitos B y constituyen la parte central de la respuesta inmune humoral.
La respuesta inmune humoral, al igual que la respuesta inmune celular, comienza con el reconocimiento antigénico. En este caso, son los linfocitos B los que captan los antígenos, los procesan y los presentan a los linfocitos T. Este tipo de antígenos se denominan antígenos T dependientes.
Existe otro tipo de antígenos, los cuales no son procesados por los linfocitos B y generan respuestas humorales independientemente de la activación de los linfocitos T. Ese tipo de respuesta la veremos más adelante. Por lo tanto, en la respuesta T dependiente hay cooperación con los linfocitos T. En el caso de que esto suceda, se origina una expansión clonal del evento de los linfocitos T.
Respecto a los linfocitos B, ocurre una serie de fenómenos que son de crucial importancia. Por un lado, hay un cambio en el tipo de inmunoglobulina que los linfocitos B van a producir. Eventualmente, puede haber una maduración de más unidades de esa inmunoglobulina. Algunas de las células derivadas de la expansión clonal se diferenciarán en células plasmáticas productoras de anticuerpos y otras se diferenciarán en células de memoria.
De igual manera que sucedía con las respuestas inmunes celulares, podemos definir respuestas primarias y secundarias para las respuestas humorales. En las respuestas primarias, las células B son las que reconocen los antígenos, los procesan y los presentan a los linfocitos T. Eventualmente, se generan células plasmáticas de vida corta que producen IgM y células plasmáticas de vida larga que producen IgG.
También se van a generar células de memoria. Como pueden ver, esta respuesta primaria toma alrededor de 100 días en generarse. Se produce una cantidad de IgM menor en proporción a la cantidad de IgG que se produce y, además, suelen ser respuestas con una afinidad más bien baja.
Las respuestas inmunes secundarias humorales se diferencian en que son mucho más rápidas, mucho más intensas y generalmente lo que predomina es la producción de IgG en grandes cantidades. Además, se generan grandes cantidades de células de memoria. Como es de esperarse, estas respuestas solo se originan frente a antígenos T dependientes, dado que los linfocitos de memoria B solo se habrán originado si hay una correcta cooperación con los linfocitos T.
Estas células B circulan de manera similar a lo que hacían los linfocitos T. Sin embargo, utilizan un sistema de recepción de quimioquinas diferente para poder llegar hasta los folículos linfoides. En las placas de Peyer se utilizan otras moléculas de adhesión que les permiten dirigirse hasta estos tejidos.
En la investigación, los linfocitos B van a sobrevivir en la medida en que reciban señales a través de su receptor, el BCR. Es decir, que su inmunoglobulina de superficie reconozca el antígeno para el cual fue diseñada. La presencia de determinados tipos de citoquinas también favorece la supervivencia de los linfocitos B.
Los antígenos llegan hasta los linfocitos B a través de diversas vías. Los antígenos solubles de menos de 70 kilodaltons viajan libremente por los vasos linfáticos y pueden llegar hasta los senos subcapsulares, donde se penetran a través de pequeños conductos hasta los folículos linfoides, donde entran en contacto directo con los linfocitos.
Eventualmente, estos mismos antígenos pueden ser captados por macrófagos subcapsulares o células dendríticas medulares, los cuales los presentarán a los linfocitos T. Otro tipo de células pueden captar antígenos en circulación de distinto tamaño y transportarlos hasta los linfocitos, incluso otros tipos de linfocitos.
En este esquema, podemos observar cómo los antígenos de pequeño tamaño entran a través de la línea en el ganglio linfático. En el seno del psuv capsular, se dirigen a través de pequeños conductos hacia los folículos linfoides, donde estos antígenos de menos de 70 kilodaltons pueden entrar en contacto directo con los linfocitos B.
Eventualmente, antígenos de mayor tamaño pueden ser captados por macrófagos subcapsulares o células dendríticas medulares, los cuales pueden transportar de forma íntegra, es decir, sin procesar, los antígenos hacia los folículos. Estas mismas células eventualmente pueden presentar antígenos a los linfocitos T, lo que implica la activación de los linfocitos B.
Básicamente, esto ocurre cuando han reconocido a través de su BCR la presencia de un antígeno para el cual la inmunoglobulina ha sido diseñada. Esta interacción es facilitada por la unión de receptores de complemento o distintas opsoninas, quienes reconocen eventualmente la presencia de estos componentes asociados a los antígenos.
Usualmente, estos suelen presentarse en las paredes de microbios. Esta activación también es facilitada por la activación de ligandos de los receptores de tipo Toll, lo cual le transfiere información al linfocito B de que aquello que está viendo a través de su BCR pertenece a un tipo de patógeno.
Finalmente, la activación del linfocito B lleva al procesamiento y presentación del antígeno en cuestión a través del MHC de clase 2 a los linfocitos CD4. Estos antígenos van a ser reconocidos por linfocitos T que se encontraban previamente activados a partir de células presentadoras de antígenos que han procesado el mismo.
Además, estos linfocitos T expresan CD40 ligando, lo cual les permite interaccionar con el linfocito B y generar señales para su activación. Inicialmente, se forman focos extrafoliculares, es decir, en aquellos puntos que se encuentran en la frontera entre el folículo y las áreas T. Así se generarán linfocitos T helper y células plasmáticas de vida corta, las cuales eventualmente secretarán IgM.
También se ha visto que en estos sitios extrafoliculares puede haber un cambio en la producción de otras formas de inmunoglobulina. Luego, las células de helper foliculares y los linfocitos reactivados migran hacia el centro germinal.
En esta imagen, podemos ver cómo el BCR o la inmunoglobulina que el linfocito B utiliza para el reconocimiento antigénico se une a su epítopo presente en la superficie de un microorganismo. De igual manera, este microorganismo ha activado el complemento y presenta proteínas unidas en su superficie, las cuales pueden ser reconocidas por moléculas co-receptoras en los linfocitos B, favoreciendo su activación.
De igual manera, la activación de receptores de tipo Toll genera señales en el mismo sentido, es decir, para favorecer la activación del linfocito B. Los centros germinales se generan a partir de los linfocitos que se activaron e inician su amplificación clonal.
Los linfocitos B que no han sido activados se desplazan hacia una zona periférica denominada zona del manto. Los linfocitos B que están en amplificación clonal ocupan la zona central en dos partes: una zona clara y una zona oscura. Como se puede apreciar en la imagen de la izquierda, la zona clara pertenece a linfocitos que están en activa división, marcados en este caso con esta proteína denominada Ki-67, que nos indica la presencia de células en división.
En la zona clara se encuentran células que están chequeando la identidad de su inmunoglobulina frente a la presencia del antígeno. En este caso, se hace en las superficies de células dendríticas foliculares, las cuales están marcadas en color verde.
En esta otra diapositiva, observamos la presencia del centro germinal, con la zona clara en la parte superior, donde se ven las células dendríticas foliculares, y la zona oscura en la parte inferior. En esta zona oscura, además, se encuentran una serie de macrófagos llamados células de cuerpo sin giles.
Amplificadas en la imagen de la parte inferior derecha, vemos a uno de estos macrófagos, el cual tiene en su interior la presencia de cuerpos apoptóticos derivados de los linfocitos B. Como pueden ver, en este caso, los macrófagos han sido teñidos de verde y los linfocitos de azul, y podemos observar la presencia de los cuerpos apoptóticos en el interior de estos macrófagos.
Estos linfocitos han muerto por apoptosis en el proceso de selección clonal que veremos más adelante. Finalmente, en este esquema, vemos cómo en la zona clara del centro germinal se encontraban las células dendríticas foliculares. Allí es donde tenemos la presencia de antígenos en forma de complejo inmune almacenado para el chequeo de los linfocitos B.
En la zona oscura, tenemos los linfocitos en división. Históricamente, se han denominado a los linfocitos B que se encuentran en la zona clara "trocitos" y a los linfocitos B de las zonas oscuras "centroblastos". Pero, ¿cómo ocurre que un linfocito B es capaz de detectar un antígeno y eventualmente migrar desde el folículo primario hacia la periferia, donde se encuentran las células T, para encontrarse con una célula T que ha sido capaz de detectar el mismo antígeno que ella ha reconocido?
Si hacemos una analogía, es como tratar de encontrar a un amigo en medio de un gran público. Sin embargo, incluso los públicos son estructuras altamente organizadas, y es así como en un folículo linfoide uno puede encontrar las células que expresan los receptores adecuados, generar una respuesta y eventualmente terminar con la formación de un centro germinal.
Como vimos, entonces, la activación de los linfocitos B se debe al reconocimiento antigénico. Hay una serie de cambios que ocurren en los linfocitos B una vez que han reconocido el antígeno y se activan. Por un lado, aumenta la expresión de este receptor, el BCR, que les permite migrar hacia las zonas donde se encuentran los linfocitos T, que es donde se expresa el ligando para este receptor.
A su vez, aumenta la expresión de moléculas estimuladoras del tipo CD28, es decir, mejora la capacidad que van a tener estos linfocitos para comunicarse con los linfocitos T helper. También aumenta la expresión de receptores para citoquinas que sean producidas por los linfocitos T, es decir, las células van a tener mayor capacidad de respuesta a las señales que los linfocitos T helper produzcan.
Finalmente, esta célula aumenta en la expresión de proteínas antiapoptóticas, lo cual, obviamente, va a aumentar la supervivencia de los linfocitos, permitiendo que se dividan y aumenten en número. Entonces, en una fase inicial, se genera un foco primario o combo extrafolicular en la periferia del centro germinal. Allí, los linfocitos B entran en contacto íntimo con los linfocitos T, presentan antígenos y cooperan unos con otros para eventualmente diferenciarse.
Los linfocitos T helper foliculares y los linfocitos B se diferenciarán en células plasmáticas de vida corta, productoras principalmente de IgM, células de memoria y mayor cantidad de linfocitos. Eventualmente, estas células migrarán hacia el centro germinal para producir más cantidad de células y más cantidad de anticuerpos.
Un fenómeno importante que ocurre en los centros germinales es el de la hipermutación somática y el de cambio de clase, los cuales veremos posteriormente. En los focos extrafoliculares, los linfocitos T y B cooperan uno con otro. El linfocito B va a presentar antígeno al linfocito T.
Fíjense que el linfocito B ha visto el antígeno en su forma conformacional a partir de su inmunoglobulina de superficie y ahora debe presentar un péptido al linfocito T. Este linfocito T tiene que haber visto ese péptido presentado por otra célula presentadora de antígenos previamente. Si estas cosas ocurren, los linfocitos T a su vez generan una serie de señales de cooperación, como pueden ser la fusión de ICOS o CD40.
Estos ligandos permiten a las células expresar citoquinas y nuevos receptores de tipo CD28 para cumplir el resto de las funciones posteriores. Algunas de estas citoquinas son importantes para asegurarse la supervivencia en los linfocitos, por ejemplo, la producción de interleucina 21, que lleva a la expresión de Bcl-6 en los linfocitos B.
Una vez que llegan al centro germinal, estos son un conjunto. La serie de eventos que hemos mencionado puede resumirse en este esquema. Por un lado, células presentadoras de antígenos vieron el antígeno en cuestión, procesaron un péptido y se lo presentaron a un linfocito T. Algo similar ocurría en el folículo primario, donde un linfocito B veía un antígeno, lo procesaba y lo presentaba en el contexto de MHC de clase 2.
Este linfocito reactivo migra hacia la zona T y los linfocitos T helper migran hacia la zona B y se encuentran en estas áreas parafoliculares. Así es donde ocurren los fenómenos de cooperación que mencionamos en la diapositiva anterior. Uno de los fenómenos más importantes que ocurre durante el proceso de amplificación clonal de los linfocitos B es el cambio de clase.
Es decir, los linfocitos B que expresan hasta ese momento IgM en su superficie pasarán a producir IgG e IgA. Este proceso se encuentra regulado por las citoquinas que producen las células T helper foliculares. Si lo que se expresa en el medio es interferón gamma, se va a preferir la producción de IgG.
Si lo que se produce es interleucina 4 y se abunda en el medio, se generará IgE. Es decir, el tipo de inmunoglobulina que nosotros generemos en mayor cantidad dependerá del tipo de citoquinas que predominen en el medio, y esto a su vez depende del tipo de patógeno que generó la respuesta inmune original.
De esta lógica persigue que se genere el tipo de inmunoglobulina específica para el tipo de patógeno que estamos enfrentando. Como es el mecanismo por el cual se generan estos cambios de clase, es muy similar al mecanismo de generación de variabilidad de las inmunoglobulinas. Hay una recombinación a nivel del exón de cadena pesada, pero en este caso con un nuevo gen de cadena constante.
Como pueden ver, las enzimas y mecanismos que intervienen son los mismos que generaron que en el proceso de ontogenia el receptor del linfocito B. El cambio de clase se pensó durante mucho tiempo que ocurría únicamente dentro del centro germinal. Hoy en día sabemos que el cambio de clase es un fenómeno bastante temprano que ocurre incluso dentro de los focos extrafoliculares.
El primer fenómeno en el proceso de diferenciación de los linfocitos B no es el único. Además del cambio de clase, los linfocitos B necesitan señales de supervivencia para no morir por apoptosis. Esas señales las van a recibir a partir de las células T helper que se encuentran en los centros germinales y las células dendríticas foliculares que se encuentran en la zona clara de los centros germinales.
Estas células tienen receptores de complemento y receptores para las porciones constantes de las inmunoglobulinas. Esto les permite a las células dendríticas foliculares captar complejos inmunes, donde es muy probable que se encuentre el antígeno opsonizado por las primeras inmunoglobulinas que se generaron en los sitios extrafoliculares.
De esta manera, las células dendríticas foliculares se comportan como una especie de memoria a corto plazo, donde el centro germinal almacena el antígeno para que los linfocitos B puedan ir a chequear la identidad del mismo y recibir estas señales de supervivencia.
Además del cambio de clase, el cual es importante para diseñar una inmunoglobulina que sea específica para un tipo de patógeno particular, se necesita de otra cosa: necesitamos aumentar la afinidad de las inmunoglobulinas que estamos generando por los antígenos de los microorganismos. Esto se logra a través de la hipermutación somática.
La hipermutación somática afecta los sitios que reconocen el antígeno, es decir, los CDR presentes en las regiones variables. Si recuerdan, había tres CDR en las cadenas pesadas y 13 CDR en las cadenas livianas. Estos CDR eran los sitios de unión al epítopo.
Estas mutaciones son completamente al azar, pero en un lugar muy específico del gen inmunológico. Como son al azar, deben seleccionarse aquellos linfocitos B que reconocen en los complejos inmunes al antígeno que expresan las células dendríticas foliculares. Como dijimos, estas células funcionan como una memoria de corto plazo.
En la medida que las mutaciones de los linfocitos les permitan reconocer al antígeno, serán seleccionadas aquellas que los reconozcan con mayor afinidad. Participan de esta maduración de la afinidad las células B que no reconocen el antígeno con mayor afinidad. Finalmente, morirán por apoptosis.
Una vez que he obtenido células B que han pasado a través del cambio de clase hacia una inmunoglobulina adecuada y han pasado por la hipermutación somática, es decir, han sido seleccionadas porque tienen mayor afinidad por el antígeno, debe ocurrir la diferenciación a células plasmáticas productoras de anticuerpos.
Estas células tienen que resolver una serie de problemas. Primero, la producción de anticuerpos es mucho más eficiente en la médula ósea, por lo tanto, deben migrar fuera de los órganos linfoides secundarios. Como la cantidad de células B que quedan luego de la selección por hipermutación somática es reducida, estas células van a tener que producir grandes cantidades de inmunoglobulina.
Cada una de ellas genera una demanda muy grande en la producción de proteínas, lo cual altera el retículo endoplasmático, generando un estrés a este nivel. Si ustedes recuerdan de biología, cuando una célula se encontraba en estrés porque existía un exceso de proteínas o proteínas mal plegadas en su retículo, se generaban una serie de alarmas que terminaban con la muerte por apoptosis.
Lo que las células B realizan en el proceso de diferenciación a células plasmáticas es apagar los sensores de estrés del retículo endoplasmático, lo cual genera eventualmente las condiciones para producir grandes cantidades de inmunoglobulinas. Finalmente, una vez que las células plasmáticas migran hacia la médula ósea, deben competir con otras células por los sitios en los cuales van a producir los anticuerpos.
Estos nichos celulares en la médula ósea no son infinitos y, por lo tanto, habrá algunos que sean más favorables para la producción de anticuerpos que otros.