I UNIDAD INMUNOLOGÍA GENERAL,...

UNIVERSIDAD LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE CURSO: INMUNOLOGÍA

FACULTAD : CIENCIAS DE LA SALUDESCUELA : FARMACIA Y BIOQUÍMICAASIGNATURA : INMUNOLOGÍADOCENTES :Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE (TITULAR)Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO (TUTOR)

I UNIDAD

INMUNOLOGÍA GENERAL, INMUNOQUÍMICA E INMUNOBIOLOGÍA

TEMA 05: RECONOCIMIENTO DEL ANTÍGENO “RECEPTORES Y

MOLÉULAS ACCESORIAS DE LAS CÉLULAS T Y MOLÉCULAS DEL

COMPLEJO PRINCIPAL DE HISTOCOMPATIBILIDAD”

CONTENIDOS:

RECEPTORES DE CÉLULAS T “TCR”: CARACTERÍSTICAS GENERALES.

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANAS DE LAS

CÉLULAS T.

MOLÉCULAS DEL COMPLEJO PRINCIPAL DE HISTOCOMPATIBILIDAD

“CPH”

CPH DE CLASE I Y I: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN.

Como se ha indicado en capítulos anteriores, los linfocitos T, presentan un mecanismo

de reconocimiento antigénico distinto de los linfocitos B. En el caso de los linfocitos T, el

antígeno endógeno o exógeno es primero degradado y procesado en el interior de las

células presentadoras de antígeno (APC). Posteriormente, sus determinantes antigénicos

procesados son expuestos en la superficie de la APC, en el seno de una molécula del

Complejo Principal de Histocompatibilidad (MHC de clase I o de clase II). El linfocito T, a

través de su receptor clonotípico, únicamente reconoce al antígeno cuando éste se

encuentra presente en la membrana de la célula presentadora de antígeno.

Asociados a las dos cadenas polipeptídicas polimórficas (alfa y beta o gamma y

delta) que constituyen las dos variantes del TCR, se encuentra un grupo de moléculas

monomórficas de membrana llamado colectivamente CD3, formando así el complejo

Mblgo. JOSÉ LUIS GUTIERREZ APONTE 1 Mblgo. LUIS ALBERTO SÁNCHEZ ANGULO


TCR/CD3 (Figura 01). 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.

Figura 01

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 simultáneamente por un mismo TCR/CD3 aunque cada

una de las moléculas que lo componen tienen diferentes funciones.

Componentes del complejo TCR/CD3:

El complejo TCR/CD3 consta de dos partes bien diferenciadas, tanto estructural

como funcionalmente (Figura 02):

Figura 02



TCR: Heterodímero con dos subunidades protéicas, denominadas alfa y beta, unidas

covalentemente por puentes disulfuro. 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 encuentra en unas pocas células T, y está formada por cadenas 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.

CD3: Es la porción invariante del complejo y está formado por al menos 3

monómeros unidos no covalentemente, denominados gamma, delta y epsilon. El

complejo CD3 fue descubierto por anticuerpos monoclonales, OKT3 y Leu4, y sus

secuencias nucleotídicas se averiguaron alfa partir del análisis de cDNA. Es el

encargado de transmitir la señal del reconocimiento antigénico al interior celular. Al

complejo CD3 se le asocia un gran homodímero intracitoplasmático .ζζ

Todos los componentes del receptor de la célula T son proteínas de membrana, y

están formadas por una secuencia, dominio Nterminal extracelular, dominio transmembrana

y dominio citoplásmico Cterminal.

Estructura bioquímica del receptor clonotípico (TCR):

Cadena TCRalfa:

Es una cadena glicosilada

ácida que esta divida en

los siguientes dominios

(Figura 03; Figura 04 y

Tabla 01):

Un péptido líder.

Un dominio

extracelular,

constituido por una

región variable



parecida a la de las inmunoglobulinas y con 2 cisteínas implicadas en puentes

disulfuro; una región de unión y una región constante que también contiene 2

cisteínas implicadas en puentes disulfuro intracatenarios

Un dominio transmembranal, donde es particularmente significativo la presencia de

dos cargas de aminoácidos básicos implicados, probablemente, en el puente de

unión de tipo salino con las cadenas del complejo CD3.

Un dominio intracelular de tan sólo 5 aminoácidos.

Cadena TCRbeta:

Es una cadena glicosilada con estructura similar a la ya mencionada TCRalfa. Consta de un

péptido leader y tres dominios diferentes (Figura 03; Figura 04 y Tabla 01).

Figura 04

Extracelular, con una región variable, una de unión y otra constante que posee 4

cisteínas.

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.

Es conocido como la estructura de las cadenas alfa y beta guardan una cierta

homología secuencial con los dominios de las inmunoglobulinas.



TABLA 01

Estructura del complejo TCRCD3

Molécula PM Cromosoma Número aminoácidos

Extracitoplasma Transmembrana Intracitoplasma

TCRalfa TCRbetaCD3deltaCD3epsilonCD3gammaCD3zeta

464020202516

147

1111111

22225579107899

212625252621

55

435944112

Estructura bioquímica del complejo CD3:

Cadena CD3delta:

CD3delta es una glicoproteína constituida por tres dominios bien diferenciados: a)

dominio extracelular, que lleva dos oligosacáridos unidos; b) un dominio transmembranal, y

c) un dominio intracitoplasmático (Tabla 01 y figura 05).

Figura 04

Cadena CD3epsilon:

Es una proteína no glicosilada. Está constituída por tres dominios: a) extracelular,

comprendiendo los residuos 1 al 107; b) transmembranal, de marcado carácter hidrofóbico,

que comprende los residuos 105 a 130. Al igual que ocurre en el caso del CD3delta,

aparece un aspártico en posición 115, intuyéndose que está implicado en una función

parecida y c) intracelular, constituido por dos porciones claramente diferenciadas.



Cadena CD3gamma:

Es también una glicoproteína de estructura similar a las anteriores y su función se cree que

es fundamentalmente estructural y/o de interacción con otros correceptores (CD2, CD4,

CD8, etc.).

Cadena CD3zeta:

Tiene una estructura distinta de los otros 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 (figura 06). 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.

Figura 04

Dentro del dominio citoplasmático de todas las cadenas que forman el CD3 (g,d,e y en la

cadena z) existen unas regiones denominada ITAM (Immunoreceptor Tyrosinebased

Activating Motif) que son ricas en tirosinas y susceptibles de ser fosforiladas en el proceso

de transducción de señales de activación hacia el interior celular.

Estructura del receptor TCR gammadelta/CD3:

Este tipo de receptor se expresa en una población minoritaria de linfocitos T periféricos que

carecen de las moléculas de superficie CD4 y CD8 (también se encuentran en una pequeña



proporción de timocitos, en linfocitos de epitelio intestinal y en algunas células dendríticas

epidérmicas). La función de este tipo 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).

Síntesis y proceso de acoplamiento del complejo TCR/CD3:

Las cadenas peptídicas son sintetizadas en poliribosomas asociados a membrana, y la

formación del complejo TCR/CD3 se produce mientras estas moléculas aún residen en el

retículo endoplásmico. Las primeras estructuras que se detectan durante este proceso de

biosíntesis son CD3. Posteriormente se unen las cadenas alfa y beta. (se ha comprobado

que mutantes que carecen de las subunidades alfa y beta no son capaces de expresar el

complejo TCR/CD3 en la superficie celular). Por último se produce la unión de la subunidad

zeta y la glicosilación en el extremo N terminal de las cadenas alfa y beta del TCR y gamma

y d del complejo CD3 (Figura 7.7).

Figura 04

Con estos dos últimos procesos, el receptor está listo para abandonar el retículo

endoplásmico y comenzar el mecanismo de exportación, a través del Golgi, a la superficie

celular. La maquinaria enzimática que se encuentra en el interior del complejo de Golgi

realiza un procesamiento, tanto de las subunidades protéicas como de las cadenas

glucídicas unidas a éstas. Este proceso es necesario para que el receptor sea

completamente funcional cuando llegue a la membrana celular.



Estequiometría del complejo TCR/CD3:

Aunque se conocen los componentes del complejo TCR/CD3, no se ha determinado aún

con precisión en qué proporción se asocian para constituir un complejo funcional. Según la

hipótesis más extendida, habría receptores formados por las moléculas TcR CD3 ,αβ δγεε ζζ

Figura 08

Pero también podrían existir los receptores con otras isoformas (Figura 7.8). En todos los

casos, habría dos sitios de unión al antígeno por complejo, como ocurre con las

inmunoglobulinas.

GENÉTICA DEL RECEPTOR

Al igual que ocurre en las inmunoglobulinas, los genes que codifican las cadenas alfa y beta

del TCR están formadas a partir de la unión de elementos génicos separados. El

reordenamiento génico, tanto de las inmunoglobulinas como del TCR, es dependiente de la

presencia de secuencias de DNA específicas adyacentes a los segmentos génicos de

reordenamiento. Mediante este proceso se genera una enorme diversidad de receptores.

El gen TCRalfa:

La organización génica de la cadena a se puede dividir en cuatro regiones (en sentido 3' 5')

(Figura 09):

➢ Una región constante, que se reparte en cuatro exones, y que codifica para la región

constante de la cadena (Calfa).

➢ Una serie de segmentos de unión (J).

➢ Segmentos que codifican para las secuencias variables de la cadena Valfa.



➢ Entre los segmentos génicos Valfa y Jalfa se encuentran los genes V(D)J del TCR

delta.

Figura 09

El gen TCRbeta:

Hay dos genes constantes, usados de forma intercambiable en todos los tipos de células T,

denominados Cbeta1 y Cbeta2, repartidos en cuatro exones que codifican el dominio

constante y una porción del péptido de unión, región bisagra y la cisteína de unión entre las

cadenas alfa y beta, el dominio transmembrana y la fracción citoplasmática, respectivamente

(figura 09).

Genes del receptor gamma/deltaTCR:

La organización genética de los loci del gammaTCR, localizado en el cromosoma 7, está

constituida por una serie de 14 genes variables, seguido de dos segmentos diferentes de

genes JC. La diversidad de combinaciones generadas es muy limitada. Además, una de las

regiones constantes es defectiva y podría eliminar uno de los genes Vgamma, no pudiendo

participar como molécula funcional (una característica de la región constante es que en el

2° exón se ha perdido el residuo de cisteína, implicado en la formación del puente disulfuro

intercatenario).

Estructura genética del complejo CD3 :

Los genes que codifican para CD3gamma y CD3delta se encuentran muy próximos en las

especies analizadas. En humanos, ambos genes están localizados en el brazo largo del

cromosoma 11 y están separados por 1,5 Kb, aproximadamente. El gen CD3delta está

constituido por cinco exones. El gen CD3gamma tiene 7 exones. Las uniones exónintrón



están localizadas en posiciones homólogas en los dos genes, con la excepción de que el

gen CD3gamma contiene los dos exones adicionales. Una característica del gen CD3d es

el alto nivel de conservación de la secuencia de nucleótidos situada 1000 bases por delante

del codón de iniciación.

El gen CD3epsilon está constituido por 9 exones, dos de los cuales son

inusualmente pequeños. Las características más importantes de estos genes son: a)

mediante el estudio comparado de secuencias se ha podido confirmar la relación de estos

genes con la superfamilia de las inmunoglobulinas; b) la expresión de los genes CD3 parece

estar coordinada y regulada por factores reguladores superpuestos (se ha demostrado

mediante la utilización de mutantes, los cuales expresaban las cadenas alfa y beta, pero

carecían de todo el complejo CD3) y c) estos genes son transcritos sin promotores TATA,

secuencia característica de eucariotas.

Reordenamiento de los genes del receptor clonotípico:

Las secuencias adyacentes a la zona 5' de los segmentos J tienen, en homología a las

inmunoglobulinas, determinadas secuencias, formadas por un heptámero y un nonámero, y

espaciadores muy conservativas implicados, como señal de reconocimiento, en el

reordenamiento somático. Las regiones D también están rodeadas de estas señales de

reconocimiento. Gracias a la existencia de regiones espaciadoras en D y J, es posible la

asociación DV ó JV.

El mecanismo de reordenamiento sigue tres etapas (Figura 10):

➢ Formación de loops por secuencias complementarias, lo que origina la

recombinación de los genes D y J.

➢ El gen V sigue un mecanismo análogo, constituyéndose segmentos funcionales VD

J. La región V podría asociarse tanto con genes de la región D como con la región J

(esto no ocurre en la cadena pesada de las inmunoglobulinas, donde la región V sólo

puede hacerlo con la región D).

➢ Por último, se produce el agrupamiento de un gen L (secuencia líder) y la región

constante, dando lugar al DNA reordenado y completo que habría así creado una

especificidad al azar.



Figura 10

ENFERMEDADES ASOCIADAS Al COMPLEJO TCR/CD3

Alteraciones de diferente índole del TCR/CD3 pueden dar lugar a enfermedades a veces de

difícil diagnóstico.

Receptor clonotípico: oligoclonalidad y enfermedad:

Los linfocitos T constituyen, en condiciones normales, una población policlonal en la

que están representados, en proporciones equivalentes, todas las regiones V de las

cadenas TCRalfa y TCRbeta. Sin embargo, diferencias en la configuración de los genes

del receptor clonotípico o en la selección intratímica pueden afectar al repertorio de linfocitos

T, existiendo una reducción de determinados clones y un aumento de los niveles de otros.

Estas alteraciones pueden detectarse analizando la expresión de las regiones V de las

cadenas alfa y beta de estas células, y se ha demostrado que se asocian a ciertas

enfermedades autoinmunes como la artritis experimental inducida por colágeno.

Complejo CD3 y transducción de la señal:

Se ha descrito diversas enfermedades causadas por deficiencias que afectan de

forma selectiva a una o varias moléculas del complejo TCR/CD3 (defectos estructurales), o

bien por un defecto en la transmisión de la señal de activación al interior celular (deficiencias

funcionales, ya sean primarios o secundarios).

Estas deficiencias producen alteraciones en el sistema inmune: disminución del



número de linfocitos, inhibición de la proliferación celular, reducción de la síntesis de

citocinas, etc. Las consecuencias clínicas que se derivan de estos defectos son variadas y

más o menos graves; sobre todo existen infecciones recurrentes y, a veces, enfermedades

autoinmunes.

Defectos estructurales:

Hasta el momento se han descrito, en humanos, tres deficiencias que afectan al complejo

CD3 o proteínas asociadas a él: CD3gamma, CD3epsilon y la PTK Zap70. En los

enfermos con déficit de las cadenas CD3gamma, CD3epsilon hay una disminución del

número de moléculas de membrana del complejo TCR/CD3, el 50% para la deficiencia de

CD3gamma y un 90% para el CD3epsilon; este dato sugiere que la cadena e es más

importante para la conformación del complejo, y que, como comentamos anteriormente,

existirían isoformas del complejo donde las cadenas CD3gamma y epsilon, que pueden ser

alternativas, y suficientes para que CD3 se transporte a la membrana.

Efectos secundarios del reconocimiento a través del TCR/CD3:

Algunos virus pueden producir efectos patogénicos directos en el sistema inmune por

interferir en la transducción de señales por el TCR/CD3. Se ha demostrado que algunos

virus infectan células T humanas: virus de inmunodeficiencia humana (HIV), citomegalovirus

(CMV), herpesvirus humano tipo 6 (HHV6), measles virus y otros. También se sabe que

algunos tumores inducen inmunodeficiencias secundarias de los linfocitos T, probablemente,

entre otros factores alteraciones estructurales en el complejo CD3.

MOLECULAS DEL COMPLEJO PRINCIPAL DE HISTOCOMPATIBILIDAD

“CPH MHC”

Las moléculas de histocompatibilidad fueron inicialmente descubiertas por ser las

rincipales responsables de las reacciones de rechazo de tejidos trasplantados entre

individuos de la misma especie. Los loci genéticos reguladores de la síntesis de estos

antígenos se agrupan en una región denominada Complejo Mayor de Histocompatibilidad

(MHC) y se heredan de acuerdo con las leyes de Mendel. Una de las principales



características de estas moléculas es su extraordinario polimorfismo. Hoy día se considera

que las moléculas de histocompatibilidad tienen como función principal recoger péptidos del

interior de la célula, transportarlos a la superficie celular y allí presentarlos a las células T.

Las moléculas de histocompatibilidad se localizan en la superficie de las células de

las distintas especies animales. En el ratón se denominan antígenos H2 y los genes que las

codifican se localizan en el cromosoma 17. En el humano se denominan antígenos HLA

(Human Leucocyte Antigens) y están codificadas por genes ubicados en el brazo corto del

cromosoma 6. Los primeros trabajos sobre los antígenos H2 fueron realizados por Gorer

(1936) en cepas murinas endogámicas (inbred), obtenidas por el cruce entre animales

hermanos de forma continuada durante al menos 20 generaciones. El rechazo de

trasplantes entre animales de distintas cepas endogámicas y la obtención de aloantisueros

mediante inmunización de animales de una cepa con células de otra, permitieron una

primera definición de este sistema genético.

Figura 11

En el caso humano, el primer antígeno de histocompatibilidad descrito fue Mac (en la

actualidad definido como HLAA2), descubierto por Jean Dausset en 1958 (Figura 11).

Pronto se vio que existía una relación entre estos antígenos y la supervivencia de riñones

trasplantados.

En la actualidad, son ya centenares los antígenos de este tipo que se han definido

gracias a las intensas colaboraciones establecidas entre los laboratorios que trabajan en

histo compatibilidad, a través de los Workshops Internacionales de Histocompatibilidad que

desde 1964 se celebran periódicamente.



En esta sesión estudiaremos la estructura de estas moléculas y la organización de

los genes que las codifican. Su función en el procesamiento y presentación de péptidos se

estudiará en la sesión siguiente.

ESTRUCTURA DE LAS MOLÉCULAS DE HISTOCOMPATIBILIDAD:

Según su estructura las moléculas de histocompatibilidad se dividen en dos grandes

grupos: moléculas de clase I y moléculas de clase II que se encuentran codificadas por

regiones genéticas distintas dentro del MHC y desempeñan distintas funciones

inmunológicas (Figura 12).

Figura 12

Las principales moléculas de histocompatibilidad humanas quedan reflejadas en la

tabla 02.

TABLA 02

Diferentes tipos de HLA

HLA Formas

Clase I clásicas A, B y C

Clase II clásicas DR, DQ y DP

Otras G, E, F y CD1



ESTRUCTURA DE LAS MOLÉCULAS HLA DE CLASE I:

Las moléculas de los antígenos de histocompatibilidad de clase I (Figura 13), tanto en el

sistema HLA como en el H2, se hallan constituidas por 2 cadenas polipeptídicas: una

cadena pesada, glicosilada, de mayor tamaño, con un peso molecular de 45 kD, que se

encuentra asociada, mediante interacciones no covalentes a una cadena ligera, la beta2

microglobulina que tiene un peso molecular aproximado de 12.5 kD.

Figura 13

La beta2microglobulina, polipéptido idéntico al componente sérico normal, es

idéntica en todos los individuos de la misma especie y los genes que la codifican no se

encuentran en el MHC, situándose en el cromosoma 16, en el hombre y en el cromosoma 2

en el ratón. El análisis estructural de la beta2microglubulina revela que pertenece a la

superfamilia de las inmunoglobulinas, con una notoria homología con el tercer dominio

constante de la cadena pesada de las inmunoglobulinas. La cadena pesada, por el contrario,

es altamente variable entre individuos de la misma especie, siendo la responsable del

polimorfismo antigénico de las moléculas de histocompatibilidad clase I (Figura 14). Se

distinguen tres zonas bien definidas, una zona extracelular de mayor tamaño en la que se

encuentran los determinantes antigénicos de la molécula, una pequeña región

transmembrana, hidrófoba, y finalmente una región intracitoplasmática de unos 35



aminoácidos.

Figura 14

La zona extracelular se halla organizada en tres dominios de aproximadamente unos

90 residuos cada uno, denominados alfa1, alfa2 y alfa3 mantenidos por la existencia de

puentes intracatenarios. Los residuos glucídicos se encuentran unidos a la asparragina en la

posición 86 del dominio alfa1. Los dominios alfa1 y alfa2 constituyen regiones de

contenido variable en aminoácidos, es decir son las zonas donde radica la variabilidad de la

molécula.

Por el contrario el dominio alfa3 es bastante constante, pertenece a la superfamilia

de las Igs y por tanto muestra una notable homología con la región constante de las

inmunoglobulinas y con la beta2microglobulina

ESTRUCTURA DE LAS MOLÉCULAS HLA DE CLASE II:

Las moléculas de clase II son glicoproteínas que se encuentran en la superficie

celular. Están formadas por dos cadenas, ambas con un dominio transmembrana,

denominadas cadena a o pesada y cadena b o ligera, asociadas entre sí mediante

interacciones de naturaleza no covalente. Tanto la cadena a como la cadena b se

encuentran codificadas por genes situados en el MHC.

La cadena a tiene un peso molecular aproximado de 33kD y la cadena b de 29 kD.



Ambas cadenas tienen una organización semejante. Están constituidas por dos dominios

extracelulares y se conocen con las denominaciones de a1 y a2 en la cadena pesada y b1

y b2 en la cadena ligera. Cada uno de estos dominios consta de 9096 aminoácidos. El

dominio a1 es abierto mientras que los dominios alfa2, beta1 y beta2 se pliegan mediante

un puente disulfuro cada uno de ellos. Cuando se analizan los aminoácidos de las cadenas

ligeras, se observa que los dominios a2 y b2 pertenecen a la superfamilia de las Igs,

mientras que los a1 y b1, que son los que presentan mayor diversidad presentan

homología con los dominios alfa1 y alfa2 de los antígenos clase I. Se aprecian tres zonas

donde es más frecuente la variabilidad. Un tercer dominio corresponde a la región de cada

cadena que atraviesa la membrana celular, contiene unos 30 aminoácidos y es de

naturaleza hidrofóbica. Finalmente, el cuarto dominio, corresponde a la parte citoplasmática

de la molécula, es de naturaleza hidrofílica y contiene de 10 a 16 aminoácidos.

ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL:

El análisis de la estructura tridimensional de los antígenos de histocompatibilidad de

clase I y clase II, determinada mediante cristalografía, demuestra que los dominios están

estructurados de forma diferente. Así, dentro de los antígenos clase I, el dominio alfa3 y la

beta2microglobulina están organizados en estructura de hoja plegada b. Por el contrario

los dominios a1 y a2 constan cada uno de ellos de una sola zona formada por cuatro

fragmentos en estructura de hoja plegada b seguido de otro segmento organizado en forma

de ahélice. Esta organización delimita una hendidura denominada sitio de unión al péptido

(peptide binding groove) en el que los residuos más polimórficos se encuentran en el suelo y

las paredes de la hendidura. En esa hendidura se localiza un péptido que no pertenece a la

molécula y de aproximadamente 810 aminoácidos. Ese péptido procede de proteínas

endógenas, como veremos en el capítulo siguiente e interacciona con las moléculas de

histocompatibilidad mediante fuerzas no covalentes entre sitios concretos de ambas

estructuras. Un determinado antígeno de histocompatibilidad puede unirse a péptidos

diferentes siempre que éstos posean uno o varios motivos que interaccionen con zonas de

la molécula cuya estructura suele estar condicionada por residuos polimórficos.

La estructura tridimensional de los antígenos de clase II también ha sido determinada



por cristalografía y es semejante a la de los antígenos de clase I. Los dos dominios

proximales (a2 y b2) son los equivalentes al dominio alfa3 y a la beta2microglobulina de

los antígenos clase I, mientras que los dos dominios distales (alfa1 y beta1) de los

antígenos clase II se corresponden con los dominios alfa1 y alfa2 de la molécula clase I. La

hendidura donde se ubica el péptido se forma entre los dominios alfa1 y beta1 de las

moléculas clase II.

DISTRIBUCIÓN TISULAR DE LAS MOLÉCULAS CLASE I y II:

Las moléculas de clase I se encuentran presentes en la mayoría de las células

nucleares del organismo pero no en todas, dado que, en algunas localizaciones, su

expresión es mínima o incluso nula, como sucede en el endotelio, glándulas de Brunner

duodenales, trofoblasto velloso o neuronas del sistema nervioso central. La expresión de las

moléculas de clase II se encuentra fundamentalmente restringida a macrófagos, monocitos,

linfocitos B y cuando están activados también en linfocitos T y NK. Igualmente se encuentra

expresado en alta densidad en otras células que actúan como presentadoras de antígenos,

tales como células dendríticas del bazo, epidérmicas de Langerhans o células endoteliales.

También se encuentran en progenitores hematopoyéticos, células leucémicas y células de

diferentes tipos de tumores.

Esta distribución diferencial de las moléculas de histocompatibilidad de clase I y II se

encuentra directamente relacionada con la diferente función de cada tipo de moléculas. Los

niveles relativos de las moléculas HLA en diferentes órganos y tejidos es muy variado

(Figura 15).

Figura 15



OTRAS MOLÉCULAS DE HISTOCOMPATIBILIDAD:

Existen otras moléculas de histocompatibilidad entre las que destacan de manera

más significativa: HLAG, HLAE y HLAF, que presentan una gran homología con las

moléculas clásicas de MHC de clase I (HLAA, B y C).

➢ HLAE: La estructura tridimensional de la molécula de HLAE, es muy similar a la de

las moléculas clásicas HLAA, B y C presentando sitios de unión conservados para la

b2microglobulina y al CD8. Esta molécula, cuando presenta el péptido adecuado,

se une a los receptores CD94/NKG2A que inhiben la actividad citotóxica de las NK y

ciertos linfocitos T. En la actualidad se ha descubierto que la proteína UL40 presente

en los citomegalovirus, es capaz de unirse ella, y provocar una cascada de inhibición

en las células NK.

➢ HLA F: Se sabe que esta molécula se expresa principalmente en amígdalas, bazo y

timo. La localización de la proteína es intracelular. Además, está descrito que los

tetrámeros de HLAF se unen a los receptores ILTR2 (LIR1) y ILTR4 (LIR2) que son

receptores inhibidores de leucocitos.

➢ HLAG: La molécula HLAG pertenece a la familia de moléculas de

histocompatibilidad no clásicas y se caracterizan por un limitado polimorfismo y una

distribución celular y tisular restringida al trofoblasto fetal y células del epitelio tímico.

Esta molécula puede presentarse en siete isoformas distintas, codificadas por

splicing alternativo, cuatro de ellas son proteínas unidas a membrana (HLA G1, G2,

G3 Y G4), y otras tres isoformas que son proteínas solubles (HLAG5, G6 Y G7).

Otras características de esta molécula son:

✔ Es reconocida por ciertos receptores inhibidores, tales como KIR2DL4, ILT2 y

ILT4 y, en consecuencia posee, capacidad de inhibir la lisis mediada por células

NK y ciertas células T.

✔ Está relacionada con la inducción de tolerancia maternofetal. Se ha demostrado

que la molécula HLAG es capaz de inhibir la actividad de las células NK de los

leucocitos de la decídua sobre los trofoblastos durante el primer trimestre de

gestación.

✔ Parece participar en la vigilancia del sistema inmune frente a tumores y se ha



descubierto un aumento en el nivel de la expresión de esta molécula en la

superficie de las células infectadas por el HIV, que podría ser una forma delvirus

de escapar de la destrucción por el sistema inmune.

➢ Familia de moléculas CD1. Los antígenos CD1 son glicoproteínas no polimórficas

constituídos por una cadena pesada de 4349 kDa que, en muchos casos, se asocia

con la beta2microglobulina (beta2m). Se ha definido como una molécula

presentadora de antígeno presente en la mayoría de los mamíferos encontrándose

tanto en las células dendríticas como en timocitos. Mientras que en ratones las

moléculas CD1 pueden presentar péptidos y moléculas no peptídicas como

glicolípidos a células T, en humanos sólo hay evidencia de presentación de

antígenos no peptídicos de origen microbiano, generalmente a células T de TCR

restringido Las células T implicadas en el reconocimiento de antígeno presentado por

CD1 son denominadas NKT.

En humanos la familia de los genes de CD1 contiene 5 miembros: CD1A, CD1B,

CD1C, CD1D y CD1E, que se agrupan en dos grupos en base a la similitud de la secuencia

de aminoácidos entre ellas y entre especies. En general, las moléculas de CD1 se expresan

predominantemente en timocitos y en algunas APCs derivadas de médula ósea como las

células dendríticas. Se ha descrito que las células del epitelio intestinal expresan las

moléculas de CD1d.

GENÉTICA DEL COMPLEJO MAYOR DE HISTOCOMPATIBILIDAD:

Como ya se ha dicho, los genes que codifican las moléculas cuya estructura y

función hemos estudiado, se encuentran agrupados en el genoma formando el Complejo

Mayor de Histocompatibilidad que se extiende aproximadamente 23 centimorgans

(aproximadamente 4x106 pares de bases) y en el humano contiene al menos 50 genes

distintos. Este grupo de genes se encuentra organizado de forma diferente en las distintas

especies, conociéndose con precisión la organización genética del MHC en el hombre,

sistema HLA, y el ratón, sistema H2. Recientemente se ha propuesto una nueva taxonomía

para clasificar los distintos genes que codifican las moléculas de histocompatibidad, (Tabla



03).

TABLA 03

Genes que codifican las moléculas de histocompatibidad

Nomenclatura antigua Nomenclatura actual

HLA A, B y C

HLA E, F y G

Localizadas en complejo HLA (MIC, HFE)

Moléculas localizadas fuera del complejo HLA

HLA clase Ia

HLA clase Ib

HLA clase Ic

HLA clase Id

Complejo Mayor de Histocompatibilidad en el hombre:

El Complejo Mayor de Histocompatibilidad en el hombre está constituido por un

grupo de genes situado en el brazo corto del cromosoma 6. El complejo mayor de

histocompatibilidad humano es donde se codifican los loci que de los distintos antígenos

HLA clase I y II (Figura 16). Entre los de clase I se encuentran los genes que codifican las

cadenas a de los antígenos HLAA, HLAB y HLAC y entre los de clase II se encuentran los

pares de genes que codifican las cadenas alfa y beta de los antígenos HLADR, HLADQ y

HLADP.

Figura 16

Este grupo de genes se heredan de acuerdo con las leyes de Mendel, como caracteres

codominantes simples. La región genética de un cromosoma que contiene todos los genes

HLA (a excepción de los que codifican la beta2microglobulina) se denomina haplotipo HLA

Así pues un haplotipo HLA incluye los genes clase I: HLAA, HLAB y HLAC y los



genes clase II: HLADR, HLADQ y HLA DP. y otros loci que codifican moléculas implicadas

en el procesamiento de péptidos como son los genes TAP cuyos productos están implicados

en la transferencia de péptidos del citosol al retículo endoplásmico y los genes LMP que

codifican componentes del proteosoma responsable de transformar proteínas en péptidos

que posteriormente serán presentados en la superficie celular. Asimismo en esta región se

encuentran los genes que codifican algunos factores del complemento, la enzima 21

hidroxilasa, la citocina TNFalfa y otros genes y pseudogenes con homología estructural con

los genes clase I y clase II con limitado polimorfismo y cuya función aun se encuentra

insuficientemente aclarada (Figura 08).

Figura 18

La existencia de estos diferentes loci fue demostrada inicialmente por la aparición

espontánea de recombinaciones entre los mismos o la existencia de líneas celulares

mutantes, con pérdidas de uno o varios loci y ha sido confirmada a lo largo de los últimos

años por el empleo de técnicas de biología molecular que han permitido aislar y secuenciar

estos genes. Gracias a estas técnicas de biología molecular se ha descubierto la existencia

en esta región de numerosos genes y pseudogenes pero solamente una minoría tiene

estructura clase I o clase II mientras que la mayoría no están relacionados estructuralmente.

Cada célula del organismo, (excepto las células germinales), poseen un haplotipo



procedente del padre y otro de la madre. La mayoría de los genes del MHC son altamente

polimórficos, es decir pueden ser estructuralmente diferentes entre individuos de la misma

especie. No obstante, como se vio al hablar de la estructura, existen zonas muy

conservadas, prácticamente idénticas en todos los individuos y zonas altamente variables.

Cada especificidad definida en la superficie celular representaría un alelo diferente a

nivel genómico. Como se muestra en la tabla 04, se han descrito numerosos alelos para los

diferentes loci HLA. Dado que cada individuo posee dos de cada uno de estos alelos, el

número de combinaciones teóricas posibles en la población considerada en su conjunto es

muy alto.

A menudo se describen nuevas especificidades asociadas a otras previamente

establecidas. Estas nuevas especificidades se suelen denominar especificidades subtípicas

que aparecen por división de otras anteriores y a las antiguas especificidades supertípicas.

Así por ejemplo, las especificidades HLAB51 y HLAB52 se consideran como productos de

la división del antígeno HLAB5. De hecho la secuenciación de los genes HLA ha

demostrado que el polimorfismo que es detectado a nivel serológico es sólo una parte del

que se encuentra a nivel genómico. Así por ejemplo existen numerosos subtipos de HLAA2

y numerosos subtipos de HLAB27. Ello ha hecho que se establezca un nuevo sistema de

nomenclatura para los diferentes alelos HLA que utiliza la letra del loci seguida de 4 dígitos

tal como se muestra en el Apéndice. Los dos primeros dígitos serían los de la especificidad

serológica y los otros dos indicarían la especificidad detectada por secuenciación.

TABLA 04: Lista de antígenos HLA clase I y II

A B C D DR DQ

A1A2

A203A210A3...

B5B7

B703B8B12

.

.

.

Cw1Cw2Cw3Cw4Cw5

.

.

.

Dw11(w7)Dw12Dw13Dw14Dw15

.

.

.

DR1DR103DR1DR1DR1

.

.

.

DQ1DQ2DQ3DQ4

DQ5(1)...

Los haplotipos heredados de cada padre van a determinar el genotipo del hijo, es

decir, el genotipo de éste será la suma de un haplotipo procedente de padre y otro



procedente de la madre. En la Figura 19 se ilustra gráficamente todo lo anteriormente

expuesto. En una familia determinada en la que el padre tiene los haplotipos (a) = A2, B8,

Cw1, DR1 y (b) = A3, B7, Cw3, DR4 y la madre los haplotipos (c) = A2, B7, Cw2, DR2 y (d)

= A11, B13, Cw3, DR5 los hijos podrán heredar cuatro combinaciones distintas de estos

haplotipos, siendo (a, b), (b, c) y (b, d) los posibles genotipos resultantes.

Figura 19

Tras la secuenciación completa del Complejo Mayor de Histocompatibilidad en el

1999 se conoce que esta región la forman más de 200 loci, muchos de los cuales aún son

funcionalmente desconocidos, aunque posiblemente la mitad juegue un papel en la función

del sistema inmune. Probablemente el estudio del polimorfismo de esta región ayudará a

comprender por qué unas personas desarrollan unas enfermedades y otras no, en todo caso

este avance será una importante herramienta para el estudio filogenético, la biología y la

evolución de las familias de multigenes, las poblaciones y la enfermedad.

Otros genes del sistema HLA:

Situados en el complejo HLA se encuentran un grupo de genes que codifican tanto el

componente Bf de la cascada alternativa del complemento, como los componentes de la vía

clásica C2 y C4 que se estudian en el capítulo dedicado al complemento.

Otros genes de esta región y de interés en la respuesta inmune son los genes que

codifican



1. Las formas alfa y beta del factor de necrosis tumoral (TNFalfa).

2. HSP (Heat Shock Protein).

3. lmp que codifican los componentes del proteosoma y

4. TAP1 y 2 que son proteínas transportadoras.

Estas estructuras como veremos en el capítulo 6, poseen una gran importancia en la

función de procesamiento antigénico asociada a las moléculas del MHC. También dentro del

sistema HLA e íntimamente relacionado con los genes anteriores, se encuentran los genes

que codifican la enzima 21hidroxilasa, que participa en el metabolismo de ciertas hormonas

sexuales.

Complejo Mayor de Histocompatibilidad en el ratón:

El complejo mayor de histocompatibilidad en el ratón (sistema H2) se ha llegado a

conocer después de diversos procesos de recombinación genética de ratones hasta la

obtención de cepas recombinantes (Figura 20).

Figura 20

Se localiza en el brazo corto del cromosoma 17 e incluye varios loci, entre ellos los K,

IA, IE, S y D. Como en el humano, cada locus contiene uno de varios genes alternativos.

Los genes K y D codifican para los antígenos de clase I (K y D), equivalentes a los

humanos HLA A y HLAB. Los loci IA e IE (análogos a los antígenos D en el humano)

contienen a los genes Aa/Ab y Ea/Eb que codifican a los antígenos MHC de clase III (Ia e



Ie). Dentro del complejo H2 también está insertada una región S donde se encuentran los

genes correspondientes a los antígenos de clase III (C2 y C4). Como en el humano, los

genes H2 se heredan en bloque (como haplotipos), son codominantes y se segregan

siguiendo las leyes de Mendel (Figura 21).

Figura 21

En la tabla 05 se muestran los distintos haplotipos H2 de las cepas murinas mas

comunes y en la figura 22 se compara la organización del complejo de histocompatibilidad

murino con los de las diferentes especies.

TABLA 05: Haplotipos H2 en ratones

Tipo Cepa de ratón

abdfghijkmoqz

A/J B10.AC57BL;C57BL/6BALB/c; DBA/2

A.CA B10.MB10.D2(R103)

B10.A(2R);B10.A(4R)B10.A(5R)

WBCBA;C3H;B10.BR

AKMC3H.OH, C3H.OL

DBA/1NZW

Figura 22

MECANISMOS DE GENERACION DEL POLIMORFISMO

El polimorfismo del MHC es el resultado de un largo proceso de evolución a lo largo

de miles de millones de años como consecuencia de la presión evolutiva ejercida por los



agentes infecciosos. Para la generación de este elevado polimorfismo el MHC ha utilizado

diferentes mecanismos que han contribuido de diferente forma a la creación de nuevos

alelos. Así, algunos son el resultado de mutaciones puntuales mientras que otros proceden

de la combinación de secuencias completas entre diferentes alelos, bien mediante un

proceso de recombinación génica o bien mediante el proceso denominado conversión

génica, según el cual una secuencia es reemplazada por otra semejante de un gen

homólogo. La recombinación entre alelos del mismo locus parece ser el mecanismo más

frecuentemente utilizado para la creación del polimorfismo y así muchos alelos diferentes

pueden proceder de procesos de recombinación repetidos a partir de un pequeño número

de genes ancestrales. La existencia de este proceso evolutivo apoya que el polimorfismo es

esencial para la función de los antígenos de histocompatibilidad.

FUNCION MOLECULAS DE HISTOCOMPATIBILIDAD

Las moléculas de histocompatibilidad presentes en las células del organismo son

marcadores para las células del sistema inmunitario de "lo propio" (el yo inmunológico) e

intervienen de manera fundamental en la educación tímica de los linfocitos T (Tabla 06).

TABLA 06: Principales funciones de las moléculas de histocompatibilidad

HLAI

HLAII

HLAG

CD1

Presentación de antígenos a CD8 y marcador de diferenciación.

Presentación de antígenos a CD4 y marcador de activación celular.

Posible función inductora de tolerancia.

Educación tímica de los linfocitos T (timocitos y células dendríticas).

La función biológica de las moléculas de histocompatibilidad es la de presentar

péptidos antigénicos para la activación de los linfocitos T. Los linfocitos T que reconocen

moléculas HLA clase I y su péptido pertenecen a la subpoblación citotóxica. Las células T

que reconocen moléculas HLA clase II en su la mayoría tienen función reguladora

produciendo citocinas. Las moléculas de histocompatibilidad de un individuo son antigénicas

para otro y por lo tanto activan el sistema inmune (rechazo de trasplantes).



HLA Y ENFERMEDAD

Desde hace varias décadas se sabe que el padecimiento de ciertas enfermedades se

asocia con el incremento en la frecuencia de un determinado alelo HLA. Esta asociación

cuando tiene un valor estadísticamente significativo, se viene considerando como un factor

de susceptibilidad o un marcador de riesgo a padecer la enfermedad, que puede cifrarse

estadísticamente como “riesgo relativo” (RR) y da una idea de la mayor o menor

probabilidad que tiene un sujeto a padecer una determinada enfermedad si presenta dicho

marcador o alelo HLA con respecto a aquellos individuos que no lo tienen.

Efectivamente, a pesar del gran polimorfismo de las moléculas HLA y de la

ampliación del número de subtipos alélicos de clase I y de clase II, hoy se conocen múltiples

enfermedades que están asociadas a clase I y otras a clase II (Tabla 07). El número de

enfermedades asociadas a alelos de clase I es menor que el de las asociadas a clase II.

TABLA 07: Principales enfermedades asociadas a HLA

Enfermedad Alelo RR

Espondilitis anquilopoyética

Uveitis anterior aguda

Hemocromatosis idiopática

Hiperplesia adrenal congénita

Enfermedad de Behcet

Narcolepsia

Dermatitis herpetiforme

Pénfigo vulgar

Enfermedad GoodPasture

Enfermedad celiaca

Artritis reumatoide

B27 70

B27 10

A3 7

B47 10

B5 4

DR2 30

DR3 17

DR4 15

DR2 14

DR3 12

DR4 4

Las causas de esta asociación HLA y enfermedad no son conocidas completamente.

Por ejemplo en espondilitis anquilopoyética (EA), enfermedad invalidante y que afecta a las

articulaciones de la columna principalmente, y en la que se ha descrito una fuerte asociación



con HLAB27, se ha podido observar que ciertos péptidos antigénicos de origen articular

serian capaces de formar un complejo con HLAB27 específicamente que induciría

fenómenos de autoinmunidad, bien por generar en la molécula B27 modificaciones

conformacionales que la harían no ser reconocida como propia, bien por generar complejos

HLApéptido con cierta similitud con antígenos bacterianos que provocarían reacciones

cruzadas autoagresivas en individuos HLAB27, previamente sensibilizados a tales

antígenos bacterianos.

En el caso de la diabetes mellitus insulina dependiente (DMID), enfermedad que

cursa con una destrucción selectiva de los islotes de Langerhans del páncreas, con

infiltración linfocitaria, se considera que es el resultado de una respuesta autoagresiva frente

a antígenos presentes en la membrana celular mediada por linfocitos T.


I UNIDAD INMUNOLOGÍA GENERAL,...

Documents

Transcript of I UNIDAD INMUNOLOGÍA GENERAL,...